基本原理編 「いまさら聞けない」をここで解決!温度・湿度・電気などの基本知識集

電気抵抗の基本

電気抵抗と温度について

電気抵抗は温度によって変化します。
電気特性の試験では、環境温度変化は無視できません。

電気抵抗は温度によって変わります。
品質管理での検査のうち、電気特性の検査を行う場合は、検査環境の温度変化に注意が必要です。
また、この「電気抵抗の温度変化」は、導電体の素材(金属の種類)によっても異なります。
本巻では、このような電気抵抗の温度変化の状況を詳しく確認しながら、電気特性検査の場合などにおける環境の温度管理について考えます。

電荷を持った粒子(電子など)が物質の中を移動するのが電流。
物質によって異なる、粒子の移動のしやすさ、
しにくさが電気抵抗。

オーム(Ω)の法則

電気抵抗とは、電流が流れる際に発生する抵抗のことです。
電気回路の2点間に、電位差が生じると電流が流れます。

電位差V、電流I、電気回路の抵抗R の間には、
V=IR …①

という関係があり、これをオーム(Ω)の法則といいます。

粒子の移動から算出する「電気抵抗」

電気が流れているという事象は、電荷を持った粒子(キャリア)が、外部から加えられた電界によって、移動することで発生します。
その電荷を持った粒子は、金属などの導体では電子、半導体では電子および正孔、電解質ではイオンなどです。
電気抵抗(R)は「R=d/nqμS」の計算によって算出されます。

一様な断面積Sの物体内を流れるキャリアの電荷をq、単位体積あたりの数をn、平均の速さをvとすると、
電流Iは物体の断面を単位時間に通過する電荷の量なので、

I=nqvS…②

vは電界の強さEに比例するので、その比例定数をμとすると、

v=μE…③

このμは物質中のキャリアの動きやすさを示しています。

また、物体の長さをd、その両端にかかる電位差(電圧)をVとすると、
E=V/d…④
②、③、④から、

V=d/nqS・I…⑤
よって、①、⑤式から

R=d/nqμS…⑥
となります。

物質によって異なる「抵抗率」

電気抵抗(R)=d/nqμSにおいて、S=1[㎡]、d=1[m]としたときの電気抵抗の値をその物質の抵抗率といい、ρ[Ω・m]であらわされます。
ρが材質によってそれぞれ異なることを利用した様々な電子製品などの技術がある一方、電気特性上で様々な問題を生むこともあります。

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