电阻
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当中 R 为电阻 (以欧姆计算)、V 为电压 (以伏特计算) 而 I 为电流 (以安培计算)。
[编辑] 电阻率电阻率(resistivity) 是指单位长度、单位截面的某种物质的电阻,常用单位为“欧姆·厘米”,其倒数为电导率。 电阻率较低的物质被称为导体,常见导体主要为金属,而自然界中导电性最佳的是银。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等,电阻率较高,一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质 (如硅) 则称半导体。 电阻率的科学符号为 ρ 。 已知物体的电阻,可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积 A 计算: 在上式中, 电阻率 银:1.60*10-8 铜:1.724^10-8 金:2.44*10-8 铝:2.826*10-8 钨:5.60*10-8 锡:11.5*10-8 [编辑] 电阻的产生[编辑] 金属金属由一群依一定规则排列原子构成,每颗原子均有一层 (或多层) 由电子组成的外売。这些在外売的电子能脱离原子核的吸引力而到处流动,是金属能导电的主要原因。当金属两端产生电势差 (即电压) 时,电子因电场的影晌而作规则的流动,是为电流。在现实中,物质的原子排列不可能为完全规则,因此电子在流动途中会被不按规则排列的原子打散,是为电阻的来源。 [编辑] 半导体与绝缘体[编辑] 能量带理论根据量子力学,电子的能量不会维持在某个定值,但会停留在某个等级 (电子的能量值不能在不属于任何等级的范围内)。这些能量值等级至少可分为两组,一组称为传导带,另一组称价能带。传导带的能量等级通常要高一些,而能量值在传导带的电子能在电场中自由流动。 在绝缘体和半导体中,原子之间相互影晌,使传导带和价能带之间出现了一个禁制带,即电子无法拥有的能量值地带。在这些物质中导电需要较大的能量,以协助电子自价能带跃升至传导带。因此,即使对这些物质施加大的电压,产生的电流仍较导电体为小。 [编辑] 半导体另外,半导体的电阻性质可以调校。如微量的砷或硼被加到半导体中,会产生额外的电子或“洞” (缺少电子的地方),两者均可以在半导体中流动。这种经过掺杂的半导体是二极管、三极管等电子配件的重要原料。 [编辑] 离子液体 (电解质)在电解质中,电流是由带电的离子的流动产生,因此液体的电阻很受盐的浓度所影晌。譬如蒸馏水是绝缘体,但盐水就是很好的导电体。 在生物体内的膜,离子盐负责电流的传送。膜中的小孔道会选择什么的离子可以通过。这直接决定膜的电阻值。 [编辑] 微分电阻如电阻跟随电压及电流变动,则可定义微分电阻为: 微分电阻的单位仍为欧姆,惟微分电阻值与基本的电阻值并不一致。微分电阻值有可能因有关仪器的特性而出现负值,称为负电阻。然而,基本电阻 (即电压与电流的商) 永远为正值。 [编辑] 温度对电阻的影响温度对不同物质的电阻值均有不同的影晌。 [编辑] 导电体上式中的 a 称为电阻的温度系数。 [编辑] 半导体未经掺杂的半导体的电阻随温度而下降,两者成几何关系: 有掺杂的半导体变化较为复杂。当温度从绝对零度上升,半导体的电阻先是减少,到了绝大部份的带电粒子 (电子或电洞/空穴) 离开了它们的载体后,电阻会因带电粒子的活动力下降而随温度稍为上升。当温度升得更高,半导体会产生新的载体 (和未经掺杂的半导体一样) ,原有的载体 (因渗杂而产生者) 重要性下降,于是电阻会再度下降。 [编辑] 绝缘体和电解质绝缘体和电解质的电阻与温度的关系一般不成比例,而且不同物质有不同的变化,故不在此列出概括性的算式。 [编辑] 参看
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