نوع مانع

مقاله مربوط به جریان الکتریکی ، چگالی جریان الکتریکی را مورد بحث قرار داد و میدان الکتریکی نیز در مقاله مربوط به میدان‌های الکتریکی توضیح داده شد. اگر اختلاف پتانسیلی در دو سر یک رسانا وجود داشته باشد، میدان الکتریکی و جریان الکتریکی در آن رسانا وجود دارند؛ برعکس، اگر اختلاف پتانسیلی وجود نداشته باشد، نه میدان الکتریکی و نه جریان الکتریکی وجود نخواهد داشت.

در یک رسانای فلزی، میدان الکتریکی با چگالی جریان نسبت مستقیم دارد، که در آن نسبت میدان الکتریکی به چگالی جریان ثابت است. نسبت میدان الکتریکی به چگالی جریان، مقاومت ویژه یا مقاومت ویژه نامیده می‌شود . از نظر ریاضی، رابطه بین میدان الکتریکی، چگالی جریان و مقاومت ویژه در معادله زیر بیان می‌شود:

شرح: ρ = مقاومت ویژه، E = میدان الکتریکی، J = چگالی جریان

یکی از فرمول‌های میدان الکتریکی E = V/s است که در آن V = اختلاف پتانسیل الکتریکی = ولتاژ الکتریکی و s = فاصله است، بنابراین واحد میدان الکتریکی ولت بر متر (V/m) است. فرمول چگالی جریان J = I/A است که در آن I = جریان الکتریکی و A = سطح مقطع رسانا است، بنابراین واحد چگالی جریان آمپر بر متر مربع (A/m²) است ^. فرمول مقاومت ویژه ρ = E/J است، بنابراین واحد مقاومت V/m² است: A/m² ⁼ V/mxm² ^/ A = V/A (m) = Ω m (بخوانید: اهم متر). Ω = ولت بر آمپر واحد مقاومت الکتریکی است، در مورد این واحد در مقاله مربوط به قانون اهم توضیح داده شده است.

بالاترین مقادیر مقاومت ویژه متعلق به عایق‌های الکتریکی یا رساناهای الکتریکی ضعیف است، در حالی که کمترین مقادیر مقاومت ویژه متعلق به رساناهای الکتریکی یا رساناهای الکتریکی خوب است. هرچه یک رسانا جریان الکتریکی را بهتر هدایت کند، مقاومت ویژه آن کمتر است. ترتیب رساناهای فلزی با بالاترین تا پایین‌ترین مقاومت ویژه عبارتند از قلع، فولاد، آلومینیوم، طلا، مس و نقره. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که مقدار مقاومت ویژه یک جسم، معیاری از توانایی جسم در جلوگیری از جریان الکتریکی را نشان می‌دهد.

یک رسانای خوب که از قانون اهم پیروی می‌کند، در یک دمای خاص، مقدار مقاومت ویژه آن مستقل از میدان الکتریکی است، به این معنی که اگر بزرگی میدان الکتریکی تغییر کند، مقدار مقاومت ویژه تغییر نمی‌کند. برعکس، یک رسانا که از قانون اهم پیروی نمی‌کند، مقدار مقاومت ویژه آن به میدان الکتریکی بستگی دارد، به این معنی که اگر بزرگی میدان الکتریکی تغییر کند، مقدار مقاومت ویژه نیز تغییر می‌کند.

مقاومت ویژه یک رسانای فلزی به دما بستگی دارد. با افزایش دما، مقاومت ویژه افزایش می‌یابد؛ برعکس، با کاهش دما، مقاومت ویژه کاهش می‌یابد. با افزایش دما، اتم‌ها سریع‌تر حرکت می‌کنند و بی‌نظم‌تر می‌شوند و مانع حرکت الکترون‌ها می‌شوند و جریان آنها را کند می‌کنند. با کاهش دما، اتم‌ها کندتر حرکت می‌کنند و منظم‌تر می‌شوند و جریان الکترون‌ها روان‌تر می‌شود.

معکوس مقاومت ویژه، رسانایی است. از نظر ریاضی، رابطه بین مقاومت ویژه و رسانایی با معادله زیر بیان می‌شود:
σ = 1/ρ
شرح: σ = رسانایی رسانا، ρ = مقاومت ویژه رسانا.
واحد مقاومت ویژه Ωm است، بنابراین واحد رسانایی 1/Ωm = (Ωm) است.^-1

بالاترین مقادیر رسانایی متعلق به رساناهای الکتریکی یا رساناهای الکتریکی خوب است در حالی که پایین‌ترین مقادیر رسانایی متعلق به عایق‌های الکتریکی یا رساناهای الکتریکی ضعیف است. هرچه یک رسانا جریان الکتریکی را بهتر هدایت کند، رسانایی آن بیشتر است. ترتیب رساناهای فلزی با بالاترین تا پایین‌ترین رسانایی به ترتیب نقره، مس، طلا، آلومینیوم، فولاد و قلع است. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که مقدار رسانایی یک جسم، معیاری از توانایی جسم در هدایت جریان الکتریکی را نشان می‌دهد. نقره رسانایی بالایی دارد اما گران است، بنابراین مس بیشتر به عنوان رسانای جریان الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.