電阻單位

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介紹

電阻在電學研究中起著重要作用。電力在我們的日常生活中有著各種各樣的應用，因此非常重要。電流是電子的流動，它透過電路，電路中的元件包括電阻器、電容器和電感器。電路中的電阻元件用於允許特定數量的電流透過，並阻止其餘電流透過。

這是透過稱為電阻器的電路元件在電路中產生一定電阻來實現的。

什麼是電阻？

我們知道，當對導體施加電壓時，導體材料會透過自由電子沿特定方向的運動產生電流。為了控制電流的流動，在材料內部會產生一定的電阻。因此，電阻是一個可變引數，它在對電路施加電壓時阻礙電流的流動。用 R 表示。電阻器是產生電路電阻的器件。

• 定值電阻器：它是一個具有固定阻值的線性電阻器。

• 可變電阻器：它是一個包含各種阻值的電阻器。這可以透過在電壓恆定的情況下改變電路中的電流來實現。可變電阻器也稱為變阻器。

影響電阻的因素

有四個因素會影響電阻器的電阻。

• 取決於電阻器的材料性質。例如，如果材料是銅、金等導體，則由於自由電子的高導電性，其電阻較小，因此產生更大的電流。如果材料是橡膠、塑膠等絕緣體，則導電性較差，因此電阻較低。半導體的電阻比導體和絕緣體高得多。

• 取決於溫度：如果材料或電阻器的溫度升高，則電阻也會升高。如果$\mathrm{R_0}$是$\mathrm{0^0 C}$溫度下的電阻，$\mathrm{R_f}$是$\mathrm{t^0 C}$溫度下的最終電阻，則最終電阻$\mathrm{R_f}$的方程為：

$$\mathrm{R_f =R_0(1+\alpha t+\beta t^2) }$$

$\mathrm{\alpha}$和$\mathrm{\beta}$是電阻的溫度係數，它們對於不同的材料是不同的，其單位是$\mathrm{\frac{1}{k}}$或$\mathrm{\frac{1}{t^0 C}}$

• 取決於電阻器中使用的材料的長度。如果材料的長度增加，電阻也會增加。這意味著它們彼此成正比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\:l}$$

這裡l是材料的長度。

例如，如果長導體線連線到電路中，則由於空間更大，電子流動會增加，它們之間的碰撞也會增加，從而阻礙電流的流動，反之亦然。

• 取決於材料的橫截面積。如果材料的面積增加，電阻會減小。這意味著它們彼此成反比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\frac{1}{A}}$$

A是材料的橫截面積。材料越厚，電阻越小；材料越薄，電阻越大。

例如，如果連線到電路的導體材料的橫截面積很大，這意味著空間更寬，則電子的流動速度會很高，可以克服電路中的電阻。因此，電阻會減小。

電阻單位

電阻的國際單位制單位是歐姆，以德國物理學家和數學家格奧爾格·西蒙·歐姆命名。其符號是$\mathrm{\Omega}$。

歐姆定律

電路或器件中的重要可變引數是電流、電壓和電阻。格奧爾格·西蒙·歐姆在研究透過導體的電流時發現，由於電壓的增加，電流變數也會增加。這意味著當溫度變數恆定時，這兩個變數成正比，即：

$$\mathrm{V\:\alpha\:I}$$

為了消除比例關係，我們需要一個常數：

$$\mathrm{V\:=IR}$$

這個方程稱為歐姆定律，這裡的 R 是比例常數，稱為電阻。

因此，根據歐姆定律，電阻 R 為：

$$\mathrm{R =\frac{V}{I}}$$

由此，電阻歐姆的單位也可以寫成$\mathrm{ohm=\frac{Volt}{ampere}}$，即：

如果對材料施加 1 伏特的電壓，則在 1 歐姆的電阻下會產生 1 安培的電流。

什麼是電阻率？

我們從影響電阻的因素主題中知道，導體的長度和麵積與電阻分別成正比和反比，即：

$$\mathrm{R\:\alpha\:l\:\:and\:\:R\:\alpha\:\frac{1}{A}}$$

將電阻 R 的兩個數學關係結合起來可以寫成：

$$\mathrm{R\:\alpha\:\frac{l}{A}}$$

為了消除比例關係，我們需要一個常數：

$$\mathrm{R\:=\rho\:\frac{l}{A}}$$

這裡，ρ是比例常數，稱為導體的電阻率或比電阻。

為了找到電阻率的國際單位制單位，讓我們重新改寫上面的電阻率方程：

$$\mathrm{\rho=\frac{RA}{l}\:\Rightarrow\:\rho=\frac{1\:\Omega\:1 m^2}{1m}\:\Rightarrow\:\rho=\Omega\:m}$$

對於長度為 1 米、面積為$\mathrm{1m^2}$的導體，導體產生的電阻為 1Ωm。電阻率測量的是任何材料在給定長度和橫截面積下產生的電阻極限。

結論

在本教程中，我們學習了電阻及其單位。電阻是材料的一種屬性，它會阻礙電路中的電流，其單位是歐姆 (Ω)。歐姆定律給出了電壓、電流和電阻之間的關係。電阻率是一個引數，它表示導體提供的電阻量。良好的導體表現出較低的電阻率值，並增加了電子的流動，從而導致良好的導電性。

常見問題

Q1. 有哪些器件可以幫助測量電阻和電壓？

A1. 用於測量電阻和電壓的器件是電壓表或萬用表。電流表用於測量電路中產生的電流。

Q2. 如果兩個或三個電阻器串聯連線在電路中，它們之間是什麼關係？

A2. 當電阻器串聯連線如圖所示時，則組合電阻值為：

$$\mathrm{R_{total} = R_1+R_2+R_3}$$

Q3. 如果兩個或三個電阻器並聯連線在電路中，它們之間是什麼關係？

A3. 當電阻器並聯連線如圖所示時，則組合電阻值為：

Q4. 給出一些金屬在恆溫下的電阻率值？

A4. 銅、鋁、鎢和鐵在$\mathrm{20^{\circ} C}$溫度下的電阻率值為：

• 銅 =$\mathrm{1.72\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 鋁 =$\mathrm{ 2.65\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 鎢 =$\mathrm{5.65\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

• 鐵 = $\mathrm{9.71\times 10^{−8}\:\Omega\:m}$

Q5. 在測量電路中的電阻時，寫出任何兩種或三種誤差來源？

A5. 測量電阻時會發生三種主要誤差：

• 如果電路中有電流洩漏。

• 在萬用表中記錄測量值時進行四捨五入。

• 由於電路周圍的環境干擾，如風、溼度等。