求導(dǎo)體--半導(dǎo)體---絕緣體---電阻率----電流，電壓，電阻，功率的

【專家解說(shuō)】：導(dǎo)體--半導(dǎo)體---絕緣體---電阻率----關(guān)于電流，電壓，電阻，功率的計(jì)算公式2009-10-25 08:27

生活中的金屬等一般都是導(dǎo)體，還有的絕緣體如布條、干燥的木棍等被水濕潤(rùn)后會(huì)變成導(dǎo)體，還有陶瓷在高溫下也會(huì)變成導(dǎo)體，生活中一般沒(méi)有現(xiàn)成的半導(dǎo)體,半導(dǎo)體一般是c族元素的金屬...
簡(jiǎn)單的說(shuō)生活中導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的界限是不明顯的，他們?cè)谝欢l件下能互相轉(zhuǎn)化...

半導(dǎo)體不是 金屬?gòu)奈锢砩隙x 就是 禁帶 遠(yuǎn)小于 絕緣體的 材料或者可以理解為 很容易 讓不導(dǎo)電的材料 變成導(dǎo)電的材料常用的是硅半導(dǎo)體當(dāng)然還有金屬氧化物 等很多

導(dǎo)體：銀、銅、金、鋁、鋅、鉑、錫、鐵、鉛、汞、石墨、水、酸、堿和鹽類的熔化液。
絕緣體：橡膠、塑料、陶瓷、云母、膠木、硅膠、絕緣紙、絕緣油、空氣。
半導(dǎo)體：硅、鍺、硒。

半導(dǎo)體和超導(dǎo)體有什么區(qū)別和相同處？他們分別有什么作用？

顧名思義：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料，叫做半導(dǎo)體（semiconductor）．

用處： 最早的實(shí)用“半導(dǎo)體”是「電晶體（Transistor）/ 二極體（Diode）」。
一、在 無(wú) 電收音機(jī)（Radio）及 電視機(jī)（Television）中，作為“訊號(hào)放大器 /整流器”用。
二、近來(lái)發(fā)展「太陽(yáng)能（Solar Power）」，也用在「光電池（Solar Cell）」中。
三、半導(dǎo)體可以用來(lái)測(cè)量溫度，測(cè)溫范圍可以達(dá)到生產(chǎn)、生活、醫(yī)療衛(wèi)生、科研教學(xué)等應(yīng)用的70%的領(lǐng)域，有較高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，分辨率可達(dá)0.1攝氏度，甚至達(dá)到0.01度也不是不可能，線性度0.2%，測(cè)溫范圍-100~+300攝氏度，是性價(jià)比極高的一種測(cè)溫元件。



物質(zhì)存在的形式多種多樣，固體、液體、氣體、等離子體等等。我們通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性差或不好的材料，如金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體?？梢院?jiǎn)單的把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。與導(dǎo)體和絕緣體相比，半導(dǎo)體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的，直到20世紀(jì)30年代，當(dāng)材料的提純技術(shù)改進(jìn)以后，半導(dǎo)體的存在才真正被學(xué)術(shù)界認(rèn)可。
1911年，荷蘭科學(xué)家卡末林—昂內(nèi)斯((Heike Kamerlingh-Onnes)用液氦冷卻汞，當(dāng)溫度下降到4.2K時(shí),水銀的電阻完全消失，這種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性，此溫度稱為臨界溫度。根據(jù)臨界溫度的不同，超導(dǎo)材料可以被分為：高溫超導(dǎo)材料和低溫超導(dǎo)材料。但這里所說(shuō)的「高溫」，其實(shí)仍然是遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)攝氏0℃的，對(duì)一般人來(lái)說(shuō)算是極低的溫度。1933年，邁斯納和奧克森菲爾德兩位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果把超導(dǎo)體放在磁場(chǎng)中冷卻，則在材料電阻消失的同時(shí)，磁感應(yīng)線將從超導(dǎo)體中排出，不能通過(guò)超導(dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為抗磁性。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的努力，超導(dǎo)材料的磁電障礙已被跨越，下一個(gè)難關(guān)是突破溫度障礙，即尋求高溫超導(dǎo)材料。




用處：超導(dǎo)材料最誘人的應(yīng)用是發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能。
由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得10萬(wàn)高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)。而用常規(guī)導(dǎo)體做磁體，要產(chǎn)生這么大的磁場(chǎng)，需要消耗3.5兆瓦的電能及大量的冷卻水，投資巨大。
超導(dǎo)磁體可用于制作交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、磁流體發(fā)電機(jī)和超導(dǎo)輸電線路等。
超導(dǎo)發(fā)電機(jī) 在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)強(qiáng)度提高到5萬(wàn)～6萬(wàn)高斯，并且?guī)缀鯖](méi)有能量損失，這種發(fā)電機(jī)便是交流超導(dǎo)發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)發(fā)電機(jī)的單機(jī)發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機(jī)提高5～10倍，達(dá)1萬(wàn)兆瓦，而體積卻減少1/2，整機(jī)重量減輕1/3，發(fā)電效率提高50％。
磁流體發(fā)電機(jī) 磁流體發(fā)電機(jī)同樣離不開(kāi)超導(dǎo)強(qiáng)磁體的幫助。磁流體發(fā)電發(fā)電，是利用高溫導(dǎo)電性氣體（等離子體）作導(dǎo)體，并高速通過(guò)磁場(chǎng)強(qiáng)度為5萬(wàn)～6萬(wàn)高斯的強(qiáng)磁場(chǎng)而發(fā)電。磁流體發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，用于磁流體發(fā)電的高溫導(dǎo)電性氣體還可重復(fù)利用。
超導(dǎo)輸電線路 超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，約有15%的電能損耗在輸電線路上，光是在中國(guó)，每年的電力損失即達(dá)1000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省的電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。
廣闊的超導(dǎo)應(yīng)用
高溫超導(dǎo)材料的用途非常廣闊，大致可分為三類：大電流應(yīng)用（強(qiáng)電應(yīng)用）、電子學(xué)應(yīng)用（弱電應(yīng)用）和抗磁性應(yīng)用。大電流應(yīng)用即前述的超導(dǎo)發(fā)電、輸電和儲(chǔ)能；電子學(xué)應(yīng)用包括超導(dǎo)計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)天線、超導(dǎo)微波器件等；抗磁性主要應(yīng)用于磁懸浮列車和熱核聚變反應(yīng)堆等。
超導(dǎo)磁懸浮列車 利用超導(dǎo)材料的抗磁性，將超導(dǎo)材料放在一塊永久磁體的上方，由于磁體的磁力線不能穿過(guò)超導(dǎo)體，磁體和超導(dǎo)體之間會(huì)產(chǎn)生排斥力，使超導(dǎo)體懸浮在磁體上方。利用這種磁懸浮效應(yīng)可以制作高速超導(dǎo)磁懸浮列車。
超導(dǎo)計(jì)算機(jī) 高速計(jì)算機(jī)要求集成電路芯片上的元件和連接線密集排列，但密集排列的電路在工作時(shí)會(huì)發(fā)生大量的熱，而散熱是超大規(guī)模集成電路面臨的難題。超導(dǎo)計(jì)算機(jī)中的超大規(guī)模集成電路，其元件間的互連線用接近零電阻和超微發(fā)熱的超導(dǎo)器件來(lái)制作，不存在散熱問(wèn)題，同時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度大大提高。此外，科學(xué)家正研究用半導(dǎo)體和超導(dǎo)體來(lái)制造晶體管，甚至完全用超導(dǎo)體來(lái)制作晶體管。

什么是電阻率?計(jì)算公式是什么?

1)定義或解釋

電阻率是用來(lái)表示各種物質(zhì)電阻特性的物理量。某種材料制成的長(zhǎng)1米、橫截面積是1平方毫米的導(dǎo)線的電阻，叫做這種材料的電阻率。公式R=ρL/S

(2)單位

國(guó)際單位制中，電阻率的單位是歐姆·米，常用單位是歐姆·平方毫米/米。

(3)說(shuō)明

①電阻率ρ不僅和導(dǎo)體的材料有關(guān)，還和導(dǎo)體的溫度有關(guān)。在溫度變化不大的范圍內(nèi)，：幾乎所有金屬的電阻率隨溫度作線性變化，即ρ=ρo(1+at)。式中t是攝氏溫度，ρo是O℃時(shí)的電阻率，a是電阻率溫度系數(shù)。

②由于電阻率隨溫度改變而改變，所以對(duì)于某些電器的電阻，必須說(shuō)明它們所處的物理狀態(tài)。如一個(gè)220 V

1OO W電燈燈絲的電阻，通電時(shí)是484歐姆，未通電時(shí)只有40歐姆左右。

③電阻率和電阻是兩個(gè)不同的概念。電阻率是反映物質(zhì)對(duì)電流阻礙作用的屬性，電阻是反映物體對(duì)電流阻礙作用的屬性。
下表是幾種金屬導(dǎo)體在20℃時(shí)的電阻率.
材料電阻率(Ω m)
(1)銀 1.6 × 10-8 (5)鉑 1.0 × 10-7 (9)康銅 5.0 × 10-7
(2)銅 1.7 × 10-8 (6) 鐵 1.0 × 10-7 (10)鎳鉻合金 1.0 × 10-6
(3)鋁 2.9 × 10-8 (7)汞 9.6 × 10-7 (11)鐵鉻鋁合金1.4 × 10-6
(4)鎢 5.3 × 10-8 (8)錳銅 4.4 × 10-7 (12) 鋁鎳鐵合金1.6 × 10-6
(13)石墨(8～13)×10-6
可以看出金屬的電阻率較小,合金的電阻率較大,非金
屬和一些金屬氧化物更大,而絕緣體的電阻率極大.鍺,硅,硒,氧化
銅,硼等的電阻率比絕緣體小而比金屬大,我們把這類材料叫做半導(dǎo)體
(semiconductors).

總結(jié):常態(tài)下(由表可知)導(dǎo)電性能最好的依次是銀,銅,鋁,這三種材料是最常用的,常被用來(lái)作為導(dǎo)線等,其中銅用的最為廣,幾乎現(xiàn)在的導(dǎo)線都是銅的(精密一起,特殊場(chǎng)合除外)鋁線由于化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定容易氧化已被淘汰.銀導(dǎo)電性能最好但由于成本高很少被采用,只有在高要求場(chǎng)合才被使用,如精密儀器,高頻震蕩器,航天等...順便說(shuō)下金,在某些場(chǎng)合儀器上觸點(diǎn)也有用金的,那是因?yàn)榻鸬幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定故采用,并不是因?yàn)槠潆娮杪市∷?

計(jì)算所有關(guān)于電流，電壓，電阻，功率的計(jì)算公式

1、串聯(lián)電路電流和電壓有以下幾個(gè)規(guī)律：（如：R1，R2串聯(lián)）
①電流：I=I1=I2（串聯(lián)電路中各處的電流相等）
②電壓：U=U1+U2（總電壓等于各處電壓之和）
③電阻：R=R1+R2（總電阻等于各電阻之和）如果n個(gè)阻值相同的電阻串聯(lián)，則有R總=nR
2、并聯(lián)電路電流和電壓有以下幾個(gè)規(guī)律：（如：R1，R2并聯(lián)）
①電流：I=I1+I2（干路電流等于各支路電流之和）
②電壓：U=U1=U2（干路電壓等于各支路電壓）
③電阻： （總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)和）或 。
如果n個(gè)阻值相同的電阻并聯(lián)，則有R總= R
注意：并聯(lián)電路的總電阻比任何一個(gè)支路電阻都小。
電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）。
5、利用W=UIt計(jì)算電功時(shí)注意：①式中的W、U、I和t是在同一段電路；②計(jì)算時(shí)單位要統(tǒng)一；③已知任意的三個(gè)量都可以求出第四個(gè)量。
6、計(jì)算電功還可用以下公式：W=I2Rt ；W=Pt；W=UQ（Q是電量）；


【電 學(xué) 部 分】
1電流強(qiáng)度：I＝Q電量/t
2電阻：R=ρL/S
3歐姆定律：I＝U/R
4焦耳定律：
⑴Q＝I2Rt普適公式)
⑵Q＝UIt＝Pt＝UQ電量＝U2t/R (純電阻公式)
5串聯(lián)電路：
⑴I＝I1＝I2
⑵U＝U1＋U2
⑶R＝R1＋R2
⑷U1/U2＝R1/R2 (分壓公式)
⑸P1/P2＝R1/R2
6并聯(lián)電路：
⑴I＝I1＋I(xiàn)2
⑵U＝U1＝U2
⑶1/R＝1/R1＋1/R2 [ R＝R1R2/(R1＋R2)]
⑷I1/I2＝R2/R1(分流公式)
⑸P1/P2＝R2/R1
7定值電阻：
⑴I1/I2＝U1/U2
⑵P1/P2＝I12/I22
⑶P1/P2＝U12/U22
8電功：
⑴W＝UIt＝Pt＝UQ (普適公式)
⑵W＝I^2Rt＝U^2t/R (純電阻公式)
9電功率：
⑴P＝W/t＝UI (普適公式)
⑵P＝I2^R＝U^2/R (純電阻公式)

電流密度的問(wèn)題：一般說(shuō)銅線的電流密度取6A/mm²，鋁的取4A，考慮到大電流的趨膚效應(yīng)，越大的電流取的越小一些，100A以上一般只能取到2.5左右，另外還要考慮輸電線路的線損，越長(zhǎng)取的也要越小一些。