Resistenza Tutorial include:
Cos’è la resistenza Legge di Ohm Conduttori ohmici &Non ohmici Resistività Tabella della resistività per materiali comuni Coefficiente di temperatura della resistenza Conduttività elettrica Serie &resistenze parallele Tabella delle resistenze parallele
A differenza della resistenza che misura l’opposizione al flusso di corrente elettrica, la conduttività elettrica o conduttanza elettrica è una misura di come una corrente elettrica si muove in una sostanza.
Più alta è la conduttività elettrica all’interno di un materiale, maggiore è la densità di corrente per una data differenza di potenziale applicata.
In questo modo si può vedere che la conduttività elettrica o conduttività elettrica di una sostanza è una misura della sua capacità di condurre elettricità.
La conduttività elettrica o conduttività elettrica di un materiale è importante perché alcune sostanze sono necessarie per condurre l’elettricità nel miglior modo possibile. I conduttori di fili devono permettere alla corrente di fluire il più facilmente possibile. Altri materiali possono essere richiesti per limitare il flusso di corrente, come nel caso di un resistore, e altri materiali sono richiesti per non condurre elettricità, come nel caso degli isolanti.
Fondamenti di conducibilità elettrica
La conducibilità elettrica è un rapporto tra la densità di corrente e l’intensità del campo elettrico. Più alto è il valore della conduttività, più bassa è la resistenza che fornisce al flusso di corrente elettrica.
Il valore della conduttività elettrica dipende dalla capacità degli elettroni o di altri portatori di carica come i buchi di muoversi all’interno del reticolo del materiale.
I materiali altamente conduttivi come il rame permettono il libero movimento degli elettroni all’interno del loro reticolo molecolare. Ci sono elettroni liberi all’interno del reticolo.
I materiali con un basso livello di conducibilità o conduttività hanno pochissimi elettroni liberi all’interno della loro struttura. Gli elettroni sono strettamente trattenuti all’interno della struttura molecolare e richiedono un significativo livello di energia per liberarli.
Unità di conducibilità elettrica: siemens e mho
Le unità di conducibilità elettrica sono siemens per metro, S⋅m-1.
Il siemens viene anche chiamato mho – questo è il reciproco di un ohm, e questo si deduce scrivendo ohm al contrario.
La conduttanza è il reciproco della resistenza e un siemens è uguale al reciproco di un ohm.
Il nome siemens per l’unità di conduttanza fu adottato dalla 14a Conferenza generale dei pesi e delle misure come unità derivata dal SI nel 1971. Ha preso il nome da Ernst Werner von Siemens.
Come ogni nome SI, Sistema Internazionale di Unità che deriva dal nome proprio di una persona, la prima lettera del suo simbolo è maiuscola, cioè in questo caso la lettera “S” denota un valore in siemens, 10S. Quando il nome completo di un’unità SI è scritto in inglese, dovrebbe sempre iniziare con una lettera minuscola, cioè in questo caso siemens. L’eccezione a questo è dove qualsiasi parola sarebbe maiuscola, come nel caso dell’inizio di una frase, ecc.
Il simbolo che è più comunemente usato è la versione minuscola della lettera greca sigma, σ, anche se ma kappa, &kappa, gamma, &gamma, sono anche utilizzati in occasioni.
Anche se le unità SI per la conducibilità sono più ampiamente utilizzate, i valori di conducibilità sono spesso indicati in termini di loro valore percentuale IACS. Lo IACS, International Annealed Copper Standard, è stato stabilito dalla Commissione Elettrochimica Internazionale del 1913.
La conducibilità del rame ricotto (5,8001 x 107S/m) è definita come 100% IACS a 20°C.
Tutti gli altri valori di conducibilità sono legati a questo valore di conducibilità. Questo significa che il ferro con un valore di conducibilità di 1,04 x 107 S/m, ha una conducibilità di circa il 18% di quella del rame ricotto e questo è dato come 18% IACS.
Come i metodi di lavorazione dei metalli sono migliorati dall’introduzione dello standard, alcuni prodotti moderni in rame hanno spesso valori di conducibilità IACS superiori al 100% IACS perché più impurità possono ora essere rimosse dal metallo.
Forme di conducibilità elettrica
Restività e conducibilità sono correlate. La conducibilità è l’inverso della resistività. Di conseguenza è facile esprimere uno in termini dell’altro.
dove:
σ è la conduttività del materiale in siemens per metro, S⋅m-1
ρ è la resistività del materiale in ohm metri, Ω⋅m
Questo può essere sostituito nella formula della resistività per dare la seguente relazione.
dove:
σ è la conduttività del materiale in siemens per metro, S⋅m-1
E è la grandezza del campo elettrico in volt per metro, V⋅m-1
J è la grandezza della densità di corrente in ampere per metro quadrato, A⋅m-2
Spesso è necessario rapportare la conduttività ad una specifica lunghezza di materiale con una sezione trasversale costante..
Utilizzando questo diagramma, è possibile mettere in relazione la conduttività con la resistenza, la lunghezza e l’area della sezione trasversale del provino nella formula di conduttività che segue.
R = σ A l
dove:
R è la resistenza elettrica di un campione uniforme del materiale misurata in ohm
l è la lunghezza del pezzo di materiale misurata in metri, m
A è l’area della sezione trasversale del campione misurata in metri quadrati, m2
Utilizzando queste formule di conduttività elettrica è possibile calcolare la conduttività da una conoscenza della resistenza, lunghezza e area della sezione trasversale di un blocco di un materiale.
Altri concetti di elettronica di base:
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