抵抗率に関する記事
電流に関しては、電流密度について既に議論されており、電場についても電場に関するトピックの中で説明されています。導体内に電位差が存在する場合、電場と電流が導体内に存在しますが、電位差が存在しない場合は、電場も電流も存在しません。
ほぼすべての金属導体において、電界は電流密度に正比例し、電界と電流密度の比は一定である。電界と電流密度の比の値を抵抗率と呼ぶ。電界、電流密度、抵抗率の関係は、数学的に次の式で表される。
ρ = E / J
電界の公式の 1 つは E = V/d で、V は電位差、つまり電圧、d は距離です。したがって、電界の単位はボルト/メートル (V/m) です。電流密度の公式は J = I/A で、I は電流、A は導体の断面積です。したがって、電流密度の単位はアンペア/平方メートル (A/m²) です。抵抗率の式は ρ = E/J で、抵抗率の単位は V/m です。A/m² = V/m× m² / A = V/A (m) = Ω m (読み方: オームメーター)。Ω =ボルト/アンペアは電気抵抗の単位です。
電気絶縁体ほど抵抗値が大きく、良導体ほど抵抗値が低い。導体が電流を流しやすいほど、その導体の抵抗値は小さくなる。金属導体の抵抗値が大きい順から小さい順に並べると、錫、鋼、アルミニウム、金、銅、銀となる。したがって、物体の抵抗値は、その物体が電流を遮断する能力の尺度であると言える。
良導体でオームの法則に従う場合、ある温度では抵抗率は電界に依存しません。つまり、電界が変化しても抵抗率の値は変化しません。逆に、オームの法則に従わない導体では、抵抗率は電界に依存します。つまり、電界の大きさが変化すると、抵抗率も変化します。
金属導体の抵抗率は温度に依存します。金属の温度が上昇すると抵抗率も上昇し、温度が低下すると抵抗率は低下します。温度が上昇すると、原子の動きが速くなり、不規則な配列になるため、電子の移動が妨げられ、電子の流れが遅くなります。一方、温度が低下すると、原子の動きが遅くなり、より規則的に配列されるため、電子の流れがスムーズになります。
抵抗率の反対は導電率です。数学的には、抵抗率と導電率の関係は次の式で表されます。
σ = 1/ ρ
σ = 導体の導電率、ρ = 抵抗率。
抵抗率の単位はΩmなので、導電率の単位は1 / Ωm = (Ωm) -1となる。
導電率が最も高いのは電気伝導体であり、導電率が最も低いのは電気絶縁体、つまり電気の伝導性の低い物質です。導体が電流を流しやすいほど、導電率は高くなります。導電率の高い順に金属導体を並べると、銀、銅、金、アルミニウム、鋼、錫となります。したがって、物体の導電率は、その物体が電流を流す能力の尺度を表していると言えます。銀は導電率が高いものの高価であるため、電気伝導体としては銅の方が広く用いられています。
