Какво определя съпротивлението на проводника
Съпротивлението и неговата реципрочна стойност — електрическа проводимост — за проводници, направени от химически чисти метали, са характерна физическа величина, но въпреки това техните стойности на съпротивлението са известни със сравнително ниска точност.
Това се обяснява с факта, че стойността на съпротивлението на металите е силно повлияна от различни случайни, трудни за контролиране обстоятелства.
На първо място, често незначителните примеси към чистия метал увеличават неговото съпротивление.
Най -важният метал за електротехниката е мед, от които се правят проводници и кабели за разпределение на електрическа енергия, се оказва особено чувствителен в това отношение.
Пренебрежимо малко примеси от въглерод в 0,05% увеличават устойчивостта на медта с 33% в сравнение с устойчивостта на химически чиста мед, примес от 0,13% фосфор увеличава устойчивостта на медта с 48%, 0,5% от желязото — със 176%, следи от цинк в количество, трудно измерими по своята дреболия, с 20%.
Ефектът на примесите върху устойчивостта на други метали е по -малко значителен, отколкото в случая на медта.
Съпротивлението на металите, химически чисти или като цяло с определен химичен състав, зависи от метода на тяхната термична и механична обработка.
Валцуването, изтеглянето, закаляването и отгряването могат да променят съпротивлението на метала с няколко процента.
Това се обяснява с факта, че разтопеният метал кристализира по време на втвърдяването, образувайки множество и произволно разпределени малки монокристали.
Всяка механична обработка частично разрушава тези кристали и измества групите им една спрямо друга, в резултат на което общата електрическа проводимост на парче метал обикновено се променя в посока на увеличаване на съпротивлението.
Продължителното отгряване при благоприятна температура, различна за различните метали, е придружено от редукция на кристали и обикновено намалява съпротивлението.
Има методи, които дават възможност при втвърдяване на разтопени метали да се получат повече или по -малко значими монокристали (монокристали).
Ако металът дава кристали на правилната система, тогава съпротивлението на монокристалите на такъв метал е еднакво във всички посоки. Ако металните кристали принадлежат към шестоъгълна, тетрагонална или тригонална система, тогава стойността на съпротивлението на монокристала зависи от посоката на тока.
Ограничаващите (екстремни) стойности се получават по посока на оста на симетрия на кристала и в посока, перпендикулярна на оста на симетрия, във всички останали посоки съпротивлението има междинни стойности.
Парчета метал, получени по конвенционални методи, със случайно разпределение на малки кристали, имат съпротивление, равно на определена средна стойност, освен ако по време на втвърдяването не се установи повече или по -малко подредено разпределение на кристалите.
От това става ясно, че съпротивлението на пробите от други химически чисти метали, чиито кристали не принадлежат към правилната система, не може да има напълно определени стойности.
Стойности на съпротивлението на най -често срещаните проводящи метали и сплави при 20 ° C: Съпротивление и електрическа проводимост на веществата
Влиянието на температурата върху съпротивлението на различни метали е обект на многобройни и задълбочени изследвания, тъй като въпросът за този ефект е от голямо теоретично и практическо значение.
Чисти метали температурен коефициент на съпротивление, в по -голямата си част е близо до температурния коефициент на термично линейно разширение на газовете, т.е.не се различава много от 0,004, следователно в диапазона от 0 до 100 ° C съпротивлението е приблизително пропорционално на абсолютната температура.
При температури под 0 ° съпротивлението намалява по -бързо от абсолютната температура и колкото по -бързо се понижава температурата. При температури, близки до абсолютната нула, съпротивлението на някои метали става практически нулево. При високи температури над 100 °, температурният коефициент на повечето метали се увеличава бавно, т.е.съпротивлението се увеличава малко по -бързо от температурата.
Интересни факти:
Така нареченият феромагнитни метали (желязо, никел и кобалт) устойчивостта расте много по -бързо от температурата. И накрая, при платината и паладия се наблюдава повишаване на съпротивлението, донякъде изоставащо от повишаването на температурата.
За измерване на високи температури се използват т.нар платинен термометър за устойчивост, състоящ се от парче тънка тел от чиста платина, навита по спирала върху тръба от изолационно вещество или дори слета в стените на кварцова тръба. Чрез измерване на съпротивлението на проводника можете да определите неговата температура от таблица или от крива за температурен диапазон от -40 до 1000 ° C.
Сред другите вещества с метална проводимост трябва да се отбележат въглища, графит, антрацит, които се различават от металите с отрицателен температурен коефициент.
Съпротивлението на селен в една от неговите модификации (метален, кристален селен, сив) се променя към значително намаляване при излагане на светлинни лъчи. Това явление принадлежи към района фотоволтаични явления.
В случай на селен и много други подобни, електроните, отделени от атомите на веществото, когато поглъща светлинните лъчи, не излитат през повърхността на тялото, а остават вътре в веществото, в резултат на което електрическата проводимост на веществото естествено се увеличава. Явлението се нарича вътрешен фотоелектричен феномен.
Вижте също: