Što određuje otpor vodiča

Otpor i njegova recipročna - električna vodljivost - za vodiče izrađene od kemijski čistih metala karakteristična su fizikalna veličina, ali unatoč tome njihove vrijednosti otpora poznate su s relativno malom točnošću.

To se objašnjava činjenicom da na vrijednost otpora metala uvelike utječu razne slučajne okolnosti koje je teško kontrolirati.

Kao prvo, često manje nečistoće u čistom metalu povećavaju njegovu otpornost.

Najvažniji metal za elektrotehniku ​​je med, od kojeg se izrađuju žice i kabeli za distribuciju električne energije, pokazuje se posebno osjetljivim u tom pogledu.

Zanemarivo male nečistoće ugljika od 0,05% povećavaju otpornost bakra za 33% u odnosu na otpornost kemijski čistog bakra, nečistoća od 0,13% fosfora povećava otpornost bakra za 48%, 0,5% željeza za 176%, tragovi cink u teško mjerljivoj količini zbog male količine, s 20%.

Utjecaj nečistoća na otpornost drugih metala je manje značajan nego u slučaju bakra.

Otpornost metala, kemijski čistih ili općenito određenog kemijskog sastava, ovisi o načinu njihove toplinske i mehaničke obrade.

Valjanje, izvlačenje, kaljenje i žarenje mogu promijeniti otpornost metala za nekoliko postotaka.

To se objašnjava činjenicom da rastaljeni metal kristalizira tijekom skrućivanja, tvoreći brojne i nasumično raspoređene male pojedinačne kristale.

Svaka mehanička obrada djelomično uništava te kristale i pomiče njihove skupine jedna u odnosu na drugu, zbog čega se ukupna električna vodljivost komada metala obično mijenja u smjeru povećanja otpora.

Dugotrajno žarenje na povoljnoj temperaturi, različitoj za različite metale, prati redukcija kristala i obično smanjuje otpornost.

Postoje metode koje omogućuju dobivanje više ili manje značajnih monokristala (monokristala) tijekom skrućivanja rastaljenih metala.

Ako metal daje kristale ispravnog sustava, tada je otpor monokristala takvog metala isti u svim smjerovima. Ako metalni kristali pripadaju heksagonalnom, tetragonalnom ili trigonalnom sustavu, tada vrijednost otpora monokristala ovisi o smjeru struje.

Granične (ekstremne) vrijednosti dobivene su u smjeru osi simetrije kristala iu smjeru okomitom na os simetrije, u svim ostalim smjerovima otpor ima srednje vrijednosti.

Komadi metala dobiveni uobičajenim metodama, s nasumičnim rasporedom malih kristala, imaju otpor jednak određenoj prosječnoj vrijednosti, osim ako se tijekom skrućivanja ne uspostavi više ili manje uređen raspored kristala.

Iz ovoga je jasno da otpornost uzoraka drugih kemijski čistih metala, čiji kristali ne pripadaju pravilnom sustavu, ne može imati potpuno određene vrijednosti.

Vrijednosti otpora najčešćih vodljivih metala i legura pri 20 °C: Otpor i električna vodljivost tvari

Utjecaj temperature na otpornost raznih metala predmet je brojnih i temeljitih istraživanja, budući da je pitanje tog utjecaja od velikog teorijskog i praktičnog značaja.

Čisti metali temperaturni koeficijent otpora, većinom je blizu temperaturnog koeficijenta toplinskog linearnog širenja plinova, tj. ne razlikuje se mnogo od 0,004, stoga je u rasponu od 0 do 100 ° C otpor približno proporcionalan apsolutnoj temperaturi.

Na temperaturama ispod 0 ° otpor opada brže od apsolutne temperature i što brže opada temperatura. Na temperaturama blizu apsolutne nule, otpor nekih metala postaje praktički jednak nuli. Pri visokim temperaturama iznad 100 °, temperaturni koeficijent većine metala raste sporo, tj. otpor raste nešto brže od temperature.

Zanimljivosti:

Takozvani feromagnetski metali (željezo, nikal i kobalt) otpor raste mnogo brže od temperature.Konačno, platina i paladij pokazuju porast otpora koji donekle zaostaje za porastom temperature.

Za mjerenje visokih temperatura, tzv platinasti otporni termometar, koji se sastoji od komada tanke žice od čiste platine spiralno namotane preko cijevi od izolacijske tvari ili čak stopljene u stijenke kvarcne cijevi. Mjerenjem otpora žice možete odrediti njezinu temperaturu iz tablice ili iz krivulje za raspon temperature od -40 do 1000 °C.

Među ostalim tvarima s metalnom vodljivošću treba istaknuti ugljen, grafit, antracit, koji se razlikuju od metala s negativnim temperaturnim koeficijentom.

Otpornost selena u jednoj od njegovih modifikacija (metalni, kristalni selen, siva) značajno se smanjuje kada je izložena svjetlosnim zrakama. Ova pojava pripada području fotonaponske pojave.

U slučaju selena i mnogih drugih njemu sličnih, elektroni odvojeni od atoma tvari kada ona apsorbira svjetlosne zrake ne odlijeću kroz površinu tijela, već ostaju unutar tvari, zbog čega električna vodljivost tvari prirodno raste. Fenomen se naziva intrinzički fotoelektrični fenomen.

Vidi također:

Zašto različiti materijali imaju različit otpor

Osnovne električne karakteristike žica i kabela