Elektrisk leder

modstanden for en given leder afhænger af det materiale, den er lavet af, og af dets dimensioner. For et givet materiale er modstanden omvendt proportional med tværsnitsarealet. For eksempel har en tyk kobbertråd lavere modstand end en ellers identisk tynd kobbertråd., For et givet materiale er modstanden også proportional med længden; for eksempel har en lang kobbertråd højere modstand end en ellers identisk kort kobbertråd. Modstanden R og konduktans G af en leder med ensartet tværsnit kan derfor beregnes som

R = ρ A A , G = A A ℓ . {\displaystyle {\begin{justeret}R&=\rho {\frac {\ell }{A}},\\G&=\sigma {\frac {A}{\ell }}.,\end{justeret}}}

hvor g ar {\displaystyle \ell } er længden af lederen, målt i meter , er den tværsnit af dirigent målt i kvadratmeter , σ (sigma) er den elektriske ledningsevne målt i siemens per meter (S·m−1), ρ (rho) er den elektriske modstand (også kaldet specifikke elektriske modstand) af materialet, målt i ohm-m (Ω·m). Resistiviteten og ledningsevnen er proportionalitetskonstanter og afhænger derfor kun af det materiale, tråden er lavet af, ikke trådens geometri., Resistivitet og ledningsevne er reciprocals: = = 1 / {{\displaystyle \ rho =1 / \ sigma } . Resistivitet er et mål for materialets evne til at modsætte sig elektrisk strøm.

denne formel er ikke nøjagtig: den antager, at strømtætheden er fuldstændig ensartet i lederen, hvilket ikke altid er sandt i praktisk situation. Imidlertid giver denne formel stadig en god tilnærmelse til lange tynde ledere, såsom ledninger.

en anden situation denne formel er ikke nøjagtig for er med vekselstrøm (AC), fordi hudeffekten hæmmer strømstrømmen nær midten af lederen., Derefter er det geometriske tværsnit forskelligt fra det effektive tværsnit, hvor strømmen faktisk strømmer, så modstanden er højere end forventet. Tilsvarende, hvis to ledere er i nærheden af hinanden, der bærer vekselstrøm, øges deres modstande på grund af nærhedseffekten. Ved kommerciel effektfrekvens er disse effekter signifikante for store ledere, der bærer store strømme, såsom busstænger i en elektrisk understation, eller store Strømkabler, der bærer mere end et par hundrede ampere.,

bortset fra trådens geometri har temperaturen også en signifikant effekt på ledernes effektivitet. Temperatur påvirker ledere på to hovedmåder, den første er, at materialer kan ekspandere under påføring af varme. Den mængde, som materialet vil udvide, styres af den termiske udvidelseskoefficient, der er specifik for materialet. En sådan ekspansion (eller sammentrækning) vil ændre lederens geometri og dermed dens karakteristiske modstand. Imidlertid er denne effekt generelt lille i størrelsesordenen 10-6., En stigning i temperaturen vil også øge antallet af fononer, der genereres i materialet. En fonon er i det væsentlige en gittervibration, eller rettere en lille, harmonisk kinetisk bevægelse af materialets atomer. Ligesom rystelsen af en flippermaskine tjener fononer til at forstyrre elektronernes vej, hvilket får dem til at sprede sig. Denne elektronspredning vil reducere antallet af elektronkollisioner og vil derfor reducere den samlede mængde overført strøm.