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] 。 电阻元件的交流电路
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]
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]
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]
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] 。
串联: 。
并联: ,特别地,两个电阻并联式也可表示为 。
定义式: 。
决定式: (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] 。
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] 。