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    6. 電阻的電阻率及溫度的關(guān)系與公式計算
      • 發(fā)布時間:2020-01-08 15:46:19
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      電阻的電阻率及溫度的關(guān)系與公式計算
      電阻率是什么?
      電阻率是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某種材料制成的長1米、橫截面積是1平方毫米的在常溫下(20℃時)導(dǎo)線的電阻,叫做這種材料的電阻率。電阻率的單位是歐姆米(Ω·m或ohmm),常用單位是歐姆毫米和歐姆米。電阻率(resistivity)是用來表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。在常溫下(20℃時),某種材料制成的長1米、橫截面積是1平方米的導(dǎo)線的電阻,叫做這種材料的電阻率。 
      在溫度一定的情況下,有公式Rρ=l/s其中的就是電阻率,l為材料的長度, s為面積。可以看出,材料的電阻大小正比于材料的長度,而反比于其面積。由上式可知電阻率的定義:ρ=Rs/l
      電阻
      電阻率的概念應(yīng)用:
      電阻率較低的物質(zhì)被稱為導(dǎo)體,常見導(dǎo)體主要為金屬,而自然界中導(dǎo)電性最佳的是銀。當存在外電場時,金屬的自由電子在運動中不斷和晶格節(jié)點上做熱振子的正離子相碰撞,使電子運動收到阻礙,因而就具有了一定的電阻。其他不易導(dǎo)電的物質(zhì)如玻璃、橡膠等,電阻率較高,一般稱為絕緣體。介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)(如硅) 則稱半導(dǎo)體。電阻率的科學(xué)符號為 (Rho)。 已知物體的電阻,可由電阻率、長度 l 與截面面積A 計算:ρ=RA/I,在該式中, 電阻R 單位為歐姆,長度 l 單位為米,截面面積 A 單位為平方米,電阻率 單位為歐姆米
      電阻率單位:
      國際單位制中,電阻率的單位是歐姆米(Ω·m或ohmm),常用單位是歐姆毫米和歐姆米。
      電阻率計算公式
      電阻率的計算公式為:ρ=RS/L
      為電阻率——常用單位Ω·m
      S為橫截面積——常用單位㎡
      R為電阻值——常用單位Ω
      L為導(dǎo)線的長度——常用單位m
      -----------------------------------------
      電阻率的另一計算公式為:ρ=E/J
      為電阻率——常用單位Ω·m
      E為電場強度——常用單位N/C
      J為電流密度——常用單位A/㎡         (E,J 可以為矢量)
      1.電阻率不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān),還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi):幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化,即ρ=o(1+at)。式中t是攝氏溫度,o是O℃時的電阻率,a是電阻率溫度系數(shù)。
      2.由于電阻率隨溫度改變而改變,所以對于某些電器的電阻,必須說明它們所處的物理狀態(tài)。如一個220 V -100 W電燈燈絲的電阻,通電時是484歐姆,未通電時只有40歐姆左右。
      3.電阻率和電阻是兩個不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對電流阻礙作用的屬性,電阻是反映物體對電流阻礙作用的屬性。
      常用金屬導(dǎo)體在20℃時的電阻率

      材料電阻率(Ω m)

      銀1.65 x10-8

      銅1.75 x10-8

      金2.40x10-8

      鋁2.83 x10-8

      鎢5.48 x10-8  

      鐵9.78 x10-8

      鉑2.22 x10-7

      錳銅4.4 x10-7

      汞9.6 x10-7  

      康銅5.0 x10-7  

      鎳鉻合金1.0 x10-6

      鐵鉻鋁合金1.4 x10-6

      鋁鎳鐵合金1.6 x10-6  


      可以看出金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大,非金屬和一些金屬氧化物更大,而絕緣體的電阻率極大。鍺、硅、硒、氧化銅、硼等的電阻率比絕緣體小而比金屬大,我們把這類材料叫做半導(dǎo)體(semiconductors)。    總結(jié):常態(tài)下(由表可知)導(dǎo)電性能最好的依次是銀、銅、鋁,這三種材料是最常用的,常被用來作為導(dǎo)線等,其中銅用的最為廣,幾乎現(xiàn)在的導(dǎo)線都是銅的(精密儀器,特殊場合除外)鋁線由于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定容易氧化已被淘汰。由于鋁密度小,取材廣泛,且價格比銅便宜,目前被廣泛用于電力系統(tǒng)中傳輸電力的架空輸電線路。為解決鋁材剛性不足缺陷,一般采用鋼芯鋁絞線,即鋁絞線內(nèi)部包有一根鋼線,以提高強度。銀導(dǎo)電性能最好但由于成本高很少被采用,只有在高要求場合才被使用,如精密儀器、高頻震蕩器、航天等。順便說下金,在某些場合儀器上觸點也有用金的,那是因為金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定故采用,并不是因為其電阻率小所至。

      金屬溫度(0℃) ραo , 100

      鋅20 x10-3 x10-3   5.9 4.2

      鋁(軟)20 2.75 4.2

      鋁(軟)-78 1.64

      阿露美爾合金20 33 1.2

      石墨(8~13)x10-6

      銻0 38.7 5.4

      鎳鉻合金(克露美爾)—70—110 .11—。54

      銥20 6.5 3.9

      銦0 8.2 5.1

      杜拉鋁(軟)—3.4

      殷鋼0 75 2

      鋨20 9.5 4.2

      鐵(鋼)—10—20 1.5—5

      鎘20 7.4 4.2

      鉀20 6.9 5.1①

      鐵(鑄)—57—114

      鈣 20 4.6 3.3

      金20 2.4 4.0

      鉻合金(含鐵)20 95—104 .3—。5

      銀20 1.62 4.1

      鉻(軟)20 17

      鎳鉻林合金—27—45 .2—。34

      鈷a 0 6.37 6.58

      康銅—50 -。04-1.01

      鎳銅鋅電阻線—34—41 .25—。32

      鋯30 49 4.0

      黃銅- 5—7 1.4-2

      洋銀—17—41 .4—。38   

      水銀0 94.08 0.99

      水銀20 95.8

      鎳鉻合金(不含鐵)20 109 .10

      錫20 11.4 4.5

      鍶0 30.3 3.5

      銅(軟)20 1.72 4.3

      銅(軟)100 2.28

      青銅- 13—18 0.5

      銫20 21 4.8

      銅(軟)-78 1.03

      銅(軟)-183 0.30

      鉍20 120 4.5

      鉈20 19 5

      釷20 18 2.4

      鈉20 4.6 5.5①

      鎢20 5.5 5.3

      鎢1000 35

      鉛 20 21 4.2

      鎳(軟)20 7.24 6.7

      鎢3000 123

      鎢-78 3.2

      鎳(軟)-78 3.9

      鉑20 10.6 3.9

      鉭20 15 3.5

      鐵(純)20 9.8 6.6

      鉑1000 43

      鉑-78 6.7

      鐵(純)20 9.8 6.6

      鐵(純)-78 4.9

      鉑銠合金②20 22 1.4

      鈀20 10.8 3.7

      砷20 35 3.9

      鈹(軟)20 6.4

      錳銅20 42—48 -03—+.02

      鎂20 4.5 4.0

      鉬20 5.6 4.4

      磷青銅—2—6

      銣20 12.5 5.5

      銠20 5.1 4.4

      鋰20 9.4 4.6

      ①0℃和融點間的平均溫度系數(shù) 

      ②鉑90%,銠10% *若電阻率單位用歐姆厘米(Ωcm )表示,表中數(shù)值應(yīng)擴大100倍。

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