Ako zistiť odpor kovu. Elektrický odpor a vodivosť

Preto je dôležité poznať parametre všetkých použitých prvkov a materiálov. A to nielen elektrické, ale aj mechanické. A majte k dispozícii niekoľko pohodlných referenčných materiálov, ktoré vám umožnia porovnať vlastnosti rôznych materiálov a vybrať si pre dizajn a prácu presne to, čo bude v konkrétnej situácii optimálne.
V prenosových vedeniach, kde je úloha nastavená ako najproduktívnejšia, to znamená s vysokou účinnosťou, priviesť energiu k spotrebiteľovi, sa zohľadňuje hospodárnosť strát aj samotná mechanika vedení. Finálny ekonomická efektívnosť linka, jej práca a prevádzkové náklady. V vedeniach, ktoré prenášajú elektrickú energiu, sú navyše kladené vyššie požiadavky na zaistenie bezpečnosti ako samotných vedení, tak aj všetkého okolo nich, kadiaľ prechádzajú. A to zvyšuje náklady na zabezpečenie elektrického vedenia a dodatočnú mieru bezpečnosti pre všetky konštrukcie.

Na porovnanie sú údaje zvyčajne prezentované v jedinej porovnateľnej forme. K týmto charakteristikám sa často pridáva epiteton „špecifické“ a samotné hodnoty sa berú do úvahy pre niektoré štandardy zjednotené z hľadiska fyzických parametrov. Napríklad konkrétna elektrický odpor- Toto je odpor (ohm) vodiča vyrobeného z nejakého druhu kovu (meď, hliník, oceľ, volfrám, zlato), ktorý má jednotkovú dĺžku a jednotkový prierez v použitom systéme meracích jednotiek (zvyčajne v SI). Okrem toho je vyjednávaná teplota, pretože odpor vodičov sa pri zahrievaní môže správať odlišne. Vychádza z bežných priemerných prevádzkových podmienok – pri 20 stupňoch Celzia. A tam, kde sú dôležité vlastnosti pri zmene parametrov média (teplota, tlak), zavádzajú sa koeficienty a vypracovávajú sa doplnkové tabuľky a grafy závislostí.

Druhy odporu

Pretože vzniká odpor:

• aktívny - alebo ohmický, odporový - vyplývajúci zo spotreby elektriny na ohrev vodiča (kovu), keď ním prechádza elektrický prúd, a
• reaktívny - kapacitný alebo induktívny, - ku ktorému dochádza v dôsledku nevyhnutných strát pri vytváraní všetkých druhov zmien prúdu prechádzajúceho vodičom elektrických polí, potom odpor existujú dva typy vodičov:

1. Merný elektrický odpor proti jednosmernému prúdu (má odporový charakter) a
2. Špecifický elektrický odpor proti striedavému prúdu (má reaktívny charakter).

Tu je odpor typu 2 komplexná hodnota, pozostáva z dvoch zložiek TP - aktívnej a reaktívnej, pretože odporový odpor existuje vždy, keď prúd prechádza, bez ohľadu na jeho povahu, a jalový odpor sa vyskytuje iba pri akejkoľvek zmene prúdu v obvodoch. V jednosmerných obvodoch vzniká reaktancia iba počas prechodných procesov, ktoré sú spojené so zapnutím prúdu (zmena prúdu z 0 na menovitý) alebo vypnutím (zmena z menovitého na 0). A zvyčajne sa berú do úvahy iba pri navrhovaní ochrany proti preťaženiu.

V obvodoch striedavého prúdu sú javy spojené s reaktanciami oveľa rozmanitejšie. Závisia nielen od skutočného prechodu prúdu určitým úsekom, ale aj od tvaru vodiča, pričom závislosť nie je lineárna.

Faktom je, že striedavý prúd indukuje elektrické pole tak okolo vodiča, ktorým preteká, ako aj v samotnom vodiči. A z tohto poľa vznikajú vírivé prúdy, ktoré spôsobujú „tlačenie“ skutočného hlavného pohybu nábojov z hĺbky celého úseku vodiča na jeho povrch, takzvaný „kožný efekt“ (z kože - koža). Ukazuje sa, že vírivé prúdy akoby „ukradli“ jeho prierez vodiču. Prúd tečie v určitej vrstve blízko povrchu, zvyšok hrúbky vodiča zostáva nevyužitý, neznižuje jeho odpor a zväčšovať hrúbku vodičov jednoducho nemá zmysel. Najmä pri vysokých frekvenciách. Preto sa pre striedavý prúd merajú odpory v takých prierezoch vodičov, kde celý jeho prierez možno považovať za povrchový. Takýto drôt sa nazýva tenký, jeho hrúbka sa rovná dvojnásobku hĺbky tejto povrchovej vrstvy, kde vírivé prúdy vytláčajú užitočný hlavný prúd prúdiaci vo vodiči.

Efektívne vedenie striedavého prúdu sa samozrejme nevyčerpáva zmenšením hrúbky kruhových drôtov v priereze. Vodič môže byť stenčený, ale zároveň plochý vo forme pásky, potom bude prierez väčší ako prierez okrúhleho drôtu a odpor je nižší. Navyše, jednoduché zväčšenie povrchu bude mať za následok zvýšenie efektívnej sekcie. To isté sa dá dosiahnuť použitím lanka namiesto jednožilového drôtu, navyše viacžilový drôt má lepšiu flexibilitu ako jednožilový drôt, čo je často tiež cenné. Na druhej strane, berúc do úvahy povrchový efekt v drôtoch, je možné vyrobiť drôty zložené vytvorením jadra z kovu s dobrými pevnostnými charakteristikami, ako je oceľ, ale s nízkou elektrickou energiou. V tomto prípade je cez oceľ vyrobený hliníkový oplet, ktorý má nižší odpor.

Na prúd striedavého prúdu vo vodičoch okrem kožného efektu vplýva aj budenie vírivých prúdov v okolitých vodičoch. Takéto prúdy sa nazývajú indukčné prúdy a indukujú sa v kovoch, ktoré nehrajú úlohu elektroinštalácie (nosné konštrukčné prvky), ako aj v drôtoch celého vodivého komplexu - zohrávajú úlohu drôtov iných fáz, nula , uzemnenie.

Všetky tieto javy sa nachádzajú vo všetkých štruktúrach spojených s elektrinou, čo ešte viac posilňuje dôležitosť mať k dispozícii súhrn referenčných informácií o rôznych materiáloch.

Odpor vodičov sa meria veľmi citlivými a presnými prístrojmi, pretože na zapojenie sa vyberajú kovy s najnižším odporom - rádovo ohm * 10 -6 na meter dĺžky a štvorcových. mm. oddiele. Na meranie špecifického odporu izolácie sú naopak potrebné zariadenia s rozsahmi veľmi veľké hodnoty odpory sú zvyčajne megaohmy. Je zrejmé, že vodiče musia viesť dobre a izolátory musia byť dobre izolované.

tabuľky

Tabuľka odporu vodičov (kovy a zliatiny)
Materiál vodiča	Zloženie (pre zliatiny)	Odpor ρ ohm × mm 2 / m
	meď, zinok, cín, nikel, olovo, mangán, železo atď.
hliník
Volfrám
molybdén
	meď, cín, hliník, kremík, berýlium, olovo atď. (okrem zinku)
	železo, uhlík
	meď, nikel, zinok
manganín	meď, nikel, mangán
Constantan	meď, nikel, hliník
	nikel, chróm, železo, mangán
	železo, chróm, hliník, kremík, mangán

Železo ako vodič v elektrotechnike

Železo je v prírode a technológiách najrozšírenejším kovom (po vodíku, ktorý je tiež kovom). Je najlacnejší a má vynikajúce pevnostné vlastnosti, preto sa používa všade ako základ pre pevnosť rôznych štruktúr.

V elektrotechnike sa železo používa ako vodič vo forme flexibilných oceľových drôtov, kde je potrebná fyzická pevnosť a flexibilita a požadovaný odpor je možné dosiahnuť vďaka príslušnému prierezu.

Mať tabuľku odporu rôzne kovy a zliatin, môžete vypočítať prierezy drôtov vyrobených z rôznych vodičov.

Ako príklad skúsme nájsť elektricky ekvivalentný prierez vodičov vyrobených z rôznych materiálov: medi, volfrámu, niklu a železného drôtu. Pre prvý si vezmeme hliníkový drôt s prierezom 2,5 mm.

Odpor drôtu zo všetkých týchto kovov potrebujeme, aby sa rovnal odporu pôvodného na dĺžke 1 m. Odolnosť hliníka na 1 m dĺžky a 2,5 mm prierezu bude rovnaká

Kde R- odpor, ρ - kovový odpor zo stola, S- prierezová plocha, L- dĺžka.

Nahradením počiatočných hodnôt dostaneme odpor metrového kusu hliníkového drôtu v ohmoch.

Potom vyriešime vzorec pre S

Nahradíme hodnoty z tabuľky a získame plochy prierezu pre rôzne kovy.

Keďže merný odpor v tabuľke je meraný na drôte dlhom 1 m, v mikroohmoch na 1 mm 2 prierezu, dostali sme ho v mikroohmoch. Ak ju chcete získať v ohmoch, vynásobte hodnotu 10 -6. Ale číslo ohm so 6 nulami za desatinnou čiarkou nie je vôbec potrebné, aby sme ho dostali, pretože konečný výsledok stále ho nájdeme v mm 2.

Ako vidíte, odpor železa je dosť veľký, drôt je hrubý.

Existujú však materiály, ktoré ho majú ešte viac, napríklad nikelín alebo konštantán.

Mnohí počuli o Ohmovom zákone, ale nie každý vie, čo to je. Štúdium začína školským kurzom fyziky. Podrobnejšie informácie nájdete na Fakulte fyziky a elektrodynamiky. Je nepravdepodobné, že tieto znalosti budú užitočné pre bežného človeka, ale sú potrebné celkový vývoj, ale pre niekoho pre budúce povolanie. Na druhej strane základné znalosti o elektrine, jej štruktúre, vlastnostiach doma vám pomôžu varovať sa pred problémami. Niet divu, že Ohmov zákon sa nazýva základný zákon elektriny. Kutil potrebuje mať elektrické znalosti, aby sa zabránilo prepätiu, ktoré môže viesť k zvýšenému stresu a požiaru.

Koncepcia elektrického odporu

Vzťah medzi základnými fyzikálnymi veličinami elektrický obvod- odpor, napätie, prúdovú silu objavil nemecký fyzik Georg Simon Ohm.

Elektrický odpor vodiča je hodnota, ktorá charakterizuje jeho odolnosť voči elektrickému prúdu. Inými slovami, časť elektrónov pôsobením elektrického prúdu na vodič opúšťa svoje miesto v kryštálovej mriežke a smeruje ku kladnému pólu vodiča. Niektoré z elektrónov zostávajú v mriežke a naďalej sa otáčajú okolo jadra. Tieto elektróny a atómy vytvárajú elektrický odpor, ktorý zabraňuje pohybu uvoľnených častíc dopredu.

Vyššie uvedený proces je použiteľný pre všetky kovy, ale odpor sa vyskytuje rôznymi spôsobmi. Je to spôsobené rozdielom vo veľkosti, tvare, materiáli, z ktorého je vodič zložený. V súlade s tým majú rozmery kryštálovej mriežky pre rôzne materiály nerovnaký tvar, preto elektrický odpor voči pohybu prúdu cez ne nie je rovnaký.

Tento pojem zahŕňa definíciu rezistivity látky, ktorá je individuálnym indikátorom pre každý kov zvlášť. Elektrický odpor (rezistivita) je fyzikálna veličina označovaná gréckym písmenom ρ a vyznačuje sa schopnosťou kovu zabrániť prechodu elektriny cez ňu.

Meď je hlavným materiálom pre vodiče

Odpor látky sa vypočíta podľa vzorca, kde jeden z dôležité ukazovatele je teplotný koeficient elektrického odporu. Tabuľka obsahuje hodnoty rezistivity troch známych kovov v rozsahu teplôt od 0 do 100 °C.

Ak vezmeme index odporu železa ako jeden z dostupných materiálov rovný 0,1 Ohm, potom pre 1 Ohm to bude trvať 10 metrov. Strieborný má najnižší elektrický odpor, na jeho 1 Ohm indikátor sa uvoľní 66,7 metra. Významný rozdiel, ale striebro je drahý kov, ktorý je vo všeobecnosti nepraktický. Ďalším z hľadiska indikátorov je meď, kde je potrebných 57,14 metra na 1 ohm. Vďaka svojej dostupnosti, nákladom v porovnaní so striebrom je meď jedným z najobľúbenejších materiálov na použitie v elektrických sieťach. Nízky odpor medeného drôtu alebo odpor medeného drôtu umožňuje použitie medeného vodiča v mnohých odvetviach vedy, techniky, ako aj v priemyselných a domácich podmienkach.

Hodnota odporu

Odpor je variabilný, mení sa v závislosti od nasledujúcich faktorov:

• Veľkosť. Čím väčší je priemer vodiča, tým viac elektrónov ním prechádza. V dôsledku toho, čím menšia je jeho veľkosť, tým väčší je odpor.
• Dĺžka. Elektróny prechádzajú cez atómy, takže čím dlhší je drôt, tým viac elektrónov ich musí prekonať. Pri výpočte je potrebné vziať do úvahy dĺžku a veľkosť drôtu, pretože čím je drôt dlhší, tenší, tým väčší je jeho odpor a naopak. Nespočítanie záťaže použitého zariadenia môže viesť k prehriatiu drôtu a požiaru.
• Teplota. To je známe teplotný režim Má veľký význam o správaní 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. Korózia výrazne zvyšuje zaťaženie. To sa deje v dôsledku nárazu životné prostredie, vnikanie vlhkosti, soli, nečistôt atď. Odporúča sa izolovať, chrániť všetky pripojenia, svorky, zákruty, inštalovať ochranu pre zariadenia umiestnené na ulici, včas vymeniť poškodené vodiče, zostavy, jednotky.

Výpočet odporu

Výpočty sa robia pri navrhovaní predmetov na rôzne účely a použitia, pretože podpora života každého z nich je spôsobená elektrinou. Počíta sa so všetkým, od svietidiel až po technicky prepracované vybavenie. Doma bude tiež užitočné urobiť výpočet, najmä ak sa počíta s výmenou elektrického vedenia. Pre súkromnú bytovú výstavbu je potrebné vypočítať zaťaženie, inak môže "remeselná" montáž elektrického vedenia viesť k požiaru.

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

R je vypočítaný výsledok;

p je index odporu z tabuľky;

l je dĺžka drôtu (vodiča);

S - priemer sekcie.

Jednotky

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

Význam rezistivity

Vzťah medzi merným odporom a vodivosťou možno považovať za recipročné hodnoty. Čím vyšší je indikátor jedného vodiča, tým nižší je indikátor druhého a naopak. Preto je pri výpočte elektrickej vodivosti výpočet 1 / r, pretože číslo je inverzné k X, existuje 1 / X a naopak. Špecifický ukazovateľ sa označuje písmenom g.

Výhody elektrolytickej medi

Meď nie je obmedzená na nízky odpor (po striebre) ako výhodu. Má jedinečné vlastnosti, ktorými sú plasticita, vysoká ťažnosť. Vďaka týmto vlastnostiam sa elektrolytická meď vyrába s vysokým stupňom čistoty na výrobu káblov, ktoré sa používajú v elektrických spotrebičoch, počítačová technológia, elektrotechnický a automobilový priemysel.

Závislosť indikátora odporu od teploty

Teplotný koeficient je veličina, 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 merný odpor medeného drôtu a pri teplotách od 0 do 100 ° C je 4,1 · 10-3 (1 / Kelvin). V prípade striebra má tento indikátor za rovnakých podmienok hodnotu 3,8 a v prípade železa 6,0. To opäť dokazuje efektívnosť použitia medi ako vodiča.

Obsah:

Odpor kovov sa považuje za ich schopnosť odolávať elektrickému prúdu, ktorý nimi prechádza. Jednotkou merania pre túto hodnotu je Ohm * m (Ohm meter). Ako symbol sa používa grécke písmeno ρ (ro). Vysoké hodnoty odporu znamenajú zlú elektrickú vodivosť tohto alebo toho materiálu.

Špecifikácie ocele

Pred podrobným zvážením rezistivity ocele by sme sa mali oboznámiť s jej základnými fyzikálnymi a mechanickými vlastnosťami. Pre svoje kvality sa tento materiál rozšíril v priemyselnej sfére a iných oblastiach života a práce ľudí.

Oceľ je zliatina železa a uhlíka, obsiahnutá v množstve nepresahujúcom 1,7%. Okrem uhlíka obsahuje oceľ určité množstvo nečistôt – kremík, mangán, síru a fosfor. Z hľadiska svojich vlastností je oveľa lepšia ako liatina, ľahko sa hodí na kalenie, kovanie, valcovanie a iné druhy spracovania. Všetky druhy ocelí sa vyznačujú vysokou pevnosťou a ťažnosťou.

Podľa účelu je oceľ rozdelená na konštrukčnú oceľ, nástrojovú oceľ, ako aj na špeciálne fyzikálne vlastnosti... Každý z nich obsahuje iné množstvo uhlíka, vďaka čomu materiál získava určité špecifické vlastnosti, napríklad tepelnú odolnosť, tepelnú odolnosť, odolnosť proti hrdzi a korózii.

Zvláštne miesto zaujíma elektrotechnická oceľ vyrábaná v listovom formáte a používaná na výrobu elektrických výrobkov. Na získanie tohto materiálu sa vykonáva dopovanie kremíka, čo môže zlepšiť jeho magnetické a elektrické vlastnosti.

Aby elektrooceľ získala požadované vlastnosti, musia byť splnené určité požiadavky a podmienky. Materiál by sa mal ľahko magnetizovať a remagnetizovať, to znamená, že by mal mať vysokú magnetickú permeabilitu. Takéto ocele majú dobré a ich obrátenie magnetizácie sa vykonáva s minimálnymi stratami.

Rozmery a hmotnosť magnetických jadier a vinutí, ako aj koeficient užitočná akcia transformátory a ich hodnota pracovná teplota... Splnenie podmienok je ovplyvnené mnohými faktormi, vrátane odporu ocele.

Odpor a ďalšie ukazovatele

Odpor je pomer pevnosti elektrické pole v kove a hustota prúdu, ktorý v ňom preteká. Pre praktické výpočty sa používa vzorec: v ktorom ρ je špecifický odpor kovu (Ohm * m), E- intenzita elektrického poľa (V / m), a J- hustota elektrického prúdu v kove (A / m 2). Keď je elektrické pole veľmi silné a hustota prúdu nízka, odpor kovu bude vysoký.

Existuje ďalšia veličina, nazývaná elektrická vodivosť, ktorá je prevrátenou hodnotou merného odporu, ktorá udáva stupeň vodivosti elektrického prúdu konkrétnym materiálom. Je určená vzorcom a je vyjadrená v jednotkách S / m - siemens na meter.

Odpor úzko súvisí s elektrickým odporom. Navzájom sa však líšia. V prvom prípade ide o vlastnosť materiálu vrátane ocele a v druhom prípade o vlastnosť celého objektu. Kvalitu rezistora ovplyvňuje kombinácia viacerých faktorov, predovšetkým tvar a rezistivita materiálu, z ktorého je vyrobený. Napríklad, ak bol na výrobu drôtového odporu použitý tenký a dlhý drôt, jeho odpor bude väčší ako odpor vyrobený z hrubého a krátkeho drôtu z rovnakého kovu.

Ďalším príkladom sú drôtové odpory s rovnakým priemerom a dĺžkou. Ak však v jednom z nich má materiál vysoký špecifický odpor a v druhom je nízky, potom bude elektrický odpor v prvom odpore vyšší ako v druhom.

Keď poznáme základné vlastnosti materiálu, odpor ocele možno použiť na určenie hodnoty odporu oceľového vodiča. Na výpočty bude okrem elektrického odporu potrebný aj priemer a dĺžka samotného drôtu. Výpočty sa vykonávajú podľa nasledujúceho vzorca:, v ktorom R je (ohm), ρ - špecifický odpor ocele (Ohm * m), L- zodpovedá dĺžke drôtu, A- jeho plocha prierezu.

Existuje teplotná závislosť rezistivity ocele a iných kovov. Vo väčšine výpočtov sa používa izbová teplota - 20 0 C. Všetky zmeny pod vplyvom tohto faktora sa berú do úvahy pomocou teplotného koeficientu.

Odpor je aplikovaný koncept v elektrotechnike. Označuje odpor na jednotku dĺžky materiálu jedného úseku voči prúdu, ktorý ním preteká - inými slovami, aký odpor má drôt milimetrového úseku s dĺžkou jeden meter. Tento koncept sa používa v rôznych elektrických výpočtoch.

Je dôležité pochopiť rozdiel medzi jednosmerným odporom a striedavým odporom. V prvom prípade je odpor spôsobený výlučne pôsobením jednosmerného prúdu na vodič. V druhom prípade striedavý prúd (môže mať akýkoľvek tvar: sínusový, pravouhlý, trojuholníkový alebo ľubovoľný) spôsobuje vo vodiči dodatočné pôsobiace vírivé pole, ktoré tiež vytvára odpor.

Fyzická reprezentácia

Pri technických výpočtoch zahŕňajúcich kladenie káblov rôznych priemerov sa parametre používajú na výpočet požadovanej dĺžky kábla a jeho elektrických charakteristík. Jedným z hlavných parametrov je odpor. Vzorec odporu:

ρ = R * S / l, kde:

• ρ je odpor materiálu;
• R je ohmický elektrický odpor konkrétneho vodiča;
• S - prierez;
• l - dĺžka.

Rozmer ρ sa meria v Ohm mm 2 / m, alebo, skrátene podľa vzorca - Ohm m.

Hodnota ρ pre tú istú látku je vždy rovnaká. Ide teda o konštantu, ktorá charakterizuje materiál vodiča. Zvyčajne je to uvedené v referenčných knihách. Na základe toho je už možné vypočítať technické hodnoty.

Je tiež dôležité povedať o špecifickej elektrickej vodivosti. Táto hodnota je prevrátenou hodnotou odporu materiálu a používa sa s ňou zameniteľne. Nazýva sa aj elektrická vodivosť. Čím vyššia je táto hodnota, tým lepší kov vedie prúd. Napríklad vodivosť medi je 58,14 m / (Ohm mm 2). Alebo v jednotkách SI: 58 140 000 S / m. (Siemens na meter je jednotka SI elektrickej vodivosti).

O špecifickom odpore je možné hovoriť iba v prítomnosti prvkov, ktoré vedú prúd, pretože dielektrika majú nekonečný alebo blízko neho elektrický odpor. Naproti tomu kovy sú veľmi dobrými vodičmi prúdu. Elektrický odpor kovového vodiča môžete merať pomocou miliohmmetra alebo ešte presnejšie mikroohmmetra. Hodnota sa meria medzi ich sondami aplikovanými na časť vodiča. Umožňujú vám skontrolovať obvody, vedenie, vinutie motora a generátora.

Kovy sa líšia schopnosťou viesť prúd. Odpor rôznych kovov je parameter, ktorý charakterizuje tento rozdiel. Údaje sú uvedené pri teplote materiálu 20 stupňov Celzia:

Parameter ρ ukazuje, aký odpor bude mať merací vodič s prierezom 1 mm 2. Čím väčšia je táto hodnota, tým väčší elektrický odpor bude mať požadovaný drôt určitej dĺžky. Najmenší ρ, ako je zrejmé zo zoznamu, je striebro, odpor jedného metra tohto materiálu sa bude rovnať iba 0,015 Ohm, ale je to príliš drahý kov na použitie v priemyselnom meradle. Ďalšou je meď, ktorá je v prírode oveľa bežnejšia (nie drahý, ale neželezný kov). Preto je medené vedenie veľmi bežné.

Meď je nielen dobrým vodičom elektrického prúdu, ale aj veľmi ťažným materiálom. Vďaka tejto vlastnosti medené drôty lepšie pasujú, sú odolné voči ohybu a rozťahovaniu.

Meď je na trhu veľmi žiadaná. Z tohto materiálu sa vyrába mnoho rôznych produktov:

• Obrovské množstvo dirigentov;
• Náhradné diely do automobilov (napríklad radiátory);
• Hodinové mechanizmy;
• Počítačové komponenty;
• Podrobnosti o elektrických a elektronických zariadeniach.

Elektrický odpor medi je jedným z najlepších vodivých materiálov, preto na jeho základe vzniká mnoho produktov elektrotechnického priemyslu. Okrem toho sa meď ľahko spájkuje, preto je v amatérskych rádiách veľmi bežná.

Vysoká tepelná vodivosť medi umožňuje jeho použitie v chladiacich a vykurovacích zariadeniach a jeho ťažnosť umožňuje vytvárať najmenšie detaily a najjemnejšie vodiče.

Vodiče elektrického prúdu sú prvého a druhého druhu. Prvým druhom vodičov sú kovy. Vodiče druhého druhu sú vodivé roztoky kvapalín. Prúd v prvom je prenášaný elektrónmi a nosičmi prúdu vo vodičoch druhého druhu sú ióny, nabité častice elektrolytickej kvapaliny.

O vodivosti materiálov možno hovoriť len v súvislosti s teplotou okolia. S viac vysoká teplota vodiče prvého druhu zvyšujú svoj elektrický odpor a druhý naopak znižujú. Podľa toho existuje teplotný koeficient odolnosti materiálov. Odpor medi Ohm m sa zvyšuje so zvyšujúcim sa zahrievaním. Teplotný koeficient α tiež závisí iba od materiálu, táto hodnota nemá žiadny rozmer a pre rôzne kovy a zliatiny sa rovná nasledujúcim ukazovateľom:

• Striebro - 0,0035;
• Železo - 0,0066;
• Platina - 0,0032;
• Meď - 0,0040;
• Volfrám - 0,0045;
• Ortuť - 0,0090;
• Konstantan - 0,000005;
• nikelín - 0,0003;
• nichrom - 0,00016.

Určenie veľkosti elektrického odporu úseku vodiča pri zvýšená teplota R(t) sa vypočíta podľa vzorca:

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

• R (0) - odpor pri počiatočnej teplote;
• α je teplotný koeficient;
• t - t (0) - teplotný rozdiel.

Napríklad, keď poznáte elektrický odpor medi pri 20 stupňoch Celzia, môžete vypočítať, aký bude pri 170 stupňoch, to znamená pri zahriatí na 150 stupňov. Počiatočný odpor sa zvýši v časoch, to znamená 1,6 krát.

Naopak, so zvyšujúcou sa teplotou sa vodivosť materiálov znižuje. Pretože je to recipročná hodnota elektrického odporu, potom klesá presne toľkokrát. Napríklad špecifická elektrická vodivosť medi pri zahriatí materiálu na 150 stupňov sa zníži 1,6 -krát.

Existujú zliatiny, ktoré pri zmene teploty prakticky nemenia svoj elektrický odpor. Ide napríklad o konštantán. Keď sa teplota zmení o sto stupňov, jeho odpor sa zvýši iba o 0,5%.

Ak sa vodivosť materiálov teplom zhoršuje, s klesajúcou teplotou sa zlepšuje. To je spojené s takým javom, ako je supravodivosť. Ak znížite teplotu vodiča pod -253 stupňov Celzia, jeho elektrický odpor sa prudko zníži: takmer na nulu. V tomto ohľade náklady na prenos elektrickej energie klesajú. Jediným problémom bolo chladenie vodičov na takéto teploty. V súvislosti s nedávnymi objavmi vysokoteplotných supravodičov na báze oxidov medi je však potrebné materiály ochladiť na prijateľné hodnoty.

Elektrický odpor, vyjadrený v ohmoch, sa líši od odporu. Aby sme pochopili, čo je rezistivita, je potrebné ju dať do súvislosti s fyzikálnymi vlastnosťami materiálu.

O mernej vodivosti a mernom odpore

Tok elektrónov neprechádza materiálom bez prekážok. Pri konštantnej teplote elementárne častice kolísať okolo stavu pokoja. Okrem toho sa elektróny vo vodivom pásme navzájom rušia vzájomným odpudzovaním v dôsledku podobného náboja. Tak vzniká odpor.

Vodivosť je prirodzenou vlastnosťou materiálov a kvantifikuje ľahkosť, s akou sa náboje môžu pohybovať, keď je látka vystavená elektrickému poľu. Odpor je recipročný a je charakterizovaný stupňom ťažkostí, s ktorými sa elektróny stretávajú, keď sa pohybujú materiálom, čo dáva predstavu o tom, aký dobrý alebo zlý je vodič.

Dôležité! Vysoký elektrický odpor naznačuje, že materiál je slabo vodivý nízka hodnota- definuje dobrú vodivú látku.

Špecifická vodivosť sa označuje písmenom σ a vypočíta sa podľa vzorca:

Odpor ρ, ako recipročný, možno nájsť takto:

V tomto vyjadrení E je sila generovaného elektrického poľa (V / m) a J je hustota elektrického prúdu (A / m²). Potom bude mernou jednotkou ρ:

W / mx m² / A = ohm m.

Pre vodivosť σ je jednotka, v ktorej sa meria, S / m alebo siemens na meter.

Druhy materiálov

Podľa odolnosti materiálov ich možno rozdeliť do niekoľkých typov:

1. Dirigenti. Patria sem všetky kovy, zliatiny, roztoky disociované na ióny, ako aj tepelne excitované plyny vrátane plazmy. Z nekovov možno ako príklad uviesť grafit;
2. Polovodiče, ktoré sú v skutočnosti nevodivými materiálmi, kryštálové mriežky ktoré sú účelovo dopované zahrnutím cudzích atómov viac alebo menej viazanými elektrónmi. V dôsledku toho sa v mriežkovej štruktúre vytvárajú kvázi voľné prebytočné elektróny alebo diery, ktoré prispievajú k prúdovej vodivosti;
3. Disociované dielektriká alebo izolátory sú všetky materiály, ktoré normálnych podmienkach nemajú voľné elektróny.

Na prepravu elektrickej energie alebo v elektrických inštaláciách na domáce a priemyselné účely je často používaným materiálom meď vo forme jednožilových alebo viacžilových káblov. Alternatívne je použitým kovom hliník, hoci merný odpor medi je 60 % merného odporu hliníka. Ale je oveľa ľahší ako meď, čo predurčilo jeho použitie vo vysokonapäťových elektrických vedeniach. Zlato sa používa ako vodič v špeciálnych elektrických obvodoch.

Zaujímavé. Elektrická vodivosť čistej medi bola prijatá Medzinárodnou elektrotechnickou komisiou v roku 1913 ako štandard pre túto hodnotu. Podľa definície je vodivosť medi meraná pri 20 ° 0,58108 S / m. Táto hodnota sa nazýva 100% LACS a vodivosť zvyšku materiálov je vyjadrená ako konkrétne percento LACS.

Väčšina kovov má hodnotu vodivosti menšiu ako 100 % LACS. Existujú však výnimky, ako je striebro alebo špeciálna meď s veľmi vysokou vodivosťou označená C-103 a C-110.

Dielektriká nevedú elektrický prúd a používajú sa ako izolanty. Príklady izolantov:

• sklo,
• keramika,
• plast,
• guma,
• sľuda,
• vosk,
• papier,
• suché drevo,
• porcelán,
• niektoré tuky na priemyselné a elektrické použitie a bakelit.

Prechody medzi týmito tromi skupinami sú plynulé. Je to určite známe: neexistujú absolútne nevodivé médiá a materiály. Napríklad vzduch je pri izbovej teplote izolant, ale v podmienkach silného nízkofrekvenčného signálu sa môže stať vodičom.

Stanovenie vodivosti

Ak porovnáme elektrický odpor rôzne látky, vyžadujú sa štandardizované podmienky merania:

1. V prípade kvapalín, slabých vodičov a izolátorov použite vzorky kociek s dĺžkou rebra 10 mm;
2. Hodnoty rezistivity pôd a geologických formácií sa určujú na kockách s dĺžkou každej hrany 1 m;
3. Vodivosť roztoku závisí od koncentrácie jeho iónov. Koncentrovaný roztok je menej disociovaný a má menej nosičov náboja, čo znižuje vodivosť. So zvyšujúcim sa riedením sa zvyšuje počet iónových párov. Koncentrácia roztokov je nastavená na 10 %;
4. Na stanovenie rezistivity kovových vodičov sa používajú drôty s dĺžkou jeden meter a prierezom 1 mm².

Ak materiál, ako je kov, môže poskytnúť voľné elektróny, potom, keď sa použije rozdiel potenciálov, drôt bude prúdiť elektriny... Keď sa napätie zvyšuje, látkou sa za jednotku času pohybuje viac elektrónov. Ak sú všetky ďalšie parametre (teplota, prierez, dĺžka drôtu a materiál) nezmenené, potom je pomer sily prúdu k aplikovanému napätiu tiež konštantný a nazýva sa vodivosť:

Podľa toho bude elektrický odpor:

Výsledok sa získa v ohmoch.

Na druhej strane môže mať vodič rôznu dĺžku, veľkosť prierezu a môže byť vyrobený z rôznych materiálov, od ktorých závisí hodnota R. Matematicky táto závislosť vyzerá takto:

Súčiniteľ materiálu zohľadňuje súčiniteľ ρ.

Odtiaľ môžete odvodiť vzorec pre odpor:

Ak hodnoty S a l zodpovedajú daným podmienkam pre porovnávací výpočet rezistivity, tj 1 mm² a 1 m, potom ρ = R. Pri zmene rozmerov vodiča sa mení aj počet ohmov.