Cosa determina la resistenza di un conduttore
La resistenza e la sua reciproca - conduttività elettrica - per i conduttori di metalli chimicamente puri sono una grandezza fisica caratteristica, ma tuttavia i loro valori di resistenza sono noti con una precisione relativamente bassa.
Ciò è spiegato dal fatto che il valore di resistenza dei metalli è fortemente influenzato da varie circostanze casuali e difficili da controllare.
In primo luogo, spesso piccole impurità al metallo puro ne aumentano la resistenza.
Il metallo più importante per l'ingegneria elettrica è Miele, da cui si ricavano fili e cavi per la distribuzione dell'energia elettrica, risulta essere particolarmente sensibile al riguardo.
Impurità trascurabilmente piccole di carbonio allo 0,05% aumentano la resistenza del rame del 33% rispetto alla resistenza del rame chimicamente puro, un'impurità dello 0,13% di fosforo aumenta la resistenza del rame del 48%, 0,5% del ferro del 176%, tracce di zinco in una quantità difficile da misurare a causa della sua piccolezza, con il 20%.
L'effetto delle impurità sulla resistenza di altri metalli è meno significativo che nel caso del rame.
La resistenza dei metalli, chimicamente puri o in genere con una certa composizione chimica, dipende dal metodo del loro trattamento termico e meccanico.
La laminazione, la trafilatura, la tempra e la ricottura possono modificare la resistività del metallo di diverse percentuali.
Ciò è spiegato dal fatto che il metallo fuso cristallizza durante la solidificazione, formando piccoli cristalli singoli numerosi e distribuiti in modo casuale.
Qualsiasi lavorazione meccanica distrugge parzialmente questi cristalli e sposta i loro gruppi l'uno rispetto all'altro, per cui la conduttività elettrica complessiva di un pezzo di metallo di solito cambia nella direzione dell'aumento della resistenza.
La ricottura prolungata a temperatura favorevole, diversa per i diversi metalli, è accompagnata da riduzione dei cristalli e solitamente riduce la resistenza.
Esistono metodi che consentono di ottenere cristalli singoli (cristalli singoli) più o meno significativi durante la solidificazione dei metalli fusi.
Se il metallo fornisce cristalli del sistema corretto, la resistenza dei singoli cristalli di tale metallo è la stessa in tutte le direzioni. Se i cristalli metallici appartengono a un sistema esagonale, tetragonale o trigonale, allora il valore di resistenza del singolo cristallo dipende dalla direzione della corrente.
I valori limite (estremi) si ottengono nella direzione dell'asse di simmetria del cristallo e nella direzione perpendicolare all'asse di simmetria, in tutte le altre direzioni la resistenza ha valori intermedi.
Pezzi di metallo ottenuti con metodi convenzionali, con una distribuzione casuale di piccoli cristalli, hanno una resistenza pari ad un certo valore medio, a meno che durante la solidificazione non si stabilisca una distribuzione più o meno ordinata dei cristalli.
Da ciò si evince che la resistenza di campioni di altri metalli chimicamente puri, i cui cristalli non appartengono al sistema corretto, non può avere valori completamente determinati.
Valori di resistenza dei più comuni metalli e leghe conduttrici a 20 °C: Resistenza e conducibilità elettrica delle sostanze
L'influenza della temperatura sulla resistenza dei vari metalli è oggetto di numerosi e approfonditi studi, poiché la questione di questo effetto è di grande importanza teorica e pratica.
Metalli puri coefficiente di temperatura della resistenza, per la maggior parte è vicino al coefficiente di temperatura dell'espansione lineare termica dei gas, ad es. non differisce molto da 0,004, quindi nell'intervallo da 0 a 100 ° C la resistenza è approssimativamente proporzionale alla temperatura assoluta.
A temperature inferiori a 0° la resistenza diminuisce più velocemente della temperatura assoluta e più velocemente diminuisce la temperatura. A temperature prossime allo zero assoluto, la resistenza di alcuni metalli diventa praticamente nulla. Ad alte temperature superiori a 100°, il coefficiente di temperatura della maggior parte dei metalli aumenta lentamente, cioè la resistenza aumenta leggermente più velocemente della temperatura.
Fatti interessanti:
Il cosidetto metalli ferromagnetici (ferro, nichel e cobalto) la resistenza aumenta molto più velocemente della temperatura.Infine, il platino e il palladio mostrano un aumento della resistività leggermente inferiore all'aumento della temperatura.
Per misurare le alte temperature, il cosiddetto Termoresistenza al platino, costituito da un sottile filo di platino puro avvolto a spirale su un tubo di sostanza isolante o addirittura fuso nelle pareti di un tubo di quarzo. Misurando la resistenza del filo è possibile determinarne la temperatura da una tabella o da una curva per un intervallo di temperatura da -40 a 1000 °C.
Tra le altre sostanze con conduttività metallica, si segnalano carbone, grafite, antracite, che differiscono dai metalli con un coefficiente di temperatura negativo.
La resistenza del selenio in una delle sue modificazioni (selenio metallico, cristallino, grigio) cambia in una significativa diminuzione se esposta ai raggi luminosi. Questo fenomeno appartiene alla zona fenomeni fotovoltaici.
Nel caso del selenio e di molti altri simili, gli elettroni separati dagli atomi della sostanza quando assorbe i raggi luminosi non volano via attraverso la superficie del corpo, ma rimangono all'interno della sostanza, per cui la conducibilità elettrica della sostanza aumenta naturalmente. Il fenomeno è chiamato fenomeno fotoelettrico intrinseco.
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