Kas lemia laidininko varžą
Atsparumas ir jos abipusis elektrinis laidumas laidininkams, pagamintiems iš chemiškai grynų metalų, yra būdingas fizikinis dydis, tačiau nepaisant to, jų varžos reikšmės žinomos palyginti mažai tiksliai.
Tai paaiškinama tuo, kad metalų atsparumo vertei didelę įtaką daro įvairios atsitiktinės, sunkiai kontroliuojamos aplinkybės.
Visų pirma, dažnai mažos gryno metalo priemaišos padidina jo atsparumą.
Elektrotechnikai svarbiausias metalas yra medus, iš kurio gaminami laidai ir kabeliai elektros energijai paskirstyti, šiuo atžvilgiu pasirodo itin jautrus.
Nežymiai mažos 0,05% anglies priemaišos padidina vario atsparumą 33%, palyginti su chemiškai gryno vario atsparumu, 0,13% fosforo priemaiša padidina vario atsparumą 48%, 0,5% geležies - 176%, pėdsakai cinko kiekis, kurį sunku išmatuoti dėl savo mažumo, su 20 proc.
Priemaišų įtaka kitų metalų atsparumui yra mažesnė nei vario atveju.
Metalų, chemiškai grynų arba apskritai tam tikros cheminės sudėties, atsparumas priklauso nuo jų terminio ir mechaninio apdorojimo būdo.
Valcavimas, tempimas, grūdinimas ir atkaitinimas gali pakeisti metalo varžą keliais procentais.
Tai paaiškinama tuo, kad išlydytas metalas kietėjimo metu kristalizuojasi, sudarydamas daugybę ir atsitiktinai pasiskirstančių mažų pavienių kristalų.
Bet koks mechaninis apdorojimas iš dalies sunaikina šiuos kristalus ir perkelia jų grupes vienas kito atžvilgiu, ko pasekoje bendras metalo gabalo elektrinis laidumas dažniausiai keičiasi varžos didėjimo kryptimi.
Ilgalaikis atkaitinimas esant palankiai temperatūrai, skirtingai skirtingiems metalams, lydi kristalų redukciją ir paprastai sumažina atsparumą.
Yra būdų, kurie leidžia gauti daugiau ar mažiau reikšmingų pavienių kristalų (pavienių kristalų) išlydyto metalo kietėjimo metu.
Jei metalas duoda tinkamos sistemos kristalus, tai tokio metalo pavienių kristalų varža visomis kryptimis yra vienoda. Jei metalo kristalai priklauso šešiakampei, tetragoninei ar trikampei sistemai, tai vieno kristalo varžos vertė priklauso nuo srovės krypties.
Ribinės (kraštutinės) vertės gaunamos kristalo simetrijos ašies kryptimi ir statmena simetrijos ašiai, visomis kitomis kryptimis varža turi tarpines vertes.
Metalo gabalai, gauti įprastiniais metodais, atsitiktinai pasiskirstę nedideliais kristalais, turi tam tikrą vidutinę vertę, nebent kietėjimo metu nustatomas daugiau ar mažiau tvarkingas kristalų pasiskirstymas.
Iš to aišku, kad kitų chemiškai grynų metalų, kurių kristalai nepriklauso taisyklingai sistemai, mėginių atsparumas negali turėti visiškai nustatytų verčių.
Dažniausiai laidžių metalų ir lydinių varžos vertės 20 °C temperatūroje: Medžiagų varža ir elektrinis laidumas
Temperatūros įtaka įvairių metalų atsparumui yra daugelio ir nuodugnių tyrimų objektas, nes šio poveikio klausimas turi didelę teorinę ir praktinę reikšmę.
Grynieji metalai atsparumo temperatūros koeficientas, didžiąja dalimi yra artimas dujų šiluminio linijinio plėtimosi temperatūros koeficientui, t.y. nedaug skiriasi nuo 0,004, todėl intervale nuo 0 iki 100 °C varža yra maždaug proporcinga absoliučiai temperatūrai.
Esant žemesnei nei 0 ° temperatūrai varža mažėja greičiau nei absoliuti temperatūra ir tuo greičiau temperatūra mažėja. Esant temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui, kai kurių metalų varža tampa praktiškai lygi nuliui. Esant aukštai temperatūrai virš 100 °, daugumos metalų temperatūros koeficientas didėja lėtai, t.y. atsparumas didėja šiek tiek greičiau nei temperatūra.
Įdomūs faktai:
Taip vadinamas feromagnetiniai metalai (geležies, nikelio ir kobalto) atsparumas didėja daug greičiau nei temperatūra.Galiausiai platinos ir paladžio savitoji varža šiek tiek atsilieka nuo temperatūros padidėjimo.
Aukštai temperatūrai matuoti vadinamasis platinos atsparumo termometras, susidedantis iš plonos grynos platinos vielos gabalo, spirališkai apvynioto virš izoliacinės medžiagos vamzdelio arba netgi sulydomo į kvarcinio vamzdžio sieneles. Matuodami laido varžą, galite nustatyti jo temperatūrą iš lentelės arba iš kreivės temperatūros diapazonui nuo -40 iki 1000 ° C.
Tarp kitų medžiagų, turinčių metalinį laidumą, reikėtų pažymėti anglį, grafitą, antracitą, kurie skiriasi nuo metalų, kurių temperatūros koeficientas yra neigiamas.
Vienos iš jo modifikacijų (metalinis, kristalinis selenas, pilkasis) seleno atsparumas, veikiant šviesos spinduliams, labai sumažėja. Šis reiškinys priklauso sričiai fotovoltiniai reiškiniai.
Seleno ir daugelio kitų panašių atveju elektronai, atskirti nuo medžiagos atomų, kai jis sugeria šviesos spindulius, neišskrenda kūno paviršiumi, o lieka medžiagos viduje, dėl ko susidaro elektrinis laidumas. natūraliai padidėja medžiagos. Reiškinys vadinamas vidiniu fotoelektriniu reiškiniu.
Taip pat žiūrėkite:
Kodėl skirtingos medžiagos turi skirtingą atsparumą
Pagrindinės laidų ir kabelių elektrinės charakteristikos