电阻和导体材料：从电阻率看导电性能

（1）电阻

电路中，对电流通过有阻碍作用并巨造成能量消耗的元件叫电阻。电阻常用R表示，单位是欧姆（Ω），简称欧，也常用千欧（kΩ）或兆欧（MΩ）作为单位。它们之间的关系为

1kΩ＝1000Ω

1MΩ＝1000kΩ

导体的电阻由导体的材料、横截面积、长度和温度决定。一般导线的电阻可由以下公式求得，即

R＝ρL/S

式中，L为导线的长度（m）；S为导线的横截面积（mm²）；ρ为导线的电阻率（Ω·mm²/m）。

电阻率ρ是电工计算中的一个重要物理常数。不同材料物体的电阻率各不相同。它的数值相当于用这种材料制成长1m、横截面积为1mm²的导线，在温度为+20℃时的电阻值。电阻率直接反映着各种材料导电性能的好坏。材料的电阻率越大，表示它的导电性能越差；电阻率越小，则表示导电性能越好。

电阻可以用万用表欧姆挡测量。测量时，要选择万用表指针偏转量程一半的欧姆挡。如果被测电阻焊接在电路中，则应将其断开一端后迸行测量，人体不能与电阻引线接触。

常用金属材料的电阻率见表1-1。

表1-1 常用金属材料的电阻率（20℃）

（2）导体(www.zuozong.com)

能良好传导电流的物体叫做导体。用导体制成的电气材料叫做导电材料。金属是常用的导电材料。除了金属以外，其他如大地、人体、天然水和酸、碱、盐类及它们的溶液都是导体。

金属之所以能够良好地传导电流，是由其原子结构决定的。金属原子最外层的电子与原子核结合得比较松散，因此这部分电子很容易脱离自己的原子核与别的原子核去结合，失去电子的原子又有新的电子来结合，这样一连串的过程就是导电的过程。银的电阻率最小，导电性能最好但由于其价格昂贵，只在极少数的地方采用，如开关触头等，一般电气设备中应用最广泛的是铜和铝。

还有一些材料虽然能导电，但电阻率较大，人们常常把它用作电阻材料或电热材料，如电炉或电烤箱中的电热丝等。

（3）绝缘体

不能导电或者导电能力极差的物体叫做绝缘体。常见的绝缘体有木头、石头、橡皮、玻璃、云母及瓷器等。绝缘体的原子结构与导体不同，其电子和原子核结合得很紧密，而巨极难分离，将此类物质接上电源时，流过的电流极小（几乎接近零）。可以利用它的绝缘作用把电位不同的带电体隔离开来。

一般来讲，对绝缘体材料的要求是具有极高的绝缘电阻和耐电强度、较好的耐热和防潮性能、较高的机械强度及工艺加工方便等。

空气作为一种自然界的天然绝缘材料而被人们广泛地加以利用。纸、矿物油、橡胶和陶瓷都是应用非常广泛的绝缘材料。近年来，由于有机合成工业的兴起，各种各样的绝缘材料不断问世，为新型电气设备的制造提供了良好的条件。

绝缘材料在电和热的长期作用下，特别是在有化学腐蚀的情况下，会逐步老化，降低它原有的电气和机械性能，有时甚至可能完全丧失绝缘性。所以，经常检查绝缘性能是电气设备维修中的主要工作之一。绝缘电阻是绝缘材料的主要技术指标。常用绝缘电阻表来测量设备的绝缘电阻。一般低压电气设备的绝缘电阻应大于0.5MΩ。对于移动电器和在潮湿地方使用的电器，其绝缘电阻还应再大一些。

（4）半导体

所谓半导体，顾名思义，就是它的导电能力介于导体和绝缘体之间，如硅、锗、硒及大多数金属氧化物和硫化物都是半导体。

半导体的导电能力在不同条件下有很大的差别，如有些半导体（如钻、锰、镍等的氧化物）对温度的反应特别灵敏，当环境温度增高时，它们的导电能力要增强很多。利用这种特性就做成了各种热敏电阻。又如有些半导体（如铜、铅等的硫化物与硒化物）受到光照时，它们的导电能力变得很强；当无光照时，又变得像绝缘体那样不导电。利用这种特性就做成了各种光敏电阻。

更重要的是，如果在纯净的半导体中掺入微量的某种杂质后，则导电能力就可增加几十万甚至几百万偌。例如，在纯硅中掺入百万分之一的硼后，硅的电阻率就从大约2×10³Ω·m减小到4×10^-3Ω·m左右。利用这种特性就做成了各种不同用途的半导体器件，如半导体二极管、晶体管、场效应晶体管及晶闸管等。