Široká analýza hliníka ako rezistora

Význam odporových materiálov v oblasti elektrotechniky a materiálovej vedy nemožno preceňovať. Odpor alebo tendencia odolávať toku elektrického prúdu sa považuje za jeden z faktorov vhodnosti materiálu ako odporu. V našom každodennom živote je hliník dôležitým kovom, pretože je ľahký a vysoko vodivý; Napríklad sú z neho vyrobené plechovky od nápojov a letecké konštrukcie. Je však hliník dobrým odporom? To si tiež vyžaduje, aby sme pochopili niektoré fyzikálne vlastnosti spojené s týmto kovom v porovnaní s tým, čo bežne očakávame od rezistorov.

Základy odporu:

Dá sa to označiť ako vnútorná vlastnosť, ktorá kvantifikuje, aké ťažké je pre látku umožniť prechod elektriny. Niektoré materiály ako uhlík alebo určité zliatiny majú relatívne vysoký elektrický odpor, a preto sa uprednostňujú na použitie ako rezistory. Na druhej strane kovy majú nízky odpor, a preto lepšie vedú elektrinu, čo z nich robí zlých kandidátov na odpory.

Elektrické vlastnosti hliníka:

Vďaka tejto skutočnosti je hliník taký obľúbený medzi elektrikármi, ktorí ho používajú na elektroinštaláciu budov a elektrických vedení, pretože jeho nízky odpor (asi 2,82×10^-8 Ω·m pri 20 °C) naznačuje, že tento kov má optimálnu elektrickú vodivosť. Ako taký prirodzene spĺňa jednu podmienku, ktorú by mali spĺňať vodiče používané v akýchkoľvek elektrických obvodoch: minimálna strata energie v dôsledku tepla produkovaného odporom vodiča.

Prečo hliník nie je dobrý odpor:

Vzhľadom na vlastný nízky odpor teda hliník nemôže efektívne fungovať ako rezistor. Odporový prvok musí vytvárať úmyselnú prekážku pri vedení prúdu premieňajúc elektrickú energiu na teplo. Jeho vysoká vodivosť znamená, že za normálnych okolností môže prúd ľahko pretekať bez akýchkoľvek väčších obmedzení, a preto sa v ňom nikdy nerozptýli veľa tepelnej energie, keď je chybne pripojený cez zdroje napätia. O tom by odpor nemal byť.

Alternatívne materiály pre rezistory:

Ich odpor je výrazne vyšší ako odpor hliníka, čo z nich robí preferované materiály na použitie v rezistoroch. Ako príklady slúži napríklad zloženie uhlíka, oxidy kovov a niektoré zliatiny [18]. V prípade, že tieto materiály boli správne formulované a navrhnuté, môžu poskytnúť široký rozsah hodnôt odporu, ktoré uľahčujú presnú kontrolu toku prúdu a delenia napätia v elektrických obvodoch.

Záver:

Napríklad hliník, ktorý je vysoko vodivý s nízkym odporom, nemôže vytvoriť vysoko kvalitný odporový materiál. Jeho najsilnejšou stránkou je však prenos elektriny pri nízkych stratách energie, vďaka čomu je ideálny pre elektroinštaláciu alebo akúkoľvek inú aplikáciu vodičového typu. Na druhej strane, materiály s vyšším odporom, ako sú typy zloženia uhlíka a oxidy kovov, sú použiteľnejšie pri výrobe rezistorov, ktoré musia zámerne spomaliť tok elektrického prúdu a zároveň zabezpečiť, aby ním prechádzali iba tie elektróny, ktoré môžu primerane dodať svoju energiu bez toho, aby sa zahriali. Odpoveď na otázku "Je hliník dobrým rezistorom?" otázka bude negatívna, pretože pred výberom vhodných materiálov pre akúkoľvek konkrétnu elektrickú aplikáciu je potrebné vziať do úvahy mnoho aspektov.