物理实验技术中的电阻率测量使用方法

实验4—12 电阻率的测定电阻率是表征导体材料性质的一个重要物理量。

测量导体的电阻率一般为间接测量，即通过测量一段导体的电阻、长度及其横截面积，再进行计算。

而电阻的测量方法很多，电桥仅是其常用方法之一。

电桥的种类很多，按其工作状态分为平衡电桥和非平衡电桥；按其工作电流种类分为交流电桥和直流电桥；按其结构和测量范围分为单臂电桥和双臂电桥；按其用途分为电阻电桥、电容电桥、电感电桥和万用电桥等等。

本实验中，使用滑线式双臂电桥测量圆柱形金属棒的低值电阻。

【实验目的】1. 学习用双臂电桥测低值电阻的原理和方法。

2. 掌握用双臂电桥测量几种金属棒的电阻，并计算其电阻率。

【实验原理】由于导线电阻和接触电阻的存在，用单臂电桥(即惠斯登电桥)测量1Ω以下的电阻时误差很大。

为了减少误差，可将单臂电桥改进为双臂电桥。

首先分析导线电阻和接触电阻(数量级为251010--ΩΩ)对测量结果的影响。

如图 4-12-１所示，用伏安法测量金属棒的电阻x R 。

通过安培计的电流I 流经A 点分为1I 和2I 两路。

1I 经过电流表与金属棒间的接触电阻和导线电阻1R 再流入x R ,2I 经过电流表与电压表间的接触电阻和导线电阻3R 再流入电压表。

其等效电路如图4-12-2所示。

其中2R 、4R 与1R 、3R 的情况相同。

1R 和2R 应算作与x R 串联，3R 和4R 应算作与电压表串联，所以电压表量出的电压不只是x R 两端的电压，测量结果有误差。

如果x R 与1R 、2R 的阻值为同数量级，则测量结果的误差相当大。

图4-12-1 图4-12-2将测量线路改成如图4-12-３所示，其中AB 段是被测电阻x R ，经同样的分析可知，虽然接触电阻和导线电阻仍然存在，但所处的位置不同，构成的等效电路如图4-12-4所示。

由于电压表的内阻远大于x R 、3R 和4R ， 所以电压表和电流表的读数可以相当准确地反映电阻x R 上的电压降和通过它的电流，故利用欧姆定律就可算出电阻x R 。

初中物理中的电阻率如何测量？在初中物理的学习中，电阻率是一个重要的概念。

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量，它反映了材料导电性能的好坏。

那么，如何测量电阻率呢？要测量电阻率，首先我们得了解一些基本的原理和公式。

电阻的计算公式是 R ＝ρL/S ，其中 R 表示电阻，ρ 就是我们要测量的电阻率，L 是导体的长度，S 是导体的横截面积。

接下来，我们看看常见的测量电阻率的方法。

一种方法是伏安法。

这是我们在初中物理实验中经常会用到的方法。

首先，我们需要准备一个电源（比如电池组）、一个电流表、一个电压表、一个滑动变阻器、一个开关以及待测电阻的导体（通常是金属丝）。

将这些器材按照电路图连接起来。

电源、开关、滑动变阻器、待测电阻和电流表串联成一个回路，电压表并联在待测电阻的两端。

连接好电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，改变电路中的电流和待测电阻两端的电压。

多次测量不同电流和电压值，并记录下来。

然后，根据欧姆定律 R ＝ U ／ I ，计算出每次测量的电阻值。

由于我们测量的是一段长度为 L 的金属丝的电阻，所以还需要用刻度尺测量出这段金属丝的长度 L 。

再用螺旋测微器或者游标卡尺测量出金属丝的直径 d ，进而算出横截面积 S ＝π(d/2)² 。

最后，将测量得到的电阻 R 、长度 L 和横截面积 S 代入电阻率的计算公式ρ ＝ RS/L ，就可以算出电阻率的值。

在实验过程中，有一些需要注意的地方。

比如，连接电路时要断开开关，滑动变阻器在闭合开关前要调到阻值最大处，以保护电路。

测量长度和直径时，要多次测量取平均值，以减小误差。

除了伏安法，还有比较法测量电阻率。

这种方法需要用到已知电阻率的标准电阻丝和待测电阻丝。

将标准电阻丝和待测电阻丝分别接入电路中，保持电路中的电流和电压等条件相同。

通过比较它们的电阻大小，以及已知标准电阻丝的电阻率、长度和横截面积，就可以推算出待测电阻丝的电阻率。

在实际测量中，还会受到很多因素的影响，从而导致测量结果存在误差。

大学物理实验报告专业班级：姓名:学号：成绩：电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，还常被用来精确地间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。

在现代工程技术中电子电位差计还广泛用于各种自动检测和自动控制系统。

本实验通过用电位差计对电阻的测定，掌握电位差计的使用。

【实验目的】1.理解电位差计的工作原理，掌握电位差计的使用方法。

2.能用电位差计测定电阻率。

3.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。

【试验原理】 1.补偿原理在图1所示的电路中，E X 是待测电源。

0E 是电动势可调的电源，E X 与0E 通过检流计并联在一起。

调节0E 的大小，当检流计不偏转，即电路中没有电流时，两个电源的电动势大小相等，互为补偿，即E X =0E ，电路达到平衡。

若已知平衡状态下0E 的大小，就可以确定E X ，这种测定电源电动势的方法，叫做补偿法。

2．电位差的工作计原理用电压表测量电源电动势EX ，其实测量结果是端电压，不是电动势。

因为将电压表并联到电源两端，就有电流I 通过电源的内部。

由于电源有内阻r ，在电源内部不可避免地存在电位降I r ，因而电压表的指示值只是电源端电压（U =EX -I r ）的大小，它小于电动势。

显然，只有当I=0时，电源的端电压U 才等于电动势EX 。

电位差计就是应用补偿法的原理将待测电动势与标准电势进行比较而进行测量的。

其原理如下图所示，它由两个回路组成，上部为工作回路，下部为补偿回路。

当有一恒定的工作电流I 流过电阻R 时，改变滑动头C 、D 的位置，就能改变C 、D 间的电位差V CD 的大小，测量时把滑动头C 、D 两端的电压V CD 引出与未知电动势进行比较。

先接通1k ，电流经过AB ，在电阻丝上产生电压降落IR 如果接通2k 可能出现3种情况：（1）x E >CD U 时，G 中有自右向左的电流；图3 UJ-31型电位差计面板示意图【试验仪器】UJ-31型直流低电势电位差计、A219型直流检流计、BC9а型饱和标准电池、游标卡尺、螺旋测微器、干电池盒（带干电池）、导线、带测电阻丝、电阻实验板等。

初中物理测电阻的特殊方法测量电阻是物理实验中常见的实验之一，常用的方法有万用表电桥法和伏安法。

然而，在一些特殊情况下，我们需要采用其他方法来测量电阻。

下面将介绍几种特殊的测量电阻的方法。

1.等电势线法等电势线法是一种利用等势面的方法来测量电阻。

它适用于电阻很小的情况，其中一种常见的应用是测量电线的电阻。

实验步骤如下：(1)将待测电线直接连接到电源（电阻很小的情况下，可以近似看作导线）。

(2)在电源的正负极之间设置一个可移动的测量电桥。

(3)录下使电桥平衡时电桥两端的电位差。

(4)移动电桥到电线其他位置重复步骤3(5)根据实验数据，在不同位置的电位差和电流值之间绘制电阻分布图。

(6)根据电阻分布图找到电线两点间的电阻值。

2.热电阻法热电阻法利用物体导电性质随温度变化的特点来测量电阻。

它适用于需要测量高温环境或电阻很难直接测量的情况，如电阻在硝酸银溶液中的扩大和电阻深层测量。

实验步骤如下：(1)将待测电阻R连接到电源上，通过电阻上通过的电流使电阻升温。

(2)将热电阻测量装置与待测电阻的焦点相连接。

(3)测量电热阻降温前后的温度变化，得到电阻温度系数α。

(4)根据温度变化和电阻温度系数计算出电阻值。

3.惯性测阻法惯性测阻法利用磁场感应电动势的惯性测量电阻。

它适用于测量小电阻和高阻值的情况，如测量千分之一欧姆以下的电阻和精密电阻的测量。

实验步骤如下：(1)将待测电阻与电源串联。

(2)将电阻连接到一个惯性式霍尔元件电表上。

(3)在正弦交流电流通路中，记录霍尔元件电表的读数。

(4)根据霍尔元件电表的读数，计算出通过电阻的电流和电压差，再计算出电阻值。

4.同步测量法同步测量法利用电阻与电流的关系，通过时间测量电流与电压的相位差来测量电阻。

它适用于测量大电阻和低电阻率导体的情况，如金属的电阻率测量。

(1)将待测电阻R接入待测电流与参考电流的夹频电路。

(2)调节夹频电路使待测电流和参考电流同步。

(3)测量同步点的相位差，根据相位差计算出电阻值。

物理实验技术中电阻率的测量与校准要点详解引言物理实验中，电阻率的测量与校准是一项非常重要的工作。

电阻率是描述物质导电性质的一个重要参数，因此精确测量电阻率对于研究物质的导电机理以及电子器件的设计和制造具有重要意义。

本文将详细介绍物理实验技术中电阻率的测量与校准要点。

1. 电阻率的测量方法电阻率的测量方法主要有四种：直接测量法、绝缘层法、差压法和四探头法。

其中，直接测量法是最常用的一种方法。

直接测量法的基本原理是利用电阻器和电流表、电压表进行测量，通过测量电流和电压，计算得到电阻率。

需要注意的是，测量时要注意排除外界因素的影响，如电子器件的温度变化、电磁辐射等。

2. 电阻率的校准方法电阻率的校准方法主要有两种：标准电阻法和绝对法。

标准电阻法是将试样与已知电阻值的标准电阻进行比较，通过求解比值得到电阻率。

绝对法是通过测量试样的几何尺寸和电阻，根据电阻率的定义计算得到电阻率。

在校准电阻率时，需要注意保持测量环境的稳定，避免温度和湿度变化对测量结果的影响。

3. 电阻率测量与校准的注意事项在进行电阻率的测量与校准时，有一些常见的注意事项需要牢记：3.1 温度效应的校正电阻率随着温度的变化而变化，因此在测量和校准电阻率时，需要考虑温度效应的影响。

常用的方法是通过使用温度传感器监测环境温度，并根据温度系数进行校正。

3.2 压力效应的考虑在某些实验中，会对试样加以压力或拉伸，这会对电阻率的测量与校准产生影响。

因此，在进行测量和校准时，需要注意试样的形变状态，并进行相应的修正。

3.3 电磁干扰的排除电磁干扰是电阻率测量中常见的干扰因素之一。

为了减小电磁干扰对测量结果的影响，可以采取屏蔽措施，如使用金属屏蔽罩或增加屏蔽层。

4. 实验案例：金属导体的电阻率测量与校准以金属导体的电阻率测量与校准为例，介绍具体的操作步骤：4.1 测量试样的几何尺寸首先，使用尺子或卡尺等工具测量试样的几何尺寸，包括长度、横截面积等。

这些几何尺寸将用于后续的电阻率计算过程中。

高中物理测量电阻常用的6种方法一、伏安法测电阻伏安法测电阻是电学实验的基础，是高考考查的热点，也是难点。

它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等。

本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用。

主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等。

[例1] 在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A ．待测电阻R x 阻值约为10 Ω左右B ．电压表V 1，量程6 V ，内阻约2 k ΩC ．电压表V 2，量程15 V ，内阻约10 k ΩD ．电流表A 1，量程0.6 A ，内阻约0.2 ΩE ．电流表A 2，量程3 A ，内阻约0.02 ΩF ．电源：电动势E ＝12 VG ．滑动变阻器R 1，最大阻值10 Ω，最大电流为2 AH ．滑动变阻器R 2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 AI ．导线、开关若干(1)为了较精确测量电阻阻值，尽可能多测几组数据，且两表读数大于量程一半。

除A 、F 、I 以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材________(填器材前面的字母代号)。

(2)在虚线框内画出该实验电路图。

[解析] (1)两表读数大于量程一半，根据题意电压表选B 。

由欧姆定律知电路电流最大值I ＝U R ＝610A ＝0.6 A ，故电流表选D ，滑动变阻器选阻值较小的G 。

(2)因待测电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路如图所示。

[答案] (1)BDG (2)见解析图二、伏伏法测电阻已知内阻的电压表可作电流表使用，在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用，这是设计电路中的高频考点。

[例2] 用以下器材可测量电阻R x 的阻值。

待测电阻R x ，阻值约为600 Ω；电源E ，电动势约为6 V ，内阻可忽略不计；电压表V 1，量程为0～500 mV ，内阻r 1＝1 000 Ω；电压表V 2，量程为0～6 V ，内阻r 2约为10 k Ω；电流表A ，量程为0～0.6 A ，内阻r 3约为1 Ω；定值电阻R 0，R 0＝60 Ω；滑动变阻器R ，最大阻值为150 Ω；单刀单掷开关S 一个，导线若干。

导体电阻率的测量[实验基本技能]一、实验目的1.掌握伏安法测电阻的实验方法，进一步测出金属丝的电阻率。

2.掌握实验数据的处理方法。

二、实验原理由R ＝ρl S 得ρ＝RSl ，因此，只要测出金属丝的长度l 、横截面积S 和金属丝的电阻R ，即可求出金属丝的电阻率ρ。

测金属丝电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。

甲乙三、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。

四、实验步骤1.直径测定：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 ，计算出导线的横截面积S ＝πd 24。

2.电路连接：按如图甲所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3.长度测量：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.U 、I 测量：把滑动变阻器的滑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，闭合开关S ，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，记入表格内，断开开关S 。

5.拆去实验线路，整理好实验器材。

[规律方法总结]一、数据处理1.求R x的两种方法(1)计算法：用R x＝UI分别算出各次的数值，再取平均值。

(2)图像法：画出U-I图像，U-I图像的斜率等于R x。

2.计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R x Sl＝πd2U 4lI。

二、误差分析三、注意事项1.先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。

2.电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。

3.电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。

考点一教材原型实验1.(实验原理与操作)实验小组在实验室中测量一段金属丝(电阻R x约为3Ω)的电阻率。

本次实验提供的器材，如下：电流表A：量程1mA，内阻R A＝99.9Ω；电池组E：电动势3V，内阻不计；电压表V：量程0～3V，内阻约为5kΩ；定值电阻R0：阻值为0.1Ω；滑动变阻器R1：最大阻值10Ω，额定电流为2A；滑动变阻器R2：最大阻值1000Ω，额定电流为2A；开关一个、导线若干。

电阻率的测量实验报告电阻率的测量实验报告引言电阻率是描述物质导电性能的重要物理量。

本实验旨在通过测量不同材料的电阻和尺寸，计算出它们的电阻率，并探讨电阻率与材料性质之间的关系。

实验目的1. 掌握电阻率的测量方法；2. 了解不同材料的电阻率差异；3. 分析电阻率与材料性质之间的关系。

实验材料和仪器1. 电源；2. 电流表；3. 电压表；4. 导线；5. 不同材料的样品。

实验步骤1. 将电源与电流表、电压表和导线连接好，确保电路正常工作；2. 选取一个样品，将其两端与电路相连；3. 调节电源输出电压，使电流表读数在合适范围内；4. 记录电流表和电压表的读数；5. 重复步骤2-4，测量其他样品的电阻和电压。

实验数据处理根据欧姆定律，电阻的计算公式为R = V/I，其中R为电阻，V为电压，I为电流。

根据测得的电阻和电压，可以计算出每个样品的电阻值。

根据电阻的定义，电阻率的计算公式为ρ = R × A/L，其中ρ为电阻率，R为电阻，A为横截面积，L为长度。

根据样品的尺寸，可以计算出每个样品的电阻率。

实验结果通过测量和计算，得到了不同材料的电阻和电阻率数据。

观察数据可以发现，不同材料的电阻率存在明显差异。

例如，金属材料具有较低的电阻率，而绝缘材料则具有较高的电阻率。

这与材料的导电性能和电子结构有关。

讨论与分析1. 材料的导电性能对电阻率有重要影响。

金属材料中的自由电子能够自由移动，因此具有较低的电阻率。

而绝缘材料中的电子几乎无法移动，导致较高的电阻率。

2. 材料的电子结构也对电阻率产生影响。

例如，半导体材料中的能带结构使得电子在特定条件下能够移动，导致其电阻率介于金属和绝缘体之间。

3. 温度也会对电阻率产生影响。

在金属中，随着温度升高，电阻率会增加；而在半导体中，随着温度升高，电阻率会减小。

结论通过本实验，我们成功测量了不同材料的电阻和电阻率，并发现了电阻率与材料性质之间的关系。

电阻率是描述材料导电性能的重要物理量，对于材料科学和工程应用具有重要意义。

测电阻率原理
测电阻率的原理如下：
电阻率是指单位长度和单位截面积条件下，导体所具有的电阻能力。

使用电阻率可以衡量材料的导电性能，常用于评估导体、绝缘体或半导体的质量。

测量电阻率通常需要使用四引线法。

该方法通过将电流引入导体中的两个接点，并在另外两个接点上测量电压差，从而计算出导体的电阻率。

具体操作步骤如下：
1. 准备实验所需的导体样品。

确保导体表面光洁，以便确保稳定的电流和电压测量。

2. 将导体样品固定在实验台上，并使用夹具保证导体的稳定性。

3. 将电流源的正极与导体的一端相连，负极与导体的另一端相连，建立电流通路。

4. 将电压测量设备的两个探头分别连接导体上的两个不同点，以测量电压差。

5. 调节电流源的电流大小，确保测量的电压差在合适的范围内，既能得到准确的测量结果，又能避免产生过大的电压造成烧损。

6. 记录产生的电流和测得的电压差，并使用以下公式计算电阻率：
电阻率 = (电导率 * 导体长度) / 导体截面积
7. 对于不同的导体样品，按照以上步骤进行多次测量，并取平均值以提高测量的准确性。

需要注意的是，在进行测量时应保证实验环境的稳定性，防止温度和湿度等环境因素对测量结果产生影响。

另外，导体的温度和材料的成分也会对电阻率产生影响，因此在进行比较时应考虑这些因素。