مقاومت ویژه و رسانندگی الکتریکی

مقاومت ویژه ، یک ویژگی نهادین (ذاتی) یک ماده است که میزان مقاومت آن در برابر جریان الکتریکی را اندازه‌گیری می‌کند. در یک ماده وجود مقاومت ویژه کم، نشان‌دهندهٔ اینست که این ماده به‌راحتی به‌جریان برق اجازهٔ عبور می‌دهد. این مقاومت ویژه معمولاً و به‌طور گسترده با نماد الفبای یونانی (ρ) با تلفظ (رُ rho) نشان داده شده‌است. یکای مقاومت ویژهٔ الکتریکی در سیستم بین‌المللی اس‌آی (اهم در متر Ω⋅m) است.

برای مثال، در یک مکعب مربعی با اندازه‌های: یک متر طول و عرض و ارتفاع = 1m x1m x1m متر.

اگر مقاومتِ میان دو وَجه مخالف این مکعب را با یک اهم‌متر اندازه بگیریم،

و مقاومت بین دو نقطهٔ تماس یک اُهم ۱ Ω خوانده شود،

بنا بر تعریف: مقاومت ویژهٔ الکتریکیِ ماده‌ای که این مکعب از آن ساخته شده، ۱Ω است.

رسانندگی الکتریکی  یا رسانایی ویژه (specific conductance) (که می‌تواند روی دیگر همان سکهٔ مقاومت ویژه در نظر گرفته‌شود) برابر با وارون ضربیِ مقاومت الکتریکی ویژه است و اندازه‌گیری میزان قابلیت توانایی مواد برای عبور دادن جریان الکتریکی است. رسانندگی ویژه معمولاً با نماد الفبای یونانی و با (σ) با تلفظ (سیگما) نشان داده می‌شود، اما κ (کاپا) (به ویژه در مهندسی برق) یا γ (گاما) نیز گه‌گاه استفاده شده‌است. یکای رسانندگی الکتریکی در سیستم بین‌المللی اس‌آی (زیمنس بر متر S/m) است.

 تعریف 
پیوند=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Resistivity_geometry.png|بندانگشتی|قطعه ای از مواد مقاومی با اتصال‌های الکتریکی در دو انتها.
در یک حالت ایده‌آل، سطح‌مقطع و ترکیب فیزیکی مواد مورد بررسی در سراسر نمونه یکنواخت است و میدان الکتریکی و چگالی جریان در همه جا موازی و ثابت هستند. بسیاری از مقاومت‌ها و رساناها در واقع دارای سطح‌مقطع یکنواخت با شار جریان الکتریکی یکنواخت هستند و از یک ماده واحد ساخته شده‌اند، بنابراین این مدل خوبی است. (نمودار مجاور را ببینید) هنگامی که این مورد است، مقاومت الکتریکی  (به یونانی: rho) را می‌توان به صورت زیر محاسبه کرد:که در اینجا:
  مقاومت الکتریکی یک نمونه یکنواخت از ماده است.
  طول نمونه است
  سطح مقطع مساحت نمونه است

 مقاومت ویژه و رسانایی ویژهٔ الکتریکی انواع مواد 
 یک رسانای الکتریکی مانند یک فلزی با مقاومت ویژهٔ کم دارای رسانایی بالا و مقاومت کم است.
 یک عایق مانند شیشه دارای رسانایی کم و مقاومت بالا است.
 رسانایی یک نیم‌رسانا به‌طور کلی متوسط است، اما تحت شرایط مختلف متفاوت خواهد بود، مانند قرار گرفتن آن ماده در معرض یک میدان الکتریکی یا فرکانس خاصی از نور و مهم‌تر از همه با دما و عناصر تشکیل دهنده مواد نیمه‌هادی.

 مواد مقاومت ویژه، ρ (Ω·m)ابررساناها ۰ صفرفلزات ۱۰−۸نیم‌رساناها متغیرالکترولیتها متغیرعایق‌ها ۱۰۱۶ابرعایق‌ها∞

این جدول مقاومت ویژهٔ الکتریکی، رسانندگی ویژهٔ الکتریکی، و ضریب دمایی را برای چندین مادهٔ گوناگون در ۲۰ درجه سلسیوس °C (۶۸ °F, ۲۹۳ K) را نشان می‌دهد.

 مواد ρ (Ω·m) at  σ (S/m) at ضریب دماییThe numbers in this column increase or decrease the significand portion of the resistivity. For example, at , the resistivity of silver is . This is calculated as  where ρo is the resistivity at  (in this case) and α is the temperature coefficient.(K−1) منبعکربن (گرافین)−0.0002Physicists Show Electrons Can Travel More Than 100 Times Faster in Graphene . Newsdesk.umd.edu (2008-03-24). Retrieved on 2014-02-03.نقره0.0038مس0.00404مس بازپخت‌شدهReferred to as 100% IACS or International Annealed Copper Standard. The unit for expressing the conductivity of nonmagnetic materials by testing using the eddy-current method. Generally used for temper and alloy verification of aluminium.0.00393Copper wire tables : United States. National Bureau of Standards : Free Download & Streaming : Internet Archive. Archive.org (2001-03-10). Retrieved on 2014-02-03.طلاGold is commonly used in electrical contacts because it does not easily corrode.0.0034آلومینیمCommonly used for high voltage power lines 0.0039تنگستن0.0045روی0.0037Physical constants . (PDF format; see page 2, table in the right lower corner). Retrieved on 2011-12-17.نیکل۰٫۰۰۶لیتیوم۰٫۰۰۶آهن0.005پلاتین0.00392قلع۰٫۰۰۴۵فولاد کربنیAISI 1010 Steel, cold drawn. Matwebسرب0.0039تیتانیوم۰٫۰۰۳۸دانه جهت‌دار فولاد الکتریکالمنگنین0.000002(see also Table of Resistivity. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)کنستانتن0.000008John O'Malley (1992) Schaum's outline of theory and problems of basic circuit analysis, p. 19, McGraw-Hill Professional, فولاد زنگ‌نزن18% chromium/ 8% nickel austenitic stainless steel0.00094Glenn Elert (ed.), "Resistivity of steel", The Physics Factbook, retrieved and 16 June 2011.جیوه0.0009نیکرومNickel-iron-chromium alloy commonly used in heating elements. گالیم آرسنید تا  تا  کربن اَریخت تا  تا  −0.0005Y. Pauleau, Péter B. Barna, P. B. Barna (1997) Protective coatings and thin films: synthesis, characterization, and applications, p. 215, Springer, .کربن (گرافیت)Graphite is strongly anisotropic. تا  ∥basal plane ⊥basal plane  تا  ∥basal plane ⊥basal plane Hugh O. Pierson, Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and applications, p. 61, William Andrew, 1993 .PEDOT:PSS تا  تا ?ژمانیومThe resistivity of semiconductors depends strongly on the presence of impurities in the material.۲٫۱۷ −0.048آب دریاCorresponds to an average salinity of 35 g/kg at . Physical properties of sea water . Kayelaby.npl.co.uk. Retrieved on 2011-12-17.آب استخر شناThe pH should be around 8.4 and the conductivity in the range of 2.5 – 3 mS/cm. The lower value is appropriate for freshly prepared water. The conductivity is used for the determination of TDS (total dissolved particles). تا  تا  . chemistry.stackexchange.comآب آشامیدنیThis value range is typical of high quality drinking water and not an indicator of water quality تا  تا  سیلیکانچوب (مرطوب) تا  تا  Transmission Lines data. Transmission-line.net. Retrieved on 2014-02-03.آب خالصConductivity is lowest with monatomic gases present; changes to  upon complete de-gassing, or to  upon equilibration to the atmosphere due to dissolved CO2  شیشه تا  تا  ? لاستیک سخت?چوب (در تنور خشگ‌شده) تا  تا  گوگرد?هوا تا  تا  کربن (الماس)~ Lawrence S. Pan, Don R. Kania, Diamond: electronic properties and applications, p. 140, Springer, 1994 .شیشه سیلیسی?پی‌ئی‌تی? تفلون  تا  تا ?

ضریب دمای مؤثر در درجه‌حرارتِ مختلف و درجهٔ خلوص متفاوت مواد، متغیراست. مقدار ۲۰ درجه سانتی‌گراد اگر در دماهای دیگر استفاده شود تنها یک تقریب در حدود زمانی است. برای مثال، ضریب در دمای بالاتر برای مس کمتر می‌شود و معمولاً در  مقدار ۰٫۰۰۴۲۷ به دست می‌آید.Copper Wire Tables . US Dep. Commerce. National Bureau of Standards Handbook. February 21, 1966

نقره با مقاومت بسیار پایین؛ (هدایت بالا)، نمونهٔ بارز و مشخص فلزات در این مورداست. گرگی گاموف به‌طور جامع و دقیقی ماهیت تعاملات فلزات را با الکترون‌ها در کتاب دانش برای همه و محبوب خود؛ (یک، دو، سه … بینهایت ۱۹۴۷ One, Two, Three … Infinity (1947))، این‌گونه خلاصه کرد:

از دیدگاه بیشتر فنی، مدل الکترون آزاد، شرحی پایه‌ای از جریان الکترون در فلزات را ارائه می‌دهد

چوب به‌طور گسترده‌ای به عنوان یک عایق بسیار خوب شناخته شده‌است، اما مقاومت الکتریکی چوب به گونهٔ حساسی به میزان رطوبت آن بستگی دارد، در حالی که چوب خام فاکتور حداقل  عایق بدتری از خشک‌ترین چوب است. ولی در هر صورت، یک ولتاژ به‌اندازهٔ کافی بالا - مانند آذرخش یا برخی از خطوط برق با تنش بالا - می‌تواند منجر به شکست عایق و خطر برق گرفتگی حتی با چوب ظاهراً خشک شود.

 جستارهای وابسته 
 قانون اهم
 مقاومت الکتریکی عناصر (صفحه اطلاعات)

 یادداشت‌ها 

 منابع 

رده:علم مواد
رده:کمیت‌های فیزیکی
*