
产品描述
实验目的
探究影响导体电阻大小的因素。
实验原理
同种材料、横截面积相同的超导体,长度越长,电阻越大;同种材料、长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大。
实验器材
电阻定律实验器、电流传感器、电压传感器、数据采集器、红黑香蕉导线、滑动变阻器、电池盒(或学生电源)、数据线、计算机和乐百仕数字化软件等。
实验步骤
图1 实验装置图
一、探究同种材料导体电阻大小与导体长度的关系
1、按图1搭建实验装置,选择镍铬丝=0.2mm做为研究对象。
2、连接电流和电压传感器到采集器上,采集器连接到电脑的USB口,打开乐百仕数字化软件,在表格区点右键选择“插入列”,在跳出的对话框中,列名称设为“L”,单位为“m”说明为长度,设置完毕后点击确定,在下方表格里依次填入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5。然后再“插入列”,在跳出的对话框中,名称设为“R”,单位为“Ω”,点击表达式,在表达式里输入“U/I”(变量U/变量I),设置完毕后点击确定。
3、将电流和电压传感器调零,选择1.5V,将红色鳄鱼夹插在电阻定律左面红色插孔上,打开电源开关,点击手动采集,将黑色鳄鱼夹右边夹在10刻度上,调节滑动变阻器的阻值(电流不宜过大),数据稳定后点击记点,记录一组数据,依次将右边鳄鱼夹换到20、30、40、50刻度上,再记录多组数据,停止实验,如下图。
图2 同种导体电阻和长度的数据图
4、观察“R-L”图像,进行线性拟合,分析横截面积相同时,金属丝电阻与长度的关系。
图3 同种导体电阻和长度的线性关系图
二、探究同种材料、同样长度导体电阻大小与横截面积的关系
1、按图20.1搭建实验装置,将红色鳄鱼夹插在镍铬丝(d=0.2)0刻度红色螺丝上,右边夹在30刻度上,滑动变阻器的阻值调成最大值。
2、打开乐百仕数字化软件,将电流和电压传感器调零,打开电源,设置直流电压为1.5V,点击手动采集,点击记点,记录一组数据。
图4 同种导体电阻和导体横截面积不同的数据图
3、将电阻实验器上的鳄鱼夹整体依次换到镍铬丝(d=0.4和d=0.6)同样刻度位置上,调节滑动变阻器,使电压相同,点击记点记录数据。
4、观察实验记录,得出同种材料、长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大。
三、探究相同长度导体电阻大小与不同材料的关系
1、按图1搭建实验装置,将红色鳄鱼夹插在镍铬丝(d=0.2)0刻度红色螺丝上,右边夹在30刻度上。
2、打开乐百仕数字化软件,在图表区右键点击插入列,列名称设为“不同材质金属”,点击确定,在表格里下方依次输入镍络丝、锰铜丝和铁铬丝。
3、将电流和电压传感器调零,打开电源,点击手动采集,待数据稳定后,点击记点,记录一组数据。
4、将电阻实验器上的鳄鱼夹整体依次换到锰铜丝(d=0.6)、铁铬丝(d=0.6)同样位置上,再点击记点,停止实验。
图5相同长度导体电阻和不同材料导体的数据图
5、观察记录的实验数据,试分析不同材料的导体电阻有何不同。
注意:1、电压使用1.5-3V,切勿长时间使用电阻丝通电,防止过热,实验完毕后关闭电源。
2、电流过大,要求电路加入滑动变阻器进行调节,安全第一。
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