¿Cuál es la resistividad de una sustancia? Responder en palabras simples Para responder a esta pregunta, es necesario recordar el curso de física e imaginar la encarnación física de esta definición. Una corriente eléctrica pasa a través de una sustancia y ésta, a su vez, impide el paso de la corriente con cierta fuerza.
El concepto de resistividad de una sustancia.
Es este valor el que muestra con qué fuerza una sustancia impide el flujo de corriente, es decir, la resistencia específica (la letra latina “rho”). En el sistema internacional de unidades, la resistencia expresado en ohmios, multiplicado por metro. La fórmula para el cálculo es: "La resistencia se multiplica por el área de la sección transversal y se divide por la longitud del conductor".
Surge la pregunta: "¿Por qué se utiliza otra resistencia para encontrar la resistividad?" La respuesta es simple: hay dos cantidades diferentes: resistividad y resistencia. El segundo muestra cuán capaz es una sustancia de impedir que la corriente la atraviese, y el primero muestra prácticamente lo mismo, sólo que estamos hablando acerca de Ya no se trata de una sustancia en sentido general, sino de un conductor con una longitud y una sección transversal específicas, que están hechos de esta sustancia.
La cantidad recíproca que caracteriza la capacidad de una sustancia para transmitir electricidad se llama conductividad eléctrica específica, y la fórmula mediante la cual se calcula la resistividad específica está directamente relacionada con la conductividad específica.
Aplicaciones del cobre
El concepto de resistividad se utiliza ampliamente para calcular la conductividad de la corriente eléctrica. varios metales. Sobre la base de estos cálculos, se toman decisiones sobre la conveniencia de utilizar un metal en particular para la fabricación de conductores eléctricos, que se utilizan en la construcción, la fabricación de instrumentos y otros campos.
tabla de resistencias metálicas
¿Hay tablas específicas? que reúnen la información disponible sobre la transmisión y resistencia de los metales, por regla general, estas tablas se calculan para determinadas condiciones.
En particular, es ampliamente conocido mesa de resistencia monocristal metalica a una temperatura de veinte grados centígrados, así como una tabla de resistencia de metales y aleaciones.
Estas tablas se utilizan para calcular diversos datos en el llamado condiciones ideales Para calcular valores para propósitos específicos es necesario utilizar fórmulas.
Cobre. Sus características y propiedades.
Descripción de sustancia y propiedades.
El cobre es un metal que fue descubierto por la humanidad hace mucho tiempo y que también se utiliza desde hace mucho tiempo para diversos fines técnicos. El cobre es un metal muy maleable y dúctil con alta conductividad eléctrica, lo que lo hace muy popular para fabricar diversos alambres y conductores.
Propiedades físicas del cobre:
- punto de fusión - 1084 grados Celsius;
- punto de ebullición - 2560 grados Celsius;
- densidad a 20 grados: 8890 kilogramos divididos por metro cúbico;
- Capacidad calorífica específica a presión y temperatura constantes 20 grados - 385 kJ/J*kg
- resistividad eléctrica - 0,01724;
Grados de cobre
Este metal se puede dividir en varios grupos o grados, cada uno de los cuales tiene sus propias propiedades y su propia aplicación en la industria:
- Los grados M00, M0, M1 son excelentes para la producción de cables y conductores; al refundirlos, se elimina la sobresaturación con oxígeno.
- Los grados M2 y M3 son opciones de bajo costo diseñadas para laminación a pequeña escala y satisfacen la mayoría de las tareas técnicas e industriales de pequeña escala.
- Las marcas M1, M1f, M1r, M2r, M3r son marcas caras cobre, que se fabrican para un consumidor específico con requisitos y solicitudes específicas.
Sellos entre ellos difieren en varios aspectos:
La influencia de las impurezas en las propiedades del cobre.
Las impurezas pueden afectar las propiedades mecánicas, técnicas y de rendimiento de los productos.
Resistencia eléctrica específica, o simplemente resistividad de una sustancia. cantidad física que caracteriza la capacidad de una sustancia para impedir el paso de la corriente eléctrica.
Resistividad denotado por la letra griega ρ. El recíproco de la resistividad se llama conductividad específica (conductividad eléctrica). A diferencia de la resistencia eléctrica, que es una propiedad de un conductor y depende de su material, forma y tamaño, la resistividad eléctrica es una propiedad únicamente de una sustancia.
Resistencia eléctrica de un conductor homogéneo con resistividad ρ, longitud l y área de la sección transversal S se puede calcular usando la fórmula (se supone que ni el área ni la forma de la sección transversal cambian a lo largo del conductor). En consecuencia, para ρ tenemos
De la última fórmula se sigue: significado fisico La resistividad de una sustancia es la que representa la resistencia de un conductor homogéneo de longitud unitaria y con sección transversal unitaria fabricado a partir de esta sustancia.
La unidad de resistividad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es Ohm m.
De la relación se deduce que la unidad de medida de resistividad en el sistema SI es igual a la resistividad de una sustancia a la que tiene un conductor homogéneo de 1 m de largo con una sección transversal de 1 m², hecho de esta sustancia. una resistencia igual a 1 ohmio. En consecuencia, la resistividad de una sustancia arbitraria, expresada en unidades SI, es numéricamente igual a la resistencia de una sección de un circuito eléctrico hecha de una sustancia determinada con una longitud de 1 my un área de sección transversal de 1 m².
En tecnología, también se utiliza la obsoleta unidad no sistémica Ohm mm²/m, igual a 10 −6 de 1 Ohm m. Esta unidad es igual a la resistividad de una sustancia a la que un conductor homogéneo de 1 m de largo y 1 mm² de sección transversal, fabricado a partir de esta sustancia, tiene una resistencia igual a 1 ohmio. En consecuencia, la resistividad de una sustancia, expresada en estas unidades, es numéricamente igual a la resistencia de una sección de un circuito eléctrico hecha de esta sustancia, de 1 m de largo y un área de sección transversal de 1 mm².
La fuerza electromotriz (EMF) es una cantidad física escalar que caracteriza el trabajo de fuerzas externas, es decir, cualquier fuerza de origen no eléctrico que actúa en circuitos cuasi estacionarios de CC o CA. En un circuito conductor cerrado, la FEM es igual al trabajo de estas fuerzas para mover una unidad Carga positiva a lo largo de todo el contorno.
Por analogía con la intensidad del campo eléctrico, se introduce el concepto de intensidad de fuerza externa, que se entiende como una magnitud física vectorial igual a la relación de la fuerza externa que actúa sobre la masa. carga eléctrica, a la magnitud de esta carga. Entonces, en un circuito cerrado, la FEM será igual a:
¿Dónde está el elemento del contorno?
Los EMF, al igual que el voltaje, se miden en voltios en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Podemos hablar de fuerza electromotriz en cualquier parte del circuito. Este es el trabajo específico de fuerzas externas no en todo el circuito, sino solo en un área determinada. La EMF de una celda galvánica es el trabajo de fuerzas externas cuando una sola carga positiva se mueve dentro del elemento de un polo a otro. El trabajo de las fuerzas externas no se puede expresar mediante una diferencia de potencial, ya que las fuerzas externas no son potenciales y su trabajo depende de la forma de la trayectoria. Entonces, por ejemplo, ¿el trabajo de fuerzas externas cuando una carga se mueve entre los terminales de la corriente fuera de sí misma? la fuente es cero.
Cuando se cierra un circuito eléctrico, en cuyos terminales existe una diferencia de potencial, se produce una corriente eléctrica. Los electrones libres, bajo la influencia de las fuerzas del campo eléctrico, se mueven a lo largo del conductor. En su movimiento, los electrones chocan con los átomos del conductor y les proporcionan un suministro de su energía cinética. La velocidad del movimiento de los electrones cambia continuamente: cuando los electrones chocan con átomos, moléculas y otros electrones, disminuye, luego, bajo la influencia de un campo eléctrico, aumenta y disminuye nuevamente durante una nueva colisión. Como resultado, el conductor está instalado. Movimiento uniforme flujo de electrones a una velocidad de varias fracciones de centímetro por segundo. En consecuencia, los electrones que pasan a través de un conductor siempre encuentran resistencia a su movimiento desde su lado. Cuando la corriente eléctrica pasa a través de un conductor, este último se calienta.
Resistencia eléctrica
La resistencia eléctrica de un conductor, que se denomina letra latina r, es la propiedad de un cuerpo o medio de transformarse energía eléctrica se calienta cuando una corriente eléctrica lo atraviesa.
En los diagramas, la resistencia eléctrica se indica como se muestra en la Figura 1, A.
La resistencia eléctrica variable, que sirve para cambiar la corriente en un circuito, se llama reóstato. En los diagramas, los reóstatos se designan como se muestra en la Figura 1, b. EN vista general Un reóstato está hecho de un cable de una resistencia particular, enrollado sobre una base aislante. La palanca deslizante o reóstato se coloca en una posición determinada, como resultado de lo cual se introduce la resistencia requerida en el circuito.
Un conductor largo con una sección transversal pequeña crea una gran resistencia a la corriente. Los conductores cortos con una gran sección transversal ofrecen poca resistencia a la corriente.
Si tomamos dos conductores de diferentes materiales, pero la misma longitud y sección transversal, entonces los conductores conducirán la corriente de manera diferente. Esto muestra que la resistencia de un conductor depende del material del propio conductor.
La temperatura del conductor también afecta su resistencia. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia de los metales y disminuye la resistencia de los líquidos y el carbón. Sólo algunas aleaciones metálicas especiales (manganina, constanten, níquel y otras) apenas cambian su resistencia al aumentar la temperatura.
Entonces, vemos que la resistencia eléctrica de un conductor depende de: 1) la longitud del conductor, 2) la sección transversal del conductor, 3) el material del conductor, 4) la temperatura del conductor.
La unidad de resistencia es un ohmio. Om a menudo se denota en griego. letra mayúsculaΩ (omega). Por lo tanto, en lugar de escribir “La resistencia del conductor es de 15 ohmios”, simplemente puedes escribir: r= 15 Ω.
1000 ohmios se llaman 1 kiloohmios(1 kOhmio o 1 kΩ),
1.000.000 ohmios se llama 1 megaohmio(1 mOhmio o 1 MΩ).
Al comparar la resistencia de conductores de diferentes materiales, es necesario tomar una determinada longitud y sección para cada muestra. Entonces podremos juzgar qué material conduce mejor o peor la corriente eléctrica.
Vídeo 1. Resistencia del conductor
Resistividad electrica
La resistencia en ohmios de un conductor de 1 m de largo y 1 mm² de sección se llama resistividad y se denota con la letra griega ρ (ro).
La Tabla 1 muestra las resistividades de algunos conductores.
tabla 1
Resistividades de varios conductores.
La tabla muestra que un alambre de hierro con una longitud de 1 my una sección transversal de 1 mm² tiene una resistencia de 0,13 ohmios. Para obtener 1 ohmio de resistencia, es necesario tomar 7,7 m de dicho cable. La plata tiene la resistividad más baja. Se puede obtener 1 ohmio de resistencia tomando 62,5 m de cable de plata con una sección transversal de 1 mm². La plata es el mejor conductor, pero el costo de la plata excluye la posibilidad de su uso masivo. Después de la plata en la tabla viene el cobre: 1 m de alambre de cobre con una sección transversal de 1 mm² tiene una resistencia de 0,0175 ohmios. Para obtener una resistencia de 1 ohmio, debe tomar 57 m de dicho cable.
El cobre químicamente puro, obtenido mediante refinación, ha encontrado un uso generalizado en ingeniería eléctrica para la fabricación de alambres, cables y devanados de máquinas y dispositivos eléctricos. El aluminio y el hierro también se utilizan mucho como conductores.
La resistencia del conductor se puede determinar mediante la fórmula:
Dónde r– resistencia del conductor en ohmios; ρ – resistencia específica del conductor; yo– longitud del conductor en m; S– sección del conductor en mm².
Ejemplo 1. Determine la resistencia de 200 m de alambre de hierro con una sección transversal de 5 mm².
Ejemplo 2. Calcule la resistencia de 2 km de alambre de aluminio con una sección transversal de 2,5 mm².
A partir de la fórmula de resistencia se puede determinar fácilmente la longitud, resistividad y sección transversal del conductor.
Ejemplo 3. Para un receptor de radio, es necesario enrollar una resistencia de 30 ohmios con un cable de níquel con una sección transversal de 0,21 mm². Determine la longitud de cable requerida.
Ejemplo 4. Determine la sección transversal de 20 m de alambre de nicrom si su resistencia es de 25 ohmios.
Ejemplo 5. Un cable con una sección transversal de 0,5 mm² y una longitud de 40 m tiene una resistencia de 16 ohmios. Determine el material del alambre.
El material del conductor caracteriza su resistividad.
Según la tabla de resistividad, encontramos que el plomo tiene esta resistencia.
Ya se dijo anteriormente que la resistencia de los conductores depende de la temperatura. Hagamos el siguiente experimento. Enrollemos varios metros de alambre metálico fino en forma de espiral y conectemos esta espiral al circuito de la batería. Para medir la corriente, conectamos un amperímetro al circuito. Cuando la bobina se calienta en la llama del quemador, notará que las lecturas del amperímetro disminuirán. Esto muestra que la resistencia de un alambre metálico aumenta con el calentamiento.
Para algunos metales, cuando se calientan a 100°, la resistencia aumenta entre un 40 y un 50%. Hay aleaciones que cambian ligeramente su resistencia con el calentamiento. Algunas aleaciones especiales prácticamente no muestran cambios en la resistencia cuando cambia la temperatura. La resistencia de los conductores metálicos aumenta al aumentar la temperatura, la resistencia de los electrolitos (conductores líquidos), el carbón y algunos sólidos, por el contrario, disminuye.
La capacidad de los metales para cambiar su resistencia con los cambios de temperatura se utiliza para construir termómetros de resistencia. Este termómetro es un alambre de platino enrollado sobre un marco de mica. Colocando un termómetro, por ejemplo, en un horno y midiendo la resistencia del alambre de platino antes y después del calentamiento, se puede determinar la temperatura en el horno.
El cambio en la resistencia de un conductor cuando se calienta por 1 ohmio de resistencia inicial y por 1° de temperatura se llama coeficiente de temperatura de resistencia y se denota con la letra α.
si a temperatura t 0 resistencia del conductor es r 0 , y a temperatura t es igual rt, entonces el coeficiente de temperatura de resistencia
Nota. El cálculo utilizando esta fórmula sólo se puede realizar en un determinado rango de temperatura (hasta aproximadamente 200 °C).
Presentamos los valores del coeficiente de temperatura de resistencia α para algunos metales (Tabla 2).
Tabla 2
Valores del coeficiente de temperatura para algunos metales.
A partir de la fórmula para el coeficiente de temperatura de resistencia determinamos rt:
rt = r 0 .
Ejemplo 6. Determine la resistencia de un alambre de hierro calentado a 200°C si su resistencia a 0°C era de 100 ohmios.
rt = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohmios.
Ejemplo 7. Un termómetro de resistencia hecho de alambre de platino tenía una resistencia de 20 ohmios en una habitación a 15°C. Se colocó el termómetro en el horno y después de un tiempo se midió su resistencia. Resultó ser igual a 29,6 ohmios. Determinar la temperatura en el horno.
Conductividad eléctrica
Hasta ahora hemos considerado la resistencia de un conductor como el obstáculo que éste proporciona a la corriente eléctrica. Pero aún así, la corriente fluye a través del conductor. Por tanto, además de resistencia (obstáculo), el conductor también tiene la capacidad de conducir corriente eléctrica, es decir, conductividad.
Cuanta más resistencia tiene un conductor, menos conductividad tiene, peor conduce la corriente eléctrica y, a la inversa, cuanto menor es la resistencia de un conductor, cuanto más conductividad tiene, más fácil es que la corriente pase a través del conductor. Por tanto, la resistencia y la conductividad de un conductor son cantidades recíprocas.
De las matemáticas se sabe que la inversa de 5 es 1/5 y, a la inversa, la inversa de 1/7 es 7. Por tanto, si la resistencia de un conductor se denota con la letra r, entonces la conductividad se define como 1/ r. La conductividad suele denotarse con la letra g.
La conductividad eléctrica se mide en (1/Ohm) o en siemens.
Ejemplo 8. La resistencia del conductor es de 20 ohmios. Determine su conductividad.
Si r= 20 ohmios, entonces
Ejemplo 9. La conductividad del conductor es 0,1 (1/Ohm). Determinar su resistencia.
Si g = 0,1 (1/Ohm), entonces r= 1 / 0,1 = 10 (Ohmios)
Resistividad electrica, o simplemente resistividad sustancia: cantidad física que caracteriza la capacidad de una sustancia para impedir el paso de la corriente eléctrica.
La resistividad se denota con la letra griega ρ. El recíproco de la resistividad se llama conductividad específica (conductividad eléctrica). A diferencia de la resistencia eléctrica, que es una propiedad conductor y dependiendo de su material, forma y tamaño, la resistividad eléctrica es una propiedad únicamente sustancias.
Resistencia eléctrica de un conductor homogéneo con resistividad ρ, longitud yo y área de sección transversal S se puede calcular usando la fórmula R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(Se supone que ni el área ni la forma de la sección transversal cambian a lo largo del conductor). En consecuencia, para ρ tenemos ρ = R ⋅ S l . (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)).)
De la última fórmula se deduce: el significado físico de la resistividad de una sustancia es que representa la resistencia de un conductor homogéneo de longitud unitaria y con sección transversal unitaria fabricado a partir de esta sustancia.
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La unidad de resistividad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es Ohm·. De la relación ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l))) De ello se deduce que la unidad de medida de resistividad en el sistema SI es igual a la resistividad de una sustancia a la que un conductor homogéneo de 1 m de largo con una sección transversal de 1 m², hecho de esta sustancia, tiene una resistencia igual a 1 ohmio. En consecuencia, la resistividad de una sustancia arbitraria, expresada en unidades SI, es numéricamente igual a la resistencia de una sección de un circuito eléctrico hecha de una sustancia determinada con una longitud de 1 my un área de sección transversal de 1 m².
En tecnología, también se utiliza la obsoleta unidad no sistémica Ohm mm²/m, igual a 10 −6 de 1 Ohm m. Esta unidad es igual a la resistividad de una sustancia a la que un conductor homogéneo de 1 m de largo y 1 mm² de sección transversal, fabricado a partir de esta sustancia, tiene una resistencia igual a 1 ohmio. En consecuencia, la resistividad de una sustancia, expresada en estas unidades, es numéricamente igual a la resistencia de una sección de un circuito eléctrico hecha de esta sustancia, de 1 m de largo y un área de sección transversal de 1 mm².
Generalización del concepto de resistividad.
La resistividad también se puede determinar para un material no uniforme cuyas propiedades varían de un punto a otro. En este caso, no se trata de una constante, sino de una función escalar de coordenadas: un coeficiente que relaciona la intensidad del campo eléctrico. mi → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))) y densidad de corriente J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r)))) en este punto r → (\displaystyle (\vec (r))). Esta relación se expresa mediante la ley de Ohm en forma diferencial:
mi → (r →) = ρ (r →) J → (r →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)Esta fórmula es válida para una sustancia heterogénea pero isotrópica. Una sustancia también puede ser anisotrópica (la mayoría de los cristales, plasma magnetizado, etc.), es decir, sus propiedades pueden depender de la dirección. En este caso, la resistividad es un tensor de segundo rango dependiente de coordenadas, que contiene nueve componentes. En una sustancia anisotrópica, los vectores de densidad de corriente y intensidad del campo eléctrico en cada punto dado de la sustancia no están codirigidos; la conexión entre ellos se expresa por la relación
mi yo (r →) = ∑ j = 1 3 ρ yo j (r →) J j (r →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec(r))).)En una sustancia anisotrópica pero homogénea, el tensor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) No depende de las coordenadas.
Tensor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) simétrico, es decir, para cualquier yo (\displaystyle yo) Y j (\displaystyle j) realizado ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).
Como para cualquier tensor simétrico, por ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Puedes elegir un sistema ortogonal de coordenadas cartesianas en el que la matriz ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) se convierte diagonal, es decir, toma la forma en que de nueve componentes ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Sólo tres son distintos de cero: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22)) Y ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). En este caso, denotando ρ yo yo (\displaystyle \rho _(ii)) cómo, en lugar de la fórmula anterior obtenemos una más sencilla
mi yo = ρ yo J yo . (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)Cantidades ρ yo (\displaystyle \rho _(i)) llamado valores principales tensor de resistividad.
Relación con la conductividad
En materiales isotrópicos, la relación entre resistividad ρ (\displaystyle \rho ) y conductividad específica σ (\displaystyle \sigma) expresado por igualdad
ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma )).)En el caso de materiales anisotrópicos, la relación entre los componentes del tensor de resistividad ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) y el tensor de conductividad es más complejo. De hecho, la ley de Ohm en forma diferencial para materiales anisotrópicos tiene la forma:
J yo (r →) = ∑ j = 1 3 σ yo j (r →) mi j (r →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec(r))).)De esta igualdad y de la relación dada previamente para mi yo (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))) de ello se deduce que el tensor de resistividad es el inverso del tensor de conductividad. Teniendo esto en cuenta, para las componentes del tensor de resistividad se cumple lo siguiente:
ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 22)\sigma _(33)-\sigma _(23)\sigma _(32)],) ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\sigma _(12)-\sigma _(13)\sigma _(32)],)Dónde det (σ) (\displaystyle \det(\sigma)) es el determinante de una matriz compuesta de componentes tensoriales σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). Los componentes restantes del tensor de resistividad se obtienen a partir de las ecuaciones anteriores como resultado del reordenamiento cíclico de los índices. 1 , 2 Y 3 .
Resistividad eléctrica de algunas sustancias.
Monocristales metálicos
La tabla muestra los principales valores del tensor de resistividad de monocristales a una temperatura de 20 °C.
Cristal ρ 1 =ρ 2, 10 −8 Ohmios m ρ 3, 10 −8 Ohmios m Estaño 9,9 14,3 Bismuto 109 138 Cadmio 6,8 8,3 Zinc 5,91 6,13 Contenido:
En ingeniería eléctrica, uno de los elementos principales de los circuitos eléctricos son los cables. Su tarea es hacer pasar corriente eléctrica con pérdidas mínimas. Desde hace tiempo se ha determinado experimentalmente que para minimizar las pérdidas de electricidad, es mejor hacer cables de plata. Es este metal el que proporciona las propiedades de un conductor con una resistencia mínima en ohmios. Pero como este metal noble es caro, su uso en la industria es muy limitado.
El aluminio y el cobre se convirtieron en los principales metales para los cables. Desafortunadamente, la resistencia del hierro como conductor de electricidad es demasiado alta para fabricar un buen cable. A pesar del menor costo, se utiliza sólo como base de carga cables de línea eléctrica.
Resistencias tan diferentes
La resistencia se mide en Ohmios. Pero para los cables este valor resulta muy pequeño. Si intenta tomar medidas con un probador en modo de medición de resistencia, será difícil obtener el resultado correcto. Además, no importa qué cable tomemos, el resultado en la pantalla del dispositivo diferirá poco. Pero esto no significa que, de hecho, la resistencia eléctrica de estos cables tendrá el mismo efecto sobre las pérdidas de electricidad. Para verificar esto, es necesario analizar la fórmula utilizada para calcular la resistencia:
Esta fórmula utiliza cantidades como:
Resulta que la resistencia determina la resistencia. Hay una resistencia calculada mediante una fórmula utilizando otra resistencia. Esta resistividad eléctrica ρ (letra griega rho) es la que determina la ventaja de un determinado metal como conductor eléctrico:
Por lo tanto, si utiliza cobre, hierro, plata o cualquier otro material para fabricar cables idénticos o conductores de diseño especial, el material jugará el papel principal en sus propiedades eléctricas.
Pero, de hecho, la situación con la resistencia es más compleja que simplemente calcular usando las fórmulas dadas anteriormente. Estas fórmulas no tienen en cuenta la temperatura ni la forma del diámetro del conductor. Y a medida que aumenta la temperatura, la resistividad del cobre, como cualquier otro metal, aumenta. Un ejemplo muy claro de esto sería una bombilla incandescente. Puedes medir la resistencia de su espiral con un probador. Luego, después de medir la corriente en el circuito con esta lámpara, use la ley de Ohm para calcular su resistencia en el estado brillante. El resultado será mucho mayor que al medir la resistencia con un probador.
Asimismo, el cobre no dará la eficiencia esperada a altas corrientes si se descuida la forma de la sección transversal del conductor. El efecto piel, que se produce en proporción directa al aumento de corriente, hace que los conductores con sección circular sean ineficaces, incluso si se utiliza plata o cobre. Por esta razón, la resistencia de un alambre de cobre redondo a alta corriente puede ser mayor que la de un alambre plano de aluminio.
Además, incluso si sus áreas de sección transversal son las mismas. Con la corriente alterna también aparece el efecto piel, que aumenta a medida que aumenta la frecuencia de la corriente. Efecto piel significa la tendencia de la corriente a fluir más cerca de la superficie de un conductor. Por esta razón, en algunos casos es más rentable utilizar un revestimiento de alambre con plata. Incluso una ligera reducción en la resistividad superficial de un conductor de cobre plateado reduce significativamente la pérdida de señal.
Generalización del concepto de resistividad.
Como en cualquier otro caso asociado con la visualización de dimensiones, la resistividad se expresa en diferentes sistemas unidades. El SI (Sistema Internacional de Unidades) utiliza ohmios m, pero también es aceptable utilizar ohmios*kV mm/m (esta es una unidad de resistividad no sistémica). Pero en un conductor real, el valor de resistividad no es constante. Dado que todos los materiales tienen una pureza determinada, que puede variar de un punto a otro, era necesario crear una representación correspondiente de la resistencia en el material real. Esta manifestación fue la ley de Ohm en forma diferencial:
Lo más probable es que esta ley no se aplique a los pagos del hogar. Pero en el diseño de diversos componentes electrónicos, por ejemplo resistencias y elementos de cristal, ciertamente se utiliza. Ya que permite realizar cálculos en base a un punto determinado para el cual existe una densidad de corriente y una intensidad de campo eléctrico. Y la resistividad correspondiente. La fórmula se utiliza para sustancias isotrópicas y anisotrópicas no homogéneas (cristales, descargas de gas, etc.).
Cómo obtener cobre puro
Para minimizar las pérdidas en los alambres y núcleos de cables de cobre, debe ser especialmente puro. Esto se logra mediante especiales procesos tecnológicos:
- basado en haz de electrones y fusión por zonas;
- Limpieza repetida por electrólisis.
