定義
電阻率(resistivity)是用來表示各種物質電阻特性的物理量。某種材料製成的長1米、橫截面積是1平方毫米的在常溫下(20℃時)導線的電阻,叫做這種材料的電阻率。 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,材料的電阻大小正比於材料的長度,而反比於其面積。由上式可知電阻率的定義:ρ=Rs/l
使用
電阻率較低的物質被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性最佳的是銀。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介於導體和絕緣體之間的物質 (如矽) 則稱半導體。 電阻率的科學符號為 ρ 。 已知物體的電阻,可由電阻率ρ、長度 l 與截面面積A 計算: P=RA/I 在上式中, 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
單位
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
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 ----------------------------------------- 電阻率的另一計算公式為: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)
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。 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。
金屬導體
常用金屬導體在20℃時的電阻率
材料電阻率(Ω m) (1)銀 1.65 × 10-8 (2)銅 1.75 × 10-8 (3)鋁 2.83 × 10-8 (4)鎢 5.48 × 10-8 (5)鐵 9.78 × 10-8 (6)鉑 2.22 × 10-7 (7)錳銅4.4 × 10-7 (8)汞 9.6 × 10-7 (9)康銅5.0 × 10-7 (10)鎳鉻合金1.0 × 10-6 (11)鐵鉻鋁合金1.4 × 10-6 (12) 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、矽、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)。 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,其中銅用的最為廣,幾乎現在的導線都是銅的(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,目前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。順便說下金,在某些場合儀器上觸點也有用金的,那是因為金的化學性質穩定故採用,並不是因為其電阻率小所至
另外一些金屬和非金屬的電阻率
金屬 溫度(0℃) ρ αo , 100 鋅 20 ×10-3 ×10-3 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℃) ρ αo , 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② 20 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℃和融點間的平均溫度係數 ②鉑90%,銠10% *若電阻率單位用歐姆厘米(Ωcm )表示,表中數值應擴大100倍。
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,其中銅用的最為廣,幾乎現在的導線都是銅的(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,目前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。順便說下金,在某些場合儀器上觸點也有用金的,那是因為金的化學性質穩定故採用,並不是因為其電阻率小所至。