电阻


电阻 （正體）

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消歧義
本文讲述的是电阻的概念和物理意义。关于产生电阻的电子仪器，详见“电阻器”。
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电阻 是物质中阻碍电荷流动的物理量，亦即电阻值，单位为“欧姆”（Ω，Ohm）。

电阻的定义是电压与电流相除的结果，即

R = \frac {V} {I}

当中 R为电阻（以欧姆计算）、V 为电压（以伏特计算）而 I为电流（以安培计算）。

目录

电阻率

电阻率（resistivity）是指单位长度、单位截面的某种物质的电阻，常用单位为“欧姆·厘米”，其倒数为电导率。

电阻率较低的物质被称为导体，常见导体主要为金属，而自然界中导电性最佳的是银。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等，电阻率较高，一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质 (如硅) 则称半导体。

电阻率的科学符号为 ρ 。

已知物体的电阻，可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积 A 计算：

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

在上式中，

  • 电阻 R 单位为欧姆
  • 长度 l 单位为米
  • 截面面积 A 单位为平方米
  • 电阻率 ρ 单位为欧姆·米
物质 电阻率 (Ωm) 电阻温度系数(导体温度为20°C)

(电阻率及温度系数皆和导体当时的温度有关) (温度和温度系数的关系可参考 http://www.nihs.tp.edu.tw/~nihsw9/ele/2/5.htm)
银 1.59×10−8 .0038
铜 1.7×10−8 .0039
金 2.44×10−8 .0034
铝 2.82×10−8 .0039
钨 5.6×10−8 .0045
黄铜 8×10−8 .0015
铁 1.0×10−7 .005
铂 1.1×10−7 .00392
铅 2.2×10−7 .0039
锰加宁 4.82×10−7 .000002
康铜 4.9×10−7
汞 9.8×10−7 .0009
镍铬合金 1.50×10−6 .0004
碳 3.5×10−5 -.0005
锗 4.6×10−1 -.048
硅 6.40×102 -.075
玻璃 1010 至 1014 无

电阻的产生

当电压为1V，且电流为1A 时，电阻为1欧姆

金属

金属由一群依一定规则排列原子构成，每颗原子均有一层（或多层）由电子组成的外壳。这些在外壳的电子能脱离原子核的吸引力而到处流动，是金属能导电的主要原因。当金属两端产生电势差（即电压）时，电子因电场的影晌而作规则的流动，是为电流。在现实中，物质的原子排列不可能为完全规则，因此电子在流动途中会被不按规则排列的原子打散，是为电阻的来源。

  • 高温加速电子运动，增加电子被打散的机会，故热的物体电阻较高。
  • 横切面面积大的金属有较多空间予电子流动，故电阻较小。
  • 电子横过较长的金属时一般会发生较多的碰撞，故长的金属电阻较大。

半导体与绝缘体

能量带理论

根据量子力学，电子的能量不会维持在某个定值，但会停留在某个等级 (电子的能量值不能在不属于任何等级的范围内)。这些能量值等级至少可分为两组，一组称为传导带，另一组称价能带。传导带的能量等级通常要高一些，而能量值在传导带的电子能在电场中自由流动。

在绝缘体和半导体中，原子之间相互影晌，使传导带和价能带之间出现了一个禁制带，即电子无法拥有的能量值地带。在这些物质中导电需要较大的能量，以协助电子自价能带跃升至传导带。因此，即使对这些物质施加大的电压，产生的电流仍较导电体为小。

半导体

另外，半导体的电阻性质可以调校。如微量的砷或硼被加到半导体中，会产生额外的电子或“洞” (缺少电子的地方)，两者均可以在半导体中流动。这种经过掺杂的半导体是二极管、三极管等电子配件的重要原料。

离子液体（电解质）

在电解质中，电流是由带电的离子的流动产生，因此液体的电阻很受盐的浓度所影晌。譬如蒸馏水是绝缘体，但盐水就是很好的导电体。

在生物体内的膜，离子盐负责电流的传送。膜中的小孔道会选择什么的离子可以通过。这直接决定膜的电阻值。

微分电阻

如电阻跟随电压及电流变动，则可定义微分电阻为：

R = \frac {dV} {dI}

微分电阻的单位仍为欧姆，惟微分电阻值与基本的电阻值并不一致。微分电阻值有可能因有关仪器的特性而出现负值，称为负电阻。然而，基本电阻 (即电压与电流的商) 永远为正值。

温度对电阻的影响

温度对不同物质的电阻值均有不同的影晌。

导电体

在接近室温的温度，良导体的电阻值, 通常与温度成正比：

R = R_0 + aT \,

上式中的 a 称为电阻的温度系数。

半导体

未经掺杂的半导体的电阻随温度而下降，两者成几何关系：

R= R_0 e^{a/T} \,

有掺杂的半导体变化较为复杂。当温度从绝对零度上升，半导体的电阻先是减少，到了绝大部份的带电粒子 (电子或电洞/空穴) 离开了它们的载体后，电阻会因带电粒子的活动力下降而随温度稍为上升。当温度升得更高，半导体会产生新的载体 (和未经掺杂的半导体一样) ，原有的载体 (因渗杂而产生者) 重要性下降，于是电阻会再度下降。

绝缘体和电解质

绝缘体和电解质的电阻与温度的关系一般不成比例，而且不同物质有不同的变化，故不在此列出概括性的算式。

参看

电路导抗
导抗参数 直流（实数） 交流（虚数） 组合（复数） 单位
抗性 电阻（R） 电抗（X） 阻抗（Z） 欧姆（Ω）
导性 电导（G） 电纳（B） 导纳（Y） 西门子（S）
姆欧（℧）






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