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导体电阻计算

导体电阻计算
在长度为L,横截面为S的导体AB两端加电压U,经过时间t,从导体一端(设为A端)流出的(电荷)自由电子的电荷量为q;则:电流I=q/t,R=U/I。

如果t保持不变,q越大则电阻越小。

1、1 温度的影响从A端流出的自由电子是在电场力作用下做定向运动,并且运动的速率很小(约10-5m/s);同时自由电子还要做杂乱无章(运动方向不确定)的热运动,其速率较大(常温下约105m/s),并且随着温度的升高热运动速率增大。

由于自由电子热运动方向不确定,形成对定向运动的阻碍,并且这种阻碍作用随着温度变大而变大(热运动速率增大)。

这样从A端流出的自由电子的总电荷量随温度升高而减少,即电阻变大。

1、2 导体长度的影响如果在温度不变时,将AB的长度增加,自由电子定向运动通过导体的时间增加,自由电子的热运动对定向运动的影响也随之增加。

从A端流出的自由电子总电荷量q 随着导体长度增加而减少,即R变大。

1、3 导体横截面的影响如果在温度不变的条件下,将AB的横截面加倍时,从A端流出的自由电子数目是原来的两倍,所以当导体的横截面增加时,其电阻变小。

1、4 材料的影响导体AB选择不同的材料时,其内部单位体积内自由电子数目越多,则从A端在相同时间内流出的自由电子数目也越多,其电阻也就越小。

2、电阻率2、1 电阻率的定义电阻率(resistivity)是用来表示各种物质电阻特性的物理量。

某种材
料制成的长1m、横截面积是1m2的在常温下(25℃时)导线的电阻,叫做这种材料的电阻率。

2、2 电阻率的单位国际单位制中,电阻率的单位是欧姆米(Ωm或ohmm),常用单位是欧姆毫米和欧姆米。

2、3 电阻率的计算公式电阻率的计算公式为:ρ=RS/L 式中:ρ为电阻率常用单位ΩmS为横截面积常用单位m2R为电阻值常用单位ΩL为导线的长度常用单位m3、导体电阻的计算(以铜为例)根据上面公式,则电阻计算公式为:R=ρL/S。

以铜为例。

铜电阻率(20℃时)为0、0185Ωmm2/m,也就是截面积为1平方毫米、长度为1米的铜导线电阻是0、0185Ω。

不同温度下的电阻率会有些差别,电阻率温度系数是0、00393/℃。

电阻率温度系数公式为:ρ=ρ0(1+a*t)式中:ρ在t℃时的电阻率Ρ0在0℃时的电阻率 t温度,单位为℃查表可得不同温度下铜的电阻率:0℃ 0、0165Ωmm2/m10℃ 0、0172Ωmm2/m20℃ 0、
0178Ωmm2/m(这个有点趋近真实值,但是还是有一点点偏大)30℃ 0、0185Ωmm2/m35℃ 0、0188Ωmm2/m40℃ 0、
0192Ωmm2/m50℃ 0、0200Ωmm2/m60℃ 0、0206Ωmm2/m70℃ 0、0212Ωmm2/m75℃ 0、0216Ωmm2/m80℃ 0、0219Ωmm2/m90℃ 0、0226Ωmm2/m100℃ 0、0233Ωmm2/m按照电阻率与电阻之间计算关系有:0度时:R(0)= ρL/S=0、0165*250/6=0、6875Ω30度时:R(30)= ρL/S=0、0185*250/6=0、7708Ω4、常用金属导体的电阻率几种金属导体在20℃时的电阻率(Ωm):(1)银1、6510-8(2)铜1、7510-8(3)铝2、8310-8(4)钨5、4810-8(5)铁
9、7810-8(6)铂2、2210-7(7)锰铜4、410-7(8)汞9、610-7(9)康铜5、010-7(10)镍铬合金1、010-6(11)铁铬铝合金1、410-6(12)铝镍铁合金1、610-6(13)石墨(8~13)10-6可以看出金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,非金属和一些金属氧化物更大,而绝缘体的电阻率极大。

锗、硅、硒、氧化铜、硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大,我们把这类材料叫做半导体(semiconductors)。

总结:常态下(由表可知)导电性能最好的依次是银、铜、铝,这三种材料是最常用的,常被用来作为导线等,其中铜用的最广,几乎现在的导线都是铜的(精密仪器,特殊场合除外)铝线由于化学性质不稳定容易氧化已被淘汰。

由于铝密度小,取材广泛,且价格比铜便宜,目前被广泛用于电力系统中传输电力的架空输电线路。

为解决铝材刚性不足缺陷,一般采用钢芯铝绞线,即铝绞线内部包有一根钢线,以提高强度。

银导电性能最好但由于成本高很少被采用,只有在高要求场合才被使用,如精密仪器、高频震荡器、航天等。

顺便说下金,在某些场合仪器上触点也有用金的,那是因为金的化学性质稳定,并不是因为其电阻率小。

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