Špecifický odpor vodičov: meď, hliník, oceľ

Neskôr sa zistilo, že odolnosť lokality závisí od jej geometrických charakteristík nasledovne: R = pI / S,

kde l je dĺžka vodiča, S je jeho prierezová plocha a ρ je určitý koeficient proporcionality.

Preto je odpor určený geometriou vodiča a tiež takým parametrom, ako je odpor (ďalej len "cc") - to je takzvaný koeficient. Ak vezmeme dva vodiče s rovnakým prierezom a dĺžkou a potom ich vložíme do reťazca, potom meraním prúdu a odporu uvidíte, že v dvoch prípadoch budú tieto ukazovatele inak. Tak, špecifické elektrický odpor - to je charakteristika materiálu, z ktorého je vodič vyrobený, a ak je ešte presnejší, potom hmotnosť.

Vodivosť a odolnosť

US ukazuje schopnosť látky zabrániť prechodu prúdu. Ale vo fyzike existuje aj inverzné množstvo - vodivosť. Ukazuje schopnosť vykonávať elektrický prúd. Vyzerá to takto:

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

Ak hovoríme o vodivosti, potom je určená charakteristikami nosičov náboja v tejto látke. Takže v kovoch sú voľné elektróny. Na vonkajšom plášti nie je viac ako tri a je výhodnejšie, aby ich atóm dal "dať", čo sa stane, keď chemických reakcií s látkami z pravej strany periodickej tabuľky. V situácii, keď máme čistý kov, má kryštalickú štruktúru, v ktorej sú tieto vonkajšie elektróny bežné. Nosia náboj, ak používajú elektrické pole na kov.

V roztokoch sú nosičmi náboja ióny.

Ak hovoríme o takýchto látkach, ako je kremík, potom ich vlastnosťou je polovodič a pracuje trochu na inom princípe, ale o to neskôr. Medzitým pochopíme, aké sú rozdiely medzi takými triedami látok, ako sú:

1. Guides;
2. polovodiče;
3. Dielektrika.

Vodiče a dielektrika

Existujú látky, ktoré takmer nedodávajú prúd. Oni sa nazývajú dielektrika. Takéto látky sú schopné polarizovať v elektrickom poli, to znamená, že ich molekuly sa môžu v tejto oblasti obrátiť v závislosti od toho, ako sú v nich distribuované elektróny. Ale pretože tieto elektróny nie sú voľné, ale slúžia na spojenie medzi atómami, nevedú prúd.

Vodivosť dielektík je takmer nulová, hoci medzi nimi nie sú ideálne (je to rovnaká abstrakcia ako absolútne čierne telo alebo ideálny plyn).

Podmienená hranica konceptu "vodič" je ρ<10>

Medzi týmito dvoma triedami sú látky nazývané polovodiče. Ich izolácia do samostatnej skupiny látok však nie je spôsobená ani ich stredným stavom v línii "vodivosť-odolnosť", ale skôr na zvláštnosti tejto vodivosti za rôznych podmienok.

Závislosť od environmentálnych faktorov

Vodivosť nie je úplne konštantná. Údaje v tabuľkách, z ktorých sa vychádza pre výpočty, existujú pre normálne podmienky prostredia, tj pre teplotu 20 stupňov. V skutočnosti je ťažké vybrať také ideálne podmienky pre reťazovú prevádzku, v skutočnosti USA (a teda aj vodivosť) závisia od nasledujúcich faktorov:

1. teplota;
2. tlak;
3. prítomnosť magnetických polí;
4. svetla;
5. agregátny stav.

Rôzne látky majú svoj vlastný rozvrh na zmenu tohto parametra za rôznych podmienok. Takže feromagnety (železo a nikel) ju zvyšujú, keď sa súčasný smer zhoduje so smerom línie magnetického poľa. Pokiaľ ide o teplotu, táto závislosť je takmer lineárna (je tu aj koncepcia teplotného koeficientu odporu, a to je aj tabuľková hodnota). Avšak smer tejto závislosti je iný: pri kovoch vzrastá so zvyšujúcou sa teplotou, zatiaľ čo v prvkoch vzácnych zemín a roztokoch elektrolytov sa zvyšuje - a to je v medziach jedného agregačného stavu.

V polovodičoch nie je teplotná závislosť lineárna, ale hyperbolická a inverzná: pri zvyšovaní teploty sa zvyšuje ich vodivosť. Kvalitativně rozlišuje vodiče od polovodičov. Takto závisí teplotná závislosť ρ od vodičov:

Tu je uvedený odpor rezov medi, platiny a železa. Trochu iný graf pre niektoré kovy, napríklad ortuť - keď je teplota znížená na 4 K, to takmer úplne stráca (tento fenomén sa nazýva supravodivosť).

A pre polovodiče bude táto závislosť podobná:

Keď kvapalina prechádza do kvapalného stavu ρ, kov sa zvyšuje, ale všetky sa správajú odlišne. Napríklad v roztavenom bizmutu je nižšia ako pri izbovej teplote a v medi je 10 krát vyššia ako normálne. Nikel vychádza z lineárneho grafu pri 400 stupňoch, po čom p spadne.

Ale pre volfrám je teplotná závislosť taká vysoká, že spôsobuje vyhorenie žiaroviek. Pri zapnutí prúd ohrieva cievku a jeho odpor sa niekoľkokrát zvyšuje.

Tiež na. a. Zliatiny závisia od technológie ich výroby. Takže, ak sa jedná o jednoduché mechanické zmesi odpor takéhoto materiálu môže byť vypočítaná v závislosti od priemeru, ale to je v substitučná zliatiny (ak sú dva alebo viac prvkov, pridanej v kryštálovej mriežke) sa bude líšiť, spravidla oveľa viac. Napríklad, nichrom, od ktorej sa má vykonať špirálovej electrotiles má číselnú hodnotu tohto parametra, že vodič, ak je zahrnuté v obvode sa zahreje na začervenanie (z toho, pretože v skutočnosti je použitý).

Tu je charakteristika ρ uhlíkových ocelí:

Ako je zrejmé, keď sa blíži k bodu tavenia, stabilizuje sa.

Špecifický odpor rôznych vodičov

Bude to tak, ako je to možné, a vo výpočtoch, ρ sa používa v normálnych podmienkach. Uveďme tabuľku, na ktorej je možné túto vlastnosť porovnať pre rôzne kovy:

Ako vidíte z tabuľky, najlepším dirigentom je striebro. Iba jeho cena bráni tomu, aby sa používal pri výrobe káblov. US hliník je tiež malý, ale menší ako zlato. Z tabuľky je jasné, prečo je vedenie v dome buď z medi, alebo z hliníka.

Tabuľka nezahŕňa nikel, ktorý, ako sme už povedali, má mierne nezvyčajný graf závislosti y. a. teploty. Špecifický odpor niklu po zvýšení teploty na 400 stupňov nezačne rásť, ale klesá. Zaujímavé je, že sa chová v iných náhradných zliatinách. Takto sa zliatina medi a niklu správa v závislosti od percentuálneho pomeru týchto dvoch:

A tento zaujímavý graf ukazuje odolnosť zinok-horčíkových zliatin:

Zliatiny s vysokou odolnosťou sa používajú ako materiály na výrobu reostatov, tu sú ich charakteristiky:

Ide o zložité zliatiny pozostávajúce zo železa, hliníka, chrómu, mangánu, niklu.

Pokiaľ ide o uhlíkové ocele, je to asi 1,7 x 10 - 7 Ohm.

Rozdiel medzi y. a. rozdielne vodiče určujú ich použitie. Preto sa medi a hliník široko používajú pri výrobe káblov a zlato a striebro sa používajú ako kontakty v rade produktov rádiového inžinierstva. Vysoko odolné vodiče našli svoje miesto medzi výrobcami elektrických spotrebičov (presnejšie boli vytvorené pre to).

Variabilita tohto parametra, v závislosti od podmienok prostredia, tvorí základ takých zariadení, ako sú snímače magnetického poľa, termorezistory, tenzometre, fotorezistory.