อะไรเป็นตัวกำหนดความต้านทานของตัวนำ

ความต้านทานและส่วนกลับ - การนำไฟฟ้า - สำหรับตัวนำที่ทำจากโลหะบริสุทธิ์ทางเคมีเป็นปริมาณทางกายภาพที่มีลักษณะเฉพาะ แต่อย่างไรก็ตามค่าความต้านทานของพวกมันนั้นค่อนข้างแม่นยำ

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าค่าความต้านทานของโลหะได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสถานการณ์สุ่มต่างๆ ที่ควบคุมได้ยาก

ประการแรก สิ่งเจือปนเล็กน้อยในโลหะบริสุทธิ์มักจะเพิ่มความต้านทาน

โลหะที่สำคัญที่สุดสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าคือ น้ำผึ้งซึ่งสายไฟและสายเคเบิลทำขึ้นเพื่อจำหน่ายพลังงานไฟฟ้า ซึ่งมีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษในเรื่องนี้

สิ่งเจือปนเล็กน้อยของคาร์บอนที่ 0.05% เพิ่มความต้านทานของทองแดง 33% เมื่อเทียบกับความต้านทานของทองแดงบริสุทธิ์ทางเคมี สิ่งเจือปนของฟอสฟอรัส 0.13% เพิ่มความต้านทานของทองแดง 48% เหล็ก 0.5% 176 % ร่องรอยของ สังกะสีในปริมาณที่ยากต่อการวัดเนื่องจากมีขนาดเล็ก โดยมี 20%

ผลกระทบของสิ่งเจือปนที่มีต่อความต้านทานของโลหะอื่นมีความสำคัญน้อยกว่าในกรณีของทองแดง

ความต้านทานของโลหะที่บริสุทธิ์ทางเคมีหรือโดยทั่วไปที่มีองค์ประกอบทางเคมีบางอย่าง ขึ้นอยู่กับวิธีการบำบัดด้วยความร้อนและทางกล

การรีด การดึง การดับ และการหลอม สามารถเปลี่ยนสภาพต้านทานของโลหะได้หลายเปอร์เซ็นต์

สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโลหะหลอมเหลวตกผลึกระหว่างการแข็งตัว ก่อตัวเป็นผลึกเดี่ยวขนาดเล็กจำนวนมากและกระจายแบบสุ่ม

การประมวลผลทางกลใด ๆ จะทำลายคริสตัลเหล่านี้บางส่วนและเปลี่ยนกลุ่มของคริสตัลเหล่านี้ให้สัมพันธ์กัน ซึ่งเป็นผลมาจากค่าการนำไฟฟ้าโดยรวมของชิ้นส่วนโลหะมักจะเปลี่ยนไปในทิศทางของความต้านทานที่เพิ่มขึ้น

การหลอมเป็นเวลานานในอุณหภูมิที่เหมาะสมซึ่งแตกต่างกันไปตามโลหะชนิดต่างๆ จะมาพร้อมกับการลดลงของผลึกและมักจะลดความต้านทานลง

มีวิธีการที่ทำให้ได้ผลึกเดี่ยวที่มีนัยสำคัญมากหรือน้อย (ผลึกเดี่ยว) ระหว่างการแข็งตัวของโลหะหลอมเหลว

หากโลหะให้ผลึกของระบบที่ถูกต้อง ความต้านทานของผลึกเดี่ยวของโลหะดังกล่าวจะเท่ากันในทุกทิศทาง หากผลึกโลหะอยู่ในระบบหกเหลี่ยม เตตระกอนอล หรือตรีโกณมิติ ค่าความต้านทานของผลึกเดี่ยวจะขึ้นอยู่กับทิศทางของกระแส

ค่าที่ จำกัด (มาก) จะได้รับในทิศทางของแกนสมมาตรของคริสตัลและในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนสมมาตร ความต้านทานมีค่ากลางในทิศทางอื่น ๆ

ชิ้นส่วนของโลหะที่ได้มาจากวิธีการทั่วไปที่มีการกระจายแบบสุ่มของผลึกขนาดเล็ก มีความต้านทานเท่ากับค่าเฉลี่ยที่แน่นอน เว้นแต่ในระหว่างการแข็งตัวจะมีการสร้างการกระจายของคริสตัลที่เรียงลำดับมากขึ้นหรือน้อยลง

จากนี้ เป็นที่ชัดเจนว่าความต้านทานของตัวอย่างโลหะบริสุทธิ์ทางเคมีอื่นๆ ซึ่งผลึกนั้นไม่ได้อยู่ในระบบที่ถูกต้อง ไม่สามารถมีค่าที่กำหนดได้อย่างสมบูรณ์

ค่าความต้านทานของโลหะและโลหะผสมตัวนำที่พบมากที่สุดที่ 20 °C: ความต้านทานและการนำไฟฟ้าของสาร

อิทธิพลของอุณหภูมิต่อความต้านทานของโลหะต่างๆ เป็นเรื่องของการศึกษาจำนวนมากและละเอียดถี่ถ้วน เนื่องจากคำถามของผลกระทบนี้มีความสำคัญทางทฤษฎีและทางปฏิบัติอย่างมาก

โลหะบริสุทธิ์ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน, ส่วนใหญ่ใกล้เคียงกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นความร้อนของก๊าซ นั่นคือ ไม่แตกต่างกันมากนักจาก 0.004 ดังนั้นในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100 ° C ความต้านทานจะแปรผันตามอุณหภูมิสัมบูรณ์โดยประมาณ

ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 ° ความต้านทานจะลดลงเร็วกว่าอุณหภูมิสัมบูรณ์ และอุณหภูมิจะลดลงเร็วขึ้น ที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ ความต้านทานของโลหะบางชนิดจะกลายเป็นศูนย์ ที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 ° ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของโลหะส่วนใหญ่จะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เช่น ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าอุณหภูมิเล็กน้อย

ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ:

ที่เรียกว่า โลหะแม่เหล็กไฟฟ้า ความต้านทาน (เหล็ก นิกเกิล และโคบอลต์) จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าอุณหภูมิมากในที่สุด แพลทินัมและแพลเลเดียมแสดงค่าความต้านทานที่เพิ่มขึ้นซึ่งค่อนข้างล้าหลังการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

เพื่อวัดอุณหภูมิที่สูงที่เรียกว่า เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทานแพลทินัมประกอบด้วยชิ้นส่วนของลวดแพลทินัมบริสุทธิ์บาง ๆ พันเป็นเกลียวเหนือท่อสารฉนวนหรือแม้แต่หลอมรวมเข้ากับผนังของท่อควอทซ์ ด้วยการวัดความต้านทานของเส้นลวด คุณสามารถกำหนดอุณหภูมิจากโต๊ะหรือจากเส้นโค้งสำหรับช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -40 ถึง 1,000 °C

ในบรรดาสารอื่น ๆ ที่มีค่าการนำไฟฟ้าเป็นโลหะ ควรสังเกตถ่านหิน กราไฟต์ แอนทราไซต์ ซึ่งแตกต่างจากโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิติดลบ

ความต้านทานของซีลีเนียมในการดัดแปลงอย่างใดอย่างหนึ่ง (โลหะ, ซีลีเนียมที่เป็นผลึก, สีเทา) จะลดลงอย่างมากเมื่อสัมผัสกับแสง ปรากฏการณ์นี้เป็นของพื้นที่ ปรากฏการณ์เซลล์แสงอาทิตย์.

ในกรณีของซีลีเนียมและอื่น ๆ ที่คล้ายกัน อิเล็กตรอนที่แยกออกจากอะตอมของสารเมื่อดูดซับรังสีแสงจะไม่บินออกไปผ่านพื้นผิวของร่างกาย แต่ยังคงอยู่ในสาร ซึ่งเป็นผลมาจากการนำไฟฟ้า ของสารเพิ่มขึ้นอย่างเป็นธรรมชาติ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกที่แท้จริง

ดูสิ่งนี้ด้วย:

เหตุใดวัสดุที่แตกต่างกันจึงมีความต้านทานต่างกัน

คุณสมบัติทางไฟฟ้าพื้นฐานของสายไฟและสายเคเบิล