Faktoren, die die spezifische Widerstandsfähigkeit elektrischer Materialien beeinflussen
Faktoren, die die spezifische Widerstandszahl elektrischer Materialien beeinflussen, sind wie folgt aufgelistet –
Temperatur.
Legieren.
Mechanische Belastung.
Alterungsverfestigung.
Kaltumformen.
Temperatur
Die spezifische Widerstandszahl der Materialien ändert sich mit der Temperatur. Die spezifische Widerstandszahl der meisten Metalle steigt mit der Temperatur. Die Änderung der spezifischen Widerstandszahl des Materials bei einer Temperaturänderung wird durch die unten angegebene Formel beschrieben -
Wobei,
ρt1 ist die spezifische Widerstandszahl des Materials bei der Temperatur t1o C
und
ρt2 ist die spezifische Widerstandszahl des Materials bei der Temperatur t2oC
α1 ist der Temperaturkoeffizient des Widerstands des Materials bei der Temperatur t1o C.
Falls der Wert von α1 positiv ist, steigt die spezifische Widerstandszahl des Materials.
Die spezifische Widerstandszahl von Metallen steigt mit der Temperatur. Das bedeutet, dass Metalle einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstands haben. Einige Metalle zeigen bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt eine Null-Widerstandszahl. Dieses Phänomen wird "Supraleitung" genannt. Die spezifische Widerstandszahl von Halbleitern und Isolierstoffen sinkt mit steigender Temperatur. Das bedeutet, dass Halbleiter und Isolierstoffe einen negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands haben.
Legieren
Legieren ist eine feste Lösung aus zwei oder mehr Metallen. Legierung von Metallen wird verwendet, um bestimmte mechanische und elektrische Eigenschaften zu erzielen. Die atomare Struktur einer festen Lösung ist im Vergleich zu reinen Metallen unregelmäßig. Daher steigt die elektrische Spezifische Widerstandszahl der festen Lösung mit zunehmendem Legierungsgehalt schneller an. Ein kleiner Anteil von Verunreinigungen kann die spezifische Widerstandszahl des Metalls beträchtlich erhöhen. Sogar Verunreinigungen mit geringer Widerstandszahl können die Widerstandszahl des Grundmetalls beträchtlich erhöhen. Zum Beispiel erhöht die Verunreinigung von Silber (mit der niedrigsten spezifischen Widerstandszahl unter allen Metallen) in Kupfer die spezifische Widerstandszahl des Kupfers.
Mechanische Belastung
Mechanische Belastung der Kristallstruktur des Materials führt zu lokalen Spannungen in der Kristallstruktur des Materials. Diese lokalen Spannungen stören die Bewegung der freien Elektronen durch das Material. Dies führt zu einer Erhöhung der spezifischen Widerstandszahl des Materials. Gegenläufig reduziert Glühen, das Metall die spezifische Widerstandszahl des Metalls. Das Glühen des Metalls beseitigt die mechanische Belastung des Materials, wodurch die lokalen Spannungen aus der Kristallstruktur des Metalls entfernt werden. Dadurch sinkt die spezifische Widerstandszahl des Metalls. Zum Beispiel ist die spezifische Widerstandszahl von hart gezogenem Kupfer höher als die von geglättetem Kupfer.
Alterungsverfestigung
Alterungsverfestigung ist ein Wärmebehandlungsprozess, der verwendet wird, um die Fließgrenze zu erhöhen und die Fähigkeit von Legierungen, dauerhafte Verformungen durch externe Kräfte zu widerstehen, zu entwickeln. Alterungsverfestigung wird auch als "Ausfällverfestigung" bezeichnet. Dieser Prozess erhöht die Festigkeit von Legierungen, indem er feste Verunreinigungen oder Ausfallprodukte erzeugt. Diese erzeugten festen Verunreinigungen oder Ausfallprodukte stören die Kristallstruktur des Metalls, was die Bewegung der freien Elektronen durch das Metall stört. Daher steigt die spezifische Widerstandszahl des Metalls.
Kaltumformen
Kaltumformen ist ein Fertigungsprozess, der verwendet wird, um die Festigkeit von Metallen zu erhöhen. Kaltumformen wird auch als "Verfestigung durch Umformen" oder "Spannungsverfestigung" bezeichnet. Kaltumformen wird verwendet, um die mechanische Festigkeit des Metalls zu erhöhen. Kaltumformen stört die Kristallstruktur von Metallen, was die Bewegung der Elektronen im Metall stört, wodurch die spezifische Widerstandszahl des Metalls ansteigt.
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