金属导线电导率的测量

第九届物理实验竞赛实验设计书

——金属导线电导率的测量

金属导线电导率的测量

二、项目简介

电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两端时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。电导率是以欧姆定律定义为电流密度和电场强度的比

率：

=γ。同时，电导率是电阻率的倒数，即

1

γ

ρ

=,此式为实验所

需计算式。金属电导率的测量对研究金属导线的导电性能，及不同材质金属的选用具有重要意义。

三、项目所需仪器或工具

仪器名称型号数量用途

伏安法测量金属

电阻套件- 1

测量金属导线电

阻

螺旋测微器- 1

测量金属导线横

截面直径游标卡尺- 1

测量金属导线长

度

不同材质金属导

线若干

- 1 充当原材料

根据金属电导率的定义知其为金属电阻率的的倒数，即1

γρ

=

。

又由金属电阻率的定义得

RS

L ρ=

，将其带入上式得L RS

γ=。

对金属导线而言，L 为其导线长度可以用游标卡尺测量出来；R 为其电阻，可以通过多种方法测量出来，这里选用最简单地伏安法测量金属导线的电阻；S 为金属导线的横截面积，因为金属导线横截面积为原形，故有2

2

4

d S r ππ==

，式中r 为金属导线横截面半径，d 为

金属导线横截面直径，可以用螺旋测微器多次测量得到。

所以金属导线电导率的测量公式为

24L

d R γπ=

。将上述所得数据

带入上式即可得到不同金属导线的电导率。

伏安法测量金属导线电阻

游标卡尺测量导线长度 螺旋测微计测量导线横截面直径

金属导线长度测量记录表

次数第1次第2次第3次第4次第5次平均值长度（mm）

金属导线横截面直径测量记录表

次数第1次第2次第3次第4次第5次平均值横截面积(㎡) 直径(mm)

伏安法测电阻数据记录表

次数第1次第2次第3次第4次第5次平均值电压（V）

电流（A）

电阻（Ω）

五、项目功能

测量不同金属导线的电导率，比较不同金属导线的导电性能，为工程上选用合适的导线材质提供参考。

锻炼学生对通用量具的使用能力、数据处理能力，培养误差处理意识，提高学生的实验综合能力。

六、成果展示

常用有色纯金属的电导率

金属银金铝铜镁镍

电导率(IACS)/% 108.4 73.4 64.96 103.06 38.6 25.2

实测值106 71.6 61 100 39.4 26.1

绝对误差-2.4 -1.8 -3.96 -3.06 0.8 0.9

相对误差 2.21% 2.45% 6.10% 2.97% 2.07% 3.57%

电导率(IACS)/%=0.017241*γ

七、实验结论

通过上述实验可以测得各金属导线的电导率，如下表所示。

常用有色纯金属的电导率

金属银金铝铜镁镍

实测值106 71.6 61 100 39.4 26.1

电导率(IACS)/%=0.017241*γ

对比实验数据可知，所测六种金属中银导线和铜的电导率较高，分别为106、100；金导线和铝导线的电导率一般，分别为71.6、61；镁导线和镍导线的电导率最低，分别为39.4、26.1。

与上述金属导线电导率与金属的标准电导率相比较，可以发现铝、铜金属导线电导率存在较大绝对误差，镁、镍金属导线电导率的绝对误差较小；铝金属导线的相对误差最大，镁金属导线的相对误差最小，测量较为

精确。