Nilalaman:

Ang resistivity ng mga metal ay ang kanilang kakayahang pigilan ang electric current na dumadaan sa kanila. Ang yunit ng pagsukat para sa halagang ito ay Ohm * m (Ohm-meter). Ang letrang Griyego na ρ (rho) ay ginamit bilang simbolo. Ang mataas na resistivity ay nangangahulugan ng mahinang pagpapadaloy ng singil sa kuryente ng isang partikular na materyal.

Mga Detalye ng Bakal

Bago isaalang-alang nang detalyado ang resistivity ng bakal, dapat mong pamilyar ang iyong sarili sa mga pangunahing pisikal at mekanikal na katangian nito. Dahil sa mga katangian nito, ang materyal na ito ay malawakang ginagamit sa sektor ng pagmamanupaktura at iba pang mga lugar ng buhay at aktibidad ng mga tao.

Ang bakal ay isang haluang metal na bakal at carbon, na nilalaman sa halagang hindi hihigit sa 1.7%. Bilang karagdagan sa carbon, ang bakal ay naglalaman ng isang tiyak na halaga ng mga impurities - silikon, mangganeso, asupre at posporus. Sa mga tuntunin ng mga katangian nito, ito ay mas mahusay kaysa sa cast iron; madali itong tumigas, mapeke, gumulong at iba pang mga uri ng pagproseso. Ang lahat ng mga uri ng bakal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na lakas at kalagkit.

Ayon sa layunin nito, ang bakal ay nahahati sa istruktura, kasangkapan, at mayroon ding mga espesyal na pisikal na katangian. Ang bawat isa sa kanila ay naglalaman ng iba't ibang halaga ng carbon, dahil sa kung saan ang materyal ay nakakakuha ng ilang mga tiyak na katangian, halimbawa, paglaban sa init, paglaban sa init, paglaban sa kalawang at kaagnasan.

Ang isang espesyal na lugar ay inookupahan ng mga de-koryenteng bakal na ginawa sa format ng sheet at ginagamit sa paggawa ng mga produktong elektrikal. Upang makuha ang materyal na ito, ang doping na may silikon ay isinasagawa, na maaaring mapabuti ang magnetic at electrical properties nito.

Upang makuha ng mga de-koryenteng bakal ang mga kinakailangang katangian, dapat matugunan ang ilang mga kinakailangan at kundisyon. Ang materyal ay dapat na madaling magnetized at remagnetized, iyon ay, may isang mataas na magnetic permeability. Ang ganitong mga bakal ay may mabuti, at ang kanilang pagbabalik ng magnetization ay isinasagawa na may kaunting pagkalugi.

Ang mga sukat at masa ng mga magnetic core at windings, pati na rin ang kahusayan ng mga transformer at ang kanilang operating temperatura, ay nakasalalay sa pagsunod sa mga kinakailangang ito. Ang katuparan ng mga kondisyon ay naiimpluwensyahan ng maraming mga kadahilanan, kabilang ang resistivity ng bakal.

Resistivity at iba pang mga tagapagpahiwatig

Ang halaga ng resistivity ng kuryente ay ang ratio ng lakas ng electric field sa metal at ang kasalukuyang density na dumadaloy dito. Para sa mga praktikal na kalkulasyon, ginagamit ang formula: kung saan ρ ay ang resistivity ng metal (Ohm * m), E- lakas ng patlang ng kuryente (V/m), at J- ang density ng electric current sa metal (A / m 2). Sa napakataas na lakas ng electric field at mababang density ng kasalukuyang, ang resistivity ng metal ay magiging mataas.

May isa pang dami na tinatawag na electrical conductivity, ang kabaligtaran ng resistivity, na nagpapahiwatig ng antas ng conductivity ng electric current ng isang partikular na materyal. Ito ay tinutukoy ng formula at ipinahayag sa mga yunit ng Sm / m - Siemens bawat metro.

Ang resistivity ay malapit na nauugnay sa electrical resistance. Gayunpaman, mayroon silang mga pagkakaiba sa kanilang sarili. Sa unang kaso, ito ay isang pag-aari ng materyal, kabilang ang bakal, at sa pangalawang kaso, ang pag-aari ng buong bagay ay tinutukoy. Ang kalidad ng isang risistor ay naiimpluwensyahan ng isang kumbinasyon ng ilang mga kadahilanan, lalo na ang hugis at resistivity ng materyal na kung saan ito ginawa. Halimbawa, kung ang isang manipis at mahabang wire ay ginamit upang gumawa ng isang wire resistor, kung gayon ang resistensya nito ay magiging mas malaki kaysa sa isang risistor na ginawa mula sa isang makapal at maikling wire ng parehong metal.

Ang isa pang halimbawa ay ang mga wire resistors ng parehong diameter at haba. Gayunpaman, kung sa isa sa kanila ang materyal ay may mataas na resistivity, at sa iba pa ito ay mababa, kung gayon, nang naaayon, ang paglaban ng elektrikal sa unang risistor ay mas mataas kaysa sa pangalawa.

Alam ang mga pangunahing katangian ng materyal, maaari mong gamitin ang resistivity ng bakal upang matukoy ang halaga ng paglaban ng konduktor ng bakal. Para sa mga kalkulasyon, bilang karagdagan sa electrical resistivity, ang diameter at haba ng wire mismo ay kinakailangan. Ang mga kalkulasyon ay isinasagawa ayon sa sumusunod na formula: , kung saan R ay (Ohm), ρ - resistivity ng bakal (Ohm * m), L- tumutugma sa haba ng wire, PERO- lugar ng cross section nito.

Mayroong pagtitiwala sa resistivity ng bakal at iba pang mga metal sa temperatura. Sa karamihan ng mga kalkulasyon, ang temperatura ng silid ay ginagamit - 20 0 C. Ang lahat ng mga pagbabago sa ilalim ng impluwensya ng kadahilanang ito ay isinasaalang-alang gamit ang koepisyent ng temperatura.

Ano ang resistivity ng isang substance? Upang masagot ang tanong na ito sa mga simpleng termino, kailangan mong tandaan ang kurso ng pisika at ipakita ang pisikal na sagisag ng kahulugan na ito. Ang isang electric current ay dumaan sa sangkap, at ito naman, ay pinipigilan ang pagpasa ng kasalukuyang na may ilang puwersa.

Ang konsepto ng resistivity ng isang sangkap

Ito ang halagang ito, na nagpapakita kung gaano nakakasagabal ang sangkap sa kasalukuyang, iyon ay ang resistivity (ang Latin na titik na "ro"). Sa internasyonal na sistema ng mga yunit, paglaban ipinahayag sa ohms pinarami ng metro. Ang formula para sa pagkalkula ay: "Ang paglaban ay pinarami ng cross-sectional area at hinati sa haba ng konduktor."

Ang tanong ay lumitaw: "Bakit ginagamit ang isa pang pagtutol kapag naghahanap ng resistivity?". Ang sagot ay simple, mayroong dalawang magkaibang dami - resistivity at resistance. Ang pangalawa ay nagpapakita kung gaano ang sangkap ay maaaring maiwasan ang pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan nito, at ang una ay nagpapakita ng halos parehong bagay, tanging hindi na natin pinag-uusapan ang isang sangkap sa pangkalahatang kahulugan, ngunit tungkol sa isang konduktor na may isang tiyak na haba at cross-sectional area, na gawa sa sangkap na ito.

Ang katumbas na halaga na nagpapakilala sa kakayahan ng isang sangkap na magpasa ng kuryente ay tinatawag na electrical conductivity at ang formula kung saan ang tiyak na pagtutol ay kinakalkula ay direktang nauugnay sa tiyak na conductivity.

Ang paggamit ng tanso

Ang konsepto ng resistivity ay malawakang ginagamit sa pagkalkula ng conductivity ng electric current ng iba't ibang mga metal. Batay sa mga kalkulasyong ito, ang mga desisyon ay ginawa sa advisability ng paggamit ng isang partikular na metal para sa paggawa ng mga electrical conductor na ginagamit sa konstruksiyon, paggawa ng instrumento at iba pang mga lugar.

Talaan ng paglaban ng mga metal

Mayroon bang mga tiyak na talahanayan? kung saan ang magagamit na data sa paghahatid at paglaban ng mga metal ay pinagsama-sama, bilang isang panuntunan, ang mga talahanayan na ito ay kinakalkula para sa ilang mga kundisyon.

Sa partikular, ang kilalang-kilala talahanayan ng paglaban ng mga metal na solong kristal sa isang temperatura ng dalawampung degrees Celsius, pati na rin ang isang talahanayan ng paglaban ng mga metal at haluang metal.

Ang mga talahanayan na ito ay ginagamit upang kalkulahin ang iba't ibang data sa ilalim ng tinatawag na mga perpektong kondisyon; upang makalkula ang mga halaga para sa mga tiyak na layunin, dapat gamitin ang mga formula.

tanso. Mga katangian at katangian nito

Paglalarawan ng sangkap at mga katangian

Ang tanso ay isang metal na natuklasan ng sangkatauhan sa napakatagal na panahon at ginamit din para sa iba't ibang teknikal na layunin sa mahabang panahon. Ang tanso ay isang napaka-malleable at ductile metal na may mataas na electrical conductivity, na ginagawang napakapopular para sa paggawa ng iba't ibang mga wire at conductor.

Mga pisikal na katangian ng tanso:

• punto ng pagkatunaw - 1084 degrees Celsius;
• punto ng kumukulo - 2560 degrees Celsius;
• density sa 20 degrees - 8890 kilo na hinati sa isang cubic meter;
• tiyak na kapasidad ng init sa pare-pareho ang presyon at temperatura ng 20 degrees - 385 kJ / J * kg
• tiyak na paglaban sa kuryente - 0.01724;

Mga marka ng tanso

Ang metal na ito ay maaaring nahahati sa ilang mga grupo o mga grado, na ang bawat isa ay may sariling mga katangian at aplikasyon nito sa industriya:

1. Ang mga grade M00, M0, M1 ay mahusay para sa paggawa ng mga cable at conductor; kapag na-remelt, hindi kasama ang oxygen oversaturation.
2. Ang mga marka ng M2 at M3 ay mga opsyon na may mababang halaga na idinisenyo para sa maliliit na pinagsama-samang mga produkto at nakakatugon sa karamihan sa mga maliliit na teknikal at pang-industriyang aplikasyon.
3. Ang mga gradong M1, M1f, M1r, M2r, M3r ay mga mamahaling gradong tanso na ginawa para sa isang partikular na mamimili na may mga partikular na kinakailangan at kahilingan.

Mga tatak sa kanilang sarili naiiba sa maraming paraan:

Ang impluwensya ng mga impurities sa mga katangian ng tanso

Ang mga impurities ay maaaring makaapekto sa mekanikal, teknikal at pagpapatakbo ng mga katangian ng mga produkto.

Sa konklusyon, dapat itong bigyang-diin na ang tanso ay isang natatanging metal na may mga natatanging katangian. Ginagamit ito sa industriya ng sasakyan, paggawa ng mga elemento para sa industriyang elektrikal, mga kagamitang elektrikal, mga gamit pangkonsumo, relo, kompyuter at marami pang iba. Sa mababang resistivity nito, ang metal na ito ay isang mahusay na materyal para sa paggawa ng mga konduktor at iba pang mga de-koryenteng aparato. Sa ari-arian na ito, ang tanso ay umabot lamang sa pilak, ngunit dahil sa mas mataas na halaga nito, hindi ito natagpuan ang parehong aplikasyon sa industriya ng kuryente.

Karamihan sa mga batas ng pisika ay batay sa mga eksperimento. Ang mga pangalan ng mga nag-eksperimento ay na-immortalize sa mga pamagat ng mga batas na ito. Isa sa kanila ay si Georg Ohm.

Mga eksperimento ni Georg Ohm

Itinatag niya sa kurso ng mga eksperimento sa pakikipag-ugnayan ng kuryente sa iba't ibang mga sangkap, kabilang ang mga metal, ang pangunahing ugnayan sa pagitan ng density, lakas ng electric field at ang pag-aari ng isang sangkap, na tinawag na "conductivity". Ang formula na naaayon sa pattern na ito, na tinatawag na "Ohm's Law" ay ang mga sumusunod:

j= λE , kung saan

• j- density ng kuryente;
• λ — tiyak na kondaktibiti, na tinutukoy din bilang "electrical conductivity";
• E- lakas ng electric field.

Sa ilang mga kaso, ang isa pang titik ng alpabetong Griyego ay ginagamit upang tukuyin ang conductivity - σ . Ang tiyak na kondaktibiti ay nakasalalay sa ilang mga parameter ng sangkap. Ang halaga nito ay naiimpluwensyahan ng temperatura, mga sangkap, presyon, kung ito ay isang gas, at higit sa lahat, ang istraktura ng sangkap na ito. Ang batas ng Ohm ay sinusunod lamang para sa mga homogenous na sangkap.

Para sa mas maginhawang mga kalkulasyon, ang kapalit ng conductivity ay ginagamit. Tinawag itong "resistivity", na nauugnay din sa mga katangian ng sangkap kung saan dumadaloy ang electric current, na tinutukoy ng letrang Griyego ρ at may sukat na Ohm*m. Ngunit dahil ang iba't ibang mga teoretikal na katwiran ay nalalapat para sa iba't ibang mga pisikal na phenomena, ang mga alternatibong formula ay maaaring gamitin para sa resistivity. Ang mga ito ay salamin ng klasikal na elektronikong teorya ng mga metal, pati na rin ang quantum theory.

Mga pormula

Sa mga nakakapagod, para sa mga ordinaryong mambabasa, lumilitaw ang mga pormula tulad ng pare-pareho ni Boltzmann, pare-pareho ni Avogadro at pare-pareho ni Planck. Ang mga constant na ito ay ginagamit para sa mga kalkulasyon na isinasaalang-alang ang libreng landas ng mga electron sa isang konduktor, ang kanilang bilis sa panahon ng thermal motion, ang antas ng ionization, ang konsentrasyon at density ng sangkap. Sa isang salita, ang lahat ay medyo mahirap para sa isang di-espesyalista. Upang hindi maging walang batayan, mas maaari mong makilala kung ano ang hitsura ng lahat sa katotohanan:

Mga tampok ng metal

Dahil ang paggalaw ng mga electron ay nakasalalay sa homogeneity ng sangkap, ang kasalukuyang sa isang metal conductor ay dumadaloy ayon sa istraktura nito, na nakakaapekto sa pamamahagi ng mga electron sa conductor, na isinasaalang-alang ang inhomogeneity nito. Natutukoy ito hindi lamang sa pagkakaroon ng mga inklusyon ng karumihan, kundi pati na rin ng mga pisikal na depekto - mga bitak, mga voids, atbp. Ang inhomogeneity ng conductor ay nagpapataas ng resistivity nito, na tinutukoy ng Matthiesen rule.

Ang simpleng-maunawaan na panuntunang ito, sa katunayan, ay nagsasabi na ang ilang magkakahiwalay na resistivity ay maaaring makilala sa isang kasalukuyang nagdadala ng conductor. At ang resultang halaga ay ang kanilang kabuuan. Ang mga termino ay ang resistivity ng kristal na sala-sala ng metal, mga impurities at mga depekto sa conductor. Dahil ang parameter na ito ay nakasalalay sa likas na katangian ng sangkap, ang mga kaukulang regularidad ay tinutukoy para sa pagkalkula nito, kabilang ang para sa mga pinaghalong sangkap.

Sa kabila ng katotohanan na ang mga haluang metal ay mga metal din, ang mga ito ay itinuturing na mga solusyon na may magulong istraktura, at para sa pagkalkula ng resistivity mahalaga kung aling mga metal ang kasama sa komposisyon ng haluang metal. Karaniwan, ang karamihan sa mga haluang metal na may dalawang bahagi na hindi kabilang sa transition at mga rare earth metal ay nasa ilalim ng paglalarawan ng batas ni Nodheim.

Bilang isang hiwalay na paksa, ang resistivity ng mga metal na manipis na pelikula ay isinasaalang-alang. Ang katotohanan na ang halaga nito ay dapat na mas malaki kaysa sa isang bulk conductor na gawa sa parehong metal ay lubos na lohikal na ipagpalagay. Ngunit sa parehong oras, ang isang espesyal na Fuchs empirical formula ay ipinakilala para sa pelikula, na naglalarawan ng pagtutulungan ng resistivity at kapal ng pelikula. Lumalabas na sa mga pelikula, ang mga metal ay nagpapakita ng mga katangian ng semiconductors.

At ang proseso ng paglilipat ng singil ay naiimpluwensyahan ng mga electron na gumagalaw sa direksyon ng kapal ng pelikula at nakakasagabal sa paggalaw ng mga "paayon" na singil. Kasabay nito, ang mga ito ay makikita mula sa ibabaw ng konduktor ng pelikula, at sa gayon ang isang elektron ay nag-oscillates sa pagitan ng dalawang ibabaw nito para sa isang sapat na mahabang panahon. Ang isa pang makabuluhang kadahilanan sa pagtaas ng resistivity ay ang temperatura ng konduktor. Kung mas mataas ang temperatura, mas malaki ang paglaban. Sa kabaligtaran, mas mababa ang temperatura, mas mababa ang paglaban.

Ang mga metal ay mga sangkap na may pinakamababang resistivity sa tinatawag na "kuwarto" na temperatura. Ang tanging di-metal na nagbibigay-katwiran sa paggamit nito bilang isang konduktor ay carbon. Ang graphite, na isa sa mga varieties nito, ay malawakang ginagamit upang gumawa ng mga sliding contact. Ito ay may napakatagumpay na kumbinasyon ng mga katangian tulad ng resistivity at coefficient ng sliding friction. Samakatuwid, ang grapayt ay isang kailangang-kailangan na materyal para sa mga brush ng motor at iba pang mga sliding contact. Ang mga halaga ng resistivity ng mga pangunahing sangkap na ginagamit para sa mga layuning pang-industriya ay ipinapakita sa talahanayan sa ibaba.

Superconductivity

Sa mga temperatura na tumutugma sa liquefaction ng mga gas, iyon ay, hanggang sa temperatura ng likidong helium, na - 273 degrees Celsius, ang resistivity ay bumababa halos upang makumpleto ang pagkawala. At hindi lamang magandang metal conductors tulad ng pilak, tanso at aluminyo. Halos lahat ng metal. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, na tinatawag na superconductivity, ang istraktura ng metal ay walang epekto sa pagbabawal sa paggalaw ng mga singil sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field. Samakatuwid, ang mercury at karamihan sa mga metal ay nagiging superconductor.

Ngunit, tulad ng nangyari, medyo kamakailan noong 80s ng ika-20 siglo, ang ilang mga uri ng keramika ay may kakayahang superconductivity din. At para dito hindi mo kailangang gumamit ng likidong helium. Ang mga naturang materyales ay tinatawag na high-temperature superconductors. Gayunpaman, lumipas na ang ilang dekada, at ang hanay ng mga konduktor na may mataas na temperatura ay lumawak nang malaki. Ngunit ang paggamit ng masa ng naturang mataas na temperatura na superconducting na mga elemento ay hindi sinusunod. Sa ilang mga bansa, ang mga solong pag-install ay ginawa sa pagpapalit ng mga conventional copper conductor na may mataas na temperatura na superconductor. Upang mapanatili ang normal na mode ng mataas na temperatura na superconductivity, kinakailangan ang likidong nitrogen. At ito ay lumalabas na masyadong mahal ang isang teknikal na solusyon.

Samakatuwid, ang mababang halaga ng resistivity, na ipinagkaloob ng Kalikasan sa tanso at aluminyo, ay ginagawa pa rin silang mga kailangang-kailangan na materyales para sa paggawa ng iba't ibang conductor ng electric current.

• mga konduktor;
• dielectrics (na may mga katangian ng insulating);
• semiconductor.

Mga electron at kasalukuyang

Sa gitna ng modernong konsepto ng electric current ay ang pagpapalagay na ito ay binubuo ng mga materyal na particle - mga singil. Ngunit ang iba't ibang pisikal at kemikal na mga eksperimento ay nagbibigay ng mga batayan upang igiit na ang mga carrier ng singil na ito ay maaaring magkaibang uri sa parehong konduktor. At ang inhomogeneity ng mga particle ay nakakaapekto sa kasalukuyang density. Para sa mga kalkulasyon na nauugnay sa mga parameter ng electric current, ginagamit ang ilang pisikal na dami. Kabilang sa mga ito, ang isang mahalagang lugar ay inookupahan ng kondaktibiti kasama ang paglaban.

• Ang kondaktibiti ay nauugnay sa paglaban sa pamamagitan ng magkabaligtaran na relasyon.

Ito ay kilala na kapag mayroong isang tiyak na boltahe na inilapat sa isang electric circuit, ang isang electric current ay lilitaw sa loob nito, ang halaga nito ay nauugnay sa conductivity ng circuit na ito. Ang pangunahing pagtuklas na ito ay ginawa noong panahong iyon ng German physicist na si Georg Ohm. Simula noon, ginagamit na ang batas na tinatawag na Ohm's law. Ito ay umiiral para sa iba't ibang mga pagpipilian sa circuit. Samakatuwid, ang mga formula para sa kanila ay maaaring magkakaiba sa bawat isa, dahil tumutugma sila sa ganap na magkakaibang mga kondisyon.

Ang bawat electrical circuit ay may konduktor. Kung naglalaman ito ng isang uri ng mga particle ng carrier ng singil, ang kasalukuyang nasa konduktor ay parang daloy ng likido na may tiyak na density. Ito ay tinutukoy ng sumusunod na formula:

Karamihan sa mga metal ay tumutugma sa parehong uri ng mga sisingilin na particle, dahil sa kung saan mayroong isang electric current. Para sa mga metal, ang pagkalkula ng electrical conductivity ay isinasagawa ayon sa sumusunod na formula:

Dahil maaaring kalkulahin ang kondaktibiti, madali na ngayong matukoy ang resistivity ng kuryente. Nabanggit na sa itaas na ang resistivity ng isang conductor ay ang reciprocal ng conductivity. Dahil dito,

Sa formula na ito, ang letrang Griyego na ρ (rho) ay ginagamit upang tukuyin ang resistivity ng kuryente. Ang pagtatalaga na ito ay kadalasang ginagamit sa teknikal na panitikan. Gayunpaman, maaari ka ring makahanap ng bahagyang magkakaibang mga formula sa tulong kung saan kinakalkula ang resistivity ng mga conductor. Kung ang klasikal na teorya ng mga metal at electronic conductivity sa kanila ay ginagamit para sa mga kalkulasyon, ang resistivity ay kinakalkula ng sumusunod na formula:

Gayunpaman, mayroong isang "ngunit". Ang estado ng mga atomo sa isang metal conductor ay apektado ng tagal ng proseso ng ionization, na isinasagawa ng isang electric field. Sa isang solong epekto ng ionizing sa konduktor, ang mga atom sa loob nito ay makakatanggap ng isang solong ionization, na lilikha ng balanse sa pagitan ng konsentrasyon ng mga atomo at mga libreng electron. At ang mga halaga ng mga konsentrasyon na ito ay magiging pantay. Sa kasong ito, nagaganap ang mga sumusunod na dependency at formula:

Conductivity at resistance deviations

Susunod, isinasaalang-alang namin kung ano ang tumutukoy sa tiyak na kondaktibiti, na inversely na nauugnay sa resistivity. Ang resistivity ng isang substance ay medyo abstract na pisikal na dami. Ang bawat konduktor ay umiiral sa anyo ng isang partikular na sample. Ito ay nailalarawan sa pagkakaroon ng iba't ibang mga impurities at mga depekto sa panloob na istraktura. Isinasaalang-alang ang mga ito bilang magkahiwalay na termino sa expression na tumutukoy sa resistivity alinsunod sa tuntunin ng Matthiessen. Isinasaalang-alang din ng panuntunang ito ang pagkalat ng isang gumagalaw na stream ng elektron sa mga node ng kristal na sala-sala ng sample na nagbabago depende sa temperatura.

Ang pagkakaroon ng mga panloob na depekto, tulad ng mga pagsasama ng iba't ibang mga impurities at microscopic voids, ay nagpapataas din ng resistivity. Upang matukoy ang dami ng mga impurities sa mga sample, ang resistivity ng mga materyales ay sinusukat para sa dalawang mga halaga ng temperatura ng sample na materyal. Ang isang halaga ng temperatura ay temperatura ng silid, at ang isa ay tumutugma sa likidong helium. Mula sa ratio ng resulta ng pagsukat sa temperatura ng silid hanggang sa resulta sa temperatura ng likidong helium, nakuha ang isang koepisyent na naglalarawan ng pagiging perpekto ng istruktura ng materyal at ang kadalisayan ng kemikal nito. Ang koepisyent ay tinutukoy ng titik β.

Kung ang isang metal na haluang metal na may hindi maayos na istraktura ng solidong solusyon ay itinuturing bilang isang konduktor ng electric current, ang halaga ng natitirang resistivity ay maaaring mas malaki kaysa sa resistivity. Ang ganitong tampok ng dalawang bahagi na mga haluang metal na hindi nauugnay sa mga bihirang elemento ng lupa, pati na rin sa mga elemento ng paglipat, ay sakop ng isang espesyal na batas. Tinatawag itong batas ng Nordheim.

Ang mga modernong teknolohiya sa electronics ay lalong lumilipat patungo sa miniaturization. At kaya't ang salitang "nanocircuit" ay malapit nang lumitaw sa halip na isang microcircuit. Ang mga konduktor sa gayong mga aparato ay napakanipis kaya tama na tawagan silang mga pelikulang metal. Malinaw na ang sample ng pelikula na may resistivity ay mag-iiba pataas mula sa mas malaking konduktor. Ang maliit na kapal ng metal sa pelikula ay humahantong sa hitsura ng mga katangian ng semiconductor sa loob nito.

Ang proporsyonalidad sa pagitan ng kapal ng metal at ang libreng landas ng mga electron sa materyal na ito ay nagsisimulang lumitaw. Mayroong maliit na puwang para sa mga electron upang ilipat. Samakatuwid, sinimulan nilang pigilan ang bawat isa mula sa paglipat sa isang maayos na paraan, na humahantong sa isang pagtaas sa resistivity. Para sa mga metal na pelikula, ang resistivity ay kinakalkula gamit ang isang espesyal na formula na nakuha mula sa mga eksperimento. Ang formula ay ipinangalan kay Fuchs, isang siyentipiko na nag-aral ng resistivity ng mga pelikula.

Ang mga pelikula ay napakaespesipikong mga pormasyon na mahirap ulitin upang ang mga katangian ng ilang sample ay pareho. Para sa katanggap-tanggap na katumpakan sa pagsusuri ng mga pelikula, ginagamit ang isang espesyal na parameter - ang tiyak na paglaban sa ibabaw.

Ang mga resistors ay nabuo mula sa mga metal na pelikula sa microcircuit substrate. Para sa kadahilanang ito, ang mga pagkalkula ng resistivity ay isang mataas na hinihiling na gawain sa microelectronics. Ang halaga ng resistivity, malinaw naman, ay naiimpluwensyahan ng temperatura at nauugnay dito sa pamamagitan ng direktang pag-asa sa proporsyonalidad. Para sa karamihan ng mga metal, ang dependence na ito ay may isang tiyak na linear na seksyon sa isang tiyak na hanay ng temperatura. Sa kasong ito, ang resistivity ay tinutukoy ng formula:

Sa mga metal, lumilitaw ang electric current dahil sa malaking bilang ng mga libreng electron, ang konsentrasyon nito ay medyo mataas. Bukod dito, tinutukoy din ng mga electron ang mataas na thermal conductivity ng mga metal. Para sa kadahilanang ito, ang isang koneksyon ay naitatag sa pagitan ng electrical conductivity at thermal conductivity sa pamamagitan ng isang espesyal na batas, na pinatunayan sa eksperimento. Ang batas na ito ng Wiedemann-Franz ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na formula:

Mapanuksong mga prospect para sa superconductivity

Gayunpaman, ang pinakakahanga-hangang mga proseso ay nangyayari sa pinakamababang teknikal na maaabot na temperatura ng likidong helium. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon ng paglamig, halos lahat ng mga metal ay nawawalan ng resistivity. Ang mga wire na tanso na pinalamig sa temperatura ng likidong helium ay may kakayahang magsagawa ng mga alon na maraming beses na mas malaki kaysa sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Kung sa pagsasagawa ito ay naging posible, ang epekto sa ekonomiya ay magiging napakahalaga.

Ang mas nakakagulat ay ang pagtuklas ng mga high-temperature conductor. Ang mga uri ng keramika sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay napakalayo sa kanilang resistivity mula sa mga metal. Ngunit sa temperatura na humigit-kumulang tatlong dosenang grado sa itaas ng likidong helium, sila ay naging mga superconductor. Ang pagtuklas ng ganitong pag-uugali ng mga di-metal na materyales ay naging isang malakas na pampasigla para sa pananaliksik. Dahil sa napakalaking kahihinatnan ng ekonomiya ng praktikal na aplikasyon ng superconductivity, napakalaking mapagkukunan ng pananalapi ay itinapon sa direksyon na ito, at nagsimula ang malakihang pananaliksik.

Ngunit sa ngayon, tulad ng sinasabi nila, "naroon pa rin ang mga bagay" ... Ang mga seramik na materyales ay naging hindi angkop para sa praktikal na paggamit. Ang mga kondisyon para sa pagpapanatili ng estado ng superconductivity ay nangangailangan ng napakalaking gastos na ang lahat ng mga benepisyo mula sa paggamit nito ay nawasak. Ngunit ang mga eksperimento na may superconductivity ay nagpapatuloy. May pag-unlad. Ang superconductivity ay nakuha na sa temperatura na 165 degrees Kelvin, ngunit nangangailangan ito ng mataas na presyon. Ang paglikha at pagpapanatili ng naturang mga espesyal na kundisyon ay muling tinatanggihan ang komersyal na paggamit ng teknikal na solusyon na ito.

Karagdagang Mga Salik na Nakakaimpluwensya

Sa kasalukuyan, ang lahat ay nagpapatuloy sa sarili nitong paraan, at para sa tanso, aluminyo at ilang iba pang mga metal, ang resistivity ay patuloy na tinitiyak ang kanilang pang-industriya na paggamit para sa paggawa ng mga wire at cable. Sa konklusyon, ito ay nagkakahalaga ng pagdaragdag ng ilang karagdagang impormasyon na hindi lamang ang resistivity ng konduktor na materyal at ang temperatura ng kapaligiran ay nakakaapekto sa mga pagkalugi dito sa panahon ng pagpasa ng isang electric current. Ang geometry ng konduktor ay napakahalaga kapag ginagamit ito sa mas mataas na dalas ng boltahe at sa mataas na lakas ng kasalukuyang.

Sa ilalim ng mga kondisyong ito, ang mga electron ay may posibilidad na tumutok malapit sa ibabaw ng kawad, at ang kapal nito bilang isang konduktor ay nawawala ang kahulugan nito. Samakatuwid, posible na makatwiran na bawasan ang dami ng tanso sa wire sa pamamagitan ng paggawa lamang ng panlabas na bahagi ng konduktor mula dito. Ang isa pang kadahilanan sa pagtaas ng resistivity ng isang konduktor ay ang pagpapapangit. Samakatuwid, sa kabila ng mataas na pagganap ng ilang mga electrically conductive na materyales, sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay maaaring hindi sila lumitaw. Kinakailangang piliin ang mga tamang conductor para sa mga partikular na gawain. Ang mga talahanayan sa ibaba ay makakatulong sa iyo dito.

Ang electric current ay lumitaw bilang isang resulta ng pagsasara ng circuit na may potensyal na pagkakaiba sa mga terminal. Ang mga puwersa ng patlang ay kumikilos sa mga libreng elektron at gumagalaw sila sa konduktor. Sa paglalakbay na ito, ang mga electron ay nakakatugon sa mga atomo at inililipat sa kanila ang bahagi ng kanilang naipon na enerhiya. Bilang isang resulta, ang kanilang bilis ay bumababa. Ngunit, dahil sa impluwensya ng electric field, muli itong nakakakuha ng momentum. Kaya, ang mga electron ay patuloy na nakakaranas ng paglaban, kung kaya't ang electric current ay umiinit.

Ang pag-aari ng isang sangkap upang i-convert ang kuryente sa init sa panahon ng pagkilos ng isang kasalukuyang ay electrical resistance at tinutukoy bilang R, ang yunit nito ay Ohm. Ang halaga ng paglaban ay higit sa lahat ay nakasalalay sa kakayahan ng iba't ibang mga materyales na magsagawa ng kasalukuyang.
Sa unang pagkakataon, inihayag ng German researcher na si G. Ohm ang paglaban.

Upang malaman ang pag-asa ng kasalukuyang lakas sa paglaban, isang sikat na pisiko ang nagsagawa ng maraming mga eksperimento. Para sa mga eksperimento, gumamit siya ng iba't ibang mga konduktor at nakakuha ng iba't ibang mga tagapagpahiwatig.
Ang unang bagay na tinukoy ni G. Ohm ay ang resistivity ay depende sa haba ng conductor. Iyon ay, kung ang haba ng konduktor ay tumaas, ang paglaban ay tumaas din. Bilang resulta, ang relasyong ito ay natukoy na direktang proporsyonal.

Ang pangalawang pagtitiwala ay ang cross-sectional area. Maaari itong matukoy ng isang cross section ng konduktor. Ang lugar ng figure na nabuo sa hiwa ay ang cross-sectional area. Dito inversely proportional ang relasyon. Iyon ay, mas malaki ang cross-sectional area, mas mababa ang paglaban ng konduktor.

At ang pangatlo, mahalagang dami, kung saan nakasalalay ang paglaban, ay ang materyal. Bilang resulta ng katotohanan na gumamit si Ohm ng iba't ibang mga materyales sa mga eksperimento, natagpuan niya ang iba't ibang mga katangian ng paglaban. Ang lahat ng mga eksperimento at tagapagpahiwatig na ito ay buod sa isang talahanayan kung saan makikita ang iba't ibang mga halaga ng tiyak na paglaban ng iba't ibang mga sangkap.

Ito ay kilala na ang pinakamahusay na konduktor ay mga metal. Aling mga metal ang pinakamahusay na conductor? Ipinapakita ng talahanayan na ang tanso at pilak ay may pinakamababang pagtutol. Ang tanso ay mas madalas na ginagamit dahil sa mas mababang halaga nito, habang ang pilak ay ginagamit sa pinakamahalaga at kritikal na mga aparato.

Ang mga sangkap na may mataas na resistivity sa talahanayan ay hindi nagsasagawa ng kuryente nang maayos, na nangangahulugang maaari silang maging mahusay na mga materyales sa insulating. Ang mga sangkap na may ganitong ari-arian sa pinakamalaking lawak ay porselana at ebonite.

Sa pangkalahatan, ang de-koryenteng resistivity ay isang napakahalagang kadahilanan, dahil sa pamamagitan ng pagtukoy ng tagapagpahiwatig nito, malalaman natin kung anong sangkap ang ginawa ng konduktor. Upang gawin ito, kinakailangan upang sukatin ang cross-sectional area, alamin ang kasalukuyang lakas gamit ang isang voltmeter at ammeter, at sukatin din ang boltahe. Kaya, malalaman natin ang halaga ng resistivity at, gamit ang talahanayan, madali nating maabot ang sangkap. Lumalabas na ang resistivity ay parang fingerprints ng isang substance. Bilang karagdagan, ang resistivity ay mahalaga kapag nagpaplano ng mahabang mga de-koryenteng circuit: kailangan nating malaman ang figure na ito upang magkaroon ng balanse sa pagitan ng haba at lugar.

Mayroong isang formula na tumutukoy na ang paglaban ay 1 ohm, kung sa boltahe ng 1V, ang kasalukuyang lakas nito ay 1A. Iyon ay, ang paglaban ng lugar ng yunit at haba ng yunit, na gawa sa isang tiyak na sangkap, ay ang resistivity.

Dapat ding tandaan na ang index ng resistivity ay direktang nakasalalay sa dalas ng sangkap. Iyon ay, kung ito ay may mga impurities. Na, ang pagdaragdag ng isang porsyento lamang ng mangganeso ay nagpapataas ng paglaban ng pinaka-kondaktibong sangkap - tanso, tatlong beses.

Ipinapakita ng talahanayang ito ang electrical resistivity ng ilang substance.

Highly Conductive Materials

tanso
Tulad ng sinabi namin, ang tanso ay kadalasang ginagamit bilang isang konduktor. Ito ay dahil hindi lamang sa mababang resistensya nito. Ang tanso ay may mga pakinabang ng mataas na lakas, paglaban sa kaagnasan, kadalian ng paggamit at mahusay na machinability. Ang magagandang grado ng tanso ay M0 at M1. Sa kanila, ang halaga ng mga impurities ay hindi hihigit sa 0.1%.

Ang mataas na halaga ng metal at ang kamakailang kakulangan nito ay naghihikayat sa mga tagagawa na gumamit ng aluminyo bilang isang konduktor. Gayundin, ang mga haluang tanso na may iba't ibang mga metal ay ginagamit.
aluminyo
Ang metal na ito ay mas magaan kaysa sa tanso, ngunit ang aluminyo ay may mataas na kapasidad ng init at punto ng pagkatunaw. Sa pagsasaalang-alang na ito, upang dalhin ito sa isang tunaw na estado, mas maraming enerhiya ang kinakailangan kaysa sa tanso. Gayunpaman, ang katotohanan ng kakulangan sa tanso ay dapat isaalang-alang.
Sa paggawa ng mga produktong elektrikal, bilang panuntunan, ginagamit ang aluminum grade A1. Naglalaman ito ng hindi hihigit sa 0.5% na mga impurities. At ang metal ng pinakamataas na dalas ay aluminum grade AB0000.
bakal
Ang mura at kakayahang magamit ng bakal ay natatabunan ng mataas na tiyak na pagtutol nito. Bilang karagdagan, mabilis itong nabubulok. Para sa kadahilanang ito, ang mga konduktor ng bakal ay madalas na pinahiran ng zinc. Ang tinatawag na bimetal ay malawakang ginagamit - ito ay bakal na pinahiran ng tanso para sa proteksyon.
Sosa
Ang sodium ay isang abot-kayang at promising na materyal, ngunit ang paglaban nito ay halos tatlong beses kaysa sa tanso. Bilang karagdagan, ang metal na sodium ay may mataas na aktibidad ng kemikal, na nag-oobliga sa naturang konduktor na sakop ng hermetic na proteksyon. Dapat din nitong protektahan ang konduktor mula sa mekanikal na pinsala, dahil ang sodium ay isang napakalambot at medyo marupok na materyal.

Superconductivity
Ipinapakita ng talahanayan sa ibaba ang resistivity ng mga sangkap sa temperatura na 20 degrees. Ang indikasyon ng temperatura ay hindi sinasadya, dahil ang resistivity ay direktang nakasalalay sa tagapagpahiwatig na ito. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na kapag pinainit, ang bilis ng mga atomo ay tumataas din, na nangangahulugan na ang posibilidad ng kanilang pagpupulong sa mga electron ay tataas din.

Ito ay kagiliw-giliw na kung ano ang nangyayari sa paglaban sa ilalim ng mga kondisyon ng paglamig. Sa unang pagkakataon, ang pag-uugali ng mga atomo sa napakababang temperatura ay napansin ni G. Kamerling-Onnes noong 1911. Pinalamig niya ang mercury wire sa 4K at natagpuan ang resistensya nito na bumaba sa zero. Tinawag ng physicist ang pagbabago sa tiyak na index ng paglaban ng ilang mga haluang metal at metal sa ilalim ng mababang kondisyon ng temperatura na superconductivity.

Ang mga superconductor ay pumasa sa estado ng superconductivity kapag pinalamig, at ang kanilang mga optical at structural na katangian ay hindi nagbabago. Ang pangunahing pagtuklas ay ang mga electrical at magnetic na katangian ng mga metal sa superconducting state ay ibang-iba mula sa kanilang sariling mga katangian sa ordinaryong estado, pati na rin mula sa mga katangian ng iba pang mga metal, na hindi maaaring pumunta sa estado na ito kapag ang temperatura ay binabaan.
Ang paggamit ng mga superconductor ay pangunahing isinasagawa sa pagkuha ng isang napakalakas na magnetic field, ang lakas nito ay umabot sa 107 A/m. Ang mga sistema ng superconducting power lines ay ginagawa din.

Mga katulad na materyales.