各種材料的電阻率

物理學電學

介紹

電阻率已知是電導率的倒數。各種材料的電阻率透過溫度函式來表示，因為它隨著溫度的升高而升高，這是由於電子-聲子相互作用。

即使在絕對零度下，材料的電阻率也受到少量缺陷和雜質的存在的限制。因此，據說電導率和電阻率在絕對零度下是有限制的。電阻率的溫度係數是指材料電阻率每單位溫度變化的電阻率變化。各種材料的電阻率是計算材料阻礙電流流動的能力。

在其他型別中，金屬具有高導電性和低電阻率。與金屬導體相比，絕緣體具有高電阻率。

什麼是電阻率？

電阻率定義為單位長度和單位截面積的電阻。電阻率被描述為阻礙電流和電荷流動的材料特性。電阻率的 SI 單位稱為歐姆米 (Ωm)

電阻率在根據導電能力對比不同材料方面非常有用（Hazrol、Sapuan 和 Ilyas，2018）。材料的高電阻率意味著不良導體。

圖 1：電阻率-溫度圖

電阻率與溫度不成正比。電阻率也被描述為材料的特定電阻，因為電阻使粗導線的電阻減小。在導線的上下文中，當導線變細時，電阻會增加，因為橫截面積也減小（Mathew 和 Vishnudas，2021）。
電阻在保護電路免受大電流的影響方面具有有效的應用。當在導體上施加加速時，電子開始從負極移動到正極（Stetson 等人，2019）。
當電流流動增加時，電阻通常充當電流流動速度的阻礙。

電阻率的推導

各種材料的電阻率側重於某些因素，包括長度和橫截面積。

長度：考慮兩個截面積為“A”、長度為“L”的導體。設 C 為作用在兩塊板端部的相同電位差。穿過板的電流 (I) 為 I/2。現在，每塊板的電阻為

$$ R\:=\:C/I\:(歐姆定律) $$

$$ Rs\:=\:C/I/2\:=\:2R $$

因此，R 隨著長度的增加而增加。

$$ R\: \:\propto\:\:L....(1)$$

橫截面積：每段長度為“L”的板都具有“A/2”的橫截面積。根據將導體面積減半，每塊板的電阻為 $R'\:=\:V/I/2\:=\:2R $。在這種情況下，R 隨著每半塊板面積的減小而增加。

$$R\:\:\propto\:\:1/A....(2)$$

現在，將 (1) 和 (2) 連線起來，可以得到

$$ R\:\:\propto\:\:L/A $$

令消除比例符號，得到

$$R\:=\:p\:*\:L/A$$

這裡，p 被表示為特定電阻或電阻率。

電阻率和電導率之間的關係

電導率被表示為材料的內在特性，被描述為材料可以承載的電流量的計算。電導率的 SI 單位表示為西門子每米 (S/m)。電導率是電阻率的反義詞，它是計算電流透過它流動有多容易的指標。

圖 2：電導率和電阻率

材料的電阻率取決於溫度和材料，而不依賴於橫截面積和長度。電阻率用“p”表示，電導率用“σ”表示（Sim 等人，2020）。

以夏季給大量植物澆水為例。如果植物沒有得到足夠的水，只灑了幾滴，植物可能會在一段時間後枯萎死亡（Riwayat、Nazri 和 Abidin，2018）。因此，對植物來說，阻礙足夠的水分越多，植物的生長就越少，這意味著電導率越低。