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電阻率
來源:互聯網

電阻率是用來表示各種物質電阻特性的物理量。用某種材料制作的長1米、橫截面積1平方米的導體的電阻,在數值上等于該材料的電阻率。簡單來講就是由某種物質制成的原件(常溫下20℃)的電阻與橫截面積的乘積與長度之比稱為該物質的“電阻率”。

電阻率在國際單位制中的單位是Ω·m,讀作喬治·歐姆米,簡稱歐米。常用單位為“歐姆·平方厘米.米。

在溫度一定的情況下,有公式其中的ρ就是電阻率,l為材料的長度,S為面積。可以看出,材料的電阻大小與材料的長度成正比,而與其截面積成反比。

電阻率(resistivity)是用來表示各種物質電阻特性的物理量。

在溫度一定的情況下,由上述公式得知

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。

單位

國際單位制中,電阻率的單位是歐姆·米(Ω·m或ohmm),常用單位是歐姆·毫米和歐姆·米。

計算公式

電阻率的計算公式為:

ρ為電阻率——常用單位Ω·m

S為橫截面積——常用單位

R為電阻——常用單位Ω

L為導線的長度——常用單位m

電阻率的另一計算公式為:

ρ為電阻率——常用單位Ω·㎡/m

E為電場強度——常用單位N/C

J為電流密度——常用單位

(E,J 可以為矢量

外界因素

電阻率不僅與材料種類有關,而且還與溫度、壓力和磁場等外界因素有關。金屬材料在溫度不高時,ρ與溫度的關系是,式中與分別是和時的電阻率;α是電阻率的溫度系數,與材料有關。錳銅的α約為(其數值極小),用其制成的電阻電阻在常溫范圍下隨溫度變化極小,適合于作標準電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規律后,可制成電阻式溫度計來測量溫度。半導體材料的α一般是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的靈敏度。有些金屬(如和)或它們的化合物,當溫度降到幾K或十幾K(開爾文)時,ρ突然減少到接近零,出現超導現象,超導體有廣泛的應用前景。利用材料的ρ隨磁場或所受應力而改變的性質,可制成磁敏電阻或電阻應變計,分別被用來測量磁場或物體所受到的機械應力,在工程上獲得廣泛應用。

應用

電阻率較低的物質被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性最佳的是銀,其次為半導體,硅鍺。在金屬中,有許多能量接近費米能級的能級,這些能級并沒有被完全填充,因此電子在其中運動阻力較小。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于導體和絕緣體之間的物質(如硅) 則稱半導體。電阻率的科學符號為 ρ(Rho)。已知物體的電阻,可由電阻率ρ、長度 l 與截面面積A 計算:,在該式中,電阻R 單位為歐姆,長度 l 單位為米,截面面積 A 單位為平方米,電阻率 ρ單位為歐姆·米。

各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大,電阻溫度計就是利用金屬的這種特性制成的,它可以用來測量很高的溫度。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻與溫度的對應關系,只需測出鉑絲的電阻就可以知道環境溫度。有些合金如錳銅和康銅合金,電阻率幾乎不受溫度變化的影響,常用來制作標準電阻

說明

1.電阻率ρ不僅和導體的材料有關,還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的范圍內:幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化,即。式中t是攝氏度,是時的電阻率,a是電阻率溫度系數。

2.由于電阻率隨溫度改變而改變,所以對于某些電器的電阻,必須說明它們所處的物理狀態。如一個220 V -100 W電燈燈絲電阻,通電時是484歐姆,未通電時只有40歐姆左右。

3.電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質對電流阻礙作用的屬性,是材料的基本特性,與材料的尺寸無關。電阻是反映物體對電流阻礙作用的能力大小。

4.超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失,被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻

金屬導體

常用電阻率

材料電阻率(Ω m)

(1)銀

(2)銅

(3)金

(4)鋁

(5)鎢

(6)鐵

(7)鉑

(8)錳銅

(9)汞

(10)康銅

(11)鉻合金

(12)鐵鉻鋁合金

(13) 鋁鎳鐵合金

可以看出金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大,非金屬和一些金屬氧化物更大,而絕緣體的電阻率極大。鍺、硅、、氧化銅、硼等的電阻率比絕緣體小而比金屬大,我們把這類材料叫做半導體(semiconductors)。

總結:常態下(由表可知)導電性能最好的依次是銀、銅、鋁,這三種材料是最常用的,常被用來作為導線等。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銅制作的(精密儀器、特殊場合除外)。鋁線由于化學性質不穩定容易氧化已被淘汰。由于鋁密度小,取材廣泛,且價格比銅便宜,被廣泛用于電力系統中傳輸電力的架空輸電線路。為解決鋁材剛性不足缺陷,一般采用鋼芯鋁絞線,即鋁絞線內部包有一根鋼線,以提高強度。銀導電性能最好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求場合才被使用,如精密儀器、高頻震蕩器、航天等。在某些場合儀器上觸點也有用金的,因為金的化學性質穩定,并不是因為其電阻率小所致。

參考資料 >

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