電阻(resistance(電阻))

電阻(電阻)

resistance(電阻)一般指本詞條

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電阻(Resistance,通常用“R”表示),是一個物理量,在物理學中表示導體電流阻礙作用的大小。導體的電阻越大,表示導體對電流的阻礙作用越大。不同的導體,電阻一般不同,電阻是導體本身的一種特性。電阻將會導致電子流通量的變化,電阻越小,電子流通量越大,反之亦然。而超導體則沒有電阻。

基本介紹

  • 中文名:電阻
  • 外文名:Resistance
  • 表達式:R
  • 套用學科:物理
  • 適用領域範圍:電學
基本釋義,電阻的本質,單位表示,計算公式,控制因素,超導現象,

基本釋義

電阻是描述導體導電性能的物理量,用R表示。電阻由導體兩端的電壓U與通過導體的電流I的比值來定義,即R=U/I。所以,當導體兩端的電壓一定時,電阻愈大,通過的電流就愈小; 反之,電阻愈小,通過的電流就愈大。因此,電阻的大小可以用來衡量導體對電流阻礙作用的強弱,即導電性能的好壞。電阻的量值與導體的材料、形狀、體積以及周圍環境等因素有關。
不同導體的電阻按其性質的不同還可分為兩種類型。一類稱為線性電阻或歐姆電阻,滿足歐姆定律; 另一類稱為非線性電阻,不滿足歐姆定律。電阻的倒數1/R稱為電導,也是描述導體導電性能的物理量,用G表示。電阻的單位在國際單位制中是歐姆(Ω),簡稱歐。而電導的國際單位制(SI)單位是西門子(S),簡稱西。電阻還常用kΩ和MΩ作單位,它們之間的關係是:
1MΩ=1000kΩ=1000000Ω
電阻率描述導體導電性能的參數。對於由某種材料製成的柱形均勻導體,其電阻R與長度L成正比,與橫截面積S成反比,即:
式中ρ為比例係數,由導體的材料和周圍溫度所決定,稱為電阻率。它的國際單位制(SI)是歐姆·米 (Ω·m)。常溫下一般金屬的電阻率與溫度的關係為:
ρ=ρ0(1+αt)
式中ρ0為0℃時的電阻率; α為電阻的溫度係數; 溫度t的單位為攝氏溫度。半導體和絕緣體的電阻率與金屬不同,它們與溫度之間不是按線性規律變化的。當溫度升高時,它們的電阻率會急劇地減小。呈現出非線性變化的性質。電阻率的倒數1/ρ稱為電導率,用σ表示。它也是描述導體導電性能的參數 ,其國際單位制(SI)是西門子/米 (S/m)。

電阻的本質

正常金屬有電阻,是因為載流子會受到散射而改變動量。散射的中心就是聲子,缺陷,雜質原子等。在超導情況下,組成庫伯對的電子不斷地相互散射,但這種散射不影響庫伯對質心動量,所以有電流通過超導體時庫伯對的定向移動不受阻礙,沒有電阻。

單位表示

導體的電阻通常用字母R表示,電阻的單位是歐姆(ohm),簡稱歐,符號是Ω(希臘字母,讀作Omega),1Ω=1V/A。比較大的單位有千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)(兆=百萬,即100萬)。
KΩ(千歐), MΩ(兆歐),他們的換算關係是:兩個電阻並聯式也可表示為
1TΩ=1000GΩ;1GΩ=1000MΩ;1MΩ=1000KΩ;1KΩ=1000Ω(也就是一千進率)

計算公式

串聯
並聯
,特別地,兩個電阻並聯式也可表示為
決定式:
(ρ表示電阻的電阻率,是由其本身性質決定,L表示電阻的長度,S表示電阻的橫截面積)。

控制因素

電阻雖然定義為:1伏電壓產生一安電流則為1歐電阻;但電壓、電流並不是決定電阻的因素。
電阻元件的電阻值大小一般與溫度有關,還與導體長度、橫截面積、材料有關。多數(金屬)的電阻隨溫度的升高而升高,一些半導體卻相反,如玻璃,碳。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,單位為m,s為面積,單位為平方米。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。對於不均勻的導體,其內部各處的電阻率還可以不相同。只要電阻率ρ對每個(橫截面積可以不同的)橫截面上各點相同。這個導體的電阻r就可以用以下的線積分計算:

超導現象

各種金屬導體中,銀的導電性能是最好的,但還是有電阻存在。20世紀初,科學家發現,某些物質在很低的溫度時,如在1.39K(-271.76℃)以下,在7.20K(-265.95℃)以下,電阻就變成了零。這就是超導現象,用具有這種性能的材料可以做成超導材料。已經開發出一些“高溫”超導材料,它們在100K(-173℃)左右電阻就能降為零。
如果把超導現象套用於實際,會給人類帶來很大的好處。在電廠發電、運輸電力、儲存電力等方面若能採用超導材料,就可以大大降低由於電阻引起的電能消耗。如果用超導材料製造電子元件,由於沒有電阻,不必考慮散熱的問題,元件尺寸可以大大的縮小,進一步實現電子設備的微型化。

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