Rezistivitatea electrică a metalelor și a factorilor care o afectează
Din punctul de vedere al teoriei cuantice a conductorului electric în rezistența electrică apare ca rezultat al împrăștierii energiei electromagnetice în interacțiunea undelor electromagnetice cu atomi în încălcarea structura corectă a rețelei cristaline.
La zero absolut într-un mod ideal perfectă atomi de cristal sunt strict periodice, iar undele electromagnetice trec liber prin rețeaua cristalină, fără a simți o rezistență. În sălbatic metalul conductorii au o latice deformată și sunt folosite la temperaturi diferite de zero absolut.
Principalele surse care cauzează o denaturare a rețelei cristaline, sunt după cum urmează: vibrațiile termice și mișcarea atomilor, introducerea atomilor străine a altor metale, modificări structurale ale aliajelor și prezența diferitelor imperfecțiuni (posturi vacante, dislocații, etc ....).
1. Efectul temperaturii
Cu creșterea temperaturii, atomii metalici oscileze despre punctele cu zăbrele, care determină împrăștierea undelor de electroni, ceea ce duce la creșterea rezistenței electrice. Această creștere poate fi exprimată dependența
este rezistența electrică specifică la 0 ° C,
rezistență electrică y sensibilă a metalului recopt în funcție de temperatură, și p - rezistența reziduală. Experimentele au confirmat faptul că p este independentă de temperatură sau, cu alte cuvinte, dp / dT nu depinde de gradul de deformare.
La deformări foarte mici observate, uneori, scăderea rezistenței electrice, care trebuie să fie atribuite evenimentelor adverse: un sigiliu de metal, izolare filme intercristaline distrugere, etc ...
La recoacere (încălzirea metalului de mai sus 0,4 temperatură de topire) a rezistenței electrice este redusă, o revenire la valorile inițiale (înainte de deformare).
Influența atomilor străini
Prezența atomilor străine (impurități sau dopants) cauzează o perturbare a rețelei cristaline a metalului, ceea ce duce la o creștere a rezistenței electrice.
Dacă atomii străine prezente în metal formează o soluție solidă cu ei (a se vedea., Etc.) într-o cantitate de până la 1% (atomic), atunci rezistența electrică crește aproximativ proporțional cu concentrația acestora (atomic). La concentrații mai mari, cantitatea de rezistență electrică depinde de tipul de diagrama de fază, care se formează dopant și metalul de bază.
Pentru a evalua influența atomilor străini în rezistența electrică a metalului de bază este prevăzut un număr de formule empirice.
Modificarea rezistenței electrice prin prezența atomilor străini este determinată de solubilitatea elementului de inserție (dopant) în metalul de bază.
- • rezistență electrică suplimentară per procent atomic din dopant).
la o temperatură T = const în această serie de soluții solide).
Creșterea rezistenței electrice cauzate de procentul atomic al amestecului depinde de valența solventului și solutului metal. Cu cât diferența, cu atât mai mare creșterea rezistenței electrice suplimentare, r. F.
- valența elementului de aliere și metalul solvent.
- coeficienți în funcție de poziția elementului de aliere din tabelul periodic.
Modificarea rezistenței electrice prin regula Matthiesen - Fleming valabilă numai pentru soluții solide slab concentrate.
De fapt, coeficientul de temperatură al rezistenței electrice determinate prin soluția solidă cu formula
- rezistivitate electrică și
Într-o abatere de la stoichiometrice compozițiile crește rezistența electrică deoarece aranjamentul atomic devine mai puțin regulată.
Prin sistemele de primul tip includ cele în care una forme de fază o singură matrice pe bază, care nu este introdusă între contactarea unei a doua fază cristalină. Prin sistemele statistice includ aliaje în care nu există un cadru comun, ele constau din cristale distribuite în mod aleatoriu, plasarea lor neregulat (amestec static).
Pentru sistemele de matrice de relații valabile
Rezistivitatea electrică a aliajului:
Pentru conductivitate statică amestec de aliaj poate fi calculat: