物质的电导率

在这篇文章中，我们将揭示电导率的主题，我们将回顾什么是电流，它与导体的电阻以及相应的电导率有何关系。让我们注意计算这些数量的主要公式，触及主题 现在的速度 及其与电场强度的关系。我们还将探讨电阻和温度之间的关系。

首先，让我们回顾一下电流是什么。如果将一种物质置于外部电场中，那么在该电场力的作用下，基本电荷载体（离子或电子）将在该物质中开始运动。这将是触电。电流 I 的单位是安培，一安培是每秒有等于一库仑的电荷流过导线横截面时的电流。

电流是直流的，交流的，脉动的。直流电在给定时刻不改变其大小和方向，交流电随时间改变其大小和方向（交流发电机和变压器给出准确的交流电），脉动电流改变其大小但不改变方向（例如整流交流电） .当前脉冲）。

物质在电场的作用下往往会传导电流，这种性质称为电导率，不同物质的电导率不同，物质的电导率取决于其中自由带电粒子，即离子的浓度和电子既不与晶体结构结合，也不与分子结合，也不与给定物质的原子结合。因此，根据给定物质中自由载流子的浓度，物质按导电程度分为：导体、电介质和半导体。

它具有最高的导电性 电流线, 并且从物理性质上讲，自然界中的导体由两种类型表示：金属和电解质。在金属中，电流是由于自由电子的运动，即它们具有电子导电性，而在电解质中（在酸、盐、碱的溶液中）——来自离子的运动——分子的一部分具有正和负电荷，即电解质的导电性是离子性的。电离蒸汽和气体的特点是混合导电，其中电流是由于电子和离子的运动造成的。

电子理论完美地解释了金属的高导电性。金属中价电子与其原子核的键合较弱，因此这些电子在整个导体体积内自由地从一个原子移动到另一个原子。

原来，金属中的自由电子像气体、电子气一样充满原子间的空间，处于混沌运动中。但是当金属丝被引入电场时，自由电子会有序地移动，它们会向正极移动，从而产生电流。因此，金属导体中自由电子的有序运动称为电流。

众所周知，电场在太空中的传播速度约等于300,000,000米/秒，即光速。这与电流流过电线的速度相同。

这是什么意思？这并不意味着金属中的每个电子都以如此巨大的速度运动，而是相反，导线中的电子具有每秒几毫米到几厘米的速度，具体取决于 电场强度, 但电流沿导线传播的速度恰好等于光速。

事实是，每个自由电子都处于同一“电子气”的一般电子流中，并且在电流通过期间，电场作用于整个电子流，因此电子不断传输这个领域的行动对彼此 - 从邻居到邻居。

但是电子移动到它们的位置非常缓慢，尽管电能沿着电线的传播速度是巨大的。因此，当发电厂中的开关打开时，电流会立即在整个网络中产生，电子几乎静止不动。

然而，当自由电子沿着导线移动时，它们在途中会经历多次碰撞，它们会与原子、离子、分子发生碰撞，从而将部分能量传递给它们。克服该阻力的运动电子的能量部分作为热量耗散并且导体升温。

这些碰撞起到了电子运动阻力的作用，这就是为什么导体阻止带电粒子运动的特性被称为电阻的原因。导线的电阻较低，导线会被电流轻微加热，具有显着的电流 - 更强甚至变白，这种效应用于加热设备和白炽灯。

电阻变化的单位是欧姆。电阻R=1欧姆就是这样一根导线的电阻，当1安培的直流电流通过它时，导线两端的电位差为1伏特。以 1 欧姆为单位的电阻标准是 0°C 温度下 1063 毫米高、横截面为 1 平方毫米的水银柱。

由于电线的特点是电阻，我们可以说在某种程度上电线能够传导电流。在这方面，引入了称为电导率或电导率的值。电导率是导体传导电流的能力，即电阻的倒数。

电导率G（电导率）的单位是西门子（S），1 S = 1 / (1 Ohm)。 G = 1 / R。

由于不同物质的原子对电流通过的干扰程度不同，因此不同物质的电阻是不同的。为此，引入了这个概念 电阻, 其值 «p» 表征了这种或那种物质的导电特性。

比电阻的单位是欧姆*米，即边长为1米的立方体物质的电阻。同样，物质的电导率用电导率表示，单位为S/m，即边长为1米的立方体的电导率。

今天，电气工程中的导电材料主要以具有一定截面积和一定长度的带状、轮胎状、线状等形式使用，而不是以米立方体的形式使用。为了更方便地计算特定尺寸电线的电阻和电导率，引入了更多可接受的电阻和电导率测量单位。 Ohm * mm2 / m — 电阻，Cm * m / mm2 — 电导率。

现在我们可以说电阻和电导率表征了截面积为1平方毫米、1米长的导线在20℃温度下的导电性能，就比较方便了。

金、铜、银、铬、铝等金属的导电性最好。钢和铁的导电性较差。纯金属总是比其合金具有更好的导电性，因此在电气工程中首选纯铜。如果您需要特别高的电阻，则使用钨、镍铬合金和康铜。

知道特定电阻或电导率的值，可以很容易地计算出由给定材料制成的某根电线的电阻或电导率，同时考虑该电线的长度 l 和横截面积 S。

所有材料的电导率和电阻都取决于温度，因为晶格原子的热振动频率和振幅也随着温度的升高而增加，电流的电阻和电子的流动也相应增加。

相反，随着温度降低，晶格原子的振动变小，电阻减小（导电率增加）。在某些物质中，电阻对温度的依赖性不那么明显，而在其他物质中则更强。例如，康铜、铁锰合金、锰铜等合金在一定的温度范围内电阻变化很小，这就是耐热电阻器用它们制成的原因。

电阻温度系数？ 允许您计算特定材料在特定温度下电阻的增加，并用数字表征温度升高 1°C 时电阻的相对增加。

知道了电阻温度系数和温升，就很容易计算出物质在给定温度下的电阻。

我们希望我们的文章对您有用，现在您可以轻松计算任何电线在任何温度下的电阻和电导率。