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(共22张PPT)
实验2：导体电阻率
的测量
第十一章 电路及其应用
情境导入
电阻率是反映导体导电性能的重要属性。在实际应用中我们需要参照电阻率表选取合适的材料。例如，在供电、输电、配电线路中，为了减小损耗，要选用低电阻率的材料制作导线，而在用电器和电工工具的绝缘部分又要选用高电阻率的材料，因此电阻率的测量有重要的应用。
我们应如何测量一段导体的电阻率呢？
高电阻率的电木
低电阻率的导线
我们已经学过一段导体的电阻与电阻率、长度及横截面积有关，满足方程
想一想：我们如何利用这个规律测量出一段电阻丝的电阻率呢？
创设情景，提出问题
1、实验原理
（1）根据电阻定律 ，电阻率可以怎样表示？
（2）表达式中的R、S、l 哪些量容易直接测量？哪些量不容易直接测量？
l 容易直接测量，可以用刻度尺测量，R和S不容易直接测量。
创设情景，提出问题
（3）对于不容易测量的R和S，应该怎样表示？
对于R，可以利用欧姆定律 ，通过测量电压和电流，表示电阻的大小
对于S，可以利用螺旋测微器测量直径d，然后利用数学关系 表示面积的大小
（4）根据以上方法，电阻率的最终表达式是怎样的？
创设情景，提出问题
根据
， ，
可以得到电阻率的最终表达式
测量电阻率的基本原理
两位同学想要利用电压表和电流表测量某电阻的阻值大小，两人分别设计了如图甲、乙所示的电路。分析讨论：
制订方案，设计实验
2、电流表的接法
（1）若考虑电表的电阻，两图中电压表、电流表示数与电阻的电压、电流大小各有什么关系？
甲图中电压表示数等于电阻电压，电流表示数大于电阻电流；
乙图中电压表示数大于电阻电压，电流表示数等于电阻电流。
（2）两图中电阻的测量值与电阻的真实值大小各有什么关系？
根据 可得，甲图中电阻测量值小于真实值，乙图中电阻测量值大于真实值
制订方案，设计实验
（3）为减小误差，甲、乙两图分别适合测量何种
阻值的电阻？
甲图中应减小电压表分流，适合测量小阻值电阻
乙图中应减小电流表分压，适合测量大阻值电阻
电路名称 电流表外接法 电流表内接法
电路连接
误差来源
误差结果
适用条件
制订方案，设计实验
伏安法测电阻两种电路图对比
电压表分流
测量值偏小
小阻值电阻的测量
电流表分压
测量值偏大
大阻值电阻的测量
（1）某同学要测量一阻值约为15Ω的电阻的准确阻值，他选择了15V的学生电源，量程为0.6A的电流表，量程为15V的电压表，还有最大电阻为5Ω的滑动变阻器，然后他设计了如图所示的电路，此同学能否成功完成实验？
电路中的最大电流为
电路中的最小电流为
此时最小电流也超过了电流表量程
因此无法成功完成实验。
制订方案，设计实验
3、滑动变阻器的接法
（2）在不改变实验仪器的前提下，如何改进电路能使此同学完成实验？你的依据是什么？
可以设计如图所示的电路，闭合开关之前将滑动变阻器滑片置于最左端，电压表、电流表所在的支路会被短路，其示数均为零，将滑片缓慢右移，电表示数逐渐增加，便可安全完成实验。
制订方案，设计实验
电路名称 限流接法 分压接法
电路连接
适用条件
制订方案，设计实验
滑动变阻器控制电路的两种电路图对比
明确要求电路功耗较低
滑动变阻器电阻和待测
电阻相差不大
要求测量从零开始
滑动变阻器电阻比待测
电阻小很多
限流的最小值也超过量程
根据以上分析，小组之间讨论交流，设计一个合理的方案对待测金属丝的电阻率进行测量，并思考为使得测量更精确应注意哪些方面。
实验：测量金属丝的电阻率
分组实验，采集数据
（1）电路连接
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。
（2）电阻的测量
把滑动变阻器的滑片调节到使电压表示数为零的位置，电路经检查确认无误后，
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的值，记入表格内，求出Rx，断开开关S。
分组实验，采集数据
（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，测量3次，求出其平均值l。
（4）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。
（5）将记录的数据Rx、l、d 的值代入电阻率计算式 。
减小误差的方法
（1）为减小偶然误差，应测量多组数据，因此选择分压接法。
（2）在求Rx的平均值时可用两种方法
①用欧姆定律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。
（3）为减小系统误差，因为电阻丝的阻值较小，选择外接法。
分析论证，得出结论
【例1】在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。某小组同学利用器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
(1)由以上实验数据可知：他们测量Rx采用的是电路图______(选填“甲”或“乙”)。
应用规律，反思改进
甲
(2)下图是测量Rx的电路实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(1)中所选的电路图，补充完成图中的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不被烧坏。
应用规律，反思改进
【例2】在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)。
(2)某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，
记录数据如下：
应用规律，反思改进
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
0.398
如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I 图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω。(保留两位有效数字)
(3)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________。(填选项前的符号)
A．1×10－2 Ω·m B．1×10－3 Ω·m
C．1×10－6 Ω·m D．1×10－8 Ω·m
应用规律，反思改进
C
·
·
·
4.5
(4)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是_____。
A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差
B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D．用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
CD
应用规律，反思改进
课堂小结
1
实验原理
2
电阻测量
3
电路控制
4
实验步骤及数据处理
惠斯通电桥测电阻
惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以
精确测量电阻的仪器。通用的惠斯通电桥
电阻R1，R2，R3，Rx叫作电桥的四个臂，
G为检流计，用以检查它所在的支路有无
电流。当G无电流通过时，称电桥达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足一个简单的关系 ，利用这一关系就可测量电阻。
课外拓展
课外拓展
等效替代法测电阻
等效替代法就是在测量的过程中，让通过
待测电阻的电流（或电压）和通过电阻箱
的电流（或电压）相等。电路如图，将单
刀双掷开关S调到a，闭合S1调节R，使安培
表读数为I0，保持R不动，将单刀双掷开关S
打到b，调节R0使安培表读数仍为I0，则电阻箱的读数就是待测电阻的数值。

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