resistivity(跟胖哥學物理 電阻和電導)

跟胖哥學物理 電阻和電導

物質分類和存在的情勢多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。依照物體導電才能，我們可以把物質分為三類：我們通常把導電性差的質料，如煤、人工晶體、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體。而把導電性比力好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導體。可以簡便的把介于導體和絕緣體之間的質料稱為半導體。與導體和絕緣體比擬，半導體質料的發覺是最晚的，直到20世紀30年代，當質料的提純武藝改良今后，半導體的存在才真正被學術界承認。

物體天下中有很多互為相反物理特性，此中物體導電才能和絕緣才能就是一個物質兩種截然相反的實質。講義書以前畫出了這三種物質的導電性和絕緣性。不外依據講義，我們把絕緣性換了另一種說法，就是導體對電流攔阻作用。

當我們把不同的導體接入電路，當電路中燈膽變亮時，我們說這個導體對電路攔阻作用?。娮栊。?，而導體對電流導電才能強（電導大）。

電子在物體內做定向挪動會碰到攔阻作用，這種攔阻稱為電阻。具有一定的電阻數的元器件稱為電阻器，習氣簡稱為電阻。在初中物理學中，電阻表現導體的攔阻電流的才能，但是一個導體電阻也可以接納比值界說法，由于同一個導體，它的電流隨著電壓改動而改動，而電壓與電流比值恰好是一個常數，切合比值界說尋常特性。因此U/I叫做一個導體的電阻，用R來表現，R與U和I不關。依據電阻公式物體內電阻的輕重與長度L成恰比，與其橫截面積S成反比，用公式表現為：R=ρL/S,此中ρ叫做物體的電阻系數或電阻率，它與質料的實質有關。不同的質料的電阻率不同的。相反的質料做成的導體，直徑越大的電阻越小，反之越大。長度越長，電阻越大，反之則越小。電阻單位歐姆，簡稱歐。

電導表現某一種導體傳輸電流才能強弱水平。單位是Siemens（西門子），簡稱西，標記S或Ω-1。電導是用來反應走泄電流和氛圍游離所惹起的有功功率斲喪的一種參數。

在輸電線路中，電導用來反應線路帶電時絕緣介質中產生走泄電流及導線四周氛圍游離而產生有功功率喪失。關于純電阻線路，電導與電阻的干系方程為G=1/R， 此中G為物體電導，導體的電阻越小，電導就越大，數值上即是電阻的倒數: G = 1/R。 在交換電路中電導界說為導納的實部（注意：不是電阻的倒數）：Y = G + jB。電導會隨著溫度的厘革而有所厘革。歐姆定律是R=U/I；此中， U是電壓， I是電流。以是，可以取得歐姆電導定律的干系方程：G=I/U。電導是用來反應走泄電流和氛圍游離所惹起的有功功率斲喪的一種參數。在輸電線路中，電導用來反應線路帶電時絕緣介質中產生走泄電流及導線四周氛圍游離而產生有功功率喪失。

關于導體存在兩個特性，電阻和電導。他們是同一個導體兩個特性性，都只取決與導體質料和長度和橫截面積，并且互為導數。關于導體質料相反也有兩個特性量：電阻率和電導率，它們是同一種質料兩個特性量。

電阻率是用來表現種種物質電阻特性的物理量。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、橫截面積等要素有關，是導體質料本身的電學實質，由導體的質料決定，且與溫度不關。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”。

在溫度一定的情況下，有公式R=ρl/s此中的ρ就是電阻率，l為質料的長度， S為面積?？梢钥闯觯|料的電阻輕重與質料的長度成恰比，而與其截面積成反比。電阻率（resistivity）是用來表現種種物質電阻特性的物理量。

電阻率不僅與質料品種有關，并且還與溫度、壓力和磁場等外界要素有關。金屬質料在溫度不高時，ρ與溫度t(℃)的干系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρ1與ρ0分散是t℃和0℃時的電阻率;α是電阻率的溫度系數，與質料有關。錳銅的α約為1×10-1/℃(其數值極小)，用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度厘革極小，合適于作標準電阻。已知質料的ρ值隨溫度而厘革的紀律后，可制成電阻式溫度計來丈量溫度。半導體質料的α尋常是負值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計具有較高的敏捷度。有些金屬(如Nb和Pb)或它們的化合物，當溫度降到幾K或十幾K(相對溫度)時，ρ忽然變小到接近零，顯現超導征象，超導質料有廣泛的使用出息。使用質料的ρ隨磁場或所受應力而改動的實質，可制成磁敏電阻或電阻應變片，分散被用來丈量磁場或物體所遭到的機器應力，在工程上取得廣泛使用。

關于物質分類，應該從質料特性來舉行。因此從電阻率角度視角來看才是準確的，從逐一角度，我們把物質三種重新界說一下。電阻率較低的物質被稱為導體，稀有導體主要為金屬，而天然界中導電性最佳的是銀，其次為半導體，硅鍺。當存在外電場時，金屬的自在電子在活動中不休和晶格節點上做熱振子的正離子相碰撞，使電子活動遭到攔阻，因此就具有了一定的電阻。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等，電阻率較高，尋常稱為絕緣體。介于導體和絕緣體之間的物質(如硅) 則稱半導體。電阻率的封建標記為 ρ(Rho)。 已知物體的電阻，可由電阻率ρ、長度 l 與截面面積A 盤算：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。

有電阻率就一定有電導率，嘿嘿，這是一個質料兩個特性。電導率（conductivity）是用來形貌物質中電荷活動難易水平的參數。在公式中，電導率用希臘字母κ來表現。電導率σ的標準單位是西門子/米（簡寫做S/m），為電阻率ρ的倒數，即σ=1/ρ。當1安培（1 A）電流暢過物體的橫截面并存在1伏特（1 V）電壓時，物體的電導就是1 S。西門子實踐上等效于1安培/伏特。假如σ是電導（單位西門子），I是電流（單位安培），E是電壓（單位伏特），則：σ = I/E

通常，當電壓堅持安定時，這種直流電電路中的電流與電導成比例干系。假如電導愈加，則電流也愈加；假如電導變小到它初始值的1/10，電流也會變為原本的1/10。這個端正也實用于很多低頻率的交換電體系，如家庭電路。在一些交換電電路中，尤其是在高頻電路中，情況就變得十分繁復，由于這些體系中的組件會存儲和開釋能量。

總之，電導和電阻是同一個導體兩個物理量，假如R是一個組件和裝備的電阻（單位歐姆Ω），電導為G（單位西門子S），則：G = 1/R。如此成對物理干系，讓物理學具體對稱的美學代價，固然同硯進一步學習，我們會發覺這種對稱干系，在物理學中是一個平凡紀律!

同時也讓我們望見比值界說法分子和分母也是可以顛倒的，只不外一定顛倒，其物理意義會發覺顯然改動，我們如今用筆者界說一些物理量，只是人們一種習氣，反之也是具有物理意義的，只是符不切合我們人類認知習氣才是沒有被采取緊張，不外丟棄我們習氣，固然亦是建立和封建的。沒有什么不成能的，僅有公道，滿意比值界說原理即可。

2018年10月12日于宜昌市尚書巷弄石齋