Què determina la resistència d'un conductor
La resistència i la seva recíproca -conductivitat elèctrica- per als conductors fets de metalls químicament purs són una magnitud física característica, però tanmateix els seus valors de resistència es coneixen amb una precisió relativament baixa.
Això s'explica pel fet que el valor de resistència dels metalls està molt influenciat per diverses circumstàncies aleatòries i difícils de controlar.
En primer lloc, sovint les impureses menors del metall pur augmenten la seva resistència.
El metall més important per a l'enginyeria elèctrica és mel, de la qual es fabriquen fils i cables per a la distribució d'energia elèctrica, resulta especialment sensible en aquest sentit.
Les impureses insignificants de carboni al 0,05% augmenten la resistència del coure en un 33% en comparació amb la resistència del coure químicament pur, una impuresa del 0,13% de fòsfor augmenta la resistència del coure en un 48%, el 0,5% del ferro en un 176%, traces de zinc en una quantitat difícil de mesurar per la seva petitesa, amb un 20%.
L'efecte de les impureses sobre la resistència d'altres metalls és menys significatiu que en el cas del coure.
La resistència dels metalls, químicament purs o en general amb una determinada composició química, depèn del mètode del seu tractament tèrmic i mecànic.
Laminació, estirat, trempat i recuit poden canviar la resistivitat del metall en diversos per cent.
Això s'explica pel fet que el metall fos cristal·litza durant la solidificació, formant nombrosos i petits cristalls únics distribuïts aleatòriament.
Qualsevol processament mecànic destrueix parcialment aquests cristalls i desplaça els seus grups entre si, com a resultat de la qual cosa la conductivitat elèctrica global d'una peça de metall sol canviar en la direcció d'augment de la resistència.
El recuit prolongat a una temperatura favorable, diferent per a diferents metalls, va acompanyat de reducció de cristalls i normalment redueix la resistència.
Hi ha mètodes que permeten obtenir cristalls simples (monocristalls) més o menys significatius durant la solidificació de metalls fosos.
Si el metall dóna cristalls del sistema correcte, aleshores la resistència dels cristalls individuals d'aquest metall és la mateixa en totes les direccions. Si els cristalls metàl·lics pertanyen a un sistema hexagonal, tetragonal o trigonal, el valor de la resistència del cristall simple depèn de la direcció del corrent.
Els valors límit (extrems) s'obtenen en la direcció de l'eix de simetria del cristall i en la direcció perpendicular a l'eix de simetria, en totes les altres direccions la resistència té valors intermedis.
Les peces de metall obtingudes per mètodes convencionals, amb una distribució aleatòria de petits cristalls, tenen una resistència igual a un valor mitjà determinat, llevat que durant la solidificació s'estableixi una distribució més o menys ordenada dels cristalls.
D'això és evident que la resistència de mostres d'altres metalls químicament purs, els cristalls dels quals no pertanyen al sistema correcte, no pot tenir valors completament determinats.
Valors de resistència dels metalls i aliatges conductors més comuns a 20 °C: Resistència i conductivitat elèctrica de les substàncies
La influència de la temperatura sobre la resistència de diversos metalls és objecte d'estudis nombrosos i exhaustius, ja que la qüestió d'aquest efecte és de gran importància teòrica i pràctica.
Metalls purs coeficient de resistència a la temperatura, en la seva majoria s'acosta al coeficient de temperatura d'expansió tèrmica lineal dels gasos, és a dir, no difereix gaire de 0,004, per tant, en el rang de 0 a 100 ° C, la resistència és aproximadament proporcional a la temperatura absoluta.
A temperatures inferiors a 0 ° la resistència disminueix més ràpidament que la temperatura absoluta i com més ràpid disminueix la temperatura. A temperatures properes al zero absolut, la resistència d'alguns metalls esdevé pràcticament nul·la. A altes temperatures per sobre de 100 °, el coeficient de temperatura de la majoria dels metalls augmenta lentament, és a dir, la resistència augmenta lleugerament més ràpid que la temperatura.
Dades d'Interès:
L'anomenada metalls ferromagnètics (ferro, níquel i cobalt) la resistència augmenta molt més ràpidament que la temperatura.Finalment, el platí i el pal·ladi mostren un augment de la resistivitat una mica endarrerit amb l'augment de la temperatura.
Per mesurar altes temperatures, l'anomenat termòmetre de resistència de platí, que consisteix en un tros de fil de platí pur fi enrotllat en espiral sobre un tub de substància aïllant o fins i tot fusionat a les parets d'un tub de quars. Mitjançant la mesura de la resistència del cable, podeu determinar la seva temperatura a partir d'una taula o d'una corba per a un rang de temperatura de -40 a 1000 ° C.
Entre altres substàncies amb conductivitat metàl·lica, cal destacar el carbó, el grafit, l'antracita, que difereixen dels metalls amb un coeficient de temperatura negatiu.
La resistència del seleni en una de les seves modificacions (metàl·lic, seleni cristal·lí, gris) canvia a una disminució important quan s'exposa als raigs de llum. Aquest fenomen pertany a la zona fenòmens fotovoltaics.
En el cas del seleni i molts d'altres semblants, els electrons separats dels àtoms de la substància quan absorbeix els raigs de llum no volen per la superfície del cos, sinó que romanen a l'interior de la substància, com a conseqüència de la qual cosa la conductivitat elèctrica de la substància augmenta de manera natural. El fenomen s'anomena fenomen fotoelèctric intrínsec.
Vegeu també:
Per què diferents materials tenen una resistència diferent
Característiques elèctriques bàsiques de fils i cables