hambatan listrik -besaran fisis yang menunjukkan hambatan apa yang ditimbulkan oleh arus ketika melewati konduktor. Satuan pengukuran adalah ohm, setelah Georg Ohm. Dalam hukumnya, ia memperoleh formula untuk menemukan perlawanan, yang diberikan di bawah ini.

Pertimbangkan resistansi konduktor menggunakan contoh logam. Logam memiliki struktur internal berupa kisi kristal. Kisi ini memiliki urutan yang ketat, dan simpulnya adalah ion bermuatan positif. Pembawa muatan dalam logam adalah elektron "bebas", yang bukan milik atom tertentu, tetapi bergerak secara acak di antara situs kisi. Dari fisika kuantum diketahui bahwa pergerakan elektron dalam logam adalah perambatan gelombang elektromagnetik dalam zat padat. Artinya, elektron dalam konduktor bergerak dengan kecepatan cahaya (praktis), dan telah terbukti menunjukkan sifat tidak hanya sebagai partikel, tetapi juga sebagai gelombang. Dan hambatan logam muncul sebagai akibat dari hamburan gelombang elektromagnetik (yaitu elektron) pada getaran termal kisi dan cacatnya. Ketika elektron bertabrakan dengan simpul kisi kristal, sebagian energi ditransfer ke simpul, sebagai akibatnya energi dilepaskan. Energi ini dapat dihitung pada arus searah, berkat hukum Joule-Lenz - Q \u003d I 2 Rt. Seperti yang Anda lihat, semakin besar hambatannya, semakin banyak energi yang dilepaskan.

Resistivitas

Ada konsep penting seperti resistivitas, ini adalah resistansi yang sama, hanya dalam satuan panjang. Setiap logam memiliki sendiri, misalnya, untuk tembaga 0,0175 Ohm*mm2/m, untuk aluminium 0,0271 Ohm*mm2/m. Ini berarti bahwa sebatang tembaga dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 mm2 akan memiliki hambatan 0,0175 Ohm, dan batang yang sama, tetapi terbuat dari aluminium, akan memiliki hambatan 0,0271 Ohm. Ternyata konduktivitas listrik tembaga lebih tinggi daripada aluminium. Setiap logam memiliki resistivitasnya sendiri, dan resistansi seluruh konduktor dapat dihitung menggunakan rumus

di mana p adalah resistivitas logam, l adalah panjang konduktor, s adalah luas penampang.

Nilai resistivitas diberikan dalam tabel resistivitas logam(20 °C)

Zat	p, Ohm * mm 2 / 2	,10 -3 1/K
Aluminium	0.0271
tungsten	0.055
Besi	0.098
Emas	0.023
Kuningan	0.025-0.06
Mangan	0.42-0.48	0,002-0,05
Tembaga	0.0175
Nikel
Konstanta	0.44-0.52	0.02
Nichrome		0.15
Perak	0.016
Seng	0.059

Selain resistivitas, tabel berisi nilai TCR, lebih lanjut tentang koefisien ini nanti.

Ketergantungan resistivitas pada deformasi

Selama pengerjaan dingin logam dengan tekanan, logam mengalami deformasi plastis. Selama deformasi plastis, kisi kristal terdistorsi, jumlah cacat menjadi lebih besar. Dengan peningkatan cacat kisi kristal, resistensi terhadap aliran elektron melalui konduktor meningkat, oleh karena itu, resistivitas logam meningkat. Misalnya, kawat dibuat dengan menggambar, yang berarti bahwa logam mengalami deformasi plastis, akibatnya resistivitas meningkat. Dalam praktiknya, untuk mengurangi resistansi, anil rekristalisasi digunakan, ini adalah proses teknologi yang kompleks, setelah itu kisi kristal, seolah-olah, "meluruskan" dan jumlah cacat berkurang, oleh karena itu, ketahanan logam juga.

Ketika diregangkan atau dikompresi, logam mengalami deformasi elastis. Dengan deformasi elastis yang disebabkan oleh peregangan, amplitudo getaran termal dari simpul kisi kristal meningkat, oleh karena itu, elektron mengalami kesulitan besar, dan sehubungan dengan ini, resistivitas meningkat. Dengan deformasi elastis yang disebabkan oleh kompresi, amplitudo osilasi termal node berkurang, oleh karena itu, lebih mudah bagi elektron untuk bergerak, dan resistivitas berkurang.

Pengaruh Suhu pada Resistivitas

Seperti yang telah kita ketahui di atas, penyebab hambatan dalam logam adalah simpul kisi kristal dan getarannya. Jadi, dengan peningkatan suhu, fluktuasi termal node meningkat, yang berarti bahwa resistivitas juga meningkat. Ada nilai seperti koefisien suhu resistansi(TCS), yang menunjukkan seberapa besar resistivitas logam meningkat atau menurun ketika dipanaskan atau didinginkan. Misalnya, koefisien suhu tembaga pada 20 derajat Celcius adalah 4.1 10 3 1/derajat. Ini berarti bahwa ketika, misalnya, kawat tembaga dipanaskan sebesar 1 derajat Celcius, resistivitasnya akan meningkat sebesar 4.1 · 10 3 Ohm. Resistivitas dengan perubahan suhu dapat dihitung dengan rumus

di mana r adalah resistivitas setelah pemanasan, r 0 adalah resistivitas sebelum pemanasan, a adalah koefisien suhu resistansi, t 2 adalah suhu sebelum pemanasan, t 1 adalah suhu setelah pemanasan.

Mengganti nilai kami, kami mendapatkan: r=0,0175*(1+0,0041*(154-20))=0,0271 Ohm*mm2/m. Seperti yang Anda lihat, batang tembaga kami, panjang 1 m dan dengan luas penampang 1 mm 2, setelah dipanaskan hingga 154 derajat, akan memiliki hambatan, seperti batang yang sama, hanya terbuat dari aluminium dan pada suhu 20 derajat Celcius.

Properti mengubah resistansi dengan suhu, digunakan dalam termometer resistansi. Instrumen ini dapat mengukur suhu berdasarkan pembacaan resistansi. Termometer resistansi memiliki akurasi pengukuran yang tinggi, tetapi rentang suhunya kecil.

Dalam praktiknya, sifat konduktor mencegah lewatnya saat ini digunakan sangat luas. Contohnya adalah lampu pijar, di mana filamen tungsten dipanaskan karena resistansi logam yang tinggi, panjang yang besar dan penampang yang sempit. Atau perangkat pemanas apa pun di mana koil dipanaskan karena resistansi tinggi. Dalam teknik elektro, elemen yang sifat utamanya adalah resistansi disebut - resistor. Resistor digunakan di hampir semua rangkaian listrik.

Resistivitas listrik adalah besaran fisika yang menunjukkan sejauh mana suatu bahan dapat menahan aliran arus listrik yang melaluinya. Beberapa orang mungkin mengacaukan karakteristik ini dengan hambatan listrik biasa. Terlepas dari kesamaan konsep, perbedaan di antara mereka terletak pada fakta bahwa spesifik mengacu pada zat, dan istilah kedua merujuk secara eksklusif pada konduktor dan tergantung pada bahan pembuatannya.

Kebalikan dari bahan ini adalah konduktivitas listrik. Semakin tinggi parameter ini, semakin baik arus melewati zat. Dengan demikian, semakin tinggi resistensi, semakin banyak kerugian yang diharapkan pada output.

Rumus perhitungan dan nilai pengukuran

Mempertimbangkan apa resistivitas listrik diukur, juga dimungkinkan untuk melacak koneksi dengan non-spesifik, karena unit Ohm m digunakan untuk menentukan parameter. Nilai itu sendiri dilambangkan sebagai . Dengan nilai ini, dimungkinkan untuk menentukan resistansi suatu zat dalam kasus tertentu, berdasarkan dimensinya. Satuan ukuran ini sesuai dengan sistem SI, tetapi mungkin ada opsi lain. Dalam teknologi, Anda dapat secara berkala melihat penunjukan usang Ohm mm 2 / m. Untuk mengubah dari sistem ini ke sistem internasional, Anda tidak perlu menggunakan rumus yang rumit, karena 1 ohm mm 2 /m sama dengan 10 -6 ohm m.

Rumus resistivitas listrik adalah sebagai berikut:

R= (ρ l)/S, dimana:

• R adalah resistansi konduktor;
• adalah resistivitas material;
• l adalah panjang konduktor;
• S adalah penampang konduktor.

Ketergantungan suhu

Hambatan listrik spesifik tergantung pada suhu. Tetapi semua kelompok zat memanifestasikan dirinya secara berbeda ketika berubah. Ini harus diperhitungkan saat menghitung kabel yang akan berfungsi dalam kondisi tertentu. Misalnya, di jalan, di mana nilai suhu tergantung pada musim, bahan yang diperlukan kurang rentan terhadap perubahan dalam kisaran -30 hingga +30 derajat Celcius. Jika direncanakan untuk menggunakannya dalam teknik yang akan bekerja dalam kondisi yang sama, maka di sini juga perlu untuk mengoptimalkan pengkabelan untuk parameter tertentu. Bahan selalu dipilih dengan mempertimbangkan operasi.

Pada tabel nominal, resistivitas listrik diambil pada suhu 0 derajat Celcius. Peningkatan parameter ini ketika bahan dipanaskan adalah karena fakta bahwa intensitas pergerakan atom dalam zat mulai meningkat. Pembawa muatan listrik tersebar secara kacau ke segala arah, yang mengarah pada penciptaan hambatan dalam pergerakan partikel. Besarnya aliran listrik berkurang.

Saat suhu menurun, kondisi aliran saat ini menjadi lebih baik. Ketika suhu tertentu tercapai, yang akan berbeda untuk setiap logam, superkonduktivitas muncul, di mana karakteristik tersebut hampir mencapai nol.

Perbedaan parameter terkadang mencapai nilai yang sangat besar. Bahan-bahan yang memiliki kinerja tinggi dapat digunakan sebagai isolator. Mereka membantu melindungi kabel dari korsleting dan kontak manusia yang tidak disengaja. Beberapa zat umumnya tidak berlaku untuk teknik elektro jika mereka memiliki nilai parameter ini yang tinggi. Properti lain dapat mengganggu ini. Misalnya, konduktivitas listrik air tidak akan terlalu penting untuk bola ini. Berikut adalah nilai beberapa zat dengan kadar tinggi.

Bahan dengan resistivitas tinggi	(ohm m)
Bakelite	10 16
Benzena	10 15 ...10 16
Kertas	10 15
Air sulingan	10 4
air laut	0.3
kayu kering	10 12
Tanahnya basah	10 2
kaca kuarsa	10 16
Minyak tanah	10 1 1
Marmer	10 8
Parafin	10 1 5
Minyak parafin	10 14
kaca plexiglass	10 13
Polistirena	10 16
PVC	10 13
Polietilena	10 12
minyak silikon	10 13
Mika	10 14
Kaca	10 11
minyak transformator	10 10
Porselen	10 14
Batu tulis	10 14
Ebonit	10 16
Amber	10 18

Zat dengan tingkat rendah digunakan lebih aktif dalam teknik listrik. Seringkali ini adalah logam yang berfungsi sebagai konduktor. Mereka juga menunjukkan banyak perbedaan. Untuk mengetahui resistivitas listrik tembaga atau bahan lain, ada baiknya melihat tabel referensi.

Bahan dengan resistivitas rendah	(ohm m)
Aluminium	2,7 10 -8
tungsten	5.5 10 -8
Grafit	8.0 10 -6
Besi	1.0 10 -7
Emas	2.2 10 -8
iridium	4.74 10 -8
Konstanta	5.0 10 -7
baja tuang	1.3 10 -7
Magnesium	4.4 10 -8
Mangan	4.3 10 -7
Tembaga	1,72 10 -8
molibdenum	5.4 10 -8
Perak nikel	3.3 10 -7
Nikel	8.7 10 -8
Nichrome	1.12 10 -6
Timah	1.2 10 -7
Platinum	1.07 10 -7
Air raksa	9,6 10 -7
Memimpin	2.08 10 -7
Perak	1.6 10 -8
Besi cor abu-abu	1.0 10 -6
sikat karbon	4.0 10 -5
Seng	5.9 10 -8
nikel	0,4 10 -6

Hambatan listrik volume spesifik

Parameter ini mencirikan kemampuan untuk melewatkan arus melalui volume zat. Untuk mengukur, perlu menerapkan potensi tegangan dari berbagai sisi material, produk dari mana akan dimasukkan ke dalam rangkaian listrik. Ini disuplai dengan arus dengan parameter nominal. Setelah lewat, data keluaran diukur.

Gunakan dalam teknik listrik

Mengubah parameter pada suhu yang berbeda banyak digunakan dalam teknik listrik. Contoh paling sederhana adalah lampu pijar, di mana filamen nikrom digunakan. Saat dipanaskan, ia mulai bersinar. Ketika arus melewatinya, ia mulai memanas. Saat panas meningkat, begitu juga resistansi. Dengan demikian, arus awal yang diperlukan untuk mendapatkan penerangan terbatas. Kumparan nichrome, menggunakan prinsip yang sama, dapat menjadi pengatur di berbagai perangkat.

Logam mulia, yang memiliki karakteristik yang cocok untuk teknik elektro, juga telah banyak digunakan. Untuk sirkuit kritis yang membutuhkan kecepatan, kontak perak dipilih. Mereka memiliki biaya tinggi, tetapi mengingat jumlah bahan yang relatif kecil, penggunaannya cukup dibenarkan. Tembaga lebih rendah daripada perak dalam konduktivitas, tetapi memiliki harga yang lebih terjangkau, karena itu lebih sering digunakan untuk membuat kabel.

Dalam kondisi di mana suhu yang sangat rendah dapat digunakan, superkonduktor digunakan. Untuk suhu kamar dan penggunaan di luar ruangan, mereka tidak selalu sesuai, karena saat suhu naik, konduktivitasnya akan mulai turun, sehingga aluminium, tembaga, dan perak tetap menjadi pemimpin untuk kondisi seperti itu.

Dalam praktiknya, banyak parameter diperhitungkan, dan ini adalah salah satu yang paling penting. Semua perhitungan dilakukan pada tahap desain, yang menggunakan bahan referensi.

Seperti yang telah dicatat, kekuatan arus dalam rangkaian tidak hanya bergantung pada tegangan di ujung bagian, tetapi juga pada sifat-sifat konduktor yang termasuk dalam rangkaian. Ketergantungan kekuatan arus pada sifat-sifat konduktor dijelaskan oleh fakta bahwa konduktor yang berbeda memiliki hambatan listrik yang berbeda.

hambatan listrik R adalah besaran skalar fisik yang mencirikan sifat konduktor untuk mengurangi kecepatan gerakan teratur pembawa muatan bebas dalam konduktor. Resistansi dilambangkan dengan huruf R. Dalam SI, satuan resistansi konduktor adalah ohm (Ohm).

1 Ohm - resistansi konduktor seperti itu, kekuatan arusnya adalah 1 A pada tegangan 1 V di atasnya.

Unit lain juga digunakan: kiloohm (kOhm), megaohm (MOhm), milliohm (mOhm): 1 kOhm \u003d 10 3 Ohm; 1 MΩ = 10 6 ; 1 mOhm = 10 -3 Ohm.

Kuantitas fisik G, kebalikan dari resistansi, disebut konduktivitas listrik

Satuan konduktivitas listrik dalam SI adalah Siemens: 1 cm adalah konduktivitas penghantar dengan hambatan 1 ohm.

Konduktor tidak hanya mengandung partikel bermuatan bebas - elektron, tetapi juga partikel netral dan muatan terikat. Semuanya berpartisipasi dalam gerakan termal yang kacau, sama-sama mungkin ke segala arah. Ketika medan listrik dihidupkan, di bawah pengaruh gaya listrik, gerakan terarah terarah dari muatan bebas akan berlaku, yang seharusnya bergerak dengan percepatan dan kecepatannya akan meningkat seiring waktu. Tetapi dalam konduktor, muatan bebas bergerak dengan kecepatan rata-rata yang konstan. Akibatnya, konduktor menolak gerakan teratur muatan bebas, sebagian energi dari gerakan ini ditransfer ke konduktor, sebagai akibatnya energi internalnya meningkat. Karena pergerakan muatan bebas, bahkan kisi kristal konduktor yang ideal pun terdistorsi; energi pergerakan muatan bebas yang teratur dihamburkan pada distorsi struktur kristal. Sebuah konduktor menahan aliran arus listrik.

Hambatan suatu konduktor tergantung pada bahan dari mana konduktor itu dibuat, panjang konduktor dan luas penampangnya. Untuk memeriksa ketergantungan ini, Anda dapat menggunakan sirkuit listrik yang sama seperti untuk memeriksa hukum Ohm (Gbr. 2), termasuk di bagian sirkuit MN konduktor silinder dengan berbagai ukuran, terbuat dari bahan yang sama, serta dari bahan yang berbeda.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa hambatan penghantar berbanding lurus dengan panjang l penghantar, berbanding terbalik dengan luas penampang S dan tergantung pada jenis bahan dari mana penghantar itu dibuat:

dimana adalah resistivitas konduktor.

Besaran fisis skalar yang secara numerik sama dengan hambatan konduktor silinder homogen yang terbuat dari zat tertentu dan memiliki panjang 1 m dan luas penampang 1 m 2, atau hambatan kubus bermata 1 m Satuan resistivitas dalam SI adalah ohm-meter (Ohm m).

Hambatan spesifik suatu konduktor logam bergantung pada:

1. konsentrasi elektron bebas dalam konduktor;
2. intensitas hamburan elektron bebas pada ion kisi kristal, melakukan getaran termal;
3. intensitas hamburan elektron bebas pada cacat dan kotoran dari struktur kristal.

Perak dan tembaga memiliki resistivitas terendah. Resistansi spesifik paduan nikel, besi, kromium dan mangan - "nikrom" sangat tinggi. Resistivitas kristal logam sangat tergantung pada keberadaan pengotor di dalamnya. Misalnya, pengenalan pengotor mangan 1% meningkatkan resistivitas tembaga dengan faktor tiga.

Resistivitas logam adalah ukuran sifat mereka untuk menahan aliran arus listrik. Nilai ini dinyatakan dalam Ohm-meter (Ohm⋅m). Simbol untuk resistivitas adalah huruf Yunani (rho). Resistivitas tinggi berarti bahan tersebut tidak dapat menghantarkan muatan listrik dengan baik.

Resistivitas

Resistivitas listrik didefinisikan sebagai rasio antara kuat medan listrik di dalam logam dan rapat arus di dalamnya:

di mana:
adalah resistivitas logam (Ohm⋅m),
E adalah kuat medan listrik (V/m),
J adalah nilai rapat arus listrik dalam logam (A/m2)

Jika kuat medan listrik (E) pada logam sangat besar, dan rapat arus (J) sangat kecil, ini berarti logam tersebut memiliki resistivitas yang tinggi.

Kebalikan dari resistivitas adalah konduktivitas listrik, yang menunjukkan seberapa baik suatu bahan menghantarkan listrik:

adalah konduktivitas bahan, dinyatakan dalam siemens per meter (S/m).

hambatan listrik

Hambatan listrik, salah satu komponennya, dinyatakan dalam ohm (Ohm). Perlu dicatat bahwa hambatan listrik dan resistivitas bukanlah hal yang sama. Resistivitas adalah sifat suatu bahan, sedangkan hambatan listrik adalah sifat suatu benda.

Hambatan listrik dari suatu resistor ditentukan oleh kombinasi bentuk dan resistivitas bahan pembuatnya.

Misalnya, kawat yang terbuat dari kawat yang panjang dan tipis memiliki hambatan yang lebih besar daripada resistor yang dibuat dari kawat pendek dan tebal dari logam yang sama.

Pada saat yang sama, resistor lilitan kawat yang terbuat dari bahan dengan resistivitas tinggi memiliki hambatan listrik yang lebih tinggi daripada resistor yang terbuat dari bahan dengan resistivitas rendah. Dan semua ini terlepas dari kenyataan bahwa kedua resistor terbuat dari kawat dengan panjang dan diameter yang sama.

Sebagai ilustrasi dapat kita gambarkan analogi dengan sistem hidrolik, dimana air dipompa melalui pipa.

• Semakin panjang dan tipis pipa, semakin tahan air.
• Pipa yang diisi pasir akan lebih tahan air daripada pipa tanpa pasir.

Resistansi kawat

Nilai resistansi kawat tergantung pada tiga parameter: resistivitas logam, panjang dan diameter kawat itu sendiri. Rumus untuk menghitung hambatan kawat:

Di mana:
R - resistansi kawat (Ohm)
- resistansi spesifik logam (Ohm.m)
L - panjang kawat (m)
A - luas penampang kawat (m2)

Sebagai contoh, pertimbangkan resistor kawat nichrome dengan resistivitas 1,10 × 10-6 ohm.m. Kawat tersebut memiliki panjang 1500 mm dan diameter 0,5 mm. Berdasarkan tiga parameter ini, kami menghitung resistansi kawat nichrome:

R \u003d 1,1 * 10 -6 * (1,5 / 0,000000196) \u003d 8,4 ohm

Nichrome dan constantan sering digunakan sebagai bahan resistensi. Di bawah dalam tabel Anda dapat melihat resistivitas beberapa logam yang paling umum digunakan.

Resistansi permukaan

Nilai resistansi permukaan dihitung dengan cara yang sama seperti resistansi kawat. Dalam hal ini, luas penampang dapat direpresentasikan sebagai produk dari w dan t:

Untuk beberapa bahan, seperti film tipis, hubungan antara resistivitas dan ketebalan film disebut sebagai resistansi lembaran lapisan RS:

di mana RS diukur dalam ohm. Dalam perhitungan ini, ketebalan film harus konstan.

Seringkali, produsen resistor memotong trek di film untuk meningkatkan resistensi untuk meningkatkan jalur arus listrik.

Sifat bahan resistif

Resistivitas logam tergantung pada suhu. Nilainya diberikan, sebagai aturan, untuk suhu kamar (20 ° C). Perubahan resistivitas sebagai akibat dari perubahan suhu ditandai dengan koefisien suhu.

Misalnya pada termistor (termistor), sifat ini digunakan untuk mengukur suhu. Di sisi lain, dalam elektronik presisi, ini adalah efek yang agak tidak diinginkan.
Resistor film logam memiliki sifat stabilitas suhu yang sangat baik. Ini dicapai tidak hanya karena resistivitas material yang rendah, tetapi juga karena desain mekanis resistor itu sendiri.

Banyak bahan dan paduan yang berbeda digunakan dalam pembuatan resistor. Nichrome (paduan nikel dan krom), karena resistivitasnya yang tinggi dan ketahanannya terhadap oksidasi pada suhu tinggi, sering digunakan sebagai bahan untuk membuat resistor wirewound. Kerugiannya adalah tidak dapat disolder. Constantan, bahan populer lainnya, mudah disolder dan memiliki koefisien suhu yang lebih rendah.

Setiap zat mampu menghantarkan arus sampai batas yang berbeda, nilai ini dipengaruhi oleh hambatan bahan tersebut. Resistansi spesifik tembaga, aluminium, baja, dan elemen lainnya dilambangkan dengan huruf alfabet Yunani . Nilai ini tidak tergantung pada karakteristik konduktor seperti dimensi, bentuk dan kondisi fisik, sedangkan hambatan listrik biasa memperhitungkan parameter ini. Resistivitas diukur dalam ohm dikalikan dengan mm² dan dibagi dengan meter.

Kategori dan deskripsinya

Setiap bahan mampu menunjukkan dua jenis resistensi, tergantung pada listrik yang disuplai ke sana. Arus adalah variabel atau konstan, yang secara signifikan mempengaruhi kinerja teknis zat. Jadi, ada resistensi seperti itu:

1. ohmik. Muncul di bawah pengaruh arus searah. Mencirikan gesekan yang diciptakan oleh pergerakan partikel bermuatan listrik dalam konduktor.
2. Aktif. Itu ditentukan oleh prinsip yang sama, tetapi sudah dibuat di bawah pengaruh arus bolak-balik.

Dalam hal ini, ada juga dua definisi tentang nilai spesifik. Untuk arus searah, itu sama dengan resistansi yang diberikan oleh panjang satuan bahan konduktif dari luas penampang tetap satuan. Medan listrik potensial mempengaruhi semua konduktor, serta semikonduktor dan larutan yang mampu menghantarkan ion. Nilai ini menentukan sifat konduktif dari bahan itu sendiri. Bentuk konduktor dan dimensinya tidak diperhitungkan, sehingga dapat disebut dasar dalam teknik elektro dan ilmu material.

Di bawah kondisi melewati arus bolak-balik, nilai spesifik dihitung dengan mempertimbangkan ketebalan bahan konduktif. Di sini, tidak hanya potensial, tetapi juga arus eddy sudah terpengaruh, di samping itu, frekuensi medan listrik diperhitungkan. Resistansi spesifik jenis ini lebih besar daripada arus searah, karena di sini nilai positif resistansi terhadap medan pusaran diperhitungkan. Juga, nilai ini tergantung pada bentuk dan ukuran konduktor itu sendiri. Parameter inilah yang menentukan sifat gerakan pusaran partikel bermuatan.

Arus bolak-balik menyebabkan fenomena elektromagnetik tertentu dalam konduktor. Mereka sangat penting untuk karakteristik listrik bahan konduktif:

1. Efek kulit ditandai dengan melemahnya medan elektromagnetik semakin menembus ke dalam media konduktor. Fenomena ini juga disebut efek permukaan.
2. Efek kedekatan mengurangi kepadatan arus karena kedekatan kabel tetangga dan pengaruhnya.

Efek ini sangat penting ketika menghitung ketebalan konduktor yang optimal, karena ketika menggunakan kawat yang radiusnya lebih besar dari kedalaman penetrasi arus ke dalam material, sisa massanya akan tetap tidak digunakan, dan oleh karena itu pendekatan ini tidak efisien. Sesuai dengan perhitungan yang dilakukan, diameter efektif bahan konduktif dalam beberapa situasi adalah sebagai berikut:

• untuk arus 50 Hz - 2,8 mm;
• 400Hz - 1mm;
• 40 kHz - 0,1 mm.

Mengingat hal ini, untuk arus frekuensi tinggi, penggunaan kabel multiinti datar, yang terdiri dari banyak kabel tipis, digunakan secara aktif.

Karakteristik logam

Indikator khusus konduktor logam terkandung dalam tabel khusus. Berdasarkan data tersebut, perhitungan lebih lanjut yang diperlukan dapat dibuat. Contoh tabel resistivitas seperti itu dapat dilihat pada gambar.

Tabel menunjukkan bahwa perak memiliki konduktivitas tertinggi - perak merupakan konduktor yang ideal di antara semua logam dan paduan yang ada. Jika dihitung berapa kawat dari bahan ini yang diperlukan untuk memperoleh hambatan 1 Ohm, maka akan keluar 62,5 m.Dibutuhkan kawat besi untuk nilai yang sama sebanyak 7,7 m.

Tidak peduli betapa indahnya sifat perak, itu adalah bahan yang terlalu mahal untuk penggunaan massal dalam jaringan listrik, oleh karena itu tembaga telah menemukan aplikasi luas dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Dalam hal indeks spesifik, itu berada di tempat kedua setelah perak, dan dalam hal prevalensi dan kemudahan ekstraksi, itu jauh lebih baik daripada itu. Tembaga memiliki keunggulan lain yang membuatnya menjadi konduktor yang paling umum. Ini termasuk:

Untuk digunakan dalam teknik listrik, tembaga halus digunakan, yang, setelah dilebur dari bijih sulfida, mengalami proses pemanggangan dan peniupan, dan kemudian harus menjalani pemurnian elektrolitik. Setelah pemrosesan seperti itu, dimungkinkan untuk mendapatkan bahan dengan kualitas sangat tinggi (nilai M1 dan M0), yang akan mengandung 0,1 hingga 0,05% pengotor. Nuansa penting adalah adanya oksigen dalam jumlah yang sangat kecil, karena secara negatif mempengaruhi karakteristik mekanik tembaga.

Seringkali logam ini diganti dengan bahan yang lebih murah - aluminium dan besi, serta berbagai perunggu (paduan dengan silikon, berilium, magnesium, timah, kadmium, kromium, dan fosfor). Komposisi tersebut memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tembaga murni, meskipun konduktivitasnya lebih rendah.

Keuntungan dari aluminium:

Meskipun aluminium lebih tahan dan lebih rapuh, penggunaannya secara luas disebabkan oleh fakta bahwa aluminium tidak langka seperti tembaga, dan karenanya lebih murah. Resistansi spesifik aluminium adalah 0,028, dan kepadatannya yang rendah membuatnya 3,5 kali lebih ringan dari tembaga.

Untuk pekerjaan listrik, aluminium murni grade A1 digunakan, mengandung tidak lebih dari 0,5% kotoran. Kelas AB00 yang lebih tinggi digunakan untuk pembuatan kapasitor elektrolitik, elektroda, dan aluminium foil. Kandungan pengotor dalam aluminium ini tidak lebih dari 0,03%. Ada juga logam murni AB0000, termasuk tidak lebih dari 0,004% aditif. Kotoran itu sendiri juga penting: nikel, silikon dan seng sedikit mempengaruhi konduktivitas aluminium, dan kandungan tembaga, perak dan magnesium dalam logam ini memberikan efek yang nyata. Talium dan mangan paling banyak mengurangi konduktivitas.

Aluminium memiliki sifat anti korosi yang baik. Setelah kontak dengan udara, itu ditutupi dengan film tipis oksida, yang melindunginya dari kehancuran lebih lanjut. Untuk meningkatkan karakteristik mekanik, logam dicampur dengan elemen lain.

Indikator baja dan besi

Ketahanan spesifik besi dibandingkan dengan tembaga dan aluminium memiliki tingkat yang sangat tinggi, namun karena ketersediaan, kekuatan dan ketahanan terhadap deformasi, bahan ini banyak digunakan dalam produksi listrik.

Meskipun besi dan baja, yang resistivitasnya bahkan lebih tinggi, memiliki kelemahan yang signifikan, produsen bahan konduktor telah menemukan metode untuk mengimbanginya. Secara khusus, ketahanan korosi yang rendah diatasi dengan melapisi kawat baja dengan seng atau tembaga.

Sifat natrium

Natrium logam juga sangat menjanjikan dalam industri konduktif. Dalam hal ketahanan, itu secara signifikan melebihi tembaga, tetapi memiliki kerapatan 9 kali lebih kecil dari itu. Hal ini memungkinkan bahan untuk digunakan dalam pembuatan kabel ultralight.

Logam natrium sangat lunak dan sama sekali tidak stabil terhadap segala jenis efek deformasi, yang membuat penggunaannya bermasalah - kawat dari logam ini harus ditutup dengan selubung yang sangat kuat dengan fleksibilitas yang sangat kecil. Cangkang harus disegel, karena natrium menunjukkan aktivitas kimia yang kuat dalam kondisi paling netral. Ini langsung teroksidasi di udara dan menunjukkan reaksi keras dengan air, termasuk udara.

Manfaat lain menggunakan natrium adalah ketersediaannya. Itu dapat diperoleh dalam proses elektrolisis natrium klorida cair, yang jumlahnya tidak terbatas di dunia. Logam lain dalam hal ini jelas kalah.

Untuk menghitung indikator konduktor tertentu, perlu untuk membagi produk dari nomor tertentu dan panjang kabel dengan luas penampangnya. Hasilnya adalah nilai resistansi dalam ohm. Misalnya, untuk menentukan hambatan 200 m kawat besi dengan penampang nominal 5 mm², Anda perlu mengalikan 0,13 dengan 200 dan membagi hasilnya dengan 5. Jawabannya adalah 5,2 ohm.

Aturan dan fitur perhitungan

Mikroohmmeter digunakan untuk mengukur resistansi media logam. Hari ini mereka diproduksi dalam bentuk digital, sehingga pengukuran yang dilakukan dengan bantuan mereka akurat. Hal ini dapat dijelaskan dengan fakta bahwa logam memiliki tingkat konduktivitas yang tinggi dan memiliki resistansi yang sangat rendah. Misalnya, ambang batas bawah alat ukur adalah 10 -7 ohm.

Dengan bantuan mikroohmmeter, Anda dapat dengan cepat menentukan seberapa baik kontak dan berapa hambatan belitan generator, motor listrik dan transformator, serta busbar yang ditampilkan. Dimungkinkan untuk menghitung keberadaan inklusi logam lain di ingot. Misalnya, sepotong tungsten berlapis emas menunjukkan setengah konduktivitas dari sepotong emas. Dengan cara yang sama, cacat internal dan rongga dalam konduktor dapat ditentukan.

Rumus resistivitas adalah sebagai berikut: \u003d Ohm mm 2 / m. Dengan kata lain, itu dapat digambarkan sebagai hambatan dari 1 meter konduktor memiliki luas penampang 1 mm². Suhu diasumsikan standar - 20 ° C.

Pengaruh suhu pada pengukuran

Pemanasan atau pendinginan beberapa konduktor memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kinerja alat ukur. Sebagai contoh, percobaan berikut dapat dikutip: perlu untuk menghubungkan kabel yang dililit secara spiral ke baterai dan menghubungkan ammeter ke sirkuit.

Semakin konduktor memanas, semakin rendah pembacaan perangkat. Kuat arus berbanding terbalik dengan hambatannya. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa sebagai akibat dari pemanasan, konduktivitas logam menurun. Pada tingkat yang lebih besar atau lebih kecil, semua logam berperilaku dengan cara ini, tetapi praktis tidak ada perubahan konduktivitas di beberapa paduan.

Khususnya, konduktor cair dan beberapa non-logam padat cenderung menurunkan ketahanannya dengan meningkatnya suhu. Tetapi para ilmuwan mengubah kemampuan logam ini untuk keuntungan mereka. Mengetahui koefisien suhu resistansi (α) saat memanaskan beberapa bahan, dimungkinkan untuk menentukan suhu eksternal. Misalnya, kawat platina yang ditempatkan pada bingkai mika ditempatkan di tungku, setelah itu dilakukan pengukuran resistansi. Bergantung pada seberapa banyak perubahannya, kesimpulan dibuat tentang suhu di tungku. Desain ini disebut termometer resistansi.

Jika pada suhu t 0 resistansi konduktor adalah r 0, dan pada suhu t sama dengan rt, maka koefisien temperatur resistansi sama dengan

Rumus ini hanya dapat dihitung dalam rentang suhu tertentu (hingga sekitar 200 °C).