電阻率是用來表示各種物質電阻性的物理量。某種物質所制成的原件(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,且與溫度有關。
電阻率在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"。
基本介紹
定義:
電阻率(resistivity)是用來表示各種物質電阻性的物理量。
在溫度定的情況下,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??梢钥闯?,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
應用范圍
電阻率較低的物質被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性佳的是銀。當存在外電場時,金屬的自由電子在運動中不斷和晶格節點上做熱振子的正離子相碰撞,使電子運動受到阻礙,因而就具有了定的電阻。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等,電阻率較,般稱為緣體。介于導體和緣體之間的物質(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:ρ=RA/I,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(Ω·m)
單位名稱
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=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為導線的長度——常用單位m
-----------------------------------------
電阻率的另計算公式為: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)
對同種物質來說,在相同的條件下:電阻率是不變的,也就是說,它只與導體的種類(如銅,鋁)物體的溫度有關,而與物體的形狀(如長度,橫截面積等)無關的。因為它是描述物質導電能力的。 R=p*l/s 這個公式說的是在相同的條件下,導體的電阻與長度 、橫截面積,電阻率的關系,主要是用來求電阻的, 打個比方: 電阻就像化學中物質的量,而電阻率相當于物質的量濃度。物質的量濃度只與是哪 種溶液有關,而與它的體積沒有關系的,你說,瓶子Cu2SO4溶液,我從中取出試管,它的物質的量濃度變了嗎,沒有,我想這你能理解吧。但它的物質的量變了。 同樣,塊銅導線,你剪掉半,讓它變細,改變的只是它的電阻的大小,而不能改變它的電阻率。 物質的量=物質不量濃度*V 只不過這個公式的參數少,而電阻的多而已。 如果你想知道電阻率的公式,它與溫度(實質是電子的運動速度),原子核的質子數,中子數,原子中的電子數,電子的電子層分布有關,你要學些電子動力學……很多微觀力學的。
電阻率的單位,公式及換算
電阻率的英文:resistivity
電阻率的單位:際單位制中,電阻率的單位是歐姆·米(Ω.cm)),常用單位是歐姆·平方毫米/米。
導體的電阻率
導體材料中某點的電阻率r定義為該點的電場強度E的大小與同點的電流密度j的大小之比,即
. (10-10)
由定材料制成的橫截面均勻的導體,如果長度為l、橫截面積為S,則由式(10-10)可以證明這段導體的電阻為
.(10-11)
導體材料的電阻率決定于材料自身的性質。各種材料的電阻率都隨溫度而變化。在通常溫度范圍內,金屬材料的電阻率隨溫度作線性變化,變化關系可以表示為
r=r0( 1+a t) , (10-12)
式中r為t℃時的電阻率,r0為0℃時的電阻率,a稱為電阻溫度系數。表10-1中列出了些金屬、合金和碳的r0和a值。
表10-1 些材料的r0和a值
材料
r0/(W×m)
a/℃-1
銀
1.49×10-8
4.3×10-3
銅
1.55×10-8
4.3×10-3
鋁
2.50×10-8
4.7×10-3
碳(非晶態)
3500×10-8
-4.6×10-4
鎳鉻合金
(60%Ni,15%Cr,25%Fe)
110×10-8
1.6×10-4
由表中的數據可以看出,純金屬的a值都在0.4%左右,這表示溫度每升1℃,其電阻率約增加0.4%。而這些材料的線膨脹系數要小得多,溫度每升1℃其線度只增大0.001%左右。所以在考慮金屬導體的電阻隨溫度變化時,可以忽略其長度l和截面積S的變化。在式(10-12)兩邊同乘以l/S,就得到金屬導體電阻隨溫度的變化關系
R=R0(1+a t) , (10-13)
式中R是t℃的電阻,R0是0℃的電阻。根據這線性關系可以制成電阻溫度計,用于溫度的測量。常用的電阻溫度計有銅電阻溫度計(-50℃~150℃)和鉑電阻溫度計(-200℃~500℃)。
在際單位制中,電阻率的單位是 W×m (歐姆×米)。電阻率的倒數稱為電導率,常用s表示,其單位是S×m-1(西門子/米)。
某些材料的電阻率在其定溫度TC以下會減小到接近零,這種現象稱為導現象,處于導狀態的材料稱為導體。溫度TC稱為導轉變溫度,不同材料具有不同的轉變溫度。鈦的轉變溫度為0.39 K,鋁為1.19 K,鉛為7.2 K,鈮三錫(Nb3Sn)為18.1 K,鈮三鍺(Nb3Ge)為23.2 K,La-Ba-Cu-O系氧化物為46 K,Y-Ba-Cu-O系氧化物為90 K,Tl-Ba-Ca-Cu-O系氧化物為125 K,Hg-Ba-Ca-Cu-O系氧化物為134 K等。
殊說明
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,說明它們所處的物理狀態。如個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。
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,電阻是反映物體對電流阻礙作用的屬性。