Hva bestemmer motstanden til en leder

Motstand og dens gjensidige - elektrisk ledningsevne - for ledere laget av kjemisk rene metaller er en karakteristisk fysisk størrelse, men motstandsverdiene deres er likevel kjent med relativt lav nøyaktighet.

Dette forklares med det faktum at motstandsverdien til metaller i stor grad påvirkes av ulike tilfeldige, vanskelig å kontrollere omstendigheter.

For det første øker ofte mindre urenheter til det rene metallet dets motstand.

Det viktigste metallet for elektroteknikk er honning, hvorfra ledninger og kabler er laget for distribusjon av elektrisk energi, viser seg å være spesielt følsom i denne forbindelse.

Ubetydelig små urenheter av karbon ved 0,05 % øker motstanden til kobber med 33 % sammenlignet med motstanden til kjemisk rent kobber, en urenhet på 0,13 % fosfor øker motstanden til kobber med 48 %, 0,5 % av jern med 176 %, spor av sink i en mengde som er vanskelig å måle på grunn av sin litenhet, med 20 %.

Effekten av urenheter på motstanden til andre metaller er mindre signifikant enn for kobber.

Motstanden til metaller, kjemisk rene eller generelt med en viss kjemisk sammensetning, avhenger av metoden for deres termiske og mekaniske behandling.

Valsing, trekking, bråkjøling og gløding kan endre motstandsevnen til metallet med flere prosent.

Dette forklares av det faktum at det smeltede metallet krystalliserer under størkning, og danner tallrike og tilfeldig fordelte små enkeltkrystaller.

Enhver mekanisk prosessering ødelegger delvis disse krystallene og forskyver gruppene deres i forhold til hverandre, som et resultat av at den totale elektriske ledningsevnen til et metallstykke vanligvis endres i retning av økende motstand.

Langvarig gløding ved en gunstig temperatur, forskjellig for forskjellige metaller, er ledsaget av krystallreduksjon og reduserer vanligvis motstanden.

Det finnes metoder som gjør det mulig å oppnå mer eller mindre betydningsfulle enkeltkrystaller (enkeltkrystaller) under størkning av smeltede metaller.

Hvis metallet gir krystaller av det riktige systemet, er motstanden til enkeltkrystallene til et slikt metall den samme i alle retninger. Hvis metallkrystallene tilhører et sekskantet, tetragonalt eller trigonalt system, avhenger motstandsverdien til enkeltkrystallen av strømmens retning.

De begrensende (ekstreme) verdiene oppnås i retning av symmetriaksen til krystallen og i retningen vinkelrett på symmetriaksen, i alle andre retninger har motstanden mellomverdier.

Metallstykker oppnådd ved konvensjonelle metoder, med en tilfeldig fordeling av små krystaller, har en motstand lik en viss gjennomsnittsverdi, med mindre det under størkning etableres en mer eller mindre ordnet fordeling av krystaller.

Fra dette er det klart at motstanden til prøver av andre kjemisk rene metaller, hvis krystaller ikke tilhører det riktige systemet, ikke kan ha helt bestemte verdier.

Motstandsverdier for de vanligste ledende metaller og legeringer ved 20 °C: Stoffers motstand og elektrisk ledningsevne

Temperaturens innflytelse på motstanden til forskjellige metaller er gjenstand for mange og grundige studier, siden spørsmålet om denne effekten er av stor teoretisk og praktisk betydning.

Rene metaller temperaturkoeffisient for motstand, for det meste er nær temperaturkoeffisienten for termisk lineær ekspansjon av gasser, det vil si at den ikke skiller seg mye fra 0,004, derfor i området fra 0 til 100 ° C er motstanden omtrent proporsjonal med den absolutte temperaturen.

Ved temperaturer under 0° synker motstanden raskere enn den absolutte temperaturen og jo raskere temperaturen synker. Ved temperaturer nær absolutt null blir motstanden til noen metaller praktisk talt null. Ved høye temperaturer over 100 ° øker temperaturkoeffisienten til de fleste metaller sakte, det vil si at motstanden øker litt raskere enn temperaturen.

Interessante fakta:

Den såkalte ferromagnetiske metaller (jern, nikkel og kobolt) motstanden øker mye raskere enn temperaturen.Til slutt viser platina og palladium en økning i resistivitet noe som henger etter temperaturøkningen.

For å måle høye temperaturer, den såkalte platina motstandstermometer, bestående av et stykke tynn ren platinatråd viklet spiralformet over et rør med isolerende stoff eller til og med smeltet inn i veggene til et kvartsrør. Ved å måle motstanden til ledningen kan du bestemme temperaturen fra en tabell eller fra en kurve for et temperaturområde fra -40 til 1000 ° C.

Blant andre stoffer med metallisk ledningsevne bør kull, grafitt, antrasitt bemerkes, som skiller seg fra metaller med negativ temperaturkoeffisient.

Motstanden til selen i en av modifikasjonene (metallisk, krystallinsk selen, grå) endres til en betydelig reduksjon når den utsettes for lysstråler. Dette fenomenet tilhører området fotovoltaiske fenomener.

Når det gjelder selen og mange andre som det, flyr elektronene som skilles fra atomene i stoffet når det absorberer lysstråler ikke bort gjennom overflaten av kroppen, men forblir inne i stoffet, som et resultat av at den elektriske ledningsevnen av stoffet øker naturlig. Fenomenet kalles iboende fotoelektrisk fenomen.

Se også:

Hvorfor ulike materialer har ulik motstand

Grunnleggende elektriske egenskaper til ledninger og kabler