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电阻

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電阻 是物質中阻碍电荷流动的物理量, 亦即電阻值,单位为“欧姆”(Ω,Ohm)。

電阻的定義是電壓電流的結果,即

R = \frac {V} {I}

當中 R 為電阻 (以歐姆計算)、V 為電壓 (以伏特計算) 而 I 為電流 (以安培計算)。

目录

[编辑] 電阻率

電阻率(resistivity) 是指单位长度、单位截面的某种物質的电阻,常用单位为“歐姆·厘米”,其倒数为電導率

电阻率较低的物质被称为导体,常见导体主要为金屬,而自然界中導電性最佳的是。其他不易導電的物質如玻璃橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于导体和绝缘体之间的物质 (如) 则称半导体

電阻率的科學符號為 ρ

已知物体的电阻,可由电阻率ρ、长度 l截面面积 A 计算:

R = \rho \frac{l}{A}

在上式中,

  • 電阻 R 單位為歐姆
  • 長度 l 單位為厘米
  • 截面面積 A 單位為平方厘米
  • 電阻率 ρ 單位為歐姆·厘米

電阻率

銀:1.60*10-8

銅:1.724^10-8

金:2.44*10-8

鋁:2.826*10-8

鎢:5.60*10-8

錫:11.5*10-8

[编辑] 電阻的產生

[编辑] 金属

金属由一群依一定規則排列原子構成,每顆原子均有一层 (或多层) 由电子組成的外売。这些在外売的电子能脫离原子核的吸引力而到处流动,是金属能導电的主要原因。当金属兩端产生电勢差 (即电压) 时,电子因电场的影晌而作規则的流动,是为电流。在现实中,物质的原子排列不可能為完全规则,因此电子在流动途中會被不按規则排列的原子打散,是为电阻的來源。

  • 高温加速电子运动,增加电子被打散的机会,故熱的物体电阻较高。
  • 橫切面面积大的金属有较多空间予电子流动,故电阻较小。
  • 电子橫过较的金属时一般会发生较多的碰撞,故长的金属电阻较大。

[编辑] 半導體與絕緣體

[编辑] 能量帶理論

根据量子力学,电子的能量不会维持在某个定值,但会停留在某个等级 (电子的能量值不能在不属於任何等级的範围內)。这些能量值等级至少可分为两组,一组称為传導带,另一组称价能带。传導带的能量等级通常要高一些,而能量值在传導带的电子能在电场中自由流动。

在绝缘体和半導体中,原子之间相互影晌,使传導带价能带之间出现了一个禁制带,即电子无法拥有的能量值地带。在这些物质中導电需要较大的能量,以协助电子自价能带躍升至传導带。因此,即使對这些物质施加大的电压,产生的电流仍较導电体为小。

[编辑] 半導体

另外,半導体的电阻性质可以调校。如微量的被加到半導体中,会产生额外的电子或「洞」 (缺少电子的地方),兩者均可以在半導体中流动。这种经过掺雜的半導体是二极管三极管等电子配件的重要原料。

[编辑] 離子液體 (電解質)

电解质中,电流是由带电的离子的流动産生,因此液体的电阻很受浓度所影晌。譬如蒸餾水是绝缘体,但盐水就是很好的導电体。

生物体內的,离子盐负责电流的传送。膜中的小孔道会选择什么的离子可以通过。这直接決定膜的电阻值。


[编辑] 微分電阻

如電阻跟隨電壓及電流變動,則可定義微分電阻為:

R = \frac {dV} {dI}

微分電阻的單位仍為歐姆,惟微分電阻值與基本的電阻值並不一致。微分電阻值有可能因有關儀器的特性而出現負值,稱為負電阻。然而,基本電阻 (即電壓與電流的商) 永遠為正值


[编辑] 溫度對電阻的影響

溫度对不同物质的电阻值均有不同的影晌。

[编辑] 導电体

在接近室溫的溫度,良導体的电阻值, 通常與溫度正比

R = R_0 + aT \,

上式中的 a 称为电阻的溫度係數

[编辑] 半導体

未經掺雜的半導体的电阻隨溫度而下降,两者成几何关係:

R= R_0 e^{a/T} \,

有掺雜的半導体變化較为复杂。当溫度从绝对零度上升,半導体的电阻先是減少,到了绝大部份的带电粒子 (电子或电洞/空穴) 离开了它們的载体後,电阻会因带电粒子的活动力下降而隨溫度稍为上升。当溫度升得更高,半導体会产生新的载体 (和未经掺雜的半導体一样) ,原有的载体 (因渗雜而产生者) 重要性下降,於是电阻会再度下降。

[编辑] 绝缘体和电解质

绝缘体和电解质的电阻與溫度的关係一般不成比例,而且不同物质有不同的變化,故不在此列出概括性的算式。

[编辑] 參看


電路導抗
導抗參數 直流實數 交流虛數 組合(複數 單位
抗性 電阻R 電抗X 阻抗Z 歐姆Ω
導性 電導G 電納B 導納Y 西門子S
姆欧(
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