Bài viết về điện trở suất
Về dòng điện, mật độ dòng điện đã được thảo luận, cũng như điện trường đã được giải thích trong chủ đề về điện trường. Điện trường và dòng điện tồn tại trong một vật dẫn nếu có hiệu điện thế trong vật dẫn đó, ngược lại, nếu không có hiệu điện thế thì cũng không có điện trường và dòng điện.
Trong hầu hết các chất dẫn điện kim loại, điện trường tỷ lệ thuận với mật độ dòng điện, trong đó tỉ số giữa điện trường và mật độ dòng điện là một hằng số. Giá trị tỉ số này được gọi là điện trở suất. Về mặt toán học, mối quan hệ giữa điện trường, mật độ dòng điện và điện trở suất được thể hiện trong phương trình:
ρ = E / J
ρ = điện trở suất, E = điện trường , J = mật độ dòng điện
Một trong những công thức điện trường là E = V/d, trong đó V = hiệu điện thế = điện áp và d = khoảng cách, do đó đơn vị của điện trường là Vôn/mét (V/m). Công thức mật độ dòng điện là J = I/A, trong đó I = cường độ dòng điện và A = diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn, do đó đơn vị của mật độ dòng điện là Ampe/mét vuông (A/m² ) . Phương trình điện trở suất là ρ = E/J, do đó đơn vị của điện trở suất là V/m: A/m² = V/m x m² / A = V/A (m) = Ω m (đọc là: ôm-mét). Ω = Vôn / Ampere là đơn vị của điện trở.
Điện trở suất lớn nhất thuộc về chất cách điện, trong khi điện trở suất nhỏ nhất thuộc về chất dẫn điện tốt. Chất dẫn điện càng tốt thì điện trở của loại chất dẫn điện đó càng nhỏ. Thứ tự điện trở suất từ lớn nhất đến nhỏ nhất của các kim loại dẫn điện là thiếc, thép, nhôm, vàng, đồng, bạc. Vì vậy, có thể kết luận rằng giá trị điện trở của một vật thể cho biết khả năng cản trở dòng điện của vật thể đó.
Đối với chất dẫn điện tốt và tuân theo định luật Ohm, ở một nhiệt độ nhất định, giá trị điện trở suất không phụ thuộc vào điện trường, nghĩa là nếu điện trường thay đổi thì giá trị điện trở suất không thay đổi. Ngược lại, đối với các chất dẫn điện không tuân theo định luật Ohm, giá trị điện trở suất phụ thuộc vào điện trường, nghĩa là nếu cường độ điện trường thay đổi thì giá trị R cũng thay đổi.
Điện trở suất của chất dẫn điện kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu nhiệt độ của kim loại tăng, điện trở suất của kim loại tăng, trong khi nếu nhiệt độ của kim loại giảm, điện trở suất của kim loại giảm. Khi nhiệt độ tăng, các nguyên tử chuyển động nhanh hơn và được sắp xếp không đều đặn hơn, do đó chúng cản trở sự chuyển động của electron, làm cho dòng electron chảy chậm hơn. Khi nhiệt độ giảm, các nguyên tử chuyển động chậm hơn và được sắp xếp đều đặn hơn, do đó dòng electron chảy trơn tru hơn.
Ngược lại với điện trở suất là độ dẫn điện. Về mặt toán học, mối quan hệ giữa điện trở suất và độ dẫn điện được thể hiện qua phương trình:
σ = 1/ ρ
σ = độ dẫn điện của vật liệu dẫn, ρ = điện trở suất.
Đơn vị của điện trở suất là Ωm, do đó đơn vị của độ dẫn điện là 1 / Ωm = (Ωm) -1
Vật liệu dẫn điện có giá trị dẫn điện cao nhất, trong khi vật liệu cách điện hoặc chất dẫn điện kém có giá trị dẫn điện thấp nhất. Vật dẫn càng dẫn điện tốt thì độ dẫn điện càng cao. Thứ tự độ dẫn điện của các kim loại từ cao nhất đến thấp nhất là bạc, đồng, vàng, nhôm, thép, thiếc. Vì vậy, có thể kết luận rằng giá trị độ dẫn điện của một vật thể thể hiện khả năng dẫn điện của vật thể đó. Bạc có độ dẫn điện cao nhưng đắt tiền nên đồng được sử dụng rộng rãi hơn làm vật dẫn điện.
