金属材料的导电性与电阻率实验测定
金属材料的导电性与电阻率实验测定导言
金属材料的导电性与电阻率是材料科学中重要的物性参数。通过实验测定金属材料的导电性和电阻率，可以评估材料的导电能力和电阻性能，为材料选择和应用提供依据。本实验旨在利用简单的实验装置和方法，测定金属材料的导电性和电阻率，并探讨影响导电性与电阻率的相关因素。
实验步骤
1. 实验材料和仪器准备
本实验所需材料包括金属导线、电源、电流表、电压表和导电金属样品。确保实验仪器的准确性和稳定性，如电流表和电压表的刻度准确、样品接触良好等。
2. 测量电路搭建
使用导线将电流表、电压表和电源连接成串联电路，确保电路接线无误。
3. 金属样品处理
清洁金属样品表面的油脂和氧化物，以保证电流顺利通过样品。观察并记录金属样品的基本信息，如形状、尺寸、材料等。
4. 测定电阻率
a) 将金属样品夹持在恒温水槽中，保持恒定的温度。
b) 依次调节电源和电流表，使电流依次通过金属样品，记录电流值I。
c) 依次调节电源和电压表，测量样品两端的电压V。
d) 根据欧姆定律，计算金属样品的电阻R = V/I。
e) 根据电阻率的定义，计算电阻率ρ = R * A / L，其中A为样品横截面积，L为样品长度。
5. 测定导电性
a) 保持金属样品的恒定温度和电流。
b) 分别测量样品两端的电压V1、V2、V3等，并记录相应的电流I。
c) 根据电导率的定义，计算电导率σ = I / (V1 + V2 + V3)。
d) 将电导率与电阻率互为倒数，即σ = 1/ρ，可得到导电性与电阻率之间的关系。
结果与讨论
通过上述实验步骤，我们可以得到不同金属材料的导电性和电阻率数据。根据实验数据，我们可以进一步讨论导电性与电阻率的影响因素。
1. 温度对电阻率和导电性的影响
实验中通过恒温水槽控制金属样品的温度，观察电阻率和导电性
是否随温度的变化而变化。通常情况下，温度升高，金属材料的电阻
率会增加，导电性会降低。这是因为温度升高时，金属晶体中电子受
热运动加剧，电子与晶格之间的散射增多，电子的自由运动能力减弱，导致电阻率的增加。
2. 材料成分对电阻率和导电性的影响
不同金属材料的成分也会对电阻率和导电性产生影响。通常情况下，纯金属材料（如铜、银）的电阻率较低，导电性较好，而合金
（如铜合金、铝合金）则会由于其他元素的存在而导致电阻率的增加
或者减小，从而改变导电性。
结论
通过本实验，我们成功测定了金属材料的导电性和电阻率，并探讨
了温度和材料成分对导电性与电阻率的影响。实验结果对于材料科学
研究中材料选择、电路设计等具有重要价值。在实际应用中，我们可
以根据金属材料的导电性和电阻率特性，选择合适的材料用于电子元件、导线、电缆等领域，以满足不同的工程需求。
参考文献：
[1] D. C. Giancoli, 物理学原理（第七版）, 高等教育出版社, 2008.
[2] F. Reif, 统计物理和热力学，人民教育出版社，2002.
测量金属丝的电阻率教案
测量金属丝的电阻率教案 教案：测量金属丝的电阻率 一、教学目标 1.了解电阻率的概念及其在电学中的重要性； 2.掌握测量金属丝电阻率的基本原理和方法； 3.培养学生观察、实验设计和数据分析等能力。 二、教学准备 1.实验器材：金属丝、直流电源、电流表、电压表、电阻箱、导线等； 2.实验器材：电阻率计算公式、实验报告书等。 三、教学过程 1.导入（10分钟） 通过图片或实物展示不同材质的金属丝，引导学生思考金属丝的特性以及金属导电的原因，并引出电阻率的概念。
2.理论讲解（15分钟） a.概念介绍：电阻率是材料抵抗电流流动的能力的物理量，用ρ表示，单位为Ω·m。它与材料的导电性能密切相关，是材料本身的属性。 b.计算公式：电阻率ρ=RA/l，其中R为电阻，A为金属丝的横截面积，l为金属丝的长度。 c.电阻与电流、电压的关系：R=V/I，其中R为电阻，V为电压，I 为电流。 3.实验操作（40分钟） a.实验前的准备工作： (1)将金属丝拉直并固定在导线上。 (2)接通直流电源，连接电流表、电压表、电阻箱，调节电阻箱的阻值为适当范围。 b.实验操作步骤： (1)将电流表接入电路，调节电流大小为恒定值。
(2)读取电压表和电流表的示数。 (3)记录不同电流对应的电压数据。 c.实验注意事项： (1)确保金属丝表面清洁，避免对实验曲线产生影响。 (2)电阻箱阻值应选择适当范围，保证测量精度。 4.实验数据处理（30分钟） a.根据实验数据计算每组实验的电阻值，以及金属丝的横截面积和长度。 b.画出电流-电压曲线，并根据曲线拟合求出斜率k。 c.利用公式ρ=RA/l和R=V/I，计算电阻率ρ。 5.讨论和总结（15分钟） 学生展示实验数据和计算结果，并进行讨论。 a.比较不同金属丝的电阻率，讨论导电性能的差异。 b.探究金属丝长度、横截面积对电阻率的影响。
金属材料的导电性与电阻率实验测定
金属材料的导电性与电阻率实验测定导言 金属材料的导电性与电阻率是材料科学中重要的物性参数。通过实验测定金属材料的导电性和电阻率，可以评估材料的导电能力和电阻性能，为材料选择和应用提供依据。本实验旨在利用简单的实验装置和方法，测定金属材料的导电性和电阻率，并探讨影响导电性与电阻率的相关因素。 实验步骤 1. 实验材料和仪器准备 本实验所需材料包括金属导线、电源、电流表、电压表和导电金属样品。确保实验仪器的准确性和稳定性，如电流表和电压表的刻度准确、样品接触良好等。 2. 测量电路搭建 使用导线将电流表、电压表和电源连接成串联电路，确保电路接线无误。 3. 金属样品处理 清洁金属样品表面的油脂和氧化物，以保证电流顺利通过样品。观察并记录金属样品的基本信息，如形状、尺寸、材料等。 4. 测定电阻率
a) 将金属样品夹持在恒温水槽中，保持恒定的温度。 b) 依次调节电源和电流表，使电流依次通过金属样品，记录电流值I。 c) 依次调节电源和电压表，测量样品两端的电压V。 d) 根据欧姆定律，计算金属样品的电阻R = V/I。 e) 根据电阻率的定义，计算电阻率ρ = R * A / L，其中A为样品横截面积，L为样品长度。 5. 测定导电性 a) 保持金属样品的恒定温度和电流。 b) 分别测量样品两端的电压V1、V2、V3等，并记录相应的电流I。 c) 根据电导率的定义，计算电导率σ = I / (V1 + V2 + V3)。 d) 将电导率与电阻率互为倒数，即σ = 1/ρ，可得到导电性与电阻率之间的关系。 结果与讨论 通过上述实验步骤，我们可以得到不同金属材料的导电性和电阻率数据。根据实验数据，我们可以进一步讨论导电性与电阻率的影响因素。 1. 温度对电阻率和导电性的影响
测电阻率实验报告
测电阻率实验报告 测电阻率实验报告 引言： 电阻率是描述物质导电性能的重要物理量之一。在本次实验中，我们将通过测 量不同材料的电阻和尺寸，来计算它们的电阻率。通过这个实验，我们将更好 地理解电阻率的概念，并探索不同材料的导电性能。 实验步骤： 1. 实验器材准备：电流表、电压表、导线、不同材料的样品（如金属导线、铅 笔芯、水溶液等）。 2. 实验装置搭建：将电流表和电压表与待测材料连接，确保电路连接正确。 3. 测量电阻：通过施加电压和测量电流，计算待测材料的电阻值。重复多次测量，取平均值以提高准确性。 4. 测量尺寸：使用尺子或卡尺测量待测材料的长度、宽度和厚度等尺寸参数。 实验结果与讨论： 通过实验测量得到的电阻和尺寸数据，我们可以计算出不同材料的电阻率。电 阻率是描述物质导电性能的物理量，它与材料自身的导电性能以及尺寸有关。 在实验中，我们发现金属导线的电阻较小，这是因为金属具有良好的导电性能。相比之下，铅笔芯的电阻较大，这是因为铅笔芯是一种较差的导电材料。而水 溶液的电阻更大，这是因为水溶液中的离子导电性能较差。 我们还观察到，当材料的长度增加时，电阻也会增加。这是因为电阻与材料的 长度成正比，即电阻率不随长度变化。而材料的截面积越大，电阻越小。这是 因为电阻与材料的截面积成反比，即电阻率与截面积成反比。
结论： 通过本次实验，我们深入了解了电阻率的概念和计算方法，并通过测量不同材 料的电阻和尺寸数据，验证了电阻率与导电性能以及尺寸之间的关系。 电阻率是描述物质导电性能的重要指标，它对于电路设计和材料选择具有重要 意义。在实际应用中，我们可以根据不同的需求选择合适的材料，以达到所需 的导电性能。 此外，我们还可以通过改变材料的形状和尺寸来调节电阻率。例如，通过增加 导线的截面积，可以降低电阻，提高导电性能。这对于电子器件的设计和制造 具有重要的指导意义。 总之，测电阻率的实验为我们提供了一个深入了解物质导电性能的机会。通过 实验数据的分析和讨论，我们对电阻率的概念和计算方法有了更加清晰的认识，并探索了材料导电性能与尺寸之间的关系。这对于我们进一步理解和应用电阻 率具有重要意义。
测定金属电阻率
测定金属的电阻率 实验目的 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 实验原理 用刻度尺测一段金属导线的长度，用螺旋测微器测导线的直径，用伏安法测导线的电阻，根据电阻定律，金属的电阻率。 实验器材 被测金属导线、米尺、螺旋测微器、电流表、电压表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线若干。 实验步骤 1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d； 2.按图所示的电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路； 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值L； 4.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键K。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键K。求出导线电阻R的平均值； 5.将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率； 6.拆去实验线路，整理好实验器材。 实验结论 根据电阻定律，得金属的电阻率，所以只要先用伏安法测出金属丝电阻，用刻度尺测金属丝长度，用螺旋测微器测金属丝直径，然后代入公式即可。在测电阻时，如果是小电阻，则电流表用外接法；反之，如果电阻较大，则电流表用内接法。由于金属丝电阻一般较小（相对于电压表内阻来说），故做本实验时应采用电流表外接法. 至于滑动变阻器是采用限流式还是分压式，可根据实验所提供的器材及要求而灵活选取. 若无特别要求，一般可用限流式。 实验考点 通过本实验考查刻度尺和螺旋测微器的读数；伏安法测电阻（注意电流表的内、外接和滑动变阻器的限流、分压接法）；电阻定律。 经典考题 1、在“测定金属电阻率”的实验中，用千分尺测量金属丝的直径，利用伏安法测量金属丝的电阻。千分尺示数及电流表、电压表的示数都如图所示，则金属丝的直径是________，电流表读数是________，电压表读数是________，金属丝的电阻值是________。
测量金属材料导电性的实验方法
测量金属材料导电性的实验方法导电性是衡量金属材料电流传导能力的重要指标，对于电子元件和 电路设计来说具有关键意义。本文将介绍测量金属材料导电性的实验 方法，旨在帮助读者了解如何准确测量金属材料的导电性能。 一、实验前准备 在进行实验之前，需要准备以下实验装置和材料： 1. 直流电源：用于提供稳定的电流源； 2. 两根导线：用于连接实验电路的金属样品和电源； 3. 毫伏表：用于测量电流； 4. 金属样品：待测量的金属材料。 二、实验步骤 1. 将直流电源接入实验电路。将电源的正电极连接到毫伏表的电流 测量端，电源的负电极连接到金属样品上； 2. 将另一根导线连接到金属样品上，并将其接入毫伏表的电压测量端； 3. 打开直流电源，将电流调至所需测量的范围，并记录下电流数值； 4. 等待电路稳定，记录下毫伏表的电压数值； 5. 关闭电源，断开电路连接。
三、数据处理 1. 计算电阻值。利用欧姆定律，根据测得的电流和电压数值，计算 金属样品的电阻值。公式如下： 电阻值（Ω）= 电压（V）/ 电流（A） 2. 计算导电性。导电性是电导率的倒数，表示单位横截面积上通过 的电流量。公式如下： 导电性（S/m）= 1 / 电阻值（Ω）×金属样品截面积（m²） 四、实验注意事项 1. 在进行实验时，要确保实验环境干燥，以减少外界湿度对实验结 果的影响； 2. 金属样品表面应保持洁净，可用无纺布或无尘纸轻轻擦拭，以消 除表面氧化物等影响测量结果的物质； 3. 实验过程中，要注意安全操作，避免触电或其他安全事故的发生。 五、实验结果的分析与应用 通过测量金属材料的导电性，可以了解其电流传导能力和导电率， 对电子元件和电路设计非常重要。较高的导电性意味着金属材料具有 较好的电流传导能力，适用于要求高电流密度的电子器件；而较低的 导电性则表明电流传导能力较弱，适用于电子元器件中需要隔离的部分。 总结：
实验9 测量金属丝的电阻率
实验 测量金属丝的电阻率 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 2．学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。 3．会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。 如图所示，取一段金属电阻丝连接到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻R 、 长度l 和直径d ⎝ ⎛⎭ ⎪⎫S ＝πd 2 4，就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即ρ＝SR l ＝πd 2R 4l 。 毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。 1．测金属丝直径d ：在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d 。 2．按照电路图连好电路。 3．测量金属丝有效长度l ：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l 。 4．求金属丝的电阻R ：把滑动变阻器调到接入电路中的阻值最大的位置，检
查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压电流值并记录在表格中，断开开关S，求出金属丝电阻R的平均值。 5．整理仪器。 6．将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝πd2R 4l 中，计算出金属丝的电阻率。 1．求R的两种方法 (1)用R＝U I 算出各次的数值，再取平均值。 (2)用U-I图线的斜率求出。 2．计算电阻率：将记录的数据R、l、d的值，代入公式ρ＝πd2R 4l ，计算材料 的电阻率。 1．金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。 2．电路中因为电流表外接，所以R测 金属电阻率的实验观察与分析 金属电阻率是描述金属材料导电能力的重要物理量，也是衡量金属导电性能好坏的指标之一。在研究金属材料的导电性质时，进行实验观察与分析可以更加直观地了解金属电阻率的变化规律。 一、实验目的 探究不同金属材料的电阻率变化规律，分析影响电阻率的因素。 二、实验材料与设备 1. 金属丝：铜丝、铁丝、铬丝、锡丝等。 2. 电流表、电压表、导线等电路组件。 3. 实验箱、电源等实验设备。 三、实验步骤 1. 将实验箱连接到电源上，接通电路。 2. 选择一根金属丝作为实验材料。首先测量金属丝的长度、直径等参数，并计算金属丝的横截面积。 3. 将金属丝导线依次连接到电路上，并将电流表、电压表连接在电路中适当位置。 4. 调节电源电压，记录电流表读数、电压表读数，并计算相应的电阻值。 5. 更换不同材质、不同长度、不同直径的金属丝，重复步骤 3-4，记录实验数据。 四、实验结果与分析 通过实验观察，我们可以获得一系列的电阻值数据。然后，我 们可以根据这些数据计算出每根金属丝的电阻率。 通过对实验数据的观察和分析，我们可以得出以下结论： 1. 随着金属丝长度的增加，电阻值也会增加。这是因为金属丝长度的增加会增加电流通过金属丝的阻力，从而导致电阻值的增加。 2. 随着金属丝直径的增加，电阻值会减小。这是因为金属丝直径的增加会减小电流通过金属丝的阻力，从而导致电阻值的减小。 3. 不同金属丝的电阻值会有所差异。这是因为不同金属材料的电子流动性能不同，电子流动的阻力也不同，从而导致了电阻值的差异。 4. 不同金属丝的电阻率也会有所差异。电阻率是一个描述金属材料导电能力的物理量，它与金属丝的导电性能有关。电阻率高低反映了金属丝导电的优劣程度，电阻率越小，导电能力越强。 五、实验误差与改进 在实验过程中，可能会存在测量误差和实验操作误差。为了减小误差，我们可以采取以下措施： 1. 在测量金属丝长度和直径时，使用较为准确的测量工具，如游标卡尺等。并进行多次测量取平均值，以减小误差的影响。 2. 在连接电路和读数时，注意操作细节，减小人为操作误差的发生。 3. 尽量选择长度相对较长、直径相对较大的金属丝进行实验，这样可以降低测量误差。 测量金属导体电阻率的常见实验方法 导体的电阻率是描述其导电性能的一个重要指标，也是电导材料中的物理常量 之一。在工业生产和实验室研究中，对金属导体的电阻率进行准确测量是非常关键的，因为它直接影响到导线材料的选用、电路的设计以及电子元件的工作性能。 为了测量金属导体的电阻率，人们发展了许多实验方法，这些方法主要分为直 流和交流两种。对于不同的应用场景和实验目的，选择合适的方法是非常重要的。 直流电阻率测量方法是最常见和最简单的一种方法。在这种方法中，实验通常 采用电流源、电压源和电阻计组成的电路。首先，通过电流源给导体施加一个稳定的电流；然后，通过电阻计测量导体上的电压。根据欧姆定律，电流和电压之间的比值就是导体的电阻值。进一步，通过导体的几何尺寸，可以计算出其电阻率。这种方法适用于绝大部分金属导体，测量结果准确可靠。但是，由于导体本身的特性以及仪器的限制，仅用这种方法测量导体的电阻率，往往不能满足一些高精度要求。 为了解决上述问题，科学家们发展出了交流电阻率测量方法。交流电阻率测量 方法相比于直流方法更加精确和灵敏。这种方法利用交流信号在导体中的传播特性，通过测量导体上的电流相位和幅值，来计算其电阻和电感值。为了保证测量结果的准确性，需要采用频率可调的电源和精密的相量表。此外，在测量之前，还需要对导体进行特殊处理，例如通过涂覆绝缘层，减小表面效应的干扰。交流电阻率测量方法适用于多种导体，特别是对于导体内部存在微观结构的材料，更加精确和可靠。 除了直流和交流电阻率测量方法，还有一些其他比较特殊的实验方法。例如， 四探针法是一种常用的方法，特别适用于薄膜和微细导体的电阻率测量。通过在导体表面均匀放置四个探头，并通过电流源和电压计进行测量，可以获得较准确的电阻率值。相比于传统的二探针法，四探针法能够减小接触电阻和表面效应的干扰，提高测量精度。 物理实验技术中的金属材料的电导率测试与 导电机理研究方法 导电率作为金属材料的基本性质之一，在各种实际应用中都起到了至关重要的 作用。在物理实验技术中，测试金属材料的导电率并研究其导电机理是一项重要的课题。本文将介绍一些常用的金属材料导电率测试方法以及导电机理的研究方法。 一、导电率测试方法 1. 电阻率测量法 电阻率=电阻×截面积÷长度，这是计算导电率的基本公式。在实验中，常使用 电阻率测量法来测定金属材料的导电能力。这种方法通过测量金属材料的电阻和几何尺寸，计算得出其导电率。具体的实验步骤是，先将待测试的金属材料制成导线，然后将导线连接到电阻测量仪器上，施加电流并测量电阻，最后根据公式计算出导电率。 2. 四探针测量法 四探针测量法是一种高精度的电阻率测量方法。在这种方法中，将四个电极分 别固定在待测试的金属材料上，并通过导线连接到测量仪器上。通过施加电流和测量电压的方法，可以直接得到金属材料的电阻，进而计算导电率。四探针测量法的优点在于可以避免接触阻抗和电极极化对测量结果的影响。 3. 超导量子干涉仪法 超导量子干涉仪法是一种近年来新兴的导电率测试方法。这种方法是利用超导 材料的特性进行测试，通过测量超导材料的量子干涉效应来获取材料的导电率。由于超导材料具有零电阻的特性，因此可以实现高精度的导电率测试。 二、导电机理研究方法 1. 传统物理模型分析 传统物理模型分析是一种常用的导电机理研究方法。这种方法基于电导现象的 基本原理，通过建立数学模型和理论分析来解释材料的导电性。在实验室中，可以运用经典的电磁学和量子力学等理论，结合实际材料的物理特性，对导电机理进行推导和验证。 2. 材料结构分析 材料结构分析是导电机理研究的重要手段之一。这种方法通过对金属材料的微 观结构进行观察和分析，揭示导电性与材料结构之间的关系。例如，通过电子显微镜技术可以观察到金属晶体的晶格结构，进而研究晶格缺陷对电导率的影响。 3. 量子力学模拟 量子力学模拟是导电机理研究的一种先进方法。这种方法利用量子力学原理， 将金属材料的导电行为建模成数学模型，并通过计算机模拟等手段进行研究。这种方法可以深入研究电子在晶体中的行为，揭示电子与晶格相互作用对导电性的影响。 综上所述，导电率测试和导电机理研究是物理实验技术中的重要内容。通过合 理选择测试方法，可以获得准确的导电率数据。而通过多种手段研究导电机理，有助于深入理解金属材料的导电性质，为材料设计和工程应用提供指导。希望本文对于读者了解物理实验技术中金属材料的电导率测试与导电机理研究方法有所帮助。 实验十 导体电阻率的测量 目标要求 1.熟悉“金属丝电阻率的测量”的基本原理及注意事项.2.掌握测电阻率的电路图及误差分析． 实验技能储备 1．实验原理(如图所示) 由R ＝ρl S 得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ，因此，只要测出金属丝的长度l 、直径d 和金属丝的电阻R ，即可 求出金属丝的电阻率ρ. 2．实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． 3．实验过程 (1)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 . (2)连接好用伏安法测电阻的实验电路． (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，反复测量多次，求出其平均值l . (4)把滑动变阻器的滑片调到最左(填“左”或“右”)端． (5)闭合开关，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，填入记录表格内． (6)将测得的R 、l 、d 值，代入公式ρ＝πd 2R 4l 中，计算出金属丝的电阻率． 4．求R 的平均值时可用两种方法 (1)用R ＝U I 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． 5．注意事项 (1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法． (2)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即 电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量多次，求其平均值． (3)测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． (4)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． (5)若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线要尽可能地通过较多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点应舍去． 6．误差分析 (1)金属丝直径、长度的测量、读数等人为因素带来误差． (2)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测 金属导电性的测量实验报告 实验目的：测量不同金属材料的导电性能，并比较它们之间的差异。 实验器材： 1. 电源 2. 电流表 3. 电压表 4. 导体材料（铜线、铁线、铝线等） 5. 连接线 6. 示波器（可选） 实验原理： 金属导电性是金属材料的一种重要特性，通常用电导率来描述。电 导率（σ）是指单位长度和单位横截面积的金属导体通过电流时所能导 电的能力。根据欧姆定律（Ohm's Law），电流（I）与电压（V）之间 的关系为I = V/R，其中R是电阻。电导率则定义为导体单位长度上的 电量与电压之比，即σ = I/(A × V)，其中A是导体的横截面积。 实验步骤： 1. 将电流表和电压表分别接入实验电路中，确保电路连接正确并稳定。 2. 准备好不同金属导体材料，如铜线、铁线、铝线等。 3. 依次将不同金属导体材料接入电路中，连接好电源，并调节电流大小，确保测量范围适中。 4. 分别测量每个金属导体材料的电流值和电压值，并记录下来。 5. 根据测量结果计算出每个金属导体材料的电阻和电导率，并记录下来。 6. 分析比较不同金属导体材料的电导率，探究其差异的原因。 实验结果： 在测量过程中，我们得到了以下数据： 1. 铜线：电流值为I1，电压值为V1； 2. 铁线：电流值为I2，电压值为V2； 3. 铝线：电流值为I3，电压值为V3。 通过计算，我们得到不同金属导体材料的电阻和电导率如下： 1. 铜线：电阻为R1，电导率为σ1； 2. 铁线：电阻为R2，电导率为σ2； 3. 铝线：电阻为R3，电导率为σ3。 实验讨论： 根据实验结果，我们可以得出以下结论： 测定金属的电阻率 一、仪器的实验 1、螺旋测微器 (1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度． (2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm. 甲乙 (3)读数 ①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出． ②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm) ③如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm. 2．游标卡尺 (1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉． (2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径． (3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成． 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表： (4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm. 3．常用电表的读数 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可． (1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V 或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位． (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面 测量金属丝的电阻率的实验报告 Edited on July 1, 2023 at 11am 测量金属丝的电阻率实验报告 徐闻一中：麦昌壮 一、实验目的 1.学会使用伏安法测量电阻.. 2.测定金属导体的电阻率.. 3.掌握滑动变阻器的两种使用方法和螺旋测微器的正确读数.. 二、实验原理 设金属导线长度为l ;导线直径为d ;电阻率为ρ;则： 由S l ρR =;得： l R d l RS 42⋅==πρ.. 三、实验器材 已知长度为50cm 的被测金属丝一根;螺旋测微器一把;电压表、电流表各一个;电源一个;开关一个;滑动变阻器一只;导线若干.. 四、实验电路 五、实验步骤 1.用螺旋测微器测三次导线的直径d ;取其平均值.. 2.按照实验电路连接好电器元件.. 3.移动滑动变阻器的滑片;改变电阻值.. 4.观察电流表和电压表;记下三组不同的电压U 和电流I 的值.. 5.根据公式计算出电阻率ρ的值.. 六、实验数据 七、实验结果 ρ平均=1.97+2.06+2.18÷3×10-7Ω·m=2.07×10-7Ω·m 八、实验结论 金属丝的电阻率是2.07×10-7Ω·m.. 九、注意事项 1．本实验中被测金属导线的电阻值较小;因此实验电访必须采用电流表外接法 2．实验连线时;应先从电源的正极出发;依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路闭合电路;然后再把电压表并联在待洲金属导线的两端 3．测量被测金属导线的有效长度;是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度;亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度．测量时应将导线拉直． 4．闭合电键S之前;一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置 5．在用伏安法测电阻时;通过待测导线的电流强度正的值不宜过大电流表用0～0．6A量程;通电时间不宜过长;以免金属导线的温度明显升高;造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． 金属材料的导电性与实验测定导电性是金属材料的一个重要物理性质，它决定了金属在电子传导方面的能力。本文将探讨金属材料的导电性及其实验测定方法，以及一些相关应用。 一、导电性原理 金属的导电性源于其晶体结构和电子能带结构的特点。金属中存在着大量的自由电子，它们能够在金属晶格中自由移动。这些自由电子负责金属的导电行为。金属晶体的结构具有高度的对称性，这使得电子在金属中容易传导。此外，金属中的电子能带结构使得电子能够在外加电场的作用下容易发生跃迁，从而实现电流的传输。 二、导电性的实验测定方法 为了准确测定金属材料的导电性，通常采用以下几种实验方法： 1. 电阻率测定法 电阻率是衡量材料导电性能的重要参数。通过测量导体的电阻(R)和尺寸(长度L、截面积A)，可以计算得到材料的电阻率(ρ)。电阻率的计算公式为ρ = R * (A / L)。电阻率越小，导体的导电性能越好。 2. 四探针法 四探针法是一种常用的测量材料电阻率的方法。它利用四个电极分别作为电流源和电压测量点，通过测量电流和电压的关系，可以计算 出材料的电阻率。这种方法具有精度高、测量范围广的优点，适用于各种材料的导电性测定。 3. 哈尔效应测定法 哈尔效应是磁场作用下导体内产生的电压差，与材料的导电性能密切相关。通过在导体中施加磁场，测量导体两侧产生的电势差，可以得到材料的电导率。哈尔效应测定法适用于金属材料、半导体材料等导电性能测量。 三、导电性的应用 金属材料的导电性在众多领域得到广泛应用。 1. 电子器件 金属作为导电材料，在电子器件中扮演着重要角色。例如，电路板中的导线和焊点通常采用导电性能优良的金属材料制成，以保证电信号的传输和电路的正常工作。 2. 电力传输 金属导线被大量应用于电力输送领域。由于金属具有优良的导电性能，电能可以高效传输到目标地点。铜、铝等金属材料被广泛用于输电线路和电缆的制造。 3. 化工行业 在化工生产过程中，电解槽等设备要求具备优良的导电性能。金属材料通常用于这些设备的制造，以确保电流的稳定传输。 测量金属电阻温度系数的实验方法金属电阻温度系数是指金属电阻随温度变化而发生的相对变化。在很多实际应用场景中，我们需要准确测量金属电阻温度系数，以了解金属材料的热导性能或进行温度测量。本文将介绍一种常见的测量金属电阻温度系数的实验方法。 实验方法： 材料准备： 1. 金属样品：选取具有良好导电性的金属样品，例如铜或铁。 2. 电阻计：确保电阻计的测量范围能够覆盖待测金属样品的电阻变化。 步骤： 1. 将金属样品置于常温环境中，待其与环境温度达到热平衡。 2. 使用电阻计测量金属样品的电阻值（记作R0），并记录下环境温度（记作T0）。 3. 将金属样品置于一个稳定的热源中，例如恒温槽或加热平台，使其温度升高。 4. 随着金属样品温度的升高，使用电阻计测量相应温度下的电阻值（记作Rt），并同时记录下温度值（记作Tt）。 5. 重复步骤4，将金属样品温度逐渐降低直至初始温度，每次测量对应的电阻值和温度。 6. 根据测量得到的电阻值和温度值，计算金属电阻温度系数的变化率。 数据处理和计算： 1. 计算金属样品在不同温度下的电阻变化值，即ΔR = R - R0，其中ΔR为电阻变化值，R为测量得到的电阻值，R0为初始电阻值。 2. 计算金属样品在不同温度下的温度变化值，即ΔT = T - T0，其中ΔT为温度变化值，T为测量得到的温度值，T0为初始温度值。 3. 根据测量得到的电阻变化值和温度变化值，计算金属电阻温度系数的变化率，即温度系数α = ΔR / (R0 * ΔT)。 注意事项： 1. 实验过程中要尽量保持金属样品与周围环境的热平衡，避免外界因素对实验结果的影响。 2. 测量过程中要注意安全，避免发生触电或热伤害等意外情况。 3. 在实验之前，要检查电阻计的准确性和测量范围是否足够。 通过以上实验方法，我们可以准确测量金属电阻温度系数，并进一步了解金属材料的导热性能。这些信息在工程设计、材料选择以及温度测量等领域中具有重要意义。需要指出的是，不同金属的电阻温度 测定金属的电阻率 什么是电阻率 电阻率是材料单位长度内电阻的比值，通常用 Greek 字母ρ （rho）表示。电 阻率是决定材料导电能力的重要参数之一。一般来说，导体的电阻率比较小，绝缘体的电阻率比较大。因此，金属往往是非常好的导体，它们具有较低的电阻率。 测定电阻率的方法 桥式方法 测量金属电阻率最常用的方法之一是桥式法。桥式法的原理是在平衡状态下， 电桥两端电势相等，这时桥路中相反方向的电动势与阻值之积相等。 桥式法需要用到一个电桥电路，电桥电路包括四个电阻器，其中一个被测量的 金属电阻器，一个已知电阻的标准电阻器，另外两个电阻器用于调节桥路的平衡状态。桥路平衡时，被测量的金属电阻器的电阻值就可以通过已知电阻值和桥路偏差计算得出。 粘着法 测量电阻率的另一种方法是粘着法。这种方法主要用于薄膜电阻率的测量，比 如金属薄膜的电阻率。粘着法的原理是通过测量在一定长度和厚度下金属膜的电阻值得出金属膜的电阻率。 在实际操作中，需要将已知宽度和长度的金属薄膜沉积在绝缘基底上，并通过 测量薄膜所占的面积和所提供的电阻值来计算薄膜的电阻率。这种方法精度较高，误差小，适用于一些高精度要求的场合。 联合法 联合法是测定金属电阻率的第三种方法。类似于桥式法，联合法同样需要使用 一组标准电阻及一个保持器，但它不需要取下被测件和标准电阻，只需改变保持器的接点位置，就可以在不同阻值下得到相应的电流。 联合法的优点是避免了取下被测件和标准电阻的操作，减少了可能产生的误差。但需要使用更加复杂的电路结构，增加了电路的设计难度。 通过三种方法的比较可以看出，每种方法都有其各自的适用范围和优点。选择 哪种方法需要根据实际需要和条件来决定。无论哪种方法，在进行实验之前都需要 t'O產和诞 JUJkhlllM UNIV匚DF TCCI IMOLaS-Y 实验序号：2 实验项目名称：金属电阻率的测量 一、实验目的及要求 1. 掌握数字双电桥法测量电阻的原理及操作方法。 2. 了解影响金属电阻率的因素。 二、实验设备（环境）及要求 双电桥、铜合金棒（不同铝含量）、铝合金棒（不同铜含量）、钢棒、拉伸机、热处理炉、游标卡尺、金相显微镜、切割机、打磨机、砂纸、抛光机、origin软件、TH2828LCR Meter等。 三、实验内容与步骤 实验步骤： 1. 在仪器底部电池盒中装上3~6节1号干电池，或在外接电源接线柱“B夕卜”上接入1.5~2 伏容量小于10安培小时的直流电源，并将“电源选择”开关拨向相应位置。 2. 将检流计指针调到“ 0”位置。 3. 将被测电阻Rx的四端接到双臂电桥的相应四个接线柱上。 4. 估计被测电阻值将倍率开关旋到相应位置上。 5. 当测量电阻时，应先按“ B”后按“ G”按钮，并调节读数盘RN，使电流计重新回到“ 0” 位。断开时应先放“ G ”后放“ B ”按钮。注意：一般情况下，“ B ”按钮应间歇使用。此时电 桥已出平衡，而被测电阻Rx为 Rx=（倍率开关的示值）x（读数盘的示值）欧 6. 使用完毕，应把倍率开关旋到“ G短路”位置上。 实验内容： 1. 试样： ①淬火钢棒、淬火后再经不同温度回火的钢棒、退火再结晶的钢棒 ②不同拉伸变形量的铜合金棒和钢棒 ③铝含量不同的铜合金棒 ④铜含量不同的铝合金棒 ⑤将上述铝含量不同的铜合金棒在温度T1、T2、T3,,下加热、保温、待组织均匀后淬火 处理 ⑥将上述铜含量不同的铝合金棒在温度T1、T2、T3,,下加热、保温、待组织均匀后淬火 处理 2•方法： ①分组，每组测出上述部分试样的结构，之后再综合实验结果。 ②每组按仪器使用方法测量试样的电阻值和尺寸，每个试样的电阻重复测三次； ③记录实验数据，计算电阻率，取平均值； 实验六、测定金属的电阻率 一、实验目的： 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 二、实验原理： 用刻度尺测一段金属导线的长度L ，用螺旋测微器测导线的直径d ，用伏安法测导线的电阻R ，根据电阻定律，金属的电阻率ρ=RS/L=πd 2R/4L 三、实验器材： ①金属丝②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）电源⑥（20Ω）滑动变阻器⑦电键一个⑧导线几根 【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻5~10欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20欧。 四、实验步骤 （1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D 求出其横截面积S=πD 2/4. （2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。 （3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循： 电源正极→电键（断开状态）→滑动变阻器→用电器→安培表正极→安培表负极→电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 （4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I 、U 值，分别计算电阻R 再求平均值，设计表格把多次测量的D 、L 、U 、I 记下来。 图1 【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程 0~0.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 五、实验记录 导线的横截面积S= （公式）= （代入数据）= m2 所测金属的电阻率ρ= （公式）= （代入数据）= Ωm 【注意事项】 （1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。 （2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。 【点拨】（1）：为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值 【点拨】（2）：经验表明，引起实验误差的原因可能是： ①采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大。 高中物理实验测定金属的电阻率教案 选修3-1 实验10测定金属的电阻率 [实验目的] 1.学习伏-安法测电阻，掌握测定金属电阻率的方法。 2.复习螺旋测微器的使用。 3.研究由于电表的接入而造成的系统误差及克服方法。 [实验仪器] 伏特表，安培表，直流电源，滑动变阻器，螺旋测微器，米尺，金属电阻丝（50cm―100cm），电键及导线。 [实验原理] 根据电阻定律，一段金属丝的电阻值: LR =? （1）S 其中L为金属丝长度，S为横截面积，?为金属电阻率，这是一个用来表示物质电阻特性的物理量，电阻率反映了物质对电流阻碍作用的属性。电阻率大则说明这种材料的导电性能差，电阻率小则说明这种物质的导电性能好。如铜和铝的电阻率分别为0.017欧・毫米2/米和0.028欧・毫米2／米(在200C)，而绝缘体的电阻率非常大，其数量级一般都在1012-1022欧・毫米2/米之间。例如常用的绝缘材料硬橡胶其电阻率为1019-1022欧・毫米2/米。 必须指出的是电阻率不仅与导体的材料有关，还和导体的温度有关。一般温度升高时电阻率随之增大，从而使导体的电阻值变大。这种效应在导体中通过电流使导体升温时尤为明显。例如220伏，100瓦的白炽灯泡，其热电阻为484欧姆，而不通电时的冷电阻只有40欧姆左右。 从（1）式可导出??RS （2）L 由（2）式可以看出，如果测出某金属丝的长度、横截面积和对 应的电阻值，就可以计算出这种材料的电阻率。 对于给定的电阻丝（实际上是一段合金电阻丝），我们用米尺量出其长度，用螺旋测微器测出它的直径代入公式S=?D/4 ，然后计算出其横截面积，用欧姆定律R = U/I计算出电阻。把测量出的物理量代入公式（2），可求出电阻丝的电阻率。 测电阻的方法是通过伏特表和安培表测出加在电阻丝两端的电压和流过电阻丝的电流，然后借助于欧姆定律间接求出的，所以称为“伏―安法测电阻”。 1 2 [实验指导] 1. 用螺旋测微器测金属丝直径可以提高测量的精确度，可以读到毫米的千分位。 2. 电流可控制在0.20-0.60安培之间。因为电流过小，电表误差过大（1/3量程以上为有效），而电流太大时（比如2安培）导线上的热功率也大，那么导体的热涨冷缩和电阻率随温度升高而变大这两种效应都可增大实验误差。 3. 由于一般电阻丝电阻为几欧姆，考虑到便于调节,可使用0－50欧姆的滑线变阻器，电源可选用3伏的电压, 这样即可将电流控制在0.20-0.60安培之间，又便于均匀调节。安培表应选用0-0.60安的档，伏特表选用0-3伏档。 4. 采用伏-安法测电阻，由于仪表的接入而改变了原来（不接入电表时）的电路结构。这就不可避免的要造成系统误差。如图3-1和图3－2所示，在用伏安法测电阻时伏特表与安培表有两种不同的接法，我们称图3－1中的接法为安培表外接，图3－2中的接法为安培表内接。 借助于欧姆定律计算电阻R时，公式R = U/I中的电压和电流本意是指R两端的电压和流过R上的电流，但从图3－1和图3－2中可以的看出：安培表外接时电流的测量值大于R中的电流值；安培表内接时电压的测量值大于R两端的电压值，这样用上述两电路测出的 测定金属的电阻率 一、仪表的读数 仪器精确度/倍率读数规则及注意事项 螺旋测微仪0.01mm 读数规则:固定刻度上的毫米数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度上与固定刻度水平线所对的刻度值(注意估读)×0.01mm 注意事项:①若半毫米刻度线露出,需加0.5mm，②可动刻度要估读，③可动刻度上末位估读的“0”不能舍弃,小数点后一定有3位小数. 游标卡尺10分度：0.1mm 20分度：0.05mm 50分度：0.02mm 读数规则:主尺上的整毫米数+n(游标尺上第n 条刻度线与主尺上某刻度线对齐)x精确度. 注意事项:①游标卡尺不需要估读，②读数时主 尺和游标尺所用单位要统一为mm,最后根据题目 要求转换单位. 电阻箱 1 ⨯、10 ⨯、 、100 ⨯1000 ⨯ 读数规则:转柄式电阻箱的读数方法是R=AX1000 Ω+B×100Ω+C×10Ω+D×1Ω,其中A、B、C、D 分别是箱面上转柄指示头所指示的数值. 如图所示,读数为R=7×1000 Ω+4×100Ω+0×10Ω+8×1 Ω=7408Ω. 针对练习 1.某同学利用10分度游标卡尺和螺旋测微器分 别测量一圆柱体工件的长度和直径,则该游标卡 尺的游标尺每一小格的长度为_________mm，测 量结果如图1、2所示,该工件的长度为 ________cm,直径为_________mm. 2.用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,测量结果如图1,其读数为______mm,用游标为50分度的卡尺测量某圆筒的内径,则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为 ______mm,测量结果如图2所示,此工件的直 径为_______cm.金属电阻率的实验观察与分析
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