电阻率是用来表示各种物质电阻特性的
物理量。用某种材料制作的长1米、横截面积1平方米的导体的电阻,在数值上等于该材料的电阻率。简单来讲就是由某种物质制成的原件(常温下20℃)的电阻与横截面积的乘积与长度之比称为该物质的“电阻率”。
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,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。
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。
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。
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与温度的关系是,式中与分别是和时的电阻率;α是电阻率的
温度系数,与材料有关。锰铜的α约为(其数值极小),用其制成的
电阻的
电阻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(如和)或它们的化合物,当温度降到几K或十几K(
开尔文)时,ρ突然减少到接近零,出现超导现象,
超导体有广泛的应用前景。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
电阻应变计,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。
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:,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。
各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。纯金属的
电阻率随温度的升高而增大,电阻温度计就是利用金属的这种特性制成的,它可以用来测量很高的温度。精密的
电阻温度计是用铂做的。已知铂丝的电阻与温度的对应关系,只需测出铂丝的电阻就可以知道环境温度。有些合金如锰铜和
康铜合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作
标准电阻。
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。式中t是
摄氏度,是时的电阻率,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220 V -100 W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。
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。
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、、
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(semiconductors)。
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。