Tabella della resistività dei metalli. Cos'è la resistività elettrica

La corrente elettrica si verifica a seguito della chiusura di un circuito con una differenza di potenziale tra i terminali. Le forze del campo agiscono sugli elettroni liberi e si muovono lungo il conduttore. Durante questo viaggio, gli elettroni incontrano gli atomi e trasferiscono loro parte dell'energia accumulata. Di conseguenza, la loro velocità diminuisce. Ma a causa dell'impatto campo elettrico, sta riprendendo slancio. Pertanto, gli elettroni sperimentano costantemente resistenza, motivo per cui la corrente elettrica si riscalda.

La proprietà di una sostanza di convertire l'elettricità in calore quando esposta alla corrente è la resistenza elettrica ed è indicata come R, la sua unità di misura è Ohm. La quantità di resistenza dipende principalmente dall'abilità vari materiali condurre corrente.
Per la prima volta il ricercatore tedesco G. Ohm ha parlato di resistenza.

Per scoprire la dipendenza della corrente dalla resistenza, il famoso fisico condusse numerosi esperimenti. Per gli esperimenti ha usato vari conduttori e ha ricevuto vari indicatori.
La prima cosa che G. Ohm determinò fu che la resistività dipende dalla lunghezza del conduttore. Cioè, se la lunghezza del conduttore aumenta, aumenta anche la resistenza. Di conseguenza, questa relazione è stata determinata come direttamente proporzionale.

La seconda relazione è l'area della sezione trasversale. Potrebbe essere determinato sezionando il conduttore. L'area della figura formata sul taglio è l'area della sezione trasversale. Qui il rapporto è inversamente proporzionale. Cioè, maggiore è l'area della sezione trasversale, minore diventa la resistenza del conduttore.

E la terza, importante grandezza da cui dipende la resistenza è il materiale. Poiché Ohm ha utilizzato materiali diversi nei suoi esperimenti, ha scoperto diverse proprietà di resistenza. Tutti questi esperimenti e indicatori sono stati riassunti in una tabella dalla quale si può vedere significato diverso resistenza specifica di varie sostanze.

È noto che i migliori conduttori sono i metalli. Quali metalli sono i migliori conduttori? La tabella mostra che il rame e l'argento hanno la resistenza minore. Il rame viene utilizzato più spesso a causa del suo costo inferiore e l'argento viene utilizzato nei dispositivi più importanti e critici.

Le sostanze con elevata resistività presenti nella tabella non conducono bene l'elettricità, il che significa che possono essere ottimi materiali isolanti. Le sostanze che possiedono maggiormente questa proprietà sono la porcellana e l'ebanite.

In generale, specifico resistenza elettricaè molto fattore importante dopo tutto, determinando il suo indicatore, possiamo scoprire di quale sostanza è fatto il conduttore. Per fare ciò, è necessario misurare l'area della sezione trasversale, scoprire la corrente utilizzando un voltmetro e un amperometro e anche misurare la tensione. In questo modo ne conosciamo il significato resistività e, utilizzando la tabella, possiamo facilmente trovare la sostanza. Si scopre che la resistività è come l'impronta digitale di una sostanza. Inoltre, la resistività è importante quando si pianificano circuiti elettrici lunghi: dobbiamo conoscere questo indicatore per mantenere un equilibrio tra lunghezza e area.

Esiste una formula che determina che la resistenza è 1 ohm se, ad una tensione di 1 V, la sua corrente è 1 A. Cioè, la resistenza di un'unità di area e di un'unità di lunghezza costituita da una determinata sostanza è la resistenza specifica.

Va inoltre notato che l'indicatore di resistività dipende direttamente dalla frequenza della sostanza. Cioè, se ha impurità. Tuttavia, l'aggiunta solo dell'1% di manganese aumenta di tre volte la resistenza della sostanza più conduttiva, il rame.

Questa tabella mostra la resistività elettrica di alcune sostanze.

Materiali altamente conduttivi

Rame
Come abbiamo già detto, il rame viene spesso utilizzato come conduttore. Ciò è spiegato non solo dalla sua bassa resistenza. Il rame presenta i vantaggi di elevata resistenza, resistenza alla corrosione, facilità d'uso e buona lavorabilità. Buone marche il rame è considerato M0 e M1. La quantità di impurità in essi contenute non supera lo 0,1%.

L'alto costo del metallo e la sua predominanza in Ultimamente la scarsità incoraggia i produttori a utilizzare l’alluminio come conduttore. Inoltre, vengono utilizzate leghe di rame con vari metalli.
Alluminio
Questo metallo è molto più leggero del rame, ma l'alluminio sì grandi valori capacità termica e punto di fusione. A questo proposito, per portarlo allo stato fuso, è necessaria più energia del rame. Tuttavia, è necessario tenere conto del fatto della carenza di rame.
Nella produzione di prodotti elettrici, di norma viene utilizzato l'alluminio di grado A1. Non contiene più dello 0,5% di impurità. E metallo frequenza più alta- questo è il grado di alluminio AB0000.
Ferro
L'economicità e la disponibilità del ferro sono oscurate dalla sua elevata resistività. Inoltre, si corrode rapidamente. Per questo motivo i conduttori in acciaio sono spesso rivestiti di zinco. Il cosiddetto bimetallo è ampiamente utilizzato: si tratta di acciaio rivestito di rame per protezione.
Sodio
Anche il sodio è un materiale accessibile e promettente, ma la sua resistenza è quasi tre volte quella del rame. Inoltre, il sodio metallico ha un'elevata attività chimica, che richiede la copertura di tale conduttore con una protezione ermeticamente sigillata. Dovrebbe anche proteggere il conduttore da danni meccanici, poiché il sodio è un materiale molto morbido e piuttosto fragile.

Superconduttività
La tabella seguente mostra la resistività delle sostanze ad una temperatura di 20 gradi. L'indicazione della temperatura non è casuale, poiché la resistività dipende direttamente da questo indicatore. Ciò è spiegato dal fatto che quando riscaldati aumenta anche la velocità degli atomi, il che significa che aumenterà anche la probabilità che incontrino gli elettroni.

È interessante ciò che accade alla resistenza in condizioni di raffreddamento. Per la prima volta, il comportamento degli atomi è molto basse temperature notato da G. Kamerlingh Onnes nel 1911. Raffreddò il filo di mercurio a 4K e scoprì che la sua resistenza era scesa a zero. La variazione dell'indice di resistività di alcune leghe e metalli in condizioni di bassa temperatura è chiamata dai fisici superconduttività.

I superconduttori entrano in uno stato di superconduttività una volta raffreddati e le loro caratteristiche ottiche e strutturali non cambiano. La scoperta principale è quella elettrica e proprietà magnetiche i metalli in uno stato superconduttore sono molto diversi dalle loro proprietà nello stato normale, così come dalle proprietà di altri metalli che non possono passare a questo stato quando la temperatura diminuisce.
L'uso dei superconduttori viene effettuato principalmente per ottenere super-forte campo magnetico, la cui forza raggiunge i 107 A/m. Sono in fase di sviluppo anche sistemi di linee elettriche superconduttrici.

Materiali simili.

Costantana (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
Manganina (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
Alpacca (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
Nichel (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
Nicromo (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
Reonato (84Cu, 12Mn, 4 Zn)
Fechral (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)

Resistività al nichelcromo

Ogni corpo attraversato dalla corrente elettrica le oppone automaticamente una certa resistenza. La proprietà di un conduttore di resistere alla corrente elettrica si chiama resistenza elettrica.

Consideriamo la teoria elettronica di questo fenomeno. Quando si muovono lungo un conduttore, gli elettroni liberi incontrano costantemente altri elettroni e atomi nel loro percorso. Interagendo con essi, un elettrone libero perde parte della sua carica. Pertanto, gli elettroni incontrano la resistenza del materiale conduttore. Ogni corpo ha una propria struttura atomica, che fornisce una diversa resistenza alla corrente elettrica. L'unità di resistenza è considerata Ohm. La resistenza dei materiali è designata R o r.

Minore è la resistenza del conduttore, più facile sarà il passaggio della corrente elettrica attraverso questo corpo. E viceversa: maggiore è la resistenza, peggiore è la conduzione della corrente elettrica da parte del corpo.

La resistenza di ogni singolo conduttore dipende dalle proprietà del materiale di cui è composto. Per caratterizzare con precisione la resistenza elettrica di un particolare materiale è stato introdotto il concetto di resistività (nicromo, alluminio, ecc.). La resistenza specifica è considerata la resistenza di un conduttore lungo fino a 1 m, la cui sezione trasversale è di 1 metro quadrato. mm. Questo indicatore è indicato con la lettera p. Ogni materiale utilizzato nella produzione di un conduttore ha la propria resistività. Ad esempio, considera la resistività del nicromo e del fechral (più di 3 mm):

Х15Н60 — 1,13 Ohm*mm/m
Х23У5Т — 1,39 Ohm*mm/m
Х20Н80 — 1,12 Ohm*mm/m
ХН70У — 1,30 Ohm*mm/m
ХН20УС — 1,02 Ohm*mm/m

La resistività del nicromo e del fechral indica il loro principale campo di applicazione: la fabbricazione di dispositivi azione termica, elettrodomestici ed elettrici elementi riscaldanti forni industriali.

Poiché il nicromo e il fechral sono utilizzati principalmente nella produzione di elementi riscaldanti, i prodotti più comuni sono il filo, il nastro, il nastro di nicromo X15N60 e X20N80, nonché il filo fechral X23Yu5T.

Quando è chiuso circuito elettrico, ai terminali dei quali esiste una differenza di potenziale, si forma una corrente elettrica. Gli elettroni liberi, sotto l'influenza delle forze del campo elettrico, si muovono lungo il conduttore. Nel loro movimento, gli elettroni si scontrano con gli atomi del conduttore e forniscono loro la loro energia energia cinetica. La velocità del movimento degli elettroni cambia continuamente: quando gli elettroni entrano in collisione con atomi, molecole e altri elettroni, diminuisce, quindi sotto l'influenza di un campo elettrico aumenta e diminuisce di nuovo durante una nuova collisione. Di conseguenza, il conduttore è installato moto uniforme flusso di elettroni ad una velocità di diverse frazioni di centimetro al secondo. Di conseguenza, gli elettroni che passano attraverso un conduttore incontrano sempre resistenza al loro movimento da quel lato. Quando si passa corrente elettrica attraverso il conduttore quest'ultimo viene riscaldato.

Resistenza elettrica

La resistenza elettrica di un conduttore, che è designata Lettera latina R, è la proprietà di un corpo o mezzo di trasformarsi energia elettrica in calore quando viene attraversato da una corrente elettrica.

Nei diagrammi la resistenza elettrica è indicata come in Figura 1, UN.

Viene chiamata resistenza elettrica variabile che serve a cambiare la corrente in un circuito reostato. Nei diagrammi, i reostati sono designati come mostrato nella Figura 1, B. IN vista generale Un reostato è costituito da un filo di una resistenza o dell'altra, avvolto su una base isolante. Il cursore o la leva del reostato viene posizionato in una determinata posizione, a seguito della quale viene introdotta nel circuito la resistenza richiesta.

Un lungo conduttore con una piccola sezione crea una grande resistenza alla corrente. I conduttori corti con una sezione trasversale ampia forniscono poca resistenza alla corrente.

Se prendiamo due conduttori da materiali diversi, ma della stessa lunghezza e sezione, i conduttori condurranno la corrente in modo diverso. Ciò dimostra che la resistenza di un conduttore dipende dal materiale del conduttore stesso.

Anche la temperatura del conduttore influisce sulla sua resistenza. All'aumentare della temperatura aumenta la resistenza dei metalli e diminuisce la resistenza dei liquidi e del carbone. Solo alcune leghe metalliche speciali (manganina, costantana, nichel e altre) difficilmente cambiano la loro resistenza con l'aumento della temperatura.

Quindi vediamo che la resistenza elettrica di un conduttore dipende: 1) dalla lunghezza del conduttore, 2) dalla sezione trasversale del conduttore, 3) dal materiale del conduttore, 4) dalla temperatura del conduttore.

L'unità di resistenza è un ohm. Om è spesso rappresentato dalla lettera maiuscola greca Ω (omega). Pertanto, invece di scrivere “La resistenza del conduttore è 15 ohm”, potete semplicemente scrivere: R= 15 Ω.
1.000 ohm si chiamano 1 kiloohm(1kOhm o 1kΩ),
1.000.000 di ohm si chiama 1 megaohm(1mOhm o 1MΩ).

Quando si confronta la resistenza di conduttori di materiali diversi, è necessario prendere una certa lunghezza e sezione trasversale per ciascun campione. Allora saremo in grado di giudicare quale materiale conduce meglio o peggio la corrente elettrica.

Video 1. Resistenza del conduttore

Resistività elettrica

Viene chiamata la resistenza in ohm di un conduttore lungo 1 m, con una sezione trasversale di 1 mm² resistività ed è designato Lettera greca ρ (ro).

La tabella 1 mostra le resistività di alcuni conduttori.

Tabella 1

Resistività di vari conduttori

La tabella mostra che un filo di ferro con una lunghezza di 1 me una sezione di 1 mm² ha una resistenza di 0,13 Ohm. Per ottenere 1 Ohm di resistenza è necessario prendere 7,7 m di tale filo. L'argento ha la resistività più bassa. 1 Ohm di resistenza può essere ottenuto prendendo 62,5 m di filo d'argento con una sezione di 1 mm². L'argento è il miglior conduttore, ma il costo dell'argento esclude la possibilità del suo utilizzo di massa. Dopo l'argento nella tabella viene il rame: 1 m di filo di rame con una sezione di 1 mm² ha una resistenza di 0,0175 Ohm. Per ottenere una resistenza di 1 ohm, devi prendere 57 m di tale filo.

Il rame chimicamente puro, ottenuto mediante raffinazione, ha trovato ampio utilizzo nell'ingegneria elettrica per la fabbricazione di fili, cavi, avvolgimenti di macchine e dispositivi elettrici. Anche l’alluminio e il ferro sono ampiamente utilizzati come conduttori.

La resistenza del conduttore può essere determinata dalla formula:

Dove R– resistenza del conduttore in ohm; ρ – resistenza specifica del conduttore; l– lunghezza del conduttore in m; S– sezione del conduttore in mm².

Esempio 1. Determinare la resistenza di 200 m di filo di ferro con una sezione di 5 mm².

Esempio 2. Calcolare la resistenza di 2 km di filo di alluminio con sezione di 2,5 mm².

Dalla formula della resistenza puoi facilmente determinare la lunghezza, la resistività e la sezione trasversale del conduttore.

Esempio 3. Per un ricevitore radio, è necessario avvolgere una resistenza da 30 Ohm in filo di nichel con una sezione trasversale di 0,21 mm². Determinare la lunghezza del cavo richiesta.

Esempio 4. Determina la sezione trasversale di 20 m di filo di nicromo se la sua resistenza è di 25 Ohm.

Esempio 5. Un filo con una sezione di 0,5 mm² e una lunghezza di 40 m ha una resistenza di 16 Ohm. Determina il materiale del filo.

Il materiale del conduttore caratterizza la sua resistività.

Sulla base della tabella della resistività, troviamo che il piombo ha questa resistenza.

Si è detto sopra che la resistenza dei conduttori dipende dalla temperatura. Facciamo il seguente esperimento. Avvolgiamo diversi metri di filo metallico sottile sotto forma di spirale e colleghiamo questa spirale al circuito della batteria. Per misurare la corrente, colleghiamo un amperometro al circuito. Quando la bobina viene riscaldata nella fiamma del bruciatore, noterai che le letture dell'amperometro diminuiranno. Ciò dimostra che la resistenza di un filo metallico aumenta con il riscaldamento.

Per alcuni metalli, se riscaldati di 100°, la resistenza aumenta del 40–50%. Ci sono leghe che cambiano leggermente la loro resistenza con il riscaldamento. Alcune leghe speciali non mostrano praticamente alcun cambiamento nella resistenza al variare della temperatura. La resistenza dei conduttori metallici aumenta all'aumentare della temperatura, mentre la resistenza degli elettroliti (conduttori liquidi), del carbone e di alcuni solidi, al contrario, diminuisce.

La capacità dei metalli di modificare la propria resistenza al variare della temperatura viene utilizzata per costruire termometri a resistenza. Questo termometro è un filo di platino avvolto su un telaio di mica. Posizionando ad esempio un termometro in un forno e misurando la resistenza del filo di platino prima e dopo il riscaldamento, è possibile determinare la temperatura nel forno.

Si chiama la variazione della resistenza di un conduttore quando viene riscaldato per 1 ohm di resistenza iniziale e per 1° di temperatura coefficiente di resistenza alla temperatura ed è indicato con la lettera α.

Se a temperatura T 0 la resistenza del conduttore è R 0 e a temperatura T equivale r t, quindi il coefficiente di temperatura della resistenza

Nota. Il calcolo utilizzando questa formula può essere effettuato solo in un determinato intervallo di temperature (fino a circa 200°C).

Presentiamo i valori del coefficiente di temperatura della resistenza α per alcuni metalli (Tabella 2).

Tavolo 2

Valori dei coefficienti di temperatura per alcuni metalli

Dalla formula per il coefficiente di temperatura della resistenza determiniamo r t:

r t = R 0 .

Esempio 6. Determina la resistenza di un filo di ferro riscaldato a 200°C se la sua resistenza a 0°C era 100 Ohm.

r t = R 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohm.

Esempio 7. Un termometro a resistenza realizzato con filo di platino aveva una resistenza di 20 ohm in una stanza a 15°C. Si metteva il termometro nel forno e dopo qualche tempo se ne misurava la resistenza. Risultò essere pari a 29,6 Ohm. Determina la temperatura nel forno.

Conduttività elettrica

Finora abbiamo considerato la resistenza di un conduttore come l'ostacolo che il conduttore fornisce alla corrente elettrica. Tuttavia, la corrente scorre attraverso il conduttore. Pertanto, oltre alla resistenza (ostacolo), il conduttore ha anche la capacità di condurre corrente elettrica, cioè conduttività.

Maggiore è la resistenza di un conduttore, minore è la sua conduttività, peggiore è la conduzione della corrente elettrica e, al contrario, minore è la resistenza del conduttore, maggiore è la conduttività, più facile è che la corrente passi attraverso il conduttore. Pertanto, la resistenza e la conduttività di un conduttore sono quantità reciproche.

Dalla matematica è noto che l'inverso di 5 è 1/5 e, viceversa, l'inverso di 1/7 è 7. Pertanto, se la resistenza di un conduttore è indicata con la lettera R, allora la conduttività è definita come 1/ R. La conduttività è solitamente simboleggiata dalla lettera g.

La conduttività elettrica si misura in (1/Ohm) o in Siemens.

Esempio 8. La resistenza del conduttore è di 20 ohm. Determinarne la conduttività.

Se R= 20 Ohm, quindi

Esempio 9. La conduttività del conduttore è 0,1 (1/Ohm). Determinarne la resistenza

Se g = 0,1 (1/Ohm), allora R= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)

Ogni sostanza è in grado di condurre corrente a vari livelli, questo valore è influenzato dalla resistenza del materiale. La resistività del rame, dell'alluminio, dell'acciaio e di qualsiasi altro elemento è indicata dalla lettera alfabeto grecoρ. Questo valore non dipende da caratteristiche del conduttore come dimensione, forma e stato fisico, la resistenza elettrica ordinaria tiene conto di questi parametri. La resistività si misura in Ohm moltiplicati per mm² e divisi per metro.

Categorie e loro descrizioni

Qualsiasi materiale è in grado di mostrare due tipi di resistenza a seconda dell'elettricità fornitagli. La corrente può essere variabile o costante, il che influisce in modo significativo sulle prestazioni tecniche della sostanza. Quindi, ci sono tali resistenze:

Ohmico. Appare sotto l'influenza della corrente continua. Caratterizza l'attrito, che viene creato dal movimento di particelle caricate elettricamente in un conduttore.
Attivo. È determinato secondo lo stesso principio, ma viene creato sotto l'influenza della corrente alternata.

A questo proposito, ci sono anche due definizioni di valore specifico. Per la corrente continua, è uguale alla resistenza esercitata da una lunghezza unitaria di materiale conduttivo di un'area di sezione trasversale fissa. Il potenziale campo elettrico colpisce tutti i conduttori, nonché i semiconduttori e le soluzioni in grado di condurre ioni. Questo valore determina le proprietà conduttive del materiale stesso. La forma del conduttore e le sue dimensioni non vengono prese in considerazione, quindi può essere definito fondamentale nell'ingegneria elettrica e nella scienza dei materiali.

Nella condizione di passaggio di corrente alternata, il valore specifico viene calcolato tenendo conto dello spessore del materiale conduttivo. Qui si verifica l'influenza non solo del potenziale, ma anche delle correnti parassite e, inoltre, viene presa in considerazione la frequenza dei campi elettrici. La resistività di questo tipo è maggiore rispetto alla corrente continua, poiché qui viene preso in considerazione il valore positivo della resistenza al campo del vortice. Questo valore dipende anche dalla forma e dimensione del conduttore stesso. Sono questi parametri che determinano la natura del movimento del vortice delle particelle cariche.

La corrente alternata provoca alcuni fenomeni elettromagnetici nei conduttori. Sono molto importanti per le caratteristiche elettriche del materiale conduttivo:

L'effetto pelle è caratterizzato da un indebolimento del campo elettromagnetico quanto più penetra nell'ambiente del conduttore. Questo fenomeno è anche chiamato effetto superficie.
L'effetto di prossimità riduce la densità di corrente a causa della vicinanza dei fili adiacenti e della loro influenza.

Questi effetti sono molto importanti quando si calcola lo spessore ottimale del conduttore, poiché quando si utilizza un filo il cui raggio è maggiore della profondità di penetrazione della corrente nel materiale, il resto della sua massa rimarrà inutilizzata e quindi questo approccio sarà inefficace. In base ai calcoli effettuati, il diametro effettivo del materiale conduttivo in alcune situazioni sarà il seguente:

per una corrente di 50 Hz - 2,8 mm;
400 Hz - 1 mm;
40kHz - 0,1mm.

In considerazione di ciò, per le correnti ad alta frequenza viene utilizzato attivamente l'uso di cavi multipolari piatti, costituiti da molti fili sottili.

Caratteristiche dei metalli

Indicatori specifici dei conduttori metallici sono contenuti in tabelle speciali. Utilizzando questi dati è possibile effettuare gli ulteriori calcoli necessari. Un esempio di tale tabella di resistività può essere visto nell'immagine.

La tabella mostra che l'argento ha la massima conduttività: è un conduttore ideale tra tutti i metalli e le leghe esistenti. Se calcoli la quantità di filo di questo materiale necessaria per ottenere una resistenza di 1 ohm, otterrai 62,5 m. Il filo di ferro richiederà fino a 7,7 m.

Non importa quante proprietà meravigliose possa avere l'argento, è quindi un materiale troppo costoso per un uso di massa nelle reti elettriche ampia applicazione Ho trovato il rame nella vita quotidiana e nell'industria. In termini di indicatore specifico è al secondo posto dopo l'argento, e in termini di prevalenza e facilità di estrazione è molto migliore di lui. Il rame presenta altri vantaggi che gli hanno permesso di diventare il conduttore più comune. Questi includono:

Per l'uso nell'ingegneria elettrica, viene utilizzato rame raffinato che, dopo la fusione dal minerale solforato, passa attraverso i processi di tostatura e soffiatura, per poi essere necessariamente sottoposto a purificazione elettrolitica. Dopo tale lavorazione, è possibile ottenere un materiale molto Alta qualità(gradi M1 e M0), che conterrà dallo 0,1 allo 0,05% di impurità. Una sfumatura importanteè la presenza di ossigeno in quantità estremamente ridotte, poiché influisce negativamente sulle caratteristiche meccaniche del rame.

Spesso questo metallo viene sostituito da materiali più economici: alluminio e ferro, nonché vari bronzi (leghe con silicio, berillio, magnesio, stagno, cadmio, cromo e fosforo). Tali composizioni hanno una resistenza maggiore rispetto al rame puro, sebbene abbiano una conduttività inferiore.

Vantaggi dell'alluminio

Anche se l'alluminio ha una maggiore resistenza ed è più fragile, la sua diffusione è dovuta al fatto che non è scarso come il rame e quindi costa meno. L'alluminio ha una resistività di 0,028 e la sua bassa densità lo rende 3,5 volte più leggero del rame.

Per i lavori elettrici viene utilizzato alluminio purificato di grado A1, contenente non più dello 0,5% di impurità. Il grado superiore AB00 viene utilizzato per la produzione di condensatori elettrolitici, elettrodi e fogli di alluminio. Il contenuto di impurità in questo alluminio non è superiore allo 0,03%. Esiste anche il metallo puro AB0000, compreso non più dello 0,004% di additivi. Anche le impurità stesse sono importanti: nichel, silicio e zinco hanno un leggero effetto sulla conduttività dell'alluminio e il contenuto di rame, argento e magnesio in questo metallo ha un effetto notevole. Il tallio e il manganese riducono maggiormente la conduttività.

L'alluminio ha buone proprietà anticorrosive. A contatto con l'aria si ricopre di una sottile pellicola di ossido, che lo protegge da ulteriori distruzioni. Per migliorare caratteristiche meccaniche il metallo è legato ad altri elementi.

Indicatori di acciaio e ferro

La resistività del ferro rispetto al rame e all'alluminio è molto elevata, tuttavia, grazie alla sua disponibilità, robustezza e resistenza alla deformazione, il materiale è ampiamente utilizzato nella produzione elettrica.

Sebbene il ferro e l’acciaio, la cui resistività è ancora più elevata, presentino notevoli svantaggi, i produttori di materiale conduttore hanno trovato metodi per compensarli. In particolare, la bassa resistenza alla corrosione viene superata rivestendo il filo di acciaio con zinco o rame.

Proprietà del sodio

Anche il sodio metallico è molto promettente nella produzione di conduttori. In termini di resistenza supera notevolmente il rame, ma ha una densità 9 volte inferiore. Ciò consente al materiale di essere utilizzato nella produzione di fili ultraleggeri.

Il sodio metallico è molto morbido e completamente instabile a qualsiasi tipo di deformazione, il che rende problematico il suo utilizzo: un filo fatto di questo metallo deve essere ricoperto da una guaina molto resistente con pochissima flessibilità. Il guscio deve essere sigillato, poiché il sodio mostra una forte attività chimica nelle condizioni più neutre. Si ossida istantaneamente all'aria ed espone reazione violenta con acqua, compresa quella contenuta nell'aria.

Un altro vantaggio dell’utilizzo del sodio è la sua disponibilità. Può essere ottenuto attraverso l'elettrolisi del cloruro di sodio fuso, di cui esiste una quantità illimitata nel mondo. Altri metalli sono chiaramente inferiori in questo senso.

Per calcolare le prestazioni di un conduttore specifico, è necessario dividere il prodotto del numero specifico e della lunghezza del filo per la sua area della sezione trasversale. Il risultato sarà il valore della resistenza in Ohm. Ad esempio, per determinare la resistenza di 200 m di filo di ferro con una sezione nominale di 5 mm², è necessario moltiplicare 0,13 per 200 e dividere il risultato per 5. La risposta è 5,2 Ohm.

Regole e caratteristiche di calcolo

I microohmmetri vengono utilizzati per misurare la resistenza dei mezzi metallici. Oggi vengono prodotti in versione digitale, quindi le misurazioni effettuate con il loro aiuto sono accurate. Può essere spiegato dal fatto che i metalli hanno alto livello conduttività e hanno una resistenza estremamente bassa. Ad esempio la soglia inferiore degli strumenti di misura ha un valore di 10 -7 Ohm.

Usando i microohmmetri, puoi determinare rapidamente quanto è buono il contatto e quale resistenza mostrano gli avvolgimenti di generatori, motori elettrici e trasformatori, nonché bus elettrici. È possibile calcolare la presenza di inclusioni di un altro metallo nel lingotto. Ad esempio, un pezzo di tungsteno placcato in oro presenta la metà della conduttività di tutto l'oro. Lo stesso metodo può essere utilizzato per determinare difetti interni e cavità nel conduttore.

La formula della resistività è la seguente: ρ = Ohmmm2/m. A parole può essere descritta come la resistenza di 1 metro di conduttore, avente una sezione trasversale di 1 mm². Si presuppone che la temperatura sia standard - 20 °C.

Effetto della temperatura sulla misura

Il riscaldamento o il raffreddamento di alcuni conduttori ha un effetto significativo sulle prestazioni degli strumenti di misura. Un esempio è il seguente esperimento: è necessario collegare un filo avvolto a spirale alla batteria e collegare un amperometro al circuito.

Più il conduttore si riscalda, più basse diventano le letture sul dispositivo. La forza attuale è inversamente proporzionale alla resistenza. Pertanto, possiamo concludere che a seguito del riscaldamento la conduttività del metallo diminuisce. In misura maggiore o minore, tutti i metalli si comportano in questo modo, ma in alcune leghe non si verifica praticamente alcun cambiamento nella conduttività.

È interessante notare che i conduttori liquidi e alcuni non metalli solidi tendono a diminuire la loro resistenza all'aumentare della temperatura. Ma gli scienziati hanno anche sfruttato questa capacità dei metalli a proprio vantaggio. Conoscendo il coefficiente di temperatura della resistenza (α) quando si riscaldano alcuni materiali, è possibile determinare la temperatura esterna. Ad esempio, un filo di platino posizionato su un telaio di mica viene inserito in un forno e viene misurata la resistenza. A seconda di quanto è cambiato, si trae una conclusione sulla temperatura nel forno. Questo design è chiamato termometro a resistenza.

Se a temperatura T 0 la resistenza del conduttore è R 0 e a temperatura T equivale rt, quindi il coefficiente di temperatura della resistenza è uguale a

Il calcolo utilizzando questa formula può essere effettuato solo in un determinato intervallo di temperature (fino a circa 200 °C).

La corrente elettrica I in qualsiasi sostanza viene creata dal movimento di particelle cariche in una certa direzione dovuto all'applicazione di energia esterna (differenza di potenziale U). Ogni sostanza ha proprietà individuali che influenzano in modo diverso il passaggio della corrente al suo interno. Queste proprietà sono valutate dalla resistenza elettrica R.

Georg Ohm determinò empiricamente i fattori che influenzano la resistenza elettrica di una sostanza e li derivò dalla tensione e dalla corrente, che porta il suo nome. Unità di resistenza dentro sistema internazionale Da lui prende il nome l'SI. 1 Ohm è il valore di resistenza misurato ad una temperatura di 0°C per una superficie omogenea mercurio 106,3 cm di lunghezza con una sezione trasversale di 1 mm 2.

Definizione

Per valutare e mettere in pratica i materiali per la fabbricazione di dispositivi elettrici, il termine "resistività del conduttore". L'aggettivo aggiunto “specifico” indica il fattore di utilizzo del valore volumetrico di riferimento adottato per la sostanza in questione. Ciò consente di valutare i parametri elettrici di diversi materiali.

Si tiene conto del fatto che la resistenza del conduttore aumenta all'aumentare della sua lunghezza e alla diminuzione della sezione trasversale. Il sistema SI utilizza il volume di un conduttore omogeneo con una lunghezza di 1 metro e una sezione trasversale di 1 m 2. Nei calcoli tecnici viene utilizzata un'unità di volume non di sistema obsoleta ma conveniente, costituita da una lunghezza di 1 metro e un'area di 1 mm 2. La formula per la resistività ρ è mostrata in figura.

Per determinare le proprietà elettriche delle sostanze, è stata introdotta un'altra caratteristica: conduttività specifica b. È inversamente proporzionale al valore di resistività e determina la capacità del materiale di condurre corrente elettrica: b = 1/ρ.

In che modo la resistività dipende dalla temperatura?

La conduttività di un materiale è influenzata dalla sua temperatura. Diversi gruppi di sostanze si comportano diversamente quando riscaldati o raffreddati. Questa proprietà è presa in considerazione nei cavi elettrici che funzionano all'aperto con tempo caldo e freddo.

Il materiale e la resistività del filo vengono selezionati tenendo conto delle sue condizioni operative.

L'aumento della resistenza dei conduttori al passaggio di corrente quando riscaldati è spiegato dal fatto che all'aumentare della temperatura del metallo, aumenta l'intensità del movimento degli atomi e dei portatori in esso contenuti cariche elettriche in tutte le direzioni, il che crea ostacoli inutili al movimento delle particelle cariche in una direzione e riduce l'entità del loro flusso.

Se si riduce la temperatura del metallo, le condizioni per il passaggio della corrente migliorano. Quando vengono raffreddati a una temperatura critica, molti metalli manifestano il fenomeno della superconduttività, quando la loro resistenza elettrica è praticamente nulla. Questa proprietà è ampiamente utilizzata nei potenti elettromagneti.

L'effetto della temperatura sulla conduttività del metallo viene utilizzato dall'industria elettrica nella produzione di normali lampade a incandescenza. Quando la corrente li attraversa, si riscalda fino a emettere un flusso luminoso. In condizioni normali la resistività del nicromo è circa 1,05÷1,4 (ohm ∙mm 2)/m.

Quando la lampadina è accesa, una grande corrente passa attraverso il filamento, riscaldando molto rapidamente il metallo. Allo stesso tempo, la resistenza del circuito elettrico aumenta, limitando la corrente iniziale al valore nominale necessario per ottenere l'illuminazione. In questo modo, l'intensità della corrente viene facilmente regolata attraverso una spirale in nicromo, eliminando la necessità di utilizzare reattori complessi utilizzati nelle sorgenti LED e fluorescenti.

Come è la resistività dei materiali utilizzati nella tecnologia?

I metalli preziosi non ferrosi hanno migliori proprietà conduttività elettrica. Pertanto, i contatti critici nei dispositivi elettrici sono realizzati in argento. Ma questo aumenta il costo finale dell’intero prodotto. L'opzione più accettabile è utilizzare metalli più economici. Ad esempio, la resistività del rame pari a 0,0175 (ohm ∙mm 2)/m è abbastanza adatta per tali scopi.

Metalli nobili- oro, argento, platino, palladio, iridio, rodio, rutenio e osmio, chiamati principalmente per la loro elevata resistenza chimica e il bell'aspetto in gioielleria. Inoltre, oro, argento e platino hanno un'elevata duttilità e metalli gruppo del platino- refrattarietà e, come l'oro, inerzia chimica. Questi vantaggi metalli nobili combinare.

Le leghe di rame, che hanno una buona conduttività, vengono utilizzate per realizzare shunt che limitano il flusso di grandi correnti attraverso la testa di misurazione degli amperometri ad alta potenza.

La resistività dell'alluminio 0,026÷0,029 (ohm ∙mm 2)/m è leggermente superiore a quella del rame, ma la produzione ed il costo di questo metallo sono inferiori. In più è più leggero. Ciò spiega il suo ampio utilizzo nel settore energetico per la produzione di fili e nuclei di cavi per esterni.

La resistività del ferro 0,13 (ohm ∙mm2)/m ne consente l'utilizzo anche per la trasmissione di corrente elettrica, ma ciò comporta maggiori perdite di potenza. Le leghe di acciaio hanno una maggiore resistenza. Pertanto, i fili d'acciaio vengono intrecciati nei fili aerei in alluminio delle linee elettriche ad alta tensione, progettati per resistere ai carichi di trazione.

Ciò è particolarmente vero quando si forma ghiaccio sui cavi o forti raffiche di vento.

Alcune leghe, ad esempio la costantina e il nichel, hanno caratteristiche resistive termicamente stabili in un certo intervallo. La resistività elettrica del nichel rimane praticamente invariata da 0 a 100 gradi Celsius. Pertanto, le spirali per i reostati sono realizzate in nichel.

IN strumenti di misura La proprietà di modificare rigorosamente i valori di resistività del platino in base alla sua temperatura è ampiamente utilizzata. Se la corrente elettrica proveniente da una sorgente di tensione stabilizzata viene fatta passare attraverso un conduttore di platino e viene calcolato il valore della resistenza, esso indicherà la temperatura del platino. Ciò consente di graduare la scala in gradi corrispondenti ai valori Ohm. Questo metodo consente di misurare la temperatura con una precisione di frazioni di gradi.

A volte per risolvere problemi pratici è necessario conoscere impedenza del cavo o resistenza specifica. A questo scopo, i libri di consultazione per i prodotti via cavo forniscono i valori della resistenza induttiva e attiva di un nucleo per ciascun valore della sezione trasversale. Con il loro aiuto vengono calcolati i carichi consentiti e il calore generato, vengono determinate le condizioni operative accettabili e viene selezionata una protezione efficace.

SU conduttività i metalli sono influenzati dal modo in cui vengono lavorati. Utilizzando la pressione per provocare la deformazione plastica si rompe la struttura reticolo cristallino, aumenta il numero di difetti e aumenta la resistenza. Per ridurlo si utilizza la ricottura di ricristallizzazione.

L'allungamento o la compressione dei metalli provoca in essi una deformazione elastica, dalla quale diminuiscono le ampiezze delle vibrazioni termiche degli elettroni e la resistenza diminuisce leggermente.

Quando si progettano sistemi di messa a terra, è necessario tenerne conto. Differisce nella definizione dal metodo sopra e viene misurato in unità SI - Ohm∙metro. Viene utilizzato per valutare la qualità del flusso di corrente elettrica all'interno della terra.

La conduttività del suolo è influenzata da molti fattori, tra cui l’umidità del suolo, la densità, la dimensione delle particelle, la temperatura e la concentrazione di sali, acidi e alcali.