Resistivitas aluminium dalam si. Resistivitas listrik

Resistivitas adalah konsep terapan dalam teknik kelistrikan. Ini menunjukkan berapa banyak hambatan per satuan panjang suatu bahan dengan satuan penampang terhadap arus yang mengalir melaluinya - dengan kata lain, berapa hambatan yang dimiliki kawat dengan penampang milimeter sepanjang satu meter. Konsep ini digunakan dalam berbagai perhitungan kelistrikan.

Penting untuk memahami perbedaan antara resistivitas listrik DC dan resistivitas listrik AC. Dalam kasus pertama, perlawanan disebabkan semata-mata oleh tindakan arus searah kepada kondektur. Dalam kasus kedua, arus bolak-balik (bisa dalam bentuk apa pun: sinusoidal, persegi panjang, segitiga, atau sewenang-wenang) menyebabkan medan pusaran tambahan pada konduktor, yang juga menciptakan hambatan.

Representasi fisik

Dalam perhitungan teknis yang melibatkan peletakan kabel dengan berbagai diameter, parameter digunakan untuk menghitung panjang kabel yang dibutuhkan dan parameternya Karakteristik listrik. Salah satu parameter utamanya adalah resistivitas. Rumus resistivitas listrik:

ρ = R * S / l, dimana:

• ρ adalah resistivitas material;
• R adalah hambatan listrik ohmik dari konduktor tertentu;
• S - penampang;
• aku - panjang.

Dimensi ρ diukur dalam Ohm mm 2 /m, atau, disingkat rumus - Ohm m.

Nilai ρ untuk zat yang sama selalu sama. Oleh karena itu, ini adalah konstanta yang mencirikan bahan konduktor. Biasanya ditunjukkan dalam direktori. Berdasarkan hal ini, besaran teknis sudah dapat dihitung.

Penting untuk dikatakan tentang konduktivitas listrik spesifik. Nilai ini adalah kebalikan dari resistivitas material, dan digunakan sama dengan resistivitas material. Ini juga disebut konduktivitas listrik. Semakin tinggi nilai ini, semakin besar logam lebih baik menghantarkan arus. Misalnya konduktivitas tembaga adalah 58,14 m/(Ohm mm2). Atau, dalam satuan SI: 58.140.000 S/m. (Siemens per meter adalah satuan SI untuk konduktivitas listrik).

Kita dapat berbicara tentang resistivitas hanya dengan adanya elemen yang menghantarkan arus, karena dielektrik memiliki hambatan listrik yang tak terhingga atau mendekati tak terhingga. Sebaliknya, logam merupakan konduktor arus yang sangat baik. Anda dapat mengukur hambatan listrik konduktor logam menggunakan miliohmmeter, atau mikroohmmeter yang lebih akurat. Nilai diukur antara probe yang diterapkan pada bagian konduktor. Mereka memungkinkan Anda memeriksa sirkuit, kabel, belitan motor dan generator.

Logam berbeda-beda dalam kemampuannya menghantarkan arus. Resistivitas berbagai logam- parameter yang mengkarakterisasi perbedaan ini. Data diberikan pada suhu material 20 derajat Celcius:

Parameter ρ menunjukkan berapa hambatan yang dimiliki konduktor meter dengan penampang 1 mm 2. Semakin tinggi nilainya maka hambatan listriknya akan semakin besar. kawat yang tepat panjang tertentu. ρ terkecil, seperti dapat dilihat dari daftar, adalah perak; resistansi satu meter bahan ini hanya akan sama dengan 0,015 Ohm, tetapi logam ini terlalu mahal untuk digunakan dalam skala industri. Berikutnya adalah tembaga, yang jauh lebih umum di alam (bukan logam mulia, tapi logam non-besi). Oleh karena itu, kabel tembaga sangat umum.

Tembaga tidak hanya itu panduan yang bagus arus listrik, tetapi juga bahannya sangat plastik. Berkat sifat ini, kabel tembaga lebih pas dan tahan terhadap tekukan dan peregangan.

Tembaga banyak diminati di pasaran. Banyak produk berbeda dibuat dari bahan ini:

• Berbagai macam konduktor;
• Suku cadang mobil (misalnya radiator);
• Mekanisme jam;
• Komponen komputer;
• Bagian dari perangkat listrik dan elektronik.

Spesifik hambatan listrik Tembaga adalah salah satu bahan konduktif terbaik, sehingga banyak produk industri kelistrikan dibuat berdasarkan bahan tersebut. Selain itu, tembaga mudah disolder, sehingga sangat umum terjadi pada radio amatir.

Konduktivitas termal tembaga yang tinggi memungkinkannya digunakan dalam perangkat pendingin dan pemanas, dan plastisitasnya memungkinkan pembuatan bagian terkecil dan konduktor tertipis.

Penghantar arus listrik ada jenis pertama dan kedua. Konduktor jenis pertama adalah logam. Konduktor tipe kedua adalah larutan konduktif cairan. Arus tipe pertama dibawa oleh elektron, dan pembawa arus pada konduktor tipe kedua adalah ion, partikel bermuatan cairan elektrolitik.

Kita dapat berbicara tentang konduktivitas suatu bahan hanya dalam konteks suhu lingkungan. Dengan lebih banyak suhu tinggi konduktor jenis pertama meningkatkan hambatan listriknya, dan yang kedua, sebaliknya, menurun. Dengan demikian, ada koefisien suhu ketahanan bahan. Resistivitas tembaga Ohm m meningkat seiring dengan meningkatnya pemanasan. Koefisien suhuα juga hanya bergantung pada bahannya, nilai ini tidak memiliki dimensi dan untuk logam dan paduan yang berbeda sama dengan indikator berikut:

• Perak - 0,0035;
• Besi - 0,0066;
• Platina - 0,0032;
• Tembaga - 0,0040;
• Tungsten - 0,0045;
• Merkuri - 0,0090;
• Konstantan - 0,000005;
• Nikelin - 0,0003;
• Nikrom - 0,00016.

Penentuan nilai hambatan listrik suatu bagian konduktor pada suhu tinggi R (t) dihitung dengan menggunakan rumus:

R (t) = R (0) · , dimana:

• R (0) - resistansi pada suhu awal;
• α - koefisien suhu;
• t - t (0) - perbedaan suhu.

Misalnya, dengan mengetahui hambatan listrik tembaga pada suhu 20 derajat Celcius, Anda dapat menghitung berapa besar hambatan listriknya pada suhu 170 derajat, yaitu bila dipanaskan sebesar 150 derajat. Resistensi awal akan meningkat sebesar 1,6 kali lipat.

Sebaliknya, ketika suhu meningkat, konduktivitas bahan menurun. Karena ini adalah kebalikan dari hambatan listrik, maka hambatan tersebut berkurang dengan jumlah yang persis sama. Misalnya, daya hantar listrik tembaga bila bahan tersebut dipanaskan 150 derajat akan berkurang 1,6 kali lipat.

Ada paduan yang praktis tidak mengubah hambatan listriknya ketika suhu berubah. Ini misalnya konstantan. Ketika suhu berubah seratus derajat, resistansinya hanya meningkat 0,5%.

Konduktivitas bahan akan menurun seiring dengan panas, namun akan membaik seiring dengan penurunan suhu. Hal ini terkait dengan fenomena superkonduktivitas. Jika suhu konduktor diturunkan di bawah -253 derajat Celcius, hambatan listriknya akan menurun tajam: hampir nol. Akibatnya, biaya transmisi turun energi listrik. Satu-satunya masalah adalah mendinginkan konduktor pada suhu seperti itu. Namun, karena penemuan superkonduktor suhu tinggi berdasarkan oksida tembaga baru-baru ini, material harus didinginkan hingga nilai yang dapat diterima.

Oleh karena itu, penting untuk mengetahui parameter semua elemen dan bahan yang digunakan. Dan tidak hanya listrik, tetapi juga mekanik. Dan siapkan beberapa bahan referensi praktis yang memungkinkan Anda membandingkan karakteristik bahan yang berbeda dan memilih untuk merancang dan mengerjakan apa yang optimal dalam situasi tertentu.
Dalam jalur transmisi energi, yang tujuannya adalah untuk menyalurkan energi ke konsumen dengan cara yang paling produktif, yaitu dengan efisiensi tinggi, baik kerugian ekonomi maupun mekanisme jalur itu sendiri diperhitungkan. Hasil akhirnya tergantung pada mekanismenya - yaitu, perangkat dan susunan konduktor, isolator, penyangga, transformator step-up/step-down, berat dan kekuatan semua struktur, termasuk kabel yang direntangkan dalam jarak jauh, serta bahan yang dipilih untuk setiap elemen struktural. efisiensi ekonomi lini, pengoperasiannya, dan biaya pengoperasiannya. Selain itu, pada jalur yang memancarkan listrik, terdapat persyaratan yang lebih tinggi untuk menjamin keselamatan jalur itu sendiri dan segala sesuatu di sekitarnya yang dilaluinya. Dan hal ini menambah biaya baik untuk penyediaan kabel listrik maupun untuk tambahan batas keamanan semua struktur.

Sebagai perbandingan, data biasanya direduksi menjadi satu bentuk yang dapat dibandingkan. Seringkali julukan "spesifik" ditambahkan ke karakteristik tersebut, dan nilainya sendiri dianggap berdasarkan standar tertentu yang disatukan oleh parameter fisik. Misalnya resistivitas listrik adalah hambatan (ohm) suatu penghantar yang terbuat dari beberapa logam (tembaga, alumunium, baja, tungsten, emas) yang mempunyai satuan panjang dan satuan penampang dalam sistem satuan pengukuran yang digunakan (biasanya SI ). Selain itu, suhunya diatur, karena ketika dipanaskan, resistansi konduktor dapat berperilaku berbeda. Kondisi pengoperasian rata-rata normal diambil sebagai dasar - pada 20 derajat Celcius. Dan jika properti penting ketika mengubah parameter lingkungan (suhu, tekanan), koefisien diperkenalkan dan tabel tambahan serta grafik ketergantungan disusun.

Jenis resistivitas

Karena resistensi terjadi:

• aktif - atau ohmik, resistif - akibat konsumsi listrik untuk memanaskan konduktor (logam) ketika arus listrik melewatinya, dan
• reaktif - kapasitif atau induktif - yang terjadi dari kerugian yang tak terhindarkan karena terciptanya setiap perubahan arus yang melewati konduktor medan listrik, maka resistivitas konduktor ada dalam dua jenis:

1. Hambatan listrik spesifik terhadap arus searah (bersifat resistif) dan
2. Hambatan listrik spesifik terhadap arus bolak-balik (bersifat reaktif).

Di sini, resistivitas tipe 2 adalah nilai yang kompleks; terdiri dari dua komponen TC - aktif dan reaktif, karena resistansi resistif selalu ada ketika arus mengalir, apa pun sifatnya, dan resistansi reaktif hanya terjadi ketika ada perubahan arus di sirkuit. Pada rangkaian DC, reaktansi hanya terjadi selama proses transien yang berhubungan dengan penyalaan arus (perubahan arus dari 0 ke nominal) atau pemadaman (perbedaan dari nominal ke 0). Dan mereka biasanya diperhitungkan hanya ketika merancang perlindungan terhadap beban berlebih.

Di rantai arus bolak-balik fenomena yang terkait dengan reaktansi jauh lebih beragam. Mereka tidak hanya bergantung pada aliran arus aktual melalui penampang tertentu, tetapi juga pada bentuk konduktor, dan ketergantungannya tidak linier.

Faktanya adalah bahwa arus bolak-balik menginduksi medan listrik baik di sekitar konduktor yang dilaluinya maupun di dalam konduktor itu sendiri. Dan dari medan ini timbul arus eddy, yang memberikan efek “mendorong” pergerakan utama muatan yang sebenarnya, dari kedalaman seluruh penampang konduktor ke permukaannya, yang disebut “efek kulit” (dari kulit – kulit). Ternyata arus eddy sepertinya “mencuri” penampang konduktornya. Arus mengalir pada lapisan tertentu yang dekat dengan permukaan, sisa ketebalan konduktor tetap tidak terpakai, tidak mengurangi resistansinya, dan tidak ada gunanya menambah ketebalan konduktor. Terutama pada frekuensi tinggi. Oleh karena itu, untuk arus bolak-balik, resistansi diukur pada bagian konduktor yang seluruh bagiannya dapat dianggap dekat permukaan. Kawat seperti itu disebut tipis; ketebalannya sama dengan dua kali kedalaman lapisan permukaan ini, di mana arus eddy menggantikan arus utama yang berguna yang mengalir dalam konduktor.

Tentu saja, pengurangan ketebalan kabel dengan penampang bulat tidak terbatas pada itu saja implementasi yang efektif arus bolak-balik. Konduktor dapat diencerkan, tetapi pada saat yang sama dibuat rata dalam bentuk pita, maka penampangnya akan lebih tinggi dari pada kawat bundar, dan karenanya resistansinya akan lebih rendah. Selain itu, peningkatan luas permukaan saja akan berdampak pada peningkatan penampang efektif. Hal yang sama dapat dicapai dengan menggunakan kawat pilin daripada kawat inti tunggal; terlebih lagi, kawat pilin lebih fleksibel dibandingkan kawat inti tunggal, yang seringkali bernilai. Sebaliknya, dengan mempertimbangkan efek kulit pada kabel, kabel dapat dibuat komposit dengan membuat inti dari logam yang mempunyai sifat kekuatan yang baik, misalnya baja, tetapi sifat kelistrikannya rendah. Dalam hal ini, jalinan aluminium dibuat di atas baja, yang memiliki resistivitas lebih rendah.

Selain efek kulit, aliran arus bolak-balik pada konduktor dipengaruhi oleh eksitasi arus eddy pada konduktor di sekitarnya. Arus seperti itu disebut arus induksi, dan arus tersebut diinduksi baik pada logam yang tidak berperan sebagai pengkabelan (elemen struktur penahan beban), dan pada kabel seluruh kompleks konduktif - memainkan peran kabel fase lain, netral. , landasan.

Semua fenomena ini terjadi di semua struktur kelistrikan, sehingga semakin penting untuk memiliki referensi komprehensif untuk berbagai macam material.

Resistivitas konduktor diukur dengan instrumen yang sangat sensitif dan presisi, karena logam dengan resistansi terendah dipilih untuk pengkabelan - dengan urutan ohm * 10 -6 per meter panjang dan meter persegi. mm. bagian. Sebaliknya, untuk mengukur resistivitas isolasi, diperlukan instrumen yang memiliki rentang nilai resistansi yang sangat besar - biasanya megohm. Jelas bahwa konduktor harus dapat menghantarkan arus dengan baik, dan isolator harus dapat mengisolasi dengan baik.

Meja

Tabel resistivitas konduktor (logam dan paduan)
Bahan konduktor	Komposisi (untuk paduan)	Resistivitas ρ mΩ × mm 2/m
	tembaga, seng, timah, nikel, timbal, mangan, besi, dll.
Aluminium
Tungsten
Molibdenum
	tembaga, timah, aluminium, silikon, berilium, timbal, dll. (kecuali seng)
	besi, karbon
	tembaga, nikel, seng
Manganin	tembaga, nikel, mangan
Konstantan	tembaga, nikel, aluminium
	nikel, kromium, besi, mangan
	besi, kromium, aluminium, silikon, mangan

Besi sebagai konduktor dalam teknik elektro

Besi adalah logam yang paling melimpah di alam dan teknologi (setelah hidrogen, yang juga merupakan logam). Ini adalah yang termurah dan memiliki karakteristik kekuatan yang sangat baik, sehingga banyak digunakan sebagai dasar kekuatan. berbagai desain.

Dalam bidang teknik kelistrikan, besi digunakan sebagai penghantar berupa kawat baja fleksibel yang memerlukan kekuatan fisik dan kelenturan, serta ketahanan yang diperlukan dapat dicapai melalui penampang yang sesuai.

Dengan memiliki tabel resistivitas berbagai logam dan paduan, Anda dapat menghitung penampang kabel yang terbuat dari konduktor berbeda.

Sebagai contoh, mari kita coba mencari penampang konduktor yang setara secara listrik yang terbuat dari bahan berbeda: kawat tembaga, tungsten, nikel, dan besi. Mari kita ambil kawat aluminium dengan penampang 2,5 mm sebagai kawat awal.

Kita membutuhkan bahwa sepanjang 1 m hambatan kawat yang terbuat dari semua logam ini sama dengan hambatan kawat aslinya. Hambatan aluminium per panjang 1 m dan penampang 2,5 mm akan sama dengan

Di mana R- perlawanan, ρ – resistivitas logam dari meja, S- luas penampang, L- panjang.

Mengganti nilai aslinya, kita mendapatkan hambatan sepotong kawat aluminium sepanjang satu meter dalam ohm.

Setelah ini, mari kita selesaikan rumus S

Kami akan mengganti nilai dari tabel dan mendapatkan luas penampang untuk logam yang berbeda.

Karena resistivitas dalam tabel diukur pada kawat sepanjang 1 m, dalam mikroohm per 1 mm 2 bagian, maka kita mendapatkannya dalam mikroohm. Untuk mendapatkannya dalam ohm, Anda perlu mengalikan nilainya dengan 10 -6. Namun kita tidak perlu mendapatkan angka ohm dengan 6 angka nol setelah koma, karena kita masih mencari hasil akhirnya dalam mm2.

Seperti yang Anda lihat, resistansi besinya cukup tinggi, kawatnya tebal.

Namun ada bahan yang lebih besar lagi, misalnya nikel atau konstantan.

Seperti yang kita ketahui dari hukum Ohm, arus pada suatu bagian rangkaian mempunyai hubungan sebagai berikut: Saya=U/R. Hukum tersebut diturunkan melalui serangkaian eksperimen yang dilakukan fisikawan Jerman Georg Ohm pada abad ke-19. Dia memperhatikan sebuah pola: kekuatan arus di setiap bagian rangkaian secara langsung bergantung pada tegangan yang diterapkan ke bagian ini, dan berbanding terbalik dengan resistansinya.

Belakangan diketahui bahwa hambatan suatu bagian bergantung pada karakteristik geometriknya sebagai berikut: R=ρl/S,

dimana l adalah panjang konduktor, S adalah luasnya persilangan, dan ρ adalah koefisien proporsionalitas tertentu.

Jadi, resistansi ditentukan oleh geometri konduktor, serta oleh parameter seperti resistansi spesifik (selanjutnya disebut resistivitas) - begitulah koefisien ini disebut. Jika Anda mengambil dua konduktor dengan penampang dan panjang yang sama dan menempatkannya dalam rangkaian satu per satu, kemudian dengan mengukur arus dan hambatan, Anda dapat melihat bahwa dalam kedua kasus, indikator ini akan berbeda. Jadi, spesifiknya hambatan listrik- ini adalah karakteristik bahan dari mana konduktor dibuat, atau, lebih tepatnya, zatnya.

Konduktivitas dan resistensi

KITA. menunjukkan kemampuan suatu zat untuk mencegah lewatnya arus. Namun dalam fisika ada juga besaran kebalikannya - konduktivitas. Dia menunjukkan kemampuan untuk melakukan listrik. Dia terlihat seperti ini:

σ=1/ρ, dimana ρ adalah resistivitas zat.

Jika kita berbicara tentang konduktivitas, maka ditentukan oleh karakteristik pembawa muatan dalam zat tersebut. Jadi, logam memiliki elektron bebas. Pada cangkang luar jumlahnya tidak lebih dari tiga, dan lebih menguntungkan bagi atom untuk “memberikannya”, itulah yang terjadi ketika reaksi kimia dengan zat dari sisi kanan tabel periodik. Dalam situasi di mana kita memiliki logam murni, ia memiliki struktur kristal di mana elektron terluar digunakan bersama. Merekalah yang mentransfer muatan jika medan listrik diterapkan pada logam.

Dalam larutan, pembawa muatan adalah ion.

Jika kita berbicara tentang zat seperti silikon, maka sifat-sifatnya memang demikian semikonduktor dan ini bekerja dengan prinsip yang sedikit berbeda, tetapi akan dibahas lebih lanjut nanti. Sementara itu, mari kita cari tahu perbedaan golongan zat ini:

1. Konduktor;
2. Semikonduktor;
3. Dielektrik.

Konduktor dan dielektrik

Ada zat yang hampir tidak menghantarkan arus. Mereka disebut dielektrik. Zat tersebut mampu melakukan polarisasi Medan listrik, artinya, molekul-molekulnya dapat berputar dalam medan ini bergantung pada bagaimana molekul-molekul tersebut terdistribusi di dalamnya elektron. Tetapi karena elektron-elektron ini tidak bebas, tetapi berfungsi untuk komunikasi antar atom, maka elektron-elektron tersebut tidak menghantarkan arus.

Konduktivitas dielektrik hampir nol, meskipun tidak ada yang ideal di antara mereka (ini adalah abstraksi yang sama dengan yang mutlak tubuh hitam atau gas ideal).

Batas konvensional konsep “konduktor” adalah ρ<10^-5 Ом, а нижний порог такового у диэлектрика - 10^8 Ом.

Di antara kedua kelas tersebut terdapat zat yang disebut semikonduktor. Tetapi pemisahannya menjadi kelompok zat yang terpisah tidak banyak dikaitkan dengan keadaan peralihannya pada garis “konduktivitas - resistansi”, tetapi dengan ciri konduktivitas ini dalam kondisi yang berbeda.

Ketergantungan pada faktor lingkungan

Konduktivitas bukanlah nilai yang sepenuhnya konstan. Data dalam tabel yang diambil untuk perhitungan ada untuk kondisi lingkungan normal, yaitu untuk suhu 20 derajat. Pada kenyataannya, sulit untuk menemukan kondisi ideal untuk pengoperasian suatu rangkaian; sebenarnya AS (dan karenanya konduktivitas) bergantung pada faktor-faktor berikut:

1. suhu;
2. tekanan;
3. adanya medan magnet;
4. lampu;
5. keadaan agregasi.

Zat yang berbeda memiliki jadwalnya sendiri untuk mengubah parameter ini dalam kondisi berbeda. Jadi, feromagnet (besi dan nikel) meningkatkannya ketika arah arus bertepatan dengan arah garis medan magnet. Sedangkan untuk suhu, ketergantungan di sini hampir linier (bahkan ada konsep koefisien resistansi suhu, dan ini juga merupakan nilai tabel). Tetapi arah ketergantungan ini berbeda: untuk logam, ketergantungan ini meningkat seiring dengan meningkatnya suhu, dan untuk unsur tanah jarang dan larutan elektrolit, ketergantungan ini meningkat - dan ini berada dalam keadaan agregasi yang sama.

Untuk semikonduktor, ketergantungan pada suhu tidak linier, tetapi hiperbolik dan terbalik: dengan meningkatnya suhu, konduktivitasnya meningkat. Ini secara kualitatif membedakan konduktor dari semikonduktor. Seperti inilah ketergantungan ρ pada suhu konduktor:

Resistivitas tembaga, platina dan besi ditampilkan di sini. Beberapa logam, misalnya merkuri, memiliki grafik yang sedikit berbeda - ketika suhu turun hingga 4 K, ia kehilangan hampir seluruhnya (fenomena ini disebut superkonduktivitas).

Dan untuk semikonduktor ketergantungan ini akan menjadi seperti ini:

Ketika bertransisi ke wujud cair, ρ logam meningkat, tetapi kemudian semuanya berperilaku berbeda. Misalnya, untuk bismut cair, suhunya lebih rendah dibandingkan suhu kamar, dan untuk tembaga 10 kali lebih tinggi dari suhu normal. Nikel meninggalkan grafik linier pada 400 derajat lagi, setelah itu ρ turun.

Tapi tungsten memiliki ketergantungan suhu yang tinggi sehingga menyebabkan lampu pijar padam. Saat dihidupkan, arus memanaskan koil, dan resistansinya meningkat beberapa kali lipat.

Juga kamu. Dengan. paduan tergantung pada teknologi produksinya. Jadi, jika kita berhadapan dengan campuran mekanis sederhana, maka hambatan suatu zat dapat dihitung dengan menggunakan rata-rata, tetapi untuk paduan substitusi (yaitu ketika dua atau lebih unsur digabungkan menjadi satu kisi kristal) akan berbeda. , sebagai suatu peraturan, jauh lebih besar. Misalnya, nichrome, dari mana spiral untuk kompor listrik dibuat, memiliki nilai sedemikian rupa untuk parameter ini sehingga ketika dihubungkan ke sirkuit, konduktor ini memanas hingga titik kemerahan (itulah sebabnya, sebenarnya, digunakan).

Berikut adalah karakteristik ρ baja karbon:

Seperti yang dapat dilihat, saat mendekati suhu leleh, ia menjadi stabil.

Resistivitas berbagai konduktor

Meski begitu, dalam perhitungan ρ digunakan tepat dalam kondisi normal. Berikut adalah tabel yang dapat digunakan untuk membandingkan karakteristik logam yang berbeda:

Seperti dapat dilihat dari tabel, konduktor terbaik adalah perak. Dan hanya biayanya yang menghalangi penggunaannya secara luas dalam produksi kabel. KITA. aluminium juga kecil, tapi lebih kecil dari emas. Dari tabel menjadi jelas mengapa kabel di rumah terbuat dari tembaga atau aluminium.

Tabel tersebut tidak mencakup nikel, yang, seperti telah kami katakan, memiliki grafik y yang agak tidak biasa. Dengan. pada suhu. Resistivitas nikel setelah kenaikan suhu hingga 400 derajat mulai tidak meningkat, tetapi menurun. Ia juga berperilaku menarik pada paduan substitusi lainnya. Beginilah perilaku paduan tembaga dan nikel, bergantung pada persentase keduanya:

Dan grafik menarik ini menunjukkan ketahanan paduan Seng - magnesium:

Paduan resistivitas tinggi digunakan sebagai bahan pembuatan rheostat, berikut ciri-cirinya:

Ini adalah paduan kompleks yang terdiri dari besi, aluminium, kromium, mangan, dan nikel.

Sedangkan untuk baja karbon, kira-kira 1,7*10^-7 Ohm·m.

Perbedaan antara kamu. Dengan. Konduktor yang berbeda ditentukan oleh penerapannya. Misalnya, tembaga dan aluminium banyak digunakan dalam produksi kabel, dan emas dan perak digunakan sebagai kontak di sejumlah produk teknik radio. Konduktor dengan resistansi tinggi telah menemukan tempatnya di antara produsen peralatan listrik (lebih tepatnya, konduktor tersebut diciptakan untuk tujuan ini).

Variabilitas parameter ini bergantung pada kondisi lingkungan menjadi dasar bagi perangkat seperti sensor medan magnet, termistor, pengukur regangan, dan fotoresistor.

Resistivitas listrik, atau sederhananya resistivitas zat - besaran fisika yang mencirikan kemampuan suatu zat untuk mencegah lewatnya arus listrik.

Resistivitas dilambangkan dengan huruf Yunani ρ. Kebalikan dari resistivitas disebut konduktivitas spesifik (konduktivitas listrik). Berbeda dengan hambatan listrik yang bersifat properti konduktor dan bergantung pada material, bentuk dan ukurannya, resistivitas listrik hanya bersifat properti saja zat.

Hambatan listrik suatu konduktor homogen dengan resistivitas ρ, panjang aku dan luas penampang S dapat dihitung dengan menggunakan rumus R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(Diasumsikan bahwa luas maupun bentuk penampang tidak berubah sepanjang konduktor). Oleh karena itu, untuk ρ kita punya ρ = R ⋅ S aku . (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)).)

Dari rumus terakhir berikut ini: arti fisis dari resistivitas suatu zat adalah bahwa ia mewakili resistansi suatu penghantar homogen yang panjangnya satuan dan luas penampang satuan yang terbuat dari zat tersebut.

YouTube ensiklopedis

• 1 / 5

  Satuan resistivitas dalam Satuan Sistem Internasional (SI) adalah Ohm · . Dari relasinya ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l))) maka satuan pengukuran resistivitas dalam sistem SI sama dengan resistivitas suatu zat dimana sebuah penghantar homogen sepanjang 1 m dengan luas penampang 1 m², terbuat dari zat tersebut, mempunyai hambatan sama dengan menjadi 1 Ohm. Dengan demikian, resistivitas suatu zat sembarang, yang dinyatakan dalam satuan SI, secara numerik sama dengan resistansi suatu bagian rangkaian listrik yang terbuat dari zat tertentu dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 m².

  Dalam teknologi, satuan non-sistemik Ohm mm²/m yang sudah ketinggalan zaman juga digunakan, sama dengan 10 −6 dari 1 Ohm m. Satuan ini sama dengan resistivitas suatu zat dimana sebuah penghantar homogen sepanjang 1 m dengan luas penampang 1 mm², terbuat dari zat tersebut, mempunyai hambatan sebesar 1 Ohm. Dengan demikian, resistivitas suatu zat, yang dinyatakan dalam satuan ini, secara numerik sama dengan resistansi suatu bagian rangkaian listrik yang terbuat dari zat tersebut, dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 mm².

  Generalisasi konsep resistivitas

  Resistivitas juga dapat ditentukan untuk material tidak seragam yang sifatnya bervariasi dari titik ke titik. Dalam hal ini, ini bukan konstanta, tetapi fungsi koordinat skalar - koefisien yang berkaitan dengan kuat medan listrik E → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))) dan kepadatan arus J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r)))) pada saat ini r → (\displaystyle (\vec (r))). Hubungan ini diungkapkan oleh hukum Ohm dalam bentuk diferensial:

  E → (r →) = ρ (r →) J → (r →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)

  Rumus ini berlaku untuk zat heterogen tetapi isotropik. Suatu zat juga dapat bersifat anisotropik (sebagian besar kristal, plasma termagnetisasi, dll.), yaitu sifat-sifatnya dapat bergantung pada arah. Dalam hal ini, resistivitas adalah tensor peringkat kedua yang bergantung pada koordinat, yang berisi sembilan komponen. Dalam suatu zat anisotropik, vektor rapat arus dan kuat medan listrik pada setiap titik tertentu pada zat tersebut tidak searah; hubungan di antara mereka dinyatakan dengan relasi

  E i (r →) = ∑ j = 1 3 ρ i j (r →) J j (r →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\jumlah _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec (kanan))).)

  Dalam zat anisotropik tetapi homogen, tensornya ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) tidak bergantung pada koordinat.

  Tensor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) simetris, yaitu, untuk siapa pun saya (\gaya tampilan i) Dan j (\gaya tampilan j) dilakukan ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).

  Adapun tensor simetris apa pun, untuk ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Anda dapat memilih sistem ortogonal koordinat Cartesian yang matriksnya ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) menjadi diagonal, yaitu mengambil bentuk dari sembilan komponen ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Hanya tiga yang bukan nol: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22)) Dan ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). Dalam hal ini, menunjukkan ρ saya saya (\displaystyle \rho _(ii)) caranya, dari pada rumus sebelumnya kita mendapatkan rumus yang lebih sederhana

  E saya = ρ saya J saya . (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)

  Kuantitas ρ i (\displaystyle \rho _(i)) ditelepon nilai-nilai utama tensor resistivitas.

  Kaitannya dengan konduktivitas

  Dalam bahan isotropik, hubungan antara resistivitas ρ (\displaystyle \rho ) dan konduktivitas spesifik σ (\displaystyle \sigma ) dinyatakan dengan kesetaraan

  ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma )).)

  Dalam kasus bahan anisotropik, hubungan antara komponen tensor resistivitas ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) dan tensor konduktivitas lebih kompleks. Memang hukum Ohm dalam bentuk diferensial untuk bahan anisotropik berbentuk:

  J i (r →) = ∑ j = 1 3 σ i j (r →) E j (r →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\jumlah _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec (kanan))).)

  Dari persamaan ini dan hubungan yang diberikan sebelumnya untuk E i (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))) maka tensor resistivitas adalah kebalikan dari tensor konduktivitas. Dengan mempertimbangkan hal ini, hal berikut berlaku untuk komponen tensor resistivitas:

  ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 22)\sigma _(33)-\sigma _(23)\sigma _(32)],) ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\sigma _(12)-\sigma _(13)\sigma _(32)],)

  Di mana det (σ) (\displaystyle \det(\sigma)) adalah determinan matriks yang terdiri dari komponen tensor σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). Komponen tensor resistivitas yang tersisa diperoleh dari persamaan di atas sebagai hasil penataan ulang siklik indeks 1 , 2 Dan 3 .

  Resistivitas listrik beberapa zat

  Kristal tunggal logam

  Tabel menunjukkan nilai utama tensor resistivitas kristal tunggal pada suhu 20 °C.

  Kristal	ρ 1 =ρ 2, 10 −8 Ohm m	ρ 3, 10 −8 Ohm m
  Timah	9,9	14,3
  Bismut	109	138
  Kadmium	6,8	8,3
  Seng	5,91	6,13

  Resistansi tembaga memang berubah seiring suhu, tapi pertama-tama kita perlu memutuskan apakah kita berbicara tentang resistivitas listrik konduktor (resistansi ohmik), yang penting untuk daya DC melalui Ethernet, atau apakah kita berbicara tentang sinyal dalam jaringan data, dan lalu kita berbicara tentang kerugian penyisipan selama perambatan gelombang elektromagnetik dalam media twisted pair dan ketergantungan atenuasi pada suhu (dan frekuensi, yang tidak kalah pentingnya).

  Resistivitas tembaga

  Dalam sistem SI internasional, resistivitas konduktor diukur dalam Ohm∙m. Di bidang TI, dimensi non-sistem Ohm∙mm 2 /m lebih sering digunakan, yang lebih nyaman untuk perhitungan, karena penampang konduktor biasanya ditunjukkan dalam mm 2. Nilai 1 Ohm∙mm 2 /m adalah satu juta kali lebih kecil dari 1 Ohm∙m dan mencirikan resistivitas suatu zat, konduktor homogen yang panjangnya 1 m dan luas penampang 1 mm 2 memberikan a resistansi 1 Ohm.

  Resistivitas tembaga listrik murni pada 20°C adalah 0,0172 Ohm∙mm 2 /m. Di berbagai sumber Anda dapat menemukan nilai hingga 0,018 Ohm∙mm 2 /m, yang juga berlaku untuk tembaga listrik. Nilainya bervariasi tergantung pada pemrosesan bahan yang dilakukan. Misalnya, anil setelah menggambar (“menggambar”) kawat mengurangi resistivitas tembaga beberapa persen, meskipun hal ini dilakukan terutama untuk mengubah sifat mekanik daripada sifat listrik.

  Resistivitas tembaga mempunyai implikasi langsung terhadap aplikasi Power over Ethernet. Hanya sebagian dari arus DC asli yang diinjeksikan ke dalam konduktor yang akan mencapai ujung konduktor—kerugian di sepanjang perjalanan tidak dapat dihindari. Misalnya, PoE Tipe 1 mensyaratkan bahwa dari 15,4 W yang disuplai oleh sumber, setidaknya 12,95 W menjangkau perangkat bertenaga listrik di ujung terjauh.

  Resistivitas tembaga bervariasi terhadap temperatur, namun untuk temperatur IT, perubahannya kecil. Perubahan resistivitas dihitung dengan menggunakan rumus:

  ΔR = α R ΔT

  R 2 = R 1 (1 + (T 2 - T 1))

  dimana ΔR adalah perubahan resistivitas, R adalah resistivitas pada suhu yang diambil sebagai tingkat dasar (biasanya 20°C), ΔT adalah gradien suhu, α adalah koefisien suhu resistivitas untuk bahan tertentu (dimensi °C -1 ). Dalam kisaran dari 0°C hingga 100°C, koefisien suhu 0,004 °C -1 diterima untuk tembaga. Mari kita hitung resistivitas tembaga pada 60°C.

  R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm 2 /m

  Resistivitas meningkat sebesar 16% dengan peningkatan suhu sebesar 40°C. Saat mengoperasikan sistem kabel, tentu saja twisted pair tidak boleh terkena suhu tinggi; hal ini tidak boleh dibiarkan. Dengan sistem yang dirancang dan dipasang dengan benar, suhu kabel sedikit berbeda dari biasanya 20 ° C, dan perubahan resistivitas akan kecil. Menurut standar telekomunikasi, resistansi konduktor tembaga sepanjang 100 m dalam kabel pasangan terpilin kategori 5e atau 6 tidak boleh melebihi 9,38 ohm pada 20°C. Dalam praktiknya, pabrikan memasukkan nilai ini dengan margin tertentu, sehingga bahkan pada suhu 25°C 30°C, resistansi konduktor tembaga tidak melebihi nilai ini.

  Redaman Sinyal Twisted Pair/Kerugian Penyisipan

  Ketika gelombang elektromagnetik merambat melalui kabel tembaga twisted pair, sebagian energinya dihamburkan sepanjang jalur dari ujung dekat ke ujung jauh. Semakin tinggi suhu kabel, semakin banyak sinyal yang dilemahkan. Pada frekuensi tinggi, redamannya lebih besar dibandingkan pada frekuensi rendah, dan untuk kategori yang lebih tinggi, batas yang dapat diterima untuk pengujian insertion loss lebih ketat. Dalam hal ini, semua nilai batas ditetapkan untuk suhu 20°C. Jika pada suhu 20°C sinyal asli tiba di ujung segmen sepanjang 100 m dengan tingkat daya P, maka pada suhu tinggi, kekuatan sinyal tersebut akan diamati pada jarak yang lebih pendek. Jika perlu memberikan kekuatan sinyal yang sama pada output segmen, Anda harus memasang kabel yang lebih pendek (yang tidak selalu memungkinkan) atau memilih merek kabel dengan redaman lebih rendah.

  • Untuk kabel berpelindung pada suhu di atas 20°C, perubahan suhu sebesar 1 derajat menyebabkan perubahan redaman sebesar 0,2%
  • Untuk semua jenis kabel dan frekuensi apa pun pada suhu hingga 40°C, perubahan suhu sebesar 1 derajat menyebabkan perubahan redaman sebesar 0,4%
  • Untuk semua jenis kabel dan frekuensi apa pun pada suhu dari 40°C hingga 60°C, perubahan suhu sebesar 1 derajat menyebabkan perubahan redaman sebesar 0,6%
  • Kabel kategori 3 mungkin mengalami perubahan redaman sebesar 1,5% per derajat Celcius

  Sudah di awal tahun 2000. Standar TIA/EIA-568-B.2 merekomendasikan pengurangan panjang tautan/saluran permanen Kategori 6 maksimum yang diizinkan jika kabel dipasang di lingkungan bersuhu tinggi, dan semakin tinggi suhunya, semakin pendek segmennya.

  Mengingat batas frekuensi pada kategori 6A dua kali lebih tinggi dibandingkan kategori 6, pembatasan suhu untuk sistem tersebut akan lebih ketat.

  Hari ini, ketika mengimplementasikan aplikasi PoE Kita berbicara tentang kecepatan maksimum 1 gigabit. Namun, ketika aplikasi 10-Gigabit digunakan, Power over Ethernet bukanlah suatu pilihan, setidaknya belum ada. Jadi tergantung pada kebutuhan Anda, ketika suhu berubah, Anda perlu mempertimbangkan perubahan resistivitas tembaga atau perubahan redaman. Dalam kedua kasus tersebut, yang paling masuk akal adalah memastikan bahwa kabel disimpan pada suhu mendekati 20°C.

Kembali