1、实验仪器的选择
(一)选型原则
安全原则、准确原则、简单原则
(2)仪表量程的选择:必须满足安全性和准确度:安全是指测量过程中不会因电流过大而烧毁仪表,即测量值不能超出仪表的量程。
准确度是指指针应偏转到全偏差刻度的1/2-1/3之间,这样测量误差就小,读数准确。
(3)滑动变阻器的选择:要保证安全性和可操作性,滑动变阻器的安全性还意味着工作时流过变阻器的电流不能超过其额定电流。
可操作性是指根据题中的信息选择合适阻值的滑动变阻器。 电阻值太大时,操作困难,电阻值太小时,容易烧毁仪表。 例如,当连接到采用分压方式的电路时,应选择电阻值较小的滑动变阻器。 只有这样,滑块移动时,相应电器上的电压变化才会明显。 如果选用大范围的滑动变阻器,则在移动滑动叶片时就会出现这种情况。 电压变化不明显金属电阻率,到达一定位置时电压突然升高,无法操作。
2.数据处理
(1)金属丝直径的读取
① 特别注意半刻度是否外露。
② 由于螺旋千分尺的精度为0.01mm,因此需要估算活动尺上对齐的网格数。 因此,如果单位是毫米,则最后一位数字应出现在小数点后第三位。
③将三个不同位置的测量值平均作为直径d。
(2)金属线长度的测量
①测量接入电路中的有效长度
② 因为使用毫米刻度,所以读到毫米的下一位数字(不要忘记估计读数)。
③计算三次测量的平均值作为长度l。
(3)确定电阻R的测量值
方法一、平均法:
根据每次测量的U和/可以计算出电阻,然后求出电阻的平均值作为测量结果。
方法二、图像法:
可以建立UI坐标系,将测得的对应的U、I值绘制成图像,利用图像的斜率可以计算出电阻值R。
(4)将R、I、d的测量值代入电阻率计算公式ρ=RS/l=πd²R/4l,计算出金属丝的电阻率。
3、注意事项
(1)为了方便起见,在金属线接入电路之前应测量线径。 为了准确,应测量连接到电路中的矫直导线的有效长度,每次测量3次,取平均值。
(2) 测量电路应采用外接电流表法。 测量电阻时金属电阻率,电流不宜过大,通电时间不宜过长,因为电阻率随温度变化。 (3) 为了准确地求出R的平均值,应多进行几次测量。 收集U和I值,然后使用UI图像方法找到电阻。
(4)滑动变阻器的限流连接方式能够满足本实验的要求。
4.误差分析
(1)测量误差:测量金属丝的直径、长度、电流、电压时会出现读数误差。
(2)由于电流表的外接方式和电压表的分流,导致电阻测量值比较小(如果误用内接方式,电流表的分压会产生较大的影响)
(3)通电电流过大或时间过长,导致金属丝发热,电阻率随之变化。