구리가 더 무겁다 고 말할 때알루미늄보다 금속의 밀도를 비교합니다. 마찬가지로 구리가 알루미늄보다 더 나은 전도체라고 말하면 그 값은 특정 샘플의 크기 나 모양에 의존하지 않고 재료 자체에만 의존하는 저항률 (ρ)을 비교합니다.
저항은 저항의 척도입니다.주어진 재료 크기에 대한 전기 전도도. 그 반대는 전기 전도도입니다. 금속은 좋은 전기 전도체 (높은 전도도 및 낮은 ρ) 인 반면 비금속은 일반적으로 열악한 전도체 (낮은 전도도와 높은 ρ)입니다.
더 친숙한 열 전기저항은 물질이 전기를 전도하는 것이 얼마나 어려운지를 측정합니다. 부품의 크기에 따라 다릅니다. 재료의 더 길거나 더 좁은 섹션에 대한 저항이 더 높습니다. 저항으로 인한 크기의 영향을 제거하기 위해 크기와 무관 한 재료 특성 인 와이어 저항이 사용됩니다. 대부분의 재료에서 저항은 온도에 따라 증가합니다. 예외는 반도체 (예 : 실리콘)로 온도에 따라 감소합니다.
재료가 열을 전도하는 용이성열전도율로 측정. 첫 번째로, 좋은 전기 전도체는 좋은 열 전도체이기도합니다. 저항은 기호 r로 표시되고 단위는 저항계입니다. 순수 구리의 저항은 1.7 x 10 -8 옴입니다. 이것은 0.00000000017 Ohm이라는 매우 작은 숫자로, 1 입방 미터의 구리에는 거의 저항이 없음을 의미합니다. 저항률 (저항계 또는 Ωm)이 낮을수록 재료가 전기 배선에 더 잘 사용됩니다. 저항은 전도의 반대편입니다.
재료의 저항 값은 종종도체, 반도체 또는 절연체로 분류하는 데 사용됩니다. 고체 원소는 원소 주기율표에서 "정적 저항"에 따라 절연체, 반도체 또는 전도체로 분류됩니다. 절연체, 반도체 또는 전도성 재료의 비저항은 전기 응용 분야에서 고려되는 주요 특성입니다.
표는 ρ, σ 및 온도 계수에 대한 일부 데이터를 보여줍니다. 금속의 경우 온도가 상승하면 저항이 증가합니다. 반도체와 많은 절연체는 그 반대입니다.
| 재료 | 20 ° C에서 ρ (Ωm) | 20 ° C에서 σ (S / m) | 온도 계수 (1 / ° C) x10 ^ -3 |
| 은색 | 1.59 × 10 -8 | 6.30 x 10 7 | 3,8 |
| 구리 | 1.68 × 10 -8 | 5.96 × 10 7 | 3,9 |
| 금 | 2.44 × 10 -8 | 4.10 x 10 7 | 3,4 |
| 알류미늄 | 2.82 × 10 -8 | 3.5 × 10 7 | 3,9 |
| 텅스텐 | 5.60 × 10 -8 | 1.79 × 10 7 | 4.5 |
| 아연 | 5.90 × 10 -8 | 1.69 × 10 7 | 3,7 |
| 니켈 | 6.99 × 10 -8 | 1.43 × 10 7 | 6 |
| 리튬 | 9.28 × 10 -8 | 1.08 × 10 7 | 6 |
| 철제 | 1.0 × 10 -7 | 1.00 × 10 7 | 5 |
| 백금 | 1.06 × 10 -7 | 9.43 × 10 6 | 3,9 |
| 리드 | 2.2 × 10 -7 | 4.55 × 10 6 | 3,9 |
| 콘스 탄탄 | 4.9 × 10 -7 | 2.04 × 10 6 | 0,008 |
| 수은 | 9.8 × 10 -7 | 1.02 × 10 6 | 0.9 |
| 니크롬 | 1.10 × 10 -6 | 9.09 × 10 5 | 0,4 |
| 탄소 (무정형) | 5 × 10 -4 최대 8 × 10 -4 | 1.25-2 × 10 3 | -0,5 |
주어진 온도에 대해 다음 공식을 사용하여 물체의 전기 저항을 옴 단위로 계산할 수 있습니다.
이 공식에서 :
저항은 특정 수의 저항계와 같습니다. ρ의 SI 단위는 일반적으로 저항계이지만 때로는 센티미터 당 옴이 사용됩니다.
재료의 저항은 재료를 가로 지르는 전기장의 크기에 의해 결정되며 특정 전류 밀도를 제공합니다.
ρ = E / J, 여기서 :
저항률을 결정하는 방법은 무엇입니까? 많은 저항기와 도체는 균일 한 전류 흐름과 함께 균일 한 단면을 가지고 있습니다. 따라서 더 구체적이지만 더 널리 사용되는 방정식이 있습니다.
ρ = R * A / J, 여기서 :
재료의 전기 저항은 다음과 같이 알려져 있습니다.특정 전기 저항. 이것은 재료가 전류의 흐름에 얼마나 강하게 저항 하는지를 나타냅니다. 주어진 온도에서 특정 재료에 대해 저항을 길이 단위와 단면적 단위로 나누어 결정할 수 있습니다.
이것은 낮은 ρ는 재료를 나타냅니다.전자가 쉽게 이동할 수 있습니다. 반대로 ρ가 높은 물질은 저항이 높고 전자의 흐름을 방해합니다. 구리 및 알루미늄과 같은 원소는 낮은 ρ로 알려져 있습니다. 은과 특히 금은 ρ 값이 매우 낮지 만 명백한 이유로 사용이 제한됩니다.
재료는 ρ 값에 따라 다른 범주에 배치됩니다. 요약은 아래 표에 나와 있습니다.
반도체의 전도도 수준은합금 수준. 도핑이 없으면 거의 절연체처럼 보이며 전해질도 마찬가지입니다. 재료의 ρ 수준은 매우 다양합니다.
| 장비 카테고리 및 재료 유형 | ρ에 따른 가장 일반적인 재료의 비저항 영역 |
| 전해질 | 변하기 쉬운 |
| 절연체 | ~ 10 ^ 16 |
| 금속 | ~ 10 ^ -8 |
| 반도체 | 변하기 쉬운 |
| 초전도체 | 0 |
대부분의 경우 저항이 증가합니다.온도와 함께. 결과적으로 저항의 온도 의존성을 이해하는 것이 필요합니다. 도체의 저항 온도 계수에 대한 이유는 직관적으로 설명 할 수 있습니다. 재료의 저항은 여러 현상에 따라 달라집니다. 이 중 하나는 물질의 전하 캐리어와 원자 사이에서 발생하는 충돌 횟수입니다. 도체의 저항은 충돌 횟수가 증가함에 따라 온도가 증가함에 따라 증가합니다.
이것은 항상 그런 것은 아니며온도가 증가하면 추가 전하 캐리어가 방출되어 재료의 저항이 감소합니다. 이 효과는 반도체 재료에서 흔히 볼 수 있습니다.
온도 의존성을 고려할 때저항은 일반적으로 선형 온도 계수로 간주됩니다. 이것은 실온과 금속 및 기타 많은 재료에 적용됩니다. 그러나 충돌 횟수로 인한 저항 효과는 특히 매우 낮은 온도 (초전도 현상)에서 항상 일정하지 않은 것으로 밝혀졌습니다.
주어진 온도에서 도체의 저항은 온도 값과 저항의 온도 계수로부터 계산할 수 있습니다.
R = Rref * (1+ α (T- Tref)), 여기서 :
일반적으로 20 ° C의 온도로 표준화 된 저항의 온도 계수. 따라서 실용적인 의미에서 일반적으로 사용되는 방정식은 다음과 같습니다.
R = R20 * (1+ α20 (T- T20)), 여기서 :
아래의 저항 표에는구리, 알루미늄, 금 및은을 포함하여 전기 공학에서 일반적으로 사용되는 많은 물질. 이러한 특성은 물질이 전선에서 저항기, 전위차계 등과 같은 더 복잡한 장치에 이르기까지 다양한 전기 및 전자 부품을 만드는 데 사용할 수 있는지 여부를 결정하기 때문에 특히 중요합니다.
| 20 ° C의 실외 온도에서 다양한 재료의 비저항 표 | |
| 재료 | 20 ° C에서 OM 저항 |
| 알류미늄 | 2.8x10 -8 |
| 안티몬 | 3.9 × 10 -7 |
| 창연 | 1.3 x 10 -6 |
| 놋쇠 | ~ 0.6-0.9 × 10 -7 |
| 카드뮴 | 6x10 -8 |
| 코발트 | 5.6 × 10 -8 |
| 구리 | 1.7 × 10 -8 |
| 금 | 2.4 x 10 -8 |
| 카본 (흑연) | 1x10 -5 |
| 게르마늄 | 4.6 x 10 -1 |
| 철제 | 1.0 x 10 -7 |
| 리드 | 1.9 × 10 -7 |
| 니크롬 | 1.1 × 10 -6 |
| 니켈 | 7x10 -8 |
| 보장 | 1.0 x 10 -7 |
| 백금 | 0.98 × 10 -7 |
| 석영 | 7x10 17 |
| 규소 | 6.4 × 10 2 |
| 은 | 1.6 × 10 -8 |
| 탄탈 | 1.3 x 10 -7 |
| 텅스텐 | 4.9x10 -8 |
| 아연 | 5.5 x 10 -8 |
도체는 다음과 같은 재료로 구성됩니다.전류를 전도하십시오. 비자 성 금속은 일반적으로 이상적인 전기 전도체로 간주됩니다. 전선 및 케이블 산업에서는 다양한 금속 도체가 사용되지만 가장 일반적인 것은 구리와 알루미늄입니다. 전도체는 전도도, 인장 강도, 무게 및 환경 영향과 같은 다른 속성을 가지고 있습니다.
구리 도체의 저항은 훨씬알루미늄보다 케이블 생산에 더 일반적으로 사용됩니다. 전도성이 높은 구리를 사용하는 다른 장치 및 장비와 마찬가지로 거의 모든 전자 케이블은 구리로 만들어집니다. 구리 도체는 또한 배전 및 발전, 자동차에 널리 사용됩니다. 무게와 비용을 절약하기 위해 전송 회사는 가공 송전선에 알루미늄을 사용합니다.
알루미늄은 중요한 산업에서 사용됩니다.항공기 건설과 같은 가벼움은 앞으로 자동차 산업에서 그 사용이 증가 할 것으로 예상됩니다. 더 큰 케이블의 경우 구리 피복 알루미늄 와이어를 사용하여 구리의 저항을 활용하여 경량 알루미늄으로 구조적 무게를 크게 절감합니다.
구리는 알려진 가장 오래된 재료 중 하나입니다.가소성과 전기 전도성은 Ben Franklin 및 Michael Faraday와 같은 초기 전기 실험자들에 의해 이용되었습니다. 구리 재료의 낮은 ρ는 전신, 전화 및 전기 모터와 같은 발명품에 사용되는 주요 전도체로 채택되었습니다. 구리는 가장 일반적인 전도성 금속입니다. 1913 년에는 구리와 다른 금속의 전도도를 비교하기 위해 IACS (International Standard for Annealing Copper)가 채택되었습니다.
이 표준에 따르면 상업적으로 순수한어닐링 된 구리의 전도도는 100 % IACS입니다. 재료의 저항률은 기준과 비교됩니다. 오늘날 생산되는 상업적으로 순수한 구리는 처리 기술이 시간이 지남에 따라 크게 발전함에 따라 더 높은 IACS 전도도 값을 가질 수 있습니다. 구리의 우수한 전도성 외에도 금속은 높은 인장 강도, 열 전도성 및 열팽창을 가지고 있습니다. 전기 용으로 사용되는 어닐링 된 구리선은 표준의 모든 요구 사항을 충족합니다.
구리는 오랜 역사를 가지고 있음에도 불구하고발전 용 재료로서 알루미늄은 특정 응용 분야에 매력적으로 만드는 특정 장점이 있으며 전류 저항으로 인해 여러 번 사용 영역을 확장 할 수 있습니다. 알루미늄은 구리 전도율이 61 %이고 구리의 무게는 30 %에 불과합니다. 이것은 알루미늄 와이어의 무게가 동일한 전기 저항을 가진 구리 와이어의 절반 무게를 의미합니다.
알루미늄은 일반적으로구리 도체. 알루미늄 도체는 다양한 합금으로 구성되며 최소 알루미늄 함량은 99.5 %입니다. 1960 년대와 1970 년대에 구리 가격이 높기 때문에이 종류의 알루미늄은 가정용 전기 배선에 널리 사용되었습니다.
솜씨가 좋지 않아서알루미늄과 구리 사이의 연결 및 물리적 차이, 구리-알루미늄 접점 위치에서 연결을 기반으로 만들어진 장치 및 와이어는 화재 위험이되었습니다. 네거티브 프로세스에 대응하기 위해 알루미늄 합금은 구리와 더 유사한 크리프 및 연신 특성을 갖도록 개발되었습니다. 이 합금은 연선 알루미늄 와이어의 제조에 사용되며 전류 저항은 대량 사용이 가능하며 전기 네트워크의 안전 요구 사항을 충족합니다.
이전에 구리가 사용 된 곳에서 알루미늄을 사용하는 경우 동일한 네트워크 성능을 유지하려면 구리선 크기의 두 배인 알루미늄 와이어를 사용해야합니다.
표에있는 많은 자료전자 공학에서 널리 사용되는 저항. 알루미늄, 특히 구리는 저항 수준이 낮기 때문에 사용됩니다. 오늘날 전기 연결에 사용되는 대부분의 전선과 케이블은 낮은 ρ를 제공하고 저렴하기 때문에 구리로 만들어집니다. 가격에도 불구하고 금의 우수한 전도도는 일부 고정밀 기기에도 사용됩니다.
금 도금은 종종작업이 가장 낮은 접촉 저항을 제공하는 고품질 저전압 연결. 은은 빠르게 산화되고 높은 접촉 저항으로 이어지기 때문에 산업 전기 공학에서 널리 사용되지 않습니다. 어떤 경우에는 산화물이 정류기 역할을 할 수 있습니다. 탄탈룸 저항은 커패시터에 사용되며 니켈 및 팔라듐은 많은 표면 실장 부품의 연결구에 사용됩니다. Quartz는 압전 공진 소자로 주요 응용 분야를 찾습니다. 석영 크리스탈은 많은 발진기에서 주파수 요소로 사용되며, 높은 값은 신뢰할 수있는 주파수 루프를 허용합니다.
