理论教育 电阻与电导:导线长度和截面积的影响

电阻与电导:导线长度和截面积的影响

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:电阻的单位以字母Ω表示。同一物质对电流的阻力,主要决定于导体的长度和横截面积。所以电阻与导线长度L成正比;而电阻与导线截面积S成反比,如图2-4所示,即:式中 ρ——电阻率。通常给出电阻率的条件是:在+20℃时,长度为1m,横截面积为1mm2的导线的电阻,ρ的值与材料性质有关,是一个常数。这个变化数值叫做电阻的温度系数,一般用字母“αr”表示,其电阻温度系数αr即温度增加1℃时,电阻的相对增量。

电阻与电导:导线长度和截面积的影响

(一)电阻

图1-3 电阻与电位器

自由电子在导体中运动时,它们会与失去最外层电子的原子所形成的晶体点阵相碰撞,因而损失了一部分能量,也就是说导体内通过电流时,导体对电流有一定的阻力。这阻力叫电阻,符号用R表示,如图1-3所示。如果电阻的阻值是可变的叫可变电阻,或电位器,用符号W表示。

电阻的单位以字母Ω表示。

当导体两端电压为1V而导体中的电流为1A时,导体的电阻就是1Ω,即:

电阻经常采用两种较大的单位:kΩ和MΩ。

同一物质对电流的阻力,主要决定于导体的长度横截面积。如截面积相同时,则导体越长,电阻越大;如长度相同时,则截面积越大,电阻越小。所以电阻与导线长度L成正比;而电阻与导线截面积S成反比,如图2-4所示,即:

式中 ρ——电阻率

通常给出电阻率的条件是:

在+20℃时,长度为1m,横截面积为1mm2的导线的电阻,ρ的值与材料性质有关,是一个常数。ρ的单位为:Ω·mm2/m。

(二)电导

电导即电阻的倒数,它表示导体通过电流的能力。导体电阻越大,电导越小,说明导体通过电流的能力小。电导的符号用G表示,其单位用1/Ω,称为西门子。即:

例如有一导线的电阻是1000Ω,则这导线的电导便是0.001 1/Ω

各种导电材料的电阻率ρ是不同的。电阻率最小的是银,其次是铜、铝。

【例题1-2】 在某设备中,需绕一个4Ω的电阻,现采用长度为40m的铜丝绕制,试计算所用铜丝的横截面积,已知铜丝电阻率为0.42Ω·mm2/m。

(三)电阻温度系数

导体的电阻随温度而变化,变化的原因有两种:

一种是由于导体的温度升高,导体内电子与晶体点阵之间相互碰撞的次数增多,导体内自由电子运动的平均速度降低,即电流的阻力增大而使电流减小,因此导体的电阻随温度升高而增加了。金属导体的电阻基本是随温度的升高而增加。(www.daowen.com)

另一种是由于导体的温度升高,单位体积内的自由电子或离子数增加,使电流增大。因此这类导体的电阻随温度升高而降低了,例如电解液和碳素物质的电阻,基本是随温度升高而降低。

某些合金,如康铜、锰铜等,温度变化其阻值几乎不变。

由上可知,温度的变化,对不同导体的电阻影响不同。为了便于比较,往往取导体电阻为1Ω,当温度变化为1℃时,它的电阻的变化数值作为比较的标准。这个变化数值叫做电阻的温度系数,一般用字母“αr”表示,其电阻温度系数αr即温度增加1℃时,电阻的相对增量。

如果温度为T1℃时导体的电阻为R1。而温度变化为T2℃时,它的电阻的计算可做如下推算:

当导体电阻是1Ω,温度变化为1℃时,电阻变化后的数值为:

现在温度变化不是1℃而是(T2-T1)℃,那么变化后的电阻为:

【例题1-3】 一根铜线在+20℃时,测得的电阻为150Ω,过了一段时间后,测得的电阻为270Ω,问这时的温度是多少?(已知铜线的电阻温度系数αr=0.004 1/℃)

解 因为R2=R1+R1αr(T2-T1),所以:

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