Niski otpornost i visok vodljivost materijala: Pregled

Polje: Osnovna elektronika

China

Materijal sa niskom specifičnom otpornosti ili visokom vodljivošću definisan je kao materijal koji omogućava lako proticanje električnog toka kroz sebe. Ovi materijali su veoma korisni u elektrotehnici za proizvodnju električnih mašina, opreme i uređaja. Koriste se takođe kao vodiči za sve vrste navoja potrebnih u električnim mašinama, aparaturi i uređajima. Takođe, koriste se kao vodiči u prijenosu i distribuciji električne energije.

Svojstva materijala sa niskom specifičnom otpornosti ili visokom vodljivošću

Sledeća svojstva su željena u materijalima sa niskom specifičnom otpornosti ili visokom vodljivošću:

Najveća moguća vodljivost (idejalno nula). To znači da materijal pruža minimalnu otpornost električnom toku, time minimizirajući gubitak snage i generisanje toplote.
Najmanji mogući temperaturni koeficijent otpornosti (idejalno nula). To znači da se otpornost materijala ne menjaju značajno sa temperaturom, čime se održava stabilna performansa na širokom rasponu temperatura.
Visoka tačka taljenja. To znači da materijal može izdržati visoke temperature bez gubitka forme ili vodljivosti.
Visoka mehanička čvrstoća. To znači da materijal može odoljeti deformaciji, pucanju ili iznosu pod mehaničkim stresom ili opterećenjem.
Visoka duktilnost. To znači da se materijal može izvući u drute ili druge oblike bez pucanja ili razdvajanja.
Visoka otpornost na korozijske uticaje (bez oksidacije). To znači da se materijal ne reaguje s kiseonikom ili drugim tvarima u okruženju, čime se održava njegova vodljivost i izgled.
Spajanje spajanjem. To znači da se materijal može lakše spajati kako bi se spojili vodiči ili pričvrstili druge komponente.
Niska cena. To znači da je materijal pristupačan i široko dostupan.
Dugačak život ili dugovečnost. To znači da se materijal ne degradira ili ne propada tokom vremena, čime se održava njegova kvalitet i performansa.
Visoka fleksibilnost. To znači da se materijal može saviti ili zakriviti bez pucanja ili gubitka vodljivosti.

Navedena svojstva variraju u zavisnosti od svrhe za koju se materijal koristi. Na primer, neki primeni mogu zahtevati višu vodljivost nego druge, dok neki mogu zahtevati višu mehaničku čvrstoću nego druge.

Faktori koji utiču na specifičnu otpornost ili vodljivost materijala

Specifična otpornost ili vodljivost materijala zavisi od nekoliko faktora, kao što su:

Tip materijala. Različiti materijali imaju različite atomske strukture i konfiguracije elektrona, koje utiču na to kako lako elektroni mogu kroz njih. Opšte, metali imaju nižu specifičnu otpornost od nemetala jer metali imaju slobodne elektrone koji mogu nositi električni tok, dok nemetali imaju tesno vezane elektrone koji otpiru električnom toku.
Čistoća materijala. Bilo kakva nečistoća, bilo metalička ili nemetalička, povećava specifičnu otpornost metala. Čak i nečistoća sa niskom specifičnom otpornosti povećava specifičnu otpornost metala. Razlog za to je što dodavanje mala nečistoća stvara nedostatke u kristalnoj rešetki, koji smetaju protoku elektrona kroz metale. Stoga, čisti metali imaju nižu specifičnu otpornost od legura ili spojeva.
Temperatura materijala. Specifična otpornost većine materijala raste sa temperaturom jer veća temperatura dovodi do više vibracija u atomima, koje smetaju pokretu elektrona. Međutim, neki materijali, kao što su poluprovodnici, imaju nižu specifičnu otpornost na višim temperaturama jer veća temperatura povećava broj slobodnih elektrona dostupnih za provodnost.
Oblik i veličina materijala. Specifična otpornost materijala je intrinzično svojstvo koje ne zavisi od njegovog oblika i veličine. Međutim, otpornost vodiča zavisi od njegovog oblika i veličine jer je otpornost proporcionalna dužini i obrnuto proporcionalna površini presjeka. Stoga, duži i tanji vodiči imaju veću otpornost od kraćih i debljih.