Zemās Rezistīvitātes un Augstās Vadāmības Materiāli: Pārskats

Zems izmantošanas materiāls ar zemu elektrisku rezistītīvu vai augstu vidiņu definē kā materiālu, kas ļauj elektrisko strāvu viegli plūst caur to. Šie materiāli ir ļoti noderīgi elektrotehnikā elektroierīku, iekārtu un aparātu ražošanai. Tie tiek izmantoti kā vedņi dažādiem apvijumiem, kas nepieciešami elektroierīkām, ierīcēm un aparātiem. Turklāt tie tiek izmantoti kā vedņi elektriskās enerģijas pārnesanai un sadalīšanai.

Zema rezistītīva vai augsta vidiņa materiālu īpašības

Sekojošās īpašības ir vēlamas zema rezistītīva vai augsta vidiņa materiālos:

• Augstākā iespējamā vidiņa (ideāli nulle). Tas nozīmē, ka materiāls piedāvā minimālu rezistenci elektriskajai strāvei, tādējādi samazinot jaudas zudumu un siltuma veidošanos.

• Zemākā iespējamā temperatūras koeficients (ideāli nulle). Tas nozīmē, ka materiāla rezistence nemainās būtiski ar temperatūras pieaugumu un tādējādi uztur stabila veiktspēju plašā temperatūras diapazonā.

• Augsts taupums. Tas nozīmē, ka materiāls var izturēt augstas temperatūras bez formas vai vidiņas zuduma.

• Augsta mehāniskā stipruma. Tas nozīmē, ka materiāls spēj izturēt deformāciju, trūcināšanu vai mērenu izsmalcināšanos mehāniskas stresa vai slodzes dēļ.

• Augsta līdzenība. Tas nozīmē, ka materiāls var tikt izvilkts vada formā vai citās formās bez bojājuma vai trūcināšanas.

• Augsta korozijas noturība (brīvs no oksidācijas). Tas nozīmē, ka materiāls nereaģē ar skābekli vai citiem vides vielām, saglabājot savu vidiņu un izskatu.

• Apceļojamība. Tas nozīmē, ka materiāls var viegli apceļot, lai savienotu vados vai piesaistītu citas komponentes.

• Zema cena. Tas nozīmē, ka materiāls ir pieejams un ekonomisks.

• Ilgtermiņa ilgums vai izturība. Tas nozīmē, ka materiāls neatbalstīsies vai neizdegenerēsies laikā, saglabājot savu kvalitāti un veiktspēju.

• Augsta elastība. Tas nozīmē, ka materiāls var piekrit, nolūkoties bez bojājuma vai vidiņas zuduma.

Minētās īpašības atšķiras atkarībā no materiāla izmantošanas mērķa. Piemēram, dažas lietojumprogrammas var prasīt augstāku vidiņu nekā citas, savukārt dažas var prasīt augstāku mehānisko stiprumu nekā citas.

Faktori, kas ietekmē materiāla rezistītīvu vai vidiņu

Materiāla rezistītīvai vai vidiņai ietekmē vairāki faktori, piemēram:

• Materiāla tips. Dažādi materiāli ir ar dažādām atomstruktūrām un elektronkonfigurācijām, kas ietekmē, cik viegli elektroni var caur tos plūst. Parasti metāliem ir zemāka rezistītīva nekā nemetāliem, jo metāliem ir brīvie elektroni, kas var nesēt elektrisko strāvu, savukārt nemetāliem ir cieši saistīti elektroni, kas pretod elektrisko strāvi.

• Materiāla tīrība. Jebkāda impurities, vai tas būtu metāliska vai nemetāliska, palielina metālu rezistītīvu. Pat zemas rezistīvas impurities palielinās metāla rezistītīvu. Iemesls tam ir, ka pat mazas impurities rada nepilnības kristāliskajā gredzenā, kas traucē elektronu plūsmu caur metālu. Tādēļ, tīri metāliem ir zemāka rezistītīva nekā legumiem vai savienojumiem.

• Materiāla temperatūra. Lielāko materiālu rezistītīva palielinās ar temperatūras pieaugumu, jo augstāka temperatūra izraisa vairāk vibrāciju atomos, kas traucē elektronu plūsmu. Tomēr, daži materiāli, piemēram, poluprovadītāji, ir ar zemāku rezistītīvu augstākās temperatūrās, jo augstāka temperatūra palielina pieejamo brīvo elektronu skaitu, kas pieejami kondukcijai.

• Materiāla forma un izmērs. Materiāla rezistītīva ir intrinska īpašība, kas neatkarīga no tā formas un izmēra. Tomēr, vedņa rezistence atkarīga no tā formas un izmēra, jo rezistence proporcionāla garumam un inversproporcionāla priekšplāka virsmas platībai. Tādēļ, garāki un smalkāki vedņi ir ar augstāku rezistenci nekā īsāki un biežāki.

Zema rezistītīva vai augsta vidiņa materiālu piemēri

Daži piemēri zema rezistītīva vai augsta vidiņa materiāliem ir:

Silvērs (Ag)

Silvērs ir labākais elektriskais vednis starp visiem metāliem. Tam ir augstākā vidiņa un zemākā rezistītīva starp visiem materiāliem telpas temperatūrā. Tas ir arī malleable, weldable, ductile, corrosion-resistant, and solderable. Silvēra galvenais trūkums ir tā augstā cena, kas ierobežo tā praktisko lietošanu elektroierīkos un iekārtās. Tomēr, to joprojām izmanto dārgās ierīcēs, kas tiek izmantotas pētniecībā, kur cena nav problēma.

Īpašības:

• Rezistītīva: 1,58 µΩ-cm

• Temperatūras koeficients 20°C: 0,0038/°C

• Tautumsanas temperatūra: 962°C

• Specifiskā svars: 10,49 g/cm3

Rudens (Cu)

Rudens ir visplašāk izmantots augsta vidiņa materiāls kā vednis elektroierīkām un iekārtām. Tam ir izcilas malleability, weldability, solderability, ductility, corrosion resistance, and flexibility. Rudens čists veidā ir ar labu vidiņu, bet standarta kvalitātes rudens vidiņa samazinās, jo tajā ir impurities.

Īpašības:

• Rezistītīva: 1,68 µΩ-cm

• Temperatūras koeficients 20°C: 0,00386/°C

• Tautumsanas temperat