Špecifický aktívny odpor hliníkového stola. Výpočet rezistivity kovov, najmä medi

Pojem „odpor“ sa vzťahuje na parameter, ktorý má meď alebo akýkoľvek iný kov, a pomerne často sa nachádza v odbornej literatúre. Stojí za to pochopiť, čo sa tým myslí.

Jeden z typov medených káblov

Všeobecné informácie o elektrickom odpore

Najprv by sme mali zvážiť koncept elektrického odporu. Ako je známe, pod vplyvom elektrického prúdu na vodič (a meď je jedným z najlepších vodivých kovov) niektoré elektróny v ňom opúšťajú svoje miesto v kryštálovej mriežke a ponáhľajú sa ku kladnému pólu vodiča. Nie všetky elektróny však opúšťajú kryštálovú mriežku, niektoré v nej zostávajú a ďalej rotujú okolo atómového jadra. Práve tieto elektróny, ako aj atómy nachádzajúce sa v uzloch kryštálovej mriežky vytvárajú elektrický odpor, ktorý bráni pohybu uvoľnených častíc.

Tento proces, ktorý sme stručne načrtli, je typický pre akýkoľvek kov vrátane medi. Prirodzene, rôzne kovy, z ktorých každý má špeciálny tvar a veľkosť kryštálovej mriežky, odolávajú prechodu elektrického prúdu cez ne rôznymi spôsobmi. Sú to presne tieto rozdiely, ktoré charakterizujú merný odpor - indikátor individuálny pre každý kov.

Aplikácie medi v elektrických a elektronických systémoch

Aby sme pochopili dôvod popularity medi ako materiálu na výrobu prvkov elektrických a elektronických systémov, stačí sa pozrieť na hodnotu jej rezistivity v tabuľke. Pre meď je tento parameter 0,0175 Ohm * mm2 / meter. V tomto ohľade je meď na druhom mieste za striebrom.

Práve nízky merný odpor, meraný pri teplote 20 stupňov Celzia, je hlavným dôvodom, prečo sa dnes bez medi nezaobíde takmer žiadne elektronické a elektrické zariadenie. Meď je hlavným materiálom na výrobu vodičov a káblov, dosiek plošných spojov, elektromotorov a častí výkonových transformátorov.

Nízky odpor, ktorým sa meď vyznačuje, umožňuje jej použitie na výrobu elektrických zariadení, ktoré sa vyznačujú vysokou úsporou energie. Okrem toho sa teplota medených vodičov zvyšuje len veľmi málo, keď nimi prechádza elektrický prúd.

Čo ovplyvňuje hodnotu odporu?

Je dôležité vedieť, že existuje závislosť hodnoty odporu od chemickej čistoty kovu. Keď meď obsahuje čo i len malé množstvo hliníka (0,02 %), hodnota tohto parametra sa môže výrazne zvýšiť (až o 10 %).

Tento koeficient je ovplyvnený aj teplotou vodiča. Vysvetľuje to skutočnosť, že so zvyšujúcou sa teplotou sa zintenzívňujú vibrácie atómov kovu v uzloch jeho kryštálovej mriežky, čo vedie k tomu, že koeficient odporu sa zvyšuje.

Preto je vo všetkých referenčných tabuľkách hodnota tohto parametra uvedená s prihliadnutím na teplotu 20 stupňov.

Ako vypočítať celkový odpor vodiča?

Vedieť, aký je odpor, je dôležité na vykonanie predbežných výpočtov parametrov elektrického zariadenia pri jeho navrhovaní. V takýchto prípadoch sa určuje celkový odpor vodičov navrhovaného zariadenia, ktoré majú určitú veľkosť a tvar. Po pohľade na hodnotu odporu vodiča pomocou referenčnej tabuľky, určení jeho rozmerov a plochy prierezu môžete vypočítať hodnotu jeho celkového odporu pomocou vzorca:

Tento vzorec používa nasledujúci zápis:

• R je celkový odpor vodiča, ktorý sa musí určiť;
• p je rezistivita kovu, z ktorého je vodič vyrobený (určený z tabuľky);
• l je dĺžka vodiča;
• S je jeho prierezová plocha.

Odpor medi sa mení s teplotou, ale najprv sa musíme rozhodnúť, či hovoríme o elektrickom odpore vodičov (ohmický odpor), ktorý je dôležitý pre jednosmerné napájanie cez Ethernet, alebo či hovoríme o signáloch v dátových sieťach a vtedy hovoríme o vložných stratách pri šírení elektromagnetickej vlny v prostredí krútenej dvojlinky a o závislosti útlmu na teplote (a frekvencii, čo je nemenej dôležité).

Medený odpor

V medzinárodnom systéme SI sa merný odpor vodičov meria v Ohm∙m. V oblasti IT sa častejšie používa nesystémový rozmer Ohm∙mm 2 /m, ktorý je vhodnejší na výpočty, pretože prierezy vodičov sa zvyčajne uvádzajú v mm 2. Hodnota 1 Ohm∙mm 2 /m je miliónkrát menšia ako 1 Ohm∙m a charakterizuje merný odpor látky, ktorej homogénny vodič s dĺžkou 1 m a plochou prierezu 1 mm 2 dáva odpor 1 Ohm.

Odpor čistej elektrickej medi pri 20°C je 0,0172 Ohm∙mm2/m. V rôznych zdrojoch nájdete hodnoty až do 0,018 Ohm∙mm 2 /m, čo môže platiť aj pre elektrickú meď. Hodnoty sa líšia v závislosti od spracovania, ktorému je materiál podrobený. Napríklad žíhanie po ťahaní („ťahaní“) drôtu znižuje merný odpor medi o niekoľko percent, hoci sa vykonáva predovšetkým kvôli zmene mechanických a nie elektrických vlastností.

Odpor medi má priamy vplyv na aplikácie Power over Ethernet. Iba časť pôvodného jednosmerného prúdu vstreknutého do vodiča dosiahne vzdialený koniec vodiča - určitá strata na ceste je nevyhnutná. Napríklad, PoE typ 1 vyžaduje, aby z 15,4 W dodávaného zdrojom aspoň 12,95 W dosiahlo napájané zariadenie na vzdialenom konci.

Odpor medi sa mení s teplotou, ale pre IT teploty sú zmeny malé. Zmena odporu sa vypočíta pomocou vzorcov:

AR = aR AT

R2 = R1 (1 + α (T2 - T1))

kde ΔR je zmena merného odporu, R je merný odpor pri teplote branej ako základná úroveň (zvyčajne 20 °C), ΔT je teplotný gradient, α je teplotný koeficient merného odporu pre daný materiál (rozmer °C -1 ). V rozsahu od 0°C do 100°C je pre meď akceptovaný teplotný koeficient 0,004 °C -1. Vypočítajme merný odpor medi pri 60°C.

R 60 °C = R 20 °C (1 + α (60 °C - 20 °C)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm2/m

Odpor vzrástol o 16 % so zvýšením teploty o 40 °C. Pri prevádzke káblových systémov by samozrejme krútená dvojlinka nemala byť vystavená vysokým teplotám, to by nemalo byť dovolené. Pri správne navrhnutom a nainštalovanom systéme sa teplota káblov málo líši od obvyklých 20 ° C a potom bude zmena odporu malá. Podľa telekomunikačných noriem by odpor 100 m medeného vodiča v krútenej dvojlinke kategórie 5e alebo 6 nemal prekročiť 9,38 ohmov pri 20 °C. V praxi sa výrobcovia do tejto hodnoty zmestia s rezervou, takže ani pri teplotách 25°C ÷ 30°C odpor medeného vodiča túto hodnotu neprekračuje.

Twisted Pair zoslabenie signálu / strata vloženia

Keď sa elektromagnetická vlna šíri medeným káblom s krútenou dvojlinkou, časť jej energie sa rozptýli pozdĺž cesty z blízkeho konca na vzdialený koniec. Čím vyššia je teplota kábla, tým viac sa signál tlmí. Pri vysokých frekvenciách je útlm väčší ako pri nízkych frekvenciách a pre vyššie kategórie sú prípustné limity pre testovanie vložného útlmu prísnejšie. V tomto prípade sú všetky limitné hodnoty nastavené na teplotu 20°C. Ak pri 20 °C pôvodný signál dorazil na vzdialený koniec 100 m dlhého segmentu s úrovňou výkonu P, potom pri zvýšených teplotách bude takýto výkon signálu pozorovaný na kratšie vzdialenosti. Ak je potrebné zabezpečiť rovnaký výkon signálu na výstupe segmentu, potom budete musieť buď nainštalovať kratší kábel (čo nie je vždy možné), alebo zvoliť značky káblov s nižším útlmom.

• Pre tienené káble pri teplotách nad 20 °C vedie zmena teploty o 1 stupeň k zmene útlmu o 0,2 %.
• Pre všetky typy káblov a akékoľvek frekvencie pri teplotách do 40°C vedie zmena teploty o 1 stupeň k zmene útlmu o 0,4%
• Pre všetky typy káblov a akékoľvek frekvencie pri teplotách od 40°C do 60°C vedie zmena teploty o 1 stupeň k zmene útlmu o 0,6 %.
• Káble kategórie 3 môžu zaznamenať zmenu útlmu o 1,5 % na stupeň Celzia

Už začiatkom roku 2000. Norma TIA/EIA-568-B.2 odporúča znížiť maximálnu povolenú dĺžku trvalého spojenia/kanála kategórie 6, ak bol kábel inštalovaný v prostredí so zvýšenou teplotou, a čím vyššia je teplota, tým kratší by mal byť segment.

Vzhľadom na to, že frekvenčný strop v kategórii 6A je dvakrát vyšší ako v kategórii 6, teplotné obmedzenia pre takéto systémy budú ešte prísnejšie.

Dnes pri implementácii aplikácií PoE Hovoríme o maximálne 1-gigabitových rýchlostiach. Pri použití 10-gigabitových aplikácií však Power over Ethernet neprichádza do úvahy, aspoň zatiaľ nie. Takže v závislosti od vašich potrieb, keď sa teplota zmení, musíte zvážiť buď zmenu odporu medi alebo zmenu útlmu. V oboch prípadoch má najväčší zmysel zabezpečiť, aby boli káble udržiavané pri teplotách blízkych 20°C.

Mnoho ľudí počulo o Ohmovom zákone, ale nie každý vie, čo to je. Štúdium začína školským kurzom fyziky. Podrobnejšie sa vyučujú na Fakulte fyziky a elektrodynamiky. Je nepravdepodobné, že by tieto znalosti boli užitočné pre priemerného človeka, ale sú nevyhnutné pre všeobecný rozvoj a pre ostatných pre budúce povolanie. Na druhej strane základné znalosti o elektrine, jej štruktúre a vlastnostiach doma vám pomôžu chrániť sa pred poškodením. Nie nadarmo sa Ohmov zákon nazýva základným zákonom elektriny. Domáci kutil potrebuje mať znalosti v oblasti elektriny, aby predišiel prepätiu, ktoré môže viesť k zvýšeniu záťaže a vzniku požiaru.

Koncepcia elektrického odporu

Vzťah medzi základnými fyzikálnymi veličinami elektrického obvodu – odpor, napätie, sila prúdu – objavil nemecký fyzik Georg Simon Ohm.

Elektrický odpor vodiča je hodnota, ktorá charakterizuje jeho odolnosť voči elektrickému prúdu. Inými slovami, časť elektrónov vplyvom elektrického prúdu na vodič opúšťa svoje miesto v kryštálovej mriežke a smeruje na kladný pól vodiča. Niektoré elektróny zostávajú v mriežke a pokračujú v rotácii okolo jadrového atómu. Tieto elektróny a atómy vytvárajú elektrický odpor, ktorý bráni pohybu uvoľnených častíc.

Vyššie uvedený proces platí pre všetky kovy, ale odpor sa v nich vyskytuje odlišne. Je to spôsobené rozdielom vo veľkosti, tvare a materiáli, z ktorého je vodič vyrobený. V súlade s tým majú rozmery kryštálovej mriežky rôzne tvary pre rôzne materiály, preto elektrický odpor voči pohybu prúdu cez ne nie je rovnaký.

Z tohto pojmu vyplýva definícia rezistivity látky, ktorá je individuálnym ukazovateľom pre každý kov zvlášť. Elektrický odpor (SER) je fyzikálna veličina označovaná gréckym písmenom ρ a charakterizovaná schopnosťou kovu zabrániť prechodu elektriny cez ňu.

Meď je hlavným materiálom pre vodiče

Odpor látky sa vypočíta pomocou vzorca, kde jedným z dôležitých ukazovateľov je teplotný koeficient elektrického odporu. Tabuľka obsahuje hodnoty rezistivity troch známych kovov v rozsahu teplôt od 0 do 100°C.

Ak vezmeme odpor železa, ako jeden z dostupných materiálov, rovný 0,1 Ohm, potom na 1 Ohm budete potrebovať 10 metrov. Najnižší elektrický odpor má striebro, pre jeho hodnotu 1 ohm to bude 66,7 metra. Významný rozdiel, ale striebro je drahý kov, ktorý nie je možné použiť všade. Ďalším najlepším ukazovateľom je meď, kde je potrebných 57,14 metra na 1 ohm. Vďaka svojej dostupnosti a nákladom v porovnaní so striebrom patrí meď medzi obľúbené materiály na použitie v elektrických sieťach. Nízky odpor medeného drôtu alebo odpor medeného drôtu umožňuje použitie medeného vodiča v mnohých odvetviach vedy, techniky, ako aj na priemyselné a domáce účely.

Hodnota odporu

Hodnota odporu nie je konštantná, mení sa v závislosti od nasledujúcich faktorov:

• Veľkosť. Čím väčší je priemer vodiča, tým viac elektrónov cez seba prepustí. Preto čím je jeho veľkosť menšia, tým väčší je odpor.
• Dĺžka. Elektróny prechádzajú cez atómy, takže čím je drôt dlhší, tým viac elektrónov nimi musí prejsť. Pri výpočtoch je potrebné vziať do úvahy dĺžku a veľkosť drôtu, pretože čím je drôt dlhší alebo tenší, tým väčší je jeho odpor a naopak. Neschopnosť vypočítať zaťaženie použitého zariadenia môže viesť k prehriatiu drôtu a požiaru.
• Teplota. Je známe, že teplota má veľký vplyv na správanie látok rôznymi spôsobmi. Kov, ako nič iné, mení svoje vlastnosti pri rôznych teplotách. Odpor medi priamo závisí od teplotného koeficientu odporu medi a zvyšuje sa pri zahrievaní.
• Korózia. Tvorba korózie výrazne zvyšuje zaťaženie. Deje sa tak vplyvom prostredia, vlhkosti, soli, nečistôt atď. Odporúča sa izolovať a chrániť všetky pripojenia, svorky, zákruty, nainštalovať ochranu zariadení umiestnených na ulici a okamžite vymeniť poškodené vodiče, komponenty a zostavy.

Výpočet odporu

Výpočty sa robia pri navrhovaní predmetov na rôzne účely a použitia, pretože životnú podporu každého poskytuje elektrina. Počíta sa so všetkým, od svietidiel až po technicky zložité vybavenie. Doma by bolo tiež užitočné urobiť výpočet, najmä ak sa plánuje výmena elektrického vedenia. Pre súkromnú bytovú výstavbu je potrebné vypočítať zaťaženie, inak môže „provizórna“ montáž elektrického vedenia viesť k požiaru.

Účelom výpočtu je určiť celkový odpor vodičov všetkých použitých zariadení s prihliadnutím na ich technické parametre. Vypočíta sa pomocou vzorca R=p*l/S, kde:

R – vypočítaný výsledok;

p – indikátor odporu z tabuľky;

l – dĺžka drôtu (vodiča);

S – priemer sekcie.

Jednotky

V medzinárodnom systéme jednotiek fyzikálnych veličín (SI) sa elektrický odpor meria v ohmoch (Ohm). Jednotka merania merného odporu podľa sústavy SI sa rovná mernému odporu látky, pri ktorej je vodič vyrobený z jedného materiálu dlhý 1 m s prierezom 1 m2. m.má odpor 1 Ohm. Použitie 1 ohm/m pre rôzne kovy je jasne uvedené v tabuľke.

Význam rezistivity

Vzťah medzi rezistivitou a vodivosťou možno považovať za recipročné veličiny. Čím vyšší je indikátor jedného vodiča, tým nižší je indikátor druhého a naopak. Preto sa pri výpočte elektrickej vodivosti používa výpočet 1/r, pretože prevrátená hodnota X je 1/X a naopak. Špecifický ukazovateľ sa označuje písmenom g.

Výhody elektrolytickej medi

Výhodou medi nie je jej nízky index odporu (po striebre). Má jedinečné vlastnosti, ktorými sú plasticita a vysoká kujnosť. Vďaka týmto vlastnostiam sa elektrolytická meď vyrába vo vysokom stupni čistoty na výrobu káblov, ktoré sa používajú v elektrospotrebičoch, výpočtovej technike, elektrotechnickom a automobilovom priemysle.

Závislosť indexu odporu od teploty

Teplotný koeficient je hodnota, ktorá sa rovná zmene napätia časti obvodu a odporu kovu v dôsledku zmien teploty. Väčšina kovov má tendenciu zvyšovať odpor so zvyšujúcou sa teplotou v dôsledku tepelných vibrácií kryštálovej mriežky. Teplotný koeficient odporu medi ovplyvňuje rezistivitu medeného drôtu a pri teplotách od 0 do 100°C je 4,1 10− 3 (1/Kelvin). Pre striebro je tento indikátor za rovnakých podmienok 3,8 a pre železo je 6,0. To opäť dokazuje efektívnosť použitia medi ako vodiča.

V praxi je často potrebné vypočítať odpor rôznych drôtov. Dá sa to urobiť pomocou vzorcov alebo pomocou údajov uvedených v tabuľke. 1.

Vplyv materiálu vodiča sa berie do úvahy pomocou odporu, ktorý sa označuje gréckym písmenom? a s dĺžkou 1 m a plochou prierezu 1 mm2. Najnižší odpor? = 0,016 Ohm mm2/m má striebro. Uveďme priemernú hodnotu odporu niektorých vodičov:

Pri rôznych množstvách nečistôt a pri rôznych pomeroch zložiek obsiahnutých v zložení reostatických zliatin sa môže rezistivita mierne meniť.

Odpor sa vypočíta podľa vzorca:

kde R je odpor, Ohm; merný odpor, (Ohm mm2)/m; l - dĺžka drôtu, m; s - plocha prierezu drôtu, mm2.

Ak je známy priemer drôtu d, potom sa jeho prierez rovná:

Najlepšie je zmerať priemer drôtu pomocou mikrometra, ale ak ho nemáte, mali by ste 10 alebo 20 závitov drôtu pevne navinúť na ceruzku a zmerať dĺžku vinutia pomocou pravítka. Vydelením dĺžky vinutia počtom závitov nájdeme priemer drôtu.

Na určenie dĺžky drôtu známeho priemeru vyrobeného z daného materiálu potrebného na získanie požadovaného odporu použite vzorec

Stôl 1.

Poznámka. 1. Údaje pre vodiče, ktoré nie sú uvedené v tabuľke, treba brať ako priemerné hodnoty. Napríklad pre niklový drôt s priemerom 0,18 mm môžeme približne predpokladať, že plocha prierezu je 0,025 mm2, odpor jedného metra je 18 ohmov a prípustný prúd je 0,075 A.

2. Pre inú hodnotu prúdovej hustoty je potrebné zodpovedajúcim spôsobom zmeniť údaje v poslednom stĺpci; napríklad pri prúdovej hustote 6 A/mm2 by sa mali zdvojnásobiť.

Príklad 1. Nájdite odpor 30 m medeného drôtu s priemerom 0,1 mm.

Riešenie. Určíme podľa tabuľky. 1 odpor 1 m medeného drôtu sa rovná 2,2 Ohm. Preto bude odpor 30 m drôtu R = 30 2,2 = 66 Ohmov.

Výpočet pomocou vzorcov poskytuje nasledujúce výsledky: plocha prierezu drôtu: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Keďže merný odpor medi je 0,017 (Ohm mm2)/m, dostaneme R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.

Príklad 2. Koľko niklového drôtu s priemerom 0,5 mm je potrebné na výrobu reostatu s odporom 40 Ohmov?

Riešenie. Podľa tabuľky 1 určíme odpor 1 m tohto drôtu: R = 2,12 Ohm: Preto na výrobu reostatu s odporom 40 Ohmov potrebujete drôt, ktorého dĺžka je l = 40/2,12 = 18,9 m.

Urobme rovnaký výpočet pomocou vzorcov. Zistili sme plochu prierezu drôtu s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. A dĺžka drôtu bude l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m.

Keď je elektrický obvod uzavretý, na svorkách ktorého je potenciálny rozdiel, vzniká elektrický prúd. Voľné elektróny sa pod vplyvom síl elektrického poľa pohybujú pozdĺž vodiča. Elektróny sa pri svojom pohybe zrážajú s atómami vodiča a dodávajú im svoju kinetickú energiu. Rýchlosť pohybu elektrónov sa neustále mení: pri zrážke elektrónov s atómami, molekulami a inými elektrónmi klesá, potom vplyvom elektrického poľa stúpa a pri novej zrážke zase klesá. V dôsledku toho sa vo vodiči vytvorí rovnomerný tok elektrónov rýchlosťou niekoľkých zlomkov centimetra za sekundu. V dôsledku toho elektróny prechádzajúce vodičom vždy narážajú na odpor voči ich pohybu z jeho strany. Keď elektrický prúd prechádza vodičom, tento sa zahrieva.

Elektrický odpor

Elektrický odpor vodiča, ktorý je označený latinským písmenom r, je vlastnosť telesa alebo média premieňať elektrickú energiu na tepelnú energiu, keď ním prechádza elektrický prúd.

V diagramoch je elektrický odpor znázornený na obrázku 1, A.

Premenlivý elektrický odpor, ktorý slúži na zmenu prúdu v obvode, sa nazýva reostat. V diagramoch sú reostaty označené tak, ako je znázornené na obrázku 1, b. Vo všeobecnosti je reostat vyrobený z drôtu jedného alebo druhého odporu, navinutého na izolačnej základni. Posúvač alebo páka reostatu je umiestnená v určitej polohe, v dôsledku čoho sa do obvodu zavádza požadovaný odpor.

Dlhý vodič s malým prierezom vytvára veľký odpor voči prúdu. Krátke vodiče s veľkým prierezom kladú malý odpor voči prúdu.

Ak vezmete dva vodiče z rôznych materiálov, ale rovnakej dĺžky a prierezu, vodiče budú viesť prúd inak. To ukazuje, že odpor vodiča závisí od materiálu samotného vodiča.

Teplota vodiča tiež ovplyvňuje jeho odpor. So zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje odolnosť kovov a znižuje sa odolnosť kvapalín a uhlia. Len niektoré špeciálne zliatiny kovov (manganín, konštantán, nikel a iné) s rastúcou teplotou takmer nemenia svoj odpor.

Vidíme teda, že elektrický odpor vodiča závisí od: 1) dĺžky vodiča, 2) prierezu vodiča, 3) materiálu vodiča, 4) teploty vodiča.

Jednotkou odporu je jeden ohm. Om je často reprezentované gréckym veľkým písmenom Ω (omega). Preto namiesto písania „Odpor vodiča je 15 ohmov“ môžete jednoducho napísať: r= 15 Ω.
1 000 ohmov sa nazýva 1 kiloohmov(1 kOhm alebo 1 kΩ),
1 000 000 ohmov sa nazýva 1 megaohm(1 mOhm alebo 1 MΩ).

Pri porovnávaní odporu vodičov z rôznych materiálov je potrebné vziať pre každú vzorku určitú dĺžku a prierez. Potom budeme vedieť posúdiť, ktorý materiál vedie elektrický prúd lepšie alebo horšie.

Video 1. Odpor vodiča

Elektrický odpor

Nazýva sa odpor vodiča dlhého 1 m s prierezom 1 mm² v ohmoch odpor a označuje sa gréckym písmenom ρ (ro).

Tabuľka 1 ukazuje odpory niektorých vodičov.

stôl 1

Odpory rôznych vodičov

Tabuľka ukazuje, že železný drôt s dĺžkou 1 m a prierezom 1 mm² má odpor 0,13 Ohm. Ak chcete získať odpor 1 Ohm, musíte vziať 7,7 m takéhoto drôtu. Striebro má najnižší odpor. Odpor 1 Ohm je možné získať odoberaním 62,5 m strieborného drôtu s prierezom 1 mm². Striebro je najlepší vodič, ale cena striebra vylučuje možnosť jeho hromadného použitia. Po striebre v tabuľke nasleduje meď: 1 m medeného drôtu s prierezom 1 mm² má odpor 0,0175 Ohm. Ak chcete získať odpor 1 ohm, musíte si vziať 57 m takéhoto drôtu.

Chemicky čistá meď, získaná rafináciou, našla široké využitie v elektrotechnike na výrobu drôtov, káblov, vinutí elektrických strojov a zariadení. Hliník a železo sú tiež široko používané ako vodiče.

Odpor vodiča možno určiť podľa vzorca:

Kde r– odpor vodiča v ohmoch; ρ – špecifický odpor vodiča; l– dĺžka vodiča vm; S– prierez vodiča v mm².

Príklad 1 Určte odpor 200 m železného drôtu s prierezom 5 mm².

Príklad 2 Vypočítajte odpor 2 km hliníkového drôtu s prierezom 2,5 mm².

Z odporového vzorca ľahko určíte dĺžku, rezistivitu a prierez vodiča.

Príklad 3 Pre rádiový prijímač je potrebné navinúť odpor 30 Ohm z niklového drôtu s prierezom 0,21 mm². Určite požadovanú dĺžku drôtu.

Príklad 4. Určte prierez 20 m nichrómového drôtu, ak je jeho odpor 25 Ohmov.

Príklad 5. Drôt s prierezom 0,5 mm² a dĺžkou 40 m má odpor 16 Ohmov. Určite materiál drôtu.

Materiál vodiča charakterizuje jeho odpor.

Na základe tabuľky odporu zistíme, že olovo má tento odpor.

Vyššie bolo uvedené, že odpor vodičov závisí od teploty. Urobme nasledujúci experiment. Navinieme niekoľko metrov tenkého kovového drôtu vo forme špirály a túto špirálu zapojíme do obvodu batérie. Na meranie prúdu zapojíme do obvodu ampérmeter. Keď sa cievka zahrieva v plameni horáka, všimnete si, že hodnoty ampérmetra sa znížia. To ukazuje, že odpor kovového drôtu sa zahrievaním zvyšuje.

Pri niektorých kovoch sa pri zahriatí o 100° zvýši odpor o 40–50 %. Existujú zliatiny, ktoré zahrievaním mierne menia svoj odpor. Niektoré špeciálne zliatiny nevykazujú prakticky žiadnu zmenu odporu pri zmene teploty. Odpor kovových vodičov sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou, zatiaľ čo odpor elektrolytov (kvapalné vodiče), uhlia a niektorých pevných látok, naopak, klesá.

Schopnosť kovov meniť svoj odpor so zmenami teploty sa využíva na konštrukciu odporových teplomerov. Tento teplomer je platinový drôt navinutý na sľudovom ráme. Vložením teplomera napríklad do pece a meraním odporu platinového drôtu pred a po zahriatí možno určiť teplotu v peci.

Zmena odporu vodiča pri jeho zahriatí na 1 ohm počiatočného odporu a na 1 ° teplotu sa nazýva teplotný koeficient odporu a označuje sa písmenom α.

Ak pri teplote t 0 odpor vodiča je r 0 a pri teplote t rovná sa r t, potom teplotný koeficient odporu

Poznámka. Výpočet pomocou tohto vzorca je možné vykonať len v určitom teplotnom rozsahu (približne do 200 °C).

Uvádzame hodnoty teplotného koeficientu odporu α pre niektoré kovy (tabuľka 2).

tabuľka 2

Hodnoty teplotných koeficientov pre niektoré kovy

Zo vzorca pre teplotný koeficient odporu určíme r t:

r t = r 0 .

Príklad 6. Určte odpor železného drôtu zahriateho na 200 °C, ak jeho odpor pri 0 °C bol 100 ohmov.

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

Príklad 7. Odporový teplomer vyrobený z platinového drôtu mal v miestnosti pri 15°C odpor 20 ohmov. Teplomer bol vložený do pece a po určitom čase bol zmeraný jeho odpor. Ukázalo sa, že sa rovná 29,6 ohmov. Určte teplotu v rúre.

Elektrická vodivosť

Doteraz sme považovali odpor vodiča za prekážku, ktorú vodič poskytuje elektrickému prúdu. Ale napriek tomu prúd preteká vodičom. Preto má vodič okrem odporu (prekážky) aj schopnosť viesť elektrický prúd, teda vodivosť.

Čím väčší odpor má vodič, tým má menšiu vodivosť, tým horšie vedie elektrický prúd, a naopak, čím je odpor vodiča menší, tým má väčšiu vodivosť, tým ľahšie prechádza vodičom. Preto sú odpor a vodivosť vodiča recipročné veličiny.

Z matematiky je známe, že prevrátená hodnota 5 je 1/5 a naopak prevrátená hodnota 1/7 je 7. Ak teda odpor vodiča označíme písm. r, potom je vodivosť definovaná ako 1/ r. Vodivosť je zvyčajne symbolizovaná písmenom g.

Elektrická vodivosť sa meria v (1/Ohm) alebo v siemens.

Príklad 8. Odpor vodiča je 20 ohmov. Určite jeho vodivosť.

Ak r= 20 Ohm, teda

Príklad 9. Vodivosť vodiča je 0,1 (1/Ohm). Určte jeho odpor

Ak g = 0,1 (1/Ohm), potom r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)