理论教育 导体电阻率:定义和特性

导体电阻率:定义和特性

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)口诀导体电阻率,单位欧姆·米。由于导体的电阻还与温度有关,而20℃是较常出现的平均环境温度,所以规定以20℃时的电阻率为准。它是长为1m,截面积为1m2的导体的电阻值。表1-1 几种常用导体材料的电阻率对于电工常用的铜、铝、铁、碳四种材质的导体,其电阻率最好记住。

导体电阻率:定义和特性

(一)口诀

导体电阻率,单位欧姆·米。

一米的长度,一方截面积,

摄氏二十度,电阻欧姆计。

代号希文ρ,常用应记忆。

实用单位也要记,欧姆·毫方每一米。

面积单位不相同,改为平方毫米计。

欧姆·米的数值小,相差六个数量级。

常用材料若记熟,日常计算不发愁。

铜铝铁碳四元素,扩大万倍来记数。

从小到大依次排,铜的最小一七五;

铝的数值二八三,约为铜的一点六;

铁的数值看品种,九百八至一千五;

碳的数值为最大,足足十万无零头。

使用单位要注意,欧姆·毫方每一米。

(二)说明

1.电阻率的物理意义

因不同的物质,其分子及原子结构各不相同,所以造成了对电流的阻碍作用也有所不同,即同一长度、同一截面积和同一温度时的电阻值不同。为了表达物质的这一物理性质,引入了电阻率的概念。具体地说,电阻率是单位长度和单位截面积的导体所具有的电阻值。

由于导体的电阻还与温度有关,而20℃是较常出现的平均环境温度,所以规定以20℃时的电阻率为准。这样,电阻率的严格定义应该是:“单位长度和截面积的导体在温度为20℃时所具有的电阻值”。其他温度时的数值可通过电阻温度系数(见本节1.1.3)来换算(一般对所求电阻值进行温度换算,而不是事先对电阻率进行温度换算)。在一般的粗略计算中,可直接使用20℃时的数值

2.电阻率单位的两种表现形式及其相互换算关系

现行标准规定电阻率的单位是欧姆·米,符号为Ω·m,即口诀所说的导体电阻率单位欧姆·”。它是长为1m,截面积为1m2的导体的电阻值。

由式(1-1)可得到计算电阻率的公式及在此种条件下简化后的单位:(www.daowen.com)

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但在实际应用中,导体的截面积单位一般都会使用平方毫米(mm2),若使用平方米(m2)就必须经过换算,给计算工作带来一定的麻烦和不便。所以在很多资料中还经常以“欧姆·平方毫米/米(Ω·mm2/m)”为单位给出电阻率的数值。即口诀所说的实用单位也要记欧姆·毫方每一米”。它是长为1m,截面积为1mm2的导体的电阻值。由式(1-1)可得到计算电阻率的公式及在此种条件下简化后的单位如下:

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两种单位的换算关系如下:

由1m2=1×106mm2或1mm2=1×10-6m2的关系,可以得到上述两种单位之间的换算关系为

1Ω·mm2/m=10-6Ω·m或1Ω·m=1×106Ω·mm2/m

口诀中说欧姆·米的数值小相差六个数量级”,其中的数值是指一个导体电阻率用不同单位给出时的数值,两者将相差6个数量级(即10的6次方)。例如铜导体,用Ω·m为单位时的数值为1.75×10-8,而用Ω·mm2/m为单位时的数值为0.0175(即1.75×10-2)。可见用Ω·m为单位时的数值比用Ω·mm2/m为单位时的数值小6个数量级。

3.常用导体材料的电阻率

表1-1给出了几种常用导体材料在20℃时的电阻率。

表1-1 几种常用导体材料的电阻率(20℃时)

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对于电工常用的铜、铝、铁、碳四种材质的导体,其电阻率最好记住。若以较实用的Ω·mm2/m作单位,并扩大1万倍来记忆,即口诀铜的最小一七五铝的数值二八三约为铜的一点六铁的数值看品种九八零至一千五碳的数值为最大足足十万无零头”,阿拉伯数字分别为175、283、980~1500和100000。

另外,电工最常用的铜和铝两种材料的导体,铝的电阻率约为铜的1.6倍(2.83/1.75≈1.6。简单计算时,可使用近似值1.5倍)。基于这种比例关系,当长度相等时,若要求达到电阻值相同,则选用的铝线截面积将是铜线截面积的1.6倍左右。反过来用铜线代替铝线时,所用截面积将是铝线的1/1.6倍≈0.63左右(简单计算时可用0.6)。

(三)举例

在环境温度为20℃时,测量长度为20m、截面积为10mm2的一段导体的电阻值为0.0566Ω,请计算该导体的电阻率为多少?

若用Ω·m作单位,则应先将截面积10mm2转换成10×10-6m2=1×10-5m2

ρ=RS/L=00566Ω×1×10-5m2/20m

=283×10-8Ω·m

若用Ω·mm2/m作单位,则直接使用截面积为10mm2

ρ=RS/L=0.0566Ω×10mm2/20m=0.0283Ω·mm2/m

该导体的电阻率为2.83×10-8Ω·m或0.0283Ω·mm2/m。可见该导体材料为铝。

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