電阻的微觀原理是什麼，哪些因素又會影響電阻的大小？

2020-10-18 艾伯史密斯

對於固體材料來說，自由電子的定向移動形成電流，由於固體當中同時存在正電荷和負電荷，於是自由電子的定向移動會受到阻礙，這就是電阻的微觀原理。

電流的本質是電荷的定向移動，物質由原子組成，原子由帶正電荷的原子核與帶負電子的核外電子構成，在導體材料中，部分核外電子脫離原子核的束縛成為自由電子，如果在導體兩端加上電場，導體內的自由電子將會產生定向移動，也就產生了電流。

需要說明的是，自由電子的定向運動速度很慢，大約只有每秒幾毫米至幾釐米，但是電場在導體中的傳播速度接近光速，而電流的傳播速度取決於電場速度。

在導體當中，自由電子在定向移動時，會與其他粒子發生碰撞，也會受到帶正電荷的原子核影響，從而造成自由電子損失動能，損失的動能將轉化為其他粒子的不規則運動，也就是導體本身的內能，從宏觀上看，導體也就有了電阻。

根據這個微觀原理，很容易理解電阻率，電阻率ρ：表示物體導電特性的物理量，材料電阻R=ρL/S。

材料長度L：導體材料越長，定向移動的電荷受到的阻礙越大，於是電阻與材料長度成正比。

材料橫截面積S：材料的橫截面積越大，單位長度導體中的自由電子數量越多，導體的導電性能越好。

溫度：溫度會影響材料的微觀性質，會在一定程度上影響導體的導電性能。

在所有材料當中，金屬的核外電子傾向於脫離，所以金屬中的自由電子相對較多，導電性能相比其他材料更好，下面是幾種金屬的電阻率。

溫度越高時，導體中原子的不規則運動越劇烈，對自由電子的阻礙作用也越大，所以絕大部分材料隨著溫度的升高，電阻率也會升高；但是存在一些半導體材料，在溫度適當升高時，自由電子的數量將會大大增加，這時候溫度升高，材料的電阻率反而降低。

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