什麼決定了導體的電阻
對於由化學純金屬製成的導體,電阻及其倒數 - 電導率 - 是一個特徵物理量,但它們的電阻值已知的精度相對較低。
這是因為金屬的電阻值受各種隨機的、難以控制的情況影響很大。
首先,純金屬中的微小雜質通常會增加其電阻。
電氣工程最重要的金屬是 蜂蜜,用來製造用於分配電能的電線和電纜,結果在這方面特別敏感。
與化學純銅的電阻相比,0.05% 的可忽略不計的小碳雜質使銅的電阻增加了 33%,0.13% 的磷雜質使銅的電阻增加了 48%,0.5% 的鐵使銅的電阻增加了 176%,痕跡鋅的量由於其小而難以測量,只有 20%。
雜質對其他金屬電阻的影響不如對銅的影響顯著。
化學純金屬或一般具有一定化學成分的金屬的電阻取決於其熱處理和機械處理的方法。
軋製、拉拔、淬火和退火可以使金屬的電阻率改變幾個百分點。
這是因為熔融金屬在凝固過程中結晶,形成無數隨機分佈的小單晶。
任何機械加工都會部分破壞這些晶體並使它們的基團相對移動,因此一塊金屬的整體電導率通常會朝著增加電阻的方向變化。
在有利的溫度下長時間退火,對於不同的金屬,伴隨著晶體減少,通常會降低電阻。
有一些方法可以在熔融金屬凝固過程中獲得或多或少顯著的單晶(單晶)。
如果金屬給出正確係統的晶體,那麼這種金屬的單晶的電阻在所有方向上都是相同的。如果金屬晶體屬於六方晶系、四方晶系或三方晶系,那麼單晶的電阻值就取決於電流的方向。
極限(極值)值是在晶體的對稱軸方向和垂直於對稱軸的方向上獲得的,在所有其他方向上,電阻具有中間值。
通過常規方法獲得的具有隨機分佈的小晶體的金屬片具有等於某個平均值的電阻,除非在凝固過程中建立或多或少有序的晶體分佈。
由此可以清楚地看出,其他化學純金屬樣品的電阻,其晶體不屬於正確的系統,不能具有完全確定的值。
20 °C 時最常見的導電金屬和合金的電阻值: 物質的電阻和電導率
溫度對各種金屬電阻的影響是大量深入研究的主題,因為這種影響的問題具有重要的理論和實踐意義。
純金屬 電阻溫度係數,在大多數情況下接近氣體的熱線性膨脹溫度係數,即它與 0.004 相差不大,因此在 0 到 100°C 的範圍內,電阻大約與絕對溫度成正比。
在低於 0° 的溫度下,電阻比絕對溫度下降得更快,並且溫度下降得越快。在接近絕對零的溫度下,一些金屬的電阻實際上變為零。在100°以上的高溫下,大多數金屬的溫度係數增加緩慢,即電阻增加略快於溫度。
有趣的事實:
所謂的 鐵磁性金屬 (鐵、鎳和鈷)電阻的增加比溫度增加快得多。最後,鉑和鈀的電阻率增加略微滯後於溫度的增加。
為了測量高溫,所謂的 鉑電阻溫度計,由一根細的純鉑絲螺旋纏繞在一根絕緣物質管上,甚至熔合到石英管壁中。通過測量導線的電阻,您可以根據表格或曲線確定其溫度範圍為 -40 至 1000 °C。
在其他具有金屬導電性的物質中,應注意煤、石墨、無菸煤,它們與具有負溫度係數的金屬不同。
硒的其中一種變體(金屬硒、結晶硒、灰色硒)的電阻在暴露於光線時會顯著降低。這種現象屬於地區 光伏現象.
對於硒和許多其他類似的物質,當它吸收光線時,從物質原子中分離出來的電子不會從物體表面飛走,而是留在物質內部,因此導電性的物質自然增加。這種現象稱為本徵光電現象。
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