Qual é a resistividade do fio de níquel

A resistividade elétrica do níquel 99,99% puro é de aproximadamente 6,844 × 10^-8Ω·m a 20 graus.O mesmo valor também pode ser escrito como 6,844 μΩ·cm ou 0,06844 Ω·mm²/m.

No entanto, esse é um valor de referência para níquel de-pureza muito alta. O fio de níquel comercial nem sempre tem exatamente a mesma resistividade. Níquel 200, Níquel 201, ligas de níquel, diferentes condições de material e diferentes temperaturas de teste podem produzir valores diferentes.

Por exemplo, os dados publicados para o Níquel 200 recozido fornecem uma resistividade à temperatura-ambiente de cerca de 0,096 μΩ·m, enquanto o Níquel 201 recozido está listado em cerca de 0,085 μΩ·m a 20 graus.

Esses valores devem ser usados ​​como referências de engenharia e não como valores garantidos para cada carretel de fio de níquel. Se a resistência for um parâmetro controlado, use a classe real, a condição do material e a temperatura de teste especificadas para o fio.

A resistividade elétrica descreve a força com que um material se opõe ao fluxo de corrente elétrica. É uma propriedade material intrínseca e normalmente é representada pela letra gregaρ.

Uma resistividade mais baixa significa que a corrente elétrica pode se mover através do material com mais facilidade. Uma resistividade mais alta significa mais oposição ao fluxo de corrente.

A resistividade é comumente expressa em:

• Ω·m- unidade de resistividade SI;
• μΩ·cm- comumente usado em tabelas de propriedades de materiais;
• μΩ·m- também comum em planilhas de metal;
• Ω·mm²/m- particularmente conveniente para calcular a resistência do fio.

A condutividade descreve a propriedade oposta e está relacionada à resistividade por:

Isso significa que um material com menor resistividade possui maior condutividade elétrica.

Esta distinção é importante quando se trabalha com fio de níquel.

A resistividade é uma propriedade do material de níquel. A resistência é uma propriedade de um pedaço específico de fio.

Dois fios de níquel feitos do mesmo material podem, portanto, ter a mesma resistividade, mas resistências completamente diferentes se seus diâmetros ou comprimentos forem diferentes.
 

A resistência do fio de níquel pode ser calculada a partir de sua resistividade, comprimento e área-de seção transversal:

onde:

• R= resistência do fio em ohms;
• ρ= resistividade elétrica;
• L= comprimento do fio;
• A= área-de seção transversal.

Para um fio redondo de níquel:

Combinando as duas equações dá:

Esse relacionamento fornece diversas regras de engenharia úteis:

• duplicar o comprimento do fio duplica aproximadamente a resistência;
• duplicar o diâmetro do fio aumenta a área quatro vezes e reduz a resistência para cerca de um quarto;
• reduzir o diâmetro pela metade reduz a área para um quarto e aumenta a resistência em cerca de quatro vezes.

O diâmetro do fio, portanto, não altera a resistividade intrínseca do níquel, mas tem um efeito importante na resistência elétrica real do fio acabado.

Para cálculos práticos do fio, é conveniente usar a resistividade em Ω·mm²/m porque o diâmetro do fio é normalmente especificado em milímetros.

Considere um fio ilustrativo de 1-metro de comprimento e diâmetro de 0,20 mm.

Sua área-de seção transversal é:

O uso de diferentes valores publicados de resistividade do níquel produz diferentes resistências calculadas:

Este exemplo mostra por que uma calculadora de resistência de fio de níquel deve começar com a resistividade correta do material. Usar um valor de níquel elementar puro para fio comercial de níquel 200 pode subestimar visivelmente a resistência calculada.

A resistência medida real também pode diferir devido à tolerância do diâmetro, temperatura e condição do material.

O níquel tem um coeficiente de resistência de temperatura positivo em faixas normais de temperatura de engenharia. À medida que a temperatura aumenta, sua resistividade elétrica geralmente aumenta.

Para 99,99% de níquel, um coeficiente de temperatura publicado entre 20 graus e 100 graus é aproximadamente:

Para um intervalo de temperatura limitado, a resistividade pode ser estimada com:

Esta relação explica porque um fio de níquel medido a 100 graus tem significativamente mais resistência do que o mesmo fio medido a 20 graus.

No entanto, o coeficiente de temperatura não é uma constante universal para todos os tipos de níquel. A pureza e a composição da liga alteram a relação de resistividade-temperatura, e o níquel não permanece perfeitamente linear em uma faixa de temperatura muito ampla.

Para projetos com-temperaturas elevadas, use os dados de resistividade para o grau real de níquel na temperatura operacional relevante, em vez de extrapolar indefinidamente a partir de um valor de temperatura-ambiente.

Diferentes valores de resistividade do níquel não significam necessariamente que uma fonte esteja errada. Freqüentemente, referem-se a diferentes materiais ou condições de teste.

Pureza do níquel e resistividade elétrica de mudança de grau

O níquel elementar de pureza muito alta tem menos átomos de impureza para dispersar elétrons de condução. As classes comercialmente puras contêm quantidades controladas de outros elementos, de modo que sua resistividade elétrica pode ser maior.

O Níquel 200 e o Níquel 201 são ambos tipos de níquel comercialmente puro, mas seus valores elétricos publicados não são idênticos. As ligas de níquel podem diferir ainda mais porque as adições à liga alteram substancialmente o comportamento elétrico.

Se você precisar distinguir Níquel 200, Níquel 201 e outras designações de materiais, odiferentes graus de fio de níqueldevem ser avaliados separadamente, em vez de tratados como um material genérico de níquel.

A condição do material de níquel pode afetar a resistividade

Trabalho a frio, recozimento e outras condições de processamento alteram a estrutura metálica. Portanto, as tabelas de propriedades-de materiais publicadas geralmente identificam se o valor relatado se aplica a material recozido ou processado de outra forma.

Ao comparar duas planilhas de dados, verifique se a condição do material é comparável antes de concluir que os valores são conflitantes.

A resistividade do níquel deve ser comparada à mesma temperatura

Um valor de resistividade relatado a 20 graus não deve ser diretamente comparado com um valor medido a 100 graus.

Como a resistência ao níquel muda significativamente com a temperatura, a temperatura de referência é uma parte essencial de qualquer especificação de resistividade significativa.

Unidades de resistividade de níquel podem parecer diferentes

O mesmo valor físico pode parecer numericamente diferente simplesmente porque outro sistema de unidades está sendo usado.

Por exemplo:

Sempre converta as unidades antes de comparar valores de fontes diferentes.

Não. O cobre tem resistividade elétrica substancialmente menor e, portanto, maior condutividade que o níquel.

A 20 graus, o Padrão Internacional de Cobre Recozido tem uma resistividade de aproximadamente 1,7241 × 10^-8Ω·m, em comparação com aproximadamente 6,844 × 10^-8Ω·m para níquel 99,99% puro.

O cobre é, portanto, mais adequado quando a resistência elétrica mínima é o requisito dominante.

Isso não significa que o níquel seja um material de engenharia pobre. O níquel ainda pode ser selecionado onde o desempenho elétrico deve ser equilibrado com a resistência à corrosão, o comportamento da temperatura ou a compatibilidade do material. Essas decisões de aplicação são separadas da comparação básica de resistividade.

Se a resistência real do fio for importante para o seu projeto, especificar apenas "fio de níquel puro" e o diâmetro nominal não será suficiente.

A RFQ deve identificar as condições elétricas e dimensionais que controlam a resistência final:

• Grau de níquel:identificar a designação do material aprovado.
• Diâmetro do fio:especifique o diâmetro nominal e a tolerância porque a resistência depende da área-da seção transversal.
• Requisito elétrico:indique resistividade, resistência por metro ou outro limite elétrico mensurável, se necessário.
• Temperatura de referência:definir a temperatura à qual o requisito de resistência se aplica.
• Comprimento do fio:necessário quando a resistência total, em vez da resistência por unidade de comprimento, é controlada.
• Condição material:identificar recozido, trefilado ou outra condição exigida, quando aplicável.

Para os requisitos mais amplos de dimensão, qualidade, COA e entrega associados aespecificações de fio de níquel puro, esses itens adquiridos deverão ser confirmados separadamente do próprio cálculo elétrico.

Se a resistência for crítica, a RFQ mais útil é aquela que indica tanto a especificação do material quanto o requisito elétrico mensurável.

Q1: Qual é a resistividade do níquel puro?
A resistividade elétrica do níquel 99,99% puro é de aproximadamente 6,844 × 10^-8Ω·m a 20 graus, equivalente a 6,844 μΩ·cm ou 0,06844 Ω·mm²/m.

Q2: Qual é a resistividade do fio de níquel 200?
Os dados publicados para o Níquel 200 recozido fornecem um valor típico de cerca de 0,096 μΩ·m a 20 graus. O fio real deve ser avaliado em relação ao material aplicável e às especificações elétricas, em vez de usar esse valor como uma garantia universal.

Q3: O diâmetro do fio de níquel altera sua resistividade?
Não. O diâmetro não altera diretamente a resistividade intrínseca do material de níquel. Ele altera a área-da seção transversal do fio e, portanto, altera sua resistência elétrica total.

Q4: O fio de níquel mais longo tem mais resistência?
Sim. Para o mesmo tipo, diâmetro e temperatura, a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do fio. Um fio com o dobro do comprimento terá aproximadamente o dobro da resistência.

Q5: A resistividade do fio de níquel aumenta com a temperatura?
Geralmente sim. O níquel tem um coeficiente de temperatura positivo, então a resistividade normalmente aumenta com o aumento da temperatura. A relação exata depende da pureza, grau e faixa de temperatura.

Q6: Por que o Níquel 200 e o Níquel 201 têm valores de resistividade diferentes?
A sua composição química e as condições materiais publicadas não são idênticas. Mesmo os graus de níquel comercialmente puro podem, portanto, ter diferentes resistividades elétricas medidas.

Q7: O níquel é mais condutivo que o cobre?
Não. A cerca de 20 graus, o níquel 99,99% puro tem aproximadamente quatro vezes a resistividade da referência de cobre recozido-e aproximadamente um quarto de sua condutividade elétrica.

Q8: O níquel puro é considerado um material de fio de alta-resistência?
O níquel puro tem resistividade elétrica mais alta que o cobre, mas não deve ser confundido com ligas de resistência-projetadas para esse fim. Se sua resistência é alta ou baixa o suficiente depende da geometria do fio, da temperatura e do projeto do circuito necessários.

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