电阻

导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻(Resistance,通常用“R”表示)是一个物理量,在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻通常用字母R表示,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号为Ω。
 
 
中文名
电阻
外文名
Resistance
表达式
R
适用领域
电学
应用学科
物理
定    义
在物理学中表示导体对电流的阻碍作用
拼    音
diàn zǔ
单    位
欧姆
电阻元件的交流电路电阻元件的交流电路 [8]  

金属导体中的电流是自由电子定向移动形成的。自由电子在运动中要与金属正离子频繁碰撞,每秒钟的碰撞次数高达1015左右。这种碰撞阻碍了自由电子的定向移动,表示这种阻碍作用的物理量叫作电阻。不但金属导体有电阻,其他物体也有电阻。导体的电阻是由它本身的物理条件决定的,金属导体的电阻是由它的材料性质、长短、粗细(横截面积)以及使用温度决定的 [1]  。

电阻是描述导体导电性能的物理量,用R表示。电阻由导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值来定义,即: [2] 
Image [2]-电阻 - 如意-如意
所以,当导体两端的电压一定时,电阻愈大,通过的电流就愈小;反之,电阻愈小,通过的电流就愈大。因此,电阻的大小可以用来衡量导体对电流阻碍作用的强弱,即导电性能的好坏。电阻的量值与导体的材料、形状、体积以及周围环境等因素有关 [2]  。
电阻率描述导体导电性能的参数。对于由某种材料制成的柱形均匀导体,其电阻R与长度L成正比,与横截面积S成反比,即: [2] 
Image [3]-电阻 - 如意-如意
式中ρ为比例系数,由导体的材料和周围温度所决定,称为电阻率。它的国际单位制(SI)是欧姆·米 (Ω·m)。常温下一般金属的电阻率与温度的关系为: [2] 
Image [4]-电阻 - 如意-如意
式中ρ0为0℃时的电阻率; α为电阻的温度系数; 温度t的单位为摄氏温度。半导体和绝缘体的电阻率与金属不同,它们与温度之间不是按线性规律变化的。当温度升高时,它们的电阻率会急剧地减小。呈现出非线性变化的性质 [2]  。

计算公式

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串联:

Image [5]-电阻 - 如意-如意

。

并联:

Image [6]-电阻 - 如意-如意

,特别地,两个电阻并联式也可表示为

Image [7]-电阻 - 如意-如意

。

定义式:

Image [8]-电阻 - 如意-如意

。

决定式:

Image [9]-电阻 - 如意-如意

(ρ表示电阻的电阻率,是由其本身性质决定,L表示电阻的长度,S表示电阻的横截面积) [3]  。

电阻的单位是欧姆,简称欧,用希腊字母“Ω”表示。常用的电阻单位还有千欧姆(KΩ),兆欧姆(MΩ),它们的关系是: [4] 
1KΩ=1000Ω,1MΩ=1000KΩ
在电原理图中为了简便,一般将电阻值中的“Ω”省去,凡阻值在千欧以下的电阻,直接用数字表示;阻值在千欧以上的,用“K”表示;兆欧以上的用“M”表示 [4]  。

影响因素

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1、长度:当材料和横截面积相同时,导体的长度越长,电阻越大 [5]  。
2、横截面积:当材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大 [5]  。
3、材料:当长度和横截面积相同时,不同材料的导体电阻不同 [5]  。
4、温度:对大多数导体来说,温度越高,电阻越大,如金属等;对少数导体来说,温度越高,电阻越小,如碳 [5]  。
电阻是导体本身的一种属性,因此导体的电阻与导体是否接入电路、导体中有无电流、电流的大小等因素无关。超导体的电阻率为零,所以超导体电阻为零 [5]  。

超导现象

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各种金属导体中,银的导电性能是最好的,但还是有电阻存在。20世纪初,科学家发现,某些物质在很低的温度时,如铝在1.39K(-271.76℃)以下,铅在7.20K(-265.95℃)以下,电阻就变成了零。这就是超导现象,用具有这种性能的材料可以做成超导材料。已经开发出一些“高温”超导材料,它们在100K(-173℃)左右电阻就能降为零 [6]  。
如果把超导现象应用于实际,会给人类带来很大的好处。在电厂发电、运输电力、储存电力等方面若能采用超导材料,就可以大大降低由于电阻引起的电能消耗。如果用超导材料制造电子元件,由于没有电阻,不必考虑散热的问题,元件尺寸可以大大的缩小,进一步实现电子设备的微型化 [7]  。
 
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参考资料
  • 1  刘晓飞著,录音电子技术基础,中国传媒大学出版社,2015.08,第12页
  • 2  林崇德 姜璐 王德胜主编,中国成人教育百科全书 物理·机电,南海出版公司,1994年08月第1版,第164页~第165页
  • 3  黄超主编;卢勇副主编,光电技术电路基础,广东高等教育出版社,2015.08,第92页~第93页
  • 4  史方,初级电子技术手册,上海翻译出版公司,1989年09月第1版,第3页~第4页
  • 5  本书编写组主编,高效速记:初中物理必考公式定律与知识梳理(第2版),华东理工大学出版社,2016.05,第168页
  • 6  严军主编,实验班题库 八年级物理 下册 国标人教版,中国少年儿童出版社,2006年1月,第16页
  • 7  李玉芳主编,物理,河北人民出版社,2009.02,第83页
  • 8  中国矿业大学MOOC:《电工技术与电子技术(一)(电工学 上)》 第3讲 电阻元件的交流电路
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