Per què diferents materials tenen una resistència diferent

La quantitat de corrent que flueix per un cable és directament proporcional a la tensió als seus extrems. Això vol dir que com més gran sigui la tensió als extrems d'un cable, més gran serà el corrent en aquest cable. Però per a la mateixa tensió en diferents cables fets de diferents materials, el corrent serà diferent. És a dir, si la tensió de diferents cables augmenta de la mateixa manera, l'augment de la força del corrent es produirà en diferents cables de diferents maneres, i això depèn de les propietats d'un cable en particular.

Per a cada cable, la dependència del valor actual de la tensió aplicada és individual i s'anomena aquesta dependència Resistència elèctrica del conductor R... La resistència en forma general es pot trobar amb la fórmula R = U / I, és a dir, com la relació entre la tensió aplicada a un conductor i la quantitat de corrent que es produeix a aquesta tensió en aquest conductor.

Com més gran sigui el valor de corrent en un cable a una tensió determinada, menor serà la seva resistència, i com més voltatge s'ha d'aplicar al cable per produir un corrent determinat, més gran serà la resistència del cable.

A partir de la fórmula per trobar la resistència, podeu expressar el corrent I = U / R, aquesta expressió s'anomena Llei d'Ohm... D'això es pot veure que com més gran és la resistència del cable, més petit és el corrent.

La resistència, per dir-ho, impedeix el flux de corrent, evita que la tensió elèctrica (camp elèctric al cable) creï un corrent encara més gran. Així, la resistència caracteritza un conductor particular i no depèn de la tensió aplicada al conductor. Quan s'aplica una tensió més alta, el corrent serà més alt, però la relació U / I, és a dir, la resistència R, no canviarà.

De fet, la resistència d'un cable depèn de la longitud del cable, de la seva àrea de secció transversal, de la substància del cable i de la seva temperatura actual. La substància d'un conductor està relacionada amb la seva resistència elèctrica mitjançant el valor de l'anomenada resistència.

La resistència és el que caracteritza el material d'un conductor, mostrant quanta resistència tindrà un conductor fet d'una determinada substància si aquest conductor té una àrea de secció transversal d'1 metre quadrat i una longitud d'1 metre. Els cables d'1 metre de llarg i 1 metre quadrat de secció transversal, formats per diferents substàncies, tindran diferents resistències elèctriques.

La conclusió és que per a qualsevol substància (normalment n'hi ha metalls, ja que els cables solen estar fets de metalls) té la seva pròpia estructura atòmica i molecular. Pel que fa als metalls, podem parlar de l'estructura de la xarxa cristal·lina i del nombre d'electrons lliures, és diferent per a diferents metalls. Com menor sigui la resistència específica d'una determinada substància, millor condueix el corrent elèctric el conductor fet d'ella, és a dir, millor fa passar els electrons per si mateix.

La plata, el coure i l'alumini tenen poca resistivitat. El ferro i el tungstè són molt més grans, per no parlar dels aliatges, la resistència d'alguns dels quals supera els metalls purs centenars de vegades. La concentració de portadors de càrrega lliure en els cables és significativament més alta que en els dielèctrics, per això la resistència dels cables és sempre més alta.

Com s'ha assenyalat anteriorment, la capacitat de totes les substàncies per conduir el corrent està relacionada amb la presència en elles de portadors de corrent (portadors de càrrega): partícules carregades mòbils (electrons, ions) o quasipartícules (per exemple, forats en un semiconductor) que poden moure's en una determinada substància a una llarga distància, podem dir simplement que volem dir que aquesta partícula o quasipartícula ha de poder viatjar en una determinada substància una distància arbitràriament gran, almenys macroscòpica.

Com que la densitat de corrent és més alta, com més gran és la concentració de portadors de càrrega lliure i més gran és la seva velocitat mitjana de moviment, també és important la mobilitat, que depèn del tipus de portador de corrent en un entorn concret determinat. Com més gran sigui la mobilitat dels portadors de càrrega, menor serà la resistència d'aquest mitjà.

Un cable més llarg té una resistència elèctrica més alta. Després de tot, com més llarg sigui el cable, més ions de la xarxa cristal·lina es troben en el camí dels electrons que formen el corrent. I això vol dir que com més obstacles trobin els electrons en el camí, més s'allunyen, la qual cosa significa que disminueix. magnitud actual.

Un conductor amb una gran secció transversal dóna més llibertat als electrons, com si no es moguessin en un tub estret, sinó en un camí ample. Els electrons es mouen més fàcilment en condicions més espaioses, formant un corrent, perquè rarament xoquen amb els nodes de la xarxa cristal·lina. És per això que un cable més gruixut té menys resistència elèctrica.

Com a resultat, la resistència d'un conductor és directament proporcional a la longitud del conductor, la resistència específica de la substància de la qual està fet, i inversament proporcional a la seva àrea de secció transversal. La fórmula de resistència definitiva inclou aquests tres paràmetres.

Però no hi ha temperatura a la fórmula anterior. Mentrestant, se sap que la resistència d'un conductor depèn molt de la seva temperatura. El fet és que el valor de referència de la resistència de les substàncies es mesura normalment a una temperatura de + 20 ° C. Per tant, aquí encara es té en compte la temperatura. Hi ha taules de referència de resistència per a diferents temperatures de substàncies.

Els metalls es caracteritzen per un augment de la resistència a mesura que augmenta la seva temperatura.

Això és degut a que a mesura que augmenta la temperatura, els ions de la xarxa cristal·lina comencen a vibrar cada cop més i interfereixen cada cop més amb el moviment dels electrons.Però en els electròlits, els ions porten una càrrega, per tant, a mesura que augmenta la temperatura de l'electròlit, la resistència, per contra, disminueix, perquè la dissociació dels ions s'accelera i es mouen més ràpid.

En els semiconductors i els dielèctrics, la resistència elèctrica disminueix amb l'augment de la temperatura. Això es deu al fet que la concentració de la majoria de portadors de càrrega augmenta amb l'augment de la temperatura. S'anomena el valor que explica el canvi de resistència elèctrica en funció de la temperatura coeficient de resistència a la temperatura.