Широкий анализ алюминия в качестве резистора

Важность материалов сопротивления в области электротехники и материаловедения невозможно переоценить. Удельное сопротивление, или склонность к сопротивлению протеканию электрического тока, рассматривается как один из факторов пригодности материала в качестве резистора. В нашей повседневной жизни алюминий является важным металлом, потому что он легкий и обладает высокой проводимостью; Например, есть банки из-под напитков и конструкции самолетов, сделанные из него. Однако является ли алюминий хорошим резистором? Это также требует от нас понимания некоторых физических свойств, связанных с этим металлом, по сравнению с тем, что мы обычно ожидаем от резисторов.

Основы удельного сопротивления:

Его можно назвать внутренним свойством, которое количественно определяет, насколько трудно веществу пропускать электричество через себя. Некоторые материалы, такие как углерод или некоторые сплавы, имеют относительно высокое электрическое сопротивление и, следовательно, предпочтительны для использования в качестве резисторов. С другой стороны, металлы имеют низкое удельное сопротивление и, таким образом, они лучше проводят электричество, что делает их плохими кандидатами на роль резисторов.

Электрические свойства алюминия:

Этот факт делает алюминий таким популярным среди электриков, которые используют его для проводки зданий и линий электропередач, поскольку его низкое удельное сопротивление (около 2,82×10^-8 Ω·м при 20°C) указывает на то, что этот металл обладает оптимальной электропроводностью. Таким образом, он, естественно, удовлетворяет одному условию, которому должны соответствовать провода, используемые в любой электрической схеме: минимальные потери энергии из-за тепла, выделяемого сопротивлением проводника.

Почему алюминий не является хорошим резистором:

Таким образом, учитывая его собственное низкое внутреннее сопротивление, алюминий не может эффективно работать в качестве резистора. Резисторный элемент должен намеренно препятствовать проведению тока, преобразуя электрическую энергию в тепло. Его высокая проводимость означает, что при нормальных условиях ток может легко протекать без каких-либо серьезных ограничений, поэтому при ошибочном подключении к источникам напряжения в нем не будет рассеиваться много тепловой энергии. Это не то, чем должен быть резистор.

Альтернативные материалы для резисторов:

Их удельное сопротивление значительно выше, чем у алюминия, что делает их предпочтительными материалами для использования в резисторах. Например, в качестве примера можно привести углеродный состав, оксид металла и некоторые сплавы [18]. В случае, если эти материалы были правильно сформулированы и спроектированы, они могут обеспечить широкий диапазон значений сопротивления, что облегчает точный контроль над протеканием тока и разделением напряжения в электрических цепях.

Заключение:

Например, алюминий, обладая высокой проводимостью и низким удельным сопротивлением, не может быть высококачественным материалом резистора. Однако его сильной стороной является передача электроэнергии с низкими потерями энергии, что делает его идеальным для проводки или любого другого применения с проводниками. С другой стороны, материалы с более высоким удельным сопротивлением, такие как углеродные композиции и оксиды металлов, более применимы в производстве резисторов, которые должны намеренно замедлять протекание электрического тока, гарантируя, что через него пройдут только те электроны, которые могут разумно доставить свою энергию, не нагреваясь. Таким образом, ответ на «Является ли алюминий хорошим резистором?» будет отрицательным, потому что необходимо учитывать множество аспектов, прежде чем выбрать подходящие материалы для любого конкретного электрического применения.