Resistività
Che cos'è la resistività?
La resistività elettrica, nota anche come resistenza elettrica specifica, è una misura dell'attitudine di un materiale omogeneo ad opporre resistenza al passaggio della corrente elettrica. Essa è legata alla resistenza elettrica dalla seguente relazione:
in cui R è la resistenza del conduttore, A è l'area della sezione trasversale normale e infine l è la lunghezza del conduttore.
Definizione di resistività
La resistività viene definita come la resistenza che un materiale omogeneo di sezione e lunghezza unitaria oppone al passaggio della corrente.
Unità di misura della resistività
Nel Sistema Internazionale (S.I.) la resistività viene misurata in ohm per metro (Ω·m); per info: unità di misura della resistività. Tale unità di misura coincide numericamente con la resistenza presentata da un cubo del materiale di lato uguale a 1 m misurata con corrente continua tra due facce opposte del cubo stesso.
L'ohm per metro (Ω·m) coincide numericamente con la resistenza presentata da un cubo del materiale di Iato uguale a 1 m misurata con corrente continua tra due facce opposte del cubo stesso.
L'ohm per metro è però, in termini pratici, una unità di misura troppo grande. È per questo motivo che all'ohmmetro viene spesso preferito l'ohm per centimetro (Ω·cm) e talvolta l'ohm per mm2 di sezione e per metro di lunghezza (Ω∙mm2/m) o addirittura, per i conduttori delle linee elettriche, l'ohm per mm2 di sezione e per kilometro di lunghezza (Ω∙mm2/km).
Valgono le seguenti equivalenze:
1 Ω·cm = 10-2 Ω·m
1 Ω∙mm2/m = 10–6 Ω∙m
1 Ω∙mm2/km = 10–9 Ω∙m
Dipendenza della resistività dalla temperatura
Il valore della resistività di un metallo dipende dalla temperatura alla quale viene misurata. Più in particolare, la resistività di un metallo aumenta all'aumentare della temperatura secondo la seguente relazione:
in cui:
- ρ è la resistività misurata alla temperatura T;
- ρ0 è la resistività misurata alla temperatura di riferimento T0 (solitamente 20°C);
- α è il coefficiente termico, valore che dipende dal materiale.
Alcuni metalli presentano allo zero assoluto un valore finito ρ0 di resistività, detto resistività residua, che è normalmente una frazione molto piccola della resistività alla temperatura ambiente; altri metalli, invece, a una ben precisa temperatura (in tutti i casi conosciuti, inferiore a 20 K) perdono improvvisamente tutta la loro resistività e diventano superconduttori.
Si noti inoltre che, per le leghe metalliche, α può essere assai più basso di quello dei materiali puri componenti, tanto che alcune di esse, come la costantana e la manganina, presentano resistività quasi indipendente dalla temperatura entro un vasto intervallo di temperatura. I resistori o le bobine nelle cassette di resistenza sono generalmente costruiti con queste leghe per rendere minime le variazioni di resistenza con la temperatura.
La resistività dei semiconduttori, come il silicio e il germanio, cresce con il diminuire della temperatura e diventa enormemente grande alle basse temperature; scendendo verso lo zero assoluto, cioè, i semiconduttori si comportano come isolanti.
Anche per gli elettroliti (soluzioni conduttrici), per il carbone, per alcuni ossidi, per gli isolanti, la resistività diminuisce all'aumentare della temperatura mantenendosi tuttavia negli ultimi due casi molto inferiore a quella dei semiconduttori.
Dipendenza della resistività dalla pressione
La resistività è anche funzione della pressione e può crescere o diminuire con questa secondo le sostanze, ma nella maggioranza dei casi le variazioni non sono apprezzabili finché la pressione non raggiunge o supera il centinaio di atmosfere.
La dipendenza dalla pressione è dovuta sia al fatto che, con l'aumentare della pressione, diminuisce l'ampiezza di vibrazione degli ioni nel reticolo cristallino (e, di conseguenza, si riduce la diffusione degli elettroni di conduzione dovuta alle vibrazioni del reticolo stesso), sia al fatto che la compressione del materiale fa aumentare il numero degli elettroni di conduzione per unità di volume.
Misura della resistività
Il metodo usualmente adottato per determinare la resistività di un materiale consiste nel misurare la resistenza di un filo di lunghezza e di sezione note, spesso servendosi di un circuito a ponte di Wheatstone o di circuiti analoghi.
Resistività di alcuni materiali
Di seguito riportiamo i valori della resistività di alcuni materiali:
resistività dell'alluminio = 2,75∙10-8 Ω∙m
resistività del nichel = 6,993∙10-8 Ω∙m
resistività del rame = 1,68∙10-8 Ω∙m
resistività del ferro = 10,04∙10-8 Ω∙m
resistività della costantana = 49∙10-8 Ω∙m
Ricordiamo infine che, in base al valore della resistività, i materiali possono essere classificati in:
- conduttori, aventi piccoli valori di resistività (< 10–6 Ω∙m);
- isolanti, aventi grandi valori di resistività (> 1010 Ω∙m);
- semiconduttori, aventi valori intermedi di resistività.
Conduttività
La conduttività è l'inverso della resistività. mentre la resistività è di solito adoperata per caratterizzare le proprietà conduttrici delle sostanze solide, la conduttività si adopera di preferenza per i liquidi e le soluzioni.
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