各种材料的电阻率

物理学电学

介绍

电阻率已知是电导率的倒数。各种材料的电阻率通过温度函数来表示，因为它随着温度的升高而升高，这是由于电子-声子相互作用。

即使在绝对零度下，材料的电阻率也受到少量缺陷和杂质的存在的限制。因此，据说电导率和电阻率在绝对零度下是有限制的。电阻率的温度系数是指材料电阻率每单位温度变化的电阻率变化。各种材料的电阻率是计算材料阻碍电流流动的能力。

在其他类型中，金属具有高导电性和低电阻率。与金属导体相比，绝缘体具有高电阻率。

什么是电阻率？

电阻率定义为单位长度和单位截面积的电阻。电阻率被描述为阻碍电流和电荷流动的材料特性。电阻率的 SI 单位称为欧姆米 (Ωm)

电阻率在根据导电能力对比不同材料方面非常有用（Hazrol、Sapuan 和 Ilyas，2018）。材料的高电阻率意味着不良导体。

图 1：电阻率-温度图

电阻率与温度不成正比。电阻率也被描述为材料的特定电阻，因为电阻使粗导线的电阻减小。在导线的上下文中，当导线变细时，电阻会增加，因为横截面积也减小（Mathew 和 Vishnudas，2021）。
电阻在保护电路免受大电流的影响方面具有有效的应用。当在导体上施加加速时，电子开始从负极移动到正极（Stetson 等人，2019）。
当电流流动增加时，电阻通常充当电流流动速度的阻碍。

电阻率的推导

各种材料的电阻率侧重于某些因素，包括长度和横截面积。

长度：考虑两个截面积为“A”、长度为“L”的导体。设 C 为作用在两块板端部的相同电位差。穿过板的电流 (I) 为 I/2。现在，每块板的电阻为

$$ R\:=\:C/I\:(欧姆定律) $$

$$ Rs\:=\:C/I/2\:=\:2R $$

因此，R 随着长度的增加而增加。

$$ R\: \:\propto\:\:L....(1)$$

横截面积：每段长度为“L”的板都具有“A/2”的横截面积。根据将导体面积减半，每块板的电阻为 $R'\:=\:V/I/2\:=\:2R $。在这种情况下，R 随着每半块板面积的减小而增加。

$$R\:\:\propto\:\:1/A....(2)$$

现在，将 (1) 和 (2) 连接起来，可以得到

$$ R\:\:\propto\:\:L/A $$

令消除比例符号，得到

$$R\:=\:p\:*\:L/A$$

这里，p 被表示为特定电阻或电阻率。

电阻率和电导率之间的关系

电导率被表示为材料的内在特性，被描述为材料可以承载的电流量的计算。电导率的 SI 单位表示为西门子每米 (S/m)。电导率是电阻率的反义词，它是计算电流通过它流动有多容易的指标。

图 2：电导率和电阻率

材料的电阻率取决于温度和材料，而不依赖于横截面积和长度。电阻率用“p”表示，电导率用“σ”表示（Sim 等人，2020）。

以夏季给大量植物浇水为例。如果植物没有得到足够的水，只洒了几滴，植物可能会在一段时间后枯萎死亡（Riwayat、Nazri 和 Abidin，2018）。因此，对植物来说，阻碍足够的水分越多，植物的生长就越少，这意味着电导率越低。