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      7. 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)被稱為導體,常見導體主要為金屬,而自然界中導電性最佳的是銀。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。介于導體和絕緣體之間的物質(zhì)(如硅) 則稱半導體。電阻率的科學符號為 (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.電阻率不僅和導體的材料有關(guān),還和導體的溫度有關(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體(semiconductors)。    總結(jié):常態(tài)下(由表可知)導電性能最好的依次是銀、銅、鋁,這三種材料是最常用的,常被用來作為導線等,其中銅用的最為廣,幾乎現(xiàn)在的導線都是銅的(精密儀器,特殊場合除外)鋁線由于化學性質(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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