Proširena analiza aluminija kao otpornika

Važnost otpornočnih materijala u području elektrotehničke inženjerije i znanosti o materijalima se ne može preuveljavati. Otpornost, odnosno sklonost otpireti protok električne struje, smatra se jednim od čimbenika prilagođenosti materijala za uporabu kao otpornika. U našim svakodnevnicima je aluminij važan metal zato što je lagan i visoko provediv; na primjer, postoji puno napitkovih konzerva i konstrukcija letelica iz njega. Međutim, može li aluminij biti dobar otpornik? To također zahtjeva da razumemo neke fizičke svojstva povezana s ovim metalom u usporedbi s onim što obično očekujemo od otpornika.

Osnove otpornosti:

Može se nazivati intrinziskom svojstvom koje kvantificira koliko je teško tvari dopustiti prolazak struje kroz nju. Neki materijali poput ugljika ili određenih legura imaju relativno visoku električnu otpornost i stoga su popularni za uporabu kao otpornici. S druge strane, metali imaju niske otpornosti i stoga bolje provode struju što ih čini lošim kandidatima za otpornike.

Električna svojstva aluminija:

Ovaj činjenica čini aluminij tako popularnim među elektroinstalaterima koji ga koriste za vodove zgrada i linije prijenosa snage, jer njegova niska otpornost (oko 2,82×10^-8 Ω·m pri 20°C) ukazuje na to da ovaj metal ima optimalnu električnu provedivost. Stoga ispunjava jedan uvjet koji treba zadovoljiti vodići koji se koriste u bilo kojoj električnoj šema: minimalna gubitka energije zbog topline proizvedene otpornošću vodioca.

Zašto aluminij nije dobar otpornik:

Time, uzimajući u obzir vlastitu nisku otpornost aluminija, ne može učinkovito raditi kao otpor. Otporna jedinica mora stvoriti namjernu prepreku strujnom provedivanju, pretvaramći električnu energiju u toplinu. Njegova visoka provodljivost znači da će pod normalnim okolnostima struja lako teći bez većih ograničenja, pa se mnogo topline nikada neće odisati kada je povezana na napetosne izvore pogrešno. To nije ono što otpor treba biti.

Alternativni materijali za otpore:

Njihove otpornosti su znatno više od one aluminija, što ih čini preferiranim materijalima za upotrebu u otporima. Na primjer, ugljikovni sastav, metalne okside i neke legure služe kao njihovi primjeri [18]. U slučaju kada su ti materijali pravilno formulirani i dizajnirani, mogu pružiti širok raspon vrijednosti otpora koji omogućuju tačnu kontrolu nad strujnim tokom i dijeljenjem napetosti u električnim krugovima.

Zaključak:

Na primjer, aluminij kao izuzetno provodnik s nizom otpornosti ne može biti materijal od koga se čine visokokvalitetni otpornici. Njegova najveća prednost, međutim, jest prijenos struje s malim gubitkom energije, što ga čini idealnim za kablove ili bilo kakvu drugu upotrebu tipa provodnika. S druge strane, materijali s većom otpornošću, poput ugljikovih kompozicija i metalnih oksida, bolje se koriste u proizvodnji otpornika koji namerno usporavaju strujanje elektriciteta dok osiguravaju da će samo oni elektroni koji mogu razumno preneti svoju energiju bez zagrijavanja proći kroz njega. Stoga, odgovor na pitanje „ Jeste li aluminij kao dobar otpornik ?” bit će negativan jer je potrebno uzeti u obzir mnoge aspekte prije nego što se odabere pogodan materijal za bilo koju određenu električnu uporabu.