光學、熱學與輸運性質

電阻率

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把水推過管子,有些管子比別的更難通過——又窄又結垢的管子阻礙水流,又粗又乾淨的管子則讓它順暢通過。電流穿過材料時的感受也類似。電阻率就是一個數,用來概括某種材料對電流有多頑固地抵抗,而不管你把它切成什麼形狀。

更確切地說,電阻率是材料本身的性質,而不是某一根導線的性質。又長又細的導線總電阻比又短又粗的大,但只要兩者都是銅做的,它們的電阻率就相同。要得到這個數,就把幾何因素剝掉:拿電阻乘以橫截面積,再除以長度,剩下的就是物質本身固有的量。在金屬內部,運動的電子不斷撞上振動的原子和零散的瑕疵;碰撞越頻繁,電阻率就越高。

電阻率之所以重要,是因為它跨越的範圍大得驚人——銅的電阻率大約比好玻璃小十萬億萬億倍——這正是為什麼我們用銅做導線、用玻璃做絕緣的原因。一個誠實的提醒:對某種給定材料,電阻率並不是固定的。給金屬加熱,它通常會升高(原子抖得更厲害,絆住電子),冷卻時則降低,而且確切數值還取決於純度,所以課本上的數字只是個典型值,並非自然界的常數。

室溫下,銅的電阻率大約是十億分之十七歐姆·米;包在銅纜外面的橡膠皮則要高出一百億億倍以上。正是這一道對比,讓電源線能把電安安全全地從中間送過去,又不讓它跑到你手上。

同一根電纜裡既有近乎完美的導體,又有近乎完美的絕緣體——區分它們的只是電阻率。

電阻率和電導率是同一件事的兩種說法:電導率就是電阻率取倒數。低電阻率的材料就是高電導率的材料——它們互為倒數,而不是兩個各自獨立的量。

又稱
specific resistance电阻率