Čo určuje odpor vodiča

Odpor a jeho recipročná - elektrická vodivosť - pre vodiče z chemicky čistých kovov sú charakteristickou fyzikálnou veličinou, no napriek tomu sú ich hodnoty odporu známe s relatívne nízkou presnosťou.

Vysvetľuje to skutočnosť, že hodnota odporu kovov je značne ovplyvnená rôznymi náhodnými, ťažko kontrolovateľnými okolnosťami.

V prvom rade, často menšie nečistoty čistého kovu zvyšujú jeho odolnosť.

Najdôležitejším kovom pre elektrotechniku ​​je med, z ktorej sa vyrábajú drôty a káble na rozvod elektrickej energie, sa v tomto smere ukazuje ako obzvlášť citlivý.

Zanedbateľne malé nečistoty uhlíka pri 0,05 % zvyšujú odolnosť medi o 33 % v porovnaní s odolnosťou chemicky čistej medi, nečistota 0,13 % fosfor zvyšuje odolnosť medi o 48 %, 0,5 % železa o 176 %, stopy zinok v množstve, ktoré je pre jeho malosť ťažko merateľné, s 20 %.

Vplyv nečistôt na odolnosť iných kovov je menej významný ako v prípade medi.

Odolnosť kovov, chemicky čistých alebo všeobecne s určitým chemickým zložením, závisí od spôsobu ich tepelného a mechanického spracovania.

Valcovanie, ťahanie, kalenie a žíhanie môže zmeniť odpor kovu o niekoľko percent.

To je vysvetlené skutočnosťou, že roztavený kov počas tuhnutia kryštalizuje a vytvára početné a náhodne rozmiestnené malé monokryštály.

Akékoľvek mechanické spracovanie čiastočne ničí tieto kryštály a posúva ich skupiny voči sebe navzájom, v dôsledku čoho sa celková elektrická vodivosť kusu kovu zvyčajne mení v smere rastúceho odporu.

Dlhšie žíhanie pri priaznivej teplote, rozdielnej pre rôzne kovy, je sprevádzané redukciou kryštálov a zvyčajne znižuje odpor.

Existujú metódy, ktoré umožňujú získať viac či menej významné monokryštály (jednokryštály) pri tuhnutí roztavených kovov.

Ak kov dáva kryštály správneho systému, potom je odpor monokryštálov takéhoto kovu rovnaký vo všetkých smeroch. Ak kovové kryštály patria do hexagonálneho, tetragonálneho alebo trigonálneho systému, potom hodnota odporu monokryštálu závisí od smeru prúdu.

Limitné (extrémne) hodnoty sa získajú v smere osi symetrie kryštálu a v smere kolmom na os symetrie, vo všetkých ostatných smeroch má odpor stredné hodnoty.

Kusy kovu získané konvenčnými metódami s náhodným rozložením malých kryštálov majú odpor rovný určitej priemernej hodnote, pokiaľ sa počas tuhnutia nestanoví viac alebo menej usporiadané rozloženie kryštálov.

Z toho je zrejmé, že odolnosť vzoriek iných chemicky čistých kovov, ktorých kryštály nepatria do správneho systému, nemôže mať úplne stanovené hodnoty.

Hodnoty odolnosti najbežnejších vodivých kovov a zliatin pri 20 °C: Odpor a elektrická vodivosť látok

Vplyv teploty na odolnosť rôznych kovov je predmetom mnohých a dôkladných štúdií, pretože otázka tohto vplyvu má veľký teoretický a praktický význam.

Čisté kovy teplotný koeficient odporu, z väčšej časti sa blíži teplotnému koeficientu tepelnej lineárnej rozťažnosti plynov, t.j. veľmi sa nelíši od 0,004, preto v rozsahu od 0 do 100 °C je odpor približne úmerný absolútnej teplote.

Pri teplotách pod 0 ° odpor klesá rýchlejšie ako absolútna teplota a tým rýchlejšie klesá teplota. Pri teplotách blízkych absolútnej nule sa odpor niektorých kovov stáva prakticky nulovým. Pri vysokých teplotách nad 100 ° sa teplotný koeficient väčšiny kovov zvyšuje pomaly, t.j. odpor sa zvyšuje o niečo rýchlejšie ako teplota.

Zaujímavosti:

Takzvaný feromagnetické kovy (železo, nikel a kobalt) odpor rastie oveľa rýchlejšie ako teplota.Nakoniec, platina a paládium vykazujú zvýšenie merného odporu trochu zaostávajúce za zvýšením teploty.

Na meranie vysokých teplôt sa používa tzv platinový odporový teplomer, pozostávajúce z kúska tenkého čistého platinového drôtu navinutého špirálovito cez rúrku izolačnej látky alebo dokonca zataveného do stien kremennej rúrky. Meraním odporu drôtu môžete určiť jeho teplotu z tabuľky alebo z krivky pre teplotný rozsah od -40 do 1000 °C.

Medzi inými látkami s kovovou vodivosťou je potrebné poznamenať uhlie, grafit, antracit, ktoré sa líšia od kovov so záporným teplotným koeficientom.

Odolnosť selénu v jednej z jeho modifikácií (kovový, kryštalický selén, sivá) sa vplyvom svetelných lúčov mení na výrazný pokles. Tento jav patrí do oblasti fotovoltické javy.

V prípade selénu a mnohých jemu podobných elektróny oddelené od atómov látky, keď absorbuje svetelné lúče, neodlietajú povrchom tela, ale zostávajú vo vnútri látky, v dôsledku čoho je elektrická vodivosť látky sa prirodzene zvyšuje. Tento jav sa nazýva vnútorný fotoelektrický jav.

Pozri tiež:

Prečo majú rôzne materiály rôznu odolnosť

Základné elektrické charakteristiky vodičov a káblov