Rezistența activă specifică a mesei din aluminiu. Calculul rezistivității metalelor, în special a cuprului

Termenul „rezistivitate” se referă la un parametru deținut de cuprul sau orice alt metal și este destul de des întâlnit în literatura de specialitate. Merită să înțelegeți ce se înțelege prin asta.

Unul dintre tipurile de cablu de cupru

Informații generale despre rezistența electrică

În primul rând, ar trebui să luăm în considerare conceptul de rezistență electrică. După cum se știe, sub influența curentului electric asupra unui conductor (și cuprul este unul dintre cele mai bune metale conductoare), unii dintre electronii din acesta își părăsesc locul în rețeaua cristalină și se îndreaptă spre polul pozitiv al conductorului. Cu toate acestea, nu toți electronii părăsesc rețeaua cristalină, unii dintre ei rămân în ea și continuă să se rotească în jurul nucleului atomic. Acești electroni, precum și atomii localizați la nodurile rețelei cristaline, creează rezistență electrică care împiedică mișcarea particulelor eliberate.

Acest proces, pe care l-am subliniat pe scurt, este tipic pentru orice metal, inclusiv cuprul. Desigur, diferite metale, fiecare dintre ele având o formă și o dimensiune specială a rețelei cristaline, rezistă trecerii curentului electric prin ele în moduri diferite. Tocmai aceste diferențe caracterizează rezistivitatea - un indicator individual pentru fiecare metal.

Aplicații ale cuprului în sistemele electrice și electronice

Pentru a înțelege motivul popularității cuprului ca material pentru fabricarea elementelor sistemelor electrice și electronice, este suficient să ne uităm la valoarea rezistivității sale în tabel. Pentru cupru, acest parametru este de 0,0175 Ohm*mm2/metru. În acest sens, cuprul este al doilea după argint.

Rezistivitatea scăzută, măsurată la o temperatură de 20 de grade Celsius, este motivul principal pentru care aproape niciun dispozitiv electronic și electric nu se poate face fără cupru astăzi. Cuprul este principalul material pentru producția de fire și cabluri, plăci de circuite imprimate, motoare electrice și piese pentru transformatoare de putere.

Rezistivitatea scăzută prin care se caracterizează cuprul îi permite să fie utilizat pentru fabricarea de dispozitive electrice caracterizate prin proprietăți ridicate de economisire a energiei. În plus, temperatura conductoarelor de cupru crește foarte puțin atunci când trece curentul electric prin ei.

Ce afectează valoarea rezistivității?

Este important de știut că există o dependență a valorii rezistivității de puritatea chimică a metalului. Atunci când cuprul conține chiar și o cantitate mică de aluminiu (0,02%), valoarea acestui parametru poate crește semnificativ (până la 10%).

Acest coeficient este afectat și de temperatura conductorului. Acest lucru se explică prin faptul că, pe măsură ce temperatura crește, vibrațiile atomilor de metal din nodurile rețelei sale cristaline se intensifică, ceea ce duce la faptul că coeficientul de rezistivitate crește.

De aceea, în toate tabelele de referință valoarea acestui parametru este dată ținând cont de o temperatură de 20 de grade.

Cum se calculează rezistența totală a unui conductor?

Cunoașterea rezistivității este importantă pentru a efectua calcule preliminare ale parametrilor echipamentelor electrice la proiectarea acestuia. În astfel de cazuri, se determină rezistența totală a conductorilor dispozitivului proiectat, care au o anumită dimensiune și formă. După ce ați analizat valoarea rezistivității conductorului din tabelul de referință, i-ați determinat dimensiunile și aria secțiunii transversale, puteți calcula valoarea rezistenței sale totale folosind formula:

Această formulă folosește următoarea notație:

• R este rezistența totală a conductorului, care trebuie determinată;
• p este rezistivitatea metalului din care este realizat conductorul (determinată din tabel);
• l este lungimea conductorului;
• S este aria secțiunii sale transversale.

Rezistența cuprului se schimbă odată cu temperatura, dar mai întâi trebuie să decidem dacă vorbim despre rezistivitatea electrică a conductorilor (rezistența ohmică), care este importantă pentru puterea de curent continuu prin Ethernet, sau dacă vorbim despre semnale în rețelele de date și atunci vorbim despre pierderile de inserție în timpul propagării unei unde electromagnetice într-un mediu de perechi răsucite și de dependența atenuării de temperatură (și de frecvență, ceea ce nu este mai puțin important).

Rezistivitatea cuprului

În sistemul internațional SI, rezistivitatea conductorilor se măsoară în Ohm∙m. În domeniul IT, dimensiunea non-sistem Ohm∙mm 2 /m este utilizată mai des, ceea ce este mai convenabil pentru calcule, deoarece secțiunile transversale ale conductorilor sunt de obicei indicate în mm 2. Valoarea de 1 Ohm∙mm 2 /m este de un milion de ori mai mică decât 1 Ohm∙m și caracterizează rezistivitatea unei substanțe, un conductor omogen al cărui lungime de 1 m și cu o suprafață a secțiunii transversale de 1 mm 2 dă o rezistență de 1 Ohm.

Rezistivitatea cuprului electric pur la 20°C este 0,0172 Ohm∙mm 2 /m. În diverse surse puteți găsi valori de până la 0,018 Ohm∙mm 2 /m, care se pot aplica și cuprului electric. Valorile variază în funcție de prelucrarea la care este supus materialul. De exemplu, recoacere după tragere („trezare”) a firului reduce rezistivitatea cuprului cu câteva procente, deși este efectuată în primul rând pentru a modifica proprietățile mecanice, mai degrabă decât cele electrice.

Rezistivitatea cuprului are implicații directe pentru aplicațiile Power over Ethernet. Doar o parte din curentul de curent continuu original injectat în conductor va ajunge la capătul îndepărtat al conductorului - unele pierderi de-a lungul drumului sunt inevitabile. Deci, de exemplu, PoE tip 1 necesită ca din 15,4 W furnizați de sursă, cel puțin 12,95 W să ajungă la dispozitivul alimentat la capătul îndepărtat.

Rezistivitatea cuprului variază în funcție de temperatură, dar pentru temperaturile IT modificările sunt mici. Modificarea rezistivității se calculează folosind formulele:

ΔR = α R ΔT

R2 = R1 (1 + α (T2 - T1))

unde ΔR este modificarea rezistivității, R este rezistivitatea la o temperatură luată ca nivel de bază (de obicei 20°C), ΔT este gradientul de temperatură, α este coeficientul de temperatură al rezistivității pentru un material dat (dimensiunea °C -1 ). În intervalul de la 0°C la 100°C, pentru cupru este acceptat un coeficient de temperatură de 0,004 °C -1. Să calculăm rezistivitatea cuprului la 60°C.

R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm 2 /m

Rezistivitatea a crescut cu 16% cu o creștere a temperaturii cu 40°C. Când se operează sisteme de cablu, desigur, perechea răsucită nu ar trebui să fie expusă la temperaturi ridicate, acest lucru nu ar trebui să fie permis. Cu un sistem proiectat și instalat corespunzător, temperatura cablurilor diferă puțin de 20 ° C obișnuite, iar apoi modificarea rezistivității va fi mică. Conform standardelor de telecomunicații, rezistența unui conductor de cupru de 100 m într-un cablu cu perechi răsucite de Categoria 5e sau 6 nu trebuie să depășească 9,38 ohmi la 20°C. În practică, producătorii se încadrează în această valoare cu o marjă, astfel încât chiar și la temperaturi de 25°C ÷ 30°C, rezistența conductorului de cupru nu depășește această valoare.

Atenuarea semnalului de pereche răsucită/pierderea prin inserție

Când o undă electromagnetică se propagă printr-un cablu de cupru cu perechi răsucite, o parte din energia sa este disipată de-a lungul căii de la capătul apropiat până la capătul îndepărtat. Cu cât temperatura cablului este mai mare, cu atât semnalul se atenuează mai mult. La frecvențe înalte atenuarea este mai mare decât la frecvențe joase, iar pentru categoriile superioare limitele acceptabile pentru testarea pierderilor de inserție sunt mai stricte. În acest caz, toate valorile limită sunt setate pentru o temperatură de 20°C. Dacă la 20°C semnalul inițial a ajuns la capătul îndepărtat al unui segment lung de 100 m cu un nivel de putere P, atunci la temperaturi ridicate o astfel de putere a semnalului va fi observată la distanțe mai scurte. Dacă este necesar să furnizați aceeași putere de semnal la ieșirea segmentului, atunci va trebui fie să instalați un cablu mai scurt (ceea ce nu este întotdeauna posibil), fie să selectați mărci de cablu cu atenuare mai mică.

• Pentru cablurile ecranate la temperaturi peste 20°C, o modificare a temperaturii de 1 grad duce la o modificare a atenuării de 0,2%
• Pentru toate tipurile de cabluri și orice frecvențe la temperaturi de până la 40°C, o modificare a temperaturii cu 1 grad duce la o modificare a atenuării cu 0,4%
• Pentru toate tipurile de cabluri și orice frecvențe la temperaturi de la 40°C la 60°C, o modificare a temperaturii de 1 grad duce la o modificare a atenuării de 0,6%
• Cablurile de categoria 3 pot suferi o modificare de atenuare de 1,5% pe grad Celsius

Deja la începutul anului 2000. Standardul TIA/EIA-568-B.2 a recomandat reducerea lungimii maxime admise a legăturii permanente/canalului de Categoria 6 dacă cablul a fost instalat în medii cu temperatură ridicată, iar cu cât temperatura este mai mare, cu atât segmentul ar trebui să fie mai scurt.

Având în vedere că plafonul de frecvență în categoria 6A este de două ori mai mare decât în ​​categoria 6, restricțiile de temperatură pentru astfel de sisteme vor fi și mai stricte.

Astăzi, la implementarea aplicațiilor PoE Vorbim de viteze maxime de 1 gigabit. Când sunt utilizate aplicații de 10 Gigabit, totuși, Power over Ethernet nu este o opțiune, cel puțin nu încă. Deci, în funcție de nevoile dvs., atunci când temperatura se schimbă, trebuie să luați în considerare fie modificarea rezistivității cuprului, fie modificarea atenuării. În ambele cazuri, este cel mai logic să vă asigurați că cablurile sunt menținute la temperaturi apropiate de 20°C.

Mulți oameni au auzit despre legea lui Ohm, dar nu toată lumea știe ce este. Studiul începe cu un curs școlar de fizică. Ele sunt predate mai detaliat la Facultatea de Fizică și Electrodinamică. Este puțin probabil ca aceste cunoștințe să fie utile omului obișnuit, dar sunt necesare pentru dezvoltarea generală, iar pentru alții, pentru o viitoare profesie. Pe de altă parte, cunoștințele de bază despre electricitate, structura sa și caracteristicile sale acasă vă vor ajuta să vă protejați de vătămări. Nu degeaba legea lui Ohm este numită legea fundamentală a electricității. Un om de muncă acasă trebuie să aibă cunoștințe în domeniul energiei electrice pentru a preveni supratensiunea, care poate duce la o creștere a sarcinii și un incendiu.

Conceptul de rezistență electrică

Relația dintre mărimile fizice de bază ale unui circuit electric - rezistența, tensiunea, puterea curentului - a fost descoperită de fizicianul german Georg Simon Ohm.

Rezistența electrică a unui conductor este o valoare care caracterizează rezistența acestuia la curentul electric. Cu alte cuvinte, unii dintre electroni sub influența curentului electric asupra conductorului își părăsesc locul în rețeaua cristalină și sunt direcționați către polul pozitiv al conductorului. Unii electroni rămân în rețea, continuând să se rotească în jurul atomului nuclear. Acești electroni și atomi formează rezistență electrică care împiedică mișcarea particulelor eliberate.

Procesul de mai sus se aplică tuturor metalelor, dar rezistența apare diferit în ele. Acest lucru se datorează diferenței de dimensiune, formă și material din care este făcut conductorul. În consecință, dimensiunile rețelei cristaline au forme diferite pentru diferite materiale, prin urmare, rezistența electrică la mișcarea curentului prin acestea nu este aceeași.

Din acest concept rezultă definiția rezistivității unei substanțe, care este un indicator individual pentru fiecare metal separat. Rezistivitatea electrică (SER) este o mărime fizică, notată cu litera greacă ρ și caracterizată prin capacitatea unui metal de a împiedica trecerea electricității prin el.

Cuprul este principalul material pentru conductori

Rezistivitatea unei substanțe se calculează folosind formula, în care unul dintre indicatorii importanți este coeficientul de temperatură al rezistenței electrice. Tabelul conține valorile rezistivității a trei metale cunoscute în intervalul de temperatură de la 0 la 100 ° C.

Dacă luăm rezistivitatea fierului, ca unul dintre materialele disponibile, egală cu 0,1 Ohm, atunci pentru 1 Ohm veți avea nevoie de 10 metri. Argintul are cea mai mică rezistență electrică pentru valoarea sa de 1 ohm va fi de 66,7 metri. O diferență semnificativă, dar argintul este un metal scump care nu este practic de utilizat peste tot. Următorul cel mai bun indicator este cuprul, unde sunt necesari 57,14 metri pe 1 ohm. Datorită disponibilității și costului său în comparație cu argintul, cuprul este unul dintre materialele populare pentru utilizare în rețelele electrice. Rezistivitatea scăzută a firului de cupru sau rezistența firului de cupru face posibilă utilizarea conductorului de cupru în multe ramuri ale științei, tehnologiei, precum și în scopuri industriale și casnice.

Valoarea rezistivității

Valoarea rezistivității nu este constantă ea variază în funcție de următorii factori:

• Dimensiune. Cu cât diametrul conductorului este mai mare, cu atât permite mai mulți electroni prin el însuși. Prin urmare, cu cât dimensiunea sa este mai mică, cu atât rezistivitatea este mai mare.
• Lungime. Electronii trec prin atomi, deci cu cât firul este mai lung, cu atât mai mulți electroni trebuie să călătorească prin ei. La efectuarea calculelor, este necesar să se țină cont de lungimea și dimensiunea firului, deoarece cu cât firul este mai lung sau mai subțire, cu atât rezistivitatea acestuia este mai mare și invers. Necalcularea sarcinii echipamentului utilizat poate duce la supraîncălzirea firului și un incendiu.
• Temperatură. Se știe că temperatura are o mare influență asupra comportamentului substanțelor în diferite moduri. Metalul, ca nimic altceva, își schimbă proprietățile la diferite temperaturi. Rezistivitatea cuprului depinde direct de coeficientul de temperatură al rezistenței cuprului și crește atunci când este încălzit.
• Coroziune. Formarea coroziunii crește semnificativ sarcina. Acest lucru se întâmplă din cauza influențelor mediului, umidității, sare, murdărie etc. Se recomandă să izolați și să protejați toate conexiunile, bornele, răsucirile, să instalați protecție pentru echipamentele situate pe stradă și să înlocuiți prompt firele, componentele și ansamblurile deteriorate.

Calculul rezistenței

Calculele se fac atunci când se proiectează obiecte pentru diverse scopuri și utilizări, deoarece suportul vital al fiecăruia este asigurat de electricitate. Totul este luat în considerare, de la corpuri de iluminat până la echipamente complexe din punct de vedere tehnic. La domiciliu, ar fi util să faceți și un calcul, mai ales dacă este planificată înlocuirea cablajului electric. Pentru construcția de locuințe private, este necesar să se calculeze sarcina, altfel ansamblul „improvizat” al cablajului electric poate duce la un incendiu.

Scopul calculului este de a determina rezistența totală a conductoarelor tuturor dispozitivelor utilizate, ținând cont de parametrii tehnici ai acestora. Se calculează folosind formula R=p*l/S, unde:

R – rezultat calculat;

p – indicator de rezistivitate din tabel;

l – lungimea firului (conductorului);

S – diametrul secțiunii.

Unități de măsură

În Sistemul Internațional de Unități de Mărimi Fizice (SI), rezistența electrică este măsurată în Ohmi (Ohmi). Unitatea de măsură a rezistivității conform sistemului SI este egală cu rezistivitatea unei substanțe la care un conductor format dintr-un material de 1 m lungime și o secțiune transversală de 1 mp. m. are o rezistență de 1 Ohm. Utilizarea a 1 ohm/m pentru diferite metale este prezentată clar în tabel.

Semnificația rezistivității

Relația dintre rezistivitate și conductivitate poate fi considerată ca mărimi reciproce. Cu cât indicatorul unui conductor este mai mare, cu atât indicatorul celuilalt este mai mic și invers. Prin urmare, la calcularea conductivității electrice, se folosește calculul 1/r, deoarece inversul lui X este 1/X și invers. Indicatorul specific este notat cu litera g.

Avantajele cuprului electrolitic

Cuprul nu se limitează la indicele său scăzut de rezistivitate (după argint) ca avantaj. Are proprietăți unice în caracteristicile sale, și anume plasticitate și maleabilitate ridicată. Datorită acestor calități, cuprul electrolitic este produs la un grad ridicat de puritate pentru producția de cabluri care sunt utilizate în aparate electrice, echipamente informatice, industria electrică și industria auto.

Dependența indicelui de rezistență de temperatură

Coeficientul de temperatură este o valoare care este egală cu modificarea tensiunii unei părți a circuitului și rezistivitatea metalului ca urmare a schimbărilor de temperatură. Majoritatea metalelor tind să crească rezistivitatea odată cu creșterea temperaturii din cauza vibrațiilor termice ale rețelei cristaline. Coeficientul de temperatură al rezistenței cuprului afectează rezistivitatea firului de cupru și la temperaturi de la 0 la 100°C este 4,1·10− 3(1/Kelvin). Pentru argint, acest indicator în aceleași condiții este 3,8, iar pentru fier este 6,0. Acest lucru dovedește încă o dată eficiența utilizării cuprului ca conductor.

În practică, este adesea necesar să se calculeze rezistența diferitelor fire. Acest lucru se poate face folosind formule sau folosind datele din tabel. 1.

Efectul materialului conductor este luat în considerare folosind rezistivitatea, notată cu litera greacă? și având o lungime de 1 m și o suprafață a secțiunii transversale de 1 mm2. Rezistivitatea cea mai scăzută? = 0,016 Ohm mm2/m are argint. Să dăm valoarea medie a rezistivității unor conductori:

Cu cantități diferite de impurități și cu rapoarte diferite ale componentelor incluse în compoziția aliajelor reostatice, rezistivitatea se poate modifica ușor.

Rezistența se calculează folosind formula:

unde R este rezistența, Ohm; rezistivitate, (Ohm mm2)/m; l - lungimea firului, m; s - aria secțiunii transversale a firului, mm2.

Dacă diametrul firului d este cunoscut, atunci aria sa transversală este egală cu:

Cel mai bine este să măsurați diametrul firului folosind un micrometru, dar dacă nu aveți unul, ar trebui să înfășurați strâns 10 sau 20 de spire de sârmă pe un creion și să măsurați lungimea înfășurării cu o riglă. Împărțind lungimea înfășurării la numărul de spire, găsim diametrul firului.

Pentru a determina lungimea unui fir de diametru cunoscut realizat dintr-un material dat necesar pentru a obține rezistența necesară, utilizați formula

Tabelul 1.

Nota. 1. Datele pentru firele care nu sunt enumerate în tabel trebuie luate ca niște valori medii. De exemplu, pentru un fir de nichel cu un diametru de 0,18 mm, putem presupune aproximativ că aria secțiunii transversale este de 0,025 mm2, rezistența unui metru este de 18 ohmi și curentul admis este de 0,075 A.

2. Pentru o valoare diferită a densității de curent, datele din ultima coloană trebuie modificate corespunzător; de exemplu, la o densitate de curent de 6 A/mm2, acestea ar trebui dublate.

Exemplul 1. Aflați rezistența a 30 m de sârmă de cupru cu diametrul de 0,1 mm.

Soluţie. Determinăm conform tabelului. 1 rezistență de 1 m de sârmă de cupru, este egală cu 2,2 ohmi. Prin urmare, rezistența a 30 m de sârmă va fi R = 30 2,2 = 66 Ohmi.

Calculul folosind formulele oferă următoarele rezultate: aria secțiunii transversale a firului: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Deoarece rezistivitatea cuprului este de 0,017 (Ohm mm2)/m, obținem R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.

Exemplul 2. Câtă sârmă de nichel cu diametrul de 0,5 mm este necesară pentru a realiza un reostat cu o rezistență de 40 Ohmi?

Soluţie. Conform tabelului 1, determinăm rezistența de 1 m a acestui fir: R = 2,12 Ohm: Prin urmare, pentru a realiza un reostat cu o rezistență de 40 Ohmi, aveți nevoie de un fir a cărui lungime este l = 40/2,12 = 18,9 m.

Să facem același calcul folosind formulele. Găsim aria secțiunii transversale a firului s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. Și lungimea firului va fi l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m.

Când un circuit electric este închis, la bornele căruia există o diferență de potențial, apare un curent electric. Electronii liberi, sub influența forțelor câmpului electric, se deplasează de-a lungul conductorului. În mișcarea lor, electronii se ciocnesc cu atomii conductori și le oferă o aprovizionare cu energia lor cinetică. Viteza de mișcare a electronilor se modifică continuu: atunci când electronii se ciocnesc cu atomi, molecule și alți electroni, aceasta scade, apoi sub influența unui câmp electric crește și scade din nou în timpul unei noi coliziuni. Ca urmare, se stabilește un flux uniform de electroni în conductor cu o viteză de câteva fracțiuni de centimetru pe secundă. În consecință, electronii care trec printr-un conductor întâmpină întotdeauna rezistență la mișcarea lor din partea acestuia. Când curentul electric trece printr-un conductor, acesta din urmă se încălzește.

Rezistenta electrica

Rezistența electrică a conductorului, care este notat cu litera latină r, este proprietatea unui corp sau mediu de a transforma energia electrică în energie termică atunci când trece un curent electric prin el.

În diagrame, rezistența electrică este indicată așa cum se arată în Figura 1, O.

Se numește rezistență electrică variabilă care servește la schimbarea curentului într-un circuit reostat. În diagrame, reostatele sunt desemnate așa cum se arată în Figura 1, b. În general, un reostat este realizat dintr-un fir de o rezistență sau alta, înfășurat pe o bază izolatoare. Glisorul sau pârghia reostatului este plasată într-o anumită poziție, drept urmare rezistența necesară este introdusă în circuit.

Un conductor lung cu o secțiune transversală mică creează o rezistență mare la curent. Conductoarele scurte cu o secțiune transversală mare oferă o rezistență mică la curent.

Dacă luați doi conductori din materiale diferite, dar de aceeași lungime și secțiune transversală, atunci conductorii vor conduce curentul diferit. Acest lucru arată că rezistența unui conductor depinde de materialul conductorului însuși.

Temperatura conductorului afectează și rezistența acestuia. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența metalelor crește, iar rezistența lichidelor și a cărbunelui scade. Doar unele aliaje metalice speciale (manganină, constantan, nichel și altele) își schimbă cu greu rezistența odată cu creșterea temperaturii.

Deci, vedem că rezistența electrică a unui conductor depinde de: 1) lungimea conductorului, 2) secțiunea transversală a conductorului, 3) materialul conductorului, 4) temperatura conductorului.

Unitatea de rezistență este un ohm. Om este adesea reprezentat de litera majusculă grecească Ω (omega). Prin urmare, în loc să scrieți „Rezistența conductorului este de 15 ohmi”, puteți scrie pur și simplu: r= 15 Ω.
1.000 de ohmi se numește 1 kiloohm(1kOhm sau 1kΩ),
1.000.000 de ohmi se numesc 1 megaohm(1mOhm sau 1MΩ).

Când se compară rezistența conductorilor din diferite materiale, este necesar să se ia o anumită lungime și secțiune transversală pentru fiecare probă. Apoi vom putea judeca ce material conduce curentul electric mai bine sau mai rău.

Video 1. Rezistența conductorului

Rezistivitatea electrică

Se numește rezistența în ohmi a unui conductor de 1 m lungime, cu o secțiune transversală de 1 mm² rezistivitateși este notat cu litera greacă ρ (ro).

Tabelul 1 prezintă rezistivitățile unor conductori.

Tabelul 1

Rezistivitățile diverșilor conductori

Tabelul arată că un fir de fier cu o lungime de 1 m și o secțiune transversală de 1 mm² are o rezistență de 0,13 Ohm. Pentru a obține 1 ohm de rezistență trebuie să luați 7,7 m de astfel de sârmă. Argintul are cea mai scăzută rezistivitate. 1 Ohm de rezistență poate fi obținut prin luarea a 62,5 m de sârmă de argint cu o secțiune transversală de 1 mm². Argintul este cel mai bun conductor, dar costul argintului exclude posibilitatea utilizării în masă a acestuia. După argint din tabel vine cuprul: 1 m de sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 1 mm² are o rezistență de 0,0175 Ohm. Pentru a obține o rezistență de 1 ohm, trebuie să luați 57 m dintr-un astfel de fir.

Cuprul chimic pur, obținut prin rafinare, a găsit o utilizare pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea de fire, cabluri, înfășurări ale mașinilor și dispozitivelor electrice. Aluminiul și fierul sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca conductori.

Rezistența conductorului poate fi determinată prin formula:

Unde r– rezistența conductorului în ohmi; ρ – rezistența specifică a conductorului; l– lungimea conductorului în m; S– secțiunea conductorului în mm².

Exemplul 1. Determinați rezistența a 200 m de sârmă de fier cu o secțiune transversală de 5 mm².

Exemplul 2. Calculați rezistența a 2 km de sârmă de aluminiu cu o secțiune transversală de 2,5 mm².

Din formula de rezistență puteți determina cu ușurință lungimea, rezistivitatea și secțiunea transversală a conductorului.

Exemplul 3. Pentru un receptor radio, este necesar să înfășurați un rezistor de 30 ohmi dintr-un fir de nichel cu o secțiune transversală de 0,21 mm². Determinați lungimea necesară a firului.

Exemplul 4. Determinați secțiunea transversală a 20 m de sârmă de nicrom dacă rezistența acestuia este de 25 ohmi.

Exemplul 5. Un fir cu o secțiune transversală de 0,5 mm² și o lungime de 40 m are o rezistență de 16 ohmi. Determinați materialul firului.

Materialul conductorului îi caracterizează rezistivitatea.

Pe baza tabelului de rezistivitate, constatăm că plumbul are această rezistență.

S-a afirmat mai sus că rezistența conductorilor depinde de temperatură. Să facem următorul experiment. Să înfășurăm câțiva metri de sârmă subțire de metal sub formă de spirală și să conectăm această spirală la circuitul bateriei. Pentru a măsura curentul, conectăm un ampermetru la circuit. Când bobina este încălzită în flacăra arzătorului, veți observa că citirile ampermetrului vor scădea. Aceasta arată că rezistența unui fir metalic crește odată cu încălzirea.

Pentru unele metale, atunci când sunt încălzite cu 100°, rezistența crește cu 40-50%. Există aliaje care își schimbă ușor rezistența la încălzire. Unele aliaje speciale nu prezintă practic nicio modificare a rezistenței atunci când se schimbă temperatura. Rezistența conductoarelor metalice crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce rezistența electroliților (conductoare lichide), a cărbunelui și a unor solide, dimpotrivă, scade.

Capacitatea metalelor de a-și modifica rezistența cu schimbările de temperatură este folosită pentru a construi termometre de rezistență. Acest termometru este un fir de platină înfășurat pe un cadru de mica. Prin plasarea unui termometru, de exemplu, într-un cuptor și măsurarea rezistenței firului de platină înainte și după încălzire, se poate determina temperatura în cuptor.

Modificarea rezistenței unui conductor atunci când este încălzit la 1 ohm de rezistență inițială și la 1 ° temperatură se numește coeficient de rezistență la temperaturăși este notat cu litera α.

Dacă la temperatură t 0 rezistența conductorului este r 0 și la temperatură t egală r t, apoi coeficientul de temperatură al rezistenței

Nota. Calculul folosind această formulă se poate face numai într-un anumit interval de temperatură (până la aproximativ 200°C).

Prezentăm valorile coeficientului de temperatură al rezistenței α pentru unele metale (Tabelul 2).

Tabelul 2

Valorile coeficientului de temperatură pentru unele metale

Din formula pentru coeficientul de temperatură de rezistență determinăm r t:

r t = r 0 .

Exemplul 6. Determinați rezistența unui fir de fier încălzit la 200°C dacă rezistența lui la 0°C a fost de 100 ohmi.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohmi.

Exemplul 7. Un termometru de rezistență realizat din sârmă de platină avea o rezistență de 20 ohmi într-o încăpere la 15°C. Termometrul a fost introdus în cuptor și după un timp i s-a măsurat rezistența. S-a dovedit a fi egal cu 29,6 ohmi. Determinați temperatura în cuptor.

Conductivitate electrică

Până acum am considerat rezistența unui conductor drept obstacolul pe care conductorul îl asigură curentului electric. Dar totuși, curentul curge prin conductor. Prin urmare, pe lângă rezistență (obstacol), conductorul are și capacitatea de a conduce curentul electric, adică conductivitatea.

Cu cât rezistența unui conductor este mai mare, cu atât are mai puțină conductivitate, cu atât conduce mai rău curentul electric și, invers, cu cât rezistența unui conductor este mai mică, cu atât are o conductivitate mai mare, cu atât trece mai ușor curentul prin conductor. . Prin urmare, rezistența și conductivitatea unui conductor sunt mărimi reciproce.

Din matematică se știe că inversul lui 5 este 1/5 și, invers, inversul lui 1/7 este 7. Prin urmare, dacă rezistența unui conductor se notează cu litera r, atunci conductivitatea este definită ca 1/ r. Conductibilitatea este de obicei simbolizată de litera g.

Conductivitatea electrică se măsoară în (1/Ohm) sau în siemens.

Exemplul 8. Rezistența conductorului este de 20 ohmi. Determinați-i conductivitatea.

Dacă r= 20 Ohm, atunci

Exemplul 9. Conductivitatea conductorului este de 0,1 (1/Ohm). Determinați rezistența acestuia

Dacă g = 0,1 (1/Ohm), atunci r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)