Artikkelen om elektrisk strøm diskuterte tettheten til elektrisk strøm, og det elektriske feltet ble også forklart i artikkelen om elektriske felt. Et elektrisk felt og elektrisk strøm eksisterer i en leder når det er en potensialforskjell over lederen; omvendt, hvis det ikke er noen potensialforskjell, eksisterer verken et elektrisk felt eller en elektrisk strøm.
I en metallleder er det elektriske feltet direkte proporsjonalt med strømtettheten, hvor forholdet mellom det elektriske feltet og strømtettheten er en konstant. Forholdet mellom det elektriske feltet og strømtettheten kalles resistivitet eller spesifikk motstand . Matematisk uttrykkes forholdet mellom det elektriske feltet, strømtettheten og den spesifikke motstanden i ligningen:
Beskrivelse: ρ = spesifikk motstand, E = elektrisk felt, J = strømtetthet
En av formlene for elektrisk felt er E = V/s hvor V = elektrisk potensialforskjell = elektrisk spenning og s = avstand, så enheten for elektrisk felt er Volt/meter (V/m). Strømtetthetsformelen er J = I/A hvor I = elektrisk strøm og A = lederens tverrsnittsareal, så enheten for strømtetthet er Ampere/meter i annen kvadrat (A/m² ) . Resistivitetsformelen er ρ = E/J, så enheten for motstand er V/m: A/m² = V/mxm² / A = V/A (m) = Ω m (les: Ohm-meter). Ω = Volt/Ampere er en enhet for elektrisk motstand, og denne enheten er forklart i artikkelen om Ohms lov.
De høyeste resistivitetsverdiene har elektriske isolatorer eller dårlige elektriske ledere, mens de laveste resistivitetsverdiene har elektriske ledere eller gode elektriske ledere. Jo bedre en leder leder elektrisk strøm, desto lavere er dens resistivitet . Rekkefølgen av metallledere med høyest til lavest resistivitet er tinn, stål, aluminium, gull, kobber og sølv. Så det kan konkluderes med at resistivitetsverdien til et objekt indikerer et mål på objektets evne til å hindre elektrisk strøm.
En god leder som følger Ohms lov, ved en viss temperatur, er dens resistivitetsverdi uavhengig av det elektriske feltet, noe som betyr at hvis størrelsen på det elektriske feltet endres, endres ikke resistivitetsverdien. Omvendt, en leder som ikke følger Ohms lov, avhenger dens resistivitetsverdi av det elektriske feltet, noe som betyr at hvis størrelsen på det elektriske feltet endres, endres også resistivitetsverdien.
Resistiviteten til en metallleder avhenger av temperaturen. Når temperaturen øker, øker resistiviteten; omvendt, når temperaturen synker, synker resistiviteten. Når temperaturen øker, beveger atomene seg raskere og blir mer uordnede, noe som hindrer elektronenes bevegelse og bremser strømmen deres. Når temperaturen synker, beveger atomene seg saktere og blir mer organiserte, noe som gir en jevnere elektronstrøm.
Det inverse av resistivitet er konduktivitet. Matematisk uttrykkes forholdet mellom resistivitet og konduktivitet ved ligningen:
σ = 1/ρ
Beskrivelse: σ = lederkonduktivitet, ρ = lederresistivitet.
Enheten for resistivitet er Ωm, så enheten for konduktivitet er 1/Ωm = (Ωm)-1
De høyeste konduktivitetsverdiene har elektriske ledere eller gode elektriske ledere, mens de laveste konduktivitetsverdiene har elektriske isolatorer eller dårlige elektriske ledere. Jo bedre en leder leder elektrisk strøm, desto større er dens konduktivitet. Rekkefølgen av metallledere med høyest til lavest konduktivitet er sølv, kobber, gull, aluminium, stål og tinn. Så det kan konkluderes med at konduktivitetsverdien til et objekt indikerer et mål på objektets evne til å lede elektrisk strøm. Sølv har høy konduktivitet, men er dyrt, så kobber er mer utbredt som leder av elektrisk strøm.
