Resistività elettrica
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La resistività elettrica, anche detta resistenza elettrica specifica, è l'attitudine di un materiale a opporre resistenza al passaggio delle cariche elettriche.
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[modifica] Definizione
La resistività ρ, la cui unità di misura nel sistema internazionale è ohm per metro, è indipendente dalla geometria del provino ma è correlata ad R attraverso l'espressione:
dove:
- ρ è la resistività statica misurata in ohm per metro (Ω x m)
- R è la resistenza elettrica di un campione specifico di materiale (misurata in ohm),
- l è la distanza tra i punti tra i quali è misurata la tensione (misurata in metri)
- S è l'area della sezione del campione perpendicolare alla direzione della corrente (misurata in metri quadrati).
Da questa equazione, ne deriva l'inversa dove, nota la lunghezza L, la sezione S e la resistività ρ specifica di un conduttore, la sua resistenza R è data da
La resistività può anche essere definita come:
dove:
- E è l'intensità del campo elettrico misurato in volt al metro,
- J è la densità di corrente in ampere al metro quadrato.
Infine è anche definita come l'inverso della conduttività elettrica:
dove σ è la conduttività elettrica.
[modifica] Dipendenza dalla temperatura
[modifica] Nei metalli
La resistività di un metallo solitamente diminuisce linearmente al diminuire della temperatura, fino a raggiungere un valore minimo chiamato resistività residua, secondo la formula:
- ρ = ρ0[1 + α(T − T0)]
dove ρ è la resistività e T la temperatura, mentre ρ0 è la resistività del metallo alla temperatura T0 di riferimento, solitamente presa pari a 0° o 20°. α è il coefficiente termico dipendente dal materiale.
[modifica] Nei semiconduttori
La resistività di un semiconduttore diminuisce esponenzialmente con l'aumentare della temperatura. Più precisamente la relazione è data dalla formula di Steinhart-Hart:
dove A, B e C sono coefficienti specifici del materiale.
[modifica] Nei superconduttori
Alcuni materiali, detti superconduttori, quando vengono portati al di sotto della loro temperatura critica, assumono un resistività uguale a zero, cioè non offrono alcuna resistenza al passaggio della corrente. Al di sopra della temperatura critica, con l'aumentare della temperatura aumenta la resistività.
[modifica] Resistività comuni
Le informazioni qui riportate non sembrano essere corrette. Si prega di verificare altrove.
Nella seguente tabella sono riportate le resistività caratteristiche di alcuni materiali alla temperatura di 20 °C.
(Ωm = 106 Ω·mm²/m)
| Materiale | Resistività (Ωm) |
|---|---|
| Argento | 0,0159 × 10-6 |
| Rame ricotto | 0,0172 × 10-6 |
| Rame crudo | 0,0178 × 10-6 |
| Oro | 0,0244 × 10-6 |
| Alluminio | 0,0282 × 10-6 |
| Tungsteno | 0,056 × 10-6 |
| Ottone | 0,07 × 10-6 |
| Costantana | 0,49 × 10-6 |
| Ferro | 0,1 × 10-6 |
| Platino | 0,11 × 10-6 |
| Acciaio | 0,12 × 10-6 |
| Piombo | 0,206 × 10-6 |
| Nickelcromo (Una lega di nichel e cromo usata negli elementi riscaldanti) |
1,50 × 10-6 |
| Nitinol (Una lega a memoria di forma a base di nichel e titanio) |
0,80 × 10-6 |
| Carbonio | 35 × 10-6 |
| Germanio | 0,46 |
| Silicio | 640 |
| Vetro | tra 1010 e 1014 |
| Gomma dura | circa 1013 |
| Zolfo | 1015 |
| Quarzo fuso | 75 × 1016 |
| Pelle umana | circa 5,0 × 105 |
Osservando la tabella si può intuire perché il rame è ampiamente usato per realizzare cavi elettrici. Il rame è quindi usato per linee elettriche di sezione inferiore, fili e cavi elettrici di uso comune, avvolgimenti dei motori e dei trasformatori. Per le linee elettriche con sezione maggiore viene invece utilizzato l'alluminio, che a fronte di una maggiore resistività rispetto al rame (e quindi a parità di corrente si utilizzano sezioni maggiori), presenta i notevoli vantaggi di avere un peso specifico ed un costo di molto inferiore e sono quindi possibili, tra l'altro, campate di maggior lunghezza. L'argento è leggermente migliore del rame ma è decisamente più costoso.
[modifica] Unità di misura
L'unità di misura della resistività è l'ohmxmetro (Ω x m)
L'unità di misura della conducibilità elettrica (o conduttività elettrica) è (Ω x m)-1
[modifica] Voci correlate
[modifica] Bibliografia
[modifica] Dati
- (EN) G. W. Kaye e T. H. Laby, Tables of physical and chemical constants and some mathematical functions (London, Longmans, Green and co., 1921) (storico, resistività in Ω.cm di alcuni metalli pp. 85-88)
- (DE) Landolt e Bornstein Landolt-Börnstein physikalisch-chemische tabellen (Berlino, Springer, 1912) (storico, conduttività dei metalli pp. 1071-1080)
[modifica] Metodi di misura della resistenza
- (EN) E. F. Northrup Methods of measuring electrical resistance (New York, McGraw-Hill book company 1912)
- (EN) H. L. Curtis Electrical Measurements (New York, Mcgraw Hill Book Company Inc., 1937)
