resistivity(跟胖哥学物理 电阻和电导)

跟胖哥学物理 电阻和电导

物质分类和存在的情势多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。依照物体导电才能，我们可以把物质分为三类：我们通常把导电性差的质料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比力好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简便的把介于导体和绝缘体之间的质料称为半导体。与导体和绝缘体比拟，半导体质料的发觉是最晚的，直到20世纪30年代，当质料的提纯武艺改良今后，半导体的存在才真正被学术界承认。

物体天下中有很多互为相反物理特性，此中物体导电才能和绝缘才能就是一个物质两种截然相反的实质。讲义书以前画出了这三种物质的导电性和绝缘性。不外依据讲义，我们把绝缘性换了另一种说法，就是导体对电流拦阻作用。

当我们把不同的导体接入电路，当电路中灯胆变亮时，我们说这个导体对电路拦阻作用小（电阻小），而导体对电流导电才能强（电导大）。

电子在物体内做定向挪动会碰到拦阻作用，这种拦阻称为电阻。具有一定的电阻数的元器件称为电阻器，习气简称为电阻。在初中物理学中，电阻表现导体的拦阻电流的才能，但是一个导体电阻也可以接纳比值界说法，由于同一个导体，它的电流随着电压改动而改动，而电压与电流比值恰好是一个常数，切合比值界说寻常特性。因此U/I叫做一个导体的电阻，用R来表现，R与U和I不关。依据电阻公式物体内电阻的轻重与长度L成恰比，与其横截面积S成反比，用公式表现为：R=ρL/S,此中ρ叫做物体的电阻系数或电阻率，它与质料的实质有关。不同的质料的电阻率不同的。相反的质料做成的导体，直径越大的电阻越小，反之越大。长度越长，电阻越大，反之则越小。电阻单位欧姆，简称欧。

电导表现某一种导体传输电流才能强弱水平。单位是Siemens（西门子），简称西，标记S或Ω-1。电导是用来反应走泄电流和氛围游离所惹起的有功功率斲丧的一种参数。

在输电线路中，电导用来反应线路带电时绝缘介质中产生走泄电流及导线四周氛围游离而产生有功功率丧失。关于纯电阻线路，电导与电阻的干系方程为G=1/R， 此中G为物体电导，导体的电阻越小，电导就越大，数值上即是电阻的倒数: G = 1/R。 在交换电路中电导界说为导纳的实部（注意：不是电阻的倒数）：Y = G + jB。电导会随着温度的厘革而有所厘革。欧姆定律是R=U/I；此中， U是电压， I是电流。以是，可以取得欧姆电导定律的干系方程：G=I/U。电导是用来反应走泄电流和氛围游离所惹起的有功功率斲丧的一种参数。在输电线路中，电导用来反应线路带电时绝缘介质中产生走泄电流及导线四周氛围游离而产生有功功率丧失。

关于导体存在两个特性，电阻和电导。他们是同一个导体两个特性性，都只取决与导体质料和长度和横截面积，并且互为导数。关于导体质料相反也有两个特性量：电阻率和电导率，它们是同一种质料两个特性量。

电阻率是用来表现种种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件（常温下20°C）的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等要素有关，是导体质料本身的电学实质，由导体的质料决定，且与温度不关。电阻率在国际单位制中的单位是Ω·m，读作欧姆米，简称欧米。常用单位为“欧姆·厘米”。

在温度一定的情况下，有公式R=ρl/s此中的ρ就是电阻率，l为质料的长度， S为面积。可以看出，质料的电阻轻重与质料的长度成恰比，而与其截面积成反比。电阻率（resistivity）是用来表现种种物质电阻特性的物理量。

电阻率不仅与质料品种有关，并且还与温度、压力和磁场等外界要素有关。金属质料在温度不高时，ρ与温度t(℃)的干系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρ1与ρ0分散是t℃和0℃时的电阻率;α是电阻率的温度系数，与质料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(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厘革极小，合适于作标准电阻。已知质料的ρ值随温度而厘革的纪律后，可制成电阻式温度计来丈量温度。半导体质料的α寻常是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的敏捷度。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(相对温度)时，ρ忽然变小到接近零，显现超导征象，超导质料有广泛的使用出息。使用质料的ρ随磁场或所受应力而改动的实质，可制成磁敏电阻或电阻应变片，分散被用来丈量磁场或物体所遭到的机器应力，在工程上取得广泛使用。

关于物质分类，应该从质料特性来举行。因此从电阻率角度视角来看才是准确的，从逐一角度，我们把物质三种重新界说一下。电阻率较低的物质被称为导体，稀有导体主要为金属，而天然界中导电性最佳的是银，其次为半导体，硅锗。当存在外电场时，金属的自在电子在活动中不休和晶格节点上做热振子的正离子相碰撞，使电子活动遭到拦阻，因此就具有了一定的电阻。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等，电阻率较高，寻常称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质(如硅) 则称半导体。电阻率的封建标记为 ρ(Rho)。 已知物体的电阻，可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积A 盘算：ρ=RA/I，在该式中， 电阻R 单位为欧姆，长度 l 单位为米，截面面积 A 单位为平方米，电阻率 ρ单位为欧姆·米。

有电阻率就一定有电导率，嘿嘿，这是一个质料两个特性。电导率（conductivity）是用来形貌物质中电荷活动难易水平的参数。在公式中，电导率用希腊字母κ来表现。电导率σ的标准单位是西门子/米（简写做S/m），为电阻率ρ的倒数，即σ=1/ρ。当1安培（1 A）电流畅过物体的横截面并存在1伏特（1 V）电压时，物体的电导就是1 S。西门子实践上等效于1安培/伏特。假如σ是电导（单位西门子），I是电流（单位安培），E是电压（单位伏特），则：σ = I/E

通常，当电压坚持安定时，这种直流电电路中的电流与电导成比例干系。假如电导愈加，则电流也愈加；假如电导变小到它初始值的1/10，电流也会变为原本的1/10。这个端正也实用于很多低频率的交换电体系，如家庭电路。在一些交换电电路中，尤其是在高频电路中，情况就变得十分繁复，由于这些体系中的组件会存储和开释能量。

总之，电导和电阻是同一个导体两个物理量，假如R是一个组件和装备的电阻（单位欧姆Ω），电导为G（单位西门子S），则：G = 1/R。如此成对物理干系，让物理学具体对称的美学代价，固然同砚进一步学习，我们会发觉这种对称干系，在物理学中是一个平凡纪律!

同时也让我们望见比值界说法分子和分母也是可以颠倒的，只不外一定颠倒，其物理意义会发觉显然改动，我们如今用笔者界说一些物理量，只是人们一种习气，反之也是具有物理意义的，只是符不切合我们人类认知习气才是没有被采取紧张，不外丢弃我们习气，固然亦是建立和封建的。没有什么不成能的，仅有公道，满意比值界说原理即可。

2018年10月12日于宜昌市尚书巷弄石斋