2.4.1 UPORNOST IN PREVODNOST VODNIKOV

KAZALO

    

 

 

2.4.1.1 Odvisnost upornosti in prevodnosti od snovi

      
 

Poskus z vodniki iz različnih snovi enakih dimenzij:

  

HITRE POVEZAVE

Poskus
Specifična električna prevodnost in upornost
 

SLIKA

Slika 2.4.1.1.1: Vpliv snovi na prevajanje toka

 

SLIKA

Slika 2.4.1.1.2: Specifična upornost vodnikov

 

SLIKA

Slika 2.4.1.1.3: Specifična upornost izolantov in zemljin

 

ANIMACIJA

Animacija 2.4.1.1.1: Vpliv snovi na prevajanje toka

 
       
 

Na osnovi Ohmovega zakona lahko sklepamo:

   
       
 
►  

Različne snovi imajo različno električno prevodnost oziroma upornost.

 
       
 

Vzrok različne prevodnosti snovi je različno število gibljivih nosilcev elektrine na enoto prostornine snovi in različen vpliv atomske strukture na usmerjeno gibanje le-teh v različnih snoveh (sl. 1.5.4.2).

      
 

Prevodnosti ali upornosti različnih snovi lahko med seboj primerjamo le pri enakih, specifičnih pogojih (dolžini, prerezu in temperaturi vodnika). Iz praktičnih razlogov je izbrana dolžina vodnika 1 m, prerez 1 m2 in temperatura 20 °C (sl. 2.4.1.1.2).

      
       
       
 

►  

Upornost vodnika s prerezom 1 m2 in dolžino 1 m pri temperaturi 20 °C, imenujemo specifična upornost snovi (ρ1).  

 

 
 

 

    

Enota specifične upornosti je, upoštevajoč specifične pogoje, Ωm. Odgovor na vprašanje zakaj Ωm, lahko dobimo v poglavju Upornost in prevodnost sta snovno geometrijski lastnosti vodnikov (pog. 2.4.1.3).

Podobno velja za specifično prevodnost snovi (γ2 sl. 2.4.1.1.2), ki jo izračunamo kot obratno vrednost specifične upornosti:

    
       
 
  γ   =   1  
ρ
  1  
1   =     Ω     =   S
Ω   ·   m   m   m
   
 
ρ(Ωm)
 
   
       
 

Specifične upornosti in prevodnosti snovi so izmerjene in zbrane v fizikalnih in elektrotehniških priročnikih. Nekatere od teh so razvidne iz preglednice 2.4.1.1.1:

    
       
 

Preglednica 2.4.1.1.1: Specifične upornosti in prevodnosti snovi

  Snov (pri 20 °C) ρ(Ωm) · 10-6 γ(S/m) · 106 γ(%)Cu
 

Čiste kovine

      
  srebro 0,016 61 105
  baker 0,018 58 100
  zlato 0,022 43 74
  aluminij 0,028 36 62
  volfram 0,055 29 31
  cink 0,061 16,5 28
  železo 0,100 10 17
  platina 0,106 9,4 16
  živo srebro 0,962 1,04 1,8
 

Zlitine

      
  medenina (CuZn) 0,063 15,9 27
  nikelin (CuNiZn) 0,400 2,5 4,3
  manganin (CuMnNi) 0,430 2,3 3,9
  konstantan (CuNi) 0,500 2,0 3,4
  cekas (NiCr) 1,100 0,9 1,5
   
     
 
►  

Specifična upornost oziroma prevodnost je snovna lastnost.
►  

Najboljši električni prevodnik je srebro, sledijo pa mu baker, zlato in aluminij. 

     
 

Če upoštevamo specifične prevodnosti in cene posameznih kovin, ni težko sklepati, zakaj se v elektrotehniki za vodnike uporablja pretežno baker, pa tudi, zakaj ga je pri električnih daljnovodih spodrinil aluminij. Zaradi splošne »suverenosti« bakra v elektrotehniki podaja razpredelnica 2.4.1.1.1 tudi relativne prevodnosti drugih snovi glede na baker.

    
     
 

Zlitine imajo praviloma večje specifične upornosti kot kovine, ki jih tvorijo. V elektrotehniki jih uporabljamo predvsem za izdelavo žičnih uporov (konstantan, manganin) in električnih grelnikov (cekas).

    
     
 

Specifične upornosti izolantov in tal so tudi zbrane v elektrotehniških priročnikih. Nekaj primerov le-teh podajata pregl. 2.4.1.1.2 in 2.4.1.1.3.

    
     
 

Pregl. 2.4.1.1.2: Specif. upornosti izolantov

 

Pregl. 2.4.1.1.3: Specif. upornosti zemljin

 

Snov (pri 20 °C)

ρ(Ωm)

 

 

Snov

ρ(Ωm)

srednje vrednosti
  porcelan 1012…1018     močvirna tla 30
 

polivinilklorid (PVC)

 1010…1014     obdelovalna tla 10
  les (suh) 108…1015     vlažni pesek 200
  steklo 109…1015     suhi pesek 1000
  polistirol 1012…1018     kamnita tla 3000
 
     
     

   
 

1 ro, mala črka grške abecede

2 gama, mala črka grške abecede