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我們是中科院主管、科學(xué)出版社主辦，與日本知名科普雜志Newton版權(quán)合作的一本綜合性科普月刊。

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這個(gè)問題，需要分不同的材料來(lái)看。

金屬導(dǎo)體，如鐵、銅等，其電阻率隨著溫度的升高而變大，隨溫度的降低而減少，成正比關(guān)系。這是因?yàn)闇囟壬?，金屬材料中自由電子運(yùn)動(dòng)的阻力會(huì)增大，電阻也就會(huì)不斷變大。到了一定溫度，物態(tài)開始發(fā)生變化，例如從固體變?yōu)橐后w，再?gòu)囊后w到氣體。在物態(tài)變化時(shí)，由于原子的排列變得更為混亂、分散，電阻率還會(huì)出現(xiàn)跳躍性的上升。

半導(dǎo)體由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)，所以具有特殊的性質(zhì)。如硅、鍺等元素，它們?cè)雍说淖钔鈱与娮佑?個(gè)，既不容易掙脫束縛，也沒有被原子核緊緊束縛，所以半導(dǎo)體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。當(dāng)溫度升高，半導(dǎo)體原子最外層的電子獲得能量掙脫原子核的束縛成為自由電子，可供其他電子移動(dòng)的空穴增多電阻隨溫度變化，所以導(dǎo)電性能增加，電阻率下降。有摻雜的半導(dǎo)體變化較為復(fù)雜，當(dāng)溫度從絕對(duì)零度上升，半導(dǎo)體的電阻率先是減小，到了絕大部分的帶電粒子離開了它們的載體后電阻隨溫度變化，電阻率會(huì)因帶電粒子的活動(dòng)力下降而隨溫度稍微上升。當(dāng)溫度升得更高，半導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生新的載體（和未經(jīng)摻雜的半導(dǎo)體一樣），于是電阻率會(huì)再度下降。

至于絕緣體和電解質(zhì)，它們的電阻率與溫度的關(guān)系一般不成比例。還有一些物體如錳銅合金和鎳銅合金，其電阻率隨溫度變化極小，可以利用它們的這種性質(zhì)來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。

當(dāng)溫度極高時(shí)，物質(zhì)就會(huì)進(jìn)入新的狀態(tài)，成為等離子體。此時(shí)，原子被電離，電子溢出，原子核組合成離子團(tuán)，因此即使原本物質(zhì)是絕緣體，成為等離子體后也可導(dǎo)電。

如果溫度更高會(huì)是什么情況？據(jù)報(bào)道，美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室下屬的研究小組利用相對(duì)論重離子對(duì)撞機(jī)（RHIC）成功制造出有史以來(lái)最高溫度，該極端狀態(tài)產(chǎn)生的物質(zhì)為新的夸克膠子混合態(tài)，其溫度約為4萬(wàn)億攝氏度，是太陽(yáng)核心溫度的25萬(wàn)倍，專家表示這是迄今為止人類科學(xué)實(shí)驗(yàn)室達(dá)到的最高溫度。這種物質(zhì)存在時(shí)間極短（大約只有10-24秒），所以它的電性質(zhì)尚不明確。

↑↑日全食時(shí)，可以看到太陽(yáng)周圍光環(huán)狀的日冕。日冕的溫度可達(dá)100萬(wàn)攝氏度，氫、氦等原子被電離為帶正電的質(zhì)子、氦原子核，以及帶負(fù)電的自由電子，以等離子體的狀態(tài)存在。圖/Luc Viatour

物體電阻與溫度之間的關(guān)系非常復(fù)雜，溫度升高到一定程度時(shí)，物體的電阻并不一定會(huì)變得無(wú)限大，使得電流完全無(wú)法通過。

本文節(jié)選自《科學(xué)世界》2016年第1期，對(duì)全文感興趣的讀者請(qǐng)點(diǎn)擊下圖購(gòu)買雜志。

文章由啟和科技編輯