Kaip rasti metalo savitąją varžą. Elektros varža ir laidumas

Todėl svarbu žinoti visų naudojamų elementų ir medžiagų parametrus. Ir ne tik elektrinis, bet ir mechaninis. Ir turėti savo žinioje keletą patogių etaloninių medžiagų, kurios leidžia palyginti skirtingų medžiagų charakteristikas ir pasirinkti projektavimui bei darbui būtent tai, kas bus optimalu konkrečioje situacijoje.
Elektros perdavimo linijose, kur keliamas uždavinys našiausias, tai yra su dideliu efektyvumu tiekti energiją vartotojui, atsižvelgiama ir į nuostolių ekonomiją, ir į pačių linijų mechaniką. Galutinis ekonominis efektyvumas linija, jos darbo ir eksploatavimo išlaidos. Be to, elektros energiją perduodančiose linijose keliami aukštesni reikalavimai užtikrinti tiek pačių linijų, tiek visko aplink, kur jos praeina, saugumą. O tai prideda sąnaudų tiek elektros instaliacijai, tiek papildomai saugos ribai visoms konstrukcijoms.

Palyginimui duomenys dažniausiai pateikiami viena, palyginama forma. Dažnai prie tokių charakteristikų pridedamas epitetas „specifinis“, o pačios reikšmės yra laikomos kai kuriais standartais, suvienodintais fizinių parametrų požiūriu. Pavyzdžiui, specifinis elektrinė varža- Tai laidininko, pagaminto iš kokio nors metalo (vario, aliuminio, plieno, volframo, aukso), turinčio vienetinį ilgį ir vienetinį skerspjūvį naudojamoje matavimo vienetų sistemoje (paprastai SI). Be to, derinama temperatūra, nes kaitinant laidininkų varža gali elgtis skirtingai. Jis pagrįstas įprastomis vidutinėmis darbo sąlygomis – esant 20 laipsnių Celsijaus. O kur savybės svarbios keičiant terpės parametrus (temperatūra, slėgis), įvedami koeficientai ir sudaromos papildomos priklausomybių lentelės ir grafikai.

Atsparumo tipai

Kadangi atsiranda pasipriešinimas:

• aktyvus – arba ominis, varžinis – atsirandantis dėl elektros energijos suvartojimo laidininkui (metalui) šildyti, kai per jį teka elektros srovė, ir
• reaktyvusis - talpinis arba indukcinis, - atsirandantis dėl neišvengiamų nuostolių kuriant įvairius srovės, einančios per elektrinių laukų laidininką, pokyčius, tada varža Yra dviejų tipų laidininkai:

1. Savitoji elektrinė varža nuolatinei srovei (turi varžinį pobūdį) ir
2. Savitoji elektrinė varža kintamajai srovei (turi reaktyvų pobūdį).

Čia 2 tipo varža yra sudėtinga vertė, ją sudaro du TP komponentai - aktyvus ir reaktyvus, nes varža visada egzistuoja, kai praeina srovė, neatsižvelgiant į jos pobūdį, o reaktyvioji varža atsiranda tik pasikeitus srovei grandinėse. Nuolatinės srovės grandinėse reaktyvumas atsiranda tik pereinamųjų procesų metu, kurie yra susiję su srovės įjungimu (srovės pakeitimu nuo 0 iki vardinės) arba išjungimu (pakeitimu iš vardinės į 0). Ir dažniausiai į juos atsižvelgiama tik projektuojant apsaugą nuo perkrovos.

Kintamosios srovės grandinėse su reaktyvinėmis varžomis susiję reiškiniai yra daug įvairesni. Jie priklauso ne tik nuo tikrojo srovės praėjimo per tam tikrą atkarpą, bet ir nuo laidininko formos, o priklausomybė nėra tiesinė.

Faktas yra tas, kad kintamoji srovė sukelia elektrinį lauką tiek aplink laidininką, kuriuo ji teka, tiek pačiame laidininke. Ir iš šio lauko kyla sūkurinės srovės, kurios suteikia faktinio pagrindinio krūvių judėjimo „stūmimo“ efektą, nuo viso laidininko skerspjūvio gylio iki jo paviršiaus, vadinamasis „odos efektas“ (nuo oda – oda). Pasirodo, sūkurinės srovės tarsi „pavagia“ jo skerspjūvį iš laidininko. Srovė teka sluoksniu arti paviršiaus, likęs laidininko storis lieka nepanaudotas, nesumažina jo varžos, o laidininko storio didinti tiesiog nėra prasmės. Ypač aukštais dažniais. Todėl kintamajai srovei varžos matuojamos tokiuose laidininkų skerspjūviuose, kur visą jo skerspjūvį galima laikyti paviršiniu. Toks laidas vadinamas plonu, jo storis lygus dvigubam šio paviršinio sluoksnio gyliui, kur sūkurinės srovės išstumia laidininke tekančią naudingąją pagrindinę srovę.

Žinoma, efektyvus kintamosios srovės laidumas nėra išnaudotas sumažinus apvalių laidų storį skerspjūvyje. Laidininką galima ploninti, bet tuo pačiu padaryti plokščią juostos pavidalu, tada skerspjūvis bus atitinkamai didesnis nei apvalios vielos, o varža mažesnė. Be to, tiesiog padidinus paviršiaus plotą, padidės efektyvioji dalis. Tą patį galima pasiekti naudojant suvytą laidą, o ne viengyslį, be to, daugiagyslis laidas yra pranašesnis už viengyslį laidą, kuris dažnai taip pat yra vertingas. Kita vertus, atsižvelgiant į laidų odos efektą, laidus galima padaryti kompozicinius, šerdį padarant iš metalo, turinčio geras stiprumo charakteristikas, pavyzdžiui, plieno, bet mažai elektrinio. Šiuo atveju virš plieno, kurio savitoji varža yra mažesnė, daroma aliuminio pynė.

Be odos efekto, kintamos srovės srautui laidininkuose įtakos turi sūkurinių srovių sužadinimas aplinkiniuose laiduose. Tokios srovės vadinamos indukcinėmis srovėmis, jos indukuojamos tiek metaluose, kurie neatlieka laidų vaidmens (nešantys konstrukciniai elementai), tiek viso laidaus komplekso laiduose – atlieka kitų fazių laidų vaidmenį, nulis. , įžeminimas.

Visi šie reiškiniai aptinkami visose su elektra susijusiose struktūrose, todėl dar labiau svarbu turėti informacinės informacijos apie įvairias medžiagas santrauką.

Laidininkų savitoji varža matuojama labai jautriais ir tiksliais prietaisais, nes laidams parenkami mažiausią varžą turintys metalai - omų * 10 -6 vienam ilgio metrui ir kv. mm. skyrius. Norint išmatuoti savitąją izoliacijos varžą, reikalingi prietaisai, priešingai, kurių diapazonas yra labai didelės vertybės varžos paprastai yra megaomų. Akivaizdu, kad laidininkai turi būti gerai laidūs, o izoliatoriai turi būti gerai izoliuoti.

stalo

Laidininkų (metalų ir lydinių) varžų lentelė
Laidininko medžiaga	Sudėtis (lydiniams)	Atsparumas ρ omai × mm 2 / m
	varis, cinkas, alavas, nikelis, švinas, manganas, geležis ir kt.
Aliuminis
Volframas
Molibdenas
	varis, alavas, aliuminis, silicis, berilis, švinas ir kt. (išskyrus cinką)
	geležis, anglis
	varis, nikelis, cinkas
Manganinas	varis, nikelis, manganas
Konstantanas	varis, nikelis, aliuminis
	nikelis, chromas, geležis, manganas
	geležis, chromas, aliuminis, silicis, manganas

Geležis kaip elektros inžinerijos laidininkas

Geležis yra labiausiai paplitęs metalas gamtoje ir technologijoje (po vandenilio, kuris taip pat yra metalas). Jis yra pigiausias ir pasižymi puikiomis stiprumo savybėmis, todėl visur naudojamas kaip įvairių konstrukcijų stiprumo pagrindas.

Elektrotechnikoje geležis naudojama kaip laidininkas lanksčių plieninių vielų pavidalu, kur reikalingas fizinis stiprumas ir lankstumas, o reikiamą varžą galima pasiekti dėl tinkamo skerspjūvio.

Turinčios varžos lentelę įvairių metalų ir lydinių, galite apskaičiuoti laidų, pagamintų iš skirtingų laidininkų, skerspjūvius.

Kaip pavyzdį, pabandykime rasti elektrai lygiavertį skirtingų medžiagų: vario, volframo, nikelio ir geležinės vielos laidininkų skerspjūvį. Pradiniam imame aliuminio vielą, kurios skerspjūvis yra 2,5 mm.

Mums reikia, kad visų šių metalų vielos varža būtų lygi originalios varžai 1 m ilgio. Aliuminio atsparumas 1 m ilgio ir 2,5 mm skerspjūvio bus lygus

Kur R- pasipriešinimas, ρ - metalo varža nuo stalo, S- skerspjūvio plotas, L- ilgis.

Pakeitę pradines reikšmes, gauname metro aliuminio vielos gabalo varžą omais.

Tada išsprendžiame S formulę

Mes pakeisime vertes iš lentelės ir gausime skirtingų metalų skerspjūvio plotus.

Kadangi varža lentelėje matuojama ant 1 m ilgio vielos, mikroomais 1 mm 2 atkarpoje, gavome mikroomais. Norėdami gauti jį omais, padauginkite vertę iš 10–6. Tačiau skaičiaus omų su 6 nuliais po kablelio mums visai nebūtina, nes galutinis rezultatas vis tiek randame mm2.

Kaip matote, geležies atsparumas yra gana didelis, viela stora.

Tačiau yra medžiagų, kuriose jo yra dar daugiau, pavyzdžiui, nikelio ar konstantano.

Daugelis girdėjo apie Ohmo dėsnį, bet ne visi žino, kas tai yra. Studijos prasideda mokykliniu fizikos kursu. Daugiau informacijos rasite Fizikos ir elektrodinamikos fakultete. Šios žinios vargu ar bus naudingos paprastam žmogui gatvėje, tačiau jos būtinos bendras vystymasis, bet kažkam būsimai profesijai. Kita vertus, pagrindinės žinios apie elektrą, jos sandarą, ypatumus namuose padės įspėti apie bėdą. Nenuostabu, kad Omo dėsnis vadinamas pagrindiniu elektros dėsniu. „Pasidaryk pats“ darbuotojas turi turėti elektros žinių, kad išvengtų viršįtampio, dėl kurio gali padidėti įtampa ir kilti gaisras.

Elektrinės varžos koncepcija

Ryšys tarp pagrindinių fizikinių dydžių elektros grandinė- varžą, įtampą, srovės stiprumą atrado vokiečių fizikas Georgas Simonas Ohmas.

Laidininko elektrinė varža yra vertė, apibūdinanti jo atsparumą elektros srovei. Kitaip tariant, dalis elektronų, veikiami elektros srovės laidininkui, palieka savo vietą kristalinėje gardelėje ir eina į teigiamą laidininko polių. Dalis elektronų lieka grotelėje ir toliau sukasi aplink branduolio atomą. Šie elektronai ir atomai sudaro elektrinę varžą, kuri neleidžia išleistoms dalelėms judėti į priekį.

Minėtas procesas taikomas visiems metalams, tačiau atsparumas pasireiškia įvairiais būdais. Taip yra dėl to, kad skiriasi dydis, forma, medžiaga, iš kurios pagamintas laidininkas. Atitinkamai, kristalinės gardelės matmenys skirtingoms medžiagoms yra nevienodos formos, todėl elektrinė varža srovės judėjimui per jas nėra vienoda.

Ši sąvoka reiškia medžiagos savitosios varžos apibrėžimą, kuris yra individualus kiekvieno metalo rodiklis. Elektrinė savitoji varža (varža) yra fizikinis dydis, žymimas graikiška raide ρ ir pasižymintis metalo savybe neleisti pro jį praeiti elektrai.

Varis yra pagrindinė laidininkų medžiaga

Medžiagos savitoji varža apskaičiuojama pagal formulę, kur viena iš svarbūs rodikliai yra elektrinės varžos temperatūros koeficientas. Lentelėje pateikiamos trijų žinomų metalų varžos vertės temperatūros diapazone nuo 0 iki 100 °C.

Jei laikysime geležies, kaip vienos iš turimų medžiagų, varžos indeksą, lygų 0,1 omo, tada 1 omai tai užtruks 10 metrų. Sidabras turi mažiausią elektrinę varžą, 66,7 metro bus išleistas jo 1 Ohm indikatoriui. Reikšmingas skirtumas, tačiau sidabras yra brangus metalas, kurio naudoti paprastai nepraktiška. Kitas pagal rodiklius yra varis, kur 1 omai reikia 57,14 metro. Dėl savo prieinamumo, kainos, palyginti su sidabru, varis yra viena iš populiariausių medžiagų, naudojamų elektros tinkluose. Maža varinės vielos savitoji varža arba varinės vielos varža leidžia naudoti varinį laidininką daugelyje mokslo, technikos šakų, taip pat pramonės ir buities reikmėms.

Atsparumo vertė

Atsparumas yra kintamas, jis kinta priklausomai nuo šių veiksnių:

• Dydis. Kuo didesnis laidininko skersmuo, tuo daugiau elektronų jis praeina per save. Vadinasi, kuo mažesnis jo dydis, tuo didesnė varža.
• Ilgis. Elektronai praeina per atomus, todėl kuo ilgesnė viela, tuo daugiau elektronų per juos turi įveikti. Skaičiuojant būtina atsižvelgti į laido ilgį ir dydį, nes kuo viela ilgesnė, plonesnė, tuo didesnė jos savitoji varža ir atvirkščiai. Neapskaičiavus naudojamos įrangos apkrovos, laidas gali perkaisti ir kilti gaisras.
• Temperatūra. Yra žinoma, kad temperatūros režimas Tai turi didelę reikšmę apie medžiagų elgesį įvairiais būdais. Metalas, kaip niekas kitas, keičia savo savybes esant skirtingoms temperatūroms. Vario savitoji varža tiesiogiai priklauso nuo vario atsparumo temperatūros koeficiento ir didėja kaitinant.
• Korozija. Korozija žymiai padidina apkrovą. Tai atsitinka dėl poveikio aplinką, drėgmės, druskos, nešvarumų ir kt. apraiškos. Rekomenduojama izoliuoti, apsaugoti visas jungtis, gnybtus, posūkius, įrengti apsaugą gatvėje esančiai įrangai, laiku pakeisti pažeistus laidus, mazgus, mazgus.

Atsparumo skaičiavimas

Skaičiavimai atliekami projektuojant įvairios paskirties ir paskirties objektus, nes kiekvieno gyvybę palaiko elektra. Atsižvelgiama į viską – nuo ​​šviestuvų iki techniškai sudėtingos įrangos. Namuose taip pat bus naudinga atlikti skaičiavimus, ypač jei numatoma pakeisti elektros laidus. Privataus būsto statybai būtina apskaičiuoti apkrovą, kitaip "rankų darbo" elektros laidų surinkimas gali sukelti gaisrą.

Skaičiavimo tikslas – nustatyti bendrą visų naudojamų prietaisų laidininkų varžą, atsižvelgiant į jų techninius parametrus. Jis apskaičiuojamas pagal formulę R = p * l / S, kur:

R yra apskaičiuotas rezultatas;

p yra varžos indeksas iš lentelės;

l yra laido (laidininko) ilgis;

S - sekcijos skersmuo.

Vienetai

Tarptautinėje vienetų sistemoje fiziniai dydžiai(SI) elektrinė varža matuojama omais (omais). Savitosios varžos matavimo vienetas pagal SI sistemą yra lygus medžiagos, kurioje iš vienos medžiagos pagamintas 1 m ilgio laidininkas, kurio skerspjūvis 1 kv. m varža yra 1 omas. Lentelėje aiškiai parodytas 1 omo / m panaudojimas skirtingų metalų atžvilgiu.

Atsparumo reikšmė

Santykis tarp varžos ir laidumo gali būti vertinamas kaip abipusės vertės. Kuo aukštesnis vieno laidininko indikatorius, tuo mažesnis kito ir atvirkščiai. Todėl, skaičiuojant elektros laidumą, apskaičiuojama 1 / r, nes skaičius yra atvirkštinis X, yra 1 / X ir atvirkščiai. Specifinis rodiklis žymimas raide g.

Elektrolitinio vario privalumai

Varis neapsiriboja maža varža (po sidabro) kaip pranašumu. Jis pasižymi unikaliomis savybėmis, būtent plastiškumu, dideliu lankstumu. Dėl šių savybių elektrolitinis varis gaminamas labai grynai, kad būtų galima gaminti kabelius, naudojamus elektros prietaisuose, Kompiuterinė technologija, elektros ir automobilių pramonėje.

Atsparumo indikatoriaus priklausomybė nuo temperatūros

Temperatūros koeficientas yra dydis, lygus grandinės dalies įtampos pokyčiui ir metalo varžai dėl temperatūros pokyčių. Dauguma metalų linkę didinti savo varžą kylant temperatūrai dėl kristalinės gardelės šiluminių virpesių. Vario atsparumo temperatūros koeficientas turi įtakos vario vielos savitumui ir esant temperatūrai nuo 0 iki 100 ° C yra 4,1 · 10-3 (1 / Kelvinas). Sidabro atveju šis rodiklis tomis pačiomis sąlygomis yra 3,8, o geležies - 6,0. Tai dar kartą įrodo vario kaip laidininko naudojimo efektyvumą.

Turinys:

Metalų savitoji varža yra laikoma jų gebėjimu atsispirti per juos tekančiai elektros srovei. Šios vertės matavimo vienetas yra Ohm * m (Om metras). Graikiška raidė ρ (ro) naudojama kaip simbolis. Didelės varžos vertės reiškia prastą tos ar kitos medžiagos elektrinį laidumą.

Plieno specifikacijos

Prieš išsamiai nagrinėjant plieno varžą, reikėtų susipažinti su pagrindinėmis fizinėmis ir mechaninėmis jo savybėmis. Dėl savo savybių ši medžiaga plačiai paplito pramonės sferoje ir kitose žmonių gyvenimo ir darbo srityse.

Plienas yra geležies ir anglies lydinys, kurio kiekis ne didesnis kaip 1,7%. Be anglies, pliene yra tam tikras kiekis priemaišų – silicio, mangano, sieros ir fosforo. Pagal savo savybes jis yra daug geresnis už ketų, lengvai tinka grūdinimui, kalimui, valcavimui ir kitokiam apdorojimui. Visų tipų plienai pasižymi dideliu stiprumu ir lankstumu.

Plienas pagal paskirtį skirstomas į konstrukcinį, įrankių plieną, taip pat su specialiu fizines savybes... Kiekviename iš jų yra skirtingas anglies kiekis, dėl kurio medžiaga įgyja tam tikras specifines savybes, pavyzdžiui, atsparumą karščiui, atsparumą karščiui, atsparumą rūdims ir korozijai.

Ypatingą vietą užima elektrotechniniai plienai, gaminami lakštiniu formatu ir naudojami elektros gaminių gamyboje. Norint gauti šią medžiagą, atliekamas silicio dopingas, kuris gali pagerinti jo magnetines ir elektrines savybes.

Kad elektrotechninis plienas įgytų reikiamas charakteristikas, turi būti laikomasi tam tikrų reikalavimų ir sąlygų. Medžiaga turi būti lengvai įmagnetinama ir pakartotinai įmagnetinama, tai yra, ji turi turėti didelį magnetinį laidumą. Tokie plienai yra geri, o jų įmagnetinimo pasikeitimas atliekamas su minimaliais nuostoliais.

Magnetinių šerdžių ir apvijų matmenys ir svoris, taip pat koeficientas naudingas veiksmas transformatoriai ir jų vertė darbinė temperatūra... Sąlygų įvykdymui įtakos turi daug veiksnių, įskaitant plieno savitumą.

Atsparumas ir kiti rodikliai

Atsparumas yra stiprumo santykis elektrinis laukas metale ir jame tekančios srovės tankį. Praktiniams skaičiavimams naudojama formulė: kurioje ρ yra savitoji metalo varža (Om * m), E- elektrinio lauko stipris (V / m) ir J- elektros srovės tankis metale (A / m 2). Kai elektrinis laukas yra labai stiprus ir srovės tankis mažas, metalo savitoji varža bus didelė.

Yra dar vienas dydis, vadinamas elektriniu laidumu, kuris yra savitosios varžos grįžtamasis dydis, nurodantis tam tikros medžiagos elektros srovės laidumo laipsnį. Jis nustatomas pagal formulę ir išreiškiamas S / m vienetais - siemens vienam metrui.

Atsparumas yra glaudžiai susijęs su elektrine varža. Tačiau jie skiriasi vienas nuo kito. Pirmuoju atveju tai yra medžiagos, įskaitant plieną, savybė, o antruoju atveju nustatoma viso objekto savybė. Rezistoriaus kokybei įtakos turi kelių veiksnių derinys, visų pirma, medžiagos, iš kurios jis pagamintas, forma ir savitoji varža. Pavyzdžiui, jei plonas ir ilgas laidas buvo naudojamas vieliniam rezistoriui gaminti, tada jo varža bus didesnė nei rezistoriaus, pagaminto iš storos ir trumpos to paties metalo vielos.

Kitas pavyzdys – to paties skersmens ir ilgio vielos rezistoriai. Tačiau jei viename iš jų medžiaga turi didelę savitąją varžą, o kitame ji yra maža, atitinkamai pirmojo rezistorio elektrinė varža bus didesnė nei antrojo.

Žinodami pagrindines medžiagos savybes, galite naudoti plieno varžą, norėdami nustatyti plieno laidininko varžos vertę. Skaičiavimams, be elektrinės varžos, reikės paties laido skersmens ir ilgio. Skaičiavimai atliekami pagal šią formulę:, kurioje R yra (omai), ρ - savitasis plieno atsparumas (omų * m), L- atitinka laido ilgį, A- jo skerspjūvio plotas.

Plieno ir kitų metalų savitoji varža priklauso nuo temperatūros. Daugumoje skaičiavimų naudojama kambario temperatūra - 20 0 C. Į visus šio veiksnio įtakos pokyčius atsižvelgiama naudojant temperatūros koeficientą.

Atsparumas yra elektros inžinerijoje taikoma sąvoka. Jis žymi vienos sekcijos medžiagos ilgio vieneto varžą ja tekančiai srovei – kitaip tariant, kokią varžą turi milimetro atkarpos viela, kurios ilgis yra vienas metras. Ši sąvoka naudojama atliekant įvairius elektros skaičiavimus.

Svarbu suprasti skirtumą tarp nuolatinės srovės ir kintamosios srovės varžos. Pirmuoju atveju pasipriešinimą sukelia tik nuolatinės srovės poveikis laidininkui. Antruoju atveju kintamoji srovė (ji gali būti bet kokios formos: sinusinė, stačiakampė, trikampė ar savavališka) sukelia papildomą veikiantį sūkurio lauką laidininke, kuris taip pat sukuria pasipriešinimą.

Fizinis atstovavimas

Atliekant techninius skaičiavimus, kai klojami įvairaus skersmens kabeliai, pagal parametrus apskaičiuojamas reikalingas kabelio ilgis ir jo elektrinės charakteristikos. Vienas iš pagrindinių parametrų yra varža. Atsparumo formulė:

ρ = R * S / l, kur:

• ρ – medžiagos savitoji varža;
• R yra tam tikro laidininko ominė elektrinė varža;
• S - skerspjūvis;
• l - ilgis.

ρ matmuo matuojamas Ohm mm 2 / m arba, sutrumpinant formulę - Ohm m.

Tos pačios medžiagos ρ vertė visada yra tokia pati. Todėl tai konstanta, kuri apibūdina laidininko medžiagą. Paprastai tai nurodoma žinynuose. Pagal tai jau galima skaičiuoti technines vertes.

Taip pat svarbu pasakyti apie specifinį elektros laidumą. Ši vertė yra medžiagos varžos atvirkštinė vertė ir naudojama pakaitomis su ja. Jis taip pat vadinamas elektros laidumu. Kuo didesnė ši vertė, tuo geresnis metalas veda srovę. Pavyzdžiui, vario laidumas yra 58,14 m / (Ohm mm 2). Arba SI vienetais: 58 140 000 S / m. (Siemens vienam metrui yra elektros laidumo SI vienetas).

Apie savitąją varžą galima kalbėti tik esant elementams, kurie praleidžia srovę, nes dielektrikai turi begalinę arba artimą elektrinę varžą. Priešingai, metalai yra labai geri srovės laidininkai. Metalinio laidininko elektrinę varžą galite išmatuoti naudodami miliohmetrą, o dar tiksliau – mikroohmetrą. Vertė matuojama tarp jų zondų, pritaikytų laidininko sekcijai. Jie leidžia patikrinti grandines, laidus, variklio ir generatoriaus apvijas.

Metalai skiriasi savo gebėjimu pravesti srovę. Įvairių metalų savitoji varža yra parametras, apibūdinantis šį skirtumą. Duomenys pateikiami esant 20 laipsnių Celsijaus medžiagos temperatūrai:

Parametras ρ parodo, kokią varžą turės metro ilgio laidininkas, kurio skerspjūvis yra 1 mm 2. Kuo ši vertė didesnė, tuo didesnę elektrinę varžą turės reikiamas tam tikro ilgio laidas. Mažiausias ρ, kaip matyti iš sąrašo, yra sidabras, vieno metro šios medžiagos atsparumas bus lygus tik 0,015 omo, tačiau tai per brangus metalas, kad jį būtų galima naudoti pramoniniu mastu. Kitas – gamtoje kur kas labiau paplitęs varis (ne taurusis, o spalvotasis metalas). Todėl variniai laidai yra labai dažni.

Varis yra ne tik geras elektros srovės laidininkas, bet ir labai plastiška medžiaga. Dėl šios savybės variniai laidai geriau priglunda, yra atsparūs lenkimui ir tempimui.

Varis yra labai paklausus rinkoje. Iš šios medžiagos gaminama daug įvairių gaminių:

• Didžiulė laidininkų įvairovė;
• Automobilių dalys (pavyzdžiui, radiatoriai);
• Laikrodžių mechanizmai;
• Kompiuterių komponentai;
• Informacija apie elektros ir elektroninius prietaisus.

Vario elektrinė savitoji varža yra viena iš geriausiai laidžių medžiagų, todėl jos pagrindu sukuriama daug elektros pramonės gaminių. Be to, varį lengva lituoti, todėl jis labai paplitęs radijo mėgėjuose.

Didelis vario šilumos laidumas leidžia jį naudoti aušinimo ir šildymo įrenginiuose, o jo plastiškumas leidžia sukurti smulkiausias detales ir pačius geriausius laidininkus.

Elektros srovės laidininkai yra pirmos ir antros rūšies. Pirmoji laidininkų rūšis yra metalai. Antrosios rūšies laidininkai yra laidūs skysčių tirpalai. Pirmajame srovę neša elektronai, o antrosios rūšies laidininkų srovės nešikliai yra jonai, įkrautos elektrolitinio skysčio dalelės.

Apie medžiagų laidumą galima kalbėti tik aplinkos temperatūros kontekste. Su daugiau aukštos temperatūros pirmosios rūšies laidininkai padidina savo elektrinę varžą, o antroji, priešingai, sumažina. Atitinkamai yra medžiagų atsparumo temperatūros koeficientas. Vario varža Ohm m didėja didėjant kaitinimui. Temperatūros koeficientas α taip pat priklauso tik nuo medžiagos, ši vertė neturi matmenų ir skirtingiems metalams bei lydiniams yra lygi šiems rodikliams:

• Sidabras - 0,0035;
• Geležis - 0,0066;
• Platina - 0,0032;
• Varis - 0,0040;
• Volframas - 0,0045;
• Gyvsidabris - 0,0090;
• Konstantanas - 0,000005;
• Nikelinas - 0,0003;
• Nichromas – 0,00016.

Laidininko sekcijos elektrinės varžos dydžio nustatymas ties pakilusi temperatūra R (t) apskaičiuojamas pagal formulę:

R (t) = R (0), kur:

• R (0) - atsparumas pradinei temperatūrai;
• α – temperatūros koeficientas;
• t - t (0) - temperatūrų skirtumas.

Pavyzdžiui, žinodami vario elektrinę varžą 20 laipsnių Celsijaus temperatūroje, galite apskaičiuoti, kokia ji bus 170 laipsnių temperatūroje, tai yra, įkaitinus iki 150 laipsnių. Pradinis pasipriešinimas padidės kartų, tai yra 1,6 karto.

Kita vertus, kylant temperatūrai medžiagų laidumas mažėja. Kadangi tai yra elektrinės varžos atvirkštinė vertė, ji taip pat sumažėja lygiai tiek pat. Pavyzdžiui, vario savitasis elektrinis laidumas kaitinant medžiagą 150 laipsnių sumažės 1,6 karto.

Yra lydinių, kurių elektrinė varža kintant temperatūrai praktiškai nekeičia. Tai, pavyzdžiui, konstantas. Temperatūrai pasikeitus šimtu laipsnių, jos atsparumas padidėja tik 0,5%.

Jei medžiagų laidumas blogėja dėl šilumos, jis gerėja mažėjant temperatūrai. Tai siejama su tokiu reiškiniu kaip superlaidumas. Jei laidininko temperatūrą sumažinsite žemiau -253 laipsnių Celsijaus, jo elektrinė varža smarkiai sumažės: beveik iki nulio. Šiuo atžvilgiu elektros energijos perdavimo kaštai mažėja. Vienintelė problema buvo laidininkų aušinimas iki tokios temperatūros. Tačiau dėl neseniai atrastų aukštos temperatūros superlaidininkų, kurių pagrindą sudaro vario oksidai, medžiagos turi būti atvėsintos iki priimtinų verčių.

Elektrinė varža, išreikšta omais, skiriasi nuo varžos. Norint suprasti, kas yra varža, būtina ją susieti su fizinėmis medžiagos savybėmis.

Apie savitąjį laidumą ir savitąją varžą

Elektronų srautas netrukdomas keliauja per medžiagą. Esant pastoviai temperatūrai elementariosios dalelės siūbuoti aplink ramybės būseną. Be to, elektronai laidumo juostoje trukdo vienas kitam dėl to paties krūvio abipusio atstūmimo būdu. Taigi atsiranda pasipriešinimas.

Laidumas yra būdinga medžiagų charakteristika, nurodanti, kaip lengvai krūviai gali judėti, kai medžiaga yra veikiama elektrinio lauko. Atsparumas yra abipusis ir apibūdinamas sudėtingumo laipsniu, su kuriuo elektronai susiduria judėdami medžiagoje, ir tai leidžia suprasti, koks geras ar blogas yra laidininkas.

Svarbu! Didelė savitoji varža rodo, kad medžiaga yra prastai laidi ir su maža vertė- apibrėžia gerai laidžią medžiagą.

Savitasis laidumas žymimas raide σ ir apskaičiuojamas pagal formulę:

Atsparumas ρ, kaip abipusis koeficientas, gali būti rastas taip:

Šioje išraiškoje E yra sukuriamo elektrinio lauko stiprumas (V / m), o J yra elektros srovės tankis (A / m²). Tada ρ matavimo vienetas bus:

W / mx m² / A = omai m.

Laidumo σ vienetas, kuriuo jis matuojamas, yra S / m arba siemens vienam metrui.

Medžiagų rūšys

Pagal medžiagų atsparumą jas galima suskirstyti į keletą tipų:

1. Dirigentai. Tai visi metalai, lydiniai, tirpalai, disocijuoti į jonus, taip pat termiškai sužadintos dujos, įskaitant plazmą. Iš nemetalų kaip pavyzdį galima pateikti grafitą;
2. Puslaidininkiai, kurie iš tikrųjų yra nelaidžios medžiagos, kristalinės grotelės kurios tikslingai legiruotos įtraukiant svetimus atomus su daugiau ar mažiau surištais elektronais. Dėl to gardelės struktūroje susidaro beveik laisvas elektronų perteklius arba skylės, kurios prisideda prie srovės laidumo;
3. Diocijuotieji dielektrikai arba izoliatoriai yra visos medžiagos, kurios normaliomis sąlygomis neturi laisvųjų elektronų.

Elektros energijai transportuoti arba buities ir pramonės elektros įrenginiuose dažnai naudojama medžiaga yra varis viengyslių arba daugiagyslių kabelių pavidalu. Arba naudojamas metalas yra aliuminis, nors vario savitoji varža yra 60% aliuminio. Tačiau jis yra daug lengvesnis nei varis, kuris iš anksto nulėmė jo naudojimą aukštos įtampos elektros linijose. Auksas naudojamas kaip laidininkas specialios paskirties elektros grandinėse.

Įdomus. Tarptautinė elektrotechnikos komisija 1913 m. patvirtino gryno vario elektrinį laidumą kaip šios vertės standartą. Pagal apibrėžimą vario laidumas, išmatuotas 20 ° kampu, yra 0,58108 S / m. Ši vertė vadinama 100 % LACS, o likusių medžiagų laidumas išreiškiamas konkrečiu LACS procentu.

Daugumos metalų laidumo vertė yra mažesnė nei 100 % LACS. Tačiau yra išimčių, tokių kaip sidabras arba labai didelio laidumo specialus varis, atitinkamai pažymėti C-103 ir C-110.

Dielektrikai nepraleidžia elektros energijos ir yra naudojami kaip izoliatoriai. Izoliatorių pavyzdžiai:

• stiklas,
• keramika,
• plastmasinis,
• guma,
• žėrutis,
• vaškas,
• popierius,
• sausa mediena,
• porcelianas,
• kai kurie riebalai, skirti naudoti pramonėje ir elektra, ir bakelitas.

Perėjimai tarp trijų grupių yra sklandūs. Tikrai žinoma: nėra visiškai nelaidžių terpių ir medžiagų. Pavyzdžiui, kambario temperatūroje oras yra izoliatorius, tačiau esant stipriam žemo dažnio signalui, jis gali tapti laidininku.

Laidumo nustatymas

Jei lygintume elektrinę varžą įvairių medžiagų, reikalingos standartizuotos matavimo sąlygos:

1. Skysčių, prastų laidininkų ir izoliatorių atveju naudokite kubelius, kurių briaunelės ilgis yra 10 mm;
2. Gruntų ir geologinių darinių varžos vertės nustatomos ant kubelių, kurių kiekvieno krašto ilgis yra 1 m;
3. Tirpalo laidumas priklauso nuo jo jonų koncentracijos. Koncentruotas tirpalas yra mažiau disocijuotas ir turi mažiau krūvininkų, todėl sumažėja laidumas. Didėjant praskiedimui, jonų porų skaičius didėja. Tirpalų koncentracija nustatoma 10 %;
4. Metalinių laidininkų varžai nustatyti naudojami vieno metro ilgio ir 1 mm² skerspjūvio laidai.

Jei tokia medžiaga kaip metalas gali suteikti laisvųjų elektronų, tada, kai taikomas potencialų skirtumas, viela tekės elektros... Didėjant įtampai, per laiko vienetą medžiaga juda daugiau elektronų. Jei visi papildomi parametrai (temperatūra, skerspjūvio plotas, vielos ilgis ir medžiaga) nesikeičia, tada srovės stiprio ir naudojamos įtampos santykis taip pat yra pastovus ir vadinamas laidumu:

Atitinkamai, elektrinė varža bus tokia:

Rezultatas gaunamas omais.

Savo ruožtu laidininkas gali būti įvairaus ilgio, skerspjūvio dydžių ir pagamintas iš skirtingų medžiagų, nuo kurių priklauso R reikšmė. Matematiškai ši priklausomybė atrodo taip:

Medžiagos koeficientas atsižvelgia į ρ koeficientą.

Iš čia galite gauti varžos formulę:

Jei S ir l reikšmės atitinka pateiktas varžos palyginimo skaičiavimo sąlygas, ty 1 mm² ir 1 m, tada ρ = R. Keičiant laidininko matmenis, keičiasi ir omų skaičius.