電阻率以及電導率的定義

一點進步 2021-03-11

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一、電阻率（Resistivity）

1.電阻率的定義：

電阻率又稱電阻值或電阻系數(shù),，其科學符號為 ρ,。電阻率是一個反應材料導電性能的物理量。數(shù)值上等于單位長度,、單位截面的某種物質(zhì)的電阻，其倒數(shù)為電導率電阻率與導體的長度,、橫截面積等因素無關(guān),，是導體材料本身的電學性質(zhì)，由導體的材料決定,，且與溫度有關(guān),。

電阻率在國際單位制中的單位是Ω·m，讀作歐姆米,，簡稱歐米,。常用單位為“歐姆·厘米”。其中將電阻率較低的物質(zhì)被稱為導體,，常見導體主要為金屬,，而自然界中導電性最佳的是銀。其他不易導電的物質(zhì)如玻璃,、橡膠等,，電阻率較高，一般稱為絕緣體,。介于導體和絕緣體之間的物質(zhì) (如硅) 則稱半導體,。

物體的電阻可由其電阻率ρ、長度 l 和截面面積A 計算：

$R = \rho \frac{l}{A}$

在上式中,，

電阻 R 的單位為歐姆
長度 l 的單位為米
截面面積 A的單位為平方米
電阻率 ρ 的單位為歐姆·米

2.電阻率的說明

（1）導體材料的電阻率決定于材料自身的性質(zhì),。各種材料的電阻率都隨溫度而變化。在通常溫度范圍內(nèi),，金屬材料的電阻率隨溫度作線性變化,，變化關(guān)系可以表示為

R = R₀(1+a t )

式中R是t℃的電阻，R₀是0℃的電阻,，a稱為電阻溫度系數(shù),。

（2）在電磁場中，材料中某點的電阻率ρ定義為該點的電場強度E的大小與同點的電流密度j的大小之比,，即

（3）一些常見物質(zhì)的電阻率及電阻溫度系數(shù)

物質(zhì)	電阻率 (Ωm)	電阻溫度系數(shù)
銀	1.59×10^?8	.0038
銅	1.7×10^?8	.0039
金	2.44×10^?8	.0034
鋁	2.82×10^?8	.0039
鎢	5.6×10^?8	.0045
黃銅	8×10^?8	.0015
鐵	1.0×10^?7	.005
鉑	1.1×10^?7	.00392
鉛	2.2×10^?7	.0039
錳加寧	4.82×10^?7	.000002
康銅	4.9×10^?7
汞	9.8×10^?7	.0009
鎳鉻合金	1.50×10^?6	.0004
碳	3.5×10^?5	-.0005
鍺	4.6×10^?1	-.048
硅	6.40×10²	-.075
玻璃	10¹⁰ 至 10¹⁴	無

注：電阻率及溫度系數(shù)皆和導體當時的溫度有關(guān),，上表均是在20℃下的值,。

二、電導率(conductivity)

1.電導率的定義

電導率是表示物質(zhì)傳輸電流能力強弱的一種測量值,。當施加電壓于導體的兩端時,，其電荷載子會呈現(xiàn)朝某方向流動的行為，因而產(chǎn)生電流,。電導率 $\sigma\,\!$ 是以歐姆定律定義為電流密度 $\mathbf{J}\,\!$ 和電場強度 $\mathbf{E}\,\!$ 的比率

$\mathbf{J} = \sigma \mathbf{E}\,\!$

2.一些常見物質(zhì)的電導率

物質(zhì)	電導率　 (S·m^-1)	溫度 (°C)	注記
銀	63.01 × 10⁶	20	所有金屬中電導率（以及熱導率）最高的物質(zhì)
銅	59.6 × 10⁶	20
退火銅	58.0 × 10⁶	20	一般是指 100% IACS 或 100% 國際退火銅標準
金	45.2 × 10⁶	20	時常用為電路板或電子元件的電連接器(electrical connector) 材料
鋁	37.8 × 10⁶	20
海水	4.788	20	在平均鹽度為 4.8(S·m^-1) ,，溫度為 20(°C) 狀況的平均電導率。
飲用水	0.0005 至 0.05		這是一般高品質(zhì)飲用水的電導率值域,，并不是水品質(zhì)指標
去離子水	5.5 × 10^-6^[1]		假若水內(nèi)不含氣體,，則改變量值為 1.2 × 10^-4^[1]

3.電導率與電阻率的關(guān)系

電導率是電阻率 $\rho\,\!$ 的倒數(shù)。在國際單位制中的單位是西門子/米 (S·m^-1)：

$\sigma = {1\over\rho}\,\!$

4.電導率說明

（1）跟電阻率一樣,，電導率與溫度強勁地相關(guān),。金屬的電導率隨著溫度的增高而降低。半導體的電導率隨著溫度的增高而增高,。

（2）在一段溫度值域內(nèi),，電導率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質(zhì)在不同溫度狀況的電導率,，我們必須設定一個共同的參考溫度,。電導率與溫度的相關(guān)性，時?？梢员磉_為,，電導率對上溫度線圖的斜率，用方程寫為

$\sigma_{T'} = {\sigma_T \over 1 + \alpha (T - T')}\,\!$

其中,， $T'\,\!$ 是參考溫度,， $T\,\!$ 是測量溫度， $\sigma\,\!$ 是物質(zhì)的電導率,， $\alpha\,\!$ 是物質(zhì)的溫度補償斜率,。最常見的水的溫度補償斜率大約為 2 %/°C 。但是,，它可以在 (1 to 3) %/°C 值域之間,。這數(shù)值與地球化學有關(guān)，可以很容易地在實驗室里測量出來.

三,、說明

在異步電機設計手冊中,，將料制的電阻率定義成為：長1米、橫截面積是1平方毫米的在常溫下（20℃時）導線的電阻,，叫做這種材料的電阻率,。故在這種情況下得到的電阻率比國際單位下的電阻率小1e6倍。（1平方毫米=1e-6平方米）

電導率單位：西門子每米(S / m)

蒸餾水電導率= 1.0x10-3 S/m,。

　　自來水電導率= 0.5~5.0x10-2 S/m,。

　　工業(yè)廢水電導率= 1 S/m,。

　　一般自來水的電導率介于125~1250 μs/cm之間。

　　拓展資料：

　　電導率,，物理學概念,，也可以稱為導電率。

　　在介質(zhì)中該量與電場強度E之積等于傳導電流密度J,。

　　對于各向同性介質(zhì),，電導率是標量;對于各向異性介質(zhì)，電導率是張量,。

　　生態(tài)學中,，電導率是以數(shù)字表示的溶液傳導電流的能力。

　　單位以西門子每米(S/m)表示,。

　　電導率(conductivity)是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù),。在公式中，電導率用希臘字母κ來表示,。電導率σ的標準單位是西門子/米(簡寫做S/m)，為電阻率ρ的倒數(shù),，即σ=1/ρ,。

　　當1安培(1 A)電流通過物體的橫截面并存在1伏特(1 V)電壓時，物體的電導就是1 S,。西門子實際上等效于1安培/伏特,。如果σ是電導(單位西門子)，I是電流(單位安培),，E是電壓(單位伏特),，則：σ = I/E

　　通常，當電壓保持不變時,，這種直流電電路中的電流與電導成比例關(guān)系,。如果電導加倍，則電流也加倍;如果電導減少到它初始值的1/10,，電流也會變?yōu)樵瓉淼?/10,。這個規(guī)則也適用于許多低頻率的交流電系統(tǒng)，如家庭電路,。在一些交流電電路中,，尤其是在高頻電路中，情況就變得非常復雜,，因為這些系統(tǒng)中的組件會存儲和釋放能量,。

　　電導和電阻也有關(guān)系，如果R是一個組件和設備的電阻(單位歐姆Ω),，電導為G(單位西門子S),，則：G = 1/R[1]