Специфично съпротивление на проводниците: мед, алуминий, стомана

По-късно беше установено, че съпротивлението на обекта зависи от неговите геометрични характеристики, както следва: R = pI / S,

където l е дължината на проводника, S е неговата площ на напречното сечение и ρ е определен коефициент на пропорционалност.

По този начин съпротивлението се определя от геометрията на проводника, а също и от такъв параметър като съпротивлението (наричано по-нататък "cc") - това е така нареченият коефициент. Ако вземем два проводника с едно и също напречно сечение и дължина и ги поставим в една верига на свой ред, тогава чрез измерване на тока и съпротивлението можете да видите, че в два случая тези индикатори ще бъдат различни. По този начин, специфичните електрическо съпротивление - това е характеристика на материала, от който е направен проводникът, и ако е още по-точен, тогава материята.

Проводимост и съпротивление

САЩ показва способността на веществото да предотвратява преминаването на ток. Но във физиката има и обратно количество - проводимост. Показва способността за провеждане на електрически ток. Това изглежда така:

σ = 1 / ρ, където ρ е специфичното съпротивление на веществото.

Ако говорим за проводимост, то се определя от характеристиките на носителите на заряд в това вещество. Така че, в металите има свободни електрони. На външната обвивка има не повече от три, а е по-изгодно за един атом да ги "даде", което се случва, когато химични реакции с вещества от дясната страна на периодичната таблица. В ситуация, в която имаме чист метал, тя има кристална структура, в която тези външни електрони са често срещани. Те носят заряда, ако прилагат метал към електрическо поле.

В разтворите носители на заряд са йони.

Ако говорим за такива вещества като силиций, то по свой начин е то полупроводник и работи по някакъв друг принцип, но по-късно. Междувременно ще разберем какви са разликите между такива класове вещества като:

1. ръководства;
2. полупроводници;
3. Диелектрици.

Диригенти и диелектрици

Има вещества, които почти не водят до ток. Те се наричат ​​диелектрици. Такива вещества могат да се поляризират в електрическото поле, т.е. техните молекули могат да се обърнат в това поле в зависимост от това как са разпределени в тях електрони. Но тъй като тези електрони не са свободни, но служат за връзката между атомите, те не провеждат ток.

Проводимостта на диелектриците е почти нула, въпреки че между тях няма идеални (това е същата абстракция като абсолютно черно тяло или идеален газ).

Определената граница на понятието "проводник" е ρ<10>

Между тези два класа има вещества, наречени полупроводници. Но изолация им в отделна група вещества свързана не само със своята междинно състояние в линията на "проводимост - резистентност", както с характеристиките на проводимостта при различни условия.

Зависимост от факторите на околната среда

Проводимостта не е напълно постоянна. Данните в таблиците, от които ρ се взимат за изчисления, съществуват при нормални условия на околната среда, т.е. при температура 20 градуса. В действителност е трудно да се изберат такива идеални условия за верижна експлоатация, всъщност, САЩ (и следователно проводимостта) зависят от следните фактори:

1. температура;
2. налягане;
3. наличието на магнитни полета;
4. светлина;
5. агрегатно състояние.

Различните вещества имат собствен график за промяна на този параметър при различни условия. По този начин феромагнитите (желязо и никел) го увеличават, когато текущата посока съвпада с посоката на линиите на магнитното поле. Що се отнася до температурата, зависимостта тук е почти линейна (има дори концепцията за температурен коефициент на съпротивление и това също е таблична стойност). Но посоката на тази зависимост е различна: в метали се увеличава с повишаване на температурата, а редки земни елементи и електролитни разтвори се увеличава - и това е в рамките на същия агрегат държавата.

В полупроводниците температурната зависимост не е линейна, а хиперболична и обратна: тъй като температурата се увеличава, тяхната проводимост се увеличава. Това качествено отличава проводниците от полупроводници. Така температурната зависимост на ρ зависи от проводниците:

Тук се представя съпротивлението на медта, платината и желязото. Малко различна графика за някои метали, например живак - когато температурата е понижена до 4 K, тя почти напълно губи (това явление се нарича свръхпроводимост).

И за полупроводници тази зависимост ще бъде нещо като това:

Когато течността преминава в течно състояние р, металът се увеличава, но освен това всички се държат по различен начин. Например, в разтопения бисмут е по-ниска от тази при стайна температура, а в медта е 10 пъти по-висока от нормалната. Никелът излиза от линейната графика на 400 градуса, след което ρ пада.

Но за волфрам температурната зависимост е толкова висока, че причинява изгаряне на лампите с нажежаема жичка. При включване токът загрява намотката и нейното съпротивление се увеличава няколко пъти.

Също в. а. Сплавите зависят от технологията на тяхното производство. Така че, ако се занимават с проста механична смес, устойчивостта на такъв материал може да се изчисли според средната стойност, но е по-заместващата сплав (когато се добавят два или повече елемента в кристална решетка) ще бъде различна, като правило, много повече. Например, нихром, който да спираловидните electrotiles има фигура на този параметър, че проводник когато е включен във веригата се нагрява до зачервяване (поради което в действителност се използва).

Тук е характеристиката ρ на въглеродните стомани:

Както може да се види, когато се приближи до точката на топене, тя се стабилизира.

Специфично съпротивление на различни проводници

И така, както е възможно, и при изчисленията р се използва при нормални условия. Нека да дадем таблица, на която тази характеристика може да бъде сравнена за различните метали:

Както виждате от масата, най-добрият диригент е среброто. И само неговата цена не позволява да се използва в производството на кабел. САЩ алуминият също е малък, но по-малък от този на златото. От масата става ясно защо окабеляване в къщите е мед или алуминий.

Таблицата не включва никела, който, както вече казахме, има малко необичайна графика на зависимостта от y. а. от температурата. Специфичното съпротивление на никела след повишаване на температурата до 400 градуса не започва да расте, а да пада. Интересното е, че той се държи в други заместващи сплави. Така се държи сплавта на медта и никела, в зависимост от процентното съотношение на двете:

И тази интересна графика показва устойчивостта на цинко-магнезиевите сплави:

В качеството на материали за производство на реостати се използват сплави с висока устойчивост, както и техните характеристики:

Това са комплексни сплави, състоящи се от желязо, алуминий, хром, манган, никел.

Що се отнася до въглеродните стомани, той е около 1,7 * 10 ^ -7 Ohm · m.

Разликата между y. а. различни видове проводници определят тяхното приложение. По този начин медта и алуминият се използват широко при производството на кабели, а златото и среброто се използват като контакти в редица радиотехнически изделия. Висококачествените проводници намериха своето място сред производителите на електрически уреди (по-точно, те бяха създадени за това).

Променливостта на този параметър, в зависимост от условията на околната среда, формира основата на такива устройства като сензори за магнитно поле, терморезистори, измерватели на напрежението, фоторезистори.