电阻单位

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介绍

电阻在电学研究中起着重要作用。电力在我们的日常生活中有着各种各样的应用，因此非常重要。电流是电子的流动，它通过电路，电路中的元件包括电阻器、电容器和电感器。电路中的电阻元件用于允许特定数量的电流通过，并阻止其余电流通过。

这是通过称为电阻器的电路元件在电路中产生一定电阻来实现的。

什么是电阻？

我们知道，当对导体施加电压时，导体材料会通过自由电子沿特定方向的运动产生电流。为了控制电流的流动，在材料内部会产生一定的电阻。因此，电阻是一个可变参数，它在对电路施加电压时阻碍电流的流动。用 R 表示。电阻器是产生电路电阻的器件。

• 定值电阻器：它是一个具有固定阻值的线性电阻器。

• 可变电阻器：它是一个包含各种阻值的电阻器。这可以通过在电压恒定的情况下改变电路中的电流来实现。可变电阻器也称为变阻器。

影响电阻的因素

有四个因素会影响电阻器的电阻。

• 取决于电阻器的材料性质。例如，如果材料是铜、金等导体，则由于自由电子的高导电性，其电阻较小，因此产生更大的电流。如果材料是橡胶、塑料等绝缘体，则导电性较差，因此电阻较低。半导体的电阻比导体和绝缘体高得多。

• 取决于温度：如果材料或电阻器的温度升高，则电阻也会升高。如果$\mathrm{R_0}$是$\mathrm{0^0 C}$温度下的电阻，$\mathrm{R_f}$是$\mathrm{t^0 C}$温度下的最终电阻，则最终电阻$\mathrm{R_f}$的方程为：

$$\mathrm{R_f =R_0(1+\alpha t+\beta t^2) }$$

$\mathrm{\alpha}$和$\mathrm{\beta}$是电阻的温度系数，它们对于不同的材料是不同的，其单位是$\mathrm{\frac{1}{k}}$或$\mathrm{\frac{1}{t^0 C}}$

• 取决于电阻器中使用的材料的长度。如果材料的长度增加，电阻也会增加。这意味着它们彼此成正比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\:l}$$

这里l是材料的长度。

例如，如果长导体线连接到电路中，则由于空间更大，电子流动会增加，它们之间的碰撞也会增加，从而阻碍电流的流动，反之亦然。

• 取决于材料的横截面积。如果材料的面积增加，电阻会减小。这意味着它们彼此成反比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\frac{1}{A}}$$

A是材料的横截面积。材料越厚，电阻越小；材料越薄，电阻越大。

例如，如果连接到电路的导体材料的横截面积很大，这意味着空间更宽，则电子的流动速度会很高，可以克服电路中的电阻。因此，电阻会减小。

电阻单位

电阻的国际单位制单位是欧姆，以德国物理学家和数学家格奥尔格·西蒙·欧姆命名。其符号是$\mathrm{\Omega}$。

欧姆定律

电路或器件中的重要可变参数是电流、电压和电阻。格奥尔格·西蒙·欧姆在研究通过导体的电流时发现，由于电压的增加，电流变量也会增加。这意味着当温度变量恒定时，这两个变量成正比，即：

$$\mathrm{V\:\alpha\:I}$$

为了消除比例关系，我们需要一个常数：

$$\mathrm{V\:=IR}$$

这个方程称为欧姆定律，这里的 R 是比例常数，称为电阻。

因此，根据欧姆定律，电阻 R 为：

$$\mathrm{R =\frac{V}{I}}$$

由此，电阻欧姆的单位也可以写成$\mathrm{ohm=\frac{Volt}{ampere}}$，即：

如果对材料施加 1 伏特的电压，则在 1 欧姆的电阻下会产生 1 安培的电流。

什么是电阻率？

我们从影响电阻的因素主题中知道，导体的长度和面积与电阻分别成正比和反比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\:l\:\:and\:\:R\:\alpha\:\frac{1}{A}}$$

将电阻 R 的两个数学关系结合起来可以写成：

$$\mathrm{R\:\alpha\:\frac{l}{A}}$$

为了消除比例关系，我们需要一个常数：

$$\mathrm{R\:=\rho\:\frac{l}{A}}$$

这里，ρ是比例常数，称为导体的电阻率或比电阻。

为了找到电阻率的国际单位制单位，让我们重新改写上面的电阻率方程：

$$\mathrm{\rho=\frac{RA}{l}\:\Rightarrow\:\rho=\frac{1\:\Omega\:1 m^2}{1m}\:\Rightarrow\:\rho=\Omega\:m}$$

对于长度为 1 米、面积为$\mathrm{1m^2}$的导体，导体产生的电阻为 1Ωm。电阻率测量的是任何材料在给定长度和横截面积下产生的电阻极限。

结论

在本教程中，我们学习了电阻及其单位。电阻是材料的一种属性，它会阻碍电路中的电流，其单位是欧姆 (Ω)。欧姆定律给出了电压、电流和电阻之间的关系。电阻率是一个参数，它表示导体提供的电阻量。良好的导体表现出较低的电阻率值，并增加了电子的流动，从而导致良好的导电性。

常见问题

Q1. 有哪些器件可以帮助测量电阻和电压？

A1. 用于测量电阻和电压的器件是电压表或万用表。电流表用于测量电路中产生的电流。

Q2. 如果两个或三个电阻器串联连接在电路中，它们之间是什么关系？

A2. 当电阻器串联连接如图所示时，则组合电阻值为：

$$\mathrm{R_{total} = R_1+R_2+R_3}$$

Q3. 如果两个或三个电阻器并联连接在电路中，它们之间是什么关系？

A3. 当电阻器并联连接如图所示时，则组合电阻值为：

Q4. 给出一些金属在恒温下的电阻率值？

A4. 铜、铝、钨和铁在$\mathrm{20^{\circ} C}$温度下的电阻率值为：

• 铜 =$\mathrm{1.72\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 铝 =$\mathrm{ 2.65\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 钨 =$\mathrm{5.65\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 铁 = $\mathrm{9.71\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

Q5. 在测量电路中的电阻时，写出任何两种或三种误差来源？

A5. 测量电阻时会发生三种主要误差：

• 如果电路中有电流泄漏。

• 在万用表中记录测量值时进行四舍五入。

• 由于电路周围的环境干扰，如风、湿度等。