Specifična električna upornost

Električni tok nastane zaradi zapiranja tokokroga z razliko v potencialih na sponkah. Polje sile vpliva na proste elektrone in se gibljejo vzdolž vodnika. Med tem potovanjem elektroni trčijo z atomi in jim pošljejo del svoje akumulirane energije. Posledično se njihova hitrost zmanjšuje. Toda zaradi vpliva električnega polja zopet dobiva zagon. Elektroni se tako stalno soočajo z odpornostjo, zato se električni tok segreje.

Lastnost snovi pretvarja elektriko v toploto med delovanjem toka in je električna upornost in je označena z R, njena merilna enota je Ohm. Velikost upora je odvisna predvsem od sposobnosti različnih materialov za vodenje toka.
Nemški raziskovalec R. Ohm je prvič razglasil upor.

Da bi ugotovili odvisnost trenutne moči od odpornosti, je znani fizik izvedel številne poskuse. Za poskuse je uporabil različne prevodnike in prejel različne indikatorje.
Prva stvar, ki jo je določil R. Om, je, da je upornost odvisna od dolžine prevodnika. Če se je dolžina vodnika povečala, se je tudi upor povečal. Posledično je bila ta povezava opredeljena kot neposredno sorazmerna.

Druga odvisnost je površina preseka. Določi se lahko s prerezom prevodnika. Območje figure, oblikovane na rezu, je območje prečnega prereza. Tu se je izkazalo, da je povezava obratno sorazmerna. To pomeni, da je bila večja površina preseka, manjši je bil upor vodnika.

Tretji, pomembna vrednost, od katere je odpor odvisen, je material. Zaradi dejstva, da je Om pri poskusih uporabljal različne materiale, je našel različne lastnosti odpornosti. Vsi ti poskusi in kazalniki so bili povzeti v tabeli, iz katere je razvidno, različne vrednosti upornosti različnih snovi.

Znano je, da so najboljši prevodniki kovine. In katera od kovin je najboljši prevodnik? Iz tabele je razvidno, da imajo bakra in srebro najmanjšo moč. Baker se zaradi nižjih stroškov uporablja pogosteje, srebro pa se uporablja v najpomembnejših in najbolj odgovornih napravah.

Snovi z visoko specifično odpornostjo v tabeli, ki slabo prevajajo električni tok in so zato lahko odlični izolacijski materiali. Snovi imajo to lastnost v veliki meri, je porcelan in ebonit.

Na splošno je specifična električna upornost zelo pomemben dejavnik, saj lahko po določitvi indeksa ugotovimo, iz katere snovi je izdelan prevodnik. V ta namen je potrebno izmeriti površino prečnega prereza, ugotoviti trdnost toka z voltmetrom in ampermetrom ter izmeriti napetost. Na ta način se naučimo vrednosti specifične upornosti in s pomočjo tabele lahko enostavno vstopimo v snov. Izkazalo se je, da je upornost v obliki prstnih odtisov snovi. Poleg tega je upornost pomembna pri načrtovanju dolgih električnih tokokrogov: ta indikator moramo poznati, da ohranimo ravnotežje med dolžino in površino.

Obstaja formula, ki določa, da je upor enak 1 ohmu, če je pri napetosti 1V trenutna jakost enaka 1A. To je odpornost površine enote in enoteDolžina je sestavljena iz določene snovi in ​​je upornost.

Treba je tudi opozoriti, da je indeks odpornosti neposredno odvisen od pogostosti snovi. To je zato, ker ima nečistoče. Da, dodajanje enega odstotka mangana poveča odpornost same snovi - bakra, trikrat.

Ta tabela prikazuje velikost specifične električne upornosti nekaterih snovi.


Materiali z visoko prevodnostjo

Baker
Kot smo že povedali, se bakra najpogosteje uporablja kot prevodnik. Razlog za to ni le nizka odpornost. Baker ima takšne prednosti, kot so visoka trdnost, odpornost proti koroziji, enostavna uporaba in dobra strojna obdelava. Dobre kakovosti bakra so M0 in M1. V njih količina nečistoč ne presega 0,1%.

Visoki stroški kovin in njegov nedavni primanjkljaj povzročajo, da proizvajalci uporabljajo aluminij kot prevodnik. Uporabljajo se tudi zlitine bakra z različnimi kovinami.
Aluminij
Ta kovina je veliko lažja od bakra, vendar ima aluminij velike vrednosti toplotne zmogljivosti in temperature taljenja. V zvezi s tem potrebuje več energije kot bakra, da bi jo prenesla v staljeno stanje. Kljub temu je treba upoštevati dejstvo, da je bakra pomanjkljiva.
Pri proizvodnji električnih izdelkov se praviloma uporablja razred aluminija A1. Ne vsebuje več kot 0,5% nečistoč. Kovina najvišje frekvence pa je iz aluminija АВ0000.
Železo
Poceni cen in cenovna dostopnost železa sta zatemnjena zaradi njegove visokespecifično moč. Poleg tega se hitro razjeda. Zato so jekleni vodniki pogosto prekriti s cinkom. Široko uporablja tako imenovani bimetal - to jeklo je pokrito za zaščito bakra.
Natrij
Na voljo je tudi obetaven material, vendar je njegova odpornost skoraj trikrat več bakra. Poleg tega ima kovinski natrij visoko kemijsko aktivnost, ki obvezuje, da pokrije takšen prevodnik s tesno zaščito. Vodnik mora zaščititi pred mehanskimi poškodbami, saj je natrij zelo mehak in občutljiv material.

Superprevodnost
Spodnja tabela prikazuje upornost snovi pri temperaturi 20 stopinj. Navedba temperature ni naključna, saj je specifični upor neposredno odvisen od tega indikatorja. To je posledica dejstva, da se pri segrevanju hitrost atomov poveča, kar pomeni, da se bo povečala tudi verjetnost, da se bodo srečali z elektroni.


Zanimivo je, kaj se zgodi z uporom v pogojih hlajenja. Prvič je vedenje atomov pri zelo nizkih temperaturah opazil R. Camerling-Onnes leta 1911. Ohladil je živosrebrno žico na 4K in ugotovil, da je upadanje na ničlo. Sprememba indeksa odpornosti v nekaterih zlitinah in kovinah pri nizkih temperaturah je fizik imenoval superprevodnost.

Pri ohlajanju superprevodnikov gre v stanje superprevodnosti, zato se njihove optične in strukturne značilnosti ne spremenijo. Glavno odkritje je, da so električne in magnetne lastnosti kovin v superprevodnem stanju močnose razlikujejo od svojih lastnosti v običajnem stanju, kot tudi od lastnosti drugih kovin, ki pri zniževanju temperature ne morejo preiti v to stanje.
Uporaba superprevodnikov se v glavnem izvaja pri pridobivanju nad magnetnega polja, katerega sila doseže 107 A /m. Razvili so tudi sisteme superprevodnih vodov.