Rezystywność

Rezystywność w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Rezystywność (oporność właściwa, opór właściwy) – wielkość charakteryzująca materiały pod względem przewodnictwa elektrycznego.

Rezystywność jest zazwyczaj oznaczana jako ρ {\displaystyle \rho } (mała grecka litera rho). Jednostką rezystywności w układzie SI jest om⋅metr (Ω·m).

Spis treści

Definicja | edytuj kod

Rezystywność ρ {\displaystyle \rho } wiąże gęstość prądu elektrycznego z natężeniem pola elektrycznego w materiale:

E → = ρ j → , {\displaystyle {\vec {E}}=\rho {\vec {j}},}

gdzie:

j → {\displaystyle {\vec {j}}} – gęstość prądu elektrycznego, E → {\displaystyle {\vec {E}}} – natężenie pola elektrycznego.

W jednorodnym materiale izotropowym | edytuj kod

W przypadku jednorodnego materiału izotropowego kierunki prądu elektrycznego, gęstości prądu i pola elektrycznego pokrywają się. Gdy gęstość prądu jest proporcjonalna do natężenia przyłożonego pola (materiał spełnia prawo Ohma) rezystywność jest stała i wynosi

ρ = E j . {\displaystyle \rho ={\frac {E}{j}}.}

Odwrotność tej wielkości to konduktywność.

Rezystywność określa wtedy zależność rezystancji (oporu) materiału od jego wymiarów:

R = ρ l S . {\displaystyle R=\rho {\frac {l}{S}}.}

Z czego wynika:

ρ = R S l , {\displaystyle \rho ={\frac {RS}{l}},}

gdzie:

R {\displaystyle R} – rezystancja (opór), S {\displaystyle S} – pole przekroju poprzecznego elementu, l {\displaystyle l} – długość elementu.

Gdy gęstość prądu i natężenie pola elektrycznego nie są do siebie proporcjonalne (materiał nie spełnia prawa Ohma) rezystywność można określić jako:

σ = d E d j . {\displaystyle \sigma ={\frac {dE}{dj}}.}

Nazywa się ją wtedy rezystywnością różniczkową. Zależność natężenia pola elektrycznego od gęstości prądu nazywa się charakterystyką napięciowo-prądową danego materiału. Zależność ta jest różna dla różnych materiałów i charakterystyczna dla konkretnego materiału.

W zmiennym polu elektrycznym | edytuj kod

W przemiennym polu elektrycznym prąd może być przesunięty w fazie względem przyłożonego pola elektrycznego. Zależność pomiędzy gęstością prądu i natężeniem pola elektrycznego opisać można wtedy za pomocą rezystywności zespolonej, opisującej zarówno przewodnictwo elektryczne, jak i zjawiska związane z polaryzacją dielektryczną

E → ( ω ) = ρ ( ω ) j → ( ω ) = ( ρ ′ ( ω ) + i ρ ″ ( ω ) ) j → ( ω ) , {\displaystyle {\vec {E}}(\omega )=\rho (\omega ){\vec {j}}(\omega )=(\rho '(\omega )+i\rho ''(\omega )){\vec {j}}(\omega ),}

gdzie:

i {\displaystyle i} – jednostka urojona, ρ ( ω ) {\displaystyle \rho (\omega )} – rezystywność zespolona, ρ ′ {\displaystyle \rho '} – część rzeczywista odpowiedzialna za pole elektryczne zgodne w fazie z płynącym prądem, ρ ″ {\displaystyle \rho ''} – część urojona, odpowiedzialna za pole elektryczne przesunięte w fazie do płynącego prądu.

Przypadek ogólny | edytuj kod

W materiałach anizotropowych kierunek pola elektrycznego nie musi być zgodny z kierunkiem płynącego prądu. Rezystywność jest wtedy tensorem, a zależność między natężeniem pola elektrycznego a gęstością prądu ma postać

E → = ρ ^ j → . {\displaystyle {\vec {E}}={\hat {\rho }}{\vec {j}}.}

Podział substancji ze względu na opór właściwy | edytuj kod

Ze względu na opór właściwy ciała dzieli się na następujące grupy:

Granice te są umowne, w różnych dziedzinach techniki i fizyki używa się różnych.

Zależność oporu właściwego od temperatury | edytuj kod

Rezystywność jest wielkością zależną od temperatury.

Opór właściwy metali przy wzroście temperatury rośnie na skutek zmniejszenia ruchliwości elektronów, w różnym stopniu dla różnych metali. Jedynie niewielki wzrost występuje w stopach oporowych o specjalnym składzie. Wartość oporu właściwego metali w bardzo niskich temperaturach zależy w dużym stopniu od jego czystości. Niewielkie domieszki mogą silnie zmienić opór właściwy przewodników w pobliżu zera bezwzględnego.

W półprzewodnikach samoistnych wraz ze wzrostem temperatury rezystywność maleje.

W niektórych materiałach w pewnej temperaturze, zwanej temperaturą przejścia, opór właściwy spada gwałtownie do zera i przechodzą one w stan nadprzewodnictwa. Zależność taka jest typowa dla bardzo wielu metali i stopów.

Rezystywność różnych materiałów | edytuj kod

Zobacz też | edytuj kod

Bibliografia | edytuj kod

  • Czesław Bobrowski, Fizyka. Krótki kurs, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1993, ​ISBN 83-204-1541-1​.
  • Arkadiusz H. Piekara, Elektryczność i magnetyzm, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1970.
Na podstawie artykułu: "Rezystywność" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy