Rezystywność to koncepcja stosowana w elektrotechnice. Oznacza opór na jednostkę długości wywierany przez materiał jednego odcinka na przepływający przez niego prąd - innymi słowy, jaki opór ma drut o przekroju milimetrowym o długości jednego metra. Ta koncepcja jest stosowana w różnych obliczeniach elektrotechnicznych.

Ważne jest zrozumienie różnic między konkretną opornością elektryczną na prąd stały a konkretną opornością elektryczną na prąd przemienny. W pierwszym przypadku rezystancja jest spowodowana wyłącznie działaniem prądu stałego na przewodnik. W drugim przypadku prąd przemienny (może mieć dowolny kształt: sinusoidalny, prostokątny, trójkątny lub arbitralny) powoduje dodatkowo działające pole wirowe w przewodniku, które również tworzy opór.

Sprawność fizyczna

W obliczeniach technicznych dotyczących układania kabli o różnych średnicach stosuje się parametry do obliczenia wymaganej długości kabla i jego właściwości elektrycznych. Jednym z głównych parametrów jest rezystywność. Wzór na oporność elektryczną:

ρ = R * S / l, gdzie:

  • ρ jest rezystywnością materiału;
  • R oznacza omową oporność elektryczną określonego przewodnika;
  • S jest przekrojem;
  • l jest długością.

Wymiar ρ mierzy się w Ohm • mm 2 / m lub, po zmniejszeniu wzoru - Ohm • m.

Wartość ρ dla tej samej substancji jest zawsze taka sama. Dlatego jest to ciągła charakterystyka materiału przewodnika. Zazwyczaj jest to wskazane w katalogach. Na tej podstawie można już obliczyć wielkości techniczne.

Ważne jest, aby powiedzieć o przewodności elektrycznej. Ta wartość jest odwrotnością oporności materiału i jest stosowana wraz z nią. Nazywa się to również przewodnością elektryczną. Im wyższa ta wartość, tym lepiej metal przewodzi prąd. Na przykład przewodność właściwa miedzi wynosi 58, 14 m / (Ohm • mm 2 ). Lub w jednostkach zaakceptowanych w systemie SI: 58 140 000 S / m. (Siemens na metr to jednostka przewodności elektrycznej w SI).

Rezystywność różnych materiałów

Można mówić o rezystywności tylko w obecności elementów przewodzących prąd, ponieważ dielektryki mają nieskończony lub bliski opór elektryczny. Natomiast metale są bardzo dobrymi przewodnikami prądu. Możesz zmierzyć rezystancję elektryczną metalowego przewodnika za pomocą miliometru lub, dokładniej, mikroomierza. Wartość mierzy się między ich sondami przyłożonymi do części przewodnika. Pozwalają sprawdzić obwód, okablowanie, uzwojenia silników i generatorów.

Metale różnią się zdolnością do przewodzenia prądu. Rezystywność różnych metali jest parametrem charakteryzującym tę różnicę. Dane podano w temperaturze materiału 20 stopni Celsjusza:

  • Srebrny (ρ = 0, 01498 Ohm • mm 2 / m);
  • Aluminium (ρ = 0, 027);
  • Miedź (ρ = 0, 01721);
  • Rtęć (ρ = 0, 94);
  • Złoto (ρ = 0, 023);
  • Żelazo (ρ = 0, 1);
  • Wolfram (ρ = 0, 0555);
  • Mosiądz (ρ = 0, 026 … 0, 109);
  • Brąz (ρ = 0, 095);
  • Stal (ρ = 0, 103 … 0, 14);
  • Stop niklu, manganu, żelaza i chromu jest nichromem (ρ = 1051 … 1398).

Parametr ρ pokazuje, jaki opór będzie miał przewód miernika o przekroju 1 mm 2 . Im większa jest ta wartość, tym większy opór elektryczny pożądanego drutu o określonej długości. Najmniejszy ρ, jak widać z listy, dla srebra rezystancja jednego metra tego materiału będzie wynosić zaledwie 0, 015 oma, ale metal jest zbyt drogi, aby używać go na skalę przemysłową. Dalej jest miedź, która jest znacznie bardziej powszechna w przyrodzie (nie jest cennym, ale metalem nieżelaznym). Dlatego okablowanie miedziane jest bardzo powszechne.

Zastosowanie przewodu miedzianego

Miedź to nie tylko dobry przewodnik prądu elektrycznego, ale także bardzo plastyczny materiał. Dzięki tej właściwości okablowanie miedziane lepiej pasuje, jest odporne na zginanie i rozciąganie.

Miedź jest bardzo poszukiwana na rynku. Z tego materiału powstaje wiele różnych produktów:

  • Ogromna różnorodność przewodników;
  • Części samochodowe (na przykład grzejniki);
  • Mechaniczna;
  • Komponenty komputerowe
  • Szczegóły dotyczące urządzeń elektrycznych i elektronicznych.

Oporność elektryczna miedzi jest jednym z najlepszych spośród materiałów przewodzących prąd, dlatego na jej podstawie powstaje wiele produktów przemysłu elektrycznego. Ponadto miedź łatwo się lutuje, więc jest bardzo powszechna w radiu amatorskim.

Wysoka przewodność cieplna miedzi pozwala na stosowanie jej w urządzeniach chłodzących i grzewczych, a plastyczność umożliwia tworzenie najmniejszych detali i najcieńszych przewodników.

Przewodnictwo a temperatura

Przewodniki prądu elektrycznego są pierwszego i drugiego rodzaju. Przewodnikami pierwszego rodzaju są metale. Przewodniki drugiego rodzaju to przewodzące roztwory cieczy. Elektrony przenoszą prąd w pierwszym, a nośnikami prądu w przewodnikach drugiego rodzaju są jony, naładowane cząstki cieczy elektrolitycznej.

O przewodności materiałów możemy mówić tylko w kontekście temperatury otoczenia. W wyższej temperaturze przewodniki pierwszego rodzaju zwiększają swoją oporność elektryczną, a drugie wręcz przeciwnie - maleją. W związku z tym istnieje współczynnik temperaturowy odporności materiałów. Rezystywność miedzi Ohm m wzrasta wraz ze wzrostem temperatury ogrzewania. Współczynnik temperatury α zależy również tylko od materiału, wartość ta nie ma wymiaru i jest równa następującym wskaźnikom dla różnych metali i stopów:

  • Srebro - 0, 0035;
  • Żelazo - 0, 0066;
  • Platyna - 0, 0032;
  • Miedź - 0, 0040;
  • Wolfram - 0, 0045;
  • Rtęć - 0, 0090;
  • Constantan - 0, 000005;
  • Nikiel - 0, 0003;
  • Nichrom - 0, 00016.

Określenie rezystancji elektrycznej odcinka przewodnika w podwyższonej temperaturze R (t) oblicza się według wzoru:

R (t) = R (0) · (1+ α · (tt (0))), gdzie:

  • R (0) oznacza rezystancję w temperaturze początkowej;
  • α jest współczynnikiem temperatury;
  • t - t (0) to różnica temperatur.

Na przykład znając opór elektryczny miedzi w 20 stopniach Celsjusza, możemy obliczyć, co będzie równe 170 stopni, to znaczy po podgrzaniu o 150 stopni. Początkowy opór wzrośnie (1 + 0, 004 · (170-20)) razy, czyli 1, 6 razy.

Przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury przewodnictwo materiałów maleje. Ponieważ jest to odwrotność oporu elektrycznego, zmniejsza się dokładnie o tę samą wartość. Na przykład przewodność elektryczna miedzi podczas podgrzewania materiału o 150 stopni zmniejszy się o 1, 6 razy.

Istnieją stopy, które praktycznie nie zmieniają swojej rezystancji elektrycznej wraz z temperaturą. Takim jest na przykład Constantan. Gdy temperatura zmienia się o sto stopni, jej rezystancja wzrasta tylko o 0, 5%.

Jeśli przewodność materiałów pogarsza się wraz z ogrzewaniem, poprawia się wraz ze spadkiem temperatury. Powiązanym zjawiskiem jest nadprzewodnictwo. Jeśli obniżysz temperaturę przewodnika poniżej -253 stopni Celsjusza, jego rezystancja elektryczna gwałtownie spadnie: prawie do zera. Pod tym względem spadają koszty przesyłu energii elektrycznej. Jedynym problemem było chłodzenie przewodów do takich temperatur. Jednak w związku z najnowszymi odkryciami nadprzewodników wysokotemperaturowych opartych na tlenkach miedzi materiały muszą być chłodzone do dopuszczalnych wartości .

Kategoria:

Technologia