抵抗率計算機でできること
この計算機は、実際の測定値から材料の電気抵抗率(ρ、「ロー」)を求めます。使用するのは、均一な試料の抵抗、その長さ、そして断面積です。抵抗率は材料に固有の性質であり—抵抗とは異なり、試料の大きさや形状には依存しません。そのため、銅とアルミニウムを比較したり、未知の導体を特定したりする際に用いる値となります。本ツールは材料の導電率(σ)も表示します。これは抵抗率の逆数にすぎません。
使い方
測定した3つの値を入力し、結果を読み取ります。
- 抵抗 R — 試料全体の抵抗をオーム(Ω)で。たとえば四端子(ケルビン)測定によるもの。
- 長さ L — 電流が試料に沿って流れる距離をメートルで。
- 断面積 A — 電流が流れる面積を平方メートルで。直径 d の丸線の場合、A = π × (d / 2)2。1 mm² は 0.000001 m² に等しいことに注意してください。
主な出力は、オーム・メートル(Ω·m)で表した抵抗率です。表ではマイクロオーム・メートル(μΩ·m)でも示します。これは一般的な工学単位 Ω·mm²/m と数値的に同一であり、あわせて導電率をジーメンス毎メートルで表示します。
計算式の解説
抵抗、抵抗率、長さ、面積は抵抗率の定義によって結び付いています。均一な導体の抵抗から出発し、ρ について解くと次のようになります。
$$ R = \rho \frac{L}{A} \quad\Rightarrow\quad \rho = \frac{R \cdot A}{L} $$導電率は抵抗率の逆数です。
$$ \sigma = \frac{1}{\rho} $$ここで R はオーム、L はメートル、A は平方メートルで、ρ はオーム・メートル(Ω·m)、σ はジーメンス毎メートル(S/m)で得られます。ほとんどの金属では抵抗率が温度とともに上昇するため、この式は一定温度における均一な試料を前提としています。
計算例
長さ 10 m、断面積 0.000001 m²(1 mm²)の銅線があり、測定された抵抗は 0.168 Ω です。式に代入すると次のようになります。
$$ \rho = \frac{0.168 \times 0.000001}{10} = 1.68 \times 10^{-8}\ \Omega\cdot\text{m} $$導電率はその逆数です。
$$ \sigma = \frac{1}{\rho} = 5.95 \times 10^7\ \text{S/m} $$1.68 × 10-8 Ω·m(0.0168 μΩ·m)という抵抗率は、20 °C における焼きなまし銅の文献値と一致し、この試料が銅であることを裏付けています。
よくある質問
抵抗率と抵抗の違いは何ですか? 抵抗(R、オーム)は特定の物体の大きさや形状に依存しますが、抵抗率(ρ、オーム・メートル)は材料そのものに固有の性質です。同じ金属でできた細長い線と短く太い線は、抵抗は異なりますが抵抗率は同一です。
丸線の断面積はどう求めますか? A = π × (d / 2)2 を使います。ここで d は線の直径です。たとえば直径 2 mm の線では A = π × (0.001)2 ≈ 0.00000314 m² となります。mm² から m² へは 0.000001 を掛けて換算します。
温度は結果に影響しますか? はい。ほとんどの金属の抵抗率は温度とともに増加するため、公表されている参照値は特定の温度、通常は 20 °C で示されます。結果を参照表と比較したい場合は、既知の温度で抵抗を測定してください。