Artikkeli resistiivisyydestä
Sähkövirran osalta on käsitelty sähkövirran tiheyttä, joten myös sähkökenttää on selitetty sähkökenttää käsittelevässä aiheessa. Sähkökenttä ja sähkövirta ovat johtimessa, jos johtimessa on potentiaaliero. Jos potentiaalieroa ei ole, ei myöskään sähkökenttää eikä sähkövirtaa ole.
Lähes kaikissa metallijohteissa sähkökenttä on suoraan verrannollinen sähkövirran tiheyteen, jossa sähkökentän ja sähkövirran tiheyden suhde on vakio. Sähkökentän ja virrantiheyden välistä suhdetta kutsutaan resistiivisyydeksi. Matemaattisesti sähkökentän, virrantiheyden ja resistiivisyyden välinen suhde esitetään yhtälössä:
ρ = E / J
ρ = resistiivisyys, E = sähkökenttä , J = virrantiheys
Yksi sähkökentän kaavoista on E = V/d, jossa V = sähköpotentiaaliero = sähköjännite ja d = 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 neliö (A/m² ) . Resistiivisyyden yhtälö on ρ = E/J, joten resistiivisyyden yksikkö on V/m: A/m² = V/mxm² / A = V/A (m) = Ω m (lue: Ohmimittari). Ω = voltti / ampeeri on sähkövastuksen yksikkö.
Suurin resistiivisyysarvo on sähköeristeillä, ja pienin resistiivisyysarvo on hyvällä sähköjohtimella. Mitä paremmin johdin kuljettaa sähkövirtaa, sitä pienempi on johtimen tyypin resistanssi. Metallijohtimien järjestys suurimmasta pienimpään on tina, teräs, alumiini, kulta, kupari ja hopea. Voidaan siis päätellä, että kappaleen resistanssiarvo ilmaisee kappaleen kyvyn estää sähkövirtaa.
Hyvällä johtimella, joka noudattaa Ohmin lakia, tietyssä lämpötilassa resistiivisyysarvo ei riipu sähkökentästä, mikä tarkoittaa, että jos sähkökenttä muuttuu, resistiivisyyden arvo ei muutu. Kääntäen, johtimilla, jotka eivät noudata Ohmin lakia, resistiivisyysarvo riippuu sähkökentästä, mikä tarkoittaa, että jos sähkökentän suuruus muuttuu, myös R-arvo muuttuu.
Metallijohtimen resistiivisyys riippuu lämpötilasta. Jos metallin lämpötila nousee, metallin resistiivisyys kasvaa, kun taas jos metallin lämpötila laskee, metallin resistiivisyys pienenee. Lämpötilan noustessa atomit liikkuvat nopeammin ja järjestäytyvät epäsäännöllisesti, jolloin ne estävät elektronien liikkeen ja hidastavat elektronien virtausta. Kun lämpötila laskee, atomit liikkuvat hitaammin ja järjestäytyvät säännöllisemmin, jolloin elektronien virtaus on tasaisempaa.
Resistiivisyyden vastakohta on johtavuus. Matemaattisesti resistiivisyyden ja johtavuuden välinen suhde ilmaistaan yhtälöllä:
σ = 1/ ρ
σ = johtimen johtavuus, ρ = resistiivisyys.
Resistiivisyyden yksikkö on Ωm, joten johtavuuden yksikkö on 1 / Ωm = (Ωm) -1
Suurin johtavuusarvo on sähköjohteella, kun taas pienin johtavuusarvo on sähköeristeellä tai huonolla sähkönjohteella. Mitä paremmin johdin kuljettaa sähkövirtaa, sitä suurempi on johtimen johtavuus. Suurimman johtavuuden omaavien metallijohtimien järjestys pienimpään on hopea, kupari, kulta, alumiini, teräs ja tina. Voidaan siis päätellä, että kappaleen johtavuuden arvo ilmaisee kappaleen kyvyn kuljettaa sähkövirtaa. Hopealla on suuri johtavuus, mutta se on kallista, joten kuparia käytetään laajemmin sähköjohteena.
