電流與電路

電阻率

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電阻率是材料天生對「讓電荷流過」的吝嗇程度,是物質本身的性質,而不是從它切下來的某根特定導線的性質。銅很大方,讓電流輕鬆通過;橡膠很小氣,幾乎把電流擋住。電阻率回答材料科學家在意的問題:撇開形狀和大小,這種物質論本質是好導體還是壞導體?

精確地說,電阻率 rho 的定義使得一個樣品的電阻為 R = rho L / A,其中 L 是長度,A 是截面積。反過來 rho = R A / L,單位是歐姆·公尺。因為它把長度和粗細都除掉,rho 能公平地比較銅、鐵或矽,與導線被做成什麼形狀無關。它的倒數是電導率 sigma = 1 / rho,衡量材料導電的難易。金屬的電阻率極小(銅約為 1.7 x 10^-8 歐姆·公尺),絕緣體則大得驚人,半導體介於兩者之間。

即使對同一種材料,電阻率也不是固定常數:大多數金屬的電阻率會隨溫度上升而增加,因為越熱的原子晃動越劇烈、越會擋住電子的路,這正是燈泡燈絲點亮後電阻上升的原因。半導體則相反,越熱導電越好;還有些材料在臨界溫度以下電阻率會完全降為零,變成超導體。所以當一個電阻率被列出時,通常是在某個標明溫度下的值,常見的是攝氏 20 度。

銅的電阻率約為 rho = 1.7 x 10^-8 歐姆·公尺。一段長 100 公尺、截面積 1 mm^2(1e-6 m^2)的銅線,電阻為 R = rho L / A = 1.7e-8 x 100 / 1e-6,約 1.7 歐姆,小到足以傳輸電力而幾乎沒有損耗。

電阻率是材料本身的數值;乘以長度除以面積,就得到一根真實導線的電阻。

電阻率是材料的性質;電阻是特定物體的性質。同樣的銅,隨導線的長短粗細不同,會給出非常不同的電阻。

又称
rhospecific resistance電阻係數