电阻

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  电阻(resistance),描述导体制约电流性能的物理量。根据欧姆定律,导体两端的电压U和通过导体的电流强度I成正比。由U和I的比值定义的R=U/I称为导体的电阻,其单位为欧姆,简称欧(Ω),电阻的倒数G=1/R称为电导,单位是西门子(S)。

  导体的电阻与其材料性质及形状、大小有关。对于由一定材料制成的横截面均匀的导体,其电阻R与长度l成正比,与横截面S成反比,即电阻1.jpg,比例常量ρ称为电阻率。电阻率的倒数电阻2.jpg称为电导率。电阻率和电导率都是表征材料导电性能的参量。银、铜、铝等金属的电阻率很小,适于做导线;铁铬铝、镍铬等合金的电阻率较大,适于做电炉、电阻器的电阻丝;熔凝石英的电阻率最大,是很好的绝缘材料。

  各种材料的电阻率都随温度变化。实验得出,在温度变化范围不大时,纯金属的电阻率随温度线性地增大,即ρ=ρ0(1+αt),式中ρ、ρ0分别是t℃和0℃的电阻率,α称为电阻的温度系数。多数金属的α≈0.4%。由于α比金属的线膨胀显著得多(温度升高1℃,金属长度只膨胀约0.001%),在考虑金属电阻随温度变化时,其长度l和截面积S的变化可略,故R=R0(1+αt),式中电阻3.jpg电阻4.jpg分别是金属导体在t℃和0℃的电阻。利用铂、铜制成的电阻温度计分别适用于-200~500℃和-50~150℃范围,有些合金如康铜(镍铜合金)和锰铜的电阻温度系数很小,常用以制作标准电阻。

  遵循欧姆定律的电阻叫做线性电阻,如金属和电解液(酸、碱、盐的水溶液)。另一些导电元件,如半导体二极管、隧道二级管等不遵从欧姆定律,电压电流关系是一条曲线,称为非线性电阻。通常仍定义其电阻为R=U/I,但R不仅取决于元件的性质,还与工作点的位置(即电压、电流值)有关。

  对于某些金属、合金和化合物,当温度降到某一临界温度Tc时,电阻率会突然减小到无法测量,这就是超导电现象。