Alüminyum tablanın direnci. Metallerin, özellikle bakırın direncinin hesaplanması

"Dirençlilik" terimi, bakır veya başka herhangi bir metalin sahip olduğu bir parametreyi ifade eder ve özel literatürde oldukça yaygındır. Bununla ne kastedildiğini anlamaya değer.

Bakır kablo çeşitlerinden biri

Elektrik direnci hakkında genel bilgi

İlk olarak, elektrik direnci kavramını düşünmelisiniz. Bildiğiniz gibi, bir iletken üzerindeki bir elektrik akımının etkisi altında (ve bakır en iyi iletken metallerden biridir), içindeki elektronların bir kısmı kristal kafeste yerlerini terk eder ve iletkenin pozitif kutbuna doğru koşar. Bununla birlikte, tüm elektronlar kristal örgüyü terk etmez, bazıları içinde kalır ve atom çekirdeği etrafında dönmeye devam eder. Bu elektronlar ve kristal kafesin düğümlerinde bulunan atomlar, elektriksel direnç oluşturan ve serbest bırakılan parçacıkların hareketini önleyen atomlardır.

Kısaca özetlediğimiz bu işlem, bakır da dahil olmak üzere herhangi bir metal için tipiktir. Doğal olarak, her biri kristal kafesin özel bir şekli ve boyutuna sahip olan farklı metaller, elektrik akımının hareketine farklı şekillerde direnir. Direnci karakterize eden bu farklılıklardır - her metal için ayrı bir gösterge.

Bakırın elektrik ve elektronik sistemlerde kullanımı

Elektrik ve elektronik sistemlerin elemanlarının üretimi için bir malzeme olarak bakırın popülaritesinin nedenini anlamak için tablodaki özdirenç değerine bakmak yeterlidir. Bakır için bu parametre 0.0175 Ohm * mm2 / metredir. Bu bakımdan bakır, gümüşten sonra ikinci sıradadır.

Bugün neredeyse hiçbir elektronik ve elektrikli cihazın bakır olmadan yapamayacağının ana nedeni, 20 santigrat derece sıcaklıkta ölçülen düşük özdirençtir. Bakır, tel ve kabloların, baskılı devre kartlarının, elektrik motorlarının ve güç trafosu parçalarının üretiminde ana malzemedir.

Bakırın karakterize ettiği düşük özdirenç, yüksek enerji tasarrufu özelliklerine sahip elektrikli cihazların üretiminde kullanılmasına izin verir. Ek olarak, bakır iletkenlerin sıcaklığı, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde çok az yükselir.

Direnç değerini ne etkiler?

Direnç değerinin metalin kimyasal saflığına bağlı olduğunu bilmek önemlidir. Bakır az miktarda alüminyum (%0.02) içerdiğinde, bu parametrenin değeri önemli ölçüde artabilir (%10'a kadar).

Bu katsayı ayrıca iletkenin sıcaklığından da etkilenir. Bu, sıcaklık arttıkça, kristal kafesinin düğümlerindeki metal atomlarının titreşimlerinin yoğunlaşması ve bu da direnç katsayısının artmasına neden olmasıyla açıklanır.

Bu nedenle tüm referans tablolarında bu parametrenin değeri 20 derecelik bir sıcaklık dikkate alınarak verilmiştir.

Bir iletkenin toplam direnci nasıl hesaplanır?

Özdirencin neye eşit olduğunu bilmek, tasarımı sırasında elektrikli ekipman parametrelerinin ön hesaplamalarını yapmak için önemlidir. Bu gibi durumlarda, tasarlanan cihazın belirli boyut ve şekillerdeki iletkenlerinin toplam direnci belirlenir. Arama tablosundaki iletkenin özdirenç değerine baktıktan, boyutunu ve kesit alanını belirledikten sonra, aşağıdaki formülü kullanarak toplam direncinin değerini hesaplayabilirsiniz:

Bu formül aşağıdaki gösterimi kullanır:

• R, belirlenmesi gereken iletkenin toplam direncidir;
• p, iletkenin yapıldığı metalin direncidir (tablodan belirlenir);
• l iletkenin uzunluğudur;
• S kesit alanıdır.

Bakır direnci sıcaklıkla değişir, ancak önce, doğru akım kullanan Ethernet üzerinden güç için önemli olan iletkenlerin belirli elektrik direncini (ohmik direnç) mi kastettiğimize veya veri iletim ağlarındaki sinyallerden mi bahsettiğimize karar vermeniz gerekir. ve sonra, bükülü çift bir ortamda bir elektromanyetik dalganın yayılması sırasında ekleme kaybından ve zayıflamanın sıcaklığa (ve daha az önemli olmayan frekansa) bağımlılığından bahsediyoruz.

bakır özdirenç

Uluslararası SI sisteminde iletkenlerin direnci Ohm ∙ m cinsinden ölçülür. BT alanında, iletkenlerin kesitleri genellikle mm 2 olarak gösterildiğinden, hesaplamalar için daha uygun olan sistem dışı boyut Ohm ∙ mm 2 / m daha sık kullanılır. 1 Ohm ∙ mm 2 / m değeri, 1 Ohm ∙ m'den milyon kat daha azdır ve homojen bir iletkeni 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip bir maddenin direncini karakterize eder. 1 Ohm'luk bir direnç.

Saf elektrik bakırının 20°C'deki özgül direnci, 0.0172 Ohm ∙ mm 2 / m... Çeşitli kaynaklarda, elektrik bakırına da atıfta bulunabilen 0.018 Ohm ∙ mm 2 / m'ye kadar değerler bulabilirsiniz. Değerler malzemenin tabi tutulduğu işleme göre değişmektedir. Örneğin, telin çekilmesinden ("çekilmesi") sonra tavlama, bakırın direncini yüzde birkaç oranında azaltır, ancak bu öncelikle elektriksel özelliklerden ziyade mekanik özelliklerin değiştirilmesi adına yapılır.

Bakır direnci, Ethernet Üzerinden Güç uygulamalarının gerçekleştirilmesiyle doğrudan ilgilidir. İletkene uygulanan orijinal DC akımının yalnızca bir kısmı iletkenin uzak ucuna ulaşacaktır - yol boyunca bazı kayıplar kaçınılmazdır. Örneğin, PoE Tip 1 kaynak tarafından sağlanan 15,4 watt'tan uzak uçtan güç alan cihaza en az 12,95 watt gerektirir.

Bakırın direnci sıcaklıkla değişir, ancak BT alanına özgü sıcaklıklar için bu değişiklikler küçüktür. Dirençteki değişiklik aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

ΔR = α R ΔT

R 2 = R1 (1 + α (T 2 - T 1))

burada ΔR, özdirençteki değişikliktir, R, temel seviye olarak alınan sıcaklıktaki özdirençtir (genellikle 20 °C), ΔT, sıcaklık gradyanıdır, α, belirli bir malzeme için direnç sıcaklık katsayısıdır (boyut ° C -1 ). 0 ° С ila 100 ° С aralığında, bakır için 0.004 ° С -1 sıcaklık katsayısı kabul edilir. 60 ° C'de bakırın direncini hesaplayalım.

R 60 °C = R 20 °C (1 + α (60 °C - 20 °C)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0,02 Ohm ∙ mm 2 / m

Direnç, sıcaklıkta 40 ° C'lik bir artışla% 16 arttı. Kablo sistemleri çalıştırılırken tabi ki bükümlü çift yüksek sıcaklıklarda olmamalı, buna izin verilmemelidir. Düzgün tasarlanmış ve kurulmuş bir sistemle, kabloların sıcaklığı normal 20 ° C'den biraz farklıdır ve daha sonra dirençteki değişiklik küçük olacaktır. Telekomünikasyon standartlarının gerekliliklerine göre, 5e veya 6 bükümlü bir çift kategoride 100 m uzunluğunda bir bakır iletkenin direnci, 20 ° C'de 9,38 Ohm'u geçmemelidir. Uygulamada, üreticiler bu değere bir marjla sığarlar, bu nedenle 25 ° C ÷ 30 ° C sıcaklıklarda bile bakır iletkenin direnci bu değeri geçmez.

Bükümlü Çift Sinyal Zayıflaması / Ekleme Kaybı

Bir bakır bükümlü çiftin ortamında bir elektromanyetik dalga yayıldığında, enerjisinin bir kısmı yakın uçtan uzak uca yol boyunca dağılır. Kablo sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, sinyal o kadar zayıflar. Yüksek frekanslarda, zayıflama, düşük frekanslardan daha güçlüdür ve daha yüksek kategoriler için, ekleme kaybı testi için tolerans sınırları daha katıdır. Bu durumda, tüm sınır değerler 20 ° C'lik bir sıcaklık için ayarlanır. 20 ° C'de orijinal sinyal, güç seviyesi P olan 100 m'lik bir segmentin uzak ucuna ulaştıysa, yüksek sıcaklıklarda bu sinyal gücü daha kısa mesafelerde gözlemlenecektir. Segment çıkışında aynı sinyal gücünü sağlamak gerekiyorsa, ya daha kısa bir kablo takmanız (ki bu her zaman mümkün değildir) ya da daha düşük zayıflamaya sahip kablo markalarını seçmeniz gerekecektir.

• 20 ° C'nin üzerindeki sıcaklıklarda blendajlı kablolar için 1 derecelik bir sıcaklık değişikliği, zayıflamada % 0,2 oranında bir değişikliğe neden olur
• 40 ° C'ye kadar sıcaklıklarda her türlü kablo ve herhangi bir frekans için, 1 derecelik bir sıcaklık değişikliği, zayıflamada% 0,4 oranında bir değişikliğe neden olur.
• 40 ° C ila 60 ° C arasındaki sıcaklıklarda tüm kablo türleri ve herhangi bir frekans için, 1 derecelik bir sıcaklık değişikliği,% 0,6'lık bir zayıflama değişikliğine yol açar.
• Kategori 3 kablolar için, Santigrat derece başına zayıflamada %1,5'lik bir değişiklik olabilir

Zaten 2000'in başında. TIA / EIA-568-B.2, kablonun yüksek sıcaklıktaki bir ortama döşenmesi durumunda izin verilen maksimum Cat 6 kalıcı bağlantı / kanal uzunluğunun azaltılmasını tavsiye etti ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa, segment o kadar kısa olmalıdır.

Kategori 6A'daki frekans tavanının Kategori 6'nın iki katı olduğu düşünüldüğünde, bu tür sistemler için sıcaklık limitleri daha da sıkı olacaktır.

Bugün, uygulamaları uygularken giriş noktası maksimum 1 gigabit hızdan bahsediyoruz. 10 Gigabit uygulamaları kullanırken, Power over Ethernet kullanılmamaktadır, en azından henüz kullanılmamaktadır. Bu nedenle, ihtiyaçlarınıza bağlı olarak, sıcaklık değiştikçe, bakır direncindeki değişikliği veya zayıflamadaki değişikliği dikkate almanız gerekir. Her iki durumda da en mantıklısı kabloların 20°C'ye yakın sıcaklıklarda tutulmasını sağlamaktır.

Birçoğu Ohm yasasını duydu, ancak herkes bunun ne olduğunu bilmiyor. Çalışma bir okul fizik dersi ile başlar. Daha fazla ayrıntı Fizik ve Elektrodinamik Fakültesi'nde düzenlenmektedir. Bu bilginin sokaktaki sıradan bir adam için yararlı olması pek olası değildir, ancak genel gelişim ve gelecekteki bir meslek için birileri için gereklidir. Öte yandan, elektrik, yapısı, evdeki özellikleri hakkında temel bilgiler, kendinizi belaya karşı uyarmanıza yardımcı olacaktır. Ohm yasasının elektriğin temel yasası olarak adlandırılmasına şaşmamalı. Artan stres ve yangına yol açabilecek aşırı gerilimden kaçınmak için DIYer'ın elektrik bilgisine sahip olması gerekir.

Elektriksel direnç konsepti

Bir elektrik devresinin ana fiziksel büyüklükleri - direnç, voltaj, akım gücü - arasındaki ilişki Alman fizikçi Georg Simon Ohm tarafından keşfedildi.

Bir iletkenin elektrik direnci, elektrik akımına karşı direncini karakterize eden bir değerdir. Başka bir deyişle, iletken üzerinde bir elektrik akımının etkisi altındaki elektronların bir kısmı kristal kafes içindeki yerlerini terk eder ve iletkenin pozitif kutbuna gider. Elektronların bir kısmı kafes içinde kalır ve çekirdek atomunun etrafında dönmeye devam eder. Bu elektronlar ve atomlar, salınan parçacıkların ilerlemesini engelleyen elektriksel direnç oluşturur.

Yukarıdaki işlem tüm metaller için geçerlidir, ancak direnç farklı şekillerde ortaya çıkar. Bunun nedeni, iletkenin oluşturulduğu boyut, şekil ve malzemedeki farklılıktır. Buna göre, kristal kafesin boyutları farklı malzemeler için eşit olmayan bir şekle sahiptir, bu nedenle akımın içlerinden hareketine karşı elektriksel direnç aynı değildir.

Bu kavram, her metal için ayrı ayrı bir gösterge olan bir maddenin özdirencinin tanımını ifade eder. Elektriksel özdirenç (direnç), Yunanca ρ harfi ile gösterilen fiziksel bir niceliktir ve bir metalin içinden elektriğin geçişini engelleme yeteneği ile karakterize edilir.

Bakır iletkenler için ana malzemedir

Bir maddenin direnci, önemli göstergelerden birinin elektrik direncinin sıcaklık katsayısı olduğu formülle hesaplanır. Tablo, 0 ila 100 ° C sıcaklık aralığında bilinen üç metalin direnç değerlerini içerir.

Mevcut malzemelerden biri olarak 0,1 Ohm'a eşit olan demirin direnç indeksini alırsak, 1 Ohm için 10 metre alacaktır. Gümüş en düşük elektrik direncine sahiptir, 1 Ohm göstergesi için 66.7 metre serbest bırakılacaktır. Önemli bir fark, ancak gümüş, genellikle kullanımı pratik olmayan pahalı bir metaldir. Göstergeler açısından bir sonraki bakır, 1 ohm için 57.14 metreye ihtiyaç duyulur. Bulunabilirliği ve gümüşe kıyasla maliyeti nedeniyle bakır, elektrik şebekelerinde kullanım için en popüler malzemelerden biridir. Bakır telin düşük özdirenci veya bakır telin direnci, bakır iletkenin birçok bilim, teknoloji dalında, endüstriyel ve evsel amaçlarla kullanılmasını mümkün kılar.

Direnç değeri

Direnç değişkendir, aşağıdaki faktörlere bağlı olarak değişir:

• Boyut. İletkenin çapı ne kadar büyük olursa, içinden o kadar çok elektron geçer. Sonuç olarak, boyutu ne kadar küçükse, direnç o kadar büyük olur.
• Uzunluk. Elektronlar atomlardan geçer, bu nedenle tel ne kadar uzun olursa, o kadar çok elektronun onları aşması gerekir. Hesaplarken, telin uzunluğunu ve boyutunu hesaba katmak gerekir, çünkü tel ne kadar uzun, ince olursa, direnci o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Kullanılan ekipmanın yükünün hesaplanmaması, telin aşırı ısınmasına ve yangına neden olabilir.
• Sıcaklık. Sıcaklık rejiminin, maddelerin farklı şekillerde davranışları üzerinde büyük önem taşıdığı bilinmektedir. Metal, başka hiçbir şey gibi, özelliklerini farklı sıcaklıklarda değiştirir. Bakırın özdirenci doğrudan bakırın direnç sıcaklık katsayısına bağlıdır ve ısıtma ile artar.
• Aşınma. Korozyon yükü önemli ölçüde artırır. Bu, çevresel etkiler, nem girişi, tuz, kir vb. tezahürler nedeniyle olur. Tüm bağlantıların, terminallerin, bükülmelerin yalıtılması, korunması, sokakta bulunan ekipman için koruma kurulması, hasarlı kabloların, tertibatların, birimlerin zamanında değiştirilmesi önerilir.

Direnç hesabı

Çeşitli amaçlar ve kullanımlar için nesneler tasarlanırken hesaplamalar yapılır, çünkü her birinin yaşam desteği elektrikten kaynaklanır. Aydınlatma armatürlerinden teknik açıdan gelişmiş ekipmanlara kadar her şey dikkate alınır. Evde, özellikle elektrik kablolarının değiştirilmesi öngörülüyorsa, bir hesaplama yapmak da faydalı olacaktır. Özel konut inşaatı için yükü hesaplamak gerekir, aksi takdirde elektrik kablolarının "el işi" montajı yangına neden olabilir.

Hesaplamanın amacı, kullanılan tüm cihazların iletkenlerinin teknik parametrelerini dikkate alarak toplam direncini belirlemektir. R = p * l / S formülü ile hesaplanır, burada:

R hesaplanan sonuçtur;

p, tablodaki özdirenç indeksidir;

l telin (iletken) uzunluğudur;

S - kesit çapı.

Birimler

Uluslararası fiziksel büyüklük birimleri sisteminde (SI), elektrik direnci ohm (ohm) cinsinden ölçülür. SI sistemine göre özdirencin ölçüm birimi, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesitli bir malzemeden yapılmış bir iletkenin bulunduğu bir maddenin özdirencine eşittir. m. 1 ohm'luk bir dirence sahiptir. 1 ohm/m'nin farklı metallere göre kullanımı tabloda açıkça gösterilmiştir.

Direncin önemi

Direnç ve iletkenlik arasındaki ilişki karşılıklı değerler olarak görülebilir. Bir iletkenin göstergesi ne kadar yüksek olursa, diğerinin göstergesi o kadar düşük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, elektriksel iletkenlik hesaplanırken, sayı X'in tersi olduğu için hesaplama 1 / r'dir, 1 / X vardır ve bunun tersi de geçerlidir. Spesifik gösterge g harfi ile belirtilir.

Elektrolitik Bakırın Faydaları

Bakır, bir avantaj olarak düşük dirençle (gümüşten sonra) sınırlı değildir. Plastisite, yüksek süneklik gibi özelliklerinde benzersiz özelliklere sahiptir. Bu nitelikleri sayesinde elektrikli ev aletleri, bilgisayar teknolojisi, elektrik endüstrisi ve otomotiv endüstrisinde kullanılan kabloların üretimi için yüksek saflıkta elektrolitik bakır üretilir.

Direnç göstergesinin sıcaklığa bağımlılığı

Sıcaklık katsayısı, devrenin bir bölümünün voltajındaki değişime ve sıcaklık değişimleri sonucunda metalin direncine eşit olan bir miktardır. Çoğu metal, kristal kafesin termal titreşimleri nedeniyle artan sıcaklıkla direnci artırma eğilimindedir. Bakırın direnç sıcaklık katsayısı bakır telin direncini etkiler ve 0 ila 100 ° C arasındaki sıcaklıklarda 4.1 · 10−3 (1 / Kelvin)'dir. Gümüş için, aynı koşullar altında bu gösterge 3.8 ve demir için 6.0 değerine sahiptir. Bu, bakırın iletken olarak kullanılmasının etkinliğini bir kez daha kanıtlıyor.

Uygulamada, genellikle çeşitli tellerin direncini hesaplamak gerekir. Bu, formüller kullanılarak veya tabloda verilen verilere göre yapılabilir. 1.

İletken malzemenin etkisi, Yunan harfiyle gösterilen özdirenç kullanılarak dikkate alınır? ve 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanını temsil eder. En düşük direnç? = 0.016 Ohm mm2/m gümüşe sahiptir. Bazı iletkenlerin özgül direncinin ortalama değerini verelim:

Farklı miktarlarda safsızlıklar ve reostat alaşımlarını oluşturan bileşenlerin farklı oranları ile özdirenç biraz değişebilir.

Direnç şu formülle hesaplanır:

R'nin direnç olduğu yerde, Ohm; özdirenç, (Ohm mm2) / m; l - tel uzunluğu, m; s - tel kesit alanı, mm2.

Telin çapı d biliniyorsa, kesit alanı şuna eşittir:

Telin çapını bir mikrometre kullanarak ölçmek en iyisidir, ancak orada değilse, bir kurşun kalem üzerine sıkıca 10 veya 20 tur tel sarmalı ve sargının uzunluğunu bir cetvelle ölçmelisiniz. Sargının uzunluğunu dönüş sayısına bölerek telin çapını buluruz.

İstenen direnci elde etmek için gerekli olan belirli bir malzemeden bilinen çaptaki bir telin uzunluğunu belirlemek için formülü kullanın.

Tablo 1.

Not. 1. Tabloda listelenmeyen teller için veriler bazı ortalama değerler olarak alınmalıdır. Örneğin, 0,18 mm çapında nikelden yapılmış bir tel için, kesit alanının yaklaşık olarak 0,025 mm2, bir metrenin direncinin 18 Ohm ve izin verilen akımın 0,075 A olduğu varsayılabilir.

2. Farklı bir akım yoğunluğu değeri için son sütundaki veriler buna göre değiştirilmelidir; örneğin, 6 A / mm2'lik bir akım yoğunluğunda, iki katına çıkmaları gerekir.

Örnek 1. 0,1 mm çapında 30 m'lik bir bakır telin direncini bulun.

Çözüm. Tabloya göre belirleyin. 1 m bakır telin 1 direnci, 2,2 ohm'a eşittir. Bu nedenle, telin 30 m'lik direnci R = 30 2.2 = 66 Ohm olacaktır.

Formüller kullanılarak hesaplama aşağıdaki sonuçları verir: tel kesit alanı: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Bakırın özdirenci 0,017 (Ohm mm2) / m olduğundan R = 0,017 30 / 0,0078 = 65,50 m elde ederiz.

Örnek 2. 40 ohm dirençli bir reosta yapmak için 0,5 mm çapında ne kadar nikel tel gereklidir?

Çözüm. Tabloya göre. 1 Bu telin 1 m'lik direncini belirliyoruz: R = 2.12 Ohm: Bu nedenle, 40 Ohm dirençli bir reosta yapmak için, uzunluğu l = 40 / 2.12 = 18.9 m olan bir kabloya ihtiyacınız var.

Aynı hesaplamayı formülleri kullanarak yapalım. Telin kesit alanını s = 0.78 0.52 = 0.195 mm2 buluyoruz. Ve telin uzunluğu l = 0.195 40 / 0.42 = 18.6 m olacaktır.

Bir elektrik devresi kapatıldığında, terminallerinde potansiyel farkı olan bir elektrik akımı ortaya çıkar. Elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altındaki serbest elektronlar iletken boyunca hareket eder. Hareketlerinde elektronlar iletkenin atomlarıyla çarpışır ve onlara kinetik enerjilerini sağlar. Elektronların hareket hızı sürekli değişiyor: elektronlar atomlar, moleküller ve diğer elektronlarla çarpıştığında azalır, daha sonra bir elektrik alanının etkisi altında artar ve yeni bir çarpışma ile tekrar azalır. Sonuç olarak, iletkende saniyede bir santimetrenin birkaç kesri hızında elektron akışının düzgün bir hareketi kurulur. Sonuç olarak, bir iletkenden geçen elektronlar, hareketlerine daima iletken tarafından karşı dirençle karşılaşırlar. Bir iletkenden elektrik akımı geçtiğinde iletken ısınır.

Elektrik direnci

Latin harfi ile gösterilen iletkenin elektrik direnci r Bir cismin veya ortamın içinden elektrik akımı geçtiğinde elektrik enerjisini ısıya dönüştürme özelliğine denir.

Şemalarda, elektrik direnci Şekil 1'de gösterildiği gibi gösterilir, a.

Devredeki akımı değiştirmeye yarayan değişken elektrik direncine denir. reosta... Diyagramlarda, reostatlar Şekil 1'de gösterildiği gibi belirtilmiştir, B... Genel olarak, bir reosta, yalıtkan bir tabana sarılmış bir direnç veya başka bir telden yapılır. Reostatın kaydırıcısı veya kolu belirli bir konuma yerleştirilir, bunun sonucunda devreye gerekli direnç verilir.

Küçük kesitli uzun bir iletken, yüksek bir akım direnci oluşturur. Büyük kesitli kısa iletkenler akıma karşı çok az dirence sahiptir.

Farklı malzemelerden, ancak aynı uzunluk ve kesitte iki iletken alırsanız, iletkenler akımı farklı şekillerde iletir. Bu, bir iletkenin direncinin, iletkenin malzemesine bağlı olduğunu gösterir.

Bir iletkenin sıcaklığı da direncini etkiler. Sıcaklık arttıkça metallerin direnci artar, sıvıların ve kömürün direnci azalır. Sadece bazı özel metal alaşımları (manganin, konstaitan, nikelin ve diğerleri) sıcaklıktaki artışla dirençlerini pek değiştirmez.

Böylece, iletkenin elektrik direncinin şunlara bağlı olduğunu görüyoruz: 1) iletkenin uzunluğu, 2) iletkenin kesiti, 3) iletkenin malzemesi, 4) iletkenin sıcaklığı.

Direnç birimi olarak bir Ohm alınır. Om genellikle Yunanca büyük harf Ω (omega) ile gösterilir. Bu nedenle, "İletken direnci 15 ohm" yazmak yerine basitçe şunu yazabilirsiniz: r= 15Ω.
1000 Ohm 1 denir kilo(1kΩ veya 1kΩ),
1.000.000 Ohm 1 denir megaohm(1mgΩ veya 1MΩ).

Farklı malzemelerden iletkenlerin direncini karşılaştırırken, her numune için belirli bir uzunluk ve kesit almak gerekir. O zaman hangi malzemenin elektrik akımını daha iyi veya daha kötü ilettiğine karar verebileceğiz.

Video 1. İletkenlerin direnci

Spesifik elektrik direnci

1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir iletkenin ohm cinsinden direncine ne ad verilir? direnç ve Yunan harfi ile gösterilir ρ (ro).

Tablo 1, bazı iletkenlerin spesifik dirençlerini göstermektedir.

tablo 1

Çeşitli iletkenlerin direnci

Tablo, 1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir demir telin 0.13 ohm dirence sahip olduğunu göstermektedir. 1 Ohm direnç elde etmek için böyle bir telden 7,7 m almanız gerekir. Gümüş en düşük özgül dirence sahiptir. 1 mm² kesitli 62,5 m gümüş tel alınarak 1 Ohm direnç elde edilebilir. Gümüş en iyi iletkendir, ancak gümüşün maliyeti yaygın kullanımını engellemektedir. Tablodaki gümüşten sonra bakır gelir: 1 mm² kesitli 1 m bakır tel 0.0175 Ohm dirence sahiptir. 1 ohm'luk bir direnç elde etmek için 57 m'lik bir tel almanız gerekir.

Kimyasal olarak saf, rafine edilerek elde edilen bakır, elektrik mühendisliğinde tellerin, kabloların, elektrikli makinelerin ve cihazların sargılarının imalatında yaygın bir kullanım bulmuştur. Alüminyum ve demir de iletken olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

İletken direnci aşağıdaki formülle belirlenebilir:

nerede r- ohm cinsinden iletken direnci; ρ - iletkenin özgül direnci; ben- m cinsinden iletken uzunluğu; S- mm² cinsinden iletken kesiti.

Örnek 1. 5 mm² kesitli 200 m demir telin direncini belirleyin.

Örnek 2. 2 km 2,5 mm² alüminyum telin direncini hesaplayınız.

Direnç formülünden iletkenin uzunluğunu, özdirencini ve kesitini kolayca belirleyebilirsiniz.

Örnek 3. Bir radyo alıcısı için, 0,21 mm² kesitli nikel telden 30 ohm'luk bir direnç sarmak gerekir. Gerekli tel uzunluğunu belirleyin.

Örnek 4. Direnci 25 ohm ise 20 m nikrom telin kesitini belirleyin.

Örnek 5. 0,5 mm² kesitli ve 40 m uzunluğunda bir telin direnci 16 ohm'dur. Tel malzemesini belirleyin.

Bir iletkenin malzemesi, direncini karakterize eder.

Belirli dirençler tablosuna göre, kurşunun böyle bir dirence sahip olduğunu görüyoruz.

İletkenlerin direncinin sıcaklığa bağlı olduğu yukarıda belirtilmiştir. Aşağıdaki deneyi yapalım. Birkaç metre ince metal teli spiral şeklinde saracağız ve bu spirali pil devresine dahil edeceğiz. Devredeki akımı ölçmek için ampermetreyi açın. Brülör alevinde bobin ısındığında ampermetre okumasının azalacağını fark edeceksiniz. Bu, metal telin direncinin ısıtma ile arttığını gösterir.

Bazı metaller için 100 °C'ye ısıtıldığında direnç %40 - %50 artar. Isıtma ile direncini biraz değiştiren alaşımlar vardır. Bazı özel alaşımlar, sıcaklık değiştiğinde pratik olarak direnci değiştirmez. Metal iletkenlerin direnci artan sıcaklıkla artar, aksine elektrolitlerin (sıvı iletkenler), kömürün ve bazı katıların direnci azalır.

Metallerin dirençlerini sıcaklıkla değiştirme yeteneği, direnç termometrelerinin tasarımında kullanılır. Böyle bir termometre, mika çerçeveye sarılmış bir platin teldir. Örneğin bir fırına bir termometre yerleştirerek ve ısıtmadan önce ve sonra platin telin direncini ölçerek, fırındaki sıcaklık belirlenebilir.

Bir iletkenin ısıtıldığında direncindeki değişim, ilk direncin 1 Ohm'u ve 1 ° sıcaklık başına denir. direnç sıcaklık katsayısı ve α harfi ile gösterilir.

sıcaklıkta ise T 0 iletken direnci r 0 ve bir sıcaklıkta T eşittir r t, daha sonra direnç sıcaklık katsayısı

Not. Bu formül ancak belirli bir sıcaklık aralığında (yaklaşık 200 °C'ye kadar) hesaplanabilir.

Bazı metaller için sıcaklık direnç katsayısı α değerlerini veriyoruz (tablo 2).

Tablo 2

Bazı Metaller İçin Sıcaklık Katsayısı Değerleri

Direnç sıcaklık katsayısı formülünden belirleriz r t:

r t = r 0 .

Örnek 6. 200 °C'ye ısıtılmış bir demir telin 0 °C'deki direnci 100 ohm ise direncini belirleyin.

r t = r 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 ohm.

Örnek 7. Platin telden yapılmış bir direnç termometresi, sıcaklığı 15 °C olan bir odada 20 ohm'luk bir dirence sahipti. Termometre fırına yerleştirildi ve bir süre sonra direnci ölçüldü. 29.6 ohm'a eşit olduğu ortaya çıktı. Fırın sıcaklığını belirleyin.

Elektiriksel iletkenlik

Buraya kadar bir iletkenin direncini, bir iletkenin elektrik akımına sağladığı bir engel olarak düşündük. Ancak yine de akım iletkenden geçer. Bu nedenle, dirence (engellere) ek olarak, iletken ayrıca elektrik akımını, yani iletkenliği iletme yeteneğine de sahiptir.

Bir iletken ne kadar fazla dirence sahipse, iletkenliği o kadar az olur, elektrik akımını o kadar kötü iletir ve bunun tersine, iletkenin direnci ne kadar düşükse, iletkenliği o kadar fazla olursa, akımın iletkenden geçmesi o kadar kolay olur. . Bu nedenle, bir iletkenin direnci ve iletkenliği karşılıklı değerlerdir.

Matematikten 5'in tersinin 1/5 olduğu ve tersine 1/7'nin tersinin 7 olduğu bilinmektedir. r, daha sonra iletkenlik 1 / olarak tanımlanır r... Genellikle iletkenlik g harfi ile gösterilir.

Elektriksel iletkenlik (1 / Ohm) veya siemens cinsinden ölçülür.

Örnek 8.İletkenin direnci 20 ohm'dur. İletkenliğini belirleyin.

Eğer r= 20 Ohm, o zaman

Örnek 9.İletkenin iletkenliği 0,1 (1 / ohm)'dir. Direncini belirle,

g = 0.1 (1 / Ohm) ise, o zaman r= 1 / 0.1 = 10 (Ohm)