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电阻率

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量,某种材料制成的长为1米,横截面积为1平方米的导体的电阻,在数值上等于这种材料的电阻率。它反映物质对电流阻碍作用的属性,它与物质的种类有关,还受温度影响 。

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。用某种材料制成的长为1米、横截面积为1米的导体的电阻,在数值上等于这种材料的电阻率 。

国际单位制中,电阻率的单位是欧姆米(Ωm),常用单位还有欧姆毫米/米 。

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,材料的电阻为:

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,即在材料和横截面积不变时,长度越长,材料电阻越大;而与材料横截面积成反比,即在材料和长度不变时,横截面积越大,电阻越小 。

由上式可知电阻率的定义为:

推导公式:

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都随温度作线性变化,即ρ=ρ0(1+at),式中t是摄氏温度,ρ是0℃时的电阻率,a是电阻率温度系数,利用这一性质可制成电阻温度计,有些合金电阻率受温度的影响很小,常用来作标准电阻 。

2、由于电阻率随温度改变,故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,40W”电灯灯丝的电阻,正常发光时是1210Ω,未通电时只有100欧左右 。

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 。

电阻率不仅与材料种类有关,而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材料在温度不高时,ρ与温度t(℃)的关系是ρt0(1+at),式中ρt与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率;a是电阻率的温度系数,与材料有关。锰铜的a约为1×10/℃(其数值极小),用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小,适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后,可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材料的α一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金属(如Nb和Pb)或它们的化合物,当温度降到几K或十几K(绝对温度)时,ρ突然减少到接近零,出现超导现象,超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受应力而改变的性质,可制成磁敏电阻或电阻应变片,分别被用来测量磁场或物体所受到的机械应力,在工程上获得广泛应用 。

常用金属导体电阻率ρ(Ωm):

(1)银1.65 ×10

(2)铜1.75 ×10

(3)金2.40×10

(4)铝2.83 ×10

(5)钨5.48 ×10

(6)铁9.78 ×10

(7)铂2.22 ×10

(8)锰铜4.4 ×10

(9)汞9.6 ×10

(10)康铜5.0 ×10

(11)镍铬合金1.0 ×10

(12)铁铬铝合金1.4 ×10

(13) 铝镍铁合金1.6 ×10

可以看出,导体中纯金属的电阻率小,合金的电阻率大。银的电阻率最小,但银的价格昂贵,通常很少用银做导线,只在特殊需要时才用,导线一般都用电阻率较小的铜或铝来制作,铝比铜便宜,因此铝导线用的很多。电炉、电阻器的电阻丝一般都用电阻率较大的合金来制作 。

各种材料的电阻率都随温度而变化,金属的电阻率随温度的升高而增大,因此金属导体的电阻也随温度的升高而增大,利用电阻的这种性质可以制作电阻温度计;如果已知导体电阻随温度的变化情况,那么,测出导体的电阻,反过来就可以知道导体的温度 。

电阻率是反映导体导电性能好坏的物理量。电阻率小,导电性能好;电阻率大,导电性能差。电阻率的大小是由材料本身的性质决定的,而同一种材料的电阻率又随温度的变化而变化,一般情况下温度高,电阻率大。下表列出了常温下一些常见材料的电阻率 。

由上表可以看出,金属和合金的电阻率都很小;而电木、橡胶的电阻率都很大。在使用时,可以根据需要,参照电阻率表选取合适的材料。例如,在供电、输电、配电线路中,为了减小电阻,要选用铜、铝等低电阻率的材料制作导线;而在用电器和电工工具的绝缘部分又要选用电木、橡胶等高电阻率的材料制作导线 。

在给空调等高耗能电器装配专用导线时,由于它们的功率较大,工作电流较大,因此我们常选择电阻率较小、线径较大的铜导线 。

各种材料的电阻率都随温度的变化而变化。纯金属的电阻率随温度的升高而增大,电阻温度计就是利用金属的这种特性制成的,它可以用来测量很高的温度。精密的电阻温度计是用铂做的。已知铂丝的电阻与温度的对应关系,只需测出铂丝的电阻就可以知道环境温度。有些合金如锰铜和康铜合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻 。


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