Електрична отпорност

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Електрична отпорност (или специфична електрична отпорност) е мера во која еден материјал дава отпор (се противи) на текот на електрична струја. Ниска отпорност значи дека материјалот без проблем дозолува течење на електрично полнење низ него. SI единица за електричен отпор е ом метар.

Дефиниции[уреди]

Парче отпорен материјал со електрични контакти по краевите

Електричната отпорност ρ („ро“) на еден материјал зависи од

{\rho={R \left. \frac{A}{l} \right.}}

каде

ρ е статичната отпорност (изразена во ом метри - Ωm)
R е електричната отпорност на еднообразен примерок на материјал (изразена во омови - Ω)
l е должината на примерокот (изразена во метри - m)
A е пресекот на примерокот (изразен во квадратни метри - m²)

Електричната отпорност може да се дефинира и како

\rho={E \over J}

каде

E е величината на електричното поле (изразена во волти на метар - V/m)
J е величината на густината на струјата (изразена во ампери на квадратен метар A/m²)

Најпосле, електричната отпорност се дефинира и како обратна на спроводливоста σ (сигма), на материјалот, или

\rho = {1 \over \sigma}

Таблица на отпорности[уреди]

На оваа таблица се прикажани отпорноста и температурниот коефициент на разни материјали. Вредностите се точни на 20 °C

Материјал Отпорност (Ωm) Температурен коефициент во келвини *
Сребро[1] 1,47 × 10−8 ,0038
Бакар[1] 1,72 × 10−8 ,0039
Злато[1] 2,44 × 10−8 ,0034
Алуминиум[1] 2,82 × 10−8 ,0039
Волфрам[1] 5,6 × 10−8 ,0045
Железо[1] 1,0 × 10−7 ,005
Месинг[2] 0,8 × 10−7 ,0015
Платина[1] 1,1 × 10−7 ,00392
Олово[1] 2,2 × 10−7 ,0039
Манганин[3] 4,4 × 10−7 ,000002
Константан[3] 4,9 × 10−7 ,00001
Жива[3] 9,8 × 10−7 ,0009
Нихром[1][4] 1,10 × 10−6 ,0004
Јаглерод[1][5] 3,5 × 10−5 -,0005
Германиум[1][5] 4,6 × 10−1 -,048
Силикон[1][5] 6,40 × 102 -,075
Стакло[1] 1010 до 1014 нема
Тврда гума[1] околу 1013 нема
Сулфур[1] 1015 нема
Кварц (фузиран)[1] 7,5 × 1017 нема
ПЕТ околу 1 × 1020 нема
Тефлон околу 1 × 1022 to 1 × 1024 нема
  • Броевите во оваа колона го зголемуваат или намалуваат мантисниот дел од отпорноста. На пример, при 21 °C (294,15K), отпорноста на среброто изнесува 1,4738 × 10−8

Зависност од температура[уреди]

Воопштено, електричната отпорност на металите се зголемува со температура, додека отпорноста на полупроводниците се намалува со зголемување на температурата. Во обата случаја содејствувањата на релација електрон-фонон играт клучна улога. При повисоки температури, отпорот на металот се зголемуваправопропорционално со температурата. При намалување на истата, температурната зависност на отпорноста следи функција со закон на степенување на таа температура. Математички температурната зависност на отпорноста ρ на еден метал е дадена во Блох-Грунајсеновата формула :

\rho(T)=\rho(0)+A(\frac{T}{\Theta_R})^n\int_0^{\frac{\Theta_R}{T}}\frac{x^n}{(e^x-1)(1-e^{-x})}dx

каде \rho(0) е остаточна отпорност заради распрснувањето кое доаѓа од дефектите, A а е константа која зависи од брзината на електроните на Фермиевата површина, Дебајевиот радиус и густината на бројот на електроните во металот. \Theta_R е Дебјева температура според мерењата на отпорност и е речиси иста со вредностите на Дебјевата температура добиени со мерењата на специфичната температура. n е цел број кој зависи од карактерот на содејствувањата:

  1. n=5 имплицира дека отпорот се должи на распрснувањето на електрони од страна на фононите (како што е за простите метали)
  2. n=3 имплицира дека отпорот се должи на s-d расопсрнување на електрони (како што е со преодните метали)
  3. n=2 имплицира дека отпорот се должи на на содејствувањето на релација електрон-електрон.

Со доволно намалување на температурата на металот (така што сите фонони се 'замрзнуваат'), отпорноста достигнува постојана вредност, позната како остаточна отпорност. Оваа вредност не зависи само од видот на метал, туку и од неговата чистота и термичка историја. Вредноста на остаточната отпорност на еден материјал се одредува преку концентрацијата на примеси. Некои материјали ја губат сета електрична отпорност при доволно ниски температури, заради ефектот наречен суперспроводливост.

Еве уште подобра претстава за отпороноста на еден полупроводник со помош на Штајнхарт-Хартовата равенка:

1/T = A + B \ln(\rho) + C (\ln(\rho))^3 \,

каде A, B и C се т.н. Штајнхарт-Хартови коефициенти.

Равенкава се користи за баждарење на термистори.

Комплексна отпорност[уреди]

При анализирање на реакциите на материјалот при променливи електрични полиња, како што се прави кај извесни видови томографија, потребно е отпорноста да се замени со комплексна величина наречена импеданција, аналогно на електричната импеданса. Импендансата е збир на реалната компонента, отпорноста, и имагарна компонента, реактивноста (реактанса) [1].

Извори[уреди]

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 Serway, Raymond A. (1998). „Principles of Physics“ (2 изд. издание). Fort Worth, Texas; London: Saunders College Pub. стр. стр. 602. ISBN 0-03-020457-7. 
  2. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име .
  3. 3,0 3,1 3,2 Giancoli, Douglas C. (1995). „Physics: principles with applications“ (4 изд. издание). London: Prentice Hall. ISBN 0-13-102153-2. 
    (видете и Таблица на отпорност (англиски))
  4. Ni,Fe,Cr - легура за грејни тела.
  5. 5,0 5,1 5,2 Отпорноста на полупроводниците во голема мера зависи од примесите во материјалот.
  • Paul Tipler (2004). „Physics for Scientists and Engineers: Electricity, Magnetism, Light, and Elementary Modern Physics (5 изд.)“. W. H. Freeman. ISBN 0-7167-0810-8. 

Поврзано[уреди]