Vad bestämmer resistansen hos en ledare

Resistans och dess ömsesidiga - elektrisk ledningsförmåga - för ledare gjorda av kemiskt rena metaller är en karakteristisk fysikalisk storhet, men ändå är deras resistansvärden kända med relativt låg noggrannhet.

Detta förklaras av det faktum att motståndsvärdet hos metaller i hög grad påverkas av olika slumpmässiga, svårkontrollerade omständigheter.

För det första ökar ofta mindre föroreningar i den rena metallen dess motståndskraft.

Den viktigaste metallen för elektroteknik är honung, från vilken ledningar och kablar är gjorda för distribution av elektrisk energi, visar sig vara särskilt känslig i detta avseende.

Försumbart små föroreningar av kol vid 0,05 % ökar motståndet hos koppar med 33 % jämfört med motståndet hos kemiskt ren koppar, en förorening på 0,13 % fosfor ökar motståndet hos koppar med 48 %, 0,5 % av järn med 176 %, spår av zink i en mängd som är svår att mäta på grund av sin litenhet, med 20 %.

Effekten av föroreningar på motståndet hos andra metaller är mindre signifikant än för koppar.

Beständigheten hos metaller, kemiskt rena eller i allmänhet med en viss kemisk sammansättning, beror på metoden för deras termiska och mekaniska behandling.

Valsning, dragning, härdning och glödgning kan förändra metallens resistivitet med flera procent.

Detta förklaras av det faktum att den smälta metallen kristalliserar under stelningen och bildar många och slumpmässigt fördelade små enkristaller.

Varje mekanisk bearbetning förstör delvis dessa kristaller och förskjuter deras grupper i förhållande till varandra, som ett resultat av vilket den totala elektriska ledningsförmågan hos ett metallstycke vanligtvis ändras i riktning mot ökande motstånd.

Långvarig glödgning vid en gynnsam temperatur, olika för olika metaller, åtföljs av kristallreduktion och minskar vanligtvis motståndet.

Det finns metoder som gör det möjligt att erhålla mer eller mindre signifikanta enkristaller (enkristaller) vid stelning av smälta metaller.

Om metallen ger kristaller av det korrekta systemet, är motståndet hos enkelkristallerna av en sådan metall densamma i alla riktningar. Om metallkristallerna tillhör ett hexagonalt, tetragonalt eller trigonalt system, beror resistansvärdet för enkristallen på strömriktningen.

De begränsande (extrema) värdena erhålls i riktningen för kristallens symmetriaxel och i riktningen vinkelrät mot symmetriaxeln, i alla andra riktningar har motståndet mellanvärden.

Metallbitar som erhålls med konventionella metoder, med en slumpmässig fördelning av små kristaller, har en resistans lika med ett visst medelvärde, såvida inte en mer eller mindre ordnad fördelning av kristaller under stelning etableras.

Av detta framgår att motståndet hos prover av andra kemiskt rena metaller, vars kristaller inte tillhör det korrekta systemet, inte kan ha helt bestämda värden.

Resistansvärden för de vanligaste ledande metallerna och legeringarna vid 20 °C: Resistans och elektrisk ledningsförmåga hos ämnen

Temperaturens inverkan på motståndet hos olika metaller är föremål för många och grundliga studier, eftersom frågan om denna effekt är av stor teoretisk och praktisk betydelse.

Rena metaller temperaturkoefficient för motstånd, för det mesta är nära temperaturkoefficienten för termisk linjär expansion av gaser, d.v.s. den skiljer sig inte mycket från 0,004, därför är motståndet i intervallet från 0 till 100 ° C ungefär proportionellt mot den absoluta temperaturen.

Vid temperaturer under 0° minskar motståndet snabbare än den absoluta temperaturen och ju snabbare temperaturen sjunker. Vid temperaturer nära absolut noll blir motståndet hos vissa metaller praktiskt taget noll. Vid höga temperaturer över 100° ökar temperaturkoefficienten för de flesta metaller långsamt, det vill säga motståndet ökar något snabbare än temperaturen.

Intressanta fakta:

Den så kallade ferromagnetiska metaller (järn, nickel och kobolt) motståndet ökar mycket snabbare än temperaturen.Slutligen visar platina och palladium en ökning i resistivitet som något släpar efter temperaturökningen.

För att mäta höga temperaturer, den sk platina motståndstermometer, bestående av en bit tunn ren platinatråd lindad i spiral över ett rör av isolerande substans eller till och med smält in i väggarna i ett kvartsrör. Genom att mäta trådens motstånd kan du bestämma dess temperatur från en tabell eller från en kurva för ett temperaturområde från -40 till 1000 ° C.

Bland andra ämnen med metallisk ledningsförmåga bör kol, grafit, antracit noteras, som skiljer sig från metaller med en negativ temperaturkoefficient.

Motståndet hos selen i en av dess modifieringar (metalliskt, kristallint selen, grått) ändras till en signifikant minskning när den utsätts för ljusstrålar. Detta fenomen hör till området fotovoltaiska fenomen.

När det gäller selen och många andra liknande det flyger inte de elektroner som separeras från ämnets atomer när det absorberar ljusstrålar bort genom kroppens yta, utan förblir inuti ämnet, vilket resulterar i den elektriska ledningsförmågan. av ämnet ökar naturligt. Fenomenet kallas för inre fotoelektriskt fenomen.

Se även:

Varför olika material har olika motstånd

Grundläggande elektriska egenskaper hos ledningar och kablar