为什么电线的粗细会影响电阻？

一位老师用公路类比解释了为什么。您拥有的车道越多，汽车通过的速度就越快，其中车道的数量显然代表电线的厚度，而汽车代表电子。很简单。

但是在某一点之后，导线是否应该不会变得太粗，以至于那之后的任何厚度都不会影响电阻？例如，如果您有100辆汽车在高速公路上行驶，那么4车道的高速公路将使汽车的行驶速度比1车道的汽车快得多，因为每条车道的汽车较少。但是一条1000车道的高速公路将要和10000车道的高速公路一样高效，因为在两条高速公路上，每辆车都有自己的车道。经过100条车道后，车道数不会产生阻力。

那么，为什么增加导线厚度总是会降低电阻？

汽车类比不是一个很好的类比，因为电子实际上并没有从电线的一端流到另一端（好吧，但速度非常慢），这暗示着汽车之间有一定的空间，而实际上无论高速公路的宽度如何，都更像是交通拥堵。
它更像是一排台球，向第一个施加力，并且能量通过所有中间球传递到最后一个（有点像牛顿的摇篮，尽管这些球并没有真正反弹）。自由电子在周围反弹，偶尔会受到电位差的阻碍（见下文），从而导致电流方向的平均倾斜。

水的类比更好-管道总是充满水，并且对于相同的泵（电池），管道越宽，压力（电压）始终越低，这意味着流量更大，阻力更低。

Wiki页面上有关电阻率的这句话很好地解释了：

在金属中-金属由原子的晶格组成，每个原子都有一个电子外壳，它们从其母原子自由解离并穿过该晶格。这也称为正离子晶格。4
这种可解离电子的“海洋”使金属传导电流。当在金属上施加电势差（电压）时，所产生的电场使电子从导体的一端移动到另一端。
在室温附近，金属具有抵抗力。这种阻力的主要原因是离子的热运动。这起到散射电子的作用（由于自由电子波对离子的非相关电位的破坏性干扰）[需要引用]。晶格中产生的缺陷也有助于杂质金属的电阻。在纯金属中，这种来源可以忽略不计[需要引用]。
导体的截面积越大，每单位长度可携带的电子越多。结果，在较大横截面的导体中电阻较低。电子穿过材料遇到的散射事件的数量与导体的长度成正比。因此，导体越长，电阻越高。不同的材料也会影响电阻。

我将以稍微不同的方式来解决您的问题，以使您对阻力下降的原因有更直观的了解。

首先让我们考虑一个简单电路的等效电阻：

_{（来源：electronics.dit.ie）}

当电阻并联时（图中的底部电路），总电阻为：$\frac{1}{R_{Total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} ... \frac{1}{R_n}$

您可以在教科书中看到此等式，但您可能想知道“但是您添加了更多电阻！这怎么会使电阻下降？”。

要了解原因，让我们看一下电导率。电导是电阻的倒数。即，材料的电阻越小，则导电性越高。电导率定义为，其中为电导率，为电阻。$G = \frac{1}{R}$$G$$R$

现在，这部分很有趣，看看在并联电路电阻方程中使用电导时会发生什么。

$Conductance = G_{Total} = G_1 + G_2 + G_3 .. G_n = \frac{1}{R_{Total}}= \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} ... \frac{1}{R_n}$

我们在此处看到，随着并联增加更多的电阻，电导会增加，而电阻会降低！每个电阻器都能传导一定量的电流。当您并联添加一个电阻器时，您将添加一条电流流经的附加路径，并且每个电阻器都会贡献一定量的电导。

当您使用较粗的电线时，它的作用类似于此并联电路。想象一下，您有一丝电线。它具有一定的电导和一定的电阻。现在，假设您有一条由20条单独的金属丝线组成的金属丝，而每根金属丝的厚度都与之前的单根金属丝一样。

如果每条线具有一定的电导率，则使用20条线的电线意味着您的电导现在是仅1条线的电线的20倍。我使用绞线是因为它可以帮助您了解较粗的导线与多根较小的导线的相同之处。由于电导增加，这意味着电阻减小（因为它是电导的倒数）。

忘了高速公路的比喻。电线的电阻取决于3个参数：制造电线的材料的电导率，横截面积和长度。高导电性的材料（例如铜和银）用于制造电线以实现低电阻。导线越长，电阻越强，这是因为电子必须流经较长的路径才能从一端到达另一端。截面积越大，电阻越低，因为电子具有较大的流通面积。无论导线有多粗，这将继续适用。电子流将自行调整以适应任何导线厚度。

电不过是电子流过某种材料的流动。在某种程度上，它就像一根已经充满水的花园软管。当水在水龙头上打开（施加压力）时，压力通过软管的流动速度比任何特定的水分子快得多，并且水几乎立即开始从远端流出。当您施加一点电动势时，电线上塞满了能够移动的电子。施加电压，您不必等待第一个电子穿过导线，它们几乎立即开始在远端移动。

现在想想导线的横截面。。。想象一下绕线垂直于线的轴线画一条线。现在想象一下，计算通过这条线（即导线的横截面）的圆的电子数。这是电流，以安培为单位。有两种方法可以使电流相同。许多电子缓慢地漂移，或者更少的电子牵引a &&来获得每秒通过横截面的相同数量，因此电流相同。

您如何说服他们加快行动速度？施加更大的电动势。因此，在直径为一半的电线中，您将拥有四分之一的横截面积，这意味着在任何给定长度的电线中，每秒通过您的电线的可用电子数为四分之一。如何用更少的可移动电子来使电流上升？您将不得不更快地移动它们，以便通过施加更高的电压每秒可以传递相同的数字。

在那里，您可以：较细的电线需要较高的电压才能承载相同的电流。从此，这几乎就是抵抗的定义V/I = R。

您知道为什么汽车类比不能正常工作吗？即使我们忽略了电子实际上并没有真正移动的可能性，您还是会把它们当作汽车，而不是直线移动！它们以随机的锯齿形路径移动。因此; 线条越多，即使有锯齿形的路径，汽车碰撞的可能性也就越小。

因此，您默认地假设电子像汽车一样在星光的车道（线）中移动，在这种情况下，您假设导线的厚度不会受到影响。另一方面，考虑到汽车沿非直线行驶，您的假定假设将不符合您的结论。

一位老师用公路类比解释了为什么。您拥有的车道越多，汽车通过的速度就越快，其中车道的数量显然代表电线的厚度，而汽车代表电子。很简单。

老师应该说的是：

• 假设汽车在高速公路车道上以恒定的速度和恒定的间距行驶。
• 超过一个点的车辆数量将与车道数量成正比。
• 增加车道数量不会增加车辆的速度。（因为汽车由人驾驶，所以不太正确！）

这是一个很好的问题！-高速公路/汽车是一个很好的类比

以此类推，您必须考虑这些因素。

您的设计将需要电压-在我们的模型中，电压是汽车行驶所需的速度。

设计将需要电流-这是沿着高速公路行驶所需的汽车数量。（或音量）

电线尺寸/电阻为线数。

瓦数或功率是电压*电流或给定时间内沿高速公路行驶的汽车数量的总和。

高速公路的设计必须符合速度和体积的规范。如果您的电流需求非常小，例如1辆车，那么您只需要一条车道的高速公路，因为您可以尽可能快地行驶（高压）。但是，如果您有10,000辆汽车的高电流需求，则需要100车道的高速公路。（取决于电源要求）

但是以电网为例-一条为一百万人口的城市提供的传输线。大约有30万个家庭，每个家庭使用1千瓦的功率。这意味着我们的生产线需要提供3吉瓦的功率！您可以使用1 V @ 3 giga-amps或3 GV @ 1 amp或两者之间的电压来实现。

要使传输线尽可能小，需要什么电压/电流？