1.2.4 電阻、電導(dǎo)和歐姆定律

1.電阻

自然界中的物質(zhì)，按照導(dǎo)電性來(lái)分類(lèi)，大致可以分為3種：導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體。導(dǎo)體對(duì)流過(guò)它的電流表現(xiàn)出一定的阻礙作用，反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量稱(chēng)為電阻，用符號(hào)R表示。電阻R只有大小，沒(méi)有方向，也沒(méi)有參考方向，而且電阻R總是大于0。

導(dǎo)體的電阻是客觀存在的，與是否有電流流過(guò)或者兩端是否有電壓無(wú)關(guān)。導(dǎo)體的電阻受溫度的影響。如果溫度升高，導(dǎo)體電阻變大，則稱(chēng)其為正溫度系數(shù)電阻；如果溫度升高，導(dǎo)體電阻變小，則稱(chēng)其為負(fù)溫度系數(shù)電阻。在溫度一定的情況下，電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比，即

式中，ρ為電阻材料的電阻率；L為電阻材料的長(zhǎng)度；S為電阻材料的橫截面積。一般來(lái)說(shuō)，電阻率ρ越大，電阻的導(dǎo)電性越差。導(dǎo)體的電阻率一般小于1×10－6Ω·m，絕緣體的電阻率一般大于1×106Ω·m，半導(dǎo)體的電阻率則介于兩者之間。常見(jiàn)材料的電阻率見(jiàn)表1.2。

電阻的國(guó)際單位為歐姆（Ω）。常用的電阻單位還有兆歐（MΩ）、千歐（kΩ），它們與Ω的關(guān)系為1MΩ＝1×103kΩ，1kΩ＝1×103Ω。

2.電導(dǎo)

電阻的倒數(shù)稱(chēng)為電導(dǎo)，用符號(hào)G表達(dá)，即有

電導(dǎo)G的國(guó)際單位是西門(mén)子（S），簡(jiǎn)稱(chēng)西。

電導(dǎo)和電阻是導(dǎo)體同一屬性的不同表示方法。電導(dǎo)越大，或電阻越小，則導(dǎo)體的導(dǎo)電性能越好。

3.歐姆定律

導(dǎo)體的電阻雖然是客觀存在的，與其是否有電流通過(guò)或是否加載電壓無(wú)關(guān)，但電路中導(dǎo)體的電阻可以通過(guò)其兩端的電壓和流過(guò)它的電流來(lái)度量。

德國(guó)科學(xué)家歐姆通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，電路中的電阻R，與流過(guò)電阻的電流I以及電阻兩端的電壓U存在如下關(guān)系，這就是歐姆定律：

式中，電阻R、電壓U和電流I均取國(guó)際單位。式（1.3）是歐姆定律的具體表達(dá)形式，與電流和電壓的參考方向的選取相關(guān)，如圖1.5所示。

電阻R為一常數(shù)的電阻元件，稱(chēng)作線性電阻，即電壓和電流之比為一比例常數(shù)。如果電阻R不是常數(shù)，而是隨著電流或電壓的不同而變化，則稱(chēng)該電阻元件為非線性電阻。通常所說(shuō)的電阻，如不特別說(shuō)明，都是指線性電阻。