實(shí)驗(yàn)導(dǎo)體電阻率的測(cè)量課件

第十一章

電路及其應(yīng)用第3節(jié)

導(dǎo)體電阻

率的測(cè)量

第3節(jié)

導(dǎo)體電阻率的測(cè)量020301游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器實(shí)驗(yàn)原理與裝置目錄CONTENTS伏安法測(cè)電阻04滑動(dòng)變阻器的接法V一、實(shí)驗(yàn)原理2.測(cè)長(zhǎng)度L：毫米刻度尺3.測(cè)直徑d：②游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器①累積法注意：第三節(jié)滑動(dòng)變阻器的分壓接法涉及串并聯(lián)的知識(shí)，要先講第四節(jié)

1.測(cè)電阻R：伏安法測(cè)電阻二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器1.游標(biāo)卡尺:二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器1.游標(biāo)卡尺:0510010510010510010+3×0.1=讀數(shù):0.3mm1+4×0.1=讀數(shù):1.4mm【典例1】讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？思考：如果想近一步提高測(cè)量的精確度可以怎么辦？010200123二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器1.游標(biāo)卡尺:0102001230102001230+11×0.05=讀數(shù):0.55mm3+7×0.05=讀數(shù):3.35mm9+8×0.05=讀數(shù):9.40mm10+16×0.05=讀數(shù):10.80mm010200123010200123試一試：讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？【典例2】讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？1.游標(biāo)卡尺:思考1：這個(gè)是多少分度的游標(biāo)尺？20分度10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類(lèi):二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器思考2：如果想近一步提高測(cè)量的精確度可以怎么辦？50分度0.02mm1.游標(biāo)卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類(lèi):二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器30.70mm30+35×0.02=讀數(shù):試一試：讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？012345678900123456789100123456789001234567891017.00mm17+0×0.02=讀數(shù):【典例3】讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？【典例3】讀出下列游標(biāo)卡尺的示數(shù)？王莽(公元前45年-公元23年10月6日)，字巨君，新都哀侯王曼次子、西漢孝元皇后王政君之侄、王永之弟。中國(guó)歷史上新朝的建立者，即新始祖，也稱建興帝或新帝，公元8年-公元23年在位。二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器1.游標(biāo)卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類(lèi):二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器50分度0.02mm2.螺旋測(cè)微器:思考：50分度的游標(biāo)尺雖然精確，但是有點(diǎn)不容易看清楚了，若想再次提高精確度該怎么做？二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器2.螺旋測(cè)微器:15205100051045401520510005104540152051000510454015205100051045408.5+20.3×0.014.0+8.8×0.01試一試：讀出螺旋測(cè)微器的示數(shù)？=8.703mm讀數(shù):讀數(shù):=4.088mm=5.545mm=8.462mm試一試：讀出螺旋測(cè)微器的示數(shù)？5.5+4.5×0.018.0+46.2×0.01讀數(shù):讀數(shù):試一試：讀出螺旋測(cè)微器的示數(shù)？思考：測(cè)量下列長(zhǎng)度用什么儀器較好？1.導(dǎo)線長(zhǎng)度和直徑2.頭發(fā)絲直徑3.小球半徑4.螺帽外徑和內(nèi)徑50分度0.01mm要估讀不估讀二、游標(biāo)卡尺與螺旋測(cè)微器1.游標(biāo)卡尺:10分度20分度精確度:0.1mm0.05mm種類(lèi):50分度0.02mm2.螺旋測(cè)微器:

如何測(cè)量導(dǎo)體電阻R？三、伏安法測(cè)電阻1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測(cè)電阻電壓表分流<UV=URxIA=IRx+IVR測(cè)=UVIAURxIRx+IV=R真=URxIRx誤差原因:即Rx<<RV時(shí)，選外接。分流越小，誤差越小。小電阻外接，測(cè)量值偏小1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測(cè)電阻電流表分壓>UV=URx+UAIA=IRxR測(cè)=UVIAIRxURx+UA=R真=URxIRx誤差原因:即Rx>>RV時(shí)，選內(nèi)接。分壓越小，誤差越小。小電阻外接，測(cè)量值偏?、趦?nèi)接法:大電阻內(nèi)接，測(cè)量值偏大口訣：大內(nèi)小外VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI思考1：三個(gè)電阻該選擇什么接法？RARBRCRX10Ω100Ω1000Ω接法RA1ΩRV10000ΩRx>>RA選內(nèi)接。Rx<<RV選外接RXRARVRX<外接內(nèi)接都可

選外接RXRARVRX>

選內(nèi)接1.電流表接法VAUIRx=有誤差RxVARxRx=有誤差UI①外接法:三、伏安法測(cè)電阻小電阻外接，測(cè)量值偏?、趦?nèi)接法:大電阻內(nèi)接，測(cè)量值偏大口訣：大內(nèi)小外RXRARVRX<

選外接RXRARVRX>

選內(nèi)接思考2：若不知電阻大小該如何選擇?1.電流表接法①外接法:三、伏安法測(cè)電阻小電阻外接，測(cè)量值偏?、趦?nèi)接法:大電阻內(nèi)接，測(cè)量值偏大口訣：大內(nèi)小外VASabRx③試觸法:(1)若電壓表示數(shù)明顯變化，用外接(2)若電流表示數(shù)明顯變化，用內(nèi)接流明內(nèi)壓明外1.電流表接法①外接法:三、伏安法測(cè)電阻小電阻外接，測(cè)量值偏?、趦?nèi)接法:大電阻內(nèi)接，測(cè)量值偏大口訣：大內(nèi)小外③試觸法:2.電表讀數(shù):流明內(nèi)壓明外-0.63-315【典例4】如圖為電流表和電壓表的刻度盤(pán)。(1)圖甲電流表使用0.6A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)是________A；當(dāng)使用3A量程時(shí)，對(duì)應(yīng)刻度盤(pán)上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______A。(2)圖乙電壓表使用較小量程時(shí)，表盤(pán)刻度每小格表示________V，圖中表針的示數(shù)為_(kāi)_______V。若使用的是較大量程，則這時(shí)表盤(pán)刻度每小格表示________V，圖中表針示數(shù)為_(kāi)_______V。0.020.440.12.200.11.700.58.51.電流表接法三、伏安法測(cè)電阻口訣：大內(nèi)小外2.電表讀數(shù):流明內(nèi)壓明外①最小刻度是1、0.1的，估讀到最小刻度下一位最小刻度是0.02、0.5的，估讀到最小刻度位②測(cè)量的最大值不能超過(guò)表的量程，在保證安全的前提下選擇小量程。③測(cè)量的最小值要大于量程1/3思考：如何讓測(cè)量值大于量程1/3呢？-0.63-315④缺點(diǎn)：U、I不能從0調(diào)起、調(diào)節(jié)范圍小。URx(,）

RxR0+RxE1.限流法特點(diǎn)：一上一下(二接)①P處于A端:RP=0URx=EIRx=ERx②P處于B端:RP=URx=ER0+RxRxR0四、滑動(dòng)變阻器接法ERxVAR0IRx(,）

ER0+RxERxERxR0+Rx=EIRx=URxRx=ER0+Rx③優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耗能少。若R滑<<Rx⑤適用條件：R滑與Rx差不多U、I指針幾乎不動(dòng)若R滑>>RxI變化明顯，AB頂多限點(diǎn)流U前期指針幾乎不動(dòng)2.分壓法特點(diǎn)：一上兩下(三接)1.限流法四、滑動(dòng)變阻器接法特點(diǎn)：一上一下(二接)RxAVABR0E2.分壓法特點(diǎn)：一上兩下(三接)1.限流法四、滑動(dòng)變阻器接法特點(diǎn)：一上一下(二接)①P處于A端:此時(shí)Rx被短路URx=0IRx=0②P處于B端:URx=UR0IRx=URxRxABR0E此時(shí)整個(gè)R0與Rx并聯(lián)RxAV=EERx=④缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不便、耗能多。③優(yōu)點(diǎn):U、I能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。URx(,）

IRx(,）

0E0ERx⑤適用條件：R滑與Rx差不多或R滑<<Rx以小搏大，越小越好。=1Ω=10000Ω注意:(1)以下三種情況必選分壓

(3)限流接法：選擇待測(cè)電阻的阻值相接近的滑動(dòng)變阻器。四、滑動(dòng)變阻器接法2.分壓法特點(diǎn)：一上兩下(三接)1.限流法特點(diǎn)：一上一下(二接)(2)當(dāng)兩種接法均可時(shí)，一般采用限流接法。①當(dāng)要求電壓或電流從0變起時(shí);②當(dāng)待測(cè)電阻Rx遠(yuǎn)大于滑變總阻值R0時(shí);③當(dāng)采用限流接法，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)都不能保證電路安全時(shí)。分壓接法：選擇總電阻小而額定電流大的滑動(dòng)變阻器。VARxR0VARxR0伏安法測(cè)電阻的四種電路VARxR0VARxR0VARxR0分壓外接法

分壓內(nèi)接法限流內(nèi)接法限流外接法思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？AV分壓外接思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？分壓外接滑片一開(kāi)始要滑在哪端？思考3:描繪小燈泡伏安特性曲線選哪種接法？分壓外接滑片一開(kāi)始要滑在哪端？思考4：測(cè)金屬絲電阻率選哪種接法？分壓或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63-

315-

0.632.量長(zhǎng)度:測(cè)有效長(zhǎng)度,反復(fù)測(cè)量3次，求平均值。3.連電路:限流(分壓)外接，皆可。4.求電阻:改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),求平均值，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。

實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)該注意什么事項(xiàng)？思考4：測(cè)金屬絲電阻率選哪種接法？分壓或限流外接1.測(cè)直徑:在被測(cè)金屬絲上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄。思考4：測(cè)金屬絲電阻率選哪種接法？思考5：測(cè)純凈水電阻率選哪種接法？分壓或限流外接VARxR0VARxR0-

315-

0.63分壓或限流內(nèi)接【典例5】

圖為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：①待測(cè)電阻Rx（約100）；②直流電流表（量程0～10mA，內(nèi)阻約50）；③直流電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻5K）；④直流電源（輸出電壓4V，內(nèi)阻可不計(jì)）；⑤滑動(dòng)變阻器（阻值范圍0～50,最大電流1A）⑥開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干條。根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在實(shí)物圖上連線。RX=100

=500<故電流表應(yīng)采用外接法.滑動(dòng)變阻器能采用限流法嗎？Imin=

=0.02A=20mA>10mA故滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓法.【典例5】

圖為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：【典例5】

圖為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：

要求：連的正確且美觀漂亮分度精確度:是否估讀游標(biāo)卡尺10分度0.1mm不估讀20分度0.05mm50分度0.02mm螺50分度0.01mm估讀導(dǎo)體電阻率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理滑動(dòng)變阻器的接法伏安法測(cè)電阻課堂小結(jié)游標(biāo)卡尺螺旋測(cè)微器

2.測(cè)長(zhǎng)度L：毫米刻度尺3.測(cè)直徑d：②游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器①累積法1.測(cè)電阻R：伏安法測(cè)電阻①外接法:小電阻外接，測(cè)量值偏?、趦?nèi)接法:大電阻內(nèi)接，測(cè)量值偏大口訣：大內(nèi)小外2.分壓法:一上兩下(三接)1.限流法:一上一下(二接)[例1]某同學(xué)為了測(cè)量某阻值約為5Ω的金屬棒的電阻率，進(jìn)行了如下操作：(1)分別使用刻度尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬棒的長(zhǎng)度L和直徑d，某次測(cè)量金屬棒的直徑示數(shù)如圖甲所示，直徑d＝________mm。(2)現(xiàn)備有下列器材：待測(cè)金屬棒：R(阻值約5Ω)；V1(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)，

V2(量程0～15V，內(nèi)阻約9kΩ)；A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω)，

A2(量程0～3A，內(nèi)阻約0.05Ω)；

電源：E1(電動(dòng)勢(shì)3V，內(nèi)阻不計(jì))；

滑動(dòng)變阻器：R(最大阻值約20Ω)；

開(kāi)關(guān)S；導(dǎo)線若干。為使測(cè)量盡量精確，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________。(均選填器材代號(hào))課堂練習(xí)考法(一)實(shí)驗(yàn)基本操作6.713V1A1(3)若滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，正確選擇儀器后請(qǐng)?jiān)趫D乙中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，完成實(shí)物電路的連接。(4)用伏安法測(cè)得該金屬棒的電壓和電流，并作出其伏安特性曲線如圖丙所示，若圖像的斜率為k，則該金屬棒的電阻率ρ＝________。(用題目中所給物理量字母表述)課堂練習(xí)考法(一)實(shí)驗(yàn)基本操作

[例2]在“測(cè)定金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______mm(該值接近多次測(cè)量的平均值)。(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx。實(shí)驗(yàn)所用器材為電池組(3V)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。某小組同學(xué)利用以上器材按照電路圖正確連接好實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：課堂練習(xí)考法(二)數(shù)據(jù)處理和誤差分析次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.5200.398(3)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U-I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝_______________Ω(保留兩位有效數(shù)字)。(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為_(kāi)_____。(π取3.14)A．1×10－2Ω·m

B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m課堂練習(xí)考法(二)數(shù)據(jù)處理和誤差分析次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

C[例3]小明用電學(xué)方法測(cè)量電線的長(zhǎng)度，首先小明測(cè)得電線銅芯的直徑為1.00mm，估計(jì)其長(zhǎng)度不超過(guò)50m(已知銅的電阻率為1.75×10－8Ω·m)，現(xiàn)有如下實(shí)驗(yàn)器材：①量程為3V、內(nèi)阻約為3kΩ的電壓表；②量程為0.6A、內(nèi)阻約為0.1Ω的電流表；③阻值為0～20Ω的滑動(dòng)變阻器；④內(nèi)阻可忽略，輸出電壓為3V的電源；⑤阻值為R0＝4.30Ω的定值電阻，開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。小明采用伏安法測(cè)量電線電阻，正確連接電路后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電流表的示數(shù)從0開(kāi)始增加，當(dāng)示數(shù)為0.50A時(shí)，電壓表示數(shù)如圖甲所示，讀數(shù)為_(kāi)_____V，根據(jù)小明測(cè)量的信息，圖乙中P點(diǎn)應(yīng)該__________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，Q點(diǎn)應(yīng)該________(選填“接a”“接b”“接c”或“不接”)，小明測(cè)得的電線長(zhǎng)度為_(kāi)_______m?？挤?三)源于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新考查課堂練習(xí)2.50接b接a31.4[例4]用圖甲所示電路測(cè)量常溫下純凈水的電阻率，其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門(mén)K以控制管內(nèi)純凈水的水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞，右活塞固定，左活塞可自由移動(dòng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：(1)按圖甲連接電路，電源為理想電源，內(nèi)阻不計(jì)；R為電阻箱，R1、R2為兩個(gè)阻值相同的定值電阻，V1、V2為兩個(gè)量程相同的理想電壓表。(2)不同水柱長(zhǎng)度L及其電阻R的測(cè)量。①用10分度游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d，示數(shù)如圖乙所示，則d＝________mm②向玻璃管內(nèi)注滿純凈水，并用刻度尺測(cè)量水柱長(zhǎng)度L；③把S撥到1位置，記錄電壓表V1示數(shù)；④把S撥到2位置，調(diào)整電阻箱阻值，使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同，記錄電阻箱的阻值R；則此時(shí)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx＝_____；課堂練習(xí)考法(三)源于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新考查13.7R⑤根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，可得純凈水的電阻率為ρ＝________。(用Rx、d、L表示)⑥改變玻璃管內(nèi)水柱長(zhǎng)度，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄每一次水柱長(zhǎng)度L和電阻箱阻值R；⑦斷開(kāi)S，整理好器材。(3)在實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)致水柱的電阻Rx的測(cè)量值與實(shí)際值有偏差的原因____________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫(xiě)出一種原因即可)。課堂練習(xí)考法(三)源于經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新考查

通電過(guò)程中水溫升高導(dǎo)致的測(cè)量偏差等。導(dǎo)線和導(dǎo)電活塞有電阻；兩電壓表讀數(shù)的偶然誤差；電阻箱精確度導(dǎo)致的測(cè)量偏差；1．在“導(dǎo)體電阻率的測(cè)量”實(shí)驗(yàn)中：(1)根據(jù)如圖甲所示的電路圖，實(shí)物連線圖(圖乙)中的導(dǎo)線a端應(yīng)與________(選填“b”“c”或“d”)接線柱連接；(2)下列操作正確的是________。A．連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)狀態(tài)B．閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)到最右端C．完成電流表和電壓表讀數(shù)后，及時(shí)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)課堂練習(xí)c

AC2.

(2023·北京高考)采用圖1所示的電路圖來(lái)測(cè)量金屬絲Rx的電阻率。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)S前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)處在______(填“M”或“N”)端(2)按照?qǐng)D1連接實(shí)物圖，如圖2所示。閉合開(kāi)關(guān)前檢查電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線接錯(cuò)，該導(dǎo)線為_(kāi)_________(填“a”“b”或“c”)。若閉合開(kāi)關(guān)，該錯(cuò)誤連接會(huì)帶來(lái)的問(wèn)題有__________________________________________。課堂練習(xí)Mb移動(dòng)滑片時(shí)，電壓表和電流表沒(méi)示數(shù)3．(2023·福建泉州期中)某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量某圓柱體復(fù)合材料的電阻率ρ。(1)該實(shí)驗(yàn)小組分別用20分度的游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器測(cè)量其長(zhǎng)度L和直徑D，某次測(cè)量結(jié)果如圖甲、乙所示。該圓柱體復(fù)合材料的長(zhǎng)度L＝__________cm，直徑D＝________mm。課堂練習(xí)(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，若用U/I表示該圓柱體復(fù)合材料的電阻的測(cè)量值，則該測(cè)量值比真實(shí)值偏________(填“大”或“小”)。(3)用實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)量的物理量對(duì)應(yīng)的字母表示電阻率，則該圓柱體復(fù)合材料電阻率的表達(dá)式為ρ＝________。17.6500.440小

4．現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)