Общие положения
К электрическим свойствам, наиболее широко используемых для исследования материалов (особенно металлических), в первую очередь относятся: удельная электропроводность (γ) и обратная ей величина – удельное электрическое сопротивление (ρ).
Электропроводность металлов обусловлена движением свободных электронов, изменяющих свое состояние под воздействием электрического поля, что и приводит к возникновению результирующего тока.
При своем движении поток электронов испытывает сопротивление, вызываемое флуктуациями тепловых колебаний атомов в решетке и ее несовершенствами.
В сплавах существенный вклад в величину удельного электросопротивления также вносят межфазные границы и области концентрационной неоднородности.
Установлено, что при увеличении концентрации легирующего элемента удельное электросопротивление в непрерывных твердых растворах замещения изменяется в общем случае по параболическому закону, в твердых растворах внедрения по линейному закону, а в случае гетерогенных структур изменение удельного электросопротивления следует линейному закону.
Для определения удельного электросопротивления, как это следует из его определения:
где: R – электрическое сопротивление, Ом. S – площадь поперечного сечения, м2.L – длина образца, м.
Необходимо точно измерять электрическое сопротивление и линейные размеры образца. Точность определения электросопротивления зависит, кроме того, от точности используемых измерительных приборов или установок и от температуры и ее колебаний в процессе измерений.
Известно, что электрическое сопротивление металлического проводника (как и удельное электросопротивление) зависит от температуры согласно соотношению: Rt=Ro(1+αt+βt2+γt3+…).
Из-за малости коэффициентов β и γ обычно ограничиваются приведением биномиального члена Rt=Ro(1+αt), где a - температурный коэффициент электросопротивления:
Это коэффициент имеет для меди значение 2·10-3 1/°С и для железа 4·10-3 1/°С, и тогда колебание температуры даже в 1°С определяет погрешность измерения электросопротивления в 0,2 и 0,4 %.
Температурный коэффициент электросопротивления (при данном изменении температуры) является структурно чувствительным свойством, изменяющимся в зависимости от состава, так же как и электропроводность (т.е. как 1/ρ).
При этом существенно, что при определении температурного коэффициента α можно не измерять линейные размеры образца и не вносить дополнительную погрешность, как при измерении удельного электросопротивления.