La resistività elettrica, anche detta resistenza elettrica specifica e indicata con la lettera greca "ρ", è la resistenza caratteristica di un pezzo di materiale conduttore avente lunghezza di 1 m e sezione di 1 m². Rappresenta perciò la resistenza di un conduttore della sostanza in esame di lunghezza e sezione unitarie, ed è un parametro che dipende dalla temperatura e dalle proprietà del materiale. Nel sistema internazionale la resistività si misura in ohm per metro (Ω·m). I buoni conduttori hanno valori bassi di ρ, mentre i buoni isolanti hanno valori alti di ρ. La resistività differisce dalla resistenza in quanto è una proprietà specifica della sostanza in questione; al contrario la resistenza R è una proprietà di un oggetto che dipende dalla forma, dalla dimensione e dalla resistività del materiale.[1][2]
Definizione
[modifica | modifica wikitesto]La resistività ρ è definita come[3]:
- in modulo, vettorialmente
dove E è il campo elettrico, j la densità di corrente elettrica, o anche
dove è la σ conduttività elettrica, misurata in Siemens.
Resistività e resistenza, nel caso particolare in cui la corrente è continua e il conduttore è un lungo cilindro (ad esempio un filo), sono legate dalla formula:
dove R è la resistenza, L è la lunghezza del cilindro, A è l'area della sezione circolare del cilindro.
Dipendenza dalla temperatura
[modifica | modifica wikitesto]Nei metalli
[modifica | modifica wikitesto]La resistività di un metallo aumenta all'aumentare della temperatura:
dove è la resistività e T la temperatura, mentre è la resistività del metallo alla temperatura T0 di riferimento, solitamente 20 °C, α è il coefficiente termico dipendente dal materiale. Nella grafite e nelle sue soluzioni la resistività diminuisce all'aumentare della temperatura. Nella costantana (lega binaria di Cu-Ni), la resistività non varia al variare della temperatura.
Nei semiconduttori
[modifica | modifica wikitesto]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.
Nei dielettrici
[modifica | modifica wikitesto]La resistività di un materiale dielettrico diminuisce all'aumentare della temperatura.
Nei superconduttori
[modifica | modifica wikitesto]Alcuni materiali, detti superconduttori, quando vengono portati al di sotto della loro temperatura critica, assumono una 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.
Resistività comuni
[modifica | modifica wikitesto]Nella seguente tabella sono riportate le resistività caratteristiche di alcuni materiali a condizioni normali (temperatura di 20 °C).[4]
Materiale | Resistività (Ωm) |
---|---|
Grafene trasparente | 1,00 x 10−8 |
Argento | 1,62 × 10−8 |
Rame | 1,68 x 10−8 |
Oro | 2,35 × 10−8 |
Alluminio | 2,75 × 10−8 |
Tungsteno | 5,25 × 10−8 |
Ferro | 9,68 × 10−8 |
Platino | 10,6 × 10−8 |
Costantana | circa 50 × 10−8 |
Nichel-Cromo | circa 106 × 10-8 |
Kanthal | circa 140 × 10−8 |
Acqua di mare | 2,00 × 10−1 |
Acqua potabile | tra 2,00×101 e 2,00×103 |
Silicio puro (non drogato) | 2,5 × 103 |
Vetro | tra 1010 e 1014 |
Quarzo fuso | circa 1016 |
La tabella permette di capire facilmente perché il rame sia 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), ha i vantaggi di un peso specifico e costo inferiori, rendendo tra l'altro possibili campate di maggior lunghezza. L'argento è leggermente migliore del rame, ma è decisamente più costoso.
Nei materiali non omogenei, e in particolare quelli permeabili all'acqua, come il terreno o il legno, la percentuale di acqua influenza notevolmente il valore di resistività.
Unità di misura
[modifica | modifica wikitesto]L'unità di misura della resistività è l'ohm per metro
L'unità di misura della conducibilità elettrica (o conduttività elettrica) è
Nella progettazione di impianti elettrici, si preferisce utilizzare l'ohm per millimetro quadrato/metro . Esso è un multiplo dell'ohm per metro e può essere ricavato moltiplicando il valore della tabella sopra riportata per 106.
Esempio con il rame: 1,68 × 10-8 Ωm moltiplicato 106 = 0,0168 Ωmm2/m. Tale valore rappresenta in maniera molto pratica ed immediata la resistenza di un filo di rame lungo 1 metro e della sezione di 1 millimetro quadrato.
Note
[modifica | modifica wikitesto]- ^ Alessandro Bettini, Elettromagnetismo, Zanichelli, 2001, p. 165.
- ^ Raymond A. Serway e John W. Jewett, Principi di fisica, Edises, 2015, p. 702.
- ^ Resnick-Halliday-Krane, Fisica 2 IV edizione
- ^ (EN) David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentals of Physics Extended, 8ª ed., Wiley, 2008, p. 689, ISBN 978-0-471-75801-3.
Bibliografia
[modifica | modifica wikitesto]- Alessandro Bettini, Elettromagnetismo, Zanichelli, 2001, p. 165, ISBN 978-8808038234.
- Raymond A. Serway e John W. Jewett, Principi di fisica, Edises, 2015, p. 702, ISBN 978-8879598644.
- Enrico Turchetti, Romana Fasi, Elementi di Fisica, 1ª ed., Zanichelli, 1998, ISBN 88-08-09755-2.
- (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)
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]- Resistività di superficie
- Resistenza elettrica
- Conduttività elettrica
- Resistività idraulica
- Resistività termica
- Legge di Ohm
Altri progetti
[modifica | modifica wikitesto]- Wikizionario contiene il lemma di dizionario «resistività»
- Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su resistività elettrica
Collegamenti esterni
[modifica | modifica wikitesto]- resistività, su Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana.
- (EN) resistivity, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.
- (EN) IUPAC Gold Book, "resistivity", su goldbook.iupac.org.
- Tavola delle resistività di alcuni materiali (calcolati a 20 °C), su itchiavari.org.
- (EN) Kaye and Laby Tables of Physical and chemical constants (16th edition, 1995), su kayelaby.npl.co.uk. URL consultato il 30 settembre 2007 (archiviato dall'url originale il 28 ottobre 2007).
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