Definiția rezistivității electrice

Rezistivitatea electrică este definită ca rezistența unui conductor de lungime unitară și secțiune transversală unitară. Este o proprietate intensivă a materialelor care măsoară capacitatea acestora de a se opune sau de a inhiba (adică de a rezista) fluxului de curent electric în interiorul lor. În acest sens, este inversul sau opusul conductivității, care este, de asemenea, o proprietate intensivă care măsoară capacitatea unui material de a permite curgerea curentului electric.

Rezistivitatea este reprezentată de litera greacă ρ (ro) și este o proprietate intensivă: nu depinde nici de cantitatea, nici de dimensiunile unui material ci doar de compoziția acestuia. De exemplu, conductivitatea cuprului pur este aceeași indiferent dacă avem un fir fin ca un păr uman sau o bară de 5 cm grosime.

Aceasta este una dintre proprietățile electrice caracteristice ale materialelor și este esențială pentru a selecta, de exemplu, materialele din care trebuie realizate, printre altele, componentele unui circuit electronic, conductorii sau rezistențele electrice.

rezistivitate versus rezistenta

Când vorbim despre rezistivitate este foarte obișnuit să vorbim și despre rezistență. Ambele concepte sunt legate, dar nu sunt la fel. În timp ce rezistivitatea măsoară rezistența intrinsecă a unui material la fluxul de curent electric și este legată exclusiv de compoziția și structura sa internă, rezistența este o proprietate extinsă care măsoară rezistența absolută a unui anumit corp la fluxul de curent.

Rezistența unui conductor este determinată prin măsurarea curentului prin acesta având în vedere o diferență de potențial aplicată la ambele capete ale conductorului, apoi aplicând legea lui Ohm.

Cu toate acestea, rezistența poate fi calculată și teoretic din rezistivitate și din forma și dimensiunile conductorului, deoarece rezistența este proporțională cu lungimea conductorului și invers proporțională cu aria secțiunii transversale a conductorului:

Această formulă de calcul a rezistenței ne permite, de asemenea, să definim rezistivitatea electrică ca constantă de proporționalitate între rezistența unui conductor și relația dintre lungimea acestuia și aria secțiunii sale transversale .

Formula rezistivității electrice

Rezistivitatea poate fi determinată în diferite moduri. Cea mai simplă modalitate este măsurarea experimentală a rezistenței unui conductor și a dimensiunilor sale fizice și apoi aplicarea următoarei formule:

unde R este rezistența, S este aria secțiunii transversale și l este lungimea conductorului în cauză.

Pe lângă această formulă, rezistivitatea poate fi legată și de câmpul electric intern al conductorului și de densitatea de curent pe care o generează acest câmp electric, în același mod în care se determină conductivitatea unui material. În acest caz, formula este:

unde E și J corespund mărimii câmpului electric și densității curentului de-a lungul direcției de curgere a curentului.

unități de rezistivitate

Având în vedere formulele de mai sus pentru determinarea rezistivității, este ușor de ghicit care ar trebui să fie unitățile acestei proprietăți intensive.

În sistemul internațional de unități, unitatea de rezistență este ohmul (Ω), în timp ce unitățile de lungime și de suprafață sunt m, respectiv m ^{2 .} Având în vedere cele de mai sus, unitățile SI de rezistivitate sunt:

Adică unitățile internaționale de rezistivitate electrică sunt ohmi.metri sau Ω.m . Cu toate acestea, atunci când sunt utilizate în diferite tipuri de calcule, aceste unități nu sunt întotdeauna practice.

De exemplu, inginerii electricieni efectuează adesea calcule complexe ale rezistențelor și ale altor cantități folosind rezistivitate, precum și alte specificații tehnice pentru materialele și conductorii utilizați la proiectarea circuitelor electrice. În aceste cazuri, lungimea unui conductor este aproape întotdeauna exprimată în unitățile sistemului internațional, adică în metri, dar nu este cazul pentru aria secțiunii transversale a acestuia, care este în general exprimată în mm ² . Acest lucru se datorează faptului că m ² este o unitate prea mare pentru a exprima aria secțiunii transversale a unui conductor gros de doar unul sau doi milimetri.

Pentru a evita necesitatea efectuării conversiilor de unități atunci când se calculează rezistența unui conductor, rezistivitatea este adesea exprimată în unități de Ω.mm ² /m .

Pe de altă parte, rezistivitatea electrică este o proprietate folosită pentru a estima gradul de puritate al apei. Atunci când sunt necesare probe de apă foarte pură, acestea sunt supuse unui proces de deionizare care le reduce conductivitatea electrică la minim, crescându-le la maximum rezistivitatea. Echipamentul care măsoară rezistivitatea apei utilizează o celulă cu electrozi cu o suprafață de 1cm ² și cu o distanță de 1cm între ei. De asemenea, valorile rezistenței măsurate în cutiile de apă de înaltă puritate sunt de ordinul milioanelor de ohmi. Din aceste motive, rezistivitatea electrică a apei pure este exprimată în unități de MΩ.cm.

Câteva valori reprezentative de rezistivitate ale conductoarelor bune și rele

Mai jos sunt câteva valori caracteristice ale materialelor considerate bune conductoare, precum și ale celor care sunt izolatoare, adică ale celor care nu conduc bine electricitatea și, prin urmare, sunt conductoare slabe.

Materialele conductoare se caracterizează prin faptul că au o rezistivitate foarte scăzută, ceea ce le permite să conducă foarte bine electricitatea. Pe de altă parte, un material izolator este unul care are o rezistivitate foarte mare.

materiale conductoare

Materiale izolante

După cum se poate observa la compararea ambelor tabele, diferența dintre rezistivitățile conductoarelor bune și rele poate acoperi aproximativ 23 de ordine de mărime și chiar mai mult.

Referințe

• Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2018, august 22). Rezistivitatea . Enciclopedia Britannica. Preluat de pe https://www.britannica.com/science/resistivity
• Jewett, JW și Serway, RA (2006). Fizica pentru Știință și Inginerie – Volumul II (ed. a VI-a). Thomson International.
• Rezistență și rezistivitate | Calculisto – Rezumate și clase de calcul . (n.d.). calculez. Disponibil la https://www.calculisto.com/topics/circuitos-electricos/summary/348
• Rezistivitatea electrică . (2020, 9 august). AcMax. Disponibil la https://acmax.mx/resistividad
• Rezistivitate, rezistență specifică . (2019, 30 martie). Electronica Unichrom. Disponibil la https://unicrom.com/resistividad-resistencia-especifica/
• Storr, W. (2021, 14 ianuarie). Rezistivitate și conductivitate electrică . Tutoriale electronice de bază. Disponibil la https://www.electronics-tutorials.ws/resistor/resistivity.html