Laag Weerstand en Hoog Geleidbaarheid Materialen: 'n Oorsig

'n Lae weerstand of hoë geleidbaarheidsmateriaal word gedefinieer as 'n materiaal wat toelaat dat elektriese stroom maklik deur dit vloei. Hierdie materiale is baie nuttig in elektriese ingenieurswese vir die vervaardiging van elektriese masjiene, toerusting en toestelle. Hulle word ook gebruik as geleiers vir altyd soorte windings wat in elektriese masjiene, toerusting en toestelle benodig word. Verder word hulle gebruik as geleiders in die oordrag en verspreiding van elektriese energie.

Eienskappe van Lae Weerstand of Hoë Geleidbaarheidsmateriale

Die volgende eienskappe is wenselik in lae-weerstand of hoë-geleidbaarheidsmateriale:

• Hoogste moontlike geleidbaarheid (ideaal gesproke nul). Dit beteken dat die materiaal minimale weerstand aan die elektriese stroom bied en dus kragverlies en hitteopwekking minimeer.

• Laagste moontlike temperatuurkoëffisiënt van weerstand (ideaal gesproke nul). Dit beteken dat die materiaal se weerstand nie beduidend verander met temperatuur nie en dus 'n stabiele prestasie oor 'n wyd bereik van temperature handhaaf.

• Hoë smeltpunt. Dit beteken dat die materiaal hoë temperature kan verdra sonder om sy vorm of geleidbaarheid te verloor.

• Hoë meganiese sterkte. Dit beteken dat die materiaal vervorming, fraktureer of sleet onder meganiese spanning of belasting kan weerstaan.

• Hoë trekbaarheid. Dit beteken dat die materiaal in drade of ander vorms getrek kan word sonder om te breek of te barst.

• Hoë korrosieweerstand (vry van oxidisering). Dit beteken dat die materiaal nie met suurstof of ander stowwe in die omgewing reageer nie en dus sy geleidbaarheid en uiterlike voorkoms behou.

• Losebaarheid. Dit beteken dat die materiaal maklik gelose kan word om geleiders te verbind of ander komponente aan te heg.

• Laag koste. Dit beteken dat die materiaal betaalbaar en wyd beskikbaar is.

• Lang lewen of duurzaamheid. Dit beteken dat die materiaal nie oor tyd afbreek of vermindering ondervind nie en dus sy gehalte en prestasie handhaaf.

• Hoë buigbaarheid. Dit beteken dat die materiaal gebuig of gedraai kan word sonder om te breek of sy geleidbaarheid te verloor.

Die bo-vereiste eienskappe varieer met die doel waarvoor die materiaal gebruik word. Byvoorbeeld, sommige toepassings mag hoër geleidbaarheid vereis as ander, terwyl sommige hoër meganiese sterkte vereis as ander.

Faktore wat die Weerstand of Geleidbaarheid van Materiale Beïnvloed

Die weerstand of geleidbaarheid van 'n materiaal hang af van verskeie faktore, soos:

• Tipe materiaal. Verskillende materiale het verskillende atoomstrukture en elektronkonfigurasies, wat beïnvloed hoe maklik elektrone deur hulle kan beweeg. In die algemeen het metaal laer weerstand as nie-metaal omdat metaal vry elektrone het wat elektriese stroom kan dra, terwyl nie-metaal strak gebonde elektrone het wat elektriese stroom weerstaan.

• Suiverheid van materiaal. Enige onreinheid, of dit nou metaal of nie-metaal is, verhoog die weerstand van metaal. Selfs 'n onreinheid met lae weerstand sal die weerstand van metaal verhoog. Die rede hierachter is dat die byvoeging van 'n klein onreinheid imperfeksies in die kristalrooster skep, wat die vloei van elektrone deur metaal stoors. Daarom het suur metaal laer weerstand as legers of verbindinge.

• Temperatuur van materiaal. Die weerstand van die meeste materiale neem toe met temperatuur omdat hoër temperatuur meer vibrasies in die atome veroorsaak, wat die beweging van elektrone stoors. Sommige materiale, soos halwegeers, het egter laer weerstand by hoër temperature omdat hoër temperatuur die aantal vry elektrone wat vir geleiding beskikbaar is, verhoog.

• Vorm en grootte van materiaal. Die weerstand van 'n materiaal is 'n intrinsieke eienskap wat nie afhang van sy vorm en grootte nie. Die weerstand van 'n geleider hang egter af van sy vorm en grootte omdat weerstand eweredig is aan lengte en invers eweredig is aan doorsnedearea. Lang en dun geleiders het dus hoër weerstand as kort en dik een.

Byvoorbeelde van Lae Weerstand of Hoë Geleidbaarheidsmateriale

Sommige voorbeelde van lae-weerstand of hoë-geleidbaarheidsmateriale is:

Silwer (Ag)

Silwer is die beste elektriese geleider onder alle metale. Dit het die hoogste geleidbaarheid en laagste weerstand onder alle materiale by kamertemperatuur. Dit is ook smeltbaar, lasbaar, trekbaar, korrosieweerstandig en losebaar. Die hoofnadeel van silwer is dat dit baie kosbaar is, wat sy praktiese gebruik in elektriese masjiene en toerusting beperk. Dit word egter steeds in kostebare toerusting gebruik vir navorsing waar koste nie 'n rol speel nie.

Eienskappe:

• Weerstand: 1,58 µΩ-cm

• Temperatuurkoëffisiënt van weerstand by 20°C: 0,0038/°C

• Smeltpunt: 962°C

• Spesifieke digtheid: 10,49 g/cm³

Koper (Cu)

Koper is die mees gebruikte hoë-geleidbaarheidsmateriaal as geleider vir elektriese masjiene en toerusting. Dit het uitmuntende smeltbaarheid, lasbaarheid, losebaarheid, trekbaarheid, korrosieweerstand en buigbaarheid. Koper in suiwer vorm het goeie geleidbaarheid, maar die geleidbaarheid van standaardgraad koper word verlaag weens die teenwoordigheid van onreinhede.

Eienskappe:

• Weerstand: 1,68 µΩ-cm

• Temperatuurkoëffisiënt van weerstand by 20°C: 0,00386/°C

• Smeltpunt: 1085°C

• Spesifieke digtheid: 8,96 g/cm³

Goud (Au)