Isi:

Resistivitas logam adalah kemampuannya untuk menahan arus listrik yang melewatinya. Satuan pengukuran nilai ini adalah Ohm * m (Ohm-meter). Huruf Yunani (rho) digunakan sebagai simbol. Resistivitas tinggi berarti konduksi muatan listrik yang buruk oleh bahan tertentu.

Spesifikasi Baja

Sebelum mempertimbangkan secara rinci resistivitas baja, Anda harus membiasakan diri dengan sifat fisik dan mekanik dasarnya. Karena kualitasnya, bahan ini banyak digunakan di sektor manufaktur dan bidang kehidupan dan aktivitas masyarakat lainnya.

Baja adalah paduan besi dan karbon, terkandung dalam jumlah tidak melebihi 1,7%. Selain karbon, baja mengandung sejumlah pengotor - silikon, mangan, belerang, dan fosfor. Dalam hal kualitasnya, ini jauh lebih baik daripada besi tuang, mudah dikeraskan, ditempa, digulung, dan jenis pemrosesan lainnya. Semua jenis baja dicirikan oleh kekuatan dan keuletan yang tinggi.

Menurut tujuannya, baja dibagi menjadi struktural, perkakas, dan juga dengan sifat fisik khusus. Masing-masing mengandung jumlah karbon yang berbeda, yang karenanya bahan tersebut memperoleh kualitas spesifik tertentu, misalnya, tahan panas, tahan panas, tahan karat dan korosi.

Tempat khusus ditempati oleh baja listrik yang diproduksi dalam format lembaran dan digunakan dalam pembuatan produk listrik. Untuk mendapatkan bahan tersebut dilakukan doping dengan silikon yang dapat meningkatkan sifat magnet dan listriknya.

Agar baja listrik memperoleh karakteristik yang diperlukan, persyaratan dan kondisi tertentu harus dipenuhi. Bahan harus mudah dimagnetisasi dan dimagnetisasi ulang, yaitu memiliki permeabilitas magnetik yang tinggi. Baja semacam itu bagus, dan pembalikan magnetisasinya dilakukan dengan kerugian minimal.

Dimensi dan massa inti magnet dan belitan, serta efisiensi transformator dan suhu operasinya, bergantung pada pemenuhan persyaratan ini. Pemenuhan syarat tersebut dipengaruhi oleh banyak faktor, diantaranya adalah resistivitas baja.

Resistivitas dan indikator lainnya

Nilai resistivitas listrik adalah perbandingan kuat medan listrik pada logam dengan rapat arus yang mengalir di dalamnya. Untuk perhitungan praktis, rumus digunakan: di mana ρ adalah resistivitas logam (Ohm * m), E- kuat medan listrik (V/m), dan J- kerapatan arus listrik dalam logam (A / m 2). Dengan kuat medan listrik yang sangat tinggi dan rapat arus yang rendah, resistivitas logam akan tinggi.

Ada kuantitas lain yang disebut konduktivitas listrik, kebalikan dari resistivitas, yang menunjukkan tingkat konduktivitas arus listrik oleh bahan tertentu. Itu ditentukan oleh rumus dan dinyatakan dalam satuan Sm / m - Siemens per meter.

Resistivitas berhubungan erat dengan hambatan listrik. Namun, mereka memiliki perbedaan di antara mereka sendiri. Dalam kasus pertama, ini adalah properti material, termasuk baja, dan dalam kasus kedua, properti seluruh objek ditentukan. Kualitas resistor dipengaruhi oleh kombinasi beberapa faktor, terutama bentuk dan resistivitas bahan dari mana resistor itu dibuat. Misalnya, jika kawat tipis dan panjang digunakan untuk membuat resistor kawat, maka hambatannya akan lebih besar daripada resistor yang terbuat dari kawat tebal dan pendek dari logam yang sama.

Contoh lain adalah resistor kawat dengan diameter dan panjang yang sama. Namun, jika di salah satunya bahan memiliki resistivitas tinggi, dan di yang lain rendah, maka hambatan listrik pada resistor pertama akan lebih tinggi daripada yang kedua.

Mengetahui sifat dasar material, Anda dapat menggunakan resistivitas baja untuk menentukan nilai resistansi konduktor baja. Untuk perhitungan, selain resistivitas listrik, diameter dan panjang kawat itu sendiri akan diperlukan. Perhitungan dilakukan sesuai dengan rumus berikut: , di mana R adalah (ohm), ρ - resistivitas baja (Ohm * m), L- sesuai dengan panjang kawat, TETAPI- luas penampangnya.

Ada ketergantungan resistivitas baja dan logam lainnya pada suhu. Dalam sebagian besar perhitungan, suhu kamar digunakan - 20 0 C. Semua perubahan di bawah pengaruh faktor ini diperhitungkan menggunakan koefisien suhu.

Berapakah resistivitas suatu zat? Untuk menjawab pertanyaan ini secara sederhana, Anda perlu mengingat pelajaran fisika dan menyajikan perwujudan fisik dari definisi ini. Arus listrik dilewatkan melalui zat, dan itu, pada gilirannya, mencegah lewatnya arus dengan beberapa kekuatan.

Konsep resistivitas suatu zat

Nilai inilah, yang menunjukkan seberapa besar zat mengganggu arus, yaitu resistivitas (huruf Latin "ro"). Dalam sistem satuan internasional, hambatan dinyatakan dalam ohm dikalikan dengan meteran. Rumus untuk menghitung adalah: "Resistensi dikalikan dengan luas penampang dan dibagi dengan panjang konduktor."

Timbul pertanyaan: "Mengapa resistensi lain digunakan ketika menemukan resistivitas?". Jawabannya sederhana, ada dua besaran yang berbeda - resistivitas dan resistansi. Yang kedua menunjukkan seberapa besar zat tersebut mampu mencegah lewatnya arus yang melaluinya, dan yang pertama menunjukkan hal yang hampir sama, hanya saja kita tidak lagi berbicara tentang suatu zat dalam pengertian umum, tetapi tentang konduktor dengan panjang dan panjang tertentu. luas penampang, yang terbuat dari zat ini.

Nilai timbal balik yang mencirikan kemampuan suatu zat untuk melewatkan listrik disebut konduktivitas listrik dan rumus yang digunakan untuk menghitung resistansi spesifik berhubungan langsung dengan konduktivitas spesifik.

penggunaan tembaga

Konsep resistivitas banyak digunakan dalam perhitungan konduktivitas arus listrik oleh berbagai logam. Berdasarkan perhitungan ini, keputusan dibuat tentang kelayakan menggunakan logam tertentu untuk pembuatan konduktor listrik yang digunakan dalam konstruksi, pembuatan instrumen dan bidang lainnya.

Tabel resistansi logam

Apakah ada tabel khusus? di mana data yang tersedia tentang transmisi dan resistansi logam disatukan, sebagai aturan, tabel ini dihitung untuk kondisi tertentu.

Secara khusus, yang terkenal tabel resistensi kristal tunggal logam pada suhu dua puluh derajat Celcius, serta tabel ketahanan logam dan paduan.

Tabel ini digunakan untuk menghitung berbagai data di bawah apa yang disebut kondisi ideal; untuk menghitung nilai untuk tujuan tertentu, rumus harus digunakan.

Tembaga. Ciri-ciri dan sifat-sifatnya

Deskripsi zat dan sifat

Tembaga merupakan logam yang sudah sangat lama ditemukan oleh umat manusia dan juga telah digunakan untuk berbagai keperluan teknis sejak lama. Tembaga adalah logam yang sangat mudah dibentuk dan ulet dengan konduktivitas listrik yang tinggi, yang membuatnya sangat populer untuk membuat berbagai kabel dan konduktor.

Sifat fisik tembaga:

• titik leleh - 1084 derajat Celcius;
• titik didih - 2560 derajat Celcius;
• kepadatan pada 20 derajat - 8890 kilogram dibagi dengan meter kubik;
• kapasitas panas spesifik pada tekanan konstan dan suhu 20 derajat - 385 kJ / J * kg
• hambatan listrik spesifik - 0,01724;

Nilai tembaga

Logam ini dapat dibagi menjadi beberapa kelompok atau grade yang masing-masing memiliki sifat dan aplikasinya sendiri dalam industri:

1. Grade M00, M0, M1 sangat baik untuk produksi kabel dan konduktor; ketika dicairkan kembali, tidak ada saturasi oksigen yang berlebihan.
2. Grade M2 ​​dan M3 adalah opsi berbiaya rendah yang dirancang untuk produk canai kecil dan memenuhi sebagian besar aplikasi teknis dan industri skala kecil.
3. Nilai M1, M1f, M1r, M2r, M3r adalah nilai tembaga mahal yang dibuat untuk konsumen tertentu dengan persyaratan dan permintaan khusus.

Merek di antara mereka sendiri berbeda dalam beberapa hal:

Pengaruh pengotor pada sifat-sifat tembaga

Kotoran dapat mempengaruhi sifat mekanik, teknis dan operasional produk.

Sebagai kesimpulan, perlu ditekankan bahwa tembaga adalah logam yang unik dengan sifat yang unik. Ini digunakan dalam industri otomotif, pembuatan elemen untuk industri listrik, peralatan listrik, barang konsumsi, jam tangan, komputer, dan banyak lagi. Dengan resistivitasnya yang rendah, logam ini merupakan bahan yang sangat baik untuk pembuatan konduktor dan perangkat listrik lainnya. Dengan sifat ini, tembaga hanya menyalip perak, tetapi karena biayanya yang lebih tinggi, itu belum menemukan aplikasi yang sama di industri listrik.

Sebagian besar hukum fisika didasarkan pada eksperimen. Nama-nama para peneliti diabadikan dalam judul hukum-hukum ini. Salah satunya adalah Georg Ohm.

Eksperimen Georg Ohm

Dia menetapkan selama eksperimen tentang interaksi listrik dengan berbagai zat, termasuk logam, hubungan mendasar antara kerapatan, kekuatan medan listrik, dan sifat suatu zat, yang disebut "konduktivitas". Rumus yang sesuai dengan pola ini, yang disebut "Hukum Ohm" adalah sebagai berikut:

j= E , di mana

• j- kerapatan arus listrik;
• λ — konduktivitas spesifik, juga disebut sebagai "konduktivitas listrik";
• E- kekuatan medan listrik.

Dalam beberapa kasus, huruf lain dari alfabet Yunani digunakan untuk menunjukkan konduktivitas - σ . Konduktivitas spesifik tergantung pada beberapa parameter zat. Nilainya dipengaruhi oleh suhu, zat, tekanan, apakah itu gas, dan yang paling penting, struktur zat ini. Hukum Ohm hanya berlaku untuk zat homogen.

Untuk perhitungan yang lebih nyaman, kebalikan dari konduktivitas digunakan. Itu disebut "resistivitas", yang juga dikaitkan dengan sifat-sifat zat di mana arus listrik mengalir, dilambangkan dengan huruf Yunani ρ dan memiliki dimensi Ohm*m. Tetapi karena pembenaran teoretis yang berbeda berlaku untuk fenomena fisik yang berbeda, rumus alternatif dapat digunakan untuk resistivitas. Mereka adalah cerminan dari teori elektronik klasik logam, serta teori kuantum.

Rumus

Dalam hal yang membosankan ini, bagi pembaca biasa, rumus-rumus seperti konstanta Boltzmann, konstanta Avogadro, dan konstanta Planck muncul. Konstanta ini digunakan untuk perhitungan yang memperhitungkan jalur bebas elektron dalam konduktor, kecepatannya selama gerakan termal, tingkat ionisasi, konsentrasi dan kerapatan zat. Singkatnya, semuanya cukup sulit untuk non-spesialis. Agar tidak berdasar, selanjutnya Anda bisa berkenalan dengan bagaimana semuanya terlihat dalam kenyataan:

Fitur logam:

Karena pergerakan elektron tergantung pada homogenitas zat, arus dalam konduktor logam mengalir sesuai dengan strukturnya, yang mempengaruhi distribusi elektron dalam konduktor, dengan mempertimbangkan ketidakhomogenannya. Itu ditentukan tidak hanya oleh adanya inklusi pengotor, tetapi juga oleh cacat fisik - retakan, rongga, dll. Ketidakhomogenan konduktor meningkatkan resistivitasnya, yang ditentukan oleh aturan Matthiesen.

Aturan yang mudah dipahami ini, pada kenyataannya, mengatakan bahwa beberapa resistivitas terpisah dapat dibedakan dalam konduktor pembawa arus. Dan nilai yang dihasilkan akan menjadi jumlah mereka. Istilah akan resistivitas kisi kristal logam, kotoran dan cacat konduktor. Karena parameter ini tergantung pada sifat zat, keteraturan yang sesuai ditentukan untuk perhitungannya, termasuk untuk zat campuran.

Terlepas dari kenyataan bahwa paduan juga logam, mereka dianggap sebagai solusi dengan struktur kacau, dan untuk menghitung resistivitas itu penting logam mana yang termasuk dalam komposisi paduan. Pada dasarnya, sebagian besar paduan dua komponen yang bukan milik transisi dan logam tanah jarang termasuk dalam deskripsi hukum Nodheim.

Sebagai topik terpisah, resistivitas film tipis metalik dipertimbangkan. Fakta bahwa nilainya harus lebih besar daripada konduktor curah yang terbuat dari logam yang sama cukup logis untuk diasumsikan. Tetapi pada saat yang sama, formula empiris Fuchs khusus diperkenalkan untuk film, yang menggambarkan saling ketergantungan antara resistivitas dan ketebalan film. Ternyata dalam film, logam menunjukkan sifat semikonduktor.

Dan proses perpindahan muatan dipengaruhi oleh elektron yang bergerak searah dengan ketebalan film dan mengganggu pergerakan muatan “membujur”. Pada saat yang sama, mereka dipantulkan dari permukaan konduktor film, dan dengan demikian satu elektron berosilasi untuk waktu yang cukup lama di antara dua permukaannya. Faktor penting lainnya dalam meningkatkan resistivitas adalah suhu konduktor. Semakin tinggi suhu, semakin besar resistensi. Sebaliknya, semakin rendah suhu, semakin rendah resistensi.

Logam adalah zat dengan resistivitas terendah pada apa yang disebut suhu "kamar". Satu-satunya non-logam yang membenarkan penggunaannya sebagai konduktor adalah karbon. Grafit, yang merupakan salah satu varietasnya, banyak digunakan untuk membuat kontak geser. Ini memiliki kombinasi yang sangat sukses dari sifat-sifat seperti resistivitas dan koefisien gesekan geser. Oleh karena itu, grafit merupakan bahan yang sangat diperlukan untuk sikat motor dan kontak geser lainnya. Nilai resistivitas bahan utama yang digunakan untuk keperluan industri ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Superkonduktivitas

Pada suhu yang sesuai dengan pencairan gas, yaitu, hingga suhu helium cair, yaitu - 273 derajat Celcius, resistivitas menurun hampir sepenuhnya menghilang. Dan tidak hanya konduktor logam yang baik seperti perak, tembaga dan aluminium. Hampir semua logam. Dalam kondisi seperti itu, yang disebut superkonduktivitas, struktur logam tidak memiliki efek penghambatan pada pergerakan muatan di bawah aksi medan listrik. Oleh karena itu, merkuri dan sebagian besar logam menjadi superkonduktor.

Tetapi, ternyata, relatif baru-baru ini di tahun 80-an abad ke-20, beberapa jenis keramik juga memiliki kemampuan superkonduktivitas. Dan untuk ini Anda tidak perlu menggunakan helium cair. Bahan seperti itu disebut superkonduktor suhu tinggi. Namun, beberapa dekade telah berlalu, dan jangkauan konduktor suhu tinggi telah berkembang secara signifikan. Tetapi penggunaan massal elemen superkonduktor suhu tinggi seperti itu tidak diamati. Di beberapa negara, instalasi tunggal telah dibuat dengan penggantian konduktor tembaga konvensional dengan superkonduktor suhu tinggi. Untuk mempertahankan mode normal superkonduktivitas suhu tinggi, nitrogen cair diperlukan. Dan ini ternyata menjadi solusi teknis yang terlalu mahal.

Oleh karena itu, nilai resistivitas yang rendah, yang diberikan oleh Alam pada tembaga dan aluminium, masih menjadikannya bahan yang sangat diperlukan untuk pembuatan berbagai konduktor arus listrik.

• konduktor;
• dielektrik (dengan sifat isolasi);
• semikonduktor.

Elektron dan arus

Di jantung konsep modern arus listrik adalah asumsi bahwa ia terdiri dari partikel material - muatan. Tetapi berbagai eksperimen fisika dan kimia memberikan alasan untuk menyatakan bahwa pembawa muatan ini dapat dari jenis yang berbeda dalam konduktor yang sama. Dan ketidakhomogenan partikel ini mempengaruhi kerapatan arus. Untuk perhitungan yang berkaitan dengan parameter arus listrik, digunakan besaran fisis tertentu. Di antara mereka, tempat penting ditempati oleh konduktivitas bersama dengan resistensi.

• Konduktivitas terkait dengan resistensi oleh hubungan timbal balik timbal balik.

Diketahui bahwa ketika ada tegangan tertentu yang diterapkan pada sirkuit listrik, arus listrik muncul di dalamnya, yang nilainya terkait dengan konduktivitas sirkuit ini. Penemuan mendasar ini pernah dibuat oleh fisikawan Jerman Georg Ohm. Sejak itu, hukum yang disebut hukum Ohm telah digunakan. Itu ada untuk opsi sirkuit yang berbeda. Oleh karena itu, formula untuk mereka mungkin berbeda satu sama lain, karena mereka sesuai dengan kondisi yang sama sekali berbeda.

Setiap rangkaian listrik memiliki konduktor. Jika mengandung satu jenis partikel pembawa muatan, maka arus dalam penghantar itu seperti aliran fluida yang memiliki kerapatan tertentu. Itu ditentukan oleh rumus berikut:

Sebagian besar logam sesuai dengan jenis partikel bermuatan yang sama, karena itu ada arus listrik. Untuk logam, perhitungan konduktivitas listrik dilakukan sesuai dengan rumus berikut:

Karena konduktivitas dapat dihitung, sekarang mudah untuk menentukan resistivitas listrik. Telah disebutkan di atas bahwa resistivitas konduktor adalah kebalikan dari konduktivitas. Karena itu,

Dalam rumus ini, huruf Yunani (rho) digunakan untuk menunjukkan resistivitas listrik. Penunjukan ini paling sering digunakan dalam literatur teknis. Namun, Anda juga dapat menemukan formula yang sedikit berbeda dengan bantuan yang menghitung resistivitas konduktor. Jika teori klasik logam dan konduktivitas elektronik di dalamnya digunakan untuk perhitungan, resistivitas dihitung dengan rumus berikut:

Namun, ada satu "tetapi". Keadaan atom dalam suatu penghantar logam dipengaruhi oleh lamanya proses ionisasi yang dilakukan oleh medan listrik. Dengan efek pengion tunggal pada konduktor, atom di dalamnya akan menerima ionisasi tunggal, yang akan menciptakan keseimbangan antara konsentrasi atom dan elektron bebas. Dan nilai konsentrasi ini akan sama. Dalam hal ini, dependensi dan formula berikut terjadi:

Penyimpangan konduktivitas dan resistansi

Selanjutnya, kami mempertimbangkan apa yang menentukan konduktivitas spesifik, yang berbanding terbalik dengan resistivitas. Resistivitas suatu zat adalah kuantitas fisik yang agak abstrak. Setiap konduktor ada dalam bentuk sampel tertentu. Ini ditandai dengan adanya berbagai kotoran dan cacat pada struktur internal. Mereka diperhitungkan sebagai istilah terpisah dalam ekspresi yang menentukan resistivitas sesuai dengan aturan Matthiessen. Aturan ini juga memperhitungkan hamburan aliran elektron yang bergerak pada simpul kisi kristal sampel yang berfluktuasi tergantung pada suhu.

Kehadiran cacat internal, seperti masuknya berbagai kotoran dan rongga mikroskopis, juga meningkatkan resistivitas. Untuk menentukan jumlah pengotor dalam sampel, resistivitas bahan diukur untuk dua nilai suhu bahan sampel. Satu nilai suhu adalah suhu kamar, dan yang lainnya sesuai dengan helium cair. Dari perbandingan hasil pengukuran pada suhu kamar dengan hasil pada suhu helium cair, diperoleh koefisien yang menggambarkan kesempurnaan struktur bahan dan kemurnian kimianya. Koefisien dilambangkan dengan huruf .

Jika paduan logam dengan struktur larutan padat yang tidak teratur dianggap sebagai konduktor arus listrik, nilai resistivitas sisa dapat secara signifikan lebih besar daripada resistivitas. Fitur paduan logam dua komponen seperti itu yang tidak terkait dengan elemen tanah jarang, serta elemen transisi, dicakup oleh hukum khusus. Ini disebut hukum Nordheim.

Teknologi modern dalam elektronik semakin bergerak ke arah miniaturisasi. Dan sedemikian rupa sehingga kata "sirkuit nano" akan segera muncul alih-alih sirkuit mikro. Konduktor pada perangkat semacam itu sangat tipis sehingga tepat untuk menyebutnya film logam. Cukup jelas bahwa sampel film dengan resistivitasnya akan berbeda ke atas dari konduktor yang lebih besar. Ketebalan kecil logam dalam film menyebabkan munculnya sifat semikonduktor di dalamnya.

Proporsionalitas antara ketebalan logam dan jalur bebas elektron dalam bahan ini mulai terlihat. Ada sedikit ruang bagi elektron untuk bergerak. Oleh karena itu, mereka mulai mencegah satu sama lain bergerak secara teratur, yang mengarah pada peningkatan resistivitas. Untuk film logam, resistivitas dihitung menggunakan rumus khusus yang diperoleh dari percobaan. Rumus ini dinamai Fuchs, seorang ilmuwan yang mempelajari resistivitas film.

Film adalah formasi yang sangat spesifik yang sulit untuk diulang sehingga sifat dari beberapa sampel adalah sama. Untuk akurasi yang dapat diterima dalam evaluasi film, parameter khusus digunakan - resistansi permukaan spesifik.

Resistor terbentuk dari film logam pada substrat sirkuit mikro. Untuk alasan ini, perhitungan resistivitas adalah tugas yang sangat menuntut dalam mikroelektronika. Nilai resistivitas, tentu saja, memiliki pengaruh pada bagian suhu dan terkait dengannya dengan ketergantungan proporsionalitas langsung. Untuk sebagian besar logam, ketergantungan ini memiliki bagian linier tertentu dalam kisaran suhu tertentu. Dalam hal ini, resistivitas ditentukan oleh rumus:

Dalam logam, arus listrik muncul karena banyaknya elektron bebas, yang konsentrasinya relatif tinggi. Selain itu, elektron juga menentukan konduktivitas termal yang tinggi dari logam. Untuk alasan ini, hubungan telah dibuat antara konduktivitas listrik dan konduktivitas termal oleh hukum khusus, yang dibuktikan secara eksperimental. Hukum Wiedemann-Franz ini dicirikan oleh rumus-rumus berikut:

Prospek yang menggoda untuk superkonduktivitas

Namun, proses yang paling menakjubkan terjadi pada suhu helium cair terendah yang dapat dicapai secara teknis. Dalam kondisi pendinginan seperti itu, semua logam praktis kehilangan resistivitasnya. Kabel tembaga yang didinginkan hingga suhu helium cair ternyata mampu menghantarkan arus berkali-kali lipat lebih besar daripada dalam kondisi normal. Jika dalam praktiknya ini menjadi mungkin, efek ekonominya akan sangat berharga.

Yang lebih mengejutkan adalah penemuan konduktor suhu tinggi. Jenis keramik ini dalam kondisi normal sangat jauh resistivitasnya dari logam. Tetapi pada suhu sekitar tiga lusin derajat di atas helium cair, mereka menjadi superkonduktor. Penemuan perilaku bahan non-logam ini telah menjadi stimulus yang kuat untuk penelitian. Karena konsekuensi ekonomi yang sangat besar dari penerapan praktis superkonduktivitas, sumber daya keuangan yang sangat signifikan dilemparkan ke arah ini, dan penelitian skala besar dimulai.

Tetapi untuk saat ini, seperti yang mereka katakan, "barangnya masih ada" ... Bahan keramik ternyata tidak cocok untuk penggunaan praktis. Kondisi untuk mempertahankan keadaan superkonduktivitas membutuhkan biaya yang begitu besar sehingga semua manfaat dari penggunaannya hancur. Tetapi eksperimen dengan superkonduktivitas terus berlanjut. Ada kemajuan. Superkonduktivitas telah diperoleh pada suhu 165 derajat Kelvin, tetapi ini membutuhkan tekanan tinggi. Penciptaan dan pemeliharaan kondisi khusus seperti itu sekali lagi menyangkal penggunaan komersial dari solusi teknis ini.

Faktor Tambahan yang Mempengaruhi

Saat ini, semuanya terus berjalan dengan caranya sendiri, dan untuk tembaga, aluminium dan beberapa logam lainnya, resistivitas terus memastikan penggunaan industri mereka untuk pembuatan kabel dan kabel. Sebagai kesimpulan, perlu menambahkan beberapa informasi lebih lanjut bahwa tidak hanya resistivitas bahan konduktor dan suhu sekitar yang mempengaruhi kerugian di dalamnya selama aliran arus listrik. Geometri konduktor sangat signifikan ketika menggunakannya pada frekuensi tegangan yang meningkat dan pada kekuatan arus yang tinggi.

Dalam kondisi ini, elektron cenderung terkonsentrasi di dekat permukaan kawat, dan ketebalannya sebagai konduktor kehilangan maknanya. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk mengurangi jumlah tembaga dalam kawat dengan hanya membuat bagian luar konduktor darinya. Faktor lain dalam meningkatkan resistivitas konduktor adalah deformasi. Oleh karena itu, meskipun beberapa bahan konduktif listrik berkinerja tinggi, dalam kondisi tertentu bahan tersebut mungkin tidak muncul. Penting untuk memilih konduktor yang tepat untuk tugas-tugas tertentu. Tabel di bawah ini akan membantu Anda dalam hal ini.

Arus listrik timbul sebagai akibat dari penutupan rangkaian dengan beda potensial pada terminal-terminalnya. Gaya medan bekerja pada elektron bebas dan mereka bergerak sepanjang konduktor. Selama perjalanan ini, elektron bertemu dengan atom dan mentransfer sebagian energinya yang terakumulasi. Akibatnya, kecepatan mereka berkurang. Tapi, karena pengaruh medan listrik, momentumnya kembali lagi. Dengan demikian, elektron terus-menerus mengalami hambatan, itulah sebabnya arus listrik memanas.

Properti suatu zat untuk mengubah listrik menjadi panas selama aksi arus adalah hambatan listrik dan dilambangkan sebagai R, satuannya adalah Ohm. Besarnya hambatan terutama tergantung pada kemampuan berbagai bahan untuk menghantarkan arus.
Untuk pertama kalinya, peneliti Jerman G. Ohm mengumumkan perlawanan.

Untuk mengetahui ketergantungan kekuatan arus pada resistansi, seorang fisikawan terkenal melakukan banyak eksperimen. Untuk eksperimen, ia menggunakan berbagai konduktor dan memperoleh berbagai indikator.
Hal pertama yang ditentukan G. Ohm adalah bahwa resistivitas tergantung pada panjang konduktor. Artinya, jika panjang penghantar bertambah, hambatannya juga bertambah. Akibatnya, hubungan ini ditentukan berbanding lurus.

Ketergantungan kedua adalah luas penampang. Itu bisa ditentukan oleh penampang konduktor. Luas bangun yang terbentuk pada potongan tersebut adalah luas penampang. Di sini hubungan berbanding terbalik. Artinya, semakin besar luas penampang, semakin rendah resistansi konduktor.

Dan yang ketiga, kuantitas penting, di mana resistansi bergantung, adalah materialnya. Sebagai hasil dari fakta bahwa Ohm menggunakan bahan yang berbeda dalam percobaan, ia menemukan sifat resistensi yang berbeda. Semua eksperimen dan indikator ini dirangkum dalam tabel di mana orang dapat melihat nilai yang berbeda dari resistansi spesifik berbagai zat.

Diketahui bahwa konduktor terbaik adalah logam. Logam apa yang merupakan konduktor terbaik? Tabel menunjukkan bahwa tembaga dan perak memiliki hambatan paling kecil. Tembaga lebih sering digunakan karena biayanya yang lebih rendah, sedangkan perak digunakan di perangkat yang paling penting dan kritis.

Zat dengan resistivitas tinggi dalam tabel tidak menghantarkan listrik dengan baik, yang berarti mereka bisa menjadi bahan isolasi yang sangat baik. Zat dengan sifat ini sebagian besar adalah porselen dan ebonit.

Pada umumnya resistivitas listrik merupakan faktor yang sangat penting, karena dengan menentukan indikatornya kita dapat mengetahui bahan penyusun penghantar tersebut. Untuk melakukan ini, perlu untuk mengukur luas penampang, mengetahui kekuatan arus menggunakan voltmeter dan ammeter, serta mengukur tegangan. Dengan demikian, kita akan mengetahui nilai resistivitas dan, dengan menggunakan tabel, kita dapat dengan mudah mencapai zat tersebut. Ternyata resistivitas itu seperti sidik jari suatu zat. Selain itu, resistivitas penting ketika merencanakan rangkaian listrik yang panjang: kita perlu mengetahui angka ini untuk mencapai keseimbangan antara panjang dan luas.

Ada rumus yang menentukan bahwa hambatannya adalah 1 ohm, jika pada tegangan 1V kuat arusnya adalah 1A. Artinya, resistansi satuan luas dan satuan panjang, terbuat dari zat tertentu, adalah resistivitas.

Juga harus dicatat bahwa indeks resistivitas secara langsung tergantung pada frekuensi zat. Artinya, apakah ia memiliki kotoran. Itu, penambahan hanya satu persen mangan meningkatkan ketahanan zat yang paling konduktif - tembaga, tiga kali lipat.

Tabel ini menunjukkan resistivitas listrik dari beberapa zat.

Bahan Sangat Konduktif

Tembaga
Seperti yang telah kami katakan, tembaga paling sering digunakan sebagai konduktor. Ini tidak hanya karena resistansinya yang rendah. Tembaga memiliki keunggulan kekuatan tinggi, ketahanan korosi, kemudahan penggunaan dan kemampuan mesin yang baik. Nilai tembaga yang baik adalah M0 dan M1. Di dalamnya, jumlah pengotor tidak melebihi 0,1%.

Tingginya biaya logam dan kelangkaan baru-baru ini mendorong produsen untuk menggunakan aluminium sebagai konduktor. Juga, paduan tembaga dengan berbagai logam digunakan.
Aluminium
Logam ini jauh lebih ringan dari tembaga, tetapi aluminium memiliki kapasitas panas dan titik leleh yang tinggi. Dalam hal ini, untuk membawanya ke keadaan cair, diperlukan lebih banyak energi daripada tembaga. Namun demikian, fakta kekurangan tembaga harus diperhitungkan.
Dalam produksi produk listrik, biasanya, aluminium grade A1 digunakan. Ini mengandung tidak lebih dari 0,5% kotoran. Dan logam dengan frekuensi tertinggi adalah aluminium grade AB0000.
Besi
Murahnya dan ketersediaan besi dibayangi oleh resistensi spesifiknya yang tinggi. Selain itu, cepat menimbulkan korosi. Untuk alasan ini, konduktor baja sering dilapisi dengan seng. Yang disebut bimetal banyak digunakan - ini adalah baja yang dilapisi dengan tembaga untuk perlindungan.
Sodium
Natrium juga merupakan bahan yang terjangkau dan menjanjikan, tetapi ketahanannya hampir tiga kali lipat dari tembaga. Selain itu, natrium logam memiliki aktivitas kimia yang tinggi, yang membuatnya perlu untuk menutupi konduktor semacam itu dengan perlindungan kedap udara. Itu juga harus melindungi konduktor dari kerusakan mekanis, karena natrium adalah bahan yang sangat lunak dan agak rapuh.

Superkonduktivitas
Tabel di bawah ini menunjukkan resistivitas zat pada suhu 20 derajat. Indikasi suhu tidak disengaja, karena resistivitas secara langsung tergantung pada indikator ini. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa ketika dipanaskan, kecepatan atom juga meningkat, yang berarti bahwa kemungkinan pertemuan mereka dengan elektron juga akan meningkat.

Sangat menarik apa yang terjadi pada resistansi dalam kondisi pendinginan. Untuk pertama kalinya, perilaku atom pada suhu yang sangat rendah diperhatikan oleh G. Kamerling-Onnes pada tahun 1911. Dia mendinginkan kawat merkuri ke 4K dan menemukan resistansinya turun ke nol. Fisikawan menyebut perubahan indeks resistansi spesifik dari beberapa paduan dan logam di bawah kondisi suhu rendah sebagai superkonduktivitas.

Superkonduktor masuk ke keadaan superkonduktivitas ketika didinginkan, dan karakteristik optik dan strukturalnya tidak berubah. Penemuan utama adalah bahwa sifat listrik dan magnet logam dalam keadaan superkonduktor sangat berbeda dari sifat mereka sendiri dalam keadaan biasa, serta dari sifat logam lain, yang tidak dapat masuk ke keadaan ini ketika suhu diturunkan.
Penggunaan superkonduktor dilakukan terutama untuk memperoleh medan magnet superkuat, yang kekuatannya mencapai 107 A/m. Sistem saluran listrik superkonduktor juga sedang dikembangkan.

Bahan serupa.