了解电阻率

欧姆定律指出，当在电路中的两点之间施加电压 (V) 源时，由于这两点之间存在电位差，电流 (I) 将在它们之间流动。流动的电流量受存在的电阻 (R) 量的限制。换句话说，电压促使电流流动（电荷的移动），但阻碍它的是电阻。

我们总是以欧姆为单位测量电阻，其中欧姆用希腊字母 Omega，Ω表示。例如：50Ω、10kΩ 或 4.7MΩ 等。导体（例如电线和电缆）通常具有非常低的电阻值（小于 0.1Ω），因此对于电路分析计算，我们可以假设电线的电阻为零并忽略它们从我们的计算。

另一方面，绝缘体（例如塑料或空气）通常具有非常高的电阻值（大于 50MΩ），因此我们也可以在电路分析中忽略它们，因为它们的值太高了。

但两点之间的电阻可能取决于许多因素，例如导体长度、横截面积、温度以及制造导体的实际材料。例如，假设我们有一根导线（导体），其长度为L，横截面积为A，电阻为R，如图所示。

单导体

 

这个简单导体的电阻 R 是其长度 L 和导体面积 A 的函数。欧姆定律告诉我们，对于给定的电阻 R，流过导体的电流与施加的电压成正比，因为 I = V/R。现在假设我们将两个相同的导体串联连接在一起，如图所示。

导体长度加倍

 

在这里，通过将两个导体以串联组合方式连接在一起，即首尾相连，我们有效地将导体的总长度 (2L) 增加了一倍，而横截面积 A 与之前完全相同。但是除了将长度加倍之外，我们还将导体的总电阻加倍，得到 2R 为：1R + 1R = 2R。

由此可见，导体的电阻与其长度成正比，即：R∝L。换句话说，我们希望导体（或电线）的电阻越长，成比例地越大。

另请注意，通过加倍长度并因此增加导体的电阻 (2R)，以迫使相同的电流i像以前一样流过导体，我们需要加倍（增加）施加的电压，因为现在 I = (2V) /(2R)。接下来假设我们将两个相同的导体并联组合在一起，如图所示。

导体面积加倍

 

在这里，通过将两个导体并联连接在一起，我们有效地将总面积增加了一倍，得到 2A，而导体长度 L 与原来的单个导体相同。但是除了将面积加倍之外，通过将两个导体并联在一起，我们还有效地将导体的总电阻减半，得到 1/2R，因为现在电流的每一半都流过每个导体分支。

因此导体的电阻与其面积成反比，即：R 1/∝ A或 R ∝ 1/A。换句话说，我们预计导体（或电线）的横截面积越大，电阻就越小。

同样通过将面积加倍并因此将导体分支的总电阻减半 (1/2R)，对于相同的电流，i像以前一样流过平行导体分支我们只需要一半（减少）施加的电压，因为现在 I = (1/2V)/(1/2R)。

所以希望我们能看到导体的电阻与导体的长度（L）成正比，即：R∝L，与它的面积（A）成反比，R∝1/A。因此我们可以正确地说阻力是：

抵抗的比例 

但是除了长度和导体面积之外，我们还预计导体的电阻取决于制造它的实际材料，因为不同的导电材料，铜、银、铝等都有不同的物理和电气特性.

因此，我们可以简单地通过在上述方程中添加“比例常数”将上述方程的比例符号（∝）转换为等号：

电阻率方程 

其中：R 是以欧姆 (Ω) 为单位的电阻，L 是以米 (m) 为单位的长度，A 是以平方米 (m 2 ) 为单位的面积，其中比例常数 ρ（希腊字母“rho”）是已知的作为电阻率。

电阻率

特定导体材料的电阻率是材料抵抗电流流过它的强度的量度。这种电阻率系数，有时称为“比电阻”，使不同类型导体的电阻能够根据它们的物理特性在指定温度下相互比较，而不考虑它们的长度或横截面积。因此，ρ 的电阻率值越高，电阻越大，反之亦然。

例如，铜等良导体的电阻率约为 1.72 x 10 -8欧姆米（或 17.2 nΩm），而空气等不良导体（绝缘体）的电阻率可远超过 1.5 x 10 14或 150 万亿 Ωm。

铜和铝等材料以其低电阻率而著称，因此电流可以轻松流过它们，使这些材料成为制造电线和电缆的理想材料。银和金的电阻率值很低，但由于显而易见的原因，制成电线的成本更高。

那么影响以欧姆为单位的导体电阻 (R) 的因素可以列为：

制成导体的材料的电阻率 (ρ)。导体的总长度 (L)。导体的横截面积 (A)。导体的温度。电阻率示例 No1

如果铜在 20 o C 的电阻率为 1.72 x 10 -8  Ω 米，则计算 100 米长的 2.5mm 2铜线的总直流电阻。

给定数据：20 ℃时铜的电阻率为1.72×10 -8，线圈长度L=100m，导体截面积为2.5mm 2相当于截面积：A=2.5× 10 -6米2．

即 688 毫欧或 0.688 欧姆。

我们之前说过电阻率是每单位长度和每单位导体横截面积的电阻，因此表明电阻率 ρ 具有欧姆米的尺寸，或通常写的 Ωm。因此，对于指定温度下的特定材料，其电阻率为：

电阻率，Rho

电导率

虽然电阻 (R) 和电阻率（或电阻率）ρ 是所用材料的物理性质、其物理形状和尺寸（由长度 (L) 表示）及其截面积 ( A)、电导率或电导率与电流流过材料的难易程度有关。

电导 (G) 是电阻 (1/R) 的倒数，电导的单位是西门子 (S)，并给出倒置的欧姆符号 mho，?。因此，当导体的电导为 1 西门子 (1S) 时，它的电阻为 1 欧姆 (1Ω)。因此，如果其电阻加倍，则电导减半，反之亦然：西门子 = 1/欧姆，或欧姆 = 1/西门子。

导体电阻给出了它对电流流动的抵抗力，而导体的电导则表明它允许电流流动的难易程度。因此，铜、铝或银等金属具有非常大的电导值，这意味着它们是良导体。

电导率 σ（希腊字母 sigma）是电阻率的倒数。即 1/ρ，单位为西门子每米 (S/m)。由于电导率 σ = 1/ρ，之前的电阻表达式 R 可以重写为：

电阻作为电导率的函数

 

那么我们可以说电导率是导体在没有电阻损耗的情况下通过电流或信号的效率。因此，具有高电导率的材料或导体将具有低电阻率，反之亦然，因为 1 西门子 (S) 等于 1Ω -1。因此，作为电流良导体的铜的电导率为每米 58.14 x 10 6西门子。

电阻率实例No2

一根 20 米长的电缆具有 1mm 2的横截面积和 5 欧姆的电阻。计算电缆的电导率。

给出的数据：直流电阻，R = 5 欧姆，电缆长度，L = 20m，导体的横截面积为 1mm 2 ，面积为：A = 1 x 10 -6米2。

 

即每米长度 4 兆西门子。

电阻率总结

我们在本教程中了解了电阻率，电阻率是材料或导体的属性，表示材料传导电流的能力。我们还看到，导体的电阻 (R) 不仅取决于导体的制作材料，如铜、银、铝等，还取决于其物理尺寸。

导体的电阻与其长度 (L) 成正比，即 R ∝ L。因此，将其长度加倍会使电阻增加一倍，而将其长度减半会使电阻减半。此外，导体的电阻与其横截面积 (A) 成反比，如 R ∝ 1/A。因此，将其横截面积加倍将使其阻力减半，而将其横截面积减半将使其阻力加倍。

我们还了解到，导体（或材料）的电阻率（符号：ρ）与其制造材料的物理特性有关，并且因材料而异。例如，铜的电阻率一般给出为：1.72×10 -8 Ωm。特定材料的电阻率以欧姆米 (Ωm) 为单位测量，它也受温度影响。

根据特定材料的电阻率值，它可以分为“导体”、“绝缘体”或“半导体”。请注意，半导体是其电导率取决于添加到材料中的杂质的材料。

电阻率在配电系统中也很重要，因为电力和配电系统的接地系统的有效性在很大程度上取决于系统接地位置处的大地和土壤材料的电阻率。

传导是自由电子以电流形式运动的名称。电导率，σ是电阻率的倒数。即 1/ρ，单位为西门子每米，S/m。电导率范围从零（理想绝缘体）到无穷大（理想导体）。因此，超导体具有无穷大的电导和几乎为零的欧姆电阻。

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