中国科学技术大学《电磁学》 第二章稳恒电流 作者:叶邦角 §2-1物质的电性质 、物质电性质分类 1.导体、绝缘体与半导体 各种物质电性质的不同,早在18世纪初就为人们所注意了1729年,英国人格雷(Stephen Gray)就发现金属和丝绸 的电性质不同,前者接触带电体时能很快把电荷转移或传导到别的地方,而后者却不能。 由于不同原子内部的电子数目和原子核内的情况各不相同,由不同原子聚集在一起构成的不同物质的电性质也各不相 同,甚至有的差别很大。即使是由相同原子构成的物质,由于所处的环境条件(如温度、压强等)不同,电性质也有差异。 电阻率(用符号p表示)是可以定量反映物质传导电荷能力的物理量,在数值上等于单位横截面、单位长度的物质电阻。 物质的p越小,其传移和传导电荷的能力越强。 通常人们把物质分为3类: (1)导体 转移和传导电荷能力很强的物质,或者说电荷很容易在其中移动的物质;导体的电阻率约在102m~10m之间。 导体有固态物质,如金属、合金、石墨、人体、地等;有液态物质,如电解液,即酸、碱、盐的水溶液等;也有气体 物质,如各种电离气体.此外,在导体中还有等离子体和超导体。 (2)绝缘体 转移和传导电荷能力很差的物质,即电荷在其中很难移动的物质;绝缘体的电阻率一般为10m~10m。 绝缘体同样有固态物质,如玻璃、橡胶、塑料、瓷器、云母、纸等。 有液态物质,如各种油; 也有气态物质,如未电离的各种气体。 2Ё೑⾥ᄺᡔᴃ໻ᄺlj⬉⺕ᄺNJ ㄀Ѡゴ 〇ᘦ⬉⌕ ԰㗙˖৊䙺㾦 2 c⠽䋼ⱘ⬉ᗻ䋼 ৻ எ࠶ᅢᎌދჁᎌޔ 1. ᇐԧǃ㒱㓬ԧϢञᇐԧ ৘⾡⠽䋼⬉ᗻ䋼ⱘϡৠˈᮽ೼ 18 Ϫ㑾߱ህЎҎӀ᠔⊼ᛣњDŽ1729 ᑈˈ㣅೑ҎḐ䳋˄Stephen Gray˅ህথ⦄䞥ሲ੠ϱ㓌 ⱘ⬉ᗻ䋼ϡৠˈࠡ㗙᥹㾺ᏺ⬉ԧᯊ㛑ᕜᖿᡞ⬉㥋䕀⿏៪Ӵᇐ߿ࠄⱘഄᮍˈ㗠ৢ㗙ैϡ㛑DŽ ⬅Ѣϡৠॳᄤݙ䚼ⱘ⬉ᄤ᭄Ⳃ੠ॳᄤḌݙⱘᚙމ৘ϡⳌৠˈ⬅ϡৠॳᄤ㘮䲚೼ϔ䍋ᵘ៤ⱘϡৠ⠽䋼ⱘ⬉ᗻ䋼г৘ϡⳌ ৠˈ⫮㟇᳝ⱘᏂ߿ᕜ໻DŽेՓᰃ⬅Ⳍৠॳᄤᵘ៤ⱘ⠽䋼ˈ⬅Ѣ᠔໘ⱘ⦃๗ᴵӊ˄བ⏽ᑺǃय़ᔎㄝ˅ϡৠˈ⬉ᗻ䋼г᳝ᏂᓖDŽ ⬉䰏⥛˄⫼ヺোρ㸼⼎˅ᰃৃҹᅮ䞣ড᯴⠽䋼Ӵᇐ⬉㥋㛑࡯ⱘ⠽⧚䞣ˈ೼᭄ؐϞㄝѢऩԡ῾៾䴶ǃऩԡ䭓ᑺⱘ⠽䋼⬉䰏DŽ ⠽䋼ⱘρ䍞ᇣˈ݊Ӵ⿏੠Ӵᇐ⬉㥋ⱘ㛑࡯䍞ᔎDŽ 䗮ᐌҎӀᡞ⠽䋼ߚЎ 3 ㉏˖ ˄1˅ᇐ ԧ 䕀⿏੠Ӵᇐ⬉㥋㛑࡯ᕜᔎⱘ⠽䋼ˈ៪㗙䇈⬉㥋ᕜᆍᯧ೼݊Ё⿏ࡼⱘ⠽䋼˗ᇐԧⱘ⬉䰏⥛㑺೼ 10-8Ω m̚10-6Ω m П䯈DŽ ᇐԧ᳝೎ᗕ⠽䋼ˈབ䞥ሲǃড়䞥ǃ⷇๼ǃҎԧǃഄㄝ˗᳝⎆ᗕ⠽䋼ˈབ⬉㾷⎆ˈे䝌ǃ⺅ǃⲤⱘ∈⒊⎆ㄝ˗г᳝⇨ԧ ⠽䋼ˈབ৘⾡⬉⾏⇨ԧˊℸ໪ˈ೼ᇐԧЁ䖬᳝ㄝ⾏ᄤԧ੠䍙ᇐԧDŽ ˄2˅㒱㓬ԧ 䕀⿏੠Ӵᇐ⬉㥋㛑࡯ᕜᏂⱘ⠽䋼ˈे⬉㥋೼݊Ёᕜ䲒⿏ࡼⱘ⠽䋼˗㒱㓬ԧⱘ⬉䰏⥛ϔ㠀Ў 106Ω m̚1018Ω mDŽ 㒱㓬ԧৠḋ᳝೎ᗕ⠽䋼ˈབ⦏⩗ǃ‵㛊ǃล᭭ǃ⫋఼ǃѥ↡ǃ㒌ㄝDŽ ᳝⎆ᗕ⠽䋼ˈབ৘⾡⊍˗ г᳝⇨ᗕ⠽䋼ˈབ᳾⬉⾏ⱘ৘⾡⇨ԧDŽ