Specifický odpor vodičů: měď, hliník, ocel

Později bylo zjištěno, že odolnost lokality závisí na jejích geometrických charakteristikách takto: R = pI / S,

kde l je délka vodiče, S je jeho plocha průřezu a ρ je určitý koeficient proporcionality.

Odpor je tedy určen geometrií vodiče a také takovým parametrem, jako je odpor (dále jen "cc") - je to takzvaný koeficient. Pokud vezmeme dva vodiče se stejným průřezem a délkou a vložíme je do řetězce, potom měřením proudu a odporu zjistíte, že ve dvou případech budou tyto indikátory odlišné. Tak, specifické elektrický odpor - to je charakteristika materiálu, z něhož je vodič vyroben, a pokud je ještě přesnější, pak hmoty.

Vodivost a odolnost

USA ukazuje schopnost látky zabránit průchodu proudu. Ale ve fyzice existuje i inverzní množství - vodivost. Ukazuje schopnost provádět elektrický proud. Vypadá to takto:

σ = 1 / ρ, kde ρ je specifický odpor látky.

Pokud mluvíme o vodivosti, pak je určena charakteristikami nosičů náboje v této látce. Takže v kovu jsou volné elektrony. Na vnějším plášti nejsou více než tři a je výhodnější, aby jim atom dal "dát", co se stane, když chemické reakce s látkami z pravé strany periodické tabulky. V situaci, kdy máme čistý kov, má krystalickou strukturu, ve které jsou tyto vnější elektrony běžné. Nosí náboj, pokud na kov aplikují elektrické pole.

V roztoku jsou nosiče náboje ionty.

Pokud hovoříme o takových látkách jako je křemík, pak o jeho vlastnostech to je polovodič a pracuje poněkud na jiném principu, ale na to později. Mezitím pochopíme, jaké jsou rozdíly mezi takovými třídami látek, jako jsou:

1. Vodiče;
2. Polovodiče;
3. Dielektrika.

Vodiče a dielektrika

Existují látky, které téměř nevedou proud. Jsou nazývány dielektriky. Takové látky jsou schopny polarizovat v elektrickém poli, to znamená, že se jejich molekuly mohou v této oblasti obrátit v závislosti na tom, jak jsou v nich distribuovány elektrony. Ale protože tyto elektrony nejsou volné, ale slouží k propojení atomů, nevedou proud.

Vodivost dielektrik je téměř nulová, i když mezi nimi neexistují ideální (je to stejná abstrakce jako naprosto černé tělo nebo ideální plyn).

Podmíněná hranice konceptu "vodič" je ρ<10>

Mezi těmito dvěma třídami existují látky nazvané polovodiče. Ale jejich izolace do samostatné skupiny látek není způsobena jejich mezilehlým stavem v linii "vodivostní odolnosti", ale spíše na zvláštnostech této vodivosti za různých podmínek.

Závislost na faktorech životního prostředí

Vodivost není zcela konstantní. Údaje v tabulkách, ze kterých je vypočtena hodnota ρ, existují pro normální podmínky prostředí, tj. Pro teplotu 20 stupňů. Ve skutečnosti je obtížné vybrat takové ideální podmínky pro provoz řetězce, ve skutečnosti USA (a tedy i vodivost) závisí na následujících faktorech:

1. teplota;
2. tlak;
3. přítomnost magnetických polí;
4. světlo;
5. agregátní stav.

Různé látky mají svůj vlastní program pro změnu tohoto parametru za různých podmínek. Feromagnety (železo a nikl) tedy zvyšují, když se aktuální směr shoduje se směrem magnetických polních linií. Co se týče teploty, závislost zde je téměř lineární (existuje i pojem teplotního koeficientu odporu, a to je také tabulková hodnota). Ale směr této závislosti je jiný: u kovů vzrůstá s rostoucí teplotou, zatímco u prvků vzácných zemin a roztoků elektrolytů se zvyšuje - a to je v mezích jednoho agregačního stavu.

V polovodičích není teplotní závislost lineární, ale hyperbolická a inverzní: jak se zvyšuje teplota, zvyšuje se jejich vodivost. To kvalitativně odlišuje vodiče od polovodičů. Takto závisí teplotní závislost ρ na vodičích:

Zde je prezentován odpor mědi, platiny a železa. Trochu jiný graf pro některé kovy, například rtuť - když je teplota snížena na 4 K, ztratí téměř úplně (tento jev se nazývá supravodivost).

A pro polovodiče bude tato závislost podobná:

Když kapalina projde do kapalného stavu ρ, kov vzrůstá, ale všechny se chovají odlišně. Například v roztaveném vizmuti je nižší než při pokojové teplotě a v mědi je 10krát vyšší než normální. Nikl vyjde z lineárního grafu na 400 stupňů, po kterém p spadne.

Ale u wolframu je teplotní závislost tak vysoká, že způsobuje vyhoření žárovky. Při zapnutí proud ohřeje cívku a její odpor se několikrát zvyšuje.

Také na. s. Slitiny jsou závislé na technologii jejich výroby. Takže, pokud se jedná o jednoduché mechanické směsi odpor takového materiálu může být vypočtena v závislosti na průměru, ale to je v substituční slitiny (pokud jsou dva nebo více prvků, přidané v krystalové mřížce) se bude lišit, zpravidla mnohem více. Například, nichrom, od které se má provést spirální electrotiles má číselnou hodnotu tohoto parametru, že vodič, pokud je zahrnuto v obvodu se zahřeje na zarudnutí (z toho, protože ve skutečnosti je použit).

Zde je charakteristika ρ uhlíkových ocelí:

Jak je vidět, když se blíží k bodu tání, stabilizuje se.

Specifický odpor různých vodičů

Ať je to tak, a ve výpočtech, ρ se používá za normálních podmínek. Uveďme tabulku, na které lze tuto vlastnost porovnávat pro různé kovy:

Jak vidíte z tabulky, nejlepším dirigentem je stříbro. A pouze její náklady brání tomu, aby byl používán při výrobě kabelů. USA hliník je také malý, ale menší než zlato. Ze stolu je zřejmé, proč vedení v domě je buď měděné nebo hliníkové.

Tabulka neobsahuje nikl, který, jak jsme již uvedli, má mírně neobvyklý graf závislostí y. s. teploty. Zvláštní odpor niklu po zvýšení teploty na 400 stupňů nezačne růst, ale klesá. Je zajímavé, že se chová v jiných substitučních slitinách. Takto se jedná o slitinu mědi a niklu, v závislosti na procentuálním poměru těchto dvou:

A tento zajímavý graf ukazuje odolnost slitin zinku a hořčíku:

Vysoce odolné slitiny se používají jako materiály pro výrobu reostatů, zde jsou jejich charakteristiky:

Jedná se o složité slitiny sestávající ze železa, hliníku, chromu, manganu, niklu.

Pokud jde o uhlíkové oceli, je to asi 1,7 * 10 ^ -7 Ohm · m.

Rozdíl mezi y. s. různé aplikace určují různé vodiče. Měď a hliník se tak široce využívají při výrobě kabelů a jako kontakty v řadě produktů radiového inženýrství se používají zlato a stříbro. Vysokoproudé vodiče našly své místo mezi výrobci elektrických spotřebičů (konkrétněji byly vytvořeny pro toto).

Variabilita tohoto parametru, v závislosti na okolních podmínkách, byla základem takových zařízení, jako jsou snímače magnetického pole, termorezistory, tenzometry, fotorezistory.