在一定温度下,导体电阻的大小由导体的长度、横截面积和材料的性质等因素决定,这种关系称为电阻定律,其表达式为
式中, ρ 为导体的电阻率,它由电阻材料的性质决定,是反映材料导电性能的物理量,单位欧·米(Ω·m); L 为导体的长度,单位为米(m); S 为导体的横截面积,单位为平方米(m 2 ); R 为导体的电阻,单位为欧姆(Ω)。
电阻率的大小,反映了导体导电性能的优劣。通常把电阻率为 10 -8 ~ 10 -6 (Ω·m)的材料称为导体,把电阻率为 10 11 ~ 10 16 (Ω·m)的材料称为绝缘体,把电阻率介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。半导体在电子元器件的研发与生产中起着极为重要的作用。
常见的导体有铜、铁、铝等,人体、不纯净的水也是导体。常见的绝缘体有橡胶、塑料、玻璃等。
为什么要在导体外面包上一层橡皮或塑料呢?原来,为了防止漏电和触电,就要在导体外面包上一层绝缘体。
如果发现有人触电,千万不要用手直接去拉触电的人,因为人体也是导体,要设法切断电源或用干燥的竹竿挑开触电者身上的电线,让触电者尽快脱离电源。
实验表明,电阻的电阻值会随着本体温度的变化而变化,即电阻值的大小与温度有关。把电阻值会随温度变化而变化的电阻叫做热敏电阻。常见热敏电阻有正温度系数电阻和负温度系数电阻,如图 1 -19 所示。
图 1 -19热敏电阻
衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数,它定义为温度每升高 1 °C时电阻值发生变化的百分数,用α表示,即
如果R 2 > R 1 ,则α > 0,将此电阻称为正温度系数电阻,即电阻值随着温度的升高而增大;如果R 2 < R 1 ,则α < 0,将此电阻称为负温度系数电阻,即电阻值随着温度的升高而减小。显然α的绝对值越大,表明电阻受温度的影响也越大。
用金属银、铜、铝、钨等材料制成的电阻是正温度系数电阻。电子灭蚊器中的电阻、彩色电视机中的消磁电阻等就是正温度系数电阻。用碳等制成的电阻是负温度系数电阻。负温度系数电阻广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
在一般情况下,若电阻值随温度变化不是太大,则其温度影响可以不考虑。
导体电阻与以下因素有关:导体的长度、导体的横截面积、导体的电阻率、导体的温度。
导体电阻与电压、电流无关。
导体阻电叫电阻,
电阻符号是 R。
电阻单位是欧姆,
欧姆符号Ω。
决定电阻三因素,
长度材料截面积,
不与电压成正比,
电流与它无关系,
温度变化受影响,
通常计算不考虑。
1911 年,荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到-269℃左右时,水银的电阻变为零,这种现象叫做超导现象。
因为超导体是在很低的温度下才会发生超导现象,目前超导体还不能在常温下应用于实际生产和生活中,只应用于科学实验和高新技术中。如果超导体能应用于实际,那么会给人类带来很大的好处。举两例如下。
(1)输电导线利用超导体,可以大大减小输电的电能损耗。
(2)如果把发电机和电动机的线圈用超导体制成超导线圈,可以使发电机和电动机的质量减小,功率增大,效率提高。
(1)正确识读表 1-5 中色环电阻的阻值,并将读数填入表中的空格。
表 1-5 色环电阻阻值识读
(2)生活中常见的物质,有哪些是导体,哪些是绝缘体?
(3)举例说说,在什么情况下,希望电阻越大越好?在什么情况下,希望电阻越小越好?
提示: 例如,导线绝缘层的绝缘电阻越大越好,电线接头的接触电阻越小越好。