Kaj določa upor prevodnika

Upornost in njena vzajemna - električna prevodnost - za prevodnike iz kemično čistih kovin sta značilna fizikalna količina, kljub temu pa so njihove vrednosti upora znane z relativno nizko natančnostjo.

To je razloženo z dejstvom, da na vrednost odpornosti kovin močno vplivajo različne naključne okoliščine, ki jih je težko nadzorovati.

Prvič, pogosto manjše nečistoče v čisti kovini povečajo njeno odpornost.

Najpomembnejša kovina za elektrotehniko je med, iz katerega so narejene žice in kabli za distribucijo električne energije, se pri tem izkaže za posebej občutljivo.

Zanemarljivo majhne primesi ogljika pri 0,05 % povečajo odpornost bakra za 33 % v primerjavi z odpornostjo kemično čistega bakra, primesi 0,13 % fosforja povečajo odpornost bakra za 48 %, 0,5 % železa za 176 %, sledi cink v težko merljivi količini zaradi majhnosti, z 20 %.

Vpliv nečistoč na odpornost drugih kovin je manj pomemben kot pri bakru.

Odpornost kovin, kemično čistih ali na splošno z določeno kemično sestavo, je odvisna od načina njihove termične in mehanske obdelave.

Valjanje, vlečenje, kaljenje in žarjenje lahko spremenijo upornost kovine za več odstotkov.

To je razloženo z dejstvom, da staljena kovina med strjevanjem kristalizira in tvori številne in naključno razporejene majhne posamezne kristale.

Vsaka mehanska obdelava delno uniči te kristale in premakne njihove skupine relativno drug proti drugemu, zaradi česar se skupna električna prevodnost kosa kovine običajno spremeni v smeri naraščajočega upora.

Dolgotrajno žarjenje pri ugodni temperaturi, različni za različne kovine, spremlja redukcija kristalov in običajno zmanjša odpornost.

Obstajajo metode, ki omogočajo pridobivanje bolj ali manj pomembnih monokristalov (monih kristalov) med strjevanjem staljenih kovin.

Če kovina daje kristale pravilnega sistema, potem je odpornost posameznih kristalov takšne kovine enaka v vseh smereh. Če kovinski kristali pripadajo heksagonalnemu, tetragonalnemu ali trigonskemu sistemu, potem je vrednost upora monokristala odvisna od smeri toka.

Mejne (ekstremne) vrednosti dobimo v smeri osi simetrije kristala in v smeri, ki je pravokotna na os simetrije, v vseh drugih smereh ima upor vmesne vrednosti.

Kosi kovine, pridobljeni s konvencionalnimi metodami, z naključno razporeditvijo majhnih kristalov, imajo upor, ki je enak določeni povprečni vrednosti, razen če se med strjevanjem vzpostavi bolj ali manj urejena porazdelitev kristalov.

Iz tega je jasno, da odpornost vzorcev drugih kemično čistih kovin, katerih kristali ne pripadajo pravilnemu sistemu, ne more imeti popolnoma določenih vrednosti.

Vrednosti upora najpogostejših prevodnih kovin in zlitin pri 20 °C: Upornost in električna prevodnost snovi

Vpliv temperature na odpornost različnih kovin je predmet številnih in temeljitih študij, saj je vprašanje tega vpliva velikega teoretičnega in praktičnega pomena.

Čiste kovine temperaturni koeficient upora, je večinoma blizu temperaturnemu koeficientu toplotnega linearnega raztezanja plinov, tj. ne razlikuje se veliko od 0,004, zato je v območju od 0 do 100 ° C upor približno sorazmeren z absolutno temperaturo.

Pri temperaturah pod 0 ° upor pada hitreje kot absolutna temperatura in hitreje se temperatura zmanjšuje. Pri temperaturah blizu absolutne ničle postane odpornost nekaterih kovin praktično enaka nič. Pri visokih temperaturah nad 100 ° se temperaturni koeficient večine kovin počasi povečuje, tj. odpornost raste nekoliko hitreje od temperature.

Zanimiva dejstva:

Tako imenovani feromagnetne kovine (železo, nikelj in kobalt) odpornost narašča veliko hitreje kot temperatura.Nazadnje, platina in paladij kažeta povečanje upornosti, ki nekoliko zaostaja za povečanjem temperature.

Za merjenje visokih temperatur, t.i platinasti uporovni termometer, sestavljen iz kosa tanke žice iz čiste platine, spiralno navite preko cevi iz izolacijske snovi ali celo zlite v stene kvarčne cevi. Z merjenjem upornosti žice lahko določite njeno temperaturo iz tabele ali iz krivulje za temperaturno območje od -40 do 1000 ° C.

Med drugimi snovmi s kovinsko prevodnostjo je treba omeniti premog, grafit, antracit, ki se razlikujejo od kovin z negativnim temperaturnim koeficientom.

Odpornost selena v eni od njegovih modifikacij (kovinski, kristalni selen, siva) se pri izpostavljenosti svetlobnim žarkom bistveno zmanjša. Ta pojav spada v območje fotovoltaični pojavi.

Pri selenu in mnogih drugih podobnih elektroni, ki se ločijo od atomov snovi, ko le-ta absorbira svetlobne žarke, ne odletijo skozi površino telesa, ampak ostanejo znotraj snovi, zaradi česar električna prevodnost snovi naravno poveča. Pojav se imenuje intrinzični fotoelektrični pojav.

Poglej tudi:

Zakaj imajo različni materiali različno odpornost

Osnovne električne lastnosti žic in kablov