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== 導體與電阻器 == |
== 導體與電阻器 == |
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[[File:Metal_film_resistor.jpg|200px| |
[[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。]] |
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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。 |
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=== 直流電 === |
=== 直流電 === |
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[[File:Ohms law vectors.svg| |
[[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）。]] |
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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 |
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:<math>\mathbf{E} = \rho \mathbf{J}</math>； |
:<math>\mathbf{E} = \rho \mathbf{J}</math>； |
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| 第57行： | 第57行： | ||
== 測量電阻 == |
== 測量電阻 == |
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[[File:Four-point.png| |
[[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}} |
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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}}）。 |
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=== 能帶理論概述 === |
=== 能帶理論概述 === |
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[[File:Resistance band theory insulator zh.png|200px| |
[[File:Resistance band theory insulator zh.png|200px|thumb|絕緣體的電子能級。]] |
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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 == |
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[[File:Ohmic device and non-ohmic device.png| |
[[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。]] |
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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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| 第108行： | 第108行： | ||
:<math>\mathfrak{r}\ \stackrel{def}{=}\ \frac{\mathrm{d}V}{\mathrm{d}I}</math>， |
:<math>\mathfrak{r}\ \stackrel{def}{=}\ \frac{\mathrm{d}V}{\mathrm{d}I}</math>， |
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此動態的電阻量適用於計算非歐姆元件，動態電阻的單位一樣也是[[歐姆]]<ref name=horowitz-hill>{{cite book |last=Horowitz |first=Paul|coauthors=Winfield Hill| title=The Art of Electronics | |
此動態的電阻量適用於計算非歐姆元件，動態電阻的單位一樣也是[[歐姆]]<ref name=horowitz-hill>{{cite book |last=Horowitz |first=Paul|coauthors=Winfield Hill| title=The Art of Electronics ||edition=2nd |year=1989 |publisher=Cambridge University Press |isbn=0-521-37095-7 |page = 13 }}</ref>。 |
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== 溫度對電阻的影響 == |
== 溫度對電阻的影響 == |
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| 第114行： | 第114行： | ||
=== 導電體 === |
=== 導電體 === |
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[[File:TCR_Copper.png| |
[[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>。]] |
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}}</ref>。]] |
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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>： |
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:<math>R =R_* [\alpha(T - T_*) + 1]</math>； |
:<math>R =R_* [\alpha(T - T_*) + 1]</math>； |
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| 第149行： | 第148行： | ||
其中，<math>C_l</math>是比例常數。 |
其中，<math>C_l</math>是比例常數。 |
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[[File:Electrical Resistance Vs Temperature.png| |
[[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>。]] |
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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]]。 |
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== 外部連結 == |
== 外部連結 == |
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* 克萊門森大學車輛電子實驗室網頁：[ |
* 克萊門森大學車輛電子實驗室網頁：[http://www.cvel.clemson.edu/emc/calculators/Resistance_Calculator/index.html 電阻計算機]{{en}} |
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{{电磁学}} |
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