Električna otpornost i provodnost

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Električna otpornost je električni otpor žice preseka 1 mm² i dužine 1 m.

Električna otpornost (oznaka ρ), zastarjeli naziv specifični električni otpor, je fizička veličina koja opisuje svojstvo materije da se opire proticanju električne struje.[1][2][3] Električna otpornost je recipročna električnoj provodnosti. Može se odrediti merenjem električnoga otpora R, dužine električnog provodnika u smeru električne struje l i površine njegovog poprečnog preseka S, to jest:

Merna jedinica električne otpornosti je om metar (Ωm).

Najmanju električnu otpornost imaju superprovodnici, potom električni provodnici, poluprovodnicii i elektroliti, a najveću električni izolatori. Osim od vrste materije otpornost zavisi i od primesa u materiji, temperaturi, strukturi materije, tako na primer otpornost vode u tečnom stanju jako zavisi od koncentracije rastvorenih soli (ukupne rastvorene materije).[4]

Električna provodnost[уреди]

Električna provodnost (oznaka σ), zastareli naziv specifična električna provodljivost, je fizička veličina koja opisuje svojstvo materije da provodi električnu struju. Električna provodnost je recipročna električnoj otpornosti. Može se odrediti merenjem električne provodljivosti G, dužine električnog provodnika u smeru električne struje l i površine njegovog poprečnog preseka S, to jest:

Merna jedinica električne provodnosti je simens po metru (S/m).

Najveću električnu provodnost imaju superprovodnici, potom električni provodnici, poluprovodnicii i elektroliti, a najmanju električni izolatori. Osim od vrste materije, provodnost zavisi i od primesa u materiji, temperaturi, strukturi materije, na primer provodnost vode u tečnom stanju jako zavisi od koncentracije rastvorenih soli (ukupne rastvorene materije). [5]

Električna otpornost i provodnost nekih materije[уреди]

Lista ispod pokazuje električnu otpornost, električnu provodnost i temperaturni koeficijent električnog otpora za različite materijale na 20  °C (293 K):

Materijal ρ (Ω·m) kod 20 °C σ (S/m) kod 20 °C Temperaturni koeficijent
električnog otpora
(K−1)
Izvori
Grafen 1,00 x 10-8 1,00 x 108 −0,000 2 [6]
Srebro 1,59 x 10-8 6,3 x 107 0,003 8 [7][8]
Bakar 1,68 x 10-8 5,96 x 107 0,003 862 [9]
Žareni bakar 1,72 x 10-8 5,8 x 107 0,003 93 [10]
Zlato 2,44 x 10-8 4,11 x 107 0,003 4 [7]
Aluminijum 2,82 x 10-8 3,5 x 107 0,003 9 [7]
Kalcijum 3,36 x 10-8 2,98 x 107 0,004 1
Volfram 5,60 x 10-8 1,79 x 107 0,004 5 [7]
Cink 5,90 x 10-8 1,69 x 107 0,003 7 [11]
Nikal 6,99 x 10-8 1,43 x 107 0,006
Litijum 9,28 x 10-8 1,08 x 107 0,006
Željezo 9,71 x 10-8 1,00 x 107 0,005 [7]
Platina 1,06 x 10-7 9,43 x 106 0,003 92 [7]
Kalaj 1,09 x 10-7 9,17 x 106 0,004 5
Ugljenični čelik (1010) 1,43 x 10-7 6,99 x 106 [12]
Olovo 2,20 x 10-7 4,55 x 106 0,003 9 [7]
Titanijum 4,20 x 10-7 2,38 x 106 0,003 8
Električni čelik
sa usmerenim zrnom
4,60 x 10-7 2,17 x 106 [13]
Manganin 4,82 x 10-7 2,07 x 106 0,000 002 [14]
Konstantan 4,90 x 10-7 2,04 x 106 0,000 008 [15]
Nerđajući čelik (18/8 CrNi) 6,90 x 10-7 1,45 x 106 0,000 94 [16]
Živa 9,80 x 10-7 1,02 x 106 0,000 9 [14]
Hromnikal 1,10 x 10-6 6,7 x 105 0,000 4 [7]
GaAs od 1,00 x 10-3 do 1,00 x 108 od 1,00 x 10-8 do 103 [17]
Ugljenik (amorfni) od 5,00 x 10-4 do 8,00 x 10-4 od 1,25 x 103 do 2 x 103 −0.0005 [7][18]
Ugljenik (grafit) od 2.50 x 10-6 do 5.00x 10-6 od 2,00 x 105 do 3,00 x 103 [19]
Germanijum 0,46 2,17 − 0,048 [7][8]
Morska voda 0,20 4,80 [20]
Bazenska voda od 0,333 do 0,40 od 0,25 do 0,30 [21]
Pitka voda od 20 do 2 000 od 5,00 x 10-4 do 5,00 x 10-2
Silicijum 6.40 x 102 1,56 x 10-3 -0,075 [7]
Drvo od 1.00 x 103 do 1,00 x 104 od 10-4 do 0-3 [22]
Destilovana voda 1,80 x 105 5,50 x 10-6 [23]
Staklo od 1,00 x 1011 do 1,00 x 1015 od 10-11 do 10-15 [7][8]
Tvrda guma 1,00 x 1013 10-14 [7]
Suho drvo od 1,00 x 1014 do 1,00 x 1016 od 10-16 do 10-14 [22]
Sumpor 1,00 x 1015 10-16 [7]
Vazduh od 1,30 x 1014 do 3,30 x 1014 od 3 x 10-15 do 8 x 10-15 [24]
Dijamant 1,00 x 1012 10-13 [25]
Kremeno staklo 7,50 x 1017 1,30 x 10-18 [7]
PET 1,00 x 1021 10-21
Teflon od 1,00 x 1023 do 1,00 x 1025 od 10-25 do 10-23

Gustina otpornosti[уреди]

U nekim vidovima primene gde je težina predmeta veoma važna, gustina otpornosti proizvoda je važnija od apsolutno niske otpornosti – često postoji mogućnost da se napravi deblji provodnik da bi se kompenzovalo za veću otpornost; i stoga je niska gustina otpornosti materijala proizvoda poželjna. Na primer, kod nadzemnih električnih vodova na velika rastojanja, aluminijum se često koristi umesto bakra (Cu) jer jer je lakši a ima približno istu provodnost.

Srebro, mada ima najmanju otpornost od svih metala, ima visoku gustinu i stoga se ponaša slično sa bakrom, ali je daleko skuplje. Kalcijum i alkalni metali imaju podesne vrednosti gustine otpornost ali se retko koriste kao provodnici usled njihove velike reaktivnosti sa vodom i kiseonikom (i odsustva fizičke jačine). Aluminijum je daleko stablniji. Berilijum se ne koristi zbog toksičnosti.[26] (Čist berilijum je isto tako veoma krt.) Stoga je aluminijum obično najpodesniji metal kad su težina i cena provodnika kriterijumi.

Material Otpornost
(nΩ·m)
Gustina
(g/cm3)
Otpornsot × gustina
produkta
Relativna zapremina
neophodna
da proizvede istu
provodnost kao Cu
Relativna težina
(masa)
neophodan
da proizvede istu
provodnost kao Cu
Približna cena
(USD po kg)
(12/9/2018)
Relativna cena
u odnosu na Cu
(g.Ω.m−1) Relativna
na Cu
Natrijum 47,7 0,97 46 31% 2,843 0,31
Litijum 92,8 0,53 49 33% 5,531 0,33
Kalcijum 33,6 1,55 52 35% 2,002 0,35
Kalijum 72,0 0,89 64 43% 4,291 0,43
Berilijum 35,6 1,85 66 44% 2,122 0,44
Aluminijum 26,50 2,70 72 48% 1,5792 0,48 2,0 0,16
Magnezijum 43,90 1,74 76 51% 2,616 0,51
Bakar 16,78 8,96 150 100% 1 1 6,0 1
Srebro 15,87 10,49 166 111% 0,946 1,11 456 84
Zlato 22,14 19,30 427 285% 1,319 2,85 39,000 19,000
Gvožđe 96,1 7,874 757 505% 5,727 5,05

Reference[уреди]

  1. ^ Lowrie (20. 9. 2007). Fundamentals of Geophysics. Cambridge University Press. стр. 254—. ISBN 978-1-139-46595-3. 
  2. ^ Kumar, Narinder (2003). Comprehensive Physics XII. Laxmi Publications. стр. 282. ISBN 978-81-7008-592-8. 
  3. ^ Bogatin, Eric (2004). Signal Integrity: Simplified. Prentice Hall Professional. стр. 114. ISBN 978-0-13-066946-9. 
  4. ^ Električna otpornost, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
  5. ^ Električna provodnost, [2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.
  6. ^ Physicists Show Electrons Can Travel More Than 100 Times Faster in Graphene, date=19. 9. 2013. Newsdesk.umd.edu (2008-03-24). Приступљено 2014-02-03.
  7. 7,00 7,01 7,02 7,03 7,04 7,05 7,06 7,07 7,08 7,09 7,10 7,11 7,12 7,13 7,14 Serway, Raymond A. (1998). Principles of Physics (2nd изд.). Fort Worth, Texas; London: Saunders College Pub. стр. 602. ISBN 978-0-03-020457-9. 
  8. 8,0 8,1 8,2 Griffiths, David (1999) [1981]. „7. Electrodynamics”. Ур.: Alison Reeves. Introduction to Electrodynamics (3rd изд.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hal]. стр. 286. ISBN 978-0-13-805326-0. OCLC 40251748. 
  9. ^ Giancoli, Douglas (2009) [1984]. „25. Electric Currents and Resistance”. Ур.: Jocelyn Phillips. Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (4th изд.). Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall. стр. 658. ISBN 978-0-13-149508-1. 
  10. ^ Copper wire tables : United States. National Bureau of Standards : Free Download & Streaming : Internet Archive. Archive.org (2001-03-10). Приступљено 2014-02-03.
  11. ^ Physical constants. (PDF format; see page 2, table in the right lower corner). Приступљено 2011-12-17.
  12. ^ AISI 1010 Steel, cold drawn. Matweb
  13. ^ „JFE steel” (PDF). Приступљено 20. 10. 2012. 
  14. 14,0 14,1 Giancoli, Douglas C. (1995). Physics: Principles with Applications (4th изд.). London: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-102153-2. 
    (see also Table of Resistivity. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu)
  15. ^ John O'Malley (1992) Schaum's outline of theory and problems of basic circuit analysis, p. 19, McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0-07-047824-4.
  16. ^ Glenn Elert (ed.), "Resistivity of steel", The Physics Factbook, retrieved and 16 June 2011.
  17. ^ Ohring, Milton (1995). Engineering materials science, Volume 1 (3rd изд.). Academic Press. стр. 561. ISBN 978-0-12-524995-9. 
  18. ^ Y. Pauleau, Péter B. Barna, P. B. Barna (1997) Protective coatings and thin films: synthesis, characterization, and applications, p. 215, Springer. ISBN 978-0-7923-4380-6.
  19. ^ Hugh O. Pierson, Handbook of carbon, graphite, diamond, and fullerenes: properties, processing, and applications, p. 61, William Andrew. 1993. ISBN 978-0-8155-1339-1.
  20. ^ Physical properties of sea water Архивирано на сајту Wayback Machine (јануар 18, 2018) (на језику: енглески). Kayelaby.npl.co.uk. Приступљено 2011-12-17.
  21. ^ [3]. chemistry.stackexchange.com
  22. 22,0 22,1 Transmission Lines data. Transmission-line.net. Приступљено 2014-02-03.
  23. ^ Pashley, M. J.; Rzechowicz; Pashley; Francis (2005). „De-Gassed Water is a Better Cleaning Agent”. The Journal of Physical Chemistry B. 109 (3): 1231—8. PMID 16851085. doi:10.1021/jp045975a. 
  24. ^ Pawar, D. M.; Murugavel; Lal (2009). „Effect of relative humidity and sea level pressure on electrical conductivity of air over Indian Ocean”. Journal of Geophysical Research. 114: D02205. Bibcode:2009JGRD..11402205P. doi:10.1029/2007JD009716. 
  25. ^ Lawrence S. Pan, Don R. Kania, Diamond: electronic properties and applications, p. 140, Springer. 1994. ISBN 978-0-7923-9524-9.
  26. ^ Chemical properties of beryllium - Health effects of beryllium - Environmental effects of beryllium

Literatura[уреди]

Spoljašnje veze[уреди]