专题16 实验:决定导线电阻的因素
1.实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
(2)会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。
2.实验原理
由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。
3.实验器材
被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0。6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。
4.实验步骤
(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。
(2)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丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。
(5)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。
(6)拆除实验线路,整理好实验器材。
(7)将测得的Rx、l、d值,代入公式R=ρ和S=中,计算出金属丝的电阻率。
5.注意事项
(1)先测直径,再连电路:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。为了准确,应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度,且各测量三次,取平均值。
(2)测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。
(3)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。
(4)电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。且测电阻时,电流不宜过大,通电时间不宜太长。
(5)电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变大。
(5)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
(6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用0~0。6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
(7)为准确求出R的平均值,应多测几组U、I数值,若采用图象法求R的平均值时,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
6.数据处理
(1)在求Rx的平均值时可用两种方法
①用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。②用U−I图线的斜率求出。
(2)计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx=。