2018-06-21 13:07:55

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物理量
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电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件(常温下20°C)的电阻横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素无关,是导体材料本身的电学性质,由导体的材料决定,且与温度有关。

电阻率在国际单位制中的单位是Ω·m,读作欧姆米,简称欧米。常用单位为"欧姆·厘米"。

基本信息

  • 中文名

    电阻率

  • 外文名

    resistivity

  • 应用学科

    物理

  • 适用领域范围

    计算导体电阻等

  • 表达式

    ρ=RS/L

折叠 编辑本段 基本介绍

电阻率电阻率定义:

电阻率(resistivity)是用来表示各种物质电阻特性的物理量。

在温度一定的情况下,有公式R=ρl/S其中的ρ就是电阻率,l为材料的长度, S为面积。可以看出,材料的电阻大小与材料的长度成正比,而与其截面积成反比。由上式可知电阻率的定义:ρ=RS/l

折叠 编辑本段 应用范围

电阻率较低的物质被称为导体,常见导体主要为金属,而自然界中导电性最佳的是银。当存在外电场时,金属的自由电子在运动中不断和晶格节点上做热振子的正离子相碰撞,使电子运动受到阻碍,因而就具有了一定的电阻。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等,电阻率较高,一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质(如硅) 则称半导体。电阻率的科学符号为 ρ(Rho)。 已知物体的电阻,可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积A 计算:ρ=RA/I,在该式中, 电阻R 单位为欧姆,长度 l 单位为米,截面面积 A 单位为平方米,电阻率 ρ单位为欧姆·米(Ω·m)

折叠 编辑本段 单位名称

国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m或ohmm),常用单位是欧姆·毫米和欧姆·米。

折叠 编辑本段 计算公式

电阻率的计算公式为:ρ=RS/L

ρ为电阻率——常用单位Ω·m

S为横截面积——常用单位㎡

R为电阻值——常用单位Ω

L为导线的长度——常用单位m

-----------------------------------------

电阻率的另一计算公式为:ρ=E/J

ρ为电阻率——常用单位Ω·m

E为电场强度——常用单位N/C

J为电流密度——常用单位A/㎡

(E,J 可以为矢量)

对同一种物质来说,在相同的条件下:电阻率是不变的,也就是说,它只与导体的种类(如铜,铝)物体的温度有关,而与物体的形状(如长度,横截面积等)无关的。因为它是描述物质导电能力的。   R=p*l/s 这个公式说的是在相同的条件下,导体的电阻与长度 、横截面积,电阻率的关系,主要是用来求电阻的,   打个比方:   电阻就像化学中物质的量,而电阻率相当于物质的量浓度。物质的量浓度只与是哪 种溶液有关,而与它的体积没有关系的,你说,一瓶子Cu2SO4溶液,我从中取出一试管,它的物质的量浓度变了吗,没有,我想这你能理解吧。但它的物质的量变了。 同样,一块铜导线,你剪掉一半,让它变细,改变的只是它的电阻的大小,而不能改变它的电阻率。 物质的量=物质不量浓度*V   只不过这个公式的参数少,而电阻的多而已。   如果你想知道电阻率的公式,它与温度(实质是电子的运动速度),原子核的质子数,中子数,原子中的电子数,电子的电子层分布有关,你要学一些电子动力学……很多微观力学的。  

电阻率的单位,公式及换算

电阻率的英文:resistivity

电阻率的单位:国际单位制中,电阻率的单位是欧姆·米(Ω·m),常用单位是欧姆·平方毫米/米。

导体的电阻率

导体材料中某点的电阻率r定义为该点的电场强度E的大小与同点的电流密度j的大小之比,即

. (10-10)

由一定材料制成的横截面均匀的导体,如果长度为l、横截面积为S,则由式(10-10)可以证明这段导体的电阻为

.(10-11)

导体材料的电阻率决定于材料自身的性质。各种材料的电阻率都随温度而变化。在通常温度范围内,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

rr0 ( 1+a t ) , (10-12)

式中rt℃时的电阻率,r0为0℃时的电阻率,a称为电阻温度系数。表10-1中列出了一些金属、合金和碳的r0和a值。

表10-1 一些材料的r0和a

材料

r0 /(W×m)

a/℃-1

1.49×10-8

4.3×10-3

1.55×10-8

4.3×10-3

2.50×10-8

4.7×10-3

碳(非晶态)

3500×10-8

-4.6×10-4

镍铬合金

(60%Ni,15%Cr,25%Fe)

110×10-8

1.6×10-4

由表中的数据可以看出,纯金属的a值都在0.4%左右,这表示温度每升高1℃,其电阻率约增加0.4%。而这些材料的线膨胀系数要小得多,温度每升高1℃其线度只增大0.001%左右。所以在考虑金属导体的电阻随温度变化时,可以忽略其长度l和截面积S的变化。在式(10-12)两边同乘以l/S,就得到金属导体电阻随温度的变化关系

R0(1+a t ) , (10-13)

式中Rt℃的电阻,R0是0℃的电阻。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℃)。

在国际单位制中,电阻率的单位是 W×m (欧姆×米)。电阻率的倒数称为电导率,常用s表示,其单位是S×m-1 (西门子/米)。

某些材料的电阻率在其特定温度TC以下会减小到接近零,这种现象称为超导现象,处于超导状态的材料称为超导体。温度TC称为超导转变温度,不同材料具有不同的转变温度。钛的转变温度为0.39 K,铝为1.19 K,铅为7.2 K,铌三锡(Nb3Sn)为18.1 K,铌三锗(Nb3Ge)为23.2 K,La-Ba-Cu-O系氧化物为46 K,Y-Ba-Cu-O系氧化物为90 K,Tl-Ba-Ca-Cu-O系氧化物为125 K,Hg-Ba-Ca-Cu-O系氧化物为134 K等。

折叠 编辑本段 特殊说明

1.电阻率ρ不仅和导体的材料有关,还和导体的温度有关。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,即ρ=ρo(1+at)。式中t是摄氏温度,ρo是O℃时的电阻率,a是电阻率温度系数。

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220 V -100 W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。

3.电阻率和电阻是两个不同的概念。电阻率是反映物质对电流阻碍作用的属性,电阻是反映物体对电流阻碍作用的属性。

折叠 编辑本段 相关信息

折叠 常用电阻率

材料电阻率(Ω m)

(1)银1.65 ×10^-8

(2)1.75 ×10^-8

(3)2.40×10^-8

(4)2.83 ×10^-8

(55.48 ×10^-8

(6)铁9.78 ×10^-8

(7)2.22 ×10-7

(8)锰铜4.4 ×10-7

(9)9.6 ×10-7

(10)康铜5.0 ×10-7

(11)镍铬合金1.0 ×10-6

(12)铁铬铝合金1.4 ×10-6

(13) 铝镍铁合金1.6 ×10-6

可以看出金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,非金属和一些金属氧化物更大,而绝缘体的电阻率极大。锗、硅、硒、氧化铜、硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大,我们把这类材料叫做半导体(semiconductors)。

总结:常态下(由表可知)导电性能最好的依次是银、铜、铝,这三种材料是最常用的,常被用来作为导线等,其中铜用的最为广,几乎现在的导线都是铜的(精密仪器,特殊场合除外)铝线由于化学性质不稳定容易氧化已被淘汰。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。银导电性能最好,但由于成本高很少被采用,只有在高要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。顺便说下金,在某些场合仪器上触点也有用金的,那是因为金的化学性质稳定故采用,并不是因为其电阻率小所致。

折叠 金属和非金属的电阻率

金属温度(0℃) ραo , 100

锌20 ×10-3 ×10-3

5.9 4.2

铝(软)20 2.75 4.2

铝(软)–78 1.64

石墨(8~13)×10-6

阿露美尔合金20 33 1.2

锑0 38.7 5.4

铱20 6.5 3.9

铟0 8.2 5.1

殷钢0 75 2

锇20 9.5 4.2

镉20 7.4 4.2

钾20 6.9 5.1①

钙 20 4.6 3.3

金20 2.4 4.0

银20 1.62 4.1

铬(软)20 17

镍铬合金(克露美尔)— 70—110 .11—。54

钴a 0 6.37 6.58

康铜— 50 –。04–1.01

锆30 49 4.0

黄铜– 5—7 1.4–2

水银0 94.08 0.99

水银20 95.8

锡20 11.4 4.5

锶0 30.3 3.5

青铜– 13—18 0.5

铯20 21 4.8

铋20 120 4.5

铊20 19 5

钨20 5.5 5.3

钨1000 35

钨3000 123

钨–78 3.2

钽20 15 3.5

金 属温度(0℃) ραo , 100

杜拉铝(软)— 3.4

铁(纯)20 9.8 6.6

铁(纯)–78 4.9

铁(钢)— 10—20 1.5—5

铁(铸)— 57—114

铜(软)20 1.72 4.3

铜(软)100 2.28

铜(软)–78 1.03

铜(软)–183 0.30

钍20 18 2.4

钠20 4.6 5.5①

铅 20 21 4.2

镍铬合金(不含铁)20 109 .10

镍铬合金(含铁)20 95—104 .3—。5

镍铬林合金— 27—45 .2—。34

镍(软)20 7.24 6.7

镍(软)–78 3.9

铂20 10.6 3.9

铂1000 43

铂–78 6.7

铂铑合金②20 22 1.4

钯20 10.8 3.7

砷20 35 3.9

镍铜锌电阻线—34—41 .25—。32

铍(软)20 6.4

镁20 4.5 4.0

锰铜20 42—48 –03—+.02

钼20 5.6 4.4

洋银— 17—41 .4—。38

锂20 9.4 4.6

磷青铜— 2—6

铷20 12.5 5.5

铑20 5.1 4.4

①0℃和融点间的平均温度系数 ②铂90%,铑10% *若电阻率单位用欧姆厘米(Ωcm )表示,表中数值应扩大100倍。    

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