[科普中国]-收缩电阻

收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。所有的物体在微观条件下都是粗糙的，有小凸起，也有凹坑。因此在实际的固体材料接触中，真正接触的区域只是我们通常所谓的接触面积的一小部分。

简介收缩电阻是电流在流经电接触区域时，从原来截面较大的导体突然转入截面很小的接触点，电流发生剧烈收缩现象，此现象所呈现的附加电阻称为收缩电阻。

圆形接触区域收缩电阻的计算

假设圆形接触区域（a区域）远小于的两物体相接触的平面，则电流流经a区时有如图（a）的分布，在接近a区域时，形成如图的电流等势面（椭圆形），等势面的方程为：

参数μ是椭圆的垂直半轴长度，虚线为电流多少的分界线（如0.25I则表示有25%的电流流经该虚线上面的区域）。当μ较大时等势面之间的扩展电阻（spreading resistance） 为:

其中ρ为材料的电阻率

则总的收缩电阻 是扩展电阻的2倍，为：

当两侧的接触材料不同时，则收缩电阻为：

物理过程所有的固体表面从微观上看都是凸凹不平的，表面微观突起和凹陷的形状、高度变化，平均距离以及其他几何特征都取决于表面加工的过程。两个触头实际接触的物理图如下图所示。当两个表面实际接触时，即使外加很大的接触压力，也只有少数的点实际发生了接触，即实际接触面积只是名义接触面的很小一都分。金属表面一般都覆盖着不导电的氧化膜或其他种类的绝缘膜，只有少部分膜破裂的地方才能形成金属与金属之间的直接接触导通电流，由此可知两个导体真正能够接触导通电流的面积要比名义接触面积小得多。

示意图

接触斑点为了区别在实际接触的小面积上有导电和不导电的部分，把发生实际接触的小面积称为“机械接触斑点”，简称“接触斑点”。其中形成金属接触或准金属接触的面积，即实际传导电流面积称为“导电斑点”，国际上通用的术语叫做“a斑点”。

由图可以看出，电流线在导电斑点处发生弯曲变形。直至所有的电流线都交汇到导电斑点(或a斑点)处。由于电流线在导电斑点附近发生收缩，使电流流过的路径增加。导体的有效导电截面积减小，因而出现局部的附加电阻，称为收缩电阻。一般来说在接触面上还经常有电阻率很大的由污染物形成的膜，这又进一步增加了电阻称作膜电阻。收缩电阻和膜电阻之和称为接触电阻，它是两个接触导体形成的交界面的总电阻。

接触电阻对导体间呈现的电阻称为接触电阻。有些电路对接触电阻的变化很敏感。应该指出，开关的接触电阻是开关在若干次的接触中的所允许的接触电阻的最大值。在电路板上是专指金手指与连接器之接触点，当电流通过时所呈现的电阻之谓。为了减少金属表面氧化物的生成，通常阳性的金手指部份，及连接器的阴性卡夹子皆需镀以金属，以抑抵其“接载电阻”的发生。其他电器品的插头挤入插座中，或导针与其接座间也都有接触电阻存在。

导电斑点由于金属表面一般都覆盖着不导电的膜层，因而在实际接触面内，只有少部分膜被压破的地方才能形成金属与金属的直接接触，电流实际上只能从这些更小的金属接触中通过，国际上通常称为“a-斑点”1。

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徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学