Come sappiamo dalla legge di Ohm, la corrente in una sezione del circuito è nella seguente relazione: I=U/R. La legge fu derivata attraverso una serie di esperimenti del fisico tedesco Georg Ohm nel XIX secolo. Ha notato uno schema: l'intensità della corrente in qualsiasi sezione del circuito dipende direttamente dalla tensione applicata a questa sezione e inversamente dalla sua resistenza.

Successivamente si è riscontrato che la resistenza di una sezione dipende dalle sue caratteristiche geometriche nel modo seguente: R=ρl/S,

dove l è la lunghezza del conduttore, S è la sua area della sezione trasversale e ρ è un certo coefficiente di proporzionalità.

Pertanto, la resistenza è determinata dalla geometria del conduttore, nonché da un parametro come resistività(di seguito - u.s.) - questo è il nome di questo coefficiente. Se prendi due conduttori con la stessa sezione e lunghezza e li metti in un circuito uno per uno, misurando la corrente e la resistenza, puoi vedere che nei due casi questi indicatori saranno diversi. Quindi, lo specifico resistenza elettrica- questa è una caratteristica del materiale di cui è costituito il conduttore o, per essere ancora più precisi, della sostanza.

Conduttività e resistenza

NOI. mostra la capacità di una sostanza di impedire il passaggio di corrente. Ma c'è anche in fisica reciproco- conduttività. Mostra la capacità di condurre corrente elettrica. Sembra questo:

σ=1/ρ, dove ρ è la resistività della sostanza.

Se parliamo di conduttività, allora è determinata dalle caratteristiche dei portatori di carica in questa sostanza. Quindi, i metalli hanno elettroni liberi. Non ce ne sono più di tre sul guscio esterno, ed è più vantaggioso per l’atomo “regalarli”, che è ciò che accade quando reazioni chimiche con sostanze dal lato destro della tavola periodica. In una situazione in cui abbiamo un metallo puro, ha una struttura cristallina in cui sono condivisi questi elettroni esterni. Sono loro che trasferiscono la carica se al metallo viene applicato un campo elettrico.

Nelle soluzioni, i portatori di carica sono ioni.

Se parliamo di sostanze come il silicio, lo è nelle sue proprietà semiconduttore e funziona secondo un principio leggermente diverso, ma ne parleremo più avanti. Intanto vediamo di capire in cosa differiscono queste classi di sostanze:

1. Conduttori;
2. Semiconduttori;
3. Dielettrici.

Conduttori e dielettrici

Ci sono sostanze che quasi non conducono corrente. Si chiamano dielettrici. Tali sostanze sono in grado di polarizzarsi in un campo elettrico, cioè le loro molecole possono ruotare in questo campo a seconda di come sono distribuite al loro interno elettroni. Ma poiché questi elettroni non sono liberi, ma servono per la comunicazione tra gli atomi, non conducono corrente.

La conduttività dei dielettrici è quasi zero, sebbene tra loro non ce ne siano di ideali (questa è la stessa astrazione di assolutamente corpo nero o gas ideale).

Il confine convenzionale del concetto di “conduttore” è ρ<10^-5 Ом, а нижний порог такового у диэлектрика - 10^8 Ом.

Tra queste due classi ci sono sostanze chiamate semiconduttori. Ma la loro separazione in un gruppo separato di sostanze è associata non tanto al loro stato intermedio nella linea “conduttività - resistenza”, ma alle caratteristiche di questa conduttività in condizioni diverse.

Dipendenza da fattori ambientali

La conduttività non è un valore completamente costante. I dati nelle tabelle da cui si prende ρ per i calcoli esistono per condizioni ambientali normali, cioè per una temperatura di 20 gradi. In realtà è difficile trovare condizioni così ideali per il funzionamento di un circuito; in realtà USA (e quindi la conducibilità) dipendono dai seguenti fattori:

1. temperatura;
2. pressione;
3. presenza di campi magnetici;
4. leggero;
5. stato di aggregazione.

Sostanze diverse hanno il proprio programma per modificare questo parametro in condizioni diverse. Pertanto, i ferromagneti (ferro e nichel) lo aumentano quando la direzione della corrente coincide con la direzione delle linee del campo magnetico. Per quanto riguarda la temperatura, la dipendenza qui è quasi lineare (esiste persino il concetto di coefficiente di resistenza alla temperatura, e anche questo è un valore tabellare). Ma la direzione di questa dipendenza è diversa: per i metalli aumenta con l'aumentare della temperatura, e per gli elementi delle terre rare e le soluzioni elettrolitiche aumenta - e questo avviene nello stesso stato di aggregazione.

Per i semiconduttori la dipendenza dalla temperatura non è lineare, ma iperbolica e inversa: all'aumentare della temperatura aumenta la loro conduttività. Ciò distingue qualitativamente i conduttori dai semiconduttori. Ecco come appare la dipendenza di ρ dalla temperatura per i conduttori:

Qui sono mostrate le resistività di rame, platino e ferro. Alcuni metalli, ad esempio il mercurio, hanno un grafico leggermente diverso: quando la temperatura scende a 4 K, la perde quasi completamente (questo fenomeno è chiamato superconduttività).

E per i semiconduttori questa dipendenza sarà qualcosa del genere:

Durante il passaggio allo stato liquido, il ρ del metallo aumenta, ma poi si comportano tutti in modo diverso. Ad esempio, per il bismuto fuso è inferiore a quello a temperatura ambiente e per il rame è 10 volte superiore al normale. Il nichel lascia il grafico lineare ad altri 400 gradi, dopodiché ρ cade.

Ma il tungsteno ha una dipendenza dalla temperatura così elevata da provocare la combustione delle lampade a incandescenza. Quando è accesa, la corrente riscalda la bobina e la sua resistenza aumenta più volte.

Anche tu. Con. le leghe dipendono dalla tecnologia della loro produzione. Quindi, se abbiamo a che fare con una semplice miscela meccanica, la resistenza di tale sostanza può essere calcolata utilizzando la media, ma per una lega sostitutiva (questo è quando due o più elementi sono combinati in un reticolo cristallino) sarà diversa , di regola, molto maggiore. Ad esempio, il nicromo, da cui vengono realizzate le spirali per stufe elettriche, ha un valore tale per questo parametro che quando collegato al circuito questo conduttore si riscalda fino al punto di arrossamento (motivo per cui, infatti, viene utilizzato).

Ecco la caratteristica ρ degli acciai al carbonio:

Come si può vedere, avvicinandosi alla temperatura di fusione, si stabilizza.

Resistività di vari conduttori

Comunque sia, nei calcoli ρ viene utilizzato proprio in condizioni normali. Ecco una tabella in base alla quale è possibile confrontare questa caratteristica di diversi metalli:

Come si può vedere dalla tabella, il miglior conduttore è l'argento. E solo il suo costo ne impedisce l’uso diffuso nella produzione di cavi. NOI. anche l'alluminio è piccolo, ma inferiore all'oro. Dalla tabella diventa chiaro perché il cablaggio nelle case è in rame o alluminio.

Nella tabella non è compreso il nichel che, come abbiamo già detto, presenta un grafico della y un po' insolito. Con. sulla temperatura. La resistività del nichel dopo aver aumentato la temperatura a 400 gradi inizia a non aumentare, ma a diminuire. Si comporta in modo interessante anche in altre leghe di sostituzione. Ecco come si comporta una lega di rame e nichel, a seconda della percentuale di entrambi:

E questo interessante grafico mostra la resistenza delle leghe Zinco - magnesio:

Le leghe ad alta resistività vengono utilizzate come materiali per la fabbricazione di reostati, ecco le loro caratteristiche:

Si tratta di leghe complesse costituite da ferro, alluminio, cromo, manganese e nichel.

Per quanto riguarda gli acciai al carbonio è di circa 1,7*10^-7 Ohm m.

La differenza tra y. Con. I diversi conduttori sono determinati dalla loro applicazione. Pertanto, il rame e l'alluminio sono ampiamente utilizzati nella produzione di cavi e l'oro e l'argento sono utilizzati come contatti in numerosi prodotti di ingegneria radio. I conduttori ad alta resistenza hanno trovato il loro posto tra i produttori di elettrodomestici (più precisamente, sono stati creati per questo scopo).

La variabilità di questo parametro in base alle condizioni ambientali ha costituito la base per dispositivi come sensori di campo magnetico, termistori, estensimetri e fotoresistori.

La resistività dei metalli è la loro capacità di resistere alla corrente elettrica che li attraversa. L'unità di misura di questa quantità è Ohm*m (Ohm-metro). Il simbolo utilizzato è la lettera greca ρ (rho). Valori elevati di resistività significano scarsa conduttività della carica elettrica da parte di un particolare materiale.

Specifiche dell'acciaio

Prima di considerare in dettaglio la resistività dell'acciaio, è necessario familiarizzare con le sue proprietà fisiche e meccaniche di base. Grazie alle sue qualità, questo materiale è ampiamente utilizzato nel settore manifatturiero e in altri ambiti della vita e delle attività delle persone.

L'acciaio è una lega di ferro e carbonio, contenuta in una quantità non superiore all'1,7%. Oltre al carbonio, l'acciaio contiene una certa quantità di impurità: silicio, manganese, zolfo e fosforo. In termini di qualità, è molto migliore della ghisa; può essere facilmente temprato, forgiato, laminato e altri tipi di lavorazione. Tutti i tipi di acciai sono caratterizzati da elevata resistenza e duttilità.

Secondo il suo scopo, l'acciaio è suddiviso in strutturale, strumentale e anche con proprietà fisiche speciali. Ognuno di essi contiene una diversa quantità di carbonio, grazie alla quale il materiale acquisisce determinate qualità specifiche, ad esempio resistenza al calore, resistenza al calore, resistenza alla ruggine e alla corrosione.

Un posto speciale è occupato dagli acciai elettrici, prodotti in formato lamiera e utilizzati nella produzione di prodotti elettrici. Per ottenere questo materiale, il silicio viene drogato, in modo da migliorarne le proprietà magnetiche ed elettriche.

Affinché l'acciaio elettrico acquisisca le caratteristiche necessarie, devono essere soddisfatti determinati requisiti e condizioni. Il materiale deve essere facilmente magnetizzato e rimagnetizzato, cioè deve avere un'elevata permeabilità magnetica. Tali acciai hanno buone proprietà e la loro inversione di magnetizzazione viene effettuata con perdite minime.

Dal rispetto di questi requisiti dipendono le dimensioni e il peso dei nuclei magnetici e degli avvolgimenti, nonché l'efficienza dei trasformatori e la loro temperatura di esercizio. L'adempimento delle condizioni è influenzato da molti fattori, inclusa la resistività dell'acciaio.

Resistività e altri indicatori

Il valore della resistività elettrica è il rapporto tra l'intensità del campo elettrico nel metallo e la densità di corrente che vi scorre. Per i calcoli pratici viene utilizzata la formula: in cui ρ è la resistività del metallo (Ohm*m), E- intensità del campo elettrico (V/m), e J- densità di corrente elettrica nel metallo (A/m2). Con un'intensità del campo elettrico molto elevata e una bassa densità di corrente, la resistività del metallo sarà elevata.

Esiste un'altra quantità chiamata conduttività elettrica, l'inverso della resistività, che indica il grado in cui un materiale conduce la corrente elettrica. È determinato dalla formula ed espresso in unità S/m - siemens per metro.

La resistività è strettamente correlata alla resistenza elettrica. Tuttavia, hanno differenze tra loro. Nel primo caso si tratta di una proprietà del materiale, compreso l'acciaio, e nel secondo caso viene determinata la proprietà dell'intero oggetto. La qualità di un resistore è influenzata da una combinazione di diversi fattori, principalmente dalla forma e dalla resistività del materiale di cui è costituito. Ad esempio, se per realizzare un resistore a filo avvolto è stato utilizzato un filo sottile e lungo, la sua resistenza sarà maggiore di quella di un resistore realizzato con un filo spesso e corto dello stesso metallo.

Un altro esempio sono i resistori costituiti da fili dello stesso diametro e lunghezza. Tuttavia, se in uno di essi il materiale ha un'elevata resistività e nell'altro è bassa, quindi, la resistenza elettrica nel primo resistore sarà maggiore rispetto al secondo.

Conoscendo le proprietà di base del materiale, è possibile utilizzare la resistività dell'acciaio per determinare il valore di resistenza di un conduttore d'acciaio. Per i calcoli, oltre alla resistività elettrica, avrete bisogno del diametro e della lunghezza del filo stesso. I calcoli vengono eseguiti utilizzando la seguente formula: , in cui Rè (Ohm), ρ - resistività dell'acciaio (Ohm*m), l- corrisponde alla lunghezza del filo, UN- la sua area della sezione trasversale.

Esiste una dipendenza della resistività dell'acciaio e di altri metalli dalla temperatura. Nella maggior parte dei calcoli, viene utilizzata la temperatura ambiente - 20 0 C. Tutti i cambiamenti sotto l'influenza di questo fattore vengono presi in considerazione utilizzando il coefficiente di temperatura.

Molte persone hanno sentito parlare della legge di Ohm, ma non tutti sanno di cosa si tratta. Lo studio inizia con un corso di fisica scolastica. Vengono insegnati in modo più dettagliato presso la Facoltà di Fisica ed Elettrodinamica. È improbabile che questa conoscenza sia utile alla persona media, ma è necessaria per lo sviluppo generale e per gli altri per una futura professione. D’altro canto, una conoscenza di base dell’elettricità, della sua struttura e delle sue caratteristiche in casa ti aiuterà a proteggerti dai danni. Non per niente la legge di Ohm è chiamata la legge fondamentale dell'elettricità. Un tuttofare domestico deve avere conoscenze nel campo dell'elettricità per prevenire la sovratensione, che può portare ad un aumento del carico e ad un incendio.

Concetto di resistenza elettrica

La relazione tra le grandezze fisiche di base di un circuito elettrico - resistenza, tensione, intensità di corrente - è stata scoperta dal fisico tedesco Georg Simon Ohm.

La resistenza elettrica di un conduttore è un valore che caratterizza la sua resistenza alla corrente elettrica. In altre parole, alcuni elettroni, sotto l'influenza della corrente elettrica sul conduttore, lasciano il loro posto nel reticolo cristallino e si dirigono verso il polo positivo del conduttore. Alcuni elettroni rimangono nel reticolo e continuano a ruotare attorno all'atomo nucleare. Questi elettroni e atomi formano una resistenza elettrica che impedisce il movimento delle particelle rilasciate.

Il processo sopra descritto si applica a tutti i metalli, ma in essi la resistenza si manifesta in modo diverso. Ciò è dovuto alla differenza di dimensioni, forma e materiale di cui è costituito il conduttore. Di conseguenza, le dimensioni del reticolo cristallino hanno forme diverse per materiali diversi, pertanto la resistenza elettrica al movimento della corrente attraverso di essi non è la stessa.

Da questo concetto segue la definizione della resistività di una sostanza, che è un indicatore individuale per ciascun metallo separatamente. La resistività elettrica (SER) è una grandezza fisica, indicata con la lettera greca ρ, e caratterizzata dalla capacità di un metallo di impedire il passaggio dell'elettricità attraverso di esso.

Il rame è il materiale principale per i conduttori

La resistività di una sostanza viene calcolata utilizzando la formula, dove uno degli indicatori importanti è il coefficiente di temperatura della resistenza elettrica. La tabella contiene i valori di resistività di tre metalli conosciuti nell'intervallo di temperature da 0 a 100°C.

Se prendiamo la resistività del ferro, come uno dei materiali disponibili, pari a 0,1 Ohm, allora per 1 Ohm avrete bisogno di 10 metri. L'argento ha la resistenza elettrica più bassa; per il suo valore di 1 ohm sarà di 66,7 metri. Una differenza significativa, ma l’argento è un metallo costoso e non è pratico da usare ovunque. Il secondo miglior indicatore è il rame, dove sono necessari 57,14 metri per 1 ohm. A causa della sua disponibilità e del costo rispetto all'argento, il rame è uno dei materiali più diffusi per l'utilizzo nelle reti elettriche. La bassa resistività del filo di rame o la resistenza del filo di rame rendono possibile l'utilizzo del conduttore di rame in molti settori della scienza, della tecnologia, nonché per scopi industriali e domestici.

Valore di resistività

Il valore di resistività non è costante; varia in base ai seguenti fattori:

• Misurare. Maggiore è il diametro del conduttore, maggiore è la quantità di elettroni che lascia passare. Pertanto, minore è la sua dimensione, maggiore è la resistività.
• Lunghezza. Gli elettroni passano attraverso gli atomi, quindi più lungo è il filo, più elettroni devono attraversarlo. Quando si effettuano i calcoli è necessario tenere conto della lunghezza e delle dimensioni del filo, perché più il filo è lungo o sottile, maggiore è la sua resistività e viceversa. Il mancato calcolo del carico dell'attrezzatura utilizzata può causare il surriscaldamento del filo e un incendio.
• Temperatura. È noto che la temperatura ha una grande influenza sul comportamento delle sostanze in diversi modi. Il metallo, come nient'altro, cambia le sue proprietà a diverse temperature. La resistività del rame dipende direttamente dal coefficiente di temperatura della resistenza del rame e aumenta quando riscaldato.
• Corrosione. La formazione di corrosione aumenta notevolmente il carico. Ciò accade a causa di influenze ambientali, umidità, sale, sporco, ecc. Si consiglia di isolare e proteggere tutte le connessioni, terminali, torsioni, installare protezioni per le apparecchiature situate sulla strada e sostituire tempestivamente cavi, componenti e gruppi danneggiati.

Calcolo della resistenza

I calcoli vengono effettuati quando si progettano oggetti per vari scopi e usi, perché il supporto vitale di ognuno è fornito dall’elettricità. Tutto viene preso in considerazione, dagli apparecchi di illuminazione alle apparecchiature tecnicamente complesse. Anche in casa sarebbe utile fare un calcolo, soprattutto se si prevede di sostituire l'impianto elettrico. Per la costruzione di abitazioni private, è necessario calcolare il carico, altrimenti l'assemblaggio “improvvisato” dei cavi elettrici può provocare un incendio.

Lo scopo del calcolo è determinare la resistenza totale dei conduttori di tutti i dispositivi utilizzati, tenendo conto dei loro parametri tecnici. Si calcola utilizzando la formula R=p*l/S, dove:

R – risultato calcolato;

p – indicatore di resistività dalla tabella;

l – lunghezza del filo (conduttore);

S – diametro della sezione.

Unità

Nel Sistema Internazionale di Unità di Grandezza Fisica (SI), la resistenza elettrica è misurata in Ohm (Ohm). L'unità di misura della resistività secondo il sistema SI è uguale alla resistività di una sostanza alla quale un conduttore costituito da un materiale lungo 1 m con una sezione trasversale di 1 mq. m. ha una resistenza di 1 Ohm. L'utilizzo di 1 ohm/m per i diversi metalli è chiaramente mostrato nella tabella.

Significato della resistività

La relazione tra resistività e conduttività può essere considerata come quantità reciproche. Più alto è l'indicatore di un conduttore, più basso è l'indicatore dell'altro e viceversa. Pertanto, quando si calcola la conduttività elettrica, viene utilizzato il calcolo 1/r, poiché l'inverso di X è 1/X e viceversa. L'indicatore specifico è indicato con la lettera g.

Vantaggi del rame elettrolitico

Il vantaggio del rame non è limitato al suo basso indice di resistività (dopo l'argento). Ha proprietà uniche nelle sue caratteristiche, ovvero plasticità ed elevata malleabilità. Grazie a queste qualità, il rame elettrolitico viene prodotto con un elevato grado di purezza per la produzione di cavi utilizzati negli elettrodomestici, nelle apparecchiature informatiche, nell'industria elettrica e nell'industria automobilistica.

Dipendenza dell'indice di resistenza dalla temperatura

Il coefficiente di temperatura è un valore uguale alla variazione della tensione di una parte del circuito e della resistività del metallo a seguito delle variazioni di temperatura. La maggior parte dei metalli tende ad aumentare la resistività con l'aumentare della temperatura a causa delle vibrazioni termiche del reticolo cristallino. Il coefficiente di temperatura della resistenza del rame influenza la resistività del filo di rame e a temperature da 0 a 100°C è 4,1 10− 3(1/Kelvin). Per l'argento, questo indicatore nelle stesse condizioni è 3,8 e per il ferro è 6,0. Ciò dimostra ancora una volta l'efficacia dell'uso del rame come conduttore.

Contenuto:

Nell'ingegneria elettrica, uno degli elementi principali dei circuiti elettrici sono i fili. Il loro compito è far passare la corrente elettrica con perdite minime. È stato a lungo stabilito sperimentalmente che per ridurre al minimo le perdite di elettricità, i fili sono meglio realizzati in argento. È questo metallo che fornisce le proprietà di un conduttore con una resistenza minima in ohm. Ma poiché questo metallo nobile è costoso, il suo utilizzo nell’industria è molto limitato.

L'alluminio e il rame divennero i principali metalli per i fili. Sfortunatamente, la resistenza del ferro come conduttore di elettricità è troppo elevata per realizzare un buon filo. Nonostante il costo contenuto viene utilizzato solo come base di appoggio per i cavi delle linee elettriche.

Resistenze così diverse

La resistenza è misurata in ohm. Ma per i fili questo valore risulta essere molto piccolo. Se si tenta di effettuare misurazioni con un tester in modalità di misurazione della resistenza, sarà difficile ottenere il risultato corretto. Inoltre, indipendentemente dal cavo che prendiamo, il risultato sul display del dispositivo differirà poco. Ma ciò non significa che in realtà la resistenza elettrica di questi fili avrà lo stesso effetto sulle perdite di elettricità. Per verificarlo è necessario analizzare la formula utilizzata per calcolare la resistenza:

Questa formula utilizza quantità come:

Si scopre che la resistenza determina la resistenza. C'è una resistenza calcolata da una formula utilizzando un'altra resistenza. Questa resistività elettrica ρ (lettera greca rho) è ciò che determina il vantaggio di un particolare metallo come conduttore elettrico:

Pertanto, se si utilizza rame, ferro, argento o qualsiasi altro materiale per realizzare fili o conduttori identici con un design speciale, il materiale svolgerà il ruolo principale nelle sue proprietà elettriche.

Ma in realtà la situazione con la resistenza è più complessa del semplice calcolo utilizzando le formule sopra riportate. Queste formule non tengono conto della temperatura e della forma del diametro del conduttore. E con l'aumentare della temperatura, la resistività del rame, come di qualsiasi altro metallo, aumenta. Un esempio molto chiaro di ciò sarebbe una lampadina a incandescenza. Puoi misurare la resistenza della sua spirale con un tester. Quindi, dopo aver misurato la corrente nel circuito con questa lampada, utilizzare la legge di Ohm per calcolare la sua resistenza nello stato di incandescenza. Il risultato sarà molto maggiore rispetto a quando si misura la resistenza con un tester.

Allo stesso modo, il rame non fornirà l’efficienza attesa a correnti elevate se si trascura la forma della sezione trasversale del conduttore. L'effetto pelle, che si verifica in modo direttamente proporzionale all'aumento della corrente, rende inefficaci i conduttori a sezione circolare, anche se si utilizza argento o rame. Per questo motivo la resistenza di un filo rotondo di rame ad alta corrente può essere superiore a quella di un filo piatto di alluminio.

Inoltre, anche se le loro aree trasversali sono le stesse. Con la corrente alternata compare anche l'effetto pelle, che aumenta all'aumentare della frequenza della corrente. Per effetto pelle si intende la tendenza della corrente a fluire più vicino alla superficie di un conduttore. Per questo motivo, in alcuni casi è più vantaggioso utilizzare il rivestimento in argento dei fili. Anche una leggera riduzione della resistività superficiale di un conduttore in rame argentato riduce significativamente la perdita di segnale.

Generalizzazione del concetto di resistività

Come in ogni altro caso associato alla visualizzazione delle dimensioni, la resistività è espressa in diversi sistemi di unità. Il SI (Sistema Internazionale di Unità) utilizza ohm m, ma è anche accettabile utilizzare Ohm*kV mm/m (questa è un'unità di resistività non sistemica). Ma in un conduttore reale il valore di resistività non è costante. Poiché tutti i materiali hanno una certa purezza che può variare da punto a punto, è stato necessario creare una rappresentazione corrispondente della resistenza del materiale reale. Questa manifestazione era la legge di Ohm in forma differenziale:

Questa legge molto probabilmente non si applicherà ai pagamenti delle famiglie. Ma durante la progettazione di vari componenti elettronici, ad esempio resistori, elementi in cristallo, viene sicuramente utilizzato. Poiché consente di eseguire calcoli in base a un dato punto per il quale esiste una densità di corrente e un'intensità del campo elettrico. E la resistività corrispondente. La formula viene utilizzata per sostanze isotrope disomogenee e anisotrope (cristalli, scariche di gas, ecc.).

Come ottenere il rame puro

Per ridurre al minimo le perdite nei fili di rame e nei nuclei dei cavi, deve essere particolarmente puro. Ciò è ottenuto mediante speciali processi tecnologici:

• basato sul fascio di elettroni e sulla fusione zonale;
• pulizia ripetuta dell'elettrolisi.

Sappiamo che la causa della resistenza elettrica di un conduttore è l'interazione degli elettroni con gli ioni del reticolo cristallino metallico (§ 43). Pertanto si può presumere che la resistenza di un conduttore dipenda dalla sua lunghezza e sezione trasversale, nonché dalla sostanza di cui è costituito.

La Figura 74 mostra la configurazione per condurre un simile esperimento. Nel circuito della sorgente di corrente sono inclusi alternativamente vari conduttori, ad esempio:

1. fili di nichel dello stesso spessore, ma di diversa lunghezza;
2. fili di nichel della stessa lunghezza, ma spessori diversi (diverse sezioni trasversali);
3. fili di nichel e nicromo della stessa lunghezza e spessore.

La corrente nel circuito viene misurata con un amperometro e la tensione con un voltmetro.

Conoscendo la tensione alle estremità del conduttore e la corrente al suo interno, utilizzando la legge di Ohm, è possibile determinare la resistenza di ciascuno dei conduttori.

Riso. 74. Dipendenza della resistenza del conduttore dalle sue dimensioni e dal tipo di sostanza

Dopo aver eseguito questi esperimenti, stabiliremo che:

1. di due fili di nichel dello stesso spessore, il filo più lungo ha maggiore resistenza;
2. di due fili di nichel della stessa lunghezza, il filo di sezione minore ha la resistenza maggiore;
3. I fili di nichel e nichelcromo della stessa dimensione hanno resistenze diverse.

Ohm fu il primo a studiare sperimentalmente la dipendenza della resistenza di un conduttore dalle sue dimensioni e dalla sostanza di cui è composto il conduttore. Scoprì che la resistenza è direttamente proporzionale alla lunghezza del conduttore, inversamente proporzionale alla sua sezione trasversale e dipende dalla sostanza del conduttore.

Come tenere conto della dipendenza della resistenza dal materiale di cui è realizzato il conduttore? Per fare ciò, calcola il cosiddetto resistività di una sostanza.

La resistenza specifica è una quantità fisica che determina la resistenza di un conduttore costituito da una determinata sostanza con una lunghezza di 1 me una sezione trasversale di 1 m 2.

Introduciamo le designazioni delle lettere: ρ è la resistività del conduttore, I è la lunghezza del conduttore, S è la sua area della sezione trasversale. Quindi la resistenza del conduttore R sarà espressa dalla formula

Da ciò otteniamo che:

Dall'ultima formula puoi determinare l'unità di resistività. Poiché l'unità di resistenza è 1 ohm, l'unità di area della sezione trasversale è 1 m2 e l'unità di lunghezza è 1 m, l'unità di resistività è:

È più conveniente esprimere l'area della sezione trasversale del conduttore in millimetri quadrati, poiché molto spesso è piccola. Quindi l'unità di resistività sarà:

La tabella 8 riporta i valori di resistività di alcune sostanze a 20 °C. La resistenza specifica cambia con la temperatura. È stato sperimentalmente stabilito che, ad esempio, per i metalli la resistività aumenta con l'aumentare della temperatura.

Tabella 8. Resistività elettrica di alcune sostanze (a t = 20 °C)

Di tutti i metalli, argento e rame hanno la resistività più bassa. Pertanto, l'argento e il rame sono i migliori conduttori di elettricità.

Quando si cablano circuiti elettrici, vengono utilizzati fili di alluminio, rame e ferro.

In molti casi sono necessari dispositivi ad alta resistenza. Sono realizzati con leghe appositamente create: sostanze ad alta resistività. Ad esempio, come si può vedere dalla Tabella 8, la lega di nicromo ha una resistività quasi 40 volte maggiore dell'alluminio.

La porcellana e l'ebanite hanno una resistività così elevata che quasi non conducono la corrente elettrica e vengono utilizzate come isolanti;

Domande

1. In che modo la resistenza di un conduttore dipende dalla sua lunghezza e dalla sua sezione trasversale?
2. Come mostrare sperimentalmente la dipendenza della resistenza di un conduttore dalla sua lunghezza, area della sezione trasversale e dalla sostanza di cui è costituito?
3. Qual è la resistività di un conduttore?
4. Quale formula puoi usare per calcolare la resistenza dei conduttori?
5. In quali unità è espressa la resistività di un conduttore?
6. Di quali sostanze sono fatti nella pratica i conduttori?