Sähkövirtaa käsittelevässä artikkelissa käsiteltiin sähkövirran tiheyttä, ja myös sähkökenttää selitettiin sähkökenttiä käsittelevässä artikkelissa. Johtimessa on sähkökenttä ja sähkövirta, kun johtimen yli on potentiaaliero ; päinvastoin, jos potentiaalieroa ei ole, ei sähkökenttää eikä sähkövirtaa ole.
Metallijohteessa sähkökenttä on suoraan verrannollinen virrantiheyteen, jossa sähkökentän ja virrantiheyden suhde on vakio. Sähkökentän ja virrantiheyden suhdetta kutsutaan resistiivisyydeksi tai ominaisresistanssiksi . Matemaattisesti sähkökentän, virrantiheyden ja ominaisresistanssin välinen suhde ilmaistaan yhtälössä:
Kuvaus: ρ = ominaisvastus, E = sähkökenttä, J = virrantiheys
Yksi sähkökentän kaavoista on E = V/s, jossa V = sähköpotentiaaliero = sähköjännite ja s = etäisyys, joten sähkökentän yksikkö on voltti/metri (V/m). Virrantiheyden kaava on J = I/A, jossa I = sähkövirta ja A = johtimen poikkileikkauspinta-ala, joten virrantiheyden yksikkö on ampeeri/metri neliössä (A/m² ) . Resistiivisyyskaava on ρ = E/J, joten resistanssin yksikkö on V/m: A/m² = V/mxm² / A = V/A (m) = Ω m (lue: ohmimittari). Ω = voltti/ampeeri on sähköresistanssin yksikkö, jota selitetään Ohmin lakia käsittelevässä artikkelissa.
Suurimmat resistiivisyysarvot ovat sähköeristeillä tai huonoilla sähköjohteilla, kun taas pienimmät resistiivisyysarvot ovat sähköjohtimilla tai hyvillä sähköjohtimilla. Mitä paremmin johdin johtaa sähkövirtaa, sitä pienempi on sen resistiivisyys . Suurimman ja pienimmän resistiivisyyden omaavien metallijohtimien järjestys on tina, teräs, alumiini, kulta, kupari ja hopea. Voidaan siis päätellä, että kappaleen resistiivisyysarvo ilmaisee kappaleen kyvyn estää sähkövirran kulkua.
Hyvä johdin, joka noudattaa Ohmin lakia, tietyssä lämpötilassa on riippumaton sähkökentästä. Tämä tarkoittaa, että jos sähkökentän suuruus muuttuu, resistiivisyysarvo ei muutu. Toisaalta johdin, joka ei noudata Ohmin lakia, riippuu sähkökentästä. Tämä tarkoittaa, että jos sähkökentän suuruus muuttuu, myös resistiivisyysarvo muuttuu.
Metallijohtimen resistiivisyys riippuu lämpötilasta. Lämpötilan noustessa resistiivisyys kasvaa; päinvastoin, lämpötilan laskiessa resistiivisyys pienenee. Lämpötilan noustessa atomit liikkuvat nopeammin ja muuttuvat epäjärjestyneemmiksi, mikä estää elektronien liikkumista ja hidastaa niiden virtausta. Lämpötilan laskiessa atomit liikkuvat hitaammin ja muuttuvat järjestäytyneemmiksi, mikä mahdollistaa tasaisemman elektronivirtauksen.
Resistiivisyyden vastakohta on johtavuus. Matemaattisesti resistiivisyyden ja johtavuuden välinen suhde ilmaistaan yhtälöllä:
σ = 1/ρ
Kuvaus: σ = johtimen johtavuus, ρ = johtimen resistiivisyys.
Resistiivisyyden yksikkö on Ωm, joten johtavuuden yksikkö on 1/Ωm = (Ωm)-1
Sähköjohtimilla tai hyvillä sähköjohtimilla on korkeimmat johtavuusarvot, kun taas sähköeristeillä tai huonoilla sähköjohtimilla on alhaisimmat johtavuusarvot. Mitä paremmin johdin johtaa sähkövirtaa, sitä suurempi on sen johtavuus. Metallijohtimien johtavuusjärjestys korkeimmasta alhaisimpaan on hopea, kupari, kulta, alumiini, teräs ja tina. Voidaan siis päätellä, että kappaleen johtavuusarvo ilmaisee kappaleen kyvyn johtaa sähkövirtaa. Hopealla on korkea johtavuus, mutta se on kallista, joten kuparia käytetään laajemmin sähkövirran johtimena.
