Szeroka analiza aluminium jako rezystora

Nie można przecenić znaczenia materiałów oporowych w dziedzinie elektrotechniki i materiałoznawstwa. Rezystywność, czyli tendencja do opierania się przepływowi prądu elektrycznego, jest uważana za jeden z czynników decydujących o przydatności materiału jako rezystora. W naszym codziennym życiu aluminium jest ważnym metalem, ponieważ jest lekkie i wysoce przewodzące; Na przykład istnieją puszki po napojach i wykonane z niego konstrukcje samolotów. Czy jednak aluminium jest dobrym rezystorem? Wymaga to również od nas zrozumienia pewnych właściwości fizycznych związanych z tym metalem w porównaniu z tym, czego powszechnie oczekujemy od rezystorów.

Podstawy rezystywności:

Można to określić jako wewnętrzną właściwość, która określa ilościowo, jak trudno jest substancji przepuścić przez nią elektryczność. Niektóre materiały, takie jak węgiel lub niektóre stopy, mają stosunkowo wysoką rezystancję elektryczną i dlatego są preferowane do stosowania jako rezystory. Z drugiej strony metale mają niską rezystywność, a co za tym idzie, lepiej przewodzą prąd, co czyni je słabymi kandydatami na rezystory.

Właściwości elektryczne aluminium:

Fakt ten sprawia, że aluminium jest tak popularne wśród elektryków, którzy używają go do okablowania budynków i linii przesyłowych, ponieważ jego niska rezystywność (około 2,82×10^-8 Ω·m w temperaturze 20°C) wskazuje, że metal ten ma optymalną przewodność elektryczną. W związku z tym w naturalny sposób spełnia jeden warunek, który powinny spełniać przewody stosowane w dowolnym obwodzie elektrycznym: minimalne straty energii spowodowane ciepłem wytwarzanym przez rezystancję przewodnika.

Dlaczego aluminium nie jest dobrym rezystorem:

W związku z tym, biorąc pod uwagę własną niską rezystywność wrodzoną, aluminium nie może wydajnie działać jako rezystor. Element rezystora musi celowo tworzyć przeszkodę w przewodzeniu prądu, przekształcając energię elektryczną w ciepło. Jego wysoka przewodność oznacza, że w normalnych warunkach prąd może łatwo przepływać bez większych ograniczeń, dlatego niewiele energii cieplnej nigdy nie zostanie w nim rozproszone, gdy zostanie błędnie podłączony do źródeł napięcia. Nie o to powinien chodzić w rezystorze.

Alternatywne materiały na rezystory:

Ich rezystywność jest znacznie wyższa niż w przypadku aluminium, co czyni je preferowanymi materiałami do stosowania w rezystorach. Przykładami są na przykład skład węgla, tlenek metalu i niektóre stopy [18]. W przypadku, gdy materiały te zostały odpowiednio sformułowane i zaprojektowane, mogą zapewnić szeroki zakres wartości rezystancji, które ułatwiają dokładną kontrolę nad przepływem prądu i podziałem napięcia w obwodach elektrycznych.

Konkluzja:

Na przykład aluminium, które jest wysoce przewodzące i ma niską rezystywność, nie może wytwarzać wysokiej jakości materiału rezystorowego. Jego najmocniejszą stroną jest jednak przesył energii elektrycznej przy niskich stratach energii, dzięki czemu idealnie nadaje się do okablowania lub innych zastosowań typu przewodnik. Z drugiej strony, materiały o wyższej rezystywności, takie jak skład węgla i tlenki metali, są bardziej przydatne w produkcji rezystorów, które muszą celowo spowalniać przepływ prądu elektrycznego, zapewniając jednocześnie, że jest on przepuszczany tylko przez te elektrony, które mogą rozsądnie dostarczyć swoją energię bez nagrzewania się. Tak więc odpowiedź na "Czy aluminium jest dobrym rezystorem??" pytanie będzie negatywne, ponieważ przed wyborem odpowiednich materiałów do konkretnego zastosowania elektrycznego należy wziąć pod uwagę wiele aspektów.