電阻率
電阻率( Resistivity ),是用來表示各種物質電阻特性的物理量。某種物質所製成的原件(常溫下20°C)的電阻與橫截面積的乘積與長度的比值叫做這種物質的電阻率。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,由導體的材料決定,且與溫度、壓力、磁場等外界因素有關。
電阻率 | |
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電阻率在國際單位制中的單位是Ω·m,讀作歐姆米,簡稱歐米。常用單位為「歐姆·厘米」。[1]
中文名: 電阻率
外文名: resistivity
表達式: ρ=RS/L
應用學科: 物理
目錄
定義
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,有公式R=ρL/S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。由上式可知電阻率的定義:ρ=RS/L。
應用範圍
單位名稱
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
1、物體電阻計算公式: R=ρL/S
ρ為電阻率——常用單位Ω·m ,比例係數ρ叫做物體的電阻係數或是電阻率,ρ與物體的材料有關,在數值上等於單位長度、單位面積的物體在20℃時所具有的電阻值。
S為橫截面積——常用單位㎡
R為電阻值——常用單位Ω
L為導線的長度——常用單位m
2、電阻率的第二個計算公式為:ρ=E/J
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A/㎡。(E,J 可以為矢量)
3、電阻率的第三個計算公式為:R=L/G
其中G為物體電導,導體的電阻越小,電導就越大,數值上等於電阻的倒數。單位是西門子,簡稱西,符號s。
常見導體的電阻率材料 20℃時的電阻率 (μΩ• m)銀 0.016銅 0.0172金 0.022鋁 0.029鋅 0.059鐵 0.0978鉛 0.206汞 0.958碳 25康銅(54%銅,46%鎳) 0.50錳銅(86%銅,12%錳,2%鎳) 0.43[2]
影響電阻率的因素
1.電阻率ρ不僅和導體的材料有關,還和導體的溫度有關。在溫度變化不大的範圍內: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℃時的電阻率,a是電阻率溫度係數。
2.由於電阻率隨溫度改變而改變,所以對於某些電器的電阻,必須說明它們所處的物理狀態。如一個220 V -100 W電燈燈絲的電阻,通電時是484歐姆,未通電時只有40歐姆左右。
常用材料的電阻率
材料電阻率(Ω m)
銀1.65 ×10-8 | 銅1.75 ×10-8 | 金2.40×10-8 | 鋁2.83 ×10-8 | 鎢5.48 ×10-8 |
鐵9.78 ×10-8 | 鉑2.22 ×10-7 | 錳銅4.4 ×10-7 | 汞9.6 ×10-7 | 康銅5.0 ×10-7 |
鎳鉻合金1.0 ×10-6 | 鐵鉻鋁合金1.4 ×10-6 | 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體(semiconductors)。[4]
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製作的(精密儀器、特殊場合除外)。
鋁線由於化學性質不穩定容易氧化已被淘汰。由於鋁密度小,取材廣泛,且價格比銅便宜,被廣泛用於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,一般採用鋼芯鋁絞線,即鋁絞線內部包有一根鋼線,以提高強度。
銀導電性能最好,但由於成本高很少被採用,只有在高要求場合才被使用,如精密儀器、高頻震盪器、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,並不是因為其電阻率小所致。
參考來源
- ↑ 電阻率與電阻阻值大小的有何關係
- ↑ 電阻率與電阻阻值大小的有何關係,快資訊網,2019-06-03
- ↑ 什麼叫電阻率,電工學習網,2013-08-18
- ↑ 什麼叫電阻率,電工學習網,2013-08-18