第五節 電阻與電導

一、電阻

導體能夠讓電流通過，但同時，導體對通過的電流有阻礙作用。這是因為導體中的自由電荷作定向移動時，會與在平衡位置附近不斷作熱振動的原子發生碰撞而改變移動方向。我們把導體對電流的這種阻礙作用稱為電阻，用R表示。

電阻的單位是歐姆，簡稱歐，單位符號是Ω。常用的電阻單位還有千歐（kΩ）和兆歐（MΩ），其換算關系為

在各種電路中，經常要用到具有一定電阻值的元件，稱為電阻器。電阻器常簡稱為電阻，在電路中主要用于分壓、分流（限流）、耦合（交聯）、負載、退耦、振蕩及定時等。

二、電阻定律

導體的電阻不僅與其材料性質有關，還與其尺寸有關。實驗證明，在溫度不變時，同一種材料的均勻導體，其電阻的大小與導體的長度成正比，與導體的橫截面積成反比，這個規律叫做電阻定律。用公式表示為

式中，l為導體的長度，單位是米（m）；S為導體的橫截面積，單位是平方米（m2）；ρ為導體的電阻率，其值由導體材料的性質決定，單位是歐姆米（Ω·m）；R為導體的電阻，單位是歐姆（Ω）。

可見，導體的電阻是客觀存在的，它只與導體的尺寸及材料有關，而與加在導體兩端的電壓大小無關，即使沒有電壓，導體的電阻仍然存在。

三、電阻率

電阻率的大小反映材料的導電性能。根據電阻率的大小，可把物質分為導體、半導體、絕緣體和超導體。

（1）對于導體，ρ＜10?6Ω·m。導體容易導電，如銅、鋁等。

（2）對于絕緣體，ρ＞105Ω·m。絕緣體不容易導電，如陶瓷、云母、橡膠等。

（3）半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間，如鍺、硅等。

（4）實驗發現，某些物質的電阻隨溫度的下降而逐漸減小，當溫度降低到接近絕對溫度（即?273.15K）時，其電阻突然消失，這種現象稱為超導現象，具有這種特性的物質稱為超導體或超導材料。超導材料的應用前景十分看好。例如，磁懸浮列車就是超導現象應用的實例。

幾種常用材料在20℃時的電阻率如表1-2所示。

由表1-2可以看出，除銀外，銅的電阻率最小，導電性能最好，鋁次之，所以，銅、鋁是制造導線的主要材料。合金的電阻率較大，且能承受較高溫度，可用來制造各種電熱器的電阻絲、金屬膜電阻和線繞電阻。碳可用來制造電動機的電刷、電弧爐的電極和碳膜電阻。鍺、硅常用來制造半導體元件（如二極管、三極管等）和集成塊。為保證安全，導線的外皮、一些電工用具的手柄外殼等都要用橡膠、塑料等絕緣材料。

例題1-3 一根銅導線長2000m，橫截面積為2mm2，導線的電阻是多少？

解：查表可知銅的電阻率ρ=1.7×10?8Ω·m，由電阻定律可得

四、電阻率與溫度的關系

實驗表明，各種材料的電阻率都會隨溫度的變化而變化。一般地，金屬的電阻率會隨溫度的升高而增大；電解液、半導體和絕緣體的電阻率則隨溫度的升高而減小；而有些合金（如錳銅合金和鎳銅合金）的電阻率幾乎不受溫度的影響。

利用某些材料對溫度的敏感特性，可以制成熱敏電阻。我們將電阻值隨溫度升高而減小的電阻稱為負溫度系數熱敏電阻，將電阻值隨溫度升高而增大的電阻稱為正溫度系數熱敏電阻。負溫度系數熱敏電阻，在一些電氣設備中可以起自動調節、檢測和補償作用，如電冰箱壓縮機中的啟動電阻、電磁爐中的鍋溫檢測傳感器等。

實際上，有些材料的電阻率還會隨照射光線的變化而變化，稱做光敏特性，據此可以制成光敏電阻。如光控大門裝置，當夜間汽車開到大門前時，燈光照射光敏電阻，使干簧繼電器導通，接通電動機電路，從而帶動大門打開。

五、電導

電阻的倒數叫做電導，用G表示，即

導體的電阻越小，電導就越大，表明導體的導電性能越好。電導的單位是西門子，簡稱西，單位符號是S。

注意，電阻和電導是導體同一性質的不同表示方法，并不是導體在本質上有什么變化。