Co určuje odpor vodiče

Odpor a jeho reciproční - elektrická vodivost - pro vodiče z chemicky čistých kovů jsou charakteristickou fyzikální veličinou, ale přesto jsou jejich hodnoty odporu známy s poměrně nízkou přesností.

To je vysvětleno skutečností, že hodnota odporu kovů je značně ovlivněna různými náhodnými, obtížně kontrolovatelnými okolnostmi.

Za prvé, často drobné nečistoty čistého kovu zvyšují jeho odolnost.

Nejdůležitějším kovem pro elektrotechniku ​​je Miláček, ze kterého se vyrábějí dráty a kabely pro rozvod elektrické energie, se v tomto ohledu ukazuje jako zvláště citlivý.

Zanedbatelné malé nečistoty uhlíku při 0,05 % zvyšují odolnost mědi o 33 % oproti odolnosti chemicky čisté mědi, nečistota 0,13 % fosfor zvyšuje odolnost mědi o 48 %, 0,5 % železa o 176 %, stopy zinek v množství obtížně měřitelném pro jeho malost, s 20 %.

Vliv nečistot na odolnost ostatních kovů je méně významný než v případě mědi.

Odolnost kovů, chemicky čistých nebo obecně s určitým chemickým složením, závisí na způsobu jejich tepelného a mechanického zpracování.

Válcování, tažení, kalení a žíhání může změnit měrný odpor kovu o několik procent.

To se vysvětluje skutečností, že roztavený kov během tuhnutí krystalizuje a tvoří četné a náhodně rozmístěné malé monokrystaly.

Jakékoli mechanické zpracování tyto krystaly částečně ničí a jejich skupiny vůči sobě posouvá, v důsledku čehož se celková elektrická vodivost kusu kovu obvykle mění ve směru rostoucího odporu.

Prodloužené žíhání při příznivé teplotě, odlišné pro různé kovy, je doprovázeno redukcí krystalů a obvykle snižuje odpor.

Existují metody, které umožňují získat více či méně významné monokrystaly (monokrystaly) při tuhnutí roztavených kovů.

Pokud kov dává krystaly správného systému, pak je odpor monokrystalů takového kovu ve všech směrech stejný. Pokud kovové krystaly patří do hexagonálního, tetragonálního nebo trigonálního systému, pak hodnota odporu monokrystalu závisí na směru proudu.

Limitní (extrémní) hodnoty se získávají ve směru osy symetrie krystalu a ve směru kolmém na osu symetrie, ve všech ostatních směrech má odpor střední hodnoty.

Kusy kovu získané konvenčními metodami s náhodným rozložením malých krystalů mají odpor rovnající se určité průměrné hodnotě, pokud se během tuhnutí neustaví více či méně uspořádané rozložení krystalů.

Z toho je zřejmé, že odolnost vzorků jiných chemicky čistých kovů, jejichž krystaly nepatří do správné soustavy, nemůže mít zcela stanovené hodnoty.

Hodnoty odolnosti nejběžnějších vodivých kovů a slitin při 20 °C: Odpor a elektrická vodivost látek

Vliv teploty na odolnost různých kovů je předmětem četných a důkladných studií, protože otázka tohoto vlivu má velký teoretický a praktický význam.

Čisté kovy teplotní koeficient odporuse z větší části blíží teplotnímu koeficientu teplotní lineární roztažnosti plynů, t.j. příliš se neliší od 0,004, proto je v rozsahu od 0 do 100 °C odpor přibližně úměrný absolutní teplotě.

Při teplotách pod 0° odpor klesá rychleji než absolutní teplota a tím rychleji klesá teplota. Při teplotách blízkých absolutní nule se odpor některých kovů stává prakticky nulovým. Při vysokých teplotách nad 100 ° se teplotní koeficient většiny kovů zvyšuje pomalu, to znamená, že odpor roste o něco rychleji než teplota.

Zajímavosti:

Takzvaný feromagnetické kovy (železo, nikl a kobalt) odpor roste mnohem rychleji než teplota.A konečně, platina a palladium vykazují zvýšení měrného odporu poněkud zaostávající za zvýšením teploty.

K měření vysokých teplot se používá tzv platinový odporový teploměr, sestávající z kousku tenkého čistého platinového drátu navinutého spirálovitě přes trubici izolační látky nebo dokonce zataveného do stěn křemenné trubice. Změřením odporu drátu můžete určit jeho teplotu z tabulky nebo z křivky pro teplotní rozsah od -40 do 1000 °C.

Mezi další látky s kovovou vodivostí je třeba poznamenat uhlí, grafit, antracit, které se liší od kovů se záporným teplotním koeficientem.

Odolnost selenu v jedné z jeho modifikací (kovový, krystalický selen, šedá) se působením světelných paprsků mění na výrazný pokles. Tento fenomén patří do oblasti fotovoltaické jevy.

V případě selenu a mnoha dalších jemu podobných elektrony oddělené od atomů látky, když absorbuje světelné paprsky, neodlétají povrchem těla, ale zůstávají uvnitř látky, v důsledku čehož dochází k elektrické vodivosti látky se přirozeně zvyšuje. Tento jev se nazývá vnitřní fotoelektrický jev.

Viz také:

Proč mají různé materiály různou odolnost

Základní elektrické vlastnosti vodičů a kabelů