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なぜ特定の材料に電気抵抗があるのですか?

材料の電気抵抗は、材料内の電子と原子の間の相互作用から生じます。主要な要因の内訳は次のとおりです。

1。電子移動度:

* 導体: 金属などの材料では、電子は原子にゆるく結合され、材料全体で自由に移動できます。これらの「遊離電子」は、電流を簡単に運ぶことができます。

* 絶縁体: 絶縁体では、電子は原子にしっかりと結合しています。それらを解放するには多くのエネルギーが必要であり、彼らを非常に貧弱な導体にし、抵抗が高くなります。

2。散乱と衝突:

*材料を通る電子が流れると、原子や他の電子と衝突します。これらの衝突により、電子はエネルギーを失い、抵抗として現れます。

* 温度: 温度の上昇により、原子がより多くの振動を引き起こし、より多くの衝突と耐性が高くなります。これが、電流を運ぶときにワイヤーが熱くなる理由です。

3。不純物と欠陥:

*材料内の不純物は、電子がナビゲートするための「障害物」を作成し、流れを妨げ、抵抗を増加させることができます。

*結晶の欠陥(欠落または置換原子)も散乱中心として作用し、耐性に寄与します。

4。量子効果:

*原子レベルでは、抵抗は量子の機械的効果の影響を受けます。 たとえば、不純物がない場合でも、材料の結晶格子構造によって電子が「散乱」することができます。

5。抵抗の種類:

* 抵抗性: これは最も一般的なタイプであり、抵抗が印加電圧(たとえば、電子回路の抵抗器など)に関係なく一定です。

* 非オーミック抵抗: 一部の材料は、印加電圧(ダイオード、トランジスタなど)とともに変化する抵抗を示します。これは、材料内の複雑な相互作用によるものです。

要約:

電気抵抗は、材料を自由に流れる電子の固有の困難から生じます。この困難は、電子移動度、原子との衝突、不純物、および量子効果の組み合わせによって引き起こされます。耐性の程度は材料間で大きく異なり、導体は低抵抗性と耐性が高い絶縁体を持っています。

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