Удельное сопротивление никеля: интересные факты

Удельное сопротивление - одна из важнейших характеристик проводников электричества. Оно показывает, какое сопротивление оказывает материал при протекании через него электрического тока. Сегодня мы поговорим об удельном сопротивлении никеля - металла, широко используемого в промышленности и науке.

Свойства и строение никеля, влияющие на удельное сопротивление

Чтобы разобраться в особенностях удельного сопротивления никеля, давайте сначала рассмотрим его физические и химические свойства.

Физические и химические свойства никеля

Никель - это серебристо-белый блестящий металл, относящийся к группе переходных элементов. Его атом имеет следующую электронную конфигурацию:

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁸ 4s²

Атомы никеля в кристаллической решетке располагаются упорядоченно, образуя гранецентрированную кубическую структуру. При нормальных условиях никель находится в твердом состоянии. Его плотность составляет 8,9 г/см³, температура плавления - 1455°С.

Никель обладает рядом ценных физико-химических свойств:

• высокая пластичность и ковкость;
• стойкость к коррозии;
• жаропрочность и жаростойкость;
• ферромагнетизм с температурой Кюри 358°С.

Эти качества никеля во многом определяют его удельное электрическое сопротивление и особенности применения в технике.

Факторы, влияющие на удельное сопротивление никеля

Удельное сопротивление никеля зависит от ряда факторов:

• Температура. При повышении температуры удельное сопротивление никеля возрастает примерно на 0,6% на 1°С. Это связано с интенсификацией тепловых колебаний атомов кристаллической решетки.
• Чистота. Примеси в никеле могут как повышать, так и понижать его удельное сопротивление. К примеру, примеси меди уменьшают этот показатель.
• Механические напряжения. Растягивающие напряжения повышают удельное сопротивление никеля, а сжимающие - понижают.
• Магнитное поле. В магнитном поле напряженностью 8000 Э у никеля наблюдается увеличение удельного сопротивления на 0,5%.
  

Сравнение никеля с другими металлами

Для более полного понимания особенностей удельного сопротивления никеля полезно сравнить его с такими распространенными металлами, как медь, серебро и золото.

Сравнение с медью

Медь широко используется в электротехнике благодаря высокой электропроводности. При комнатной температуре удельное сопротивление меди составляет 0,017 мкОм∙м, а у никеля - 0,07 мкОм∙м. То есть удельное сопротивление никеля примерно в 4 раза выше.

Однако по температурному коэффициенту сопротивления никель превосходит медь - 0,6% против 0,4% на 1°С. Поэтому с ростом температуры разница в удельном сопротивлении между этими металлами сокращается.

Сравнение с серебром

Серебро обладает самым низким удельным сопротивлением среди металлов - всего 0,016 мкОм∙м. Это почти в 4,5 раза меньше, чем у никеля. К тому же температурный коэффициент серебра лишь 0,38% на 1°С.

Таким образом, серебро значительно превосходит никель по электропроводности во всем диапазоне температур. Однако никель более доступен и дешев в производстве.

Сравнение с золотом

Золото занимает второе место после серебра по электропроводности. Его удельное сопротивление - 0,022 мкОм∙м при 20°С, то есть примерно в 3 раза меньше никеля.

Преимущество золота перед никелем сохраняется и с повышением температуры. Температурный коэффициент золота - 0,35% на 1°С. Кроме того, золото более пластично и ковко по сравнению с никелем.