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《紫微经·电磁学》电阻率

发布日期:2025-05-21 19:35    点击次数:113

电阻率(Resistivity)是指物体电阻与长度的比值。符号:P,单位:欧姆/米(Ω/m)。

单位换算

1欧姆/米=0.01欧姆/厘米

物体的电阻率是由物体内部结构决定的。一般来说,物体内部的原子排列越整齐、越致密,电阻率越低。如:银、铜、金、铝等。

横截面积影响电阻,但不影响电阻率,电阻率适用于不同横截面积。

材料的电阻大小与材料的长度成正比,与其截面积成反比。

R=PL/S

P=RS/L

式中,P表示电阻率(欧姆/米),电阻R(欧姆),L表示材料的长度(米),S表示横截面积(平方毫米)。

电阻率的另一计算公式为:

P=E/J

式中,P表示电阻率(Ω/m),E表示电场强度(N/C),J表示电流密度(A/m3)。

电导率

电导率是电阻率的倒数。中文符号:D,单位:欧姆/米。

D=1/P

例如:银的电阻率P=1.474×10-8Ω/m,电导率D=1÷1.474×10-8=0.678×108m/Ω。

电阻率与温度的关系

各种材料的电阻率随温度而变化。在有限温度范围内,金属材料的电阻率随温度作线性变化,变化关系可以表示为:

P=P0(1+aT)

式中,P表示T℃时的电阻率,P0表示0℃时的电阻率,a表示电阻率温度系数,T表示摄氏温度。

例如:银P0=1.474×10-8欧姆/米,a=0.0038,那么20℃时的电阻率P=P0(1+aT)=1.474×10-8(1+0.0038×20)=1.586×10-8Ω/m

电阻与温度的关系

R=R0(1+aT)

式中,R是T℃的电阻,R0是0℃的电阻,a表示电阻率温度系数,T表示摄氏温度。

根据这一线性关系可以制成电阻温度计,用于温度的测量。常用的电阻温度计有铜电阻温度计(-50℃~150℃)和铂电阻温度计(-200℃~500℃)。

特殊说明

1.电阻率不仅与导体的材料有关,还与导体的温度有关。在温度变化不大的范围内:几乎所有金属的电阻率随温度作线性变化。

2.由于电阻率随温度改变而改变,所以对于某些电器的电阻,必须说明它们所处的物理状态。如一个220V-100W电灯灯丝的电阻,通电时是484欧姆,未通电时只有40欧姆左右。

电阻率的特点

1.金属电阻率一般随温度降低而减小。在极低温度下,某些金属或合金的电阻率会转化为超导体。

2.金属在导电过程中不引起分子反应,也没有显著的物质转移。

3.金属的电阻率较小,而合金的电阻率较大,非金属和一些金属结合物更大,而绝缘体的电阻率极大。

4.半导体的电阻率比绝缘体小而比金属大。如:锗、硅、硒、氧化铜、硼等。

5.电阻率最小的依次是银、铜、铝,这三种材料常被用来作为导线,其中铜用的最为广,几乎现在的导线都是铜的。由于铝密度小,取材广泛,且价格比铜便宜,目前被广泛用于电力系统中传输电力的架空输电线路。为解决铝材刚性不足缺陷,一般采用钢芯铝绞线,即铝绞线内部包有一根钢线,以提高强度。银的电阻率最小,但由于成本高很少被采用,只在高要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。在某些场合仪器上触点也有用金的,因为金的分子反应稳定故采用,并不是因为其电阻率小。

电阻率表(O℃)

材料

分子结构

电阻率(Ω/m)

系数(1/℃)

面心立方体

1.474×10-8

0.0038

铜Cu

面心立方体

1.556×10-8

0.00393

面心立方体

2.254×10-8

0.00324

铝Al

面心立方体

2.489×10-8

0.00429

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