引入

为什么同样粗细的铜线和铁丝,铜线电阻小得多?

为什么长导线比短导线电阻大,但灯泡的电阻却不随长度变化?

为什么温度升高时,金属电阻变大,半导体电阻反而变小?

电阻描述导体对电流的阻碍。它的定义式和决定式要分清:一个是测量方法,一个是物理来源。

正文

定义

电阻是导体对电流的阻碍作用: 单位欧姆()。

这是定义式,说明电阻等于电压与电流的比值。但它不说明电阻由什么决定。

电阻的决定式

其中:

量含义单位
电阻率,材料的固有属性
导体长度
横截面积

这个式子说明:电阻由材料、长度、截面积共同决定,与所加电压和电流无关。

电阻率

电阻率是材料的属性,反映材料导电能力的强弱:

材料电阻率(约,)类型
银良导体
铜良导体
铝良导体
铁导体
硅半导体
玻璃–绝缘体

电阻率跨越二十多个数量级,这是导体、半导体、绝缘体分类的依据。

温度的影响

材料类型温度升高时电阻率原因
金属增大晶格振动加剧,电子散射增强
半导体减小载流子浓度增加
超导体突降为零进入超导态

金属的线性近似:

其中 是电阻温度系数,金属的 通常为正。

欧姆定律

适用条件:线性电阻,即电阻不随电压、电流变化。

非线性元件(如二极管、灯丝)不服从欧姆定律,它们的 - 图像不是直线。

元件- 关系是否服从欧姆定律
金属电阻直线是
灯丝曲线(温度变化)否
二极管单向导通否
热敏电阻非线性否

电阻的连接

串联:

并联:

串联分压,并联分流。这两个规律是串联电路和并联电路的核心。

常见误区

错误说法问题
“电阻与电压成正比,与电流成反比”定义式不能理解为因果关系
“电阻率就是电阻”电阻率是材料属性,电阻是器件属性
“所有元件都服从欧姆定律”只有线性电阻服从
“温度越高电阻一定越大”半导体相反

引出

为什么金属和半导体的温度特性相反?

超导体的零电阻如何实现?

电阻的串并联规律如何用于复杂电路分析?