Ce determină rezistența unui conductor

Rezistența și reciproca sa - conductivitatea electrică - pentru conductorii din metale pure din punct de vedere chimic sunt o mărime fizică caracteristică, dar cu toate acestea valorile rezistenței lor sunt cunoscute cu o precizie relativ scăzută.

Acest lucru se explică prin faptul că valoarea rezistenței metalelor este foarte influențată de diverse circumstanțe aleatorii, greu de controlat.

În primul rând, adesea impuritățile minore ale metalului pur cresc rezistența acestuia.

Cel mai important metal pentru inginerie electrică este Miere, din care sunt realizate fire și cabluri pentru distribuția energiei electrice, se dovedește a fi deosebit de sensibilă în acest sens.

Impuritățile neglijabil de mici de carbon la 0,05% cresc rezistența cuprului cu 33% față de rezistența cuprului pur chimic, o impuritate de 0,13% fosfor crește rezistența cuprului cu 48%, 0,5% a fierului cu 176%, urme de zinc într-o cantitate greu de măsurat din cauza micii sale, cu 20%.

Efectul impurităților asupra rezistenței altor metale este mai puțin semnificativ decât în ​​cazul cuprului.

Rezistenta metalelor, chimic pure sau in general cu o anumita compozitie chimica, depinde de metoda de tratare termica si mecanica a acestora.

Laminarea, tragerea, călirea și recoacere pot modifica rezistivitatea metalului cu câteva procente.

Acest lucru se explică prin faptul că metalul topit cristalizează în timpul solidificării, formând numeroase cristale mici și distribuite aleatoriu.

Orice procesare mecanică distruge parțial aceste cristale și își schimbă grupurile unul față de celălalt, drept urmare conductivitatea electrică generală a unei piese de metal se schimbă de obicei în direcția creșterii rezistenței.

Recoacere prelungita la o temperatura favorabila, diferita pentru diferite metale, este insotita de reducerea cristalului si de obicei reduce rezistenta.

Există metode care fac posibilă obținerea de monocristale (monocristale) mai mult sau mai puțin semnificative în timpul solidificării metalelor topite.

Dacă metalul dă cristale din sistemul corect, atunci rezistența monocristalelor unui astfel de metal este aceeași în toate direcțiile. Dacă cristalele metalice aparțin unui sistem hexagonal, tetragonal sau trigonal, atunci valoarea rezistenței unui singur cristal depinde de direcția curentului.

Valorile limită (extreme) se obțin în direcția axei de simetrie a cristalului și în direcția perpendiculară pe axa de simetrie, în toate celelalte direcții rezistența are valori intermediare.

Bucățile de metal obținute prin metode convenționale, cu o distribuție aleatorie a cristalelor mici, au o rezistență egală cu o anumită valoare medie, cu excepția cazului în care în timpul solidificării se stabilește o distribuție mai mult sau mai puțin ordonată a cristalelor.

Din aceasta rezultă clar că rezistența probelor de alte metale pure din punct de vedere chimic, ale căror cristale nu aparțin sistemului corect, nu poate avea valori complet determinate.

Valori de rezistență ale celor mai comune metale conductoare și aliaje la 20 °C: Rezistența și conductivitatea electrică a substanțelor

Influența temperaturii asupra rezistenței diferitelor metale face obiectul a numeroase și amănunțite studii, deoarece problema acestui efect are o mare importanță teoretică și practică.

Metale pure coeficient de rezistență la temperatură, în cea mai mare parte este aproape de coeficientul de temperatură al expansiunii liniare termice a gazelor, adică nu diferă mult de 0,004, prin urmare, în intervalul de la 0 la 100 ° C, rezistența este aproximativ proporțională cu temperatura absolută.

La temperaturi sub 0 ° rezistența scade mai repede decât temperatura absolută și cu atât temperatura scade mai repede. La temperaturi apropiate de zero absolut, rezistența unor metale devine practic zero. La temperaturi ridicate peste 100 °, coeficientul de temperatură al majorității metalelor crește lent, adică rezistența crește puțin mai repede decât temperatura.

Fapte interesante:

Asa numitul metale feromagnetice (fier, nichel și cobalt) rezistența crește mult mai repede decât temperatura.În cele din urmă, platina și paladiul arată o creștere a rezistivității oarecum în urmă cu creșterea temperaturii.

Pentru a măsura temperaturile ridicate, așa-numitele termometru cu rezistență din platină, constând dintr-o bucată de sârmă subțire de platină pură înfășurată în spirală peste un tub de substanță izolatoare sau chiar topită în pereții unui tub de cuarț. Măsurând rezistența firului, puteți determina temperatura acestuia dintr-un tabel sau dintr-o curbă pentru un interval de temperatură de la -40 la 1000 ° C.

Printre alte substanțe cu conductivitate metalică trebuie remarcate cărbunele, grafitul, antracitul, care diferă de metalele cu coeficient de temperatură negativ.

Rezistența seleniului într-una dintre modificările sale (seleniu metalic, cristalin, gri) se schimbă într-o scădere semnificativă atunci când este expus la razele de lumină. Acest fenomen aparține zonei fenomene fotovoltaice.

În cazul seleniului și al multor altele asemenea, electronii separați de atomii substanței atunci când absoarbe razele de lumină nu zboară prin suprafața corpului, ci rămân în interiorul substanței, drept urmare conductivitatea electrică. a substanței crește în mod natural. Fenomenul se numește fenomen fotoelectric intrinsec.

Vezi si:

De ce diferitele materiale au rezistență diferită

Caracteristicile electrice de bază ale firelor și cablurilor