В статье об электрическом токе обсуждалась плотность электрического тока, а также объяснялось понятие электрического поля. Электрическое поле и электрический ток существуют в проводнике, когда между проводниками существует разность потенциалов ; наоборот, если разности потенциалов нет, то ни электрического поля, ни электрического тока не существует.
В металлическом проводнике электрическое поле прямо пропорционально плотности тока, причем отношение электрического поля к плотности тока является постоянной величиной. Отношение электрического поля к плотности тока называется удельным сопротивлением . Математически связь между электрическим полем, плотностью тока и удельным сопротивлением выражается уравнением:
Описание: ρ = удельное сопротивление, E = электрическое поле, J = плотность тока.
Одна из формул электрического поля: E = В/с, где В = разность электрических потенциалов = электрическое напряжение, а с = расстояние, поэтому единицей измерения электрического поля является Вольт/метр (В/м). Формула плотности тока: Дж = И/А, где И = электрический ток, а А = площадь поперечного сечения проводника, поэтому единицей измерения плотности тока является Ампер/метр² (А/м² ) . Формула удельного сопротивления : ρ = E/Дж, поэтому единицей измерения сопротивления является В/м: А/м² = В/м × м² /А = В/А (м) = Ом·м (читается как Омметр). Ом = Вольт/А — это единица измерения электрического сопротивления, объяснение этой единицы приведено в статье о законе Ома.
Наибольшие значения удельного сопротивления имеют электрические изоляторы или плохие электрические проводники, а наименьшие — электрические проводники или хорошие электрические проводники. Чем лучше проводник проводит электрический ток, тем ниже его удельное сопротивление . В порядке убывания удельного сопротивления металлические проводники расположены следующим образом: олово, сталь, алюминий, золото, медь, серебро. Таким образом, можно заключить, что значение удельного сопротивления объекта указывает на его способность препятствовать прохождению электрического тока.
Хороший проводник, подчиняющийся закону Ома, при определенной температуре имеет удельное сопротивление, не зависящее от электрического поля, то есть, если величина электрического поля изменяется, удельное сопротивление не изменяется. Напротив, проводник, не подчиняющийся закону Ома, имеет удельное сопротивление, зависящее от электрического поля, то есть, если величина электрического поля изменяется, удельное сопротивление также изменяется.
Удельное сопротивление металлического проводника зависит от температуры. С повышением температуры удельное сопротивление увеличивается; наоборот, с понижением температуры удельное сопротивление уменьшается. С повышением температуры атомы движутся быстрее и становятся более неупорядоченными, препятствуя движению электронов и замедляя их поток. С понижением температуры атомы движутся медленнее и становятся более упорядоченными, что обеспечивает более плавный поток электронов.
Величина, обратная удельному сопротивлению, равна проводимости. Математически связь между удельным сопротивлением и проводимостью выражается уравнением:
σ = 1/ρ
Описание: σ = проводимость проводника, ρ = удельное сопротивление проводника.
Единицей измерения удельного сопротивления является Ом·м, поэтому единицей измерения проводимости является 1/Ом·м = (Ом·м)-1
Наибольшие значения проводимости имеют электрические проводники или хорошие электрические проводники, а наименьшие — электрические изоляторы или плохие электрические проводники. Чем лучше проводник проводит электрический ток, тем выше его проводимость. В порядке убывания проводимости металлические проводники расположены следующим образом: серебро, медь, золото, алюминий, сталь, олово. Таким образом, можно заключить, что значение проводимости объекта указывает на меру его способности проводить электрический ток. Серебро обладает высокой проводимостью, но дорого стоит, поэтому медь более широко используется в качестве проводника электрического тока.
