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在溫度一定的情況下,有公式R=ρl/s其中的ρ就是電阻率,l為材料的長(zhǎng)度, S為面積??梢钥闯?,材料的電阻大小與材料的長(zhǎng)度成正比,而與其截面積成反比。
電阻率(resistivity)是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。
在溫度一定的情況下,有公式R=ρL/s其中的ρ就是電阻率,L為材料的長(zhǎng)度, S為面積??梢钥闯?,材料的電阻大小與材料的長(zhǎng)度成正比,即在材料和橫截面積不變時(shí),長(zhǎng)度越長(zhǎng),材料電阻越大:而與材料橫截面積成反比,即在材料和長(zhǎng)度不變時(shí),橫截面積越大,電阻越小。由上式可知電阻率的定義:ρ=RS/L
推導(dǎo)公式:R=ρV/S2 R=ρL2/V
電阻率較低的物質(zhì)被稱為導(dǎo)體,常見導(dǎo)體主要為金屬,而自然界中導(dǎo)電性最佳的是銀,其次為半導(dǎo)體,硅鍺。當(dāng)存在外電場(chǎng)時(shí),金屬的自由電子在運(yùn)動(dòng)中不斷和晶格節(jié)點(diǎn)上做熱振子的正離子相碰撞,使電子運(yùn)動(dòng)受到阻礙,因而就具有了一定的電阻。其他不易導(dǎo)電的物質(zhì)如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)(如硅) 則稱半導(dǎo)體。電阻率的科學(xué)符號(hào)為 ρ(Rho)。 已知物體的電阻,可由電阻率ρ、長(zhǎng)度 l 與截面面積A 計(jì)算:ρ=RA/I,在該式中, 電阻R 單位為歐姆,長(zhǎng)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
電阻率的計(jì)算公式為:ρ=RS/L
ρ為電阻率——常用單位Ω·m
S為橫截面積——常用單位㎡
R為電阻值——常用單位Ω
L為導(dǎo)線的長(zhǎng)度——常用單位m
-----------------------------------------
電阻率的另一計(jì)算公式為:ρ=E/J
ρ為電阻率——常用單位Ω·mm2/m[1]
E為電場(chǎng)強(qiáng)度——常用單位N/C
J為電流密度——常用單位A/㎡
(E,J 可以為矢量)
1.電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān),還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi):幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化,即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度,ρo是O℃時(shí)的電阻率,a是電阻率溫度系數(shù)。
2.由于電阻率隨溫度改變而改變,所以對(duì)于某些電器的電阻,必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220 V -100 W電燈燈絲的電阻,通電時(shí)是484歐姆,未通電時(shí)只有40歐姆左右。
3.電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性,電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的能力大小。
4.超導(dǎo)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(yīng)。導(dǎo)體沒(méi)有了電阻。
常用電阻率
材料電阻率(Ω m)
(1)銀1.65 ×10-8
(2)銅1.75 ×10-8
(3)金2.40×10-8
(4)鋁2.83 ×10-8
(5鎢5.48 ×10-8
(6)鐵9.78 ×10-8
(7)鉑2.22 ×10-7
(8)錳銅4.4 ×10-7
(9)汞9.6 ×10-7
(10)康銅5.0 ×10-7
(11)鎳鉻合金1.0 ×10-6
(12)鐵鉻鋁合金1.4 ×10-6
(13) 鋁鎳鐵合金1.6 ×10-6
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、硒、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(dǎo)體(semiconductors)。
總結(jié):常態(tài)下(由表可知)導(dǎo)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(lái)作為導(dǎo)線等,其中銅用的最為廣,幾乎現(xiàn)在的導(dǎo)線都是銅的(精密儀器,特殊場(chǎng)合除外)鋁線由于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定容易氧化已被淘汰。由于鋁密度小,取材廣泛,且價(jià)格比銅便宜,被廣泛用于電力系統(tǒng)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(nèi)部包有一根鋼線,以提高強(qiáng)度。銀導(dǎo)電性能最好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求場(chǎng)合才被使用,如精密儀器、高頻震蕩器、航天等。在某些場(chǎng)合儀器上觸點(diǎn)也有用金的,因?yàn)榻鸬幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,并不是因?yàn)槠潆娮杪市∷隆?/p>
金屬和非金屬的電阻率
金屬溫度(℃) ραo (×10-3Ω·m), 100 (×10-3Ω·m)
鋅20 5.9 4.2
鋁(軟)20 2.75 4.2
鋁(軟)–78 1.64
石墨(8~13)×10-6
阿露美爾合金20 33 1.2
銻0 38.7 5.4
銥20 6.5 3.9
銦0 8.2 5.1
殷鋼0 75 2
鋨20 9.5 4.2
鎘20 7.4 4.2
鉀20 6.9 5.1①
鈣 20 4.6 3.3
金20 2.4 4.0
銀20 1.62 4.1
鉻(軟)20 17
鎳鉻合金(克露美爾)— 70—110 .11—。54
鈷a 0 6.37 6.58
康銅— 50 –。04–1.01
鋯30 49 4.0
黃銅– 5—7 1.4–2
水銀0 94.08 0.99
水銀20 95.8
錫20 11.4 4.5
鍶0 30.3 3.5
青銅– 13—18 0.5
銫20 21 4.8
鉍20 120 4.5
鉈20 19 5
鎢20 5.5 5.3
鎢1000 35
鎢3000 123
鎢–78 3.2
鉭20 15 3.5
金 屬溫度(0℃) ραo , 100
杜拉鋁(軟)— 3.4
鐵(純)20 9.8 6.6
鐵(純)–78 4.9
鐵(鋼)— 10—20 1.5—5
鐵(鑄)— 57—114
銅(軟)20 1.72 4.3
銅(軟)100 2.28
銅(軟)–78 1.03
銅(軟)–183 0.30
釷20 18 2.4
鈉20 4.6 5.5①
鉛 20 21 4.2
鎳鉻合金(不含鐵)20 109 .10
鎳鉻合金(含鐵)20 95—104 .3—。5
鎳鉻林合金— 27—45 .2—。34
鎳(軟)20 7.24 6.7
鎳(軟)–78 3.9
鉑20 10.6 3.9
鉑1000 43
鉑–78 6.7
鉑銠合金②20 22 1.4
鈀20 10.8 3.7
砷20 35 3.9
鎳銅鋅電阻線—34—41 .25—。32
鈹(軟)20 6.4
鎂20 4.5 4.0
錳銅20 42—48 –03—+.02
鉬20 5.6 4.4
洋銀— 17—41 .4—。38
鋰20 9.4 4.6
磷青銅— 2—6
銣20 12.5 5.5
銠20 5.1 4.4
①0℃和融點(diǎn)間的平均溫度系數(shù)?、阢K90%,銠10% *若電阻率單位用歐姆厘米(Ωcm )表示,表中數(shù)值應(yīng)擴(kuò)大100倍。