电阻:修订间差异

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== 導體與電阻器 ==
== 導體與電阻器 ==
[[File:Metal_film_resistor.jpg|200px|缩略图||一个6.5 MΩ的电阻器,其外表[[電阻色碼|色碼]]标识出它的电阻值。[[电阻表]]可以用来验证它的电阻值。]]
[[File:Metal_film_resistor.jpg|200px|thumb|left|一个6.5 MΩ的电阻器,其外表[[電阻色碼|色碼]]标识出它的电阻值。[[电阻表]]可以用来验证它的电阻值。]]
像[[電線]]一類的物體,具有低電阻,可以很有效率地傳輸電流,這類物體稱為「導體」。通常導體是由像[[銅]]、[[金]]和[[銀]]一類具有優等導電性質的[[金屬]]製造,或者次等導電性質的[[鋁]]。電阻器是具有特定電阻的電路元件。製備電阻器所使用的原料有很多種;應該使用哪種原料,要視指定的電阻、能量耗散、準確度和成本等因素而定。
像[[電線]]一類的物體,具有低電阻,可以很有效率地傳輸電流,這類物體稱為「導體」。通常導體是由像[[銅]]、[[金]]和[[銀]]一類具有優等導電性質的[[金屬]]製造,或者次等導電性質的[[鋁]]。電阻器是具有特定電阻的電路元件。製備電阻器所使用的原料有很多種;應該使用哪種原料,要視指定的電阻、能量耗散、準確度和成本等因素而定。


=== 直流電 ===
=== 直流電 ===
[[File:Ohms law vectors.svg|缩略图|200px|處於均勻外電場的均勻截面導體(例如,電線)。]]
[[File:Ohms law vectors.svg|thumb|200px|處於均勻外電場的均勻截面導體(例如,電線)。]]
在[[物理學]]裏,對於物質的微觀層次電性質研究,會使用到的歐姆定律,以[[向量]]方程式表達為
在[[物理學]]裏,對於物質的微觀層次電性質研究,會使用到的歐姆定律,以[[向量]]方程式表達為
:<math>\mathbf{E} = \rho \mathbf{J}</math>;
:<math>\mathbf{E} = \rho \mathbf{J}</math>;
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== 測量電阻 ==
== 測量電阻 ==
[[File:Four-point.png||缩略图|150px|四端點量測技術可以用來準確地測量點2與點3之間的電阻。]]{{main|電阻表}}
[[File:Four-point.png|left|thumb|150px|四端點量測技術可以用來準確地測量點2與點3之間的電阻。]]{{main|電阻表}}
電阻計是測量電阻的儀器。由於探針電阻和接觸電阻會造成電壓降,簡單電阻器不能準確地測量低電阻。高準確度測量工作必須使用[[四端点测量技术]]({{lang|en|four-terminal measurement technology}})。
電阻計是測量電阻的儀器。由於探針電阻和接觸電阻會造成電壓降,簡單電阻器不能準確地測量低電阻。高準確度測量工作必須使用[[四端点测量技术]]({{lang|en|four-terminal measurement technology}})。


=== 能帶理論概述 ===
=== 能帶理論概述 ===
[[File:Resistance band theory insulator zh.png|200px|缩略图|絕緣體的電子能級。]]
[[File:Resistance band theory insulator zh.png|200px|thumb|絕緣體的電子能級。]]
根據[[量子力学]],束縛於原子內部的電子,其能量不能假定為任意數值,而只能占有某些固定能级,在這些能級之間的數值不可能是電子的能量。這些能級可以分為兩组,一組稱為[[導帶]],另一組稱[[價帶]]。導带的能級通常比較高一些。處於導帶的電子可以自由地移動於物體內部。
根據[[量子力学]],束縛於原子內部的電子,其能量不能假定為任意數值,而只能占有某些固定能级,在這些能級之間的數值不可能是電子的能量。這些能級可以分為兩组,一組稱為[[導帶]],另一組稱[[價帶]]。導带的能級通常比較高一些。處於導帶的電子可以自由地移動於物體內部。


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== 非歐姆元件 ==
== 非歐姆元件 ==
[[File:Ohmic device and non-ohmic device.png|缩略图|250px|電流對電壓線圖。理想電阻器和[[二極體|PN接面二極體]]的I-V線分別以紅色和黑色顯示。]]
[[File:Ohmic device and non-ohmic device.png|thumb|250px|電流對電壓線圖。理想電阻器和[[二極體|PN接面二極體]]的I-V線分別以紅色和黑色顯示。]]
有些電路元件不遵守歐姆定律,它們的電壓與電流之間的關係(I-V線)乃非線性關係。[[二極體|PN接面二極體]]是一個顯明範例。如右圖所示,隨著二極體兩端電壓的遞增,電流並沒有線性遞增。給定外電壓,可以用I-V線來估計電流,而不能用歐姆定律來計算電流,因為電阻會因為電壓的不同而改變。具有這種特性的電阻或元件稱為「非線性電阻」或「非歐姆元件」。
有些電路元件不遵守歐姆定律,它們的電壓與電流之間的關係(I-V線)乃非線性關係。[[二極體|PN接面二極體]]是一個顯明範例。如右圖所示,隨著二極體兩端電壓的遞增,電流並沒有線性遞增。給定外電壓,可以用I-V線來估計電流,而不能用歐姆定律來計算電流,因為電阻會因為電壓的不同而改變。具有這種特性的電阻或元件稱為「非線性電阻」或「非歐姆元件」。


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=== 導電體 ===
=== 導電體 ===
[[File:TCR_Copper.png|缩略图|250px|[[銅]]金屬在不同溫度狀況的電阻溫度係數<ref name=handbook>{{Citation | editor = Pender, Harold & Del Mar, William | title = Handbook for Electrical Engineers:a reference book for practicing engineers and students | place = New York | publisher = John Wiley & Sons, Inc. | year = 1922 | edition = 2nd | pages =pp. 1350, 2094 |
[[File:TCR_Copper.png|thumb|250px|[[銅]]金屬在不同溫度狀況的電阻溫度係數<ref name=handbook>{{Citation | editor = Pender, Harold & Del Mar, William | title = Handbook for Electrical Engineers:a reference book for practicing engineers and students | place = New York | publisher = John Wiley & Sons, Inc. | year = 1922 | edition = 2nd | pages =pp. 1350, 2094 }}</ref>。]]
}}</ref>。]]
假設[[溫度]]接近[[室溫]],則典型金屬的電阻<math>R</math>通常與溫度<math>T</math>成[[正比]]<ref>{{Citation | last = Bird | first = John | title = Electrical and electronic principles and technology | publisher = Newnes | year = 2006 | pages = pp. 22-24 | isbn = 9780750685566}}</ref>:
假設[[溫度]]接近[[室溫]],則典型金屬的電阻<math>R</math>通常與溫度<math>T</math>成[[正比]]<ref>{{Citation | last = Bird | first = John | title = Electrical and electronic principles and technology | publisher = Newnes | year = 2006 | pages = pp. 22-24 | isbn = 9780750685566}}</ref>:
:<math>R =R_* [\alpha(T - T_*) + 1]</math>;
:<math>R =R_* [\alpha(T - T_*) + 1]</math>;
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其中,<math>C_l</math>是比例常數。
其中,<math>C_l</math>是比例常數。


[[File:Electrical Resistance Vs Temperature.png|缩略图|200px|[[水銀]]、[[白金]]、[[黃金]]在不同溫度狀況的電阻<ref>{{Citation | last = 昂內斯 | first = 海克 | | title = Investigations into the properties of substances at low temperatures, which have led, amongst other things, to the preparation of liquid helium. | publisher = Nobel Lecture | url = http://nobelprize.org/physics/laureates/1913/onnes-lecture.pdf | date = 1913年12月 | accessdate = 2010-12-23 | | | }}</ref>。]]
[[File:Electrical Resistance Vs Temperature.png|thumb|200px|[[水銀]]、[[白金]]、[[黃金]]在不同溫度狀況的電阻<ref>{{Citation | last = 昂內斯 | first = 海克 | | title = Investigations into the properties of substances at low temperatures, which have led, amongst other things, to the preparation of liquid helium. | publisher = Nobel Lecture | url = http://nobelprize.org/physics/laureates/1913/onnes-lecture.pdf | date = 1913年12月 | accessdate = 2010-12-23 }}</ref>。]]
如右圖所示,當溫度接近[[絕對溫度]]時,[[黃金]]和[[白金]]的電阻趨向於常數;而當溫度小於4.2K時,[[水銀]]的電阻突然從0.002歐姆陡降為10<sup>−6</sup>歐姆,成為[[超導體]]。
如右圖所示,當溫度接近[[絕對溫度]]時,[[黃金]]和[[白金]]的電阻趨向於常數;而當溫度小於4.2K時,[[水銀]]的電阻突然從0.002歐姆陡降為10<sup>−6</sup>歐姆,成為[[超導體]]。