Široka analiza aluminija kao otpornika

Važnost otpornih materijala u području elektrotehnike i znanosti o materijalima ne može se prenaglasiti. Otpornost, ili tendencija da se odupre protoku električne struje, smatra se jednim od čimbenika prikladnosti materijala kao otpornika. U našem svakodnevnom životu aluminij je važan metal jer je lagan i vrlo vodljiv; Na primjer, od njega se izrađuju limenke za piće i zrakoplovne konstrukcije. Međutim, čini li aluminij dobar otpornik? To također zahtijeva da razumijemo neka fizička svojstva povezana s ovim metalom u usporedbi s onim što obično očekujemo od otpornika.

Osnove otpornosti:

Može se nazvati intrinzičnim svojstvom koje kvantificira koliko je tvari teško propustiti električnu energiju kroz nju. Neki materijali poput ugljika ili određenih legura imaju relativno visok električni otpor i stoga se preferiraju za upotrebu kao otpornici. S druge strane, metali imaju nisku otpornost i stoga bolje provode električnu energiju što ih čini lošim kandidatima za otpornike.

Električna svojstva aluminija:

Ova činjenica čini aluminij toliko popularnim među električarima koji ga koriste za ožičenje zgrada i dalekovoda, jer njegova niska otpornost (oko 2,82×10^-8 Ω·m na 20°C) ukazuje na to da ovaj metal ima optimalnu električnu vodljivost. Kao takav, prirodno zadovoljava jedan uvjet koji bi trebale ispunjavati žice koje se koriste u bilo kojem električnom krugu: minimalni gubitak energije zbog topline proizvedene otporom vodiča.

Zašto aluminij nije dobar otpornik:

Stoga, s obzirom na vlastitu nisku inherentnu otpornost, aluminij ne može učinkovito raditi kao otpornik. Element otpornika mora stvoriti namjernu prepreku provođenju struje pretvarajući električnu energiju u toplinu. Njegova vodljivost je visoka znači da u normalnim okolnostima struja može lako teći bez većih ograničenja, stoga se u njoj nikada neće raspršiti mnogo toplinske energije kada je pogrešno spojena na izvore napona. To nije ono što bi otpornik trebao biti.

Alternativni materijali za otpornike:

Otpor im je znatno veći od otpora aluminija i to ih čini preferiranim materijalima za upotrebu u otpornicima. Na primjer, sastav ugljika, metalni oksid i neke legure služe kao njihovi primjeri [18]. U slučaju kada su ovi materijali pravilno formulirani i dizajnirani, mogu pružiti širok raspon vrijednosti otpora koje olakšavaju točnu kontrolu protoka struje i podjele napona u električnim krugovima.

Zaključak:

Na primjer, aluminij koji je vrlo vodljiv s niskim otporom ne može napraviti visokokvalitetni otpornički materijal. Njegova najjača strana, međutim, je prijenos električne energije uz male gubitke energije, što ga čini idealnim za ožičenje ili bilo koju drugu primjenu tipa vodiča. S druge strane, materijali s većom otpornošću kao što su tipovi ugljičnog sastava i metalni oksidi primjenjiviji su u proizvodnji otpornika koji trebaju namjerno usporiti protok električne struje, a istovremeno osigurati da kroz nju prolaze samo oni elektroni koji mogu razumno isporučiti svoju energiju bez zagrijavanja. Dakle, odgovor na "Je li aluminij dobar otpornik?" pitanje će biti negativno jer se moraju uzeti u obzir mnogi aspekti prije odabira prikladnih materijala za bilo koju određenu električnu primjenu.