周昊

【摘要】金屬的電阻率越低則其導電性能越好，常態(tài)下導電性能最好的金屬依次是銀、銅、鋁，因此在各類導電產(chǎn)品中，而這三種金屬的應用最多。本實驗根據(jù)電阻定律公式，測量出金屬導線的長度L和它的直徑d，計算出導線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導線的電阻R，計算出銅與鋁鐵兩種金屬導線的電阻率。

【關鍵詞】金屬電阻率；導電性能

電阻率用以表示各種物質(zhì)電阻特性，電阻率越低則表示導電性能越佳。電阻率與導體的長度、橫截面積等因素無關，是導體材料本身的電學性質(zhì)，本質(zhì)上由導體的材料決定，且受到溫度的影響。在一定溫度下，有如下計算公式：

上式成為電阻定律公式，其中，p為電阻率，L為材料的長度，S為導體橫街面積?？梢钥闯?，材料的電阻大小與材料的長度成正比，即在材料和橫截面積不變時，長度越長，材料電阻越大：而與材料橫截面積成反比，即在材料和長度不變時，橫截面積越大，電阻越小。

一、實驗部分

（一）實驗目的

本實驗通過測量金屬導線的長度L及其直徑d，計算出導線的橫截面積S，并利用伏安法測出金屬導線的電阻R，再根據(jù)電阻定律公式計算出金屬導線的電阻率，從而探究銅、鋁、鐵三種金屬的導電能力。

（二）實驗原理

根據(jù)電阻定律公式（如下），只需要測量出金屬導線的長度L及其直徑d，從而計算出導線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導線的電阻R，即可計算出銅、鋁、鐵三種金屬導線的電阻率。

（三）實驗材料

刻度尺、螺旋測微器、直流電流表和直流電壓表、滑動變阻器（阻值范圍0—50 n）、電池組、開關、被測金屬絲和導線。

（四）實驗方法

1.用螺旋測微器在銅導線的三個不同位置上各測一次，取直徑d的平均值并計算橫街面積S=πR2。

2.將銅絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用最小刻度為毫米的米尺測量接入電路的銅絲長度Ln（即有效長度），反復測三次，求出平均值L。

3.依照下圖所示的電路圖用導線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。

4.電路經(jīng)檢查無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，進行記錄，斷開開關s，求出電阻R的平均值。

5.將測得的R、L、s的值代入電阻定律公式中，計算出銅線的電阻率。

6.重復以上步驟測定鋁絲的電阻率。

（五）數(shù)據(jù)記錄與處理

1.測金屬導線長度L

2.測金屬導線直徑d并計算橫截面積S

3.測金屬導線電阻R（ R=U/I）

4.計算金屬導線電阻率

根據(jù)上面三個表得到的長度L.橫截面積S和電阻R，帶入電阻定律公式變形式（如下）進行計算，得到所測金屬材料的電阻率。

二、結語

根據(jù)實驗結果：銅的電阻率為1.7×l0 -8 Ω.m，鋁的電阻率為2.9×lO -8 Ω.m，由于銀的成本比較高，因此沒有對銀進行測量，而資料顯示銀的電阻率為1.6×l0 -8 Ω.m，也就是說銀、銅、鋁三種金屬的電阻率是最小的，這意味三者的導電性能較好，所以在各類導電產(chǎn)品中，這三種金屬的應用最多。銀的價格偏貴，因此銅用的最為廣，幾乎所有應用的導線都是用銅制作的（精密儀器、特殊場合除外）。而鋁的密度小，成本比銅更低，所以廣泛應用于電力系統(tǒng)中傳輸電力的架空輸電線路。銀導電性能最好，但由于成本較高，只有在高要求場合才被使用，比如精密儀器、高頻震蕩器、航天設備等。

參考文獻

[1]萬欣，崔敏.金屬電阻率測量實驗的設計與研究[J].物理實驗，2013（2）：34-36.