Široká analýza hliníku jako rezistoru

Význam odporových materiálů v oblasti elektrotechniky a materiálových věd nelze dostatečně zdůraznit. Odpor, neboli tendence odolávat toku elektrického proudu, je považována za jeden z faktorů vhodnosti materiálu jako rezistoru. V našem každodenním životě je hliník důležitým kovem, protože je lehký a vysoce vodivý; Vyrábějí se z něj například nápojové plechovky a konstrukce letadel. Je však hliník dobrým rezistorem? To také vyžaduje, abychom porozuměli některým fyzikálním vlastnostem spojeným s tímto kovem ve srovnání s tím, co běžně očekáváme od rezistorů.

Základy odporu:

Lze ji označit jako vnitřní vlastnost, která kvantifikuje, jak těžké je pro látku propustit elektřinu. Některé materiály, jako je uhlík nebo určité slitiny, mají relativně vysoký elektrický odpor, a proto jsou preferovány pro použití jako rezistory. Na druhou stranu kovy mají nízké odpory, a proto lépe vedou elektřinu, což z nich dělá špatné kandidáty na rezistory.

Elektrické vlastnosti hliníku:

Díky této skutečnosti je hliník tak oblíbený mezi elektrikáři, kteří jej používají pro kabeláž budov a elektrických přenosových vedení, protože jeho nízký odpor (asi 2,82×10^-8 Ω·m při 20°C) naznačuje, že tento kov má optimální elektrickou vodivost . Jako takový přirozeně splňuje jednu podmínku, kterou by měly splňovat vodiče používané v jakémkoli elektrickém obvodu: minimální energetické ztráty v důsledku tepla produkovaného odporem vodiče.

Proč hliník není dobrý rezistor:

Vzhledem ke svému vlastnímu nízkému vlastnímu odporu tedy hliník nemůže účinně fungovat jako rezistor. Odporový prvek musí vytvořit záměrnou překážku pro vedení proudu a přeměnit elektrickou energii na teplo. Jeho vodivost je vysoká znamená, že za normálních okolností může proud snadno protékat bez větších omezení, a proto se v něm nikdy nerozptýlí mnoho tepelné energie, když je chybně připojen ke zdrojům napětí. O tom by rezistor neměl být.

Alternativní materiály pro rezistory:

Jejich odpory jsou výrazně vyšší než u hliníku a to z nich dělá preferované materiály pro použití v rezistorech. Jako příklad slouží například složení uhlíku, oxid kovu a některé slitiny [18]. V případě, že byly tyto materiály správně formulovány a navrženy, mohou poskytovat široký rozsah hodnot odporu, které usnadňují přesnou kontrolu nad průtokem proudu a rozdělením napětí v elektrických obvodech.

Závěr:

Například hliník, který je vysoce vodivý s nízkým odporem, nemůže vyrobit vysoce kvalitní rezistorový materiál. Jeho nejsilnější stránkou je však přenos elektřiny při nízkých energetických ztrátách, takže je ideální pro kabeláž nebo jakoukoli jinou aplikaci typu vodiče. Na druhou stranu materiály s vyšším odporem, jako jsou typy uhlíkového složení a oxidy kovů, jsou použitelnější při výrobě rezistorů, které musí záměrně zpomalit tok elektrického proudu a zároveň zajistit, aby jím procházely pouze ty elektrony, které mohou rozumně dodat svou energii, aniž by se zahřály. Odpověď na "Je hliník dobrý rezistor?" bude záporná, protože před výběrem vhodných materiálů pro konkrétní elektrickou aplikaci je třeba vzít v úvahu mnoho aspektů.