导体电阻率的测量可探索
伏安法测电阻 · 量直径、量长度,再算 ρ
电阻率与尺寸取设定值,电阻是公式值
先猜同一根导线长度变三倍,电阻会怎样?
先选一个,再看结论和实验。
结论三倍。电阻跟长度成正比,跟横截面积成反比。
第 1 镜 · 装置 装置:电池、电流表、电压表和一段镍铬合金导线,导线架在刻度尺上,下方是螺旋测微器。
设定材料和长度,然后点播放,看电阻和电流各是多少。
要点 · 记忆点
电阻率的测量ρ = RS/L:换长度、换材料,反算出的电阻率不变。
三步得出 ρ
螺旋测微器量直径算出 S,伏安法测出 R,再代进 ρ = R S / L,结果就是材料自己的电阻率,单位 Ω·m。
直径是平方项
S 按 d² 算,直径差百分之一,面积差百分之二,ρ 也跟着差百分之二。所以要多点测量取平均。
R 跟 L 成正比
同一根导线,长度三倍,电阻也三倍。镍铬 0.50 m 是 4.38 Ω,1.50 m 是 13.13 Ω。
材料决定 ρ
锰铜的电阻率约是镍铬的五分之二,同样尺寸下电阻也只有五分之二。
易错R = U / I 里的 U 是导线两端的电压,不是电源电压;电压表分走一点电流,算出的电阻会略偏小。
观察什么
电阻 4.38 Ω,电流约 0.685 A,导线在刻度尺上占最短一段。
1.50 m 时电阻 13.13 Ω,电流降到 0.228 A,电阻跟长度一起长。
同样 0.50 m 只有 1.75 Ω,电流升到 1.714 A,电阻率小的材料电阻就小。
这个实验在说明什么
这一页走完测电阻率的三步:量直径算出面积,伏安法测出电阻,再代进 ρ = RS/L,看换长度、换材料反算出的 ρ 是不是稳住不变。
直径固定 0.40 mm、电压固定 3.0 V,只换材料和长度;镍铬 0.50 m 是 4.38 Ω,1.50 m 是 13.13 Ω,长度变成三倍,电阻也变成三倍。
画面电路做了简化,教材实验还要接开关和滑动变阻器(限流接法),用来控制电流、保护电表。直径是平方项,直径差百分之一,面积就差百分之二,ρ 也跟着差,所以要多点测量取平均。
电阻率(单位 Ω·m)、直径、长度与电压取设定值,电阻与电流按 R = ρL / S、I = U / R 算出,是公式值,不是实测。画面电路做了简化:教材实验还要接开关和滑动变阻器(限流接法),用来控制电流、保护电表。教材:人教社电子课本 · 物理必修第三册。
讲给家长听
合上这一页,说说电阻率为什么是材料本身的性质。
卡住了?看一眼
电阻率由材料和温度决定,换长度、换粗细反算出来都不变。