测UIR实验.doc

一、测定金属的电阻率
1．实验目的 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率．
2．实验原理 由电阻定律及则得金属的电阻率
.
3．主要测量量 导线的电阻R用伏安法测得，如图所示．
（1）测出电阻线两端的电压U及通过电阻线的电流I，计算电阻R应多次测量，取其平均值．
（2）用米尺量出金属导线接入电路的长度l．
（3）用螺旋测微器测出导线的直径d，则横截面积S =.
4．注意事项
（1）伏安法测电阻，因金属导线电阻小，应选择电流表外接，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．
（2）测量电阻线的长度时，要测量连入电路中的有效长度．
（3）测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化．
（4）要明确螺旋测微器的读数原理，会正确读数．
【例1】用伏安法测量一个阻值约为50Ω的定值电阻，器材规格如下：A．电池组（6V，内阻很小）；B．电流表（0～50mA，内阻20Ω）；C．电压表（0～3V，内阻5kΩ）；D．滑动变阻器（0～10Ω，1A）；E．电键一个，导线若干条．根据器材规格和实验要求，在本题的实物图上连线．[如图（a）所示]

【解析】要圆满解决此问题，首先在原理上必须解决好两个问题：一是变阻器的连接方式，另一个是的内、外接问题．解决此类问题的原则是：“安全、准确（误差小）、简单、节能”．
若该电路变阻器连成限流式，变阻器上的最大分压不会超过1 V，而电源的E = 6 V，被测电阻上电压将大于5V，由此可知，电压表、电流表不能承受（即安全方面出问题），因此变阻器必连成分压式；至于表的内外接，可根据Rx/RA = 2.5<<RV/Rx = 5×103/50 = 100，故选用表的外接法．实验原理图如图（b）示．然后按原理图进行实物图连接.
【例2】在测定金属电阻率的实验中，螺旋测微器的读数和连接电路的实物图如图所示，下述结论中正确的是（ ）．
A．金属丝半径是70.600×10–3m
B．滑动变阻器起不到变阻作用
C．电压表接法不正确
D．电流表的量程选用不当
【解析】选B、C．因为螺旋测微器的读数为0.600mm，故半径为0.300×10–3m；滑动变阻器的滑片未接，起不到变阻作用，电压表应接在电阻线两端.
【解析】填“减小偶然误差；避免由于电阻丝的粗细不匀而引起的误差”．
【例3】在本实验中，某同学测得电阻丝的长度为92.00cm，接着进行的测量是：
①用没有零误差的螺旋测微器测量电阻丝的直径．螺旋测微器的示数如图所示，由此可知电阻丝的直径d = m，计算得出电阻丝的横截面积S = m2．
②用伏安法测量电阻丝的电阻，电流表和电压表的示数如图所示，可知电阻丝两端的电压U = ，通过电阻丝的电流I = ，电阻丝的电阻R = .
③依据上述数据求得电阻的电阻率= .
【解析】①5.20×10– 4，2.12×10–7
②2.20 V，0.53A，电阻R =
③电阻率

二、测定电池的电动势和内电阻
1．实验目的 测定电池的电动势和内电阻
2．实验原理 实验电路如图所示，对外电路来说电流表采用“内接法”，这样保证了电动势和内阻的测量误差都较小．
（1）改变R的阻值，测出几组I、U的数据，由全电路欧姆定律有：
E = U1 + I1r
E = U2 + I2r
E = U3 + I3r
……………
可求出几组E、r值，最后分别算出它们的平均值．
（2）利用测出的几组值I、U，画出U - I图象，求出E、r值．
3．实验条件： 干电池的放电电流一般不得超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A放电电流过大，会引起电池电动势的明显变化，不易测准．
4．注意事项
（1）应使用内阻大些（用过一段时间）的干电池；在实验中不要将I调得过大；每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时发生严重的极化现象，使得E和r明显变化．
（2）画U - I图象时，为画图准确应尽量利用坐标纸将图象画得较大，以提高精确度，并且纵轴坐标可以不从零开始，用截距求E = ？用斜率r =求内阻大小．
【例题】利用电流表和两个阻值不同的定值电阻，可以测定电源的电动势和内电阻．在所用器材中电流表A量程为0～0.6A～3A，定值电阻Rl和R2的阻值都约在5Ω～10Ω之间．电源为一节干电池，还有开关S1、单刀双掷开关S2及电线若干．
（1）请按如图（a）所示电路图要求在如图（b）所示实物图上连线.

（2）若考虑到电流表内阻rA对测量的影响，那么测量值与真实值相比，有E测 E真，r测 r真（选填“＞”、“＜”或“=”．
（3）需要读取的数据是 .
（4）其计算公式是r = ；E = .
【解析】（1）如图（c）
（2）不考虑对电路影响，
①
②
则
考虑对电路分压影响，
③
④
则
比较上述四个公式有
即E没 = E真，r测＞r真
由①②有，
故应填“=”；“＞”.
（3）S2接1，读取示数I1及R1阻值；S2接2，读取示数I2及R2阻值．
（4）其计算公式是：
，.
【小结】实物连线是高考热点之一，实物连线一般可采用回路法，首先找出电源串成的主回路.按原理图连线，再将与主回路某一部分并联的回路，连线中应注意接线接在接线柱上，不出现“丁”字连线，连线不交叉，注意滑动变阻器滑动触头的位置满足接通电源前的条件等.
练习题
1、在图所示的甲、乙、丙表示电源两极间电压与流过该电源的电流的图线，问：甲、乙、丙三条图线所对应的电源电动势和内电阻分别为多少？

【解析】甲图中，图线与纵、横轴交点坐标分别为（0，1.5V）和（1A，0）代入U = E – Ir
①
②
得
解得E1 = 1.5V，r1 = 1.5Ω
乙图中图线与纵、横轴交点坐标分别为（0，1.5V）和（0.8A，1.1V）
代入U = E – Ir得：
解得E2 = 1.5V，r2 =0.5Ω
丙图中图线与纵横坐标轴的交点分别为（1.0A，0.75V）和（1.2A，0.6V），代入U不敷出= E–Ir得

解得E3 = 1.5V，r3 = 0.75Ω
2、除导线和开关外，下述各组器材可完成测定电源动势和内电阻的是（ ）．
A．电压表和电流表 B．电流表和电阻箱
C．电流表和变阻器 D．电压表和电阻箱
E．电压表和变阻器 F．电压表、电流表和变阻器
【解析】选B、D、F．由闭合电路欧姆定律的公式E = U + Ir = I（R + r） = U+，可得出测定E、r的几种方法：①改变R，测两组U、I的值，联立求解；②已知不同的R值，分别测出电流I联立求解；③已知不同的R值，分别测出电压U联立求解．

3、有两只电压表A和B，量程已知，内阻不知等于多少，另有一干电池，它的内阻不能忽略，但不知等于多少，只用这两只电压表、电键和一些连接用的导线，能否通过测量算出这个电池的电动势（已知电动势不超过电压表的量程，干电池不许拆开）？
①画出你测量时所用的电路图.
②以测得的量为已知量，导出计算电动势的式子.
【解析】①测量时电路图如图所示；
②由图电路图有，S1闭合，的读数为UA，S2闭合、的读数分别为UA、UB，则
E = I1（RA + r）
E = I2（RA + RB + r）
因为UA = I1RA，，UB = I2RB
由以上各式解得