测定金属的电阻率 描绘小灯泡伏安特性曲线

高三复习 第七章 制作人;马怀连 审核人： 种金虎 日期：2011-11-29

7.5测定金属的电阻率 描绘小灯泡伏安特性曲线

实验测定金属的电阻率

一、实验目的

学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 二、实验原理

用刻度尺测一段金属导线 的长度，用螺旋测微器测导线的直径，用伏安法测导线的电阻，根据电阻定律，求出金属的电阻率。 三、实验器材

被测金属导线、米尺、螺旋测微器、电流表、电压表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线若干。 四、实验步骤

1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d；

2.按图所示的电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路；

3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值L； 4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键K。改变 滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键K。 求出导线电阻R的平均值；

5.将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻； 6.拆去实验线路，整理好实验器材。

五．数据处理

1.求R的平均值可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI图线)来求出。 2.误差分析：

1．测量金属丝直径时出现误差：(1)金属丝本身直径并不严格均匀；(2)螺旋测微器本身有误差；(3)读数时观测有误差．因此测量时要在金属丝的不同部位，且不同方向上多测几次．

2．测量金属丝长度时出现误差：(1)长度为接入电路的有效长度；(2)读数时观测有误差，因此要把金属丝拉紧拉直，测量时在接线柱压线处测，多测 几次．

3．电阻R测量本身有误差，因用外接法R测＜R真．因此ρ测＜ρ真．

4．通电电流过大，时间过长，金属丝发热、电阻率变化．测量时要迅速果断，避免其发热.

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描绘小灯泡伏安特性曲线

一. 实验目的

1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析曲线的变化规律． 二.实验原理

1．用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连结起来．

2．电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显．滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化． 三．实验器材

学生电源(4～6 V直流)、小灯泡(4 V、0.7 A或3.8 V、0.3 A)，电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸． 四．实验步骤

1. 将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如图所示电路．

2．测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将 测量数据填入表格．

U(V) I(A) U(V) I(A) 0 1.6 0.2 2.0 0.4 2.4 0.6 2.8 0.8 3.2 1.0 3.6 1.2 3.8 3．在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．描点、作图，画出伏安特性曲线．

4．拆除电路、整理仪器． 五．注意事项

1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法． 2．滑动变阻器应采用分压式连接：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．

3．U－I图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现很大误差． 4．建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸．

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例一、一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为L的电线，并测得其直径为D，用多用电表测其电阻发现阻值小于1 Ω.为提高测量的精度，他从图7－4－10器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(下图中用Rx表示)的电阻 A．电源E：电动势为3.0 V，内阻不计

B．电压表V1：量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ C．电压表V2：量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ D．电流表A1：量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω E．电流表A2：量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω F．滑动变阻器R1：最大阻值5 Ω，额定电流2.0 A G．滑动变阻器R2：最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A H．开关S一个，导线若干

(1)实验时电压表选________；电流表选________；滑动变阻器选________(填元件符号)．

(2)请设计合理的测量电路，把电路图画在作图框中，在图中表明元件符号． (3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件．

(4)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ＝________.

例二、(2010·盐城模拟)在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图7－5－7所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零．闭合开关后：

(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是________导线断路．

(2)某同学测出电源和小电珠的U－I图线如图7－5－8所示，将小电珠和电阻R串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，则R＝________ Ω. (3)某同学在实验中还测出a、b、c三种元件的伏安特性曲线分别如图7－5－9中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是( ) A．a可以作为标准电阻使用 B．b能作为标准电阻使用 C．b的阻值随电压升高而增大 D．c的阻值随电压升高而增大

1.（2009年广东物理）16．某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率。所用的器材包括：输出为3V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和导线等。

（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图14。 （2）实验的主要步骤如下：

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①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关； ②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；

③断开开关，______________，合上开关，重复②的操作。

（3）该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此绘出图15的关系图线，其斜率为

-1-1

_____________Am（保留三位有效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了___________________的电阻之和。

（4）他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图16所示。金属丝的直径是_______。图15中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是____________，其数值和单位为_______________（保留三位有效数字）。 2.（2010天津卷）9.要测量电压表V1的内阻RV，其量程为2V，内阻约2KΩ。实验室提供的器材有： 电流表A，量程0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表V2，量程5V，内阻为5KΩ； 定值电阻R1，阻值30Ω； 定值电阻R2，阻值为3KΩ；

滑动变阻器R3，最大阻值100Ω，额定电流1.5A； 电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω； 开关S一个，导线若干。

①有人拟将待测电压表V1 和电流表A串联接入电压合适的测量电路中，测出V1 的电压和电流，再计算出RV。该方案实际上不可行，其最主要的原因是

②请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V1内阻RV的实验电路。要求测量尽量准确，实验必须在同一电路中，且在不增减元件的条件下完成。试画出符合要求的实验电路图（图中电源与开关已连接好），并标出所选元件的相应字母代号。

③由上问写出V1内阻RV的表达方式，说明式中各测量量的物理意义。

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