Specifična otpornost vodiča: bakar, aluminij, čelik

Kasnije je utvrđeno da otpor mjesta ovisi o njegovim geometrijskim karakteristikama kako slijedi: R = ρl / S,

gdje je l duljina vodiča, S je njegov poprečni presjek, a ρ je određeni koeficijent proporcionalnosti.

Dakle, otpor se određuje geometrijom vodiča, a također i takvim parametrom kao otpornost (u daljnjem tekstu "cc") - to je tzv koeficijent. Ako uzmemo dva vodiča s istim presjekom i dužinom i stavimo ih u lanac zauzvrat, tada mjerenjem struje i otpora možete vidjeti da će se u dva slučaja ti pokazatelji razlikovati. Dakle, specifična električni otpor - to je karakteristika materijala od kojeg se vodi dirigent, a ako je još precizniji, tada je materija.

Vodljivost i otpornost

SAD pokazuje sposobnost tvari da spriječi prolaz struje. Ali u fizici postoji i inverzna količina - vodljivost. Pokazuje sposobnost provođenja električne struje. Izgleda ovako:

σ = 1 / ρ, gdje je p specifična otpornost tvari.

Ako govorimo o vodljivosti, onda je određena karakteristikama nosača naboja u ovoj supstanci. Dakle, u metalima postoje slobodni elektroni. Na vanjskoj ljusci nema više od tri, a atom je "predvidio", a to je ono što se događa kada kemijske reakcije s tvarima s desne strane periodičnog stola. U situaciji gdje imamo čisti metal, ona ima kristalnu strukturu u kojoj su ti vanjski elektroni zajednički. Oni nose punjenje ako primjenjuju električno polje na metal.

U otopinama nositelji naboja jesu ioni.

Ako govorimo o takvim supstancama kao što su silicij, onda prema svojim svojstvima to je poluprovodnik i radi nešto na drugom principu, ali više o tome kasnije. U međuvremenu, razumjet ćemo, koje su razlike između takvih klasa tvari kao što su:

1. vodiči;
2. poluvodiči;
3. Dielektrika.

Dirigenti i dielektrici

Postoje tvari koje gotovo ne provode struju. Pozvani su dielektrikama. Takve tvari mogu polarizirati u električnom polju, tj. Njihove se molekule mogu okretati u tom polju ovisno o tome kako se raspoređuju u njima elektroni. Ali budući da ovi elektroni nisu slobodni, ali služe za vezu između atoma, oni ne vode struju.

Vodljivost dielektrika je gotovo nula, iako među njima nema idealnih (to je ista apstrakcija kao apsolutno crno tijelo ili idealan plin).

Uvjetna granica koncepta "dirigent" je ρ<10>

Između ove dvije klase postoje tvari zvane poluvodiči. No, njihova izolacija u posebnu skupinu tvari povezana ne samo sa svojim međufazi u liniji „vodljivosti - otpornost”, kao i sa karakteristikama vodljivosti pod različitim uvjetima.

Ovisnost o čimbenicima okoliša

Vodljivost nije posve konstantna. Podatci iz tablica iz kojih se izračunava ρ za izračune postoje za normalne uvjete okoline, tj. Za temperaturu od 20 stupnjeva. U stvarnosti, teško je odabrati takve idealne uvjete za rad lanca, zapravo, SAD (i time vodljivost) ovise o sljedećim čimbenicima:

1. temperatura;
2. tlak;
3. prisutnost magnetskog polja;
4. svjetlosti;
5. agregatno stanje.

Različite tvari imaju vlastiti raspored za promjenu ovog parametra pod različitim uvjetima. Tako se feromagnets (željezo i nikl) povećavaju kada se strujni smjer podudara s pravcem linija magnetskog polja. Što se tiče temperature, ovisnost ovdje je gotovo linearna (postoji čak i koncept koeficijenta temperature otpora, a to je također tablična vrijednost). Ali smjer ove ovisnosti razlikuje: u metalima povećava s povećanjem temperature, dok elemenata rijetkih zemalja i otopinama elektrolita povećava - i to je u istom agregatnom stanju.

U poluvodičima temperatura ovisnost nije linearna, već hiperbolička i inverzna: kada se temperatura povećava, njihova vodljivost se povećava. Ovo kvalitativno razlikuje vodiče od poluvodiča. Ovako ovisi temperaturna ovisnost o r vodiča:

Ovdje se prikazuje otpornost bakra, platine i željeza. Malo drugačiji raspored, neki metali, kao što je živa - temperatura se spustila na 4 K, ona gubi svoju gotovo potpuno (taj fenomen se zove supravodljivost).

A za poluvodiče ta će ovisnost biti ovako:

Kada tekućina prođe do tekućeg stanja ρ, metal se povećava, ali se sve dalje ponaša drugačije. Na primjer, u rastaljenom bizmutu je niži nego na sobnoj temperaturi, au bakru je 10 puta veći od normalne. Nikal izlazi iz linearnog grafikona na 400 stupnjeva, nakon čega pada.

Ali za volfram, temperatura ovisnost je toliko visoka da uzrokuje da žarulje sa žarnom niti izgore. Kada je uključen, struja zagrijava zavojnicu, a njegova otpornost se povećava nekoliko puta.

Također. a. legure ovisi o njihovoj proizvodnji. Dakle, ako se radi o jednostavnom mehaničke smjese, otpor takvog materijala može se izračunati prema prosjeku, ali je na nadomjesnog legure (kada se dva ili više elemenata dodano u kristalnoj rešetki) će biti drugačije, u pravilu, mnogo više. Primjerice nikromom, od kojih da spiralnih electrotiles ima lik ovog parametra da se vodič koji kada su uključeni u krug se zagrijava crvenilu (zbog čega, u stvari, koristi).

Ovdje je karakterističan ρ ugljičnih čelika:

Kao što se može vidjeti, kada se približava točki taljenja, ona se stabilizira.

Specifična otpornost različitih vodiča

Bilo da je to moguće, a u proračunima, ρ se koristi u normalnim uvjetima. Dajmo tablicu na kojoj se ova svojstva mogu usporediti za različite metale:

Kao što možete vidjeti sa stola, najbolji dirigent je srebro. A samo ga trošak sprečava da se koristi u proizvodnji kabela. SAD aluminij je također mali, ali manji od zlata. Iz stola postaje jasno zašto je ožičenje u kućama bakar ili aluminij.

Tablica ne uključuje nikal, koji, kao što smo već rekli, ima pomalo neobičan grafikon o ovisnosti. a. temperature. Specifična otpornost nikla nakon povećanja temperature do 400 stupnjeva ne počinje rasti, već pada. Zanimljivo je da se ponaša u drugim zamjenskim legurama. Ovako se legura bakra i nikla ponaša, ovisno o postotnom omjeru dvaju:

I ovaj zanimljiv grafikon pokazuje otpornost legure cinka-magnezija:

Aluminijske legure visoke otpornosti koriste se kao materijali za proizvodnju reostata, ovdje su njihova svojstva:

To su složene legure, koje se sastoje od željeza, aluminija, kroma, mangana, nikla.

Što se tiče ugljičnih čelika, to je oko 1,7 * 10 ^ -7 Ohmm.

Razlika između y. a. različiti dirigenti određuju njihovu primjenu. Tako se bakar i aluminij široko koriste u proizvodnji kabela, a zlato i srebro koriste se kao kontakti u brojnim proizvodima za radio-inženjerstvo. Dirigenti visokog otpora našli su svoje mjesto među proizvođačima električnih aparata (točnije, stvoreni su za to).

Varijabilnost ovog parametra, ovisno o uvjetima okoline, stvorila je osnovu za takve uređaje kao što su senzori magnetskog polja, termoresistori, mjerni slojevi, fotoresistori.