Conduttore elettrico

La resistenza di un determinato conduttore dipende dal materiale di cui è fatto e dalle sue dimensioni. Per un dato materiale, la resistenza è inversamente proporzionale all’area della sezione trasversale. Ad esempio, un filo di rame spesso ha una resistenza inferiore rispetto a un filo di rame sottile altrimenti identico., Inoltre, per un dato materiale, la resistenza è proporzionale alla lunghezza; ad esempio, un filo di rame lungo ha una resistenza maggiore rispetto a un filo di rame corto altrimenti identico. La resistenza R e la conduttanza G di un conduttore di sezione trasversale uniforme, quindi, possono essere calcolate come

R = ρ A A, G = σ A ℓ . {\displaystyle {\begin{aligned}R&=\rho {\frac {\ell }{A}},\\G&=\sigma {\frac {A}{\ell }}.,\end{aligned}}}

dove ℓ {\displaystyle \ell } è la lunghezza del conduttore, misurata in metri , A è l’area della sezione del conduttore, misurata in metri quadrati , σ (sigma) è la conducibilità elettrica misurata in siemens per metro (S·m−1) e p (rho) è la resistività elettrica (anche chiamato specifica resistenza elettrica) del materiale, misurata in ohm metri (Ω·m). La resistività e la conduttività sono costanti di proporzionalità e quindi dipendono solo dal materiale di cui è fatto il filo, non dalla geometria del filo., Resistività e conducibilità sono reciproci: ρ = 1 / σ {\displaystyle \ rho =1 / \ sigma } . La resistività è una misura della capacità del materiale di opporsi alla corrente elettrica.

Questa formula non è esatta: presuppone che la densità di corrente sia totalmente uniforme nel conduttore, il che non è sempre vero nella situazione pratica. Tuttavia, questa formula fornisce ancora una buona approssimazione per conduttori lunghi e sottili come i fili.

Un’altra situazione per cui questa formula non è esatta è con corrente alternata (AC), perché l’effetto pelle inibisce il flusso di corrente vicino al centro del conduttore., Quindi, la sezione geometrica è diversa dalla sezione trasversale effettiva in cui scorre effettivamente la corrente, quindi la resistenza è superiore al previsto. Allo stesso modo, se due conduttori sono vicini l’uno all’altro che trasportano corrente ALTERNATA, le loro resistenze aumentano a causa dell’effetto di prossimità. Alla frequenza di potenza commerciale, questi effetti sono significativi per grandi conduttori che trasportano grandi correnti, come sbarre in una sottostazione elettrica, o grandi cavi di alimentazione che trasportano più di poche centinaia di ampere.,

A parte la geometria del filo, la temperatura ha anche un effetto significativo sull’efficacia dei conduttori. La temperatura influenza i conduttori in due modi principali, il primo è che i materiali possono espandersi sotto l’applicazione del calore. La quantità che il materiale si espanderà è governata dal coefficiente di dilatazione termica specifico per il materiale. Tale espansione (o contrazione) cambierà la geometria del conduttore e quindi la sua resistenza caratteristica. Tuttavia, questo effetto è generalmente piccolo, nell’ordine di 10-6., Un aumento della temperatura aumenterà anche il numero di fononi generati all’interno del materiale. Un fonone è essenzialmente una vibrazione reticolare, o meglio un piccolo movimento cinetico armonico degli atomi del materiale. Proprio come lo scuotimento di un flipper, i fononi servono a interrompere il percorso degli elettroni, facendoli disperdere. Questo scattering di elettroni diminuirà il numero di collisioni di elettroni e quindi diminuirà la quantità totale di corrente trasferita.