電阻率基本介紹

電阻率是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。用某種材料制成的長(zhǎng)為1米、橫截面積為1平方米的導(dǎo)體的電阻，在數(shù)值上等于這種材料的電阻率 。

國(guó)際單位制中，電阻率的單位是歐姆·米²/米，常用單位還有歐姆·毫米²/米 。

電阻率（resistivity）是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。在溫度一定的情況下，材料的電阻為：

其中的ρ就是電阻率，L為材料的長(zhǎng)度， S為面積。可以看出，材料的電阻大小與材料的長(zhǎng)度成正比，即在材料和橫截面積不變時(shí)，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，材料電阻越大；而與材料橫截面積成反比，即在材料和長(zhǎng)度不變時(shí)，橫截面積越大，電阻越小 。

由上式可知電阻率的定義為：

推導(dǎo)公式：

推到公式內(nèi)V為材料體積，V=LS

1、電阻率ρ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都隨溫度作線性變化，即ρ=ρ₀(1 at)，式中t是攝氏溫度，ρ是0℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)，利用這一性質(zhì)可制成電阻溫度計(jì)，有些合金電阻率受溫度的影響很小，常用來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)電阻 。

2、由于電阻率隨溫度改變，故對(duì)于某些電器的電阻，必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)“220V，40W”電燈燈絲的電阻，正常發(fā)光時(shí)是1210Ω，未通電時(shí)只有100歐左右 。

3、電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念，電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性 。

電阻率不僅與材料種類有關(guān)，而且還與溫度、壓力和磁場(chǎng)等外界因素有關(guān)。金屬材料在溫度不高時(shí)，ρ與溫度t(℃)的關(guān)系是ρ_t=ρ₀(1 at)，式中ρ_t與ρ₀分別是t℃和0℃時(shí)的電阻率；a是電阻率的溫度系數(shù)，與材料有關(guān)。錳銅的a約為1×10^-5/℃(其數(shù)值極小)，用其制成的電阻器的電阻值在常溫范圍下隨溫度變化極小，適合于作標(biāo)準(zhǔn)電阻。已知材料的ρ值隨溫度而變化的規(guī)律后，可制成電阻式溫度計(jì)來(lái)測(cè)量溫度。半導(dǎo)體材料的α一般是負(fù)值且有較大的量值。制成的電阻式溫度計(jì)具有較高的靈敏度。有些金屬(如Nb和Pb)或它們的化合物，當(dāng)溫度降到幾K或十幾K(絕對(duì)溫度)時(shí)，ρ突然減少到接近零，出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，超導(dǎo)材料有廣泛的應(yīng)用前景。利用材料的ρ隨磁場(chǎng)或所受應(yīng)力而改變的性質(zhì)，可制成磁敏電阻或電阻應(yīng)變片，分別被用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)或物體所受到的機(jī)械應(yīng)力，在工程上獲得廣泛應(yīng)用 。

常用金屬導(dǎo)體電阻率ρ(Ω·m)：

(1)銀1.65 ×10^-8

(2)銅1.75 ×10^-8

(3)金2.40×10^-8

(4)鋁2.83 ×10^-8

(5)鎢5.48 ×10^-8

(6)鐵9.78 ×10^-8

(7)鉑2.22 ×10^-7

(8)錳銅4.4 ×10^-7

(9)汞9.6 ×10^-7

(10)康銅5.0 ×10^-7

(11)鎳鉻合金1.0 ×10^-6

(12)鐵鉻鋁合金1.4 ×10^-6

(13) 鋁鎳鐵合金1.6 ×10^-6

可以看出，導(dǎo)體中純金屬的電阻率小，合金的電阻率大。銀的電阻率最小，但銀的價(jià)格昂貴，通常很少用銀做導(dǎo)線，只在特殊需要時(shí)才用，導(dǎo)線一般都用電阻率較小的銅或鋁來(lái)制作，鋁比銅便宜，因此鋁導(dǎo)線用的很多。電爐、電阻器的電阻絲一般都用電阻率較大的合金來(lái)制作 。

各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，因此金屬導(dǎo)體的電阻也隨溫度的升高而增大，利用電阻的這種性質(zhì)可以制作電阻溫度計(jì)；如果已知導(dǎo)體電阻隨溫度的變化情況，那么，測(cè)出導(dǎo)體的電阻，反過(guò)來(lái)就可以知道導(dǎo)體的溫度 。

電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能好壞的物理量。電阻率小，導(dǎo)電性能好；電阻率大，導(dǎo)電性能差。電阻率的大小是由材料本身的性質(zhì)決定的，而同一種材料的電阻率又隨溫度的變化而變化，一般情況下溫度高，電阻率大。下表列出了常溫下一些常見(jiàn)材料的電阻率 。

由上表可以看出，金屬和合金的電阻率都很??；而電木、橡膠的電阻率都很大。在使用時(shí)，可以根據(jù)需要，參照電阻率表選取合適的材料。例如，在供電、輸電、配電線路中，為了減小電阻，要選用銅、鋁等低電阻率的材料制作導(dǎo)線；而在用電器和電工工具的絕緣部分又要選用電木、橡膠等高電阻率的材料制作導(dǎo)線 。

在給空調(diào)等高耗能電器裝配專用導(dǎo)線時(shí)，由于它們的功率較大，工作電流較大，因此我們常選擇電阻率較小、線徑較大的銅導(dǎo)線 。

各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化。純金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻溫度計(jì)就是利用金屬的這種特性制成的，它可以用來(lái)測(cè)量很高的溫度。精密的電阻溫度計(jì)是用鉑做的。已知鉑絲的電阻與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，只需測(cè)出鉑絲的電阻就可以知道環(huán)境溫度。有些合金如錳銅和康銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻 。

各位同學(xué)在中學(xué)時(shí)應(yīng)該學(xué)習(xí)過(guò)，電阻率是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。舉例而言，將某種材料的物質(zhì)做成長(zhǎng)度是1·m，橫截面積是1·m的導(dǎo)線，在常溫下測(cè)量這根導(dǎo)線的電阻。這時(shí)的電阻值就是這個(gè)種材料的電阻率。電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積等因素?zé)o關(guān)，跟溫度的變化有一定的關(guān)系，是導(dǎo)體材料本身的電學(xué)性質(zhì)，用什么材料制造導(dǎo)線，就決定了這種導(dǎo)線的電阻率。電阻率在國(guó)際單位制中的單位是Ω·m，讀作歐姆米，簡(jiǎn)稱歐米。常用單位為“歐姆·厘米”。

電阻率的科學(xué)符號(hào)為 ρ。在溫度一定的情況下， 已知物體的電阻，可由電阻率ρ、長(zhǎng)度 l 與截面面積S 計(jì)算出來(lái)：計(jì)算公式就是R=ρl/S，l為材料的長(zhǎng)度， S為面積?？梢钥闯觯牧系碾娮璐笮∨c材料的長(zhǎng)度成正比，而與其截面積成反比。

電阻率較低的物質(zhì)被稱為導(dǎo)體，常見(jiàn)導(dǎo)體主要為金屬，自然界中導(dǎo)電性最佳的是銀。當(dāng)存在外電場(chǎng)時(shí)，金屬的自由電子在運(yùn)動(dòng)中不斷和晶格節(jié)點(diǎn)上做熱振動(dòng)的正離子相碰撞，使電子運(yùn)動(dòng)受到阻礙，因而就具有了一定的電阻。其它不易導(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)則稱半導(dǎo)體，如硅、鍺等。 而超導(dǎo)體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應(yīng)。即導(dǎo)體沒(méi)有了電阻。

需要特別提醒一下：電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的能力大小。

那么大地的電阻率是如何測(cè)量的呢？

上面我們介紹了導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體等，但大地導(dǎo)體是屬于哪一類呢？這個(gè)問(wèn)題困擾了科學(xué)工作者。而且，地層構(gòu)造的不均勻還會(huì)使大地電阻率隨入地電流的頻率變化而變化；而且在地層結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)，計(jì)算強(qiáng)電流工作頻率基波對(duì)電阻率造成的影響與強(qiáng)電流工作頻率諧波對(duì)電阻率造成的影響并不相同。

1937年W.G.Radley等科研人員首先解決了兩層大地構(gòu)造與均勻大地構(gòu)造這兩種不同情況下，大地電阻率等效換算的問(wèn)題。并繪制了換算曲線，被CCITT（國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織采用。

1949年，E.D.Sunde等專家通過(guò)積分的方式，解出了多層也就是任意層大地構(gòu)造情況下的大地阻抗。并且為解決大地任意層構(gòu)造與大地均勻構(gòu)造之間大地電阻率的等效換算問(wèn)題，奠定了有關(guān)理論基礎(chǔ)。

現(xiàn)在，地質(zhì)部門通過(guò)直流電測(cè)深法來(lái)探明大地的構(gòu)造。地層結(jié)構(gòu)不均勻時(shí)，各層的大地電阻率不同。這時(shí)通過(guò)等效換算就可以知道相應(yīng)的大地電阻率了。