Materiali a Basso Resistività e Alta Conduttività: Panoramica

Electrical4u

Campo: Elettricità di base

China

Un materiale a bassa resistività o alta conducibilità è definito come un materiale che permette alla corrente elettrica di fluire facilmente attraverso di esso. Questi materiali sono molto utili nell'ingegneria elettrica per la produzione di macchine, apparecchiature e dispositivi elettrici. Vengono inoltre utilizzati come conduttori per tutti i tipi di avvolgimenti necessari nelle macchine, apparecchiature e dispositivi elettrici. Inoltre, vengono utilizzati come conduttori nella trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica.

Proprietà dei materiali a bassa resistività o alta conducibilità

Le seguenti proprietà sono desiderabili nei materiali a bassa resistività o alta conducibilità:

Conducibilità più alta possibile (ideale zero). Ciò significa che il materiale offre una minima resistenza alla corrente elettrica e quindi minimizza la perdita di potenza e la generazione di calore.
Coefficiente di temperatura della resistenza il più basso possibile (ideale zero). Ciò significa che la resistenza del materiale non cambia significativamente con la temperatura e quindi mantiene una prestazione stabile su un ampio intervallo di temperature.
Punto di fusione elevato. Ciò significa che il materiale può sopportare alte temperature senza perdere la sua forma o conducibilità.
Elevata resistenza meccanica. Ciò significa che il materiale può resistere alla deformazione, alla frattura o all'usura sotto stress o carico meccanico.
Elevata duttilità. Ciò significa che il materiale può essere tirato in fili o altre forme senza rompersi o crepare.
Elevata resistenza alla corrosione (libero da ossidazione). Ciò significa che il materiale non reagisce con l'ossigeno o altre sostanze nell'ambiente e quindi preserva la sua conducibilità e aspetto.
Saldabilità. Ciò significa che il materiale può essere saldato facilmente per unire i conduttori o fissare altri componenti.
Basso costo. Ciò significa che il materiale è economico e ampiamente disponibile.
Lunga durata o durabilità. Ciò significa che il materiale non si degrada o deteriora nel tempo e quindi mantiene la sua qualità e prestazioni.
Elevata flessibilità. Ciò significa che il materiale può piegarsi o torcersi senza rompersi o perdere la sua conducibilità.

Le proprietà sopra menzionate variano a seconda dello scopo per cui viene utilizzato il materiale. Ad esempio, alcune applicazioni possono richiedere una maggiore conducibilità rispetto ad altre, mentre alcune possono richiedere una maggiore resistenza meccanica rispetto ad altre.

Fattori che influenzano la resistività o la conducibilità dei materiali

La resistività o la conducibilità di un materiale dipendono da diversi fattori, come:

Tipo di materiale. Diversi materiali hanno strutture atomiche e configurazioni elettroniche diverse, che influiscono su quanto facilmente gli elettroni possono muoversi attraverso di essi. In generale, i metalli hanno una resistività inferiore rispetto ai non metalli perché i metalli hanno elettroni liberi che possono portare la corrente elettrica, mentre i non metalli hanno elettroni strettamente legati che oppongono resistenza alla corrente elettrica.
Purezza del materiale. Ogni impurità, sia metallica che non metallica, aumenta la resistività dei metalli. Anche un'impurità a bassa resistività aumenterà la resistività del metallo. Il motivo dietro ciò è che l'aggiunta di una piccola impurità crea imperfezioni nella struttura cristallina, che disturbano il flusso degli elettroni attraverso i metalli. Pertanto, i metalli puri hanno una resistività inferiore rispetto agli alluminii o composti.
Temperatura del materiale. La resistività di molti materiali aumenta con la temperatura perché una temperatura più alta causa più vibrazioni negli atomi, che interferiscono con il movimento degli elettroni. Tuttavia, alcuni materiali, come i semiconduttori, hanno una resistività inferiore a temperature più elevate perché una temperatura più alta aumenta il numero di elettroni liberi disponibili per la conduzione.
Forma e dimensioni del materiale. La resistività di un materiale è una proprietà intrinseca che non dipende dalla sua forma e dimensioni. Tuttavia, la resistenza di un conduttore dipende dalla sua forma e dimensioni perché la resistenza è proporzionale alla lunghezza e inversamente proporzionale all'area sezione trasversale. Pertanto, i conduttori più lunghi e sottili hanno una resistenza superiore rispetto a quelli più corti e spessi.

Esempi di materiali a bassa resistività o alta conducibilità

Alcuni esempi di materiali a bassa resistività o alta conducibilità sono:

Argento (Ag)

L'argento è il miglior conduttore di elettricità tra tutti i metalli. Ha la massima conducibilità e la minima resistività tra tutti i materiali a temperatura ambiente. È anche malleabile, saldabile, duttile, resistente alla corrosione e saldabile. L'unico inconveniente dell'argento è che è molto costoso, il che limita il suo uso pratico nelle macchine e attrezzature elettriche. Tuttavia, viene ancora utilizzato in preziosi strumenti usati per la ricerca dove il costo non è un problema.

Proprietà:

Resistività: 1,58 µΩ-cm
Coefficiente di temperatura della resistenza a 20°C: 0,0038/°C
Punto di fusione: 962°C
Peso specifico: 10,49 g/cm³

Rame (Cu)

Il rame è il materiale a alta conducibilità più ampiamente utilizzato come conduttore per macchine ed equipaggiamenti elettrici. Ha eccellenti proprietà di malleabilità, saldabilità, saldabilità, duttilità, resistenza alla corrosione e flessibilità. Il rame in forma pura ha una buona conducibilità, ma la conducibilità del rame di qualità standard è ridotta a causa della presenza di impurezze.

Proprietà: