测金属电阻率课件.ppt
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1、关于测金属电阻率第1页,此课件共35页哦【实验目的】【实验目的】1.1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2.2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。3.3.会用伏安法测电阻会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。进一步测定金属的电阻率。【实验原理】【实验原理】1.1.螺旋测微器螺旋测微器:(1)(1)构造构造:如图如图,螺旋测微器的测砧螺旋测微器的测砧A A和固定刻度和固定刻度B B固定在尺架固定在尺架C C上上,可动刻度可动刻度E E、旋钮、旋钮D D、微调旋钮、微调旋钮DD是与测微螺杆是与
2、测微螺杆F F连在一连在一起的起的,通过精密螺纹套在通过精密螺纹套在B B上。上。第2页,此课件共35页哦(2)(2)原理原理:可动刻度可动刻度E E上的刻度为上的刻度为5050等份等份,则螺旋测微器的精确则螺旋测微器的精确度为度为0.01mm0.01mm。(3)(3)读数。读数。测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米不足半毫米部分由可动刻度读出。部分由可动刻度读出。测量值测量值(mm)=(mm)=固定刻度数固定刻度数(mm)(mm)(注意半毫米刻度线是否露注意半毫米刻度线是否露出出)+)+可动刻度数可动刻度数(估读一位估读一位)0.0
3、1(mm)0.01(mm)。如图所示如图所示,固定刻度示数为固定刻度示数为2.0mm,2.0mm,而从可动刻度上读的示数而从可动刻度上读的示数为为15.0,15.0,最后的读数为最后的读数为2.0mm+15.00.01mm=2.150mm2.0mm+15.00.01mm=2.150mm。第3页,此课件共35页哦2.2.游标卡尺游标卡尺:(1)(1)构造构造:主尺、游标尺主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪量爪),),游标尺上还有一个深度尺游标尺上还有一个深度尺(如图所示如图所示)。(2)(2)用途用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。测量厚度、长度、
4、深度、内径、外径。第4页,此课件共35页哦(3)(3)原理原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度的总长度少度比主尺上的同样多的小等分刻度的总长度少1mm1mm。常见的游。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有标卡尺的游标尺上小等分刻度有1010格的、格的、2020格的、格的、5050格的格的,其精确度见下表其精确度见下表:第5页,此课件共35页哦(4)(4)读数读数:若用若用x x表示从主尺上读出的整毫米数
5、表示从主尺上读出的整毫米数,K,K表示从游标尺表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表示则记录结果表示为为(x+K(x+K精确度精确度)mm)mm。需要注意的是。需要注意的是,不管是哪种卡尺不管是哪种卡尺,K,K值均值均不需要估读。不需要估读。(5)(5)如图所示如图所示,有一游标卡尺有一游标卡尺,主尺的最小分度是主尺的最小分度是1mm,1mm,游标上有游标上有2020个小的等分刻度。用它测量一工件的长度个小的等分刻度。用它测量一工件的长度,图示的读数为图示的读数为104mm+0.050mm=104.00mm104mm+0.050m
6、m=104.00mm。第6页,此课件共35页哦4.4.电阻率的测定原理电阻率的测定原理:(1)(1)把金属丝接入电路中把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻用伏安法测金属丝的电阻,R,Rx x=,=,电路原理如图所示。电路原理如图所示。(2)(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l,用螺用螺旋测微器测得金属丝的直径旋测微器测得金属丝的直径d,d,算出横截面积算出横截面积S=S=(3)(3)根据电阻定律根据电阻定律R=,R=,得金属丝电阻率得金属丝电阻率=第7页,此课件共35页哦 【实验器材】【实验器材】被测金属丝被测金属丝,直流电源直流电源(4
7、V),(4 V),电流表电流表(0(00.6 A),0.6 A),电压表电压表(0(03 V),3 V),滑动变阻器滑动变阻器(50),(50),开关开关,导线若干导线若干,螺旋测微器螺旋测微器,毫米刻毫米刻度尺。度尺。【实验过程】【实验过程】1.1.直径测定直径测定:用螺旋测微器用螺旋测微器(或游标卡尺或游标卡尺)在被测金属丝在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值求出其平均值d,d,计算计算出金属丝的横截面积出金属丝的横截面积S=S=2.2.电路连接电路连接:按如图所示的电路原理图连接按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。好用伏安法
8、测电阻的实验电路。第8页,此课件共35页哦3.3.长度测量长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度效长度,反复测量反复测量3 3次次,求出其平均值求出其平均值l。4.U4.U、I I测量测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大位置电阻值最大位置,电路经检查确认无误后电路经检查确认无误后,闭合开关闭合开关S,S,改改变滑动变阻器滑片位置变滑动变阻器滑片位置,读出几组相应的电流表和电压表示读出几组相应的电流表和电压表示数数I I和和U U的值的值,填入表格中填入表格中,断开开关断开开关S
9、 S。5.5.拆除实验线路拆除实验线路,整理好实验器材。整理好实验器材。第9页,此课件共35页哦【数据处理】【数据处理】1.1.求求R Rx x:(1)(1)计算法计算法:用用R Rx x=分别算出各次的数值分别算出各次的数值,再取平均值。再取平均值。(2)(2)图象法图象法:画出画出U-IU-I图象图象,U-I,U-I图象的斜率等于图象的斜率等于R Rx x。2.2.计算电阻率计算电阻率:将记录的数据将记录的数据U U、I I、l、d d的值代入电的值代入电阻率计算式阻率计算式=第10页,此课件共35页哦【误差分析】【误差分析】1.1.系统误差系统误差:(1)(1)采用伏安法测量金属丝的电阻
10、时采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流由于采用的是电流表外接法表外接法,测量值小于真实值测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。使电阻率的测量值偏小。(2)(2)由于金属丝通电后发热升温由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变会使金属丝的电阻率变大大,造成测量误差。造成测量误差。2.2.偶然误差偶然误差:(1)(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的,直径的测量直径的测量是产生误差的主要来源之一。是产生误差的主要来源之一。(2)(2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误
11、差。然误差。第11页,此课件共35页哦【注意事项】【注意事项】1.1.螺旋测微器的使用螺旋测微器的使用:(1)(1)测量前应校对零点测量前应校对零点:使测砧使测砧A A与测微螺杆与测微螺杆P P并拢并拢,观察可动观察可动刻度零刻线与固定刻度的轴向线是否重合刻度零刻线与固定刻度的轴向线是否重合,以及可动刻度以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻线是否重合。的边缘与固定刻度的零刻线是否重合。(2)(2)测量时测量时,当测微螺杆当测微螺杆P P将要接触被测物体时将要接触被测物体时,要停止使用要停止使用旋钮旋钮K,K,改用微调旋钮改用微调旋钮K,K,当听到当听到“咔、咔咔、咔”声时声时,停止转动停止转动,
12、以避免以避免P P和被测物体间产生过大的压力。和被测物体间产生过大的压力。(3)(3)螺旋测微器应估读一位螺旋测微器应估读一位,即以即以mmmm作单位作单位,读到小数点后读到小数点后面第三位。面第三位。第12页,此课件共35页哦2.2.测定金属的电阻率测定金属的电阻率:(1)(1)测量被测金属导线的有效长度测量被测金属导线的有效长度,即电压表两端点间的待即电压表两端点间的待测导线长度测导线长度,测量时应将导线拉直测量时应将导线拉直,反复测量三次反复测量三次,求其平均求其平均值。值。(2)(2)闭合开关闭合开关S S之前之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值
13、最大的位置。值最大的位置。(3)(3)电流不宜太大电流不宜太大(电流表用电流表用0 00.6A0.6A量程量程),),通电时间不宜太通电时间不宜太长长,以免金属丝温度升高以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大。导致电阻率在实验过程中变大。第13页,此课件共35页哦热点一实验仪器的读数和实验原理热点一实验仪器的读数和实验原理【典例【典例1 1】(2017(2017鹤壁模拟鹤壁模拟)在在“测定圆柱形材料的电阻率测定圆柱形材料的电阻率”的实验中的实验中,(1)(1)某同学用螺旋测微器测样品直径时某同学用螺旋测微器测样品直径时,结果如图所示结果如图所示,则该样品的直径为则该样品的直径为_mm_
14、mm。(2)(2)给样品通电给样品通电,用量程为用量程为3V3V的电压表和量程为的电压表和量程为0.6A0.6A的电流表的电流表测样品两端的电压和通过样品的电流时读数如图所示测样品两端的电压和通过样品的电流时读数如图所示,则则电流表的读数为电流表的读数为_A_A。第14页,此课件共35页哦(3)(3)用米尺测量样品的长度用米尺测量样品的长度L=0.810mL=0.810m。利用以上测量数据。利用以上测量数据,可可得这种材料的电阻率为得这种材料的电阻率为_m(m(结果保留两位有效结果保留两位有效数字数字)。答案答案:(1)2.935(1)2.935(2)0.52(2)0.52(3)4.210(3
15、)4.210-5-5第15页,此课件共35页哦【强化训练】【强化训练】(2017(2017孝感模拟孝感模拟)在测量金属丝电阻率的实验中在测量金属丝电阻率的实验中,可供选可供选用的器材如下用的器材如下:待测金属丝待测金属丝:R:Rx x(阻值约阻值约4,4,额定电压约额定电压约2 V);2 V);电压表电压表:V(:V(量程量程3V,3V,内阻约内阻约3k);3k);电流表电流表:A:A1 1(量程量程0.6A,0.6A,内阻约内阻约0.2);0.2);A A2 2(量程量程3A,3A,内阻约内阻约0.05);0.05);电源电源:E:E1 1(电动势电动势3V,3V,内阻不计内阻不计););E
16、 E2 2(电动势电动势12V,12V,内阻不计内阻不计););滑动变阻器滑动变阻器:R:R1 1(最大阻值约最大阻值约20);20);R R2 2(最大阻值约最大阻值约1k);1k);螺旋测微器、毫米刻度尺、开关、导线。螺旋测微器、毫米刻度尺、开关、导线。(1)(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示示数如图所示,读数为读数为_mm_mm。(2)(2)为使测量尽量精确为使测量尽量精确,需要多组测量需要多组测量,电流表应选电流表应选_、电源应选、电源应选_、滑动变阻器应选、滑动变阻器应选_(_(均填器材代号均填器材代号),),在虚线框中完成在虚线框中完成电路
17、原理图。电路原理图。第16页,此课件共35页哦答案答案:(1)1.773(1.771(1)1.773(1.7711.7751.775均正确均正确)(2)A(2)A1 1E E1 1R R1 1电路图见解析图电路图见解析图第17页,此课件共35页哦热点二实验数据的分析和处理热点二实验数据的分析和处理【典例【典例2 2】实验室购买了一捆标称长度为实验室购买了一捆标称长度为100m100m的铜导线的铜导线,某同学想通过某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm1.0mm2 2,查得铜查得铜的电阻率为的电阻率为1.7101.7
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