Điều gì quyết định điện trở của một dây dẫn

Điện trở và nghịch đảo của nó - độ dẫn điện - đối với dây dẫn làm bằng kim loại nguyên chất về mặt hóa học là một đại lượng vật lý đặc trưng, ​​tuy nhiên, giá trị điện trở của chúng được biết đến với độ chính xác tương đối thấp.

Điều này được giải thích là do giá trị điện trở của kim loại bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiều tình huống ngẫu nhiên, khó kiểm soát.

Đầu tiên, các tạp chất thường nhỏ đối với kim loại nguyên chất sẽ làm tăng điện trở của nó.

Kim loại quan trọng nhất đối với kỹ thuật điện là Mật ong, từ đó dây và cáp được tạo ra để phân phối năng lượng điện, hóa ra lại đặc biệt nhạy cảm về vấn đề này.

Các tạp chất carbon nhỏ không đáng kể ở mức 0,05% làm tăng điện trở của đồng lên 33% so với điện trở của đồng nguyên chất về mặt hóa học, tạp chất 0,13% phốt pho làm tăng điện trở của đồng lên 48%, 0,5% của sắt lên 176%, dấu vết của kẽm với một lượng khó đo lường do kích thước nhỏ của nó, với 20%.

Ảnh hưởng của tạp chất đến điện trở của các kim loại khác ít quan trọng hơn so với đồng.

Điện trở của kim loại, tinh khiết về mặt hóa học hoặc nói chung với một thành phần hóa học nhất định, phụ thuộc vào phương pháp xử lý nhiệt và cơ học của chúng.

Cán, kéo, tôi và ủ có thể thay đổi điện trở suất của kim loại vài phần trăm.

Điều này được giải thích là do kim loại nóng chảy kết tinh trong quá trình hóa rắn, tạo thành nhiều tinh thể đơn lẻ nhỏ và phân bố ngẫu nhiên.

Bất kỳ quá trình xử lý cơ học nào cũng phá hủy một phần các tinh thể này và dịch chuyển các nhóm của chúng so với nhau, do đó độ dẫn điện tổng thể của một miếng kim loại thường thay đổi theo hướng tăng điện trở.

Quá trình ủ kéo dài ở nhiệt độ thuận lợi, khác nhau đối với các kim loại khác nhau, đi kèm với quá trình khử tinh thể và thường làm giảm điện trở.

Có những phương pháp giúp thu được ít nhiều tinh thể đơn (tinh thể đơn) đáng kể trong quá trình hóa rắn kim loại nóng chảy.

Nếu kim loại tạo ra các tinh thể của hệ thống chính xác, thì điện trở của các tinh thể đơn lẻ của kim loại đó là như nhau theo mọi hướng. Nếu các tinh thể kim loại thuộc hệ lục giác, tứ giác hoặc lượng giác, thì giá trị điện trở của tinh thể đơn phụ thuộc vào hướng của dòng điện.

Các giá trị giới hạn (cực trị) thu được theo hướng trục đối xứng của tinh thể và theo hướng vuông góc với trục đối xứng, theo tất cả các hướng khác, điện trở có giá trị trung gian.

Các mảnh kim loại thu được bằng phương pháp thông thường, với sự phân bố ngẫu nhiên của các tinh thể nhỏ, có điện trở bằng một giá trị trung bình nhất định, trừ khi trong quá trình hóa rắn, sự phân bố tinh thể ít nhiều có trật tự được thiết lập.

Từ đó, rõ ràng là điện trở của các mẫu kim loại nguyên chất về mặt hóa học khác, các tinh thể không thuộc hệ thống chính xác, không thể có giá trị xác định hoàn toàn.

Giá trị điện trở của các kim loại và hợp kim dẫn điện phổ biến nhất ở 20 ° C: Điện trở và tính dẫn điện của các chất

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở của các kim loại khác nhau là chủ đề của nhiều nghiên cứu kỹ lưỡng, vì câu hỏi về hiệu ứng này có tầm quan trọng lớn về mặt lý thuyết và thực tiễn.

kim loại nguyên chất hệ số nhiệt độ của điện trở, phần lớn gần với hệ số nhiệt độ của sự giãn nở tuyến tính nhiệt của khí, tức là nó không khác nhiều so với 0,004, do đó, trong khoảng từ 0 đến 100 ° C, điện trở tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Ở nhiệt độ dưới 0° điện trở giảm nhanh hơn nhiệt độ tuyệt đối và nhiệt độ càng giảm nhanh. Ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối, điện trở của một số kim loại gần như bằng không. Ở nhiệt độ cao trên 100 °, hệ số nhiệt độ của hầu hết các kim loại tăng chậm, tức là điện trở tăng nhanh hơn một chút so với nhiệt độ.

Sự thật thú vị:

Cái gọi là kim loại sắt từ điện trở (sắt, niken và coban) tăng nhanh hơn nhiều so với nhiệt độ.Cuối cùng, bạch kim và palađi cho thấy sự gia tăng điện trở suất chậm hơn một chút so với sự gia tăng nhiệt độ.

Để đo nhiệt độ cao, cái gọi là nhiệt kế điện trở bạch kim, bao gồm một đoạn dây bạch kim nguyên chất mỏng quấn theo hình xoắn ốc trên một ống chất cách điện hoặc thậm chí được nung chảy vào thành ống thạch anh. Bằng cách đo điện trở của dây, bạn có thể xác định nhiệt độ của dây từ bảng hoặc từ đường cong trong phạm vi nhiệt độ từ -40 đến 1000 ° C.

Trong số các chất khác có tính dẫn điện kim loại, cần lưu ý than, than chì, than antraxit, khác với các kim loại có hệ số nhiệt độ âm.

Điện trở của selen ở một trong những biến thể của nó (selen kim loại, kết tinh, màu xám) thay đổi thành giảm đáng kể khi tiếp xúc với tia sáng. Hiện tượng này thuộc khu vực hiện tượng quang điện.

Trong trường hợp của selen và nhiều chất khác tương tự, các electron tách ra khỏi nguyên tử của chất khi nó hấp thụ các tia sáng không bay đi qua bề mặt của vật thể mà vẫn ở bên trong chất, do đó tính dẫn điện của chất tăng lên một cách tự nhiên. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng quang điện nội tại.

Xem thêm:

Tại sao các vật liệu khác nhau có sức đề kháng khác nhau

Đặc tính điện cơ bản của dây và cáp