《[中学联盟]江苏省淮安市涟水中学人教版物理选修3-1%20262%20探究导体电阻与材料的关系%20课件（共19张PPT）[1].ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[中学联盟]江苏省淮安市涟水中学人教版物理选修3-1%20262%20探究导体电阻与材料的关系%20课件（共19张PPT）[1].ppt（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验原理实验原理 1 1材料的电阻率是材料的本身的特性。由公式材料的电阻率是材料的本身的特性。由公式R=L/SR=L/S知，电阻率知，电阻率=RS/L=RS/L。因此，要测定金属的电阻率，只须选择。因此，要测定金属的电阻率，只须选择这种金属材料制成的导线，用这种金属材料制成的导线，用“伏安法伏安法”测出金属导线的电测出金属导线的电阻阻R R，用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度，用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度L L，用螺旋，用螺旋测微器测出金属导线的直径测微器测出金属导线的直径d d，然后由，然后由S=dS=d2 2/4/4算出金属导线算出金属导线的横截面积的横截面积S S，即可求得
2、金属的电阻率，即可求得金属的电阻率。 zxxk 2 2实验室常用的电流表（量程取实验室常用的电流表（量程取0.6A0.6A）的内阻）的内阻RARA约约为为0.1250.125，电压表（量程取，电压表（量程取3V3V）的内阻）的内阻RVRV约约为为3K3K，比较后，比较后，有有R RV VR R，因此必须采用电流表外接法，才能使由于电表的接，因此必须采用电流表外接法，才能使由于电表的接入引起的系统误差较小。入引起的系统误差较小。012345678910安培表安培表伏特表伏特表变阻器变阻器待测电阻丝待测电阻丝电源电源电键电键螺旋测微器螺旋测微器米尺米尺实验器材实验器材实验电路实验电路A AV V1
3、.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, ,求出其平求出其平均值均值d d, ,计算出导线的横截面积计算出导线的横截面积S S. .2 2按如图所示的原理电路图连接好按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。用伏安法测电阻的实验电路。A AV VR RR Rx xE ES S3 3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属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导线的有效长度l l, , 反复测量反复测量3 3次次, ,求出其平均值。求出其平均值。4 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
4、的位置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, ,电路电路经检查确认无误后经检查确认无误后, , 闭合电键闭合电键S S。改变滑动变阻器滑动片的位置。改变滑动变阻器滑动片的位置, , 读出几组读出几组相应的电流表、电压表的示数相应的电流表、电压表的示数I I和和U U的值，断开电键的值，断开电键S S，求出导线电阻，求出导线电阻R R的平的平均值。均值。lIUdlRS42 5.5.将测得的将测得的R R、l l、d d值值, ,代入电阻率计算公式代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。中，计算出金属导线的电阻率。6 6拆去实验线路，整理好实验器材。拆去实验线路，整理好实
5、验器材。实验步骤实验步骤* *变阻器的连接可以是分压式也可以是限流式。但若变阻器的连接可以是分压式也可以是限流式。但若题目要求电压变化大或电压从零变起则用题目要求电压变化大或电压从零变起则用 。* *测测L L时应测接入电路的电阻丝的时应测接入电路的电阻丝的 。* *测电阻的连接方式是安培表测电阻的连接方式是安培表 接法。接法。 外外分压式分压式有效长度有效长度* *通电时间不宜过长；电流不宜过大否则通电时间不宜过长；电流不宜过大否则 要要发生变化。发生变化。电阻率电阻率* *闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于正确闭合开关前，应把滑动变阻器的滑动触头置于正确位置。若是限流式则触头置于位置
6、。若是限流式则触头置于 的位置；若的位置；若是分压式则触头置于是分压式则触头置于 的位置。的位置。阻值最大阻值最大电压表读数为零电压表读数为零注意事项注意事项 例例1 1、小芳同学在探究小芳同学在探究“决定导体电阻大小的因素决定导体电阻大小的因素”时，做出了如下猜想：时，做出了如下猜想： 猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的材料有关；猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的材料有关； 猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的长度有关；猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的长度有关； 猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的横被面积有关猜想：在温度不变时，导体的电阻与导体的横被面积有关 供她选择的导
7、体如下表所示：她画出了如图所示的电路图（供她选择的导体如下表所示：她画出了如图所示的电路图（abab之间为之间为 导体），并正确连接了电路请完成下列填空（只填序号）：导体），并正确连接了电路请完成下列填空（只填序号）：(1)(1)要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是 ；(2)(2)要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是 ； (3)(3)要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是要验证猜想，小芳同学应选择的两段导体是 。 ACACCDCDBCBC例例2 2、有一合金丝，横截面积为有一合金丝，横截面积为5.15.110107
8、 7米米2 2，长长L L1010米，要测其电阻率。现备有量程米，要测其电阻率。现备有量程3 3伏，内阻伏，内阻3 3千欧的电压表，量程千欧的电压表，量程 0.60.6安，内阻安，内阻0.1 0.1 欧的电流欧的电流表，两节干电池，表，两节干电池，0 0100100欧滑动变阻器，开关、导欧滑动变阻器，开关、导线等。用伏安法测其电阻时，如电路选取正确，电线等。用伏安法测其电阻时，如电路选取正确，电压表示数为压表示数为2.42.4伏，电流表示数为伏，电流表示数为0.120.12安，所选取安，所选取的是内接法还是外接法电路？被测合金丝的阻值是的是内接法还是外接法电路？被测合金丝的阻值是多少？合金丝的
9、电阻率是多少？多少？合金丝的电阻率是多少？答案：内接法，答案：内接法，19.919.9欧欧 ， 1.01.01010-6 -6 欧欧米米 例例3 3、在做在做测定金属的电阻率测定金属的电阻率实验时，下列操作中实验时，下列操作中正确的是正确的是 A A、若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，、若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面的漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，不可用小刀去刮掉漆皮。轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径，不可用小刀去刮掉漆皮。 B B、用米尺反复测量、用米尺反复测量3 3次导线的总长，求出平均值次导线的总长，求出平均值L L，然后，然后将导线接入测量电路中。将导线接
10、入测量电路中。 C C、估计待测金属导线的电阻大小，选择合适的仪器和实、估计待测金属导线的电阻大小，选择合适的仪器和实验电路。验电路。 D D、合上开关，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，、合上开关，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻记录几组对应的电流强度和电压的数值，计算出导线的电阻R R。 例例4 4、测定金属丝的电阻（阻值测定金属丝的电阻（阻值3 355）时，）时，给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属给定的实验器材的实物如下图所示，要求通过金属丝的电流可以在丝的电流可以在0 00.6A0.6A之间变化。请在方框中画之间变
11、化。请在方框中画出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符出实验电路图，并在图中用实线代替导线连接成符合实验要求的电路图。合实验要求的电路图。组卷网0.6 3A153VA V0.6 3A153V13467250.6 3A153V13467250.6 3A153V 例例5 5、热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约40405050热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中
12、，杯内有一定热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶( (图图中未画出中未画出) )、电源、电源(3V(3V、内阻可忽略、内阻可忽略) )、直流电流表、直流电流表( (内阻约内阻约1)1)、直流电压表、直流电压表( (内阻约内阻约5k)5k)、滑动变阻器、滑动变阻器(0(010)10)、开关、导线若干开关、导线若干(1)(1)图图(1)(1)中中a a，b b，c c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是线的是(2)(2)在图在图(2)(2)的方框中画出
13、实验电路图，的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小要求测量误差尽可能小(3)(3)根据电路图，在图根据电路图，在图(3)(3)的实物图上连线的实物图上连线0bIUa c图（图（1）c例例5 5解：解： 常温下待测热敏电阻的阻值约常温下待测热敏电阻的阻值约40405050放放入热水中，电阻减小，所以电流表采用外接法。入热水中，电阻减小，所以电流表采用外接法。 滑动变阻器最大阻值滑动变阻器最大阻值1010，且电压要从，且电压要从0 0测起，测起，变阻器采用分压器接法，电路图如下左图示：变阻器采用分压器接法，电路图如下左图示：Av 实物连线图如下右图示：实物连线图如下右图示： 例例6 6、图图
14、a a为某一热敏电阻（电路符号为为某一热敏电阻（电路符号为 , ,其电阻值随温度的改其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感变而改变，且对温度很敏感) )的的I IU U关系曲线图关系曲线图 （1 1）为了通过测量得到图）为了通过测量得到图a a所示所示I IU U关系的完整曲线，在图关系的完整曲线，在图b b和图和图c c两个两个电路中应选择的是图电路中应选择的是图_；简要说明理由：；简要说明理由： ( (已知电源电动势为已知电源电动势为9V,9V,内阻不计内阻不计, ,滑动变阻器的阻值为滑动变阻器的阻值为0 0100),100), （2 2）在图）在图d d电路中，电源电压恒为电路中，电
15、源电压恒为9V9V，电流表读数为，电流表读数为70mA70mA，定值电阻，定值电阻R R1 1=250=250由热敏电阻的由热敏电阻的I IU U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V_V；电阻；电阻R R2 2的阻值为的阻值为 VA图图bVA图图cAR1R2热敏电阻热敏电阻9V图图dRI/mAU/V1 2 3 4 5 6 7500图图a10203040b电压可从电压可从0V0V调到所需电压调到所需电压, ,调节范围较大。调节范围较大。 5.3 108.8 解解: I1=9/250=0.036A=36mA I2=70-36=34 mA 由图由图a得得 UR=5
16、.3V R2 =(9-5.3) / 0.034=108.8 例例7 7、如图所示，如图所示，P P是一个表面均匀镀有是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L L，直径，直径为为D D，镀膜的厚度为，镀膜的厚度为d d 。管两端有导电金属。管两端有导电金属箍箍M M、N N。现把它接入电路中，测得它两端电。现把它接入电路中，测得它两端电压为压为U U，通过它的电流为，通过它的电流为I I。则镀膜材料的电。则镀膜材料的电阻率阻率=_ =_ 。 ILdDU 例例8 8、有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方内有一根细长而均匀的金属材料样品，截面为外方内圆，
17、如图所示此金属材料重约圆，如图所示此金属材料重约1-21-2N N，长约为，长约为3030cmcm，电阻约为，电阻约为1010已知这种金属的电阻率为已知这种金属的电阻率为，密度为，密度为0 0因管线内径太因管线内径太小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量其内径小，无法直接测量，请设计一个实验方案测量其内径d d，现有如，现有如下器材可选：下器材可选：A A毫米刻度尺毫米刻度尺 B B螺旋测微器螺旋测微器C C电流表（电流表（600600mAmA 1.0 1.0）D D电流表（电流表（3 3A A 0.1 0.1）E E电压表（电压表（3 3V V 6k6k）F F滑动变阻器（滑动变阻器（2
18、2kk 0.5 0.5A A）G G滑动变阻器（滑动变阻器（1010 2 2A A）H H蓄电池（蓄电池（6 6V V 0.05 0.05）I I开关一个，带夹子的导线若干开关一个，带夹子的导线若干（1 1）除待测金属材料外，应选用的实验器材有）除待测金属材料外，应选用的实验器材有 （只填代号字母）（只填代号字母） A、B、C、E、G、H、I（2 2）画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪）画出你所设计方案的实验电路图，并把所选仪器连成实际测量电路器连成实际测量电路（3 3）用已知的物理常数和测得的物理量，推导）用已知的物理常数和测得的物理量，推导计算金属管线内径计算金属管线内径d d的表达式的表达式AVVAAVRR0P解：解：设长度为设长度为l l，截面外边长为，截面外边长为a a，电压为，电压为U U，电，电流强度为流强度为I I。组卷网电阻电阻IUSlR 截面积截面积UIlS故有故有UIlda422解得解得 UU-Il aUU-Il ad2224