Artikel om resistivitet
Angående elektrisk ström har strömtätheten diskuterats, så även det elektriska fältet har förklarats i ämnet om det elektriska fältet. Det elektriska fältet och den elektriska strömmen finns i en ledare om det finns en potentialskillnad i ledaren, medan om det inte finns någon potentialskillnad, så finns det inte heller något elektriskt fält och ingen elektrisk ström.
I nästan alla metallledare är det elektriska fältet direkt proportionellt mot den elektriska strömmens densitet, där förhållandet mellan det elektriska fältet och strömmens densitet är konstant. Värdet av jämförelsen mellan det elektriska fältet och strömdensiteten kallas resistivitet. Matematiskt anges förhållandet mellan det elektriska fältet, strömdensiteten och resistiviteten i ekvationen:
ρ = E / J
ρ = resistivitet, E = elektriskt fält , J = strömtäthet
En av formlerna för det elektriska fältet är E = V/d där V = elektrisk potentialskillnad = elektrisk spänning och d = avstånd, så att enheten för det elektriska fältet är Volt/meter (V/m). Formeln för strömtäthet är J = I/A där I = elektrisk ström och A = ledarens tvärsnittsarea, så enheten för strömtäthet är Ampere/meter i kvadrat (A/m² ) . Resistivitetsekvationen är ρ = E/J, så att resistivitetsenheten är V/m: A/m² = V/mxm² / A = V/A (m) = Ω m (läs: Ohmmeter). Ω = Volt / Ampere är en enhet för elektrisk resistans.
Det största resistivitetsvärdet ägs av elektriska isolatorer, medan det minsta resistivitetsvärdet ägs av en god elektrisk ledare. Ju bättre en ledare levererar en elektrisk ström, desto mindre är resistansen hos den typen av ledare. Ordningen av metallledare med störst till minst resistivitet är tenn, stål, aluminium, guld, koppar, silver. Så man kan dra slutsatsen att resistansvärdet för ett objekt anger ett mått på objektets förmåga att hämma en elektrisk ström.
En god ledare, som följer Ohms lag, vid en viss temperatur är inte beroende av resistiviteten, vilket innebär att om det elektriska fältet ändras, ändras inte resistivitetens värde. Omvänt, för ledare som inte följer Ohms lag, beror resistiviteten på det elektriska fältet, vilket innebär att om det elektriska fältets storlek ändras, ändras även R-värdet.
Metallledarens resistivitet beror på temperaturen. Om metalltemperaturen ökar ökar metallens resistivitet, medan metallens resistivitet minskar om metalltemperaturen minskar. När temperaturen ökar rör sig atomerna snabbare och är oregelbundet ordnade så att de blockerar elektronernas rörelse, vilket gör att elektronflödet blir långsammare. När temperaturen sjunker rör sig atomerna långsammare och är mer regelbundet ordnade så att elektronflödet blir jämnare.
Motsatsen till resistivitet är konduktivitet. Matematiskt uttrycks förhållandet mellan resistivitet och konduktivitet genom ekvationen:
σ = 1/ ρ
σ = ledarens konduktivitet, ρ = resistivitet.
Enheten för resistivitet är Ωm så enheten för konduktivitet är 1 / Ωm = (Ωm) -1
Den största konduktivitetsgraden ägs av en elektrisk ledare, medan den minsta konduktivitetsgraden ägs av en elektrisk isolator eller en dålig ledare. Ju bättre en ledare levererar elektrisk ström, desto större är ledarens konduktivitet. De metallledare som har störst konduktivitet är silver, koppar, guld, aluminium, stål och tenn, och de som har den minsta konduktivitetsgraden. Man kan därför dra slutsatsen att ett objekts konduktivitetsgrad uttrycker objektets förmåga att bära elektrisk ström. Silver har hög konduktivitet men är dyrt, så koppar används oftare som elektrisk ledare.
