菊座理化实验室 物理 · 必修第三册

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 R 待测
电流 I 待测
导线规格 镍铬 · 0.50 m

电阻率与尺寸取设定值,电阻是公式值

上方是电池、电流表、电压表和待测导线组成的电路,中间是一根架在刻度尺上的导线,下方是螺旋测微器示意图。

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。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
导线材料
长度 L
直径固定 0.40 mm、电压固定 3.0 V,只换材料和长度

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
记住这句

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

镍铬 0.50 m

电阻 4.38 Ω,电流约 0.685 A,导线在刻度尺上占最短一段。

长度变三倍

1.50 m 时电阻 13.13 Ω,电流降到 0.228 A,电阻跟长度一起长。

换成锰铜

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。