Resistência elétrica -uma quantidade física que mostra que tipo de obstáculo é criado pela corrente quando ela passa pelo condutor. As unidades de medida são ohms, depois de Georg Ohm. Em sua lei, ele derivou uma fórmula para encontrar resistência, que é dada abaixo.

Considere a resistência dos condutores usando o exemplo dos metais. Os metais têm uma estrutura interna na forma de uma rede cristalina. Essa rede tem uma ordem estrita e seus nós são íons carregados positivamente. Os portadores de carga no metal são elétrons “livres”, que não pertencem a um átomo em particular, mas se movem aleatoriamente entre os locais da rede. Sabe-se da física quântica que o movimento dos elétrons em um metal é a propagação de uma onda eletromagnética em um sólido. Ou seja, um elétron em um condutor se move na velocidade da luz (praticamente), e foi comprovado que ele apresenta propriedades não apenas como partícula, mas também como onda. E a resistência do metal surge como resultado da dispersão de ondas eletromagnéticas (ou seja, elétrons) nas vibrações térmicas da rede e seus defeitos. Quando os elétrons colidem com os nós da rede cristalina, parte da energia é transferida para os nós, como resultado da liberação de energia. Essa energia pode ser calculada em corrente contínua, graças à lei de Joule-Lenz - Q \u003d I 2 Rt. Como você pode ver, quanto maior a resistência, mais energia é liberada.

Resistividade

Existe um conceito tão importante como resistividade, esta é a mesma resistência, apenas em uma unidade de comprimento. Cada metal tem o seu, por exemplo, para o cobre é 0,0175 Ohm*mm2/m, para o alumínio é 0,0271 Ohm*mm2/m. Isso significa que uma barra de cobre com comprimento de 1 m e área da seção transversal de 1 mm2 terá uma resistência de 0,0175 Ohm, e a mesma barra, mas feita de alumínio, terá uma resistência de 0,0271 Ohm. Acontece que a condutividade elétrica do cobre é maior que a do alumínio. Cada metal tem sua própria resistividade, e a resistência de todo o condutor pode ser calculada usando a fórmula

Onde pé a resistividade do metal, l é o comprimento do condutor, s é a área da seção transversal.

Os valores de resistividade são dados em mesa de resistividade metálica(20°C)

Substância	p, Ohm * mm 2/2	α,10 -3 1/K
Alumínio	0.0271
Tungstênio	0.055
Ferro	0.098
Ouro	0.023
Latão	0.025-0.06
Manganina	0.42-0.48	0,002-0,05
Cobre	0.0175
Níquel
Constantan	0.44-0.52	0.02
Nicromo		0.15
Prata	0.016
Zinco	0.059

Além da resistividade, a tabela contém valores de TCR, mais sobre esse coeficiente um pouco mais adiante.

Dependência da resistividade nas deformações

Durante o trabalho a frio de metais por pressão, o metal sofre deformação plástica. Durante a deformação plástica, a rede cristalina é distorcida, o número de defeitos se torna maior. Com um aumento nos defeitos da rede cristalina, a resistência ao fluxo de elétrons através do condutor aumenta, portanto, a resistividade do metal aumenta. Por exemplo, um fio é feito por trefilação, o que significa que o metal sofre deformação plástica, como resultado, a resistividade aumenta. Na prática, para reduzir a resistência, é usado o recozimento de recristalização, este é um processo tecnológico complexo, após o qual a rede cristalina, por assim dizer, “endireita” e o número de defeitos diminui, portanto, a resistência do metal também.

Quando esticado ou comprimido, o metal sofre deformação elástica. Com a deformação elástica causada pelo alongamento, as amplitudes das vibrações térmicas dos nós da rede cristalina aumentam, portanto, os elétrons experimentam grandes dificuldades e, em conexão com isso, a resistividade aumenta. Com a deformação elástica causada pela compressão, as amplitudes das oscilações térmicas dos nós diminuem, portanto, é mais fácil para os elétrons se moverem e a resistividade diminui.

Efeito da Temperatura na Resistividade

Como já descobrimos acima, a causa da resistência em um metal são os nós da rede cristalina e suas vibrações. Assim, com o aumento da temperatura, as flutuações térmicas dos nós aumentam, o que significa que a resistividade também aumenta. Existe um valor como coeficiente de resistência de temperatura(TCS), que mostra o quanto a resistividade do metal aumenta ou diminui quando aquecido ou resfriado. Por exemplo, o coeficiente de temperatura do cobre a 20 graus Celsius é 4.1 10 − 3 1/grau. Isso significa que quando, por exemplo, um fio de cobre é aquecido em 1 grau Celsius, sua resistividade aumentará em 4.1 · 10 − 3 Ohm. A resistividade com a mudança de temperatura pode ser calculada pela fórmula

onde r é a resistividade após o aquecimento, r 0 é a resistividade antes do aquecimento, a é o coeficiente de resistência da temperatura, t 2 é a temperatura antes do aquecimento, t 1 é a temperatura após o aquecimento.

Substituindo nossos valores, obtemos: r=0,0175*(1+0,0041*(154-20))=0,0271 Ohm*mm2/m. Como você pode ver, nossa barra de cobre, com 1 m de comprimento e área de seção transversal de 1 mm 2, após aquecimento a 154 graus, teria resistência, como a mesma barra, só de alumínio e em uma temperatura de 20 graus Celsius.

A propriedade de mudar a resistência com a temperatura, usada em termômetros de resistência. Esses instrumentos podem medir a temperatura com base nas leituras de resistência. Termômetros de resistência têm alta precisão de medição, mas pequenas faixas de temperatura.

Na prática, as propriedades dos condutores impedem a passagem atual são muito usados. Um exemplo é uma lâmpada incandescente, onde um filamento de tungstênio é aquecido devido à alta resistência do metal, grande comprimento e seção transversal estreita. Ou qualquer dispositivo de aquecimento onde a bobina é aquecida devido à alta resistência. Na engenharia elétrica, um elemento cuja principal propriedade é a resistência é chamado de resistor. O resistor é usado em quase todos os circuitos elétricos.

A resistividade elétrica é uma grandeza física que indica até que ponto um material pode resistir à passagem de uma corrente elétrica através dele. Algumas pessoas podem confundir essa característica com resistência elétrica comum. Apesar da semelhança dos conceitos, a diferença entre eles está no fato de que o específico se refere a substâncias, e o segundo termo se refere exclusivamente a condutores e depende do material de sua fabricação.

O recíproco deste material é a condutividade elétrica. Quanto maior este parâmetro, melhor a corrente passa pela substância. Assim, quanto maior a resistência, mais perdas são esperadas na saída.

Fórmula de cálculo e valor de medição

Considerando em que se mede a resistividade elétrica, também é possível traçar a ligação com o não específico, já que unidades de Ohm m são utilizadas para designar o parâmetro. O valor em si é denotado como ρ. Com este valor, é possível determinar a resistência de uma substância em um caso particular, com base em suas dimensões. Esta unidade de medida corresponde ao sistema SI, mas pode haver outras opções. Na tecnologia, você pode ver periodicamente a designação desatualizada Ohm mm 2 / m. Para converter deste sistema para o internacional, você não precisará usar fórmulas complexas, pois 1 ohm mm 2 /m é igual a 10 -6 ohm m.

A fórmula da resistividade elétrica é a seguinte:

R= (ρ l)/S, onde:

• R é a resistência do condutor;
• Ρ é a resistividade do material;
• l é o comprimento do condutor;
• S é a seção transversal do condutor.

Dependência da temperatura

A resistência elétrica específica depende da temperatura. Mas todos os grupos de substâncias se manifestam de forma diferente quando muda. Isso deve ser levado em consideração ao calcular os fios que funcionarão em determinadas condições. Por exemplo, na rua, onde os valores de temperatura dependem da estação do ano, os materiais necessários são menos suscetíveis a mudanças na faixa de -30 a +30 graus Celsius. Se for planejado usá-lo em uma técnica que funcione nas mesmas condições, aqui também é necessário otimizar a fiação para parâmetros específicos. O material é sempre selecionado levando em consideração a operação.

Na tabela nominal, a resistividade elétrica é tomada a uma temperatura de 0 graus Celsius. O aumento desse parâmetro quando o material é aquecido se deve ao fato de que a intensidade do movimento dos átomos na substância começa a aumentar. Portadores de cargas elétricas se espalham caoticamente em todas as direções, o que leva à criação de obstáculos no movimento das partículas. A magnitude do fluxo elétrico é reduzida.

À medida que a temperatura diminui, as condições de fluxo de corrente tornam-se melhores. Ao atingir uma determinada temperatura, que será diferente para cada metal, surge a supercondutividade, na qual a característica em questão quase chega a zero.

As diferenças nos parâmetros às vezes atingem valores muito grandes. Aqueles materiais que possuem alto desempenho podem ser usados ​​como isolantes. Eles ajudam a proteger a fiação contra curtos-circuitos e contato humano inadvertido. Algumas substâncias geralmente não são aplicáveis ​​à engenharia elétrica se tiverem um valor alto desse parâmetro. Outras propriedades podem interferir nisso. Por exemplo, a condutividade elétrica da água não será de grande importância para esta esfera. Aqui estão os valores de algumas substâncias com altas taxas.

Materiais com alta resistividade	ρ (ohm m)
baquelite	10 16
Benzeno	10 15 ...10 16
Papel	10 15
Água destilada	10 4
água do mar	0.3
madeira seca	10 12
O chão está molhado	10 2
vidro de quartzo	10 16
Querosene	10 1 1
Mármore	10 8
Parafina	10 1 5
Óleo de parafina	10 14
Acrílico	10 13
Poliestireno	10 16
PVC	10 13
Polietileno	10 12
óleo de silicone	10 13
Mica	10 14
Vidro	10 11
óleo de transformador	10 10
Porcelana	10 14
Ardósia	10 14
Ebonite	10 16
Âmbar	10 18

Substâncias com taxas baixas são usadas mais ativamente na engenharia elétrica. Muitas vezes, são metais que servem como condutores. Eles também mostram muitas diferenças. Para descobrir a resistividade elétrica do cobre ou outros materiais, vale a pena consultar a tabela de referência.

Materiais com baixa resistividade	ρ (ohm m)
Alumínio	2,7 10 -8
Tungstênio	5,5 10 -8
Grafite	8,0 10 -6
Ferro	1,0 10 -7
Ouro	2,2 10 -8
Irídio	4,74 10 -8
Constantan	5,0 10 -7
aço fundido	1,3 10 -7
Magnésio	4,4 10 -8
Manganina	4,3 10 -7
Cobre	1,72 10 -8
Molibdênio	5,4 10 -8
Níquel prata	3,3 10 -7
Níquel	8,7 10 -8
Nicromo	1,12 10 -6
Lata	1,2 10 -7
Platina	1,07 10 -7
Mercúrio	9,6 10 -7
Conduzir	2,08 10 -7
Prata	1,6 10 -8
ferro fundido cinzento	1,0 10 -6
escovas de carvão	4,0 10 -5
Zinco	5,9 10 -8
níquel	0,4 10 -6

Resistência elétrica de volume específico

Este parâmetro caracteriza a capacidade de passar corrente através do volume da substância. Para medir, é necessário aplicar um potencial de tensão de diferentes lados do material, cujo produto será incluído no circuito elétrico. É alimentado com corrente com parâmetros nominais. Depois de passar, os dados de saída são medidos.

Uso em engenharia elétrica

Alterar o parâmetro em diferentes temperaturas é amplamente utilizado na engenharia elétrica. O exemplo mais simples é uma lâmpada incandescente, onde é utilizado um filamento de nicromo. Quando aquecido, ele começa a brilhar. Quando a corrente passa por ele, ele começa a aquecer. À medida que o calor aumenta, a resistência também aumenta. Assim, a corrente inicial necessária para obter a iluminação é limitada. Uma bobina de nicromo, usando o mesmo princípio, pode se tornar um regulador em vários dispositivos.

Os metais preciosos, que apresentam características adequadas para a engenharia elétrica, também têm sido amplamente utilizados. Para circuitos críticos que exigem velocidade, os contatos de prata são selecionados. Têm um custo elevado, mas dada a quantidade relativamente pequena de materiais, a sua utilização é bastante justificada. O cobre é inferior à prata em condutividade, mas tem um preço mais acessível, devido ao qual é mais usado para criar fios.

Em condições onde temperaturas extremamente baixas podem ser usadas, supercondutores são usados. Para temperatura ambiente e uso externo, nem sempre são adequados, pois à medida que a temperatura aumenta, sua condutividade começará a cair, de modo que alumínio, cobre e prata permanecem líderes para tais condições.

Na prática, muitos parâmetros são levados em consideração, e este é um dos mais importantes. Todos os cálculos são realizados na fase de projeto, para a qual são utilizados materiais de referência.

Como já observado, a intensidade da corrente no circuito depende não apenas da tensão nas extremidades da seção, mas também das propriedades do condutor incluído no circuito. A dependência da intensidade da corrente nas propriedades dos condutores é explicada pelo fato de diferentes condutores terem diferentes resistências elétricas.

Resistência elétrica R é uma grandeza física escalar que caracteriza a propriedade de um condutor de reduzir a velocidade do movimento ordenado de portadores de carga livre no condutor. A resistência é indicada pela letra R. No SI, a unidade de resistência do condutor é o ohm (Ohm).

1 Ohm - a resistência de tal condutor, cuja força atual é de 1 A a uma tensão de 1 V nele.

Outras unidades também são usadas: kiloohm (kOhm), megaohm (MOhm), miliohm (mOhm): 1 kOhm \u003d 10 3 Ohm; 1 MΩ = 10 6 Ω; 1 mOhm = 10-3 Ohm.

A quantidade física G, o recíproco da resistência, é chamada de condutividade elétrica.

A unidade de condutividade elétrica no SI é Siemens: 1 cm é a condutividade de um condutor com resistência de 1 ohm.

O condutor contém não apenas partículas carregadas livres - elétrons, mas também partículas neutras e cargas ligadas. Todos eles participam de um movimento térmico caótico, igualmente provável em qualquer direção. Quando o campo elétrico é acionado, sob a influência de forças elétricas, prevalecerá o movimento ordenado e direcionado das cargas livres, que devem se mover com aceleração e sua velocidade deve aumentar com o tempo. Mas nos condutores as cargas livres se movem com uma velocidade média constante. Consequentemente, o condutor resiste ao movimento ordenado de cargas livres, parte da energia desse movimento é transferida para o condutor, como resultado do aumento de sua energia interna. Devido ao movimento de cargas livres, mesmo a rede cristalina ideal do condutor é distorcida; a energia do movimento ordenado de cargas livres é dissipada nas distorções da estrutura cristalina. Um condutor resiste ao fluxo de corrente elétrica.

A resistência de um condutor depende do material do qual é feito, do comprimento do condutor e da área da seção transversal. Para verificar esta dependência, pode-se utilizar o mesmo circuito elétrico utilizado para verificar a lei de Ohm (Fig. 2), inclusive na seção do circuito MN condutores cilíndricos de vários tamanhos, feitos do mesmo material, bem como de materiais diferentes.

Os resultados do experimento mostraram que a resistência do condutor é diretamente proporcional ao comprimento l do condutor, inversamente proporcional à área S de sua seção transversal e depende do tipo de substância da qual o condutor é feito:

onde é a resistividade do condutor.

Uma quantidade física escalar numericamente igual à resistência de um condutor cilíndrico homogêneo feito de uma determinada substância e tendo um comprimento de 1 m e uma área de seção transversal de 1 m 2, ou a resistência de um cubo com uma aresta de 1 m. A unidade de resistividade no SI é um ohm-metro (Ohm m).

A resistência específica de um condutor metálico depende

1. concentração de elétrons livres no condutor;
2. a intensidade de espalhamento de elétrons livres sobre os íons da rede cristalina, realizando vibrações térmicas;
3. intensidade de espalhamento de elétrons livres em defeitos e impurezas da estrutura cristalina.

Prata e cobre têm a menor resistividade. A resistência específica da liga de níquel, ferro, cromo e manganês - "nicromo" é muito alta. A resistividade dos cristais metálicos depende em grande parte da presença de impurezas neles. Por exemplo, a introdução de 1% de impureza de manganês aumenta a resistividade do cobre por um fator de três.

Resistividade metais é uma medida de suas propriedades para resistir à passagem de corrente elétrica. Este valor é expresso em Ohm-meter (Ohm⋅m). O símbolo da resistividade é a letra grega ρ (rho). Alta resistividade significa que o material não conduz bem a carga elétrica.

Resistividade

A resistividade elétrica é definida como a razão entre a intensidade do campo elétrico dentro de um metal e a densidade de corrente nele:

Onde:
ρ é a resistividade do metal (Ohm⋅m),
E é a intensidade do campo elétrico (V/m),
J é o valor da densidade de corrente elétrica no metal (A/m2)

Se a intensidade do campo elétrico (E) no metal for muito grande e a densidade de corrente (J) for muito pequena, isso significa que o metal tem uma alta resistividade.

O recíproco da resistividade é a condutividade elétrica, que indica quão bem um material conduz a corrente elétrica:

σ é a condutividade do material, expressa em siemens por metro (S/m).

Resistência elétrica

A resistência elétrica, um dos componentes, é expressa em ohms (Ohm). Deve-se notar que resistência elétrica e resistividade não são a mesma coisa. A resistividade é uma propriedade de um material, enquanto a resistência elétrica é uma propriedade de um objeto.

A resistência elétrica de um resistor é determinada pela combinação de forma e resistividade do material de que é feito.

Por exemplo, um resistor de fio feito de um fio longo e fino tem mais resistência do que um resistor feito de um fio curto e grosso do mesmo metal.

Ao mesmo tempo, um resistor de fio enrolado feito de um material de alta resistividade tem uma resistência elétrica mais alta do que um resistor feito de um material de baixa resistividade. E tudo isso apesar do fato de ambos os resistores serem feitos de fio do mesmo comprimento e diâmetro.

Como ilustração, podemos fazer uma analogia com um sistema hidráulico, onde a água é bombeada através de tubulações.

• Quanto mais longo e fino for o tubo, maior será a resistência à água.
• Um cano cheio de areia resistirá mais à água do que um cano sem areia.

Resistência do fio

O valor da resistência do fio depende de três parâmetros: a resistividade do metal, o comprimento e o diâmetro do próprio fio. Fórmula para calcular a resistência do fio:

Onde:
R - resistência do fio (Ohm)
ρ - resistência específica do metal (Ohm.m)
L - comprimento do fio (m)
A - área da seção transversal do fio (m2)

Como exemplo, considere um resistor de fio de nicromo com resistividade de 1,10 × 10-6 ohm.m. O fio tem um comprimento de 1500 mm e um diâmetro de 0,5 mm. Com base nesses três parâmetros, calculamos a resistência do fio de nicromo:

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

Nicromo e constantan são frequentemente usados ​​como materiais de resistência. Abaixo na tabela você pode ver a resistividade de alguns dos metais mais usados.

Resistência da superfície

O valor da resistência da superfície é calculado da mesma forma que a resistência do fio. Neste caso, a área da seção transversal pode ser representada como o produto de w e t:

Para alguns materiais, como filmes finos, a relação entre resistividade e espessura do filme é chamada de resistência da folha de camada RS:

onde RS é medido em ohms. Neste cálculo, a espessura do filme deve ser constante.

Muitas vezes, os fabricantes de resistores cortam faixas no filme para aumentar a resistência e aumentar o caminho da corrente elétrica.

Propriedades dos materiais resistivos

A resistividade de um metal depende da temperatura. Seus valores são dados, via de regra, para a temperatura ambiente (20°C). A mudança na resistividade como resultado de uma mudança na temperatura é caracterizada por um coeficiente de temperatura.

Por exemplo, em termistores (termistores), esta propriedade é usada para medir a temperatura. Por outro lado, em eletrônica de precisão, este é um efeito bastante indesejável.
Os resistores de filme metálico têm excelentes propriedades de estabilidade de temperatura. Isso é alcançado não apenas devido à baixa resistividade do material, mas também devido ao design mecânico do próprio resistor.

Muitos materiais e ligas diferentes são usados ​​na fabricação de resistores. O nicromo (uma liga de níquel e cromo), devido à sua alta resistividade e resistência à oxidação em altas temperaturas, é frequentemente usado como material para a fabricação de resistores de fio enrolado. Sua desvantagem é que não pode ser soldado. Constantan, outro material popular, é fácil de soldar e tem um coeficiente de temperatura mais baixo.

Cada substância é capaz de conduzir corrente em uma extensão diferente, esse valor é afetado pela resistência do material. A resistência específica do cobre, alumínio, aço e qualquer outro elemento é indicada pela letra do alfabeto grego ρ. Este valor não depende de características do condutor como dimensões, forma e condição física, enquanto a resistência elétrica usual leva em consideração esses parâmetros. A resistividade é medida em ohms multiplicada por mm² e dividida por um metro.

Categorias e sua descrição

Qualquer material é capaz de apresentar dois tipos de resistência, dependendo da eletricidade fornecida a ele. A corrente é variável ou constante, o que afeta significativamente o desempenho técnico da substância. Então, existem tais resistências:

1. ôhmico. Aparece sob a influência de corrente contínua. Caracteriza o atrito que é criado pelo movimento de partículas eletricamente carregadas em um condutor.
2. Ativo. É determinado pelo mesmo princípio, mas já é criado sob a influência da corrente alternada.

A este respeito, existem também duas definições do valor específico. Para corrente contínua, é igual à resistência fornecida por um comprimento unitário de um material condutor de uma área de seção transversal fixa unitária. O campo elétrico potencial afeta todos os condutores, bem como semicondutores e soluções capazes de conduzir íons. Este valor determina as propriedades condutoras do próprio material. A forma do condutor e suas dimensões não são levadas em consideração, por isso pode ser chamado de básico em engenharia elétrica e ciência dos materiais.

Sob a condição de passar uma corrente alternada, o valor específico é calculado levando em consideração a espessura do material condutor. Aqui, não apenas o potencial, mas também a corrente parasita já é afetada, além disso, a frequência dos campos elétricos é levada em consideração. A resistência específica deste tipo é maior do que com corrente contínua, pois aqui é levado em consideração o valor positivo da resistência ao campo de vórtices. Além disso, esse valor depende da forma e do tamanho do próprio condutor. São esses parâmetros que determinam a natureza do movimento de vórtice de partículas carregadas.

A corrente alternada causa certos fenômenos eletromagnéticos nos condutores. Eles são muito importantes para as características elétricas do material condutor:

1. O efeito pelicular é caracterizado pelo enfraquecimento do campo eletromagnético quanto mais ele penetra no meio do condutor. Esse fenômeno também é chamado de efeito de superfície.
2. O efeito de proximidade reduz a densidade de corrente devido à proximidade dos fios vizinhos e sua influência.

Esses efeitos são muito importantes no cálculo da espessura ideal do condutor, pois ao utilizar um fio cujo raio é maior que a profundidade de penetração da corrente no material, o restante de sua massa ficará sem uso e, portanto, essa abordagem será ineficiente. De acordo com os cálculos realizados, o diâmetro efetivo do material condutor em algumas situações será o seguinte:

• para uma corrente de 50 Hz - 2,8 mm;
• 400Hz - 1mm;
• 40 kHz - 0,1 mm.

Em vista disso, para correntes de alta frequência, é usado ativamente o uso de cabos multipolares planos, constituídos por muitos fios finos.

Características dos metais

Indicadores específicos de condutores metálicos estão contidos em tabelas especiais. Com base nesses dados, os cálculos adicionais necessários podem ser feitos. Um exemplo de tal tabela de resistividade pode ser visto na imagem.

A tabela mostra que a prata tem a maior condutividade - é um condutor ideal entre todos os metais e ligas existentes. Se você calcular quanto fio deste material é necessário para obter uma resistência de 1 Ohm, sairá 62,5 m. Fios de ferro para o mesmo valor precisarão de 7,7 m.

Não importa quão maravilhosas propriedades a prata possua, é um material muito caro para uso em massa em redes elétricas, portanto, o cobre encontrou ampla aplicação na vida cotidiana e na indústria. Em termos de índice específico, está em segundo lugar depois da prata, e em termos de prevalência e facilidade de extração, é muito melhor que ele. O cobre tem outras vantagens que o tornaram o condutor mais comum. Esses incluem:

Para uso em engenharia elétrica, é usado o cobre refinado, que, após a fundição do minério de sulfeto, passa pelos processos de torrefação e sopro, e depois é necessariamente submetido à purificação eletrolítica. Após esse processamento, é possível obter um material de altíssima qualidade (graus M1 e M0), que conterá de 0,1 a 0,05% de impurezas. Uma nuance importante é a presença de oxigênio em quantidades extremamente pequenas, pois afeta negativamente as características mecânicas do cobre.

Muitas vezes, esse metal é substituído por materiais mais baratos - alumínio e ferro, além de vários bronzes (ligas com silício, berílio, magnésio, estanho, cádmio, cromo e fósforo). Tais composições têm maior resistência em comparação ao cobre puro, embora menor condutividade.

Vantagens do alumínio

Embora o alumínio tenha mais resistência e seja mais quebradiço, seu uso generalizado se deve ao fato de não ser tão escasso quanto o cobre e, portanto, mais barato. A resistência específica do alumínio é 0,028, e sua baixa densidade o torna 3,5 vezes mais leve que o cobre.

Para trabalhos elétricos, é usado alumínio de grau A1 purificado contendo não mais de 0,5% de impurezas. O grau superior AB00 é usado para a fabricação de capacitores eletrolíticos, eletrodos e folha de alumínio. O teor de impurezas neste alumínio não é superior a 0,03%. Há também metal puro AB0000, incluindo não mais de 0,004% de aditivos. As impurezas em si também importam: níquel, silício e zinco afetam levemente a condutividade do alumínio, e o conteúdo de cobre, prata e magnésio neste metal dá um efeito perceptível. Tálio e manganês reduzem mais a condutividade.

O alumínio tem boas propriedades anticorrosivas. Em contato com o ar, é coberto com uma fina película de óxido, que o protege de mais destruição. Para melhorar as características mecânicas, o metal é ligado a outros elementos.

Indicadores de aço e ferro

A resistência específica do ferro em relação ao cobre e ao alumínio apresenta índices muito elevados, porém, devido à disponibilidade, resistência e resistência à deformação, o material é amplamente utilizado na produção elétrica.

Embora o ferro e o aço, cuja resistividade é ainda maior, tenham desvantagens significativas, os fabricantes do material condutor encontraram métodos para compensá-las. Em particular, a baixa resistência à corrosão é superada pelo revestimento do fio de aço com zinco ou cobre.

Propriedades do sódio

O sódio metálico também é muito promissor na indústria condutora. Em termos de resistência, excede significativamente o cobre, mas possui uma densidade 9 vezes menor que a dele. Isso permite que o material seja utilizado na fabricação de fios ultraleves.

O metal sódio é muito macio e completamente instável a qualquer tipo de efeito de deformação, o que torna seu uso problemático - o fio desse metal deve ser revestido com uma bainha muito forte e com pouquíssima flexibilidade. A casca deve ser selada, pois o sódio apresenta forte atividade química nas condições mais neutras. Ele instantaneamente oxida no ar e mostra uma reação violenta com a água, incluindo o ar.

Outro benefício do uso de sódio é a sua disponibilidade. Pode ser obtido no processo de eletrólise do cloreto de sódio fundido, do qual existe uma quantidade ilimitada no mundo. Outros metais a este respeito estão claramente perdendo.

Para calcular o desempenho de um determinado condutor, é necessário dividir o produto do número específico e o comprimento do fio por sua área de seção transversal. O resultado é um valor de resistência em ohms. Por exemplo, para determinar qual é a resistência de 200 m de fio de ferro com seção transversal nominal de 5 mm², você precisa multiplicar 0,13 por 200 e dividir o resultado por 5. A resposta é 5,2 ohms.

Regras e características do cálculo

Microohmímetros são usados ​​para medir a resistência de meios metálicos. Hoje eles são produzidos em formato digital, então as medições feitas com a ajuda deles são precisas. Isso pode ser explicado pelo fato de os metais terem um alto nível de condutividade e uma resistência extremamente baixa. Por exemplo, o limite inferior dos instrumentos de medição é de 10 -7 ohms.

Com a ajuda de microohmímetros, você pode determinar rapidamente quão bom é o contato e qual a resistência que os enrolamentos de geradores, motores elétricos e transformadores, bem como os barramentos apresentam. É possível calcular a presença de outras inclusões metálicas no lingote. Por exemplo, uma peça de tungstênio banhada a ouro mostra metade da condutividade de uma peça toda de ouro. Da mesma forma, defeitos internos e cavidades no condutor podem ser determinados.

A fórmula da resistividade é a seguinte: ρ \u003d Ohm mm 2 / m. Em palavras, pode ser descrito como a resistência de 1 metro de condutor com área de seção transversal de 1 mm². A temperatura é assumida como padrão - 20 ° C.

Efeito da temperatura na medição

Aquecer ou resfriar alguns condutores tem um efeito significativo no desempenho dos instrumentos de medição. Como exemplo, pode-se citar o seguinte experimento: é necessário conectar um fio espiralado à bateria e conectar um amperímetro ao circuito.

Quanto mais o condutor aquece, mais baixas se tornam as leituras do dispositivo. A intensidade da corrente é inversamente proporcional à resistência. Portanto, pode-se concluir que, como resultado do aquecimento, a condutividade do metal diminui. Em maior ou menor grau, todos os metais se comportam dessa maneira, mas praticamente não há mudança na condutividade em algumas ligas.

Notavelmente, condutores líquidos e alguns não-metais sólidos tendem a diminuir sua resistência com o aumento da temperatura. Mas os cientistas usaram essa habilidade dos metais a seu favor. Conhecendo o coeficiente de resistência da temperatura (α) ao aquecer alguns materiais, é possível determinar a temperatura externa. Por exemplo, um fio de platina colocado em uma estrutura de mica é colocado em um forno, após o qual é feita uma medição de resistência. Dependendo de quanto mudou, é feita uma conclusão sobre a temperatura no forno. Este projeto é chamado de termômetro de resistência.

Se a uma temperatura t 0 resistência do condutor é r 0, e a uma temperatura té igual a rt, então o coeficiente de temperatura de resistência é igual a

Esta fórmula só pode ser calculada dentro de uma determinada faixa de temperatura (até aproximadamente 200 °C).