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伏安法测电阻
一、实验目的
1.学会使用各种常用电学仪器以及正确读数。
2.学会使用螺旋测微器以及正确读数。
3.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
用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L,用螺旋测微器测导线的直径d,用伏安法测导线的电阻R,由R=ρ,得ρ==。
三、实验器材
被测金属丝、刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干。
四、实验步骤
1.用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次,取直径d的平均值,然后计算出导线的横截面积S。
2.将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直,用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(有效长度),反复测量三次,求出平均值L。
3.按照图示的电路图用导线把器材连好,并把滑动变阻器的阻值调至最大值。
 
4.电路经检查无误后,闭合开关S,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,并记录在表格内,断开开关S,求出电阻R的平均值。
5.将测得的R、L、d的值代入电阻率计算式ρ==中,计算出金属丝的电阻率。
6.改变L的长度三次,重复步骤2~5,计算电阻率的平均值。
7.整理好实验器材,实验结束。
五、数据处理
1.求R_x的平均值
(1)用R_x=分别算出各次的数值,取其平均值。  (2)用U-I图象的斜率求出。
2.计算电阻率
将记录的数据U、I、L、d的值代入电阻率计算式ρ=R=。
五、实验中的注意事项
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。
(2)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、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后把电压表并联在被测金属丝的两端。
(3)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。
(4)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。
(5)闭合开关S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)用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流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,造成电阻率在实验过程中逐渐增大。
(7)若采用图象法求R的平均值,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不在直线上的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。
课堂练习
1.(2018陕西西安五校联考)测量铅笔芯的电阻率,取一支4B铅笔,去掉两端笔芯外木质部分,不损伤笔芯,如左图所示安放在接线支座上。
(1)用刻度尺量得笔芯长度L=20.0 cm,螺旋测微器测量笔芯的直径如图甲所示,则笔芯的直径d=　　　　mm。 
(2)若待测电阻为几欧姆,乙同学采用实验室提供的下列器材测定铅笔芯电阻。
A.待测笔芯
B.电流表(量程分别为0~0.6 A、0~3 A,内阻分别为1 Ω、0.5 Ω)
C.电压表(量程分别为0~3 V、0~15 V,内阻分别为6 kΩ、30 kΩ)
D.滑动变阻器(阻值范围为0~10 Ω)
E.电源(3 V)
F.开关、导线若干
请根据实验要求在左图中用笔画线代替导线(只配有两根导线)完成实物电路连接。
 
 
 
 
 
 
 
 
(3)实验测量过程中某次电压表、电流表指针偏转如右图所示,则电压表示数U=　　　　V,电流表示数I=　　　　A,计算得到铅笔芯电阻R=　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。 
2. (1)在“测定金属丝的电阻率”的实验中,先用螺旋测微器测出金属丝的直径,测量示数如图甲所示,则金属丝的直径d=　　　　mm。 
(2)待测金属丝的电阻R_x只有几欧姆,现要尽可能准确地测量其阻值,实验室提供了下列器材:
A.电压表(量程为0~3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表(量程为0~15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表(量程为0~3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表(量程为0~600 mA,内阻为1 Ω)
E.滑动变阻器R(0~20 Ω)
F.电源(两节干电池)
G.开关和导线若干
①电压表应选　　　　;电流表应选　　　　。(填仪器前的字母序号) 
②某同学设计了两种测量电路。应选用图乙中的　　　　(选填“a”或“b”)为实验电路图,实验开始前,应将滑动变阻器的滑片移至最　　　　(填“左”或“右”)端。
③按你所选择的电路图把图丙中的实物图用导线连接起来。
 
 
 
 
 
 
 
 
3.某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
 
 
 
 
 
 
 
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲、乙所示,则圆柱体的长度为　　　　cm,直径为　　　　mm。 
(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:
①将滑动变阻器R₁的阻值置于最　　　(选填“大”或“小”)处;将S₂拨向接点1,闭合S₁,调节R₁,使电流表示数为I₀; 
②将电阻箱R₂的阻值调至最　　　　(选填“大”或“小”),S₂拨向接点2,保持R₁不变,调节R₂,使电流表示数仍为I₀,此时R₂阻值为1280 Ω。 
(3)由此可知,圆柱体的电阻为　　　　Ω。 
4.(2018吉林长春外国语学校质检)(1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中,正确操作获得金属丝直径以及电流表、电压表的示数如图所示,则金属丝的直径的示数是　　　　　,电流表的示数是　　　　,电压表的示数是　　　　。 
 
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10 Ω,电流表内阻为几欧,电压表内阻约20 kΩ。电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电动势E=4.5 V,内阻很小。则电路图中　　　　　(选填电路图下方的字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路,但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏　　　　　(选填“大”或“小”)。 
 
 
 
 
 
(3)若实验所用的电流表内阻的准确值R_A是已知的,那么准确测量金属丝电阻R_x的最佳电路应是图乙中的　　　　　(选填电路图下方的字母代号)电路。此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻R_x=　　　　　(用题中字母代号表示)。 
5.(2018四川成都六校联考)某同学通过实验测量一种合金的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧图甲所示的部件　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为　　　　 mm。