Τι καθορίζει την αντίσταση ενός αγωγού

Η αντίσταση και η αμοιβαία - ηλεκτρική αγωγιμότητά της - για αγωγούς από χημικά καθαρά μέταλλα είναι μια χαρακτηριστική φυσική ποσότητα, αλλά παρόλα αυτά οι τιμές αντίστασής τους είναι γνωστές με σχετικά χαμηλή ακρίβεια.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η τιμή αντίστασης των μετάλλων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από διάφορες τυχαίες, δύσκολα ελεγχόμενες συνθήκες.

Πρώτον, συχνά μικρές ακαθαρσίες στο καθαρό μέταλλο αυξάνουν την αντοχή του.

Το πιο σημαντικό μέταλλο για την ηλεκτρική μηχανική είναι μέλι, από την οποία κατασκευάζονται καλώδια και καλώδια για τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, αποδεικνύεται ιδιαίτερα ευαίσθητη από αυτή την άποψη.

Αμελητέα μικρές ακαθαρσίες άνθρακα στο 0,05% αυξάνουν την αντίσταση του χαλκού κατά 33% σε σύγκριση με την αντίσταση του χημικά καθαρού χαλκού, μια πρόσμειξη 0,13% φωσφόρου αυξάνει την αντίσταση του χαλκού κατά 48%, 0,5% του σιδήρου κατά 176%, ίχνη ψευδάργυρο σε ποσότητα δύσκολα μετρήσιμη λόγω της μικρότητάς του, με 20%.

Η επίδραση των ακαθαρσιών στην αντίσταση άλλων μετάλλων είναι λιγότερο σημαντική από ό,τι στην περίπτωση του χαλκού.

Η αντοχή των μετάλλων, χημικά καθαρών ή γενικά με συγκεκριμένη χημική σύσταση, εξαρτάται από τη μέθοδο της θερμικής και μηχανικής επεξεργασίας τους.

Η κύλιση, το τράβηγμα, το σβήσιμο και η ανόπτηση μπορούν να αλλάξουν την ειδική αντίσταση του μετάλλου κατά αρκετά τοις εκατό.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το λιωμένο μέταλλο κρυσταλλώνεται κατά τη στερεοποίηση, σχηματίζοντας πολυάριθμους και τυχαία κατανεμημένους μικρούς μονοκρυστάλλους.

Οποιαδήποτε μηχανική επεξεργασία καταστρέφει εν μέρει αυτούς τους κρυστάλλους και μετατοπίζει τις ομάδες τους μεταξύ τους, ως αποτέλεσμα της οποίας η συνολική ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός κομματιού μετάλλου συνήθως αλλάζει προς την κατεύθυνση της αυξανόμενης αντίστασης.

Η παρατεταμένη ανόπτηση σε ευνοϊκή θερμοκρασία, διαφορετική για διαφορετικά μέταλλα, συνοδεύεται από αναγωγή κρυστάλλων και συνήθως μειώνει την αντίσταση.

Υπάρχουν μέθοδοι που καθιστούν δυνατή τη λήψη περισσότερο ή λιγότερο σημαντικών μονοκρυστάλλων (μονόκρυσταλλων) κατά τη στερεοποίηση λιωμένων μετάλλων.

Εάν το μέταλλο δίνει κρυστάλλους του σωστού συστήματος, τότε η αντίσταση των μονοκρυστάλλων ενός τέτοιου μετάλλου είναι η ίδια προς όλες τις κατευθύνσεις. Εάν οι μεταλλικοί κρύσταλλοι ανήκουν σε εξαγωνικό, τετραγωνικό ή τριγωνικό σύστημα, τότε η τιμή αντίστασης του μονού κρυστάλλου εξαρτάται από την κατεύθυνση του ρεύματος.

Οι οριακές (ακραίες) τιμές λαμβάνονται προς την κατεύθυνση του άξονα συμμετρίας του κρυστάλλου και προς την κατεύθυνση κάθετη προς τον άξονα συμμετρίας, σε όλες τις άλλες κατευθύνσεις η αντίσταση έχει ενδιάμεσες τιμές.

Κομμάτια μετάλλου που λαμβάνονται με συμβατικές μεθόδους, με τυχαία κατανομή μικρών κρυστάλλων, έχουν αντίσταση ίση με μια ορισμένη μέση τιμή, εκτός εάν κατά τη στερεοποίηση δημιουργηθεί μια περισσότερο ή λιγότερο διατεταγμένη κατανομή κρυστάλλων.

Από αυτό είναι σαφές ότι η αντίσταση δειγμάτων άλλων χημικά καθαρών μετάλλων, των οποίων οι κρύσταλλοι δεν ανήκουν στο σωστό σύστημα, δεν μπορεί να έχει πλήρως καθορισμένες τιμές.

Τιμές αντίστασης των πιο κοινών αγώγιμων μετάλλων και κραμάτων στους 20 °C: Αντίσταση και ηλεκτρική αγωγιμότητα ουσιών

Η επίδραση της θερμοκρασίας στην αντίσταση διαφόρων μετάλλων είναι αντικείμενο πολυάριθμων και ενδελεχών μελετών, αφού το ζήτημα αυτής της επίδρασης έχει μεγάλη θεωρητική και πρακτική σημασία.

Καθαρά μέταλλα συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας, ως επί το πλείστον είναι κοντά στον συντελεστή θερμοκρασίας της θερμικής γραμμικής διαστολής των αερίων, δηλαδή δεν διαφέρει πολύ από 0,004, επομένως στην περιοχή από 0 έως 100 ° C η αντίσταση είναι περίπου ανάλογη της απόλυτης θερμοκρασίας.

Σε θερμοκρασίες κάτω από 0 ° η αντίσταση μειώνεται ταχύτερα από την απόλυτη θερμοκρασία και όσο πιο γρήγορα μειώνεται η θερμοκρασία. Σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, η αντίσταση ορισμένων μετάλλων γίνεται πρακτικά μηδενική. Σε υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 100 °, ο συντελεστής θερμοκρασίας των περισσότερων μετάλλων αυξάνεται αργά, δηλαδή η αντίσταση αυξάνεται ελαφρώς πιο γρήγορα από τη θερμοκρασία.

Ενδιαφέροντα γεγονότα:

Το λεγομενο σιδηρομαγνητικά μέταλλα Η αντίσταση (σίδηρος, νικέλιο και κοβάλτιο) αυξάνεται πολύ πιο γρήγορα από τη θερμοκρασία.Τέλος, η πλατίνα και το παλλάδιο παρουσιάζουν αύξηση της ειδικής αντίστασης που υστερεί κάπως σε σχέση με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Για τη μέτρηση των υψηλών θερμοκρασιών, τα λεγόμενα θερμόμετρο αντίστασης πλατίνας, που αποτελείται από ένα κομμάτι λεπτού σύρματος καθαρής πλατίνας τυλιγμένο σπειροειδώς πάνω από ένα σωλήνα μονωτικής ουσίας ή ακόμη και λιωμένο στα τοιχώματα ενός σωλήνα χαλαζία. Μετρώντας την αντίσταση του σύρματος, μπορείτε να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία του από έναν πίνακα ή από μια καμπύλη για ένα εύρος θερμοκρασίας από -40 έως 1000 ° C.

Μεταξύ άλλων ουσιών με μεταλλική αγωγιμότητα, θα πρέπει να σημειωθεί ο άνθρακας, ο γραφίτης, ο ανθρακίτης, που διαφέρουν από τα μέταλλα με αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας.

Η αντίσταση του σεληνίου σε μία από τις τροποποιήσεις του (μεταλλικό, κρυσταλλικό σελήνιο, γκρι) αλλάζει σε σημαντική μείωση όταν εκτίθεται σε ακτίνες φωτός. Το φαινόμενο αυτό ανήκει στην περιοχή φωτοβολταϊκά φαινόμενα.

Στην περίπτωση του σεληνίου και πολλών άλλων παρόμοιων, τα ηλεκτρόνια που διαχωρίζονται από τα άτομα της ουσίας όταν απορροφά ακτίνες φωτός δεν πετούν μακριά μέσω της επιφάνειας του σώματος, αλλά παραμένουν μέσα στην ουσία, με αποτέλεσμα η ηλεκτρική αγωγιμότητα της ουσίας αυξάνεται φυσικά. Το φαινόμενο ονομάζεται εγγενές φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

Δείτε επίσης:

Γιατί διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετική αντίσταση

Βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά καλωδίων και καλωδίων