
导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积、温度四个因素有关。一些物质在一定温度条件下电阻会降为零,这种现象我们称为超导现象,这种导体我们叫超导体。
影响导体电阻大小的因素
1.导体的材料、横截面积都相同时,导体越长,电阻越大。
2.导体的材料、长度都相同时,导体横截面积越小,电阻越大。
3.导体的电阻跟导体的材料有关。
4.温度升高,金属导体的电阻会增大,温度降低,金属导体的电阻会减小。
金属导体的电阻的大小与导体的电阻率、长度、横截面积、温度四个因素有关
根据电阻定律 R=ρL/S
1、导体的电阻率越大、长度越大、横截面积越小、导体的电阻越大,温度升高金属导体的电阻率增大,电阻增大。
2、当导体温度下降到某一温度时,导体的电阻突然降为0,这种现象叫超导现象。
3、对半导体热敏性电阻:半导体受热时电阻随温度的升高而迅速减小,它对微小的温度变化反应快、精确度高。
对于固体材料来说,自由电子的定向移动形成电流,由于固体当中同时存在正电荷和负电荷,于是自由电子的定向移动会受到阻碍,这就是电阻的微观原理。
电流的本质是电荷的定向移动,物质由原子组成,原子由带正电荷的原子核与带负电子的核外电子构成,在导体材料中,部分核外电子脱离原子核的束缚成为自由电子,如果在导体两端加上电场,导体内的自由电子将会产生定向移动,也就产生了电流。
需要说明的是,自由电子的定向运动速度很慢,大约只有每秒几毫米至几厘米,但是电场在导体中的传播速度接近光速,而电流的传播速度取决于电场速度。
在导体当中,自由电子在定向移动时,会与其他粒子发生碰撞,也会受到带正电荷的原子核影响,从而造成自由电子损失动能,损失的动能将转化为其他粒子的不规则运动,也就是导体本身的内能,从宏观上看,导体也就有了电阻。
根据这个微观原理,很容易理解电阻率,电阻率ρ:表示物体导电特性的物理量,材料电阻R=ρL/S。
材料长度L:导体材料越长,定向移动的电荷受到的阻碍越大,于是电阻与材料长度成正比。
材料横截面积S:材料的横截面积越大,单位长度导体中的自由电子数量越多,导体的导电性能越好。
温度:温度会影响材料的微观性质,会在一定程度上影响导体的导电性能。
在所有材料当中,金属的核外电子倾向于脱离,所以金属中的自由电子相对较多,导电性能相比其他材料更好,下面是几种金属的电阻率。
温度越高时,导体中原子的不规则运动越剧烈,对自由电子的阻碍作用也越大,所以绝大部分材料随着温度的升高,电阻率也会升高;但是存在一些半导体材料,在温度适当升高时,自由电子的数量将会大大增加,这时候温度升高,材料的电阻率反而降低。
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质.它的重要特性表现在以下几个方面:(1)热敏性
半导体材料的电阻率与温度有密切的关系.温度升高,半导体的电阻率会明显变小.例如纯锗(Ge),温度每升高10度,其电阻率就会减少到原来的一半.
(2)光电特性
很多半导体材料对光十分敏感,无光照时,不易导电;受到光照时,就变的容易导电了.例如,常用的硫化镉半导体光敏电阻,在无光照时电阻高达几十兆欧,受到光照时电阻会减小到几十千欧.半导体受光照后电阻明显变小的现象称为“光导电”.利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等.
近年来广泛使用着一种半导体发光器件--发光二极管,它通过电流时能够发光,把电能直接转成光能.目前已制作出发黄,绿,红,蓝几色的发光二极管,以及发出不可见光红外线的发光二极管.
另一种常见的光电转换器件是硅光电池,它可以把光能直接转换成电能,是一种方便的而清洁的能源.
(3)搀杂特性
纯净的半导体材料电阻率很高,但掺入极微量的“杂质”元素后,其导电能力会发生极为显著的变化.例如,纯硅的电阻率为214×1000欧姆/厘米,若掺入百万分之一的硼元素,电阻率就会减小到0.4欧姆/厘米.因此,人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素,精确控制它的导电能力,用以制作各种各样的半导体器件.
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