| 我们已经知道,不同导体的电阻大小不同,那么,导体电阻的大小是由哪些因素决定的呢?
在所示电路的B、C两点间依次接入同种材料制成的粗细相同、长度不等的导线。在实验中保持B、C间电压不变。我们发现,导线越长,电路里的电流越小。根据测得的电压和电流的数据,用欧姆定律可以算出各条导线的电阻。计算结果表明:对于同种材料制成的横截面积相同的导线,电阻的大小跟导线的长度成正比。我们常用的滑动变阻器就是通过改变接入电路的导线长度来改变电阻的大小的。
我们再把由相同材料制成的长度相同、横截面积不同的导线依次接入上面的电路中,重复前面的实验。实验表明,对于同种材料制成的长度相同、横截面积不同的导线,电阻的大小跟导线的横截面积成反比。
上面的实验结果可以总结为:在温度不变时,导线的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。这就是电阻定律,如果用R表示导体的电阻,用l表示它的长度,S表示它的横截面积,这个定律可以写成以下的形式
R=ρl/s
这里的ρ是个比例系数。当我们换用不同材料的导线重复上述实验时会发现,不同材料的ρ值是不同的,可见,ρ是个与材料本身有关的物理量,它直接反映了材料导电性的好坏,我们把它叫做材料的电阻率。
变换上式的形式,可以写成
ρ=RS/l
由于R、S、l的单位分别是欧、平方米、米,所以电阻率ρ的单位是欧姆米,符号是Ω·m.
各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1米、横截面积为1平方米的导体的电阻。下页表列出了几种材料在20°C时的电阻率。
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材料
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电阻率ρ/Ω.m
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| 银 |
1.6×10-8
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| 铜 |
1.7×10-8
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| 铝 |
2.9×10-8
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| 钨 |
5.3×10-8
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| 铁 |
1.0×10-7
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| 锰铜(85%铜+3%镍+12%锰) |
4.4×10-7
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| 康铜(60%铜+40%镍) |
4.8×10-7
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| 镍铬合金(67.5%镍+15%铬+16%铁+1.5%锰) |
1.0×10-6
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| 电木 |
1010~1014
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| 橡胶 |
1013~1016
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从该表可以出,纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大,我们知道,各种导线都是用铜、铝等电阻率小的纯金属制成的。而为了电业工人的安全,电工用具上都装有用橡胶、木头等电阻率很大的绝缘体制作的把、套。
各种材料的电阻率都随温度而变化,金属的电阻率随温度升高而增大。利用金属电阻率随着温度升高而增大的特性,制成了电阻温度计,常用的电阻温度计是用金属铂做成的把温度计放在所测物体上,只要测出铂丝的电阻,就可以知道该物体的温度。有些合金,如锰铜和康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,常常用来制作标准电阻。
当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零。这种现象叫超导现象,处于这种状态的物体叫超导体。
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