Ниска резистивност и висока проводливост на материјалите: Преглед

Материал со ниска резистивност или висока проводливост се дефинира како материал кој овозможува лесен проток на електрична струја низ него. Овие материјали се многу корисни во електротехника за производство на електрични машини, опрема и уреди. Тие исто така се користат како проводници за сите видови обмотки потребни во електричните машини, апарати и уреди. Поминувајќи низ тоа, тие се користат како проводници во пренос и дистрибуција на електрична енергија.

Својства на материјали со ниска резистивност или висока проводливост

Последователните својства се желателни во материјали со ниска резистивност или висока проводливост:

• Најголема можноа проводливост (идеално нула). Тоа значи дека материјалот предлага минимална резистивност на електричната струја и затоа минимизира губиток на моќ и генерирање на топлина.

• Најмала можноа температурска коефициентна резистивност (идеално нула). Тоа значи дека резистивноста на материјалот не се менува значајно со температурата и затоа одржува стабилна работа во широк опсег на температури.

• Висока точка на топливе. Тоа значи дека материјалот може да издржи високи температури без да ја изгуби својата форма или проводливост.

• Висока механичка јачина. Тоа значи дека материјалот може да одржи деформација, фрагментација или износ под механички стрес или обработка.

• Висока дуктилност. Тоа значи дека материјалот може да се повлече во жице или други форми без да се скрши или растргне.

• Висока отпорност на корозија (слободен од оксидација). Тоа значи дека материјалот не реагира со кислород или други веществи во околината и затоа го зачувува својата проводливост и изглед.

• Солдерабилност. Тоа значи дека материјалот може лесно да се спои за поврзување на проводници или прикључување на други компоненти.

• Ниска цена. Тоа значи дека материјалот е попустив и широко достапен.

• Долг живот или долготрајност. Тоа значи дека материјалот не се деградира или разрушува со текот на времето и затоа го одржува својата квалитет и перформанси.

• Висока флексибилност. Тоа значи дека материјалот може да се издругнува или извие без да се скрши или изгуби својата проводливост.

Последователните својства варираат со целта за која се користи материјалот. На пример, некои применби можат да бараат повисока проводливост од други, додека некои можат да бараат повисока механичка јачина од други.

Фактори што влијаат на резистивноста или проводливоста на материјали

Резистивностата или проводливоста на материјал зависи од неколку фактори, како:

• Тип на материјал. Развлични материјали имаат различни атомски структури и електронски конфигурации, што влијае на колку лесно електроните можат да се движе низ нив. Обично, метали имаат пониска резистивност од неметали бидејќи метали имаат слободни електрони кои можат да носат електрична струја, додека неметали имаат силно врзани електрони кои се противставуваат на електричната струја.

• Чистота на материјал. Било која чистота, дали метална или неметална, зголемува резистивноста на метали. Дури и чистота со ниска резистивност ќе зголеми резистивноста на метал. Разлогот зад тоа е дека додавањето на мала чистота создава недостатоци во кристалната решетка, што го пречи на протокот на електроните низ метали. Затоа, чисти метали имаат пониска резистивност од легирови или спојници.

• Температурата на материјал. Резистивностата на повеќето материјали се зголемува со температурата бидејќи повисоката температура предизвикува повеќе вибрации во атоми, кои препречуваат движението на електроните. Меѓутоа, некои материјали, како полупроводници, имаат пониска резистивност при повисоки температури бидејќи повисоката температура зголемува бројот на слободни електрони достапни за проводливост.

• Форма и големина на материјал. Резистивностата на материјал е интрасикален својство кој не зависи од неговата форма и големина. Меѓутоа, резистивноста на проводник зависи од неговата форма и големина бидејќи резистивноста е правопропорционална со должина и обратнопропорционална со прекрсната плоштина. Затоа, подолги и помали проводници имаат повисока резистивност од пократки и пошироки.

Примери на материјали со ниска резистивност или висока проводливост

Неколку примери на материјали со ниска резистивност или висока проводливост се:

Сребро (Ag)

Среброто е најдобар проводник на електричество меѓу сите метали. Тој има најголема проводливост и најниска резистивност меѓу сите материјали при собрена температура. Тоа е исто така малијабилно, сварливо, дуктилно, отпорно на корозија и солдерабилно. Главниот недостаток на среброто е дека е многу скапо, што ограничува неговата практична употреба во електрични машини и опрема. Меѓутоа, се користи во ценностни инструменти користени за истражување каде што цената не е важна.

Својства:

• Резистивност: 1,58 µΩ-cm

• Температурен коефициент на резистивност при 20°C: 0,0038/°C

• Точка на топливе: 962°C

• Специфична густина: 10,49 g/cm³

Мед (Cu)

Медта е најшироко користен високопроводлив материјал како проводник за електрични машини и опрема. Има отлична малијабилност, сварливост, солдерабилност, дуктилност, отпорност на корозија и флексибилност. Медта во чиста форма има добра проводливост, но проводливоста на стандардната мед се намалува поради присуството на чистоти.

Својства:

• Резистивност: 1,68 µΩ-cm

• Температурен коефициент на резистивност при 20°C: 0,00386/°C

• Точка на топливе: 1085°C

• Специфична густина: