跟胖哥学物理 电阻和电导
物质分类和存在的形式多种多样，固体、液体、气体、等离子体等等。按照物体导电能力，我们可以把物质分为三类：我们通常把导电性差的材料，如煤、人工晶体、琥珀、陶瓷等称为绝缘体。而把导电性比较好的金属如金、银、铜、铁、锡、铝等称为导体。可以简单的把介于导体和绝缘体之间的材料称为半导体。与导体和绝缘体相比，半导体材料的发现是最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界认可。
物体世界中有很多互为相反物理特性，其中物体导电能力和绝缘能力就是一个物质两种截然相反的性质。教材书已经画出了这三种物质的导电性和绝缘性。不过根据教材，我们把绝缘性换了另一种说法，就是导体对电流阻碍作用。
当我们把不同的导体接入电路，当电路中灯泡变亮时，我们说这个导体对电路阻碍作用小（电阻小），而导体对电流导电能力强（电导大）。
电子在物体内做定向移动会遇到阻碍作用，这种阻碍称为电阻。具有一定的电阻数的元器件称为电阻器，习惯简称为电阻。在初中物理学中，电阻表示导体的阻碍电流的能力，其实一个导体电阻也可以采用比值定义法，因为同一个导体，它的电流随着电压改变而改变，而电压与电流比值刚好是一个常数，符合比值定义一般特征。因此U/I叫做一个导体的电阻，用R来表示，R与U和I无关。根据电阻公式物体内电阻的大小与长度L成正比，与其横截面积S成反比，用公式表示为：R=ρL/S,其中ρ叫做物体的电阻系数或电阻率，它与材料的性质有关。不同的材料的电阻率不同的。相同的材料做成的导体，直径越大的电阻越小，反之越大。长度越长，电阻越大，反之则越小。电阻单位欧姆，简称欧。
电导表示某一种导体传输电流能力强弱程度。单位是Siemens（西门子），简称西，符号S或Ω-1。电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的一种参数。
在输电线路中，电导用来反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失。对于纯电阻线路，电导与电阻的关系方程为G=1/R， 其中G为物体电导，导体的电阻越小，电导就越大，数值上等于电阻的倒数: G = 1/R。 在交流电路中电导定义为导纳的实部（注意：不是电阻的倒数）：Y = G + jB。电导会随着温度的变化而有所变化。欧姆定律是R=U/I；其中， U是电压， I是电流。所以，可以得到欧姆电导定律的关系方程：G=I/U。电导是用来反映泄漏电流和空气游离所引起的有功功率损耗的一种参数。在输电线路中，电导用来反映线路带电时绝缘介质中产生泄漏电流及导线附近空气游离而产生有功功率损失。
对于导体存在两个特性，电阻和电导。他们是同一个导体两个特性性，都只取决与导体材料和长度和横截面积，而且互为导数。对于导体材料同样也有两个特性量：电阻率和电导率，它们是同一种材料两个特性量。
电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。某种物质所制成的原件（常温下20°C）的电阻与横截面积的乘积与长度的比值叫做这种物质的电阻率。电阻率与导体的长度、横截面积等因素有关，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定，且与温度无关。电阻率在国际单位制中的单位是Ω·m，读作欧姆米，简称欧米。常用单位为“欧姆·厘米”。
在温度一定的情况下，有公式R=ρl/s其中的ρ就是电阻率，l为材料的长度， S为面积。可以看出，材料的电阻大小与材料的长度成正比，而与其截面积成反比。电阻率（resistivity）是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
电阻率不仅与材料种类有关，而且还与温度、压力和磁场等外界因素有关。金属材料在温度不高时，ρ与温度t(℃)的关系是ρt=ρ0(1+at)，式中ρ1与ρ0分别是t℃和0℃时的电阻率;α是电阻率的温度系数，与材料有关。锰铜的α约为1×10-1/℃(其数值极小)，用其制成的电阻器的电阻值在常温范围下随温度变化极小，适合于作标准电阻。已知材料的ρ值随温度而变化的规律后，可制成电阻式温度计来测量温度。半导体材料的α一般是负值且有较大的量值。制成的电阻式温度计具有较高的灵敏度。有些金属(如Nb和Pb)或它们的化合物，当温度降到几K或十几K(绝对温度)时，ρ突然减少到接近零，出现超导现象，超导材料有广泛的应用前景。利用材料的ρ随磁场或所受应力而改变的性质，可制成磁敏电阻或电阻应变片，分别被用来测量磁场或物体所受到的机械应力，在工程上获得广泛应用。
对于物质分类，应该从材料特性来进行。因此从电阻率角度视角来看才是正确的，从一一角度，我们把物质三种重新定义一下。电阻率较低的物质被称为导体，常见导体主要为金属，而自然界中导电性最佳的是银，其次为半导体，硅锗。当存在外电场时，金属的自由电子在运动中不断和晶格节点上做热振子的正离子相碰撞，使电子运动受到阻碍，因而就具有了一定的电阻。其他不易导电的物质如玻璃、橡胶等，电阻率较高，一般称为绝缘体。介于导体和绝缘体之间的物质(如硅) 则称半导体。电阻率的科学符号为 ρ(Rho)。 已知物体的电阻，可由电阻率ρ、长度 l 与截面面积A 计算：ρ=RA/I，在该式中， 电阻R 单位为欧姆，长度 l 单位为米，截面面积 A 单位为平方米，电阻率 ρ单位为欧姆·米。
有电阻率就一定有电导率，嘿嘿，这是一个材料两个特性。电导率（conductivity）是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。在公式中，电导率用希腊字母κ来表示。电导率σ的标准单位是西门子/米（简写做S/m），为电阻率ρ的倒数，即σ=1/ρ。当1安培（1 A）电流通过物体的横截面并存在1伏特（1 V）电压时，物体的电导就是1 S。西门子实际上等效于1安培/伏特。如果σ是电导（单位西门子），I是电流（单位安培），E是电压（单位伏特），则：σ = I/E
通常，当电压保持不变时，这种直流电电路中的电流与电导成比例关系。如果电导加倍，则电流也加倍；如果电导减少到它初始值的1/10，电流也会变为原来的1/10。这个规则也适用于许多低频率的交流电系统，如家庭电路。在一些交流电电路中，尤其是在高频电路中，情况就变得非常复杂，因为这些系统中的组件会存储和释放能量。
总之，电导和电阻是同一个导体两个物理量，如果R是一个组件和设备的电阻（单位欧姆Ω），电导为G（单位西门子S），则：G = 1/R。这样成对物理关系，让物理学具体对称的美学价值，虽然同学进一步学习，我们会发现这种对称关系，在物理学中是一个普通规律!
同时也让我们看见比值定义法分子和分母也是可以颠倒的，只不过一定颠倒，其物理意义会发现显然改变，我们现在用笔者定义一些物理量，只是人们一种习惯，反之也是具有物理意义的，只是符不符合我们人类认知习惯才是没有被采纳关键，不过抛弃我们习惯，当然亦是成立和科学的。没有什么不可能的，只有合理，满足比值定义原理即可。
2018年10月12日于宜昌市尚书巷弄石斋
联系客服
