電阻

電阻

導體對電流阻礙作用的大小
導體對電流的阻礙作用就叫該導體的電阻。電阻(Resistor,通常用“R”表示)是一個物理量,在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。金屬導體中的電流是自由電子定向移動形成的。自由電子在運動中要與金屬正離子頻繁碰撞,每秒鐘的碰撞次數高達1015左右。這種碰撞阻礙了自由電子的定向移動,表示這種阻礙作用的物理量叫作電阻。電阻的單位是歐姆,簡稱歐,用希臘字母“Ω”表示。常用的電阻單位還有千歐姆(KΩ),兆歐姆(MΩ)。電阻是導體本身的一種屬性,因此導體的電阻與導體是否接入電路、導體中有無電流、電流的大小等因素無關。超導體的電阻率為零,所以超導體電阻為零。
  • 中文名:電阻
  • 外文名:Resistance
  • 别名:
  • 表達式:R
  • 提出者:
  • 适用領域:電學
  • 應用學科:物理
  • 定義:在物理學中表示導體對電流的阻礙作用
  • 拼音:diàn zǔ
  • 單位:歐姆

簡介

金屬導體中的電流是自由電子定向移動形成的。自由電子在運動中要與金屬正離子頻繁碰撞,每秒鐘的碰撞次數高達1015左右。這種碰撞阻礙了自由電子的定向移動,表示這種阻礙作用的物理量叫作電阻。不但金屬導體有電阻,其他物體也有電阻。導體的電阻是由它本身的物理條件決定的,金屬導體的電阻是由它的材料性質、長短、粗細(橫截面積)以及使用溫度決定的

電阻是描述導體導電性能的物理量,用R表示。電阻由導體兩端的電壓U與通過導體的電流I的比值來定義,即:

所以,當導體兩端的電壓一定時,電阻愈大,通過的電流就愈小;反之,電阻愈小,通過的電流就愈大。因此,電阻的大小可以用來衡量導體對電流阻礙作用的強弱,即導電性能的好壞。電阻的量值與導體的材料、形狀、體積以及周圍環境等因素有關。

電阻率描述導體導電性能的參數。對于由某種材料制成的柱形均勻導體,其電阻R與長度L成正比,與橫截面積S成反比,即:

式中ρ為比例系數,由導體的材料和周圍溫度所決定,稱為電阻率。它的國際單位制(SI)是歐姆·米(Ω·m)。常溫下一般金屬的電阻率與溫度的關系為:

式中ρ0為0℃時的電阻率;α為電阻的溫度系數;溫度t的單位為攝氏溫度。半導體和絕緣體的電阻率與金屬不同,它們與溫度之間不是按線性規律變化的。當溫度升高時,它們的電阻率會急劇地減小。呈現出非線性變化的性質。

計算公式

串聯:

并聯:,特别地,兩個電阻并聯式也可表示為

定義式:

決定式:(ρ表示電阻的電阻率,是由其本身性質決定,L表示電阻的長度,S表示電阻的橫截面積)。

單位

電阻的單位是歐姆,簡稱歐,用希臘字母“Ω”表示。常用的電阻單位還有千歐姆(KΩ),兆歐姆(MΩ),它們的關系是:

1KΩ=1000Ω,1MΩ=1000KΩ

在電原理圖中為了簡便,一般将電阻值中的“Ω”省去,凡阻值在千歐以下的電阻,直接用數字表示;阻值在千歐以上的,用“K”表示;兆歐以上的用“M”表示。

影響因素

1、長度:當材料和橫截面積相同時,導體的長度越長,電阻越大。

2、橫截面積:當材料和長度相同時,導體的橫截面積越小,電阻越大。

3、材料:當長度和橫截面積相同時,不同材料的導體電阻不同。

4、溫度:對大多數導體來說,溫度越高,電阻越大,如金屬等;對少數導體來說,溫度越高,電阻越小,如碳。

電阻是導體本身的一種屬性,因此導體的電阻與導體是否接入電路、導體中有無電流、電流的大小等因素無關。超導體的電阻率為零,所以超導體電阻為零。

超導現象

各種金屬導體中,銀的導電性能是最好的,但還是有電阻存在。20世紀初,科學家發現,某些物質在很低的溫度時,如鋁在1.39K(-271.76℃)以下,鉛在7.20K(-265.95℃)以下,電阻就變成了零。這就是超導現象,用具有這種性能的材料可以做成超導材料。已經開發出一些“高溫”超導材料,它們在100K(-173℃)左右電阻就能降為零。

如果把超導現象應用于實際,會給人類帶來很大的好處。在電廠發電、運輸電力、儲存電力等方面若能采用超導材料,就可以大大降低由于電阻引起的電能消耗。如果用超導材料制造電子元件,由于沒有電阻,不必考慮散熱的問題,元件尺寸可以大大的縮小,進一步實現電子設備的微型化。

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