Conţinut:

Rezistivitatea metalelor este capacitatea lor de a rezista curentului electric care trece prin ele. Unitatea de măsură a acestei valori este Ohm * m (Ohm-metru). Litera greacă ρ (rho) este folosită ca simbol. Rezistivitatea ridicată înseamnă o conducție slabă a sarcinii electrice de către un anumit material.

Specificații de oțel

Înainte de a analiza în detaliu rezistivitatea oțelului, ar trebui să vă familiarizați cu proprietățile sale fizice și mecanice de bază. Datorită calităților sale, acest material este utilizat pe scară largă în sectorul de producție și în alte domenii ale vieții și activităților oamenilor.

Oțelul este un aliaj de fier și carbon, conținut într-o cantitate care nu depășește 1,7%. Pe lângă carbon, oțelul conține o anumită cantitate de impurități - siliciu, mangan, sulf și fosfor. În ceea ce privește calitățile sale, este mult mai bun decât fonta, se întărește ușor, se forjează, rulează și alte tipuri de prelucrare. Toate tipurile de oțeluri se caracterizează prin rezistență și ductilitate ridicate.

În funcție de scopul său, oțelul este împărțit în structural, instrument și, de asemenea, cu proprietăți fizice speciale. Fiecare dintre ele conține o cantitate diferită de carbon, datorită căreia materialul dobândește anumite calități specifice, de exemplu, rezistență la căldură, rezistență la căldură, rezistență la rugină și coroziune.

Un loc aparte il ocupa otelurile electrice produse in format tabla si folosite la fabricarea produselor electrice. Pentru obtinerea acestui material se efectueaza dopaje cu siliciu, care ii poate imbunatati proprietatile magnetice si electrice.

Pentru ca oțelul electric să dobândească caracteristicile necesare, trebuie îndeplinite anumite cerințe și condiții. Materialul trebuie să fie ușor magnetizat și remagnetizat, adică să aibă o permeabilitate magnetică ridicată. Astfel de oțeluri sunt bune, iar inversarea magnetizării lor se realizează cu pierderi minime.

Dimensiunile și masa miezurilor și înfășurărilor magnetice, precum și eficiența transformatoarelor și temperatura de funcționare a acestora depind de respectarea acestor cerințe. Îndeplinirea condițiilor este influențată de mulți factori, inclusiv de rezistivitatea oțelului.

Rezistivitate și alți indicatori

Valoarea rezistivității electrice este raportul dintre intensitatea câmpului electric din metal și densitatea curentului care curge în el. Pentru calcule practice se utilizează formula: în care ρ este rezistivitatea metalului (Ohm * m), E- intensitatea câmpului electric (V/m) și J- densitatea curentului electric în metal (A/m 2). Cu o putere foarte mare a câmpului electric și o densitate scăzută de curent, rezistivitatea metalului va fi ridicată.

Există o altă mărime numită conductivitate electrică, inversa rezistivității, care indică gradul de conductivitate a curentului electric de către un anumit material. Este determinat de formula și este exprimat în unități de Sm / m - Siemens pe metru.

Rezistivitatea este strâns legată de rezistența electrică. Cu toate acestea, au diferențe între ei. În primul caz, aceasta este o proprietate a materialului, inclusiv a oțelului, iar în al doilea caz, este determinată proprietatea întregului obiect. Calitatea unui rezistor este influențată de o combinație de mai mulți factori, în primul rând forma și rezistivitatea materialului din care este fabricat. De exemplu, dacă a fost folosit un fir subțire și lung pentru a face un rezistor de sârmă, atunci rezistența acestuia va fi mai mare decât cea a unui rezistor realizat dintr-un fir gros și scurt din același metal.

Un alt exemplu sunt rezistențele de sârmă de același diametru și lungime. Cu toate acestea, dacă într-unul dintre ele materialul are o rezistivitate ridicată, iar în celălalt este scăzută, atunci, în consecință, rezistența electrică în primul rezistor va fi mai mare decât în ​​al doilea.

Cunoscând proprietățile de bază ale materialului, puteți utiliza rezistivitatea oțelului pentru a determina valoarea rezistenței conductorului de oțel. Pentru calcule, pe lângă rezistivitatea electrică, vor fi necesare diametrul și lungimea firului în sine. Calculele se efectuează după următoarea formulă: , în care R este (Ohm), ρ - rezistivitatea oțelului (Ohm * m), L- corespunde lungimii firului, DAR- aria secțiunii sale transversale.

Există o dependență a rezistivității oțelului și a altor metale de temperatură. În majoritatea calculelor, se utilizează temperatura camerei - 20 0 C. Toate modificările sub influența acestui factor sunt luate în considerare folosind coeficientul de temperatură.

Care este rezistivitatea unei substanțe? Pentru a răspunde la această întrebare în termeni simpli, trebuie să vă amintiți cursul fizicii și să prezentați întruchiparea fizică a acestei definiții. Un curent electric trece prin substanță și, la rândul său, împiedică trecerea curentului cu o anumită forță.

Conceptul de rezistivitate a unei substanțe

Această valoare arată cât de mult interferează substanța cu curentul, adică rezistivitatea (litera latină „ro”). În sistemul internațional de unități, rezistența exprimată în ohmiînmulțit cu metrul. Formula de calcul este: „Rezistența înmulțită cu aria secțiunii transversale și împărțită la lungimea conductorului”.

Apare întrebarea: „De ce se folosește o altă rezistență la găsirea rezistivității?”. Răspunsul este simplu, există două cantități diferite - rezistivitate și rezistență. Al doilea arată cât de mult este capabilă substanța să împiedice trecerea curentului prin ea, iar primul arată aproape același lucru, doar că nu mai vorbim despre o substanță în sens general, ci despre un conductor cu o anumită lungime și aria secțiunii transversale, care sunt realizate din această substanță.

Valoarea reciprocă care caracterizează capacitatea unei substanțe de a trece electricitatea se numește conductivitate electrică, iar formula prin care se calculează rezistența specifică este direct legată de conductibilitatea specifică.

Utilizarea cuprului

Conceptul de rezistivitate este utilizat pe scară largă în calculul conductivității curentului electric de către diferite metale. Pe baza acestor calcule, se iau decizii cu privire la oportunitatea utilizării unui anumit metal pentru fabricarea conductorilor electrici care sunt utilizați în construcții, fabricarea instrumentelor și în alte domenii.

Tabel de rezistență a metalelor

Există tabele specifice? în care datele disponibile despre transmiterea și rezistența metalelor sunt reunite, de regulă, aceste tabele sunt calculate pentru anumite condiții.

În special, binecunoscutul masa de rezistență a monocristalelor metalice la o temperatură de douăzeci de grade Celsius, precum și un tabel de rezistență a metalelor și aliajelor.

Aceste tabele sunt folosite pentru a calcula diverse date în așa-numitele condiții ideale, pentru a calcula valori în scopuri specifice, trebuie utilizate formule.

Cupru. Caracteristicile și proprietățile sale

Descrierea substanței și proprietăți

Cuprul este un metal care a fost descoperit de omenire de foarte mult timp și a fost folosit și în diverse scopuri tehnice de multă vreme. Cuprul este un metal foarte maleabil și ductil, cu o conductivitate electrică ridicată, ceea ce îl face foarte popular pentru realizarea diferitelor fire și conductori.

Proprietățile fizice ale cuprului:

• punctul de topire - 1084 grade Celsius;
• punctul de fierbere - 2560 grade Celsius;
• densitate la 20 de grade - 8890 kilograme împărțit la un metru cub;
• capacitate termică specifică la presiune constantă și temperatură de 20 grade - 385 kJ / J * kg
• rezistenta electrica specifica - 0,01724;

Clase de cupru

Acest metal poate fi împărțit în mai multe grupuri sau grade, fiecare dintre ele având proprietățile sale și aplicarea sa în industrie:

1. Clasele M00, M0, M1 sunt excelente pentru producția de cabluri și conductori; atunci când sunt topite, suprasaturarea oxigenului este exclusă.
2. Calitățile M2 și M3 sunt opțiuni cu costuri reduse care sunt concepute pentru produse laminate mici și satisfac majoritatea aplicațiilor tehnice și industriale la scară mică.
3. Clasele M1, M1f, M1r, M2r, M3r sunt clase scumpe de cupru care sunt realizate pentru un anumit consumator cu cerințe și cerințe specifice.

Mărcile între ele diferă în mai multe moduri:

Influența impurităților asupra proprietăților cuprului

Impuritățile pot afecta proprietățile mecanice, tehnice și operaționale ale produselor.

În concluzie, trebuie subliniat faptul că cuprul este un metal unic cu proprietăți unice. Este folosit în industria auto, fabricarea de elemente pentru industria electrică, aparate electrice, bunuri de larg consum, ceasuri, calculatoare și multe altele. Cu rezistivitatea sa scăzută, acest metal este un material excelent pentru fabricarea conductorilor și a altor dispozitive electrice. Cu această proprietate, cuprul depășește doar argintul, dar datorită costului său mai mare, nu și-a găsit aceeași aplicație în industria electrică.

Majoritatea legilor fizicii se bazează pe experimente. Numele experimentatorilor sunt imortalizate în titlurile acestor legi. Unul dintre ei a fost Georg Ohm.

Experimentele lui Georg Ohm

El a stabilit în cursul experimentelor privind interacțiunea electricității cu diferite substanțe, inclusiv metale, relația fundamentală dintre densitate, puterea câmpului electric și proprietatea unei substanțe, care a fost numită „conductivitate”. Formula corespunzătoare acestui model, numită „Legea lui Ohm” este următoarea:

j= λE , în care

• j- densitatea curentului electric;
• λ — conductivitate specifică, denumită și „conductivitate electrică”;
• E- intensitatea câmpului electric.

În unele cazuri, o altă literă a alfabetului grecesc este folosită pentru a indica conductivitatea - σ . Conductivitatea specifică depinde de unii parametri ai substanței. Valoarea acestuia este influențată de temperatură, substanțe, presiune, dacă este un gaz și, cel mai important, de structura acestei substanțe. Legea lui Ohm este respectată numai pentru substanțele omogene.

Pentru calcule mai convenabile, se folosește inversul conductivității. A fost numită „rezistivitate”, care este asociată și cu proprietățile substanței în care curge curentul electric, notate cu litera greacă. ρ și are dimensiunea de Ohm*m. Dar, deoarece diferite justificări teoretice se aplică pentru diferite fenomene fizice, formule alternative pot fi folosite pentru rezistivitate. Ele sunt o reflectare a teoriei electronice clasice a metalelor, precum și a teoriei cuantice.

Formule

În aceste plictisitoare, pentru cititorii obișnuiți, apar formule, cum ar fi constanta Boltzmann, constanta Avogadro și constanta Planck. Aceste constante sunt utilizate pentru calcule care iau în considerare drumul liber al electronilor într-un conductor, viteza lor în timpul mișcării termice, gradul de ionizare, concentrația și densitatea substanței. Într-un cuvânt, totul este destul de dificil pentru un nespecialist. Pentru a nu fi nefondat, mai departe vă puteți familiariza cu cum arată totul în realitate:

Caracteristicile metalelor

Deoarece mișcarea electronilor depinde de omogenitatea substanței, curentul dintr-un conductor metalic circulă în funcție de structura acestuia, ceea ce afectează distribuția electronilor în conductor, ținând cont de neomogenitatea acestuia. Este determinată nu numai de prezența incluziunilor de impurități, ci și de defecte fizice - fisuri, goluri etc. Neomogenitatea conductorului crește rezistivitatea acestuia, care este determinată de regula Matthiesen.

Această regulă simplu de înțeles, de fapt, spune că mai multe rezistivități separate pot fi distinse într-un conductor care poartă curent. Iar valoarea rezultată va fi suma lor. Termenii vor fi rezistivitatea rețelei cristaline a metalului, impuritățile și defectele conductorului. Deoarece acest parametru depinde de natura substanței, regularitățile corespunzătoare sunt determinate pentru calculul său, inclusiv pentru substanțele amestecate.

În ciuda faptului că aliajele sunt și metale, ele sunt considerate soluții cu o structură haotică, iar pentru calcularea rezistivității contează ce metale sunt incluse în compoziția aliajului. Practic, majoritatea aliajelor cu două componente care nu aparțin metalelor de tranziție și pământuri rare se încadrează în descrierea legii lui Nodheim.

Ca subiect separat, este luată în considerare rezistivitatea filmelor subțiri metalice. Faptul că valoarea sa ar trebui să fie mai mare decât cea a unui conductor în vrac din același metal este destul de logic de presupus. Dar, în același timp, pentru film este introdusă o formulă empirică Fuchs specială, care descrie interdependența rezistivității și a grosimii filmului. Se pare că în filme, metalele prezintă proprietățile semiconductorilor.

Iar procesul de transfer al sarcinii este influențat de electroni care se mișcă în direcția grosimii filmului și interferează cu mișcarea sarcinilor „longitudinale”. În același timp, ele sunt reflectate de pe suprafața conductorului de film și astfel un electron oscilează între cele două suprafețe ale sale pentru un timp suficient de lung. Un alt factor semnificativ în creșterea rezistivității este temperatura conductorului. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât rezistența este mai mare. Dimpotrivă, cu cât temperatura este mai mică, cu atât rezistența este mai mică.

Metalele sunt substanțe cu cea mai scăzută rezistivitate la așa-numita temperatură „camere”. Singurul nemetal care justifică utilizarea sa ca conductor este carbonul. Grafitul, care este una dintre soiurile sale, este utilizat pe scară largă pentru a face contacte glisante. Are o combinație foarte reușită de proprietăți precum rezistivitatea și coeficientul de frecare de alunecare. Prin urmare, grafitul este un material indispensabil pentru periile de motor și alte contacte glisante. Valorile de rezistivitate ale principalelor substanțe utilizate în scopuri industriale sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Supraconductivitate

La temperaturi corespunzătoare lichefierii gazelor, adică până la temperatura heliului lichid, care este - 273 grade Celsius, rezistivitatea scade aproape până la dispariția completă. Și nu numai conductoare metalice bune, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Aproape toate metalele. În astfel de condiții, care se numesc supraconductivitate, structura metalică nu are efect inhibitor asupra mișcării sarcinilor sub acțiunea unui câmp electric. Prin urmare, mercurul și majoritatea metalelor devin supraconductori.

Dar, după cum sa dovedit, relativ recent, în anii 80 ai secolului XX, unele soiuri de ceramică sunt, de asemenea, capabile de supraconductivitate. Și pentru aceasta nu este nevoie să utilizați heliu lichid. Astfel de materiale sunt numite supraconductori la temperatură înaltă. Cu toate acestea, au trecut deja câteva decenii, iar gama de conductori de înaltă temperatură s-a extins semnificativ. Dar utilizarea în masă a unor astfel de elemente supraconductoare la temperatură ridicată nu este observată. În unele țări s-au realizat instalații unice cu înlocuirea conductorilor convenționali de cupru cu supraconductori de temperatură înaltă. Pentru a menține modul normal de supraconductivitate la temperatură înaltă, este necesar azotul lichid. Și aceasta se dovedește a fi o soluție tehnică prea costisitoare.

Prin urmare, valoarea scăzută a rezistivității, acordată de Natură cuprului și aluminiului, le face în continuare materiale indispensabile pentru fabricarea diverșilor conductori de curent electric.

• conductoare;
• dielectrice (cu proprietăți izolante);
• semiconductori.

Electroni și curent

În centrul conceptului modern de curent electric se află ipoteza că acesta constă din particule materiale - sarcini. Dar diferite experimente fizice și chimice oferă motive pentru a afirma că acești purtători de sarcină pot fi de diferite tipuri în același conductor. Și această neomogenitate a particulelor afectează densitatea curentului. Pentru calculele care au legătură cu parametrii curentului electric se folosesc anumite mărimi fizice. Printre acestea, un loc important îl ocupă conductivitatea împreună cu rezistența.

• Conductibilitatea este legată de rezistență printr-o relație inversă reciprocă.

Se știe că atunci când există o anumită tensiune aplicată unui circuit electric, în acesta apare un curent electric, a cărui valoare este legată de conductivitatea acestui circuit. Această descoperire fundamentală a fost făcută la acea vreme de fizicianul german Georg Ohm. De atunci, a fost folosită o lege numită legea lui Ohm. Există pentru diferite opțiuni de circuit. Prin urmare, formulele pentru ele pot fi diferite unele de altele, deoarece corespund condițiilor complet diferite.

Fiecare circuit electric are un conductor. Dacă conține un tip de particule purtătoare de sarcină, curentul din conductor este ca un flux de fluid care are o anumită densitate. Se determină după următoarea formulă:

Majoritatea metalelor corespund aceluiași tip de particule încărcate, datorită cărora există un curent electric. Pentru metale, calculul conductibilității electrice se efectuează după următoarea formulă:

Deoarece conductivitatea poate fi calculată, acum este ușor de determinat rezistivitatea electrică. S-a menționat deja mai sus că rezistivitatea unui conductor este reciproca conductivității. Prin urmare,

În această formulă, litera greacă ρ (rho) este folosită pentru a desemna rezistivitatea electrică. Această denumire este folosită cel mai adesea în literatura tehnică. Cu toate acestea, puteți găsi și formule ușor diferite cu ajutorul cărora se calculează rezistivitatea conductorilor. Dacă pentru calcule se utilizează teoria clasică a metalelor și conductivitatea electronică a acestora, rezistivitatea se calculează cu următoarea formulă:

Cu toate acestea, există un „dar”. Starea atomilor dintr-un conductor metalic este afectată de durata procesului de ionizare, care este efectuat de un câmp electric. Cu un singur efect ionizant asupra conductorului, atomii din acesta vor primi o singură ionizare, care va crea un echilibru între concentrația de atomi și electroni liberi. Și valorile acestor concentrații vor fi egale. În acest caz, au loc următoarele dependențe și formule:

Abateri de conductivitate și rezistență

În continuare, luăm în considerare de ce depinde conductivitatea specifică, care este invers legată de rezistivitate. Rezistivitatea unei substanțe este o mărime fizică destul de abstractă. Fiecare conductor există sub forma unui eșantion specific. Se caracterizează prin prezența diferitelor impurități și defecte în structura internă. Sunt luați în considerare ca termeni separați în expresia care determină rezistivitatea în conformitate cu regula Matthiessen. Această regulă ține cont și de împrăștierea unui flux de electroni în mișcare pe nodurile rețelei cristaline ale probei care fluctuează în funcție de temperatură.

Prezența defectelor interne, cum ar fi incluziuni de diverse impurități și goluri microscopice, crește, de asemenea, rezistivitatea. Pentru a determina cantitatea de impurități din probe, rezistivitatea materialelor este măsurată pentru două valori ale temperaturii materialului eșantionului. O valoare a temperaturii este temperatura camerei, iar cealaltă corespunde heliului lichid. Din raportul dintre rezultatul măsurării la temperatura camerei și rezultatul la temperatura heliului lichid, se obține un coeficient care ilustrează perfecțiunea structurală a materialului și puritatea sa chimică. Coeficientul este notat cu litera β.

Dacă un aliaj metalic cu o structură de soluție solidă dezordonată este considerat un conductor de curent electric, valoarea rezistivității reziduale poate fi semnificativ mai mare decât rezistivitatea. O astfel de caracteristică a aliajelor metalice bicomponente care nu sunt legate de elementele pământurilor rare, precum și de elementele de tranziție, este reglementată de o lege specială. Se numește legea lui Nordheim.

Tehnologiile moderne din electronică se îndreaptă din ce în ce mai mult către miniaturizare. Și atât de mult încât cuvântul „nanocircuit” va apărea în curând în locul unui microcircuit. Conductoarele din astfel de dispozitive sunt atât de subțiri încât ar fi corect să le numim filme metalice. Este destul de clar că proba de film cu rezistivitatea sa va diferi în sus de conductorul mai mare. Grosimea mică a metalului din peliculă duce la apariția proprietăților semiconductoare în acesta.

Începe să apară proporționalitatea dintre grosimea metalului și calea liberă a electronilor din acest material. Există puțin loc pentru ca electronii să se miște. Prin urmare, încep să se împiedice reciproc să se miște într-o manieră ordonată, ceea ce duce la o creștere a rezistivității. Pentru filmele metalice, rezistivitatea este calculată folosind o formulă specială obținută din experimente. Formula este numită după Fuchs, un om de știință care a studiat rezistivitatea filmelor.

Filmele sunt formațiuni foarte specifice care sunt greu de repetat, astfel încât proprietățile mai multor mostre sunt aceleași. Pentru o acuratețe acceptabilă în evaluarea filmelor, se utilizează un parametru special - rezistența specifică a suprafeței.

Rezistoarele sunt formate din pelicule metalice pe substratul microcircuitului. Din acest motiv, calculele de rezistivitate sunt o sarcină foarte solicitată în microelectronică. Valoarea rezistivității, evident, are o influență din partea temperaturii și este legată de aceasta printr-o dependență directă de proporționalitate. Pentru majoritatea metalelor, această dependență are o anumită secțiune liniară într-un anumit interval de temperatură. În acest caz, rezistivitatea este determinată de formula:

În metale, curentul electric apare din cauza numărului mare de electroni liberi, a căror concentrație este relativ mare. Mai mult, electronii determină și conductibilitatea termică ridicată a metalelor. Din acest motiv, s-a stabilit o legătură între conductivitatea electrică și conductibilitatea termică printr-o lege specială, care a fost fundamentată experimental. Această lege Wiedemann-Franz este caracterizată de următoarele formule:

Perspective tentante pentru supraconductivitate

Cu toate acestea, cele mai uimitoare procese au loc la cea mai scăzută temperatură posibilă din punct de vedere tehnic a heliului lichid. În astfel de condiții de răcire, toate metalele își pierd practic rezistivitatea. Firele de cupru răcite la temperatura heliului lichid se dovedesc a fi capabile să conducă curenți de multe ori mai mari decât în ​​condiții normale. Dacă în practică acest lucru ar fi posibil, efectul economic ar fi neprețuit.

Și mai surprinzătoare a fost descoperirea conductoarelor de înaltă temperatură. Aceste varietăți de ceramică în condiții normale erau foarte îndepărtate în rezistivitate față de metale. Dar la o temperatură de aproximativ trei duzini de grade peste heliul lichid, au devenit supraconductori. Descoperirea acestui comportament al materialelor nemetalice a devenit un stimulent puternic pentru cercetare. Datorită consecințelor economice enorme ale aplicării practice a supraconductivității, resurse financiare foarte importante au fost aruncate în această direcție și au început cercetări la scară largă.

Dar deocamdată, după cum se spune, „lucrurile sunt încă acolo”... Materialele ceramice s-au dovedit a fi nepotrivite pentru utilizare practică. Condițiile de menținere a stării de supraconductivitate au necesitat cheltuieli atât de mari încât toate beneficiile din utilizarea acesteia au fost distruse. Dar experimentele cu supraconductivitate continuă. Există progres. Supraconductivitatea a fost deja obținută la o temperatură de 165 de grade Kelvin, dar aceasta necesită presiune mare. Crearea și menținerea unor astfel de condiții speciale neagă din nou utilizarea comercială a acestei soluții tehnice.

Factori de influență suplimentari

În prezent, totul continuă să meargă pe drumul său, iar pentru cupru, aluminiu și alte metale, rezistivitatea continuă să le asigure utilizarea industrială pentru fabricarea de fire și cabluri. În concluzie, merită să adăugați câteva informații suplimentare că nu numai rezistivitatea materialului conductor și temperatura ambiantă afectează pierderile din acesta în timpul trecerii unui curent electric. Geometria conductorului este foarte semnificativă atunci când se folosește la o frecvență de tensiune crescută și la o putere mare a curentului.

În aceste condiții, electronii tind să se concentreze în apropierea suprafeței firului, iar grosimea acestuia ca conductor își pierde sensul. Prin urmare, este posibil să se reducă în mod justificat cantitatea de cupru din fir făcând numai partea exterioară a conductorului din acesta. Un alt factor de creștere a rezistivității unui conductor este deformarea. Prin urmare, în ciuda performanțelor ridicate ale unor materiale conductoare electric, în anumite condiții acestea pot să nu apară. Este necesar să alegeți conductorii potriviți pentru sarcini specifice. Tabelele de mai jos vă vor ajuta în acest sens.

Curentul electric apare ca urmare a închiderii circuitului cu o diferență de potențial la bornele. Forțele câmpului acționează asupra electronilor liberi și se deplasează de-a lungul conductorului. În timpul acestei călătorii, electronii întâlnesc atomi și le transferă o parte din energia lor acumulată. Ca urmare, viteza lor scade. Dar, datorită influenței câmpului electric, acesta capătă din nou avânt. Astfel, electronii experimentează constant rezistență, motiv pentru care curentul electric se încălzește.

Proprietatea unei substanțe de a transforma electricitatea în căldură în timpul acțiunii unui curent este rezistența electrică și se notează cu R, unitatea sa este Ohm. Cantitatea de rezistență depinde în principal de capacitatea diferitelor materiale de a conduce curentul.
Pentru prima dată, cercetătorul german G. Ohm a anunțat rezistență.

Pentru a afla dependența puterii curente de rezistență, un fizician celebru a efectuat multe experimente. Pentru experimente a folosit diverși conductori și a obținut diverși indicatori.
Primul lucru pe care l-a determinat G. Ohm a fost că rezistivitatea depinde de lungimea conductorului. Adică, dacă lungimea conductorului crește, crește și rezistența. Ca urmare, această relație a fost determinată a fi direct proporțională.

A doua dependență este aria secțiunii transversale. Ar putea fi determinată de o secțiune transversală a conductorului. Aria figurii care s-a format pe tăietură este aria secțiunii transversale. Aici relația este invers proporțională. Adică, cu cât aria secțiunii transversale este mai mare, cu atât rezistența conductorului este mai mică.

Iar a treia cantitate importantă, de care depinde rezistența, este materialul. Ca urmare a faptului că Ohm a folosit diferite materiale în experimente, a găsit diferite proprietăți de rezistență. Toate aceste experimente și indicatori au fost rezumate într-un tabel din care se pot vedea diferitele valori ale rezistenței specifice a diferitelor substanțe.

Se știe că cei mai buni conductori sunt metalele. Care metale sunt cele mai bune conductoare? Tabelul arată că cuprul și argintul au cea mai mică rezistență. Cuprul este folosit mai des datorită costului său mai mic, în timp ce argintul este folosit în cele mai importante și critice dispozitive.

Substanțele cu rezistivitate ridicată din tabel nu conduc bine electricitatea, ceea ce înseamnă că pot fi materiale izolante excelente. Substanțele cu această proprietate în cea mai mare măsură sunt porțelanul și ebonita.

În general, rezistivitatea electrică este un factor foarte important, deoarece prin determinarea indicatorului acestuia, putem afla din ce substanță este alcătuit conductorul. Pentru a face acest lucru, este necesar să măsurați aria secțiunii transversale, să aflați puterea curentului folosind un voltmetru și un ampermetru și, de asemenea, măsurați tensiunea. Astfel, vom afla valoarea rezistivității și, folosind tabelul, putem ajunge cu ușurință la substanță. Se pare că rezistivitatea este ca amprentele unei substanțe. În plus, rezistivitatea este importantă atunci când planificați circuite electrice lungi: trebuie să cunoaștem această cifră pentru a găsi un echilibru între lungime și suprafață.

Există o formulă care determină că rezistența este de 1 ohm, dacă la o tensiune de 1V, puterea sa de curent este de 1A. Adică, rezistența unității de suprafață și a unității de lungime, făcută dintr-o anumită substanță, este rezistivitatea.

De asemenea, trebuie menționat că indicele de rezistivitate depinde direct de frecvența substanței. Adică dacă are impurități. Asta, adăugarea de doar un procent de mangan crește rezistența celei mai conductoare substanțe - cuprul, de trei ori.

Acest tabel arată rezistivitatea electrică a unor substanțe.

Materiale foarte conductive

Cupru
După cum am spus, cuprul este cel mai adesea folosit ca conductor. Acest lucru se datorează nu numai rezistenței sale scăzute. Cuprul are avantajele unei rezistențe ridicate, rezistență la coroziune, ușurință în utilizare și prelucrabilitate bună. Calitățile bune de cupru sunt M0 și M1. În ele, cantitatea de impurități nu depășește 0,1%.

Costul ridicat al metalului și deficitul său recent încurajează producătorii să folosească aluminiul ca conductor. De asemenea, se folosesc aliaje de cupru cu diferite metale.
Aluminiu
Acest metal este mult mai ușor decât cuprul, dar aluminiul are o capacitate ridicată de căldură și un punct de topire. În acest sens, pentru a-l aduce în stare topită este necesară mai multă energie decât cuprul. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul deficienței de cupru.
În producția de produse electrice, de regulă, se utilizează aluminiu de calitate A1. Nu conține mai mult de 0,5% impurități. Iar metalul cu cea mai înaltă frecvență este aluminiul de calitate AB0000.
Fier
Ieftinitatea și disponibilitatea fierului este umbrită de rezistența sa specifică ridicată. În plus, se corodează rapid. Din acest motiv, conductoarele de oțel sunt adesea acoperite cu zinc. Așa-numitul bimetal este utilizat pe scară largă - acesta este oțel acoperit cu cupru pentru protecție.
Sodiu
Sodiul este, de asemenea, un material accesibil și promițător, dar rezistența sa este de aproape trei ori mai mare decât a cuprului. În plus, sodiul metalic are o activitate chimică ridicată, ceea ce face necesară acoperirea unui astfel de conductor cu protecție ermetică. De asemenea, ar trebui să protejeze conductorul de deteriorarea mecanică, deoarece sodiul este un material foarte moale și destul de fragil.

Supraconductivitate
Tabelul de mai jos arată rezistivitatea substanțelor la o temperatură de 20 de grade. Indicarea temperaturii nu este întâmplătoare, deoarece rezistivitatea depinde direct de acest indicator. Acest lucru se explică prin faptul că atunci când sunt încălziți, viteza atomilor crește și ea, ceea ce înseamnă că probabilitatea întâlnirii lor cu electronii va crește și ea.

Este interesant ce se întâmplă cu rezistența în condiții de răcire. Pentru prima dată, comportamentul atomilor la temperaturi foarte scăzute a fost observat de G. Kamerling-Onnes în 1911. El a răcit firul de mercur la 4K și a constatat că rezistența sa scade la zero. Fizicianul a numit modificarea indicelui de rezistență specific al unor aliaje și metale în condiții de temperatură scăzută supraconductivitate.

Supraconductorii trec în starea de supraconductivitate atunci când sunt răciți, iar caracteristicile lor optice și structurale nu se modifică. Principala descoperire este că proprietățile electrice și magnetice ale metalelor în stare supraconductoare sunt foarte diferite de proprietățile lor în stare obișnuită, precum și de proprietățile altor metale, care nu pot intra în această stare atunci când temperatura este scăzută.
Utilizarea supraconductoarelor se realizează în principal în obținerea unui câmp magnetic superputernic, a cărui putere ajunge la 107 A/m. De asemenea, sunt dezvoltate sisteme de linii electrice supraconductoare.

Materiale similare.