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电阻率
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件
(常温下20°C)的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电
阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关,是导体材料本身的电学
性质,由导体的材料决定,且与温度有关。
电阻率在国际单位制中的单位是Ω·m,读作欧姆米,简称欧米。常用单
位为“欧姆·平方毫米”。
定义
在温度一定的情况下,有公式R=ρl/s其中的ρ就是电阻率,l为材料的长度,S
为面积。可以看出,材料的电阻大小与材料的长度成正比,而与其截面积成反比。
电阻率(resistivity)是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
在温度一定的情况下,有公式
其中的ρ就是电阻率,L为材料的长度,S为面积。可以看出,材料的电阻大小
与材料的长度成正比,即在材料和横截面积不变时,长度越长,材料电阻越大:而与
材料横截面积成反比,即在材料和长度不变时,横截面积越大,电阻越小。
由上式可知电阻率的定义为:
推导公式:
单位
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国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm),常用单位是欧姆·毫米和
欧姆·米。
计算公式
电阻率的计算公式为:
ρ为电阻率——常用单位Ω·m
S为横截面积——常用单位㎡
R为电阻值——常用单位Ω
L为导线的长度——常用单位m
电阻率的另一计算公式为:
ρ为电阻率——常用单位Ω·mm2/m
E为电场强度——常用单位N/C
J为电流密度——常用单位A/㎡
(E,J可以为矢量)
影响电阻率的外界因素
电阻率不仅与材料种类有关,而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材
料在温度不高时,ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at),式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃
时的电阻率;α是电阻率的温度系数,与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极
小),用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小,适合于作标准电阻。
已知材料的ρ值随温度而变化的规律后,可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材
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料的α一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金
属(如Nb和Pb)或它们的化合物,当温度降到几K或十几K(绝对温度)时,ρ突然减少
到接近零,出现超导现象,超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受
应力而改变的性质,可制成磁敏电阻或电阻应变片,分别被用来测量磁场或物体所受
到的机械应力,在工程上获得广泛应用。
应用
电阻率较低的物质被称为导体,常见导体主要为金属,而自然界中导电性最佳的是
银,其次为半导体,硅锗。当存在外电场时,金属的自由电子在运动中不断和晶格节
点上做热振子的正离子相碰撞,使电子运动受到阻碍,因而就具有了一定的电阻。其
他不易导电的物质如玻璃、橡胶等,电阻率较高,一般称为绝缘体。介于导体和绝缘
体之间的物质(如硅)则称半导体。电阻率的科学符号为ρ(Rho)。已知物体的电阻,
可由电阻率ρ、长度l与截面面积A计算:ρ=RA/I,在该式中,电阻R单位为欧姆,
长度l单位为米,截面面积A单位为平方米,电阻率ρ单位为欧姆·米。
说明
1.电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。在温度变化不大的范
围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化,即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度,
ρo是O℃时的电阻率,a是电阻率温度系数。
2.由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻,必须说明它们所处
的物理状态。如一个220V-100W电灯灯丝的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只
有40欧姆左右。
3.电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性,
电阻是反映物体对电流阻碍作用的能力大小。
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4.超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失,被称作零电阻效应。导体没有了
电阻。
金属导体
常用电阻率;材料电阻率(Ωm)
(1)银1.65×10-8(2)铜1.75×10-8(3)金2.40×10-8(4)铝2.83×10-8(5钨5.48×10-8
(6)铁9.78×10-8(7)铂2.22×10-7(8)锰铜4.4×10-7(9)汞9.6×10-7(10)康铜5.0×10-7
(11)镍铬合金1.0×10-6(12)铁铬铝合金1.4×10-6(13)铝镍铁合金1.6×10-6
可以看出金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,非金属和一些金属氧化物更大,
而绝缘体的电阻率极大。锗、硅、硒、氧化铜、硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大,
我们把这类材料叫做半导体(miconductors)。
总结:常态下(由表可知)导电性能最好的依次是银、铜、铝,这三种材料是最常
用的,常被用来作为导线等。银的价格偏贵,因此铜用的最为广,几乎所有应用的导
线都是铜制作的(精密仪器、特殊场合除外)。铝线由于化学性质不稳定容易氧化已
被淘汰。由于铝密度小,取材广泛,且价格比铜便宜,被广泛用于电力系统中传输电
力的架空输电线路。为解决铝材刚性不足缺陷,一般采用钢芯铝绞线,即铝绞线内部
包有一根钢线,以提高强度。银导电性能最好,但由于成本高很少被采用,只有在高
要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。在某些场合仪器上触点也有
用金的,因为金的化学性质稳定,并不是因为其电阻率小所致。
本文发布于:2022-11-28 07:17:09,感谢您对本站的认可!
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