Rezystancja przewodnika niklowego. Rezystancja

Jednym z najpopularniejszych metali w przemyśle jest miedź. Jest najczęściej stosowany w elektryce i elektronice. Najczęściej wykorzystuje się go do produkcji uzwojeń do silników elektrycznych i transformatorów. Głównym powodem stosowania tego konkretnego materiału jest to, że miedź ma najniższą oporność elektryczną ze wszystkich obecnie dostępnych materiałów. Dopóki nie pojawi się nowy materiał o niższej wartości tego wskaźnika, możemy śmiało powiedzieć, że miedzi nie zastąpi.

Ogólna charakterystyka miedzi

Mówiąc o miedzi, trzeba powiedzieć, że u zarania ery elektrycznej zaczęto ją stosować w produkcji sprzętu elektrycznego. Zaczęto go stosować w dużej mierze ze względu na unikalne właściwości, jakie posiada ten stop. Sam w sobie jest materiałem charakteryzującym się wysokimi właściwościami w zakresie ciągliwości i dobrej plastyczności.

Oprócz przewodności cieplnej miedzi, jedną z jej najważniejszych zalet jest wysoka przewodność elektryczna. To właśnie dzięki tej właściwości miedź i stało się powszechne w elektrowniach, w którym pełni rolę uniwersalnego przewodnika. Najcenniejszym materiałem jest miedź elektrolityczna, która charakteryzuje się wysokim stopniem czystości wynoszącym 99,95%. Dzięki temu materiałowi możliwa staje się produkcja kabli.

Plusy stosowania miedzi elektrolitycznej

Zastosowanie miedzi elektrolitycznej pozwala osiągnąć następujące efekty:

• Zapewnij wysoką przewodność elektryczną;
• Osiągnij doskonałe możliwości stylizacji;
• Zapewniają wysoki stopień plastyczności.

Obszary zastosowań

Produkty kablowe wykonane z miedzi elektrolitycznej są szeroko stosowane w różnych gałęziach przemysłu. Najczęściej stosuje się go w następujących obszarach:

• przemysł elektryczny;
• urządzenia elektryczne;
• Branża motoryzacyjna;
• produkcja sprzętu komputerowego.

Jaka jest rezystancja?

Aby zrozumieć, czym jest miedź i jej właściwości, konieczne jest zrozumienie głównego parametru tego metalu - rezystywności. Należy je znać i stosować przy wykonywaniu obliczeń.

Rezystywność jest zwykle rozumiana jako wielkość fizyczna, którą charakteryzuje się zdolnością metalu do przewodzenia prądu elektrycznego.

Aby to zrobić, konieczna jest również znajomość tej wartości poprawnie obliczyć opór elektryczny konduktor. Dokonując obliczeń kierują się także jego wymiarami geometrycznymi. Podczas wykonywania obliczeń należy stosować następujący wzór:

Ta formuła jest znana wielu. Za jego pomocą można łatwo obliczyć rezystancję kabla miedzianego, koncentrując się wyłącznie na charakterystyce sieci elektrycznej. Pozwala obliczyć moc, która jest nieefektywnie zużywana na ogrzewanie rdzenia kabla. Oprócz, podobny wzór pozwala obliczyć opór dowolny kabel. Nie ma znaczenia, z jakiego materiału został wykonany kabel - miedź, aluminium czy jakiś inny stop.

Parametr taki jak oporność elektryczna mierzony jest w omach*mm2/m. Ten wskaźnik dla przewodów miedzianych ułożonych w mieszkaniu wynosi 0,0175 oma*mm2/m. Jeśli szukasz alternatywy dla miedzi – materiału, który można by zastosować zamiast niej tylko srebro można uznać za jedyne odpowiednie, którego rezystywność wynosi 0,016 oma*mm2/m. Jednak przy wyborze materiału należy zwrócić uwagę nie tylko na rezystywność, ale także na przewodność odwrotną. Wartość tę mierzy się w Siemensach (Cm).

Siemens = 1/om.

Dla miedzi o dowolnej masie ten parametr składu wynosi 58 100 000 S/m. Jeśli chodzi o srebro, jego przewodność wsteczna wynosi 62 500 000 S/m.

W naszym świecie zaawansowanych technologii, kiedy w każdym domu znajduje się duża liczba urządzeń i instalacji elektrycznych, znaczenie materiału takiego jak miedź jest po prostu nieocenione. Ten materiał użyty do wykonania okablowania, bez którego nie obejdzie się żaden pokój. Gdyby miedź nie istniała, człowiek musiałby używać drutów wykonanych z innych dostępnych materiałów, takich jak aluminium. Jednak w tym przypadku trzeba by się zmierzyć z jednym problemem. Rzecz w tym, że ten materiał ma znacznie niższą przewodność niż przewodniki miedziane.

Oporność

Stosowanie materiałów o niskiej przewodności elektrycznej i cieplnej o dowolnej masie prowadzi do dużych strat energii elektrycznej. A wpływa to na utratę mocy na używanym sprzęcie. Większość ekspertów nazywa miedź głównym materiałem do produkcji izolowanych przewodów. Jest głównym materiałem, z którego wykonane są poszczególne elementy urządzeń zasilanych prądem elektrycznym.

• Płytki instalowane w komputerach wyposażone są w trawione ścieżki miedziane.
• Miedź jest również wykorzystywana do produkcji szerokiej gamy komponentów stosowanych w urządzeniach elektronicznych.
• W transformatorach i silnikach elektrycznych jest to uzwojenie wykonane z tego materiału.

Nie ma wątpliwości, że poszerzanie zakresu zastosowań tego materiału będzie następować wraz z dalszym rozwojem postępu technologicznego. Chociaż oprócz miedzi istnieją inne materiały, projektanci nadal wykorzystują miedź podczas tworzenia sprzętu i różnych instalacji. Głównym powodem popytu na ten materiał jest dobrą przewodnością elektryczną i cieplną tego metalu, który zapewnia w temperaturze pokojowej.

Współczynnik temperaturowy oporu

Wszystkie metale o dowolnej przewodności cieplnej mają właściwość zmniejszania przewodności wraz ze wzrostem temperatury. Wraz ze spadkiem temperatury wzrasta przewodność. Eksperci uważają, że szczególnie interesująca jest właściwość zmniejszania się rezystancji wraz ze spadkiem temperatury. Rzeczywiście w tym przypadku, gdy temperatura w pomieszczeniu spadnie do określonej wartości, przewodnik może stracić opór elektryczny i przejdzie do klasy nadprzewodników.

Aby określić wartość rezystancji konkretnego przewodnika o określonej masie w temperaturze pokojowej, stosuje się krytyczny współczynnik rezystancji. Jest to wartość pokazująca zmianę rezystancji odcinka obwodu, gdy temperatura zmieni się o jeden Kelvin. Aby obliczyć opór elektryczny przewodnika miedzianego w określonym czasie, użyj następującego wzoru:

ΔR = α*R*ΔT, gdzie α jest współczynnikiem temperaturowym oporu elektrycznego.

Wniosek

Miedź jest materiałem szeroko stosowanym w elektronice. Stosowany jest nie tylko w uzwojeniach i obwodach, ale także jako metal do produkcji wyrobów kablowych. Aby maszyny i urządzenia działały efektywnie, jest to konieczne poprawnie obliczyć rezystancję okablowania, leżał w mieszkaniu. Jest na to pewna formuła. Znając to, możesz wykonać obliczenia, które pozwolą ci znaleźć optymalny rozmiar przekroju kabla. W takim przypadku można uniknąć strat mocy sprzętu i zapewnić jego efektywne wykorzystanie.

Termin „rezystywność” odnosi się do parametru, jaki posiada miedź lub inny metal i jest dość często spotykany w literaturze specjalistycznej. Warto zrozumieć, co to oznacza.

Jeden z rodzajów kabla miedzianego

Ogólne informacje na temat oporu elektrycznego

Najpierw powinniśmy rozważyć koncepcję oporu elektrycznego. Jak wiadomo, pod wpływem prądu elektrycznego na przewodnik (a miedź jest jednym z najlepiej przewodzących metali) część znajdujących się w nim elektronów opuszcza swoje miejsce w sieci krystalicznej i kieruje się w stronę dodatniego bieguna przewodnika. Jednak nie wszystkie elektrony opuszczają sieć krystaliczną, część z nich pozostaje w niej i nadal kręci się wokół jądra atomowego. To właśnie te elektrony, a także atomy znajdujące się w węzłach sieci krystalicznej, wytwarzają opór elektryczny, który uniemożliwia ruch uwolnionych cząstek.

Proces ten, który pokrótce opisaliśmy, jest typowy dla każdego metalu, w tym miedzi. Naturalnie różne metale, z których każdy ma specjalny kształt i rozmiar sieci krystalicznej, w różny sposób przeciwstawiają się przepływowi przez nie prądu elektrycznego. Właśnie te różnice charakteryzują rezystywność - wskaźnik indywidualny dla każdego metalu.

Zastosowania miedzi w układach elektrycznych i elektronicznych

Aby zrozumieć powód popularności miedzi jako materiału do produkcji elementów układów elektrycznych i elektronicznych, wystarczy spojrzeć na wartość jej rezystywności w tabeli. W przypadku miedzi parametr ten wynosi 0,0175 oma*mm2/metr. Pod tym względem miedź ustępuje jedynie srebrowi.

To właśnie niska rezystywność, mierzona w temperaturze 20 stopni Celsjusza, jest głównym powodem, dla którego prawie żadne urządzenie elektroniczne i elektryczne nie może dziś obejść się bez miedzi. Miedź jest głównym materiałem do produkcji przewodów i kabli, płytek drukowanych, silników elektrycznych i części transformatorów mocy.

Niska rezystywność, jaką charakteryzuje się miedź, pozwala na wykorzystanie jej do produkcji urządzeń elektrycznych charakteryzujących się wysokimi właściwościami energooszczędnymi. Ponadto temperatura przewodników miedzianych wzrasta bardzo nieznacznie, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny.

Co wpływa na wartość rezystancji?

Ważne jest, aby wiedzieć, że istnieje zależność wartości rezystywności od czystości chemicznej metalu. Gdy miedź zawiera nawet niewielką ilość aluminium (0,02%), wartość tego parametru może znacząco wzrosnąć (do 10%).

Na współczynnik ten wpływa również temperatura przewodnika. Wyjaśnia to fakt, że wraz ze wzrostem temperatury nasilają się drgania atomów metalu w węzłach jego sieci krystalicznej, co prowadzi do wzrostu współczynnika rezystywności.

Dlatego we wszystkich tabelach referencyjnych wartość tego parametru podana jest z uwzględnieniem temperatury 20 stopni.

Jak obliczyć całkowity opór przewodnika?

Znajomość rezystancji jest istotna w celu przeprowadzenia wstępnych obliczeń parametrów sprzętu elektrycznego podczas jego projektowania. W takich przypadkach określa się całkowitą rezystancję przewodów projektowanego urządzenia, mających określony rozmiar i kształt. Po sprawdzeniu wartości rezystywności przewodnika za pomocą tabeli referencyjnej, określeniu jego wymiarów i pola przekroju, można obliczyć wartość jego rezystancji całkowitej, korzystając ze wzoru:

W tej formule używana jest następująca notacja:

• R jest całkowitą rezystancją przewodnika, którą należy określić;
• p jest rezystywnością metalu, z którego wykonany jest przewodnik (określoną z tabeli);
• l jest długością przewodnika;
• S jest jego polem przekroju poprzecznego.

Wiele osób słyszało o prawie Ohma, ale nie każdy wie, co to jest. Nauka rozpoczyna się od szkolnego kursu fizyki. Szerzej nauczane są na Wydziale Fizyki i Elektrodynamiki. Wiedza ta raczej nie będzie przydatna dla przeciętnego człowieka, ale jest niezbędna do ogólnego rozwoju, a dla innych do przyszłego zawodu. Z drugiej strony podstawowa wiedza na temat elektryczności, jej budowy i cech w domu pomoże uchronić się przed szkodami. Nie bez powodu prawo Ohma nazywane jest podstawowym prawem elektryczności. Domowa złota rączka musi posiadać wiedzę z zakresu elektryki, aby zapobiec przepięciom, które mogą prowadzić do wzrostu obciążenia i pożaru.

Pojęcie oporu elektrycznego

Zależność pomiędzy podstawowymi wielkościami fizycznymi obwodu elektrycznego – rezystancją, napięciem, natężeniem prądu – odkrył niemiecki fizyk Georg Simon Ohm.

Opór elektryczny przewodnika jest wielkością charakteryzującą jego odporność na prąd elektryczny. Inaczej mówiąc, część elektronów pod wpływem prądu elektrycznego na przewodnik opuszcza swoje miejsce w sieci krystalicznej i kierowana jest do dodatniego bieguna przewodnika. Część elektronów pozostaje w siatce, nadal krążąc wokół atomu jądrowego. Te elektrony i atomy tworzą opór elektryczny, który zapobiega ruchowi uwolnionych cząstek.

Powyższy proces dotyczy wszystkich metali, jednak opór występuje w nich inaczej. Wynika to z różnicy w wielkości, kształcie i materiale, z którego wykonany jest przewodnik. W związku z tym wymiary sieci krystalicznej mają różne kształty dla różnych materiałów, dlatego opór elektryczny dla przepływu prądu przez nie nie jest taki sam.

Z tej koncepcji wynika definicja rezystywności substancji, która jest indywidualnym wskaźnikiem dla każdego metalu osobno. Opór elektryczny (SER) to wielkość fizyczna oznaczona grecką literą ρ, charakteryzująca się zdolnością metalu do zapobiegania przepływowi prądu elektrycznego.

Miedź jest głównym materiałem na przewodniki

Rezystywność substancji oblicza się za pomocą wzoru, w którym jednym z ważnych wskaźników jest współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego. Tabela zawiera wartości rezystywności trzech znanych metali w zakresie temperatur od 0 do 100°C.

Jeśli przyjmiemy rezystywność żelaza jako jednego z dostępnych materiałów równą 0,1 oma, to na 1 om potrzeba 10 metrów. Srebro ma najniższy opór elektryczny, dla jego wartości 1 oma będzie to 66,7 metra. Znacząca różnica, ale srebro to drogi metal, którego nie wszędzie można zastosować. Kolejnym najlepszym wskaźnikiem jest miedź, gdzie na 1 om potrzeba 57,14 metra. Ze względu na swoją dostępność i cenę w porównaniu ze srebrem, miedź jest jednym z najpopularniejszych materiałów stosowanych w sieciach elektrycznych. Niska rezystywność drutu miedzianego lub rezystancja drutu miedzianego umożliwia zastosowanie przewodnika miedzianego w wielu dziedzinach nauki, technologii, a także do celów przemysłowych i domowych.

Wartość rezystancji

Wartość rezystywności nie jest stała; zmienia się w zależności od następujących czynników:

• Rozmiar. Im większa średnica przewodnika, tym więcej elektronów przepuszcza przez siebie. Dlatego im mniejszy rozmiar, tym większa rezystancja.
• Długość. Elektrony przechodzą przez atomy, więc im dłuższy drut, tym więcej elektronów musi przez nie przejść. Dokonując obliczeń należy wziąć pod uwagę długość i rozmiar drutu, ponieważ im dłuższy lub cieńszy drut, tym większa jest jego rezystywność i odwrotnie. Nieobliczenie obciążenia używanego sprzętu może prowadzić do przegrzania drutu i pożaru.
• Temperatura. Wiadomo, że temperatura ma ogromny wpływ na zachowanie substancji na różne sposoby. Metal jak nic innego zmienia swoje właściwości w różnych temperaturach. Rezystywność miedzi zależy bezpośrednio od współczynnika temperaturowego rezystancji miedzi i wzrasta po podgrzaniu.
• Korozja. Powstawanie korozji znacznie zwiększa obciążenie. Dzieje się tak z powodu wpływów środowiska, wilgoci, soli, brudu itp.. Zaleca się zaizolowanie i zabezpieczenie wszystkich połączeń, końcówek, skrętek, zainstalowanie zabezpieczeń dla sprzętu znajdującego się na ulicy oraz niezwłoczną wymianę uszkodzonych przewodów, komponentów i zespołów.

Obliczanie rezystancji

Obliczeń dokonuje się przy projektowaniu obiektów o różnym przeznaczeniu i przeznaczeniu, gdyż życie każdego człowieka zapewnia energia elektryczna. Pod uwagę brane jest wszystko, od opraw oświetleniowych po sprzęt skomplikowany technicznie. W domu przydatne byłoby również wykonanie obliczeń, zwłaszcza jeśli planowana jest wymiana przewodów elektrycznych. W przypadku budownictwa prywatnego konieczne jest obliczenie obciążenia, w przeciwnym razie „prowizoryczny” montaż przewodów elektrycznych może doprowadzić do pożaru.

Celem obliczeń jest określenie całkowitej rezystancji przewodów wszystkich zastosowanych urządzeń, biorąc pod uwagę ich parametry techniczne. Oblicza się go ze wzoru R=p*l/S, gdzie:

R – obliczony wynik;

p – wskaźnik rezystywności z tabeli;

l – długość drutu (przewodnika);

S – średnica przekroju.

Jednostki

W Międzynarodowym Układzie Jednostek Wielkości Fizycznych (SI) rezystancję elektryczną mierzy się w omach (omach). Jednostką miary rezystywności według układu SI jest rezystywność substancji, przy której przewodnik wykonany z jednego materiału o długości 1 m i przekroju 1 m2. m. ma rezystancję 1 oma. Tabela wyraźnie pokazuje użycie 1 oma/m dla różnych metali.

Znaczenie rezystywności

Zależność między rezystywnością a przewodnością można uznać za wielkości odwrotne. Im wyższy wskaźnik jednego przewodnika, tym niższy wskaźnik drugiego i odwrotnie. Dlatego przy obliczaniu przewodności elektrycznej stosuje się obliczenie 1/r, ponieważ odwrotnością X jest 1/X i odwrotnie. Konkretny wskaźnik jest oznaczony literą g.

Zalety miedzi elektrolitycznej

Zaletą miedzi jest nie tylko niski wskaźnik rezystywności (po srebrze). Posiada unikalne w swojej charakterystyce właściwości, a mianowicie plastyczność i wysoką plastyczność. Dzięki tym właściwościom miedź elektrolityczna jest produkowana o wysokim stopniu czystości do produkcji kabli stosowanych w urządzeniach elektrycznych, sprzęcie komputerowym, przemyśle elektrycznym i motoryzacyjnym.

Zależność wskaźnika rezystancji od temperatury

Współczynnik temperaturowy to wartość równa zmianie napięcia części obwodu i rezystywności metalu w wyniku zmian temperatury. Większość metali ma tendencję do zwiększania rezystywności wraz ze wzrostem temperatury z powodu drgań termicznych sieci krystalicznej. Współczynnik temperaturowy rezystancji miedzi wpływa na rezystywność drutu miedzianego iw temperaturach od 0 do 100°C wynosi 4,1 10− 3(1/Kelwin). W przypadku srebra wskaźnik ten w tych samych warunkach wynosi 3,8, a dla żelaza 6,0. To po raz kolejny potwierdza skuteczność wykorzystania miedzi jako przewodnika.

Dlatego istotna jest znajomość parametrów wszystkich zastosowanych elementów i materiałów. I to nie tylko elektryczne, ale także mechaniczne. I miej do dyspozycji wygodne materiały referencyjne, które pozwolą ci porównać właściwości różnych materiałów i wybrać do zaprojektowania i pracy dokładnie to, co będzie optymalne w konkretnej sytuacji.
W energetycznych liniach przesyłowych, gdzie celem jest dostarczenie energii do odbiorcy w sposób jak najbardziej produktywny, czyli z dużą sprawnością, uwzględniana jest zarówno ekonomika strat, jak i mechanika samych linii. Ostateczna efektywność ekonomiczna linii zależy od mechaniki – czyli urządzenia i rozmieszczenia przewodów, izolatorów, podpór, transformatorów podwyższających/obniżających, ciężaru i wytrzymałości wszystkich konstrukcji, w tym przewodów rozciąganych na duże odległości, a także materiały dobrane do każdego elementu konstrukcyjnego, jego prace i koszty eksploatacji. Ponadto na liniach przesyłających energię elektryczną obowiązują wyższe wymagania dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa zarówno samych linii, jak i wszystkiego wokół nich, przez które przechodzą. A to zwiększa koszty zarówno zapewnienia okablowania elektrycznego, jak i dodatkowego marginesu bezpieczeństwa wszystkich konstrukcji.

Dla porównania dane są zwykle redukowane do jednej, porównywalnej postaci. Często do takich cech dodaje się epitet „specyficzny”, a same wartości są rozpatrywane w oparciu o pewne standardy ujednolicone parametrami fizycznymi. Na przykład oporność elektryczna to rezystancja (omy) przewodnika wykonanego z jakiegoś metalu (miedzi, aluminium, stali, wolframu, złota) mającego jednostkę długości i jednostkowy przekrój poprzeczny w stosowanym systemie jednostek miar (zwykle SI ). Ponadto określona jest temperatura, ponieważ po podgrzaniu rezystancja przewodów może zachowywać się inaczej. Za podstawę przyjmuje się normalne średnie warunki pracy - w temperaturze 20 stopni Celsjusza. A tam, gdzie przy zmianie parametrów środowiskowych (temperatura, ciśnienie) istotne są właściwości, wprowadza się współczynniki i zestawia dodatkowe tabele i wykresy zależności.

Rodzaje rezystancji

Ponieważ pojawia się opór:

• aktywny - lub omowy, rezystancyjny - powstający w wyniku wydatku energii elektrycznej na ogrzewanie przewodnika (metalu), gdy przepływa przez niego prąd elektryczny, oraz
• reaktywny - pojemnościowy lub indukcyjny - który powstaje w wyniku nieuniknionych strat w wyniku powstania jakichkolwiek zmian w prądzie przepływającym przez przewodnik pól elektrycznych, wówczas rezystywność przewodnika występuje w dwóch odmianach:

1. Specyficzna rezystancja elektryczna na prąd stały (o charakterze rezystancyjnym) i
2. Specyficzny opór elektryczny na prąd przemienny (o charakterze reaktywnym).

Tutaj rezystywność typu 2 jest wartością zespoloną, składa się z dwóch składowych TC - czynnej i reaktywnej, ponieważ rezystancja rezystancyjna zawsze istnieje, gdy przepływa prąd, niezależnie od jego charakteru, a rezystancja bierna występuje tylko przy każdej zmianie prądu w obwodach. W obwodach prądu stałego reaktancja występuje tylko podczas procesów przejściowych związanych z włączaniem prądu (zmiana prądu od 0 do nominalnego) lub wyłączaniem (różnica od nominalnego do 0). I zwykle są one brane pod uwagę dopiero przy projektowaniu zabezpieczeń przeciążeniowych.

W obwodach prądu przemiennego zjawiska związane z reaktancją są znacznie bardziej zróżnicowane. Zależą one nie tylko od faktycznego przepływu prądu przez określony przekrój, ale także od kształtu przewodnika, a zależność nie jest liniowa.

Faktem jest, że prąd przemienny indukuje pole elektryczne zarówno wokół przewodnika, przez który przepływa, jak i w samym przewodniku. I z tego pola powstają prądy wirowe, które dają efekt „wypychania” faktycznego głównego ruchu ładunków z głębokości całego przekroju przewodnika na jego powierzchnię, tzw. „Efektu naskórkowości” (od skóra - skóra). Okazuje się, że prądy wirowe zdają się „kraść” przewodnikowi jego przekrój. Prąd płynie pewną warstwą blisko powierzchni, pozostała grubość przewodnika pozostaje niewykorzystana, nie zmniejsza to jego rezystancji i po prostu nie ma sensu zwiększać grubości przewodników. Zwłaszcza przy wysokich częstotliwościach. Dlatego w przypadku prądu przemiennego rezystancję mierzy się w takich odcinkach przewodów, w których cały jego przekrój można uznać za przypowierzchniowy. Taki drut nazywa się cienkim, jego grubość jest równa dwukrotności głębokości tej warstwy powierzchniowej, gdzie prądy wirowe wypierają użyteczny prąd główny płynący w przewodniku.

Oczywiście zmniejszenie grubości drutów okrągłych nie wyczerpuje efektywnego przewodzenia prądu przemiennego. Przewodnik można pocienić, ale jednocześnie spłaszczyć w postaci taśmy, wówczas przekrój będzie większy niż przekrój drutu okrągłego, a zatem rezystancja będzie niższa. Ponadto samo zwiększenie pola powierzchni będzie skutkować zwiększeniem efektywnego przekroju poprzecznego. To samo można osiągnąć stosując drut linkowy zamiast jednożyłowego, ponadto drut linkowy jest bardziej elastyczny niż drut jednożyłowy, co często jest cenne. Z drugiej strony, biorąc pod uwagę efekt naskórkowania w drutach, możliwe jest wykonanie drutów kompozytowych poprzez wykonanie rdzenia z metalu, który ma dobre właściwości wytrzymałościowe, na przykład stal, ale ma słabe właściwości elektryczne. W tym przypadku na stal nakładany jest oplot aluminiowy, który ma niższą rezystancję.

Oprócz efektu naskórkowości na przepływ prądu przemiennego w przewodnikach wpływa wzbudzenie prądów wirowych w otaczających przewodnikach. Takie prądy nazywane są prądami indukcyjnymi i są indukowane zarówno w metalach, które nie pełnią roli okablowania (nośne elementy konstrukcyjne), jak i w drutach całego kompleksu przewodzącego - pełniąc rolę drutów innych faz, neutralnego , uziemienie.

Wszystkie te zjawiska występują we wszystkich konstrukcjach elektrycznych, dlatego jeszcze ważniejsze jest posiadanie wszechstronnego odniesienia dla szerokiej gamy materiałów.

Rezystywność przewodów mierzy się za pomocą bardzo czułych i precyzyjnych przyrządów, ponieważ do okablowania wybiera się metale o najniższej rezystancji - rzędu omów * 10 -6 na metr długości i m2. mm. Sekcje. Przeciwnie, do pomiaru rezystywności izolacji potrzebne są przyrządy, które mają zakresy bardzo dużych wartości rezystancji - zwykle megaomów. Oczywiste jest, że przewodniki muszą dobrze przewodzić, a izolatory muszą dobrze izolować.

Tabela

Tabela rezystywności przewodników (metali i stopów)
Materiał przewodnika	Skład (dla stopów)	Oporność ρ mΩ × mm2/m
	miedź, cynk, cyna, nikiel, ołów, mangan, żelazo itp.
Aluminium
Wolfram
Molibden
	miedź, cyna, aluminium, krzem, beryl, ołów itp. (z wyjątkiem cynku)
	żelazo, węgiel
	miedź, nikiel, cynk
Manganina	miedź, nikiel, mangan
Konstantan	miedź, nikiel, aluminium
	nikiel, chrom, żelazo, mangan
	żelazo, chrom, aluminium, krzem, mangan

Żelazo jako przewodnik w elektrotechnice

Żelazo jest najpowszechniejszym metalem w przyrodzie i technologii (po wodorze, który jest również metalem). Jest najtańszy i ma doskonałe właściwości wytrzymałościowe, dlatego jest stosowany wszędzie jako podstawa wytrzymałości różnych konstrukcji.

W elektrotechnice żelazo stosuje się jako przewodnik w postaci elastycznych drutów stalowych, gdzie wymagana jest wytrzymałość fizyczna i elastyczność, a wymaganą rezystancję można uzyskać poprzez odpowiedni przekrój.

Mając tabelę oporności różnych metali i stopów, możesz obliczyć przekroje drutów wykonanych z różnych przewodników.

Jako przykład spróbujmy znaleźć elektrycznie równoważny przekrój przewodów wykonanych z różnych materiałów: drutu miedzianego, wolframowego, niklowego i żelaznego. Jako początkowy weźmy drut aluminiowy o przekroju 2,5 mm.

Potrzebujemy, aby na długości 1 m opór drutu wykonanego ze wszystkich tych metali był równy oporowi pierwotnego. Wytrzymałość aluminium na 1 m długości i 2,5 mm przekroju będzie równa

Gdzie R- opór, ρ – rezystancja metalu z tabeli, S- powierzchnia przekroju, L- długość.

Zastępując pierwotne wartości, otrzymujemy rezystancję metrowego kawałka drutu aluminiowego w omach.

Następnie rozwiążemy wzór na S

Zastąpimy wartości z tabeli i uzyskamy pola przekroju poprzecznego dla różnych metali.

Ponieważ oporność w tabeli mierzona jest na przewodzie o długości 1 m, w mikroomach na odcinek 1 mm 2, otrzymaliśmy ją w mikroomach. Aby uzyskać to w omach, należy pomnożyć wartość przez 10 -6. Ale niekoniecznie musimy uzyskać liczbę omów z 6 zerami po przecinku, ponieważ ostateczny wynik nadal znajdujemy w mm2.

Jak widać, opór żelaza jest dość wysoki, drut jest gruby.

Ale są materiały, dla których jest jeszcze większy, na przykład nikiel lub konstantan.

Rezystywność popularnych przewodników (metali i stopów). Rezystywność stali

Rezystywność żelaza, aluminium i innych przewodników

Przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości wymaga dbałości o minimalizację strat wynikających z pokonywania przez prąd oporu przewodników tworzących linię elektryczną. Oczywiście nie oznacza to, że takie straty, które występują szczególnie w obwodach i urządzeniach konsumenckich, nie odgrywają roli.

Dlatego istotna jest znajomość parametrów wszystkich zastosowanych elementów i materiałów. I to nie tylko elektryczne, ale także mechaniczne. I miej do dyspozycji wygodne materiały referencyjne, które pozwolą Ci porównać właściwości różnych materiałów i wybrać dokładnie to, co będzie optymalne w danej sytuacji pod względem projektu i działania.W liniach przesyłowych energii, gdzie zadanie ma być najbardziej produktywne, to znaczy przy wysokiej wydajności, aby dostarczyć energię konsumentowi, brana jest pod uwagę zarówno ekonomia strat, jak i mechanika samych linii. Ostateczna efektywność ekonomiczna linii zależy od mechaniki – czyli urządzenia i rozmieszczenia przewodów, izolatorów, podpór, transformatorów podwyższających/obniżających, ciężaru i wytrzymałości wszystkich konstrukcji, w tym przewodów rozciąganych na duże odległości, a także materiały dobrane do każdego elementu konstrukcyjnego, jego prace i koszty eksploatacji. Ponadto na liniach przesyłających energię elektryczną obowiązują wyższe wymagania dotyczące zapewnienia bezpieczeństwa zarówno samych linii, jak i wszystkiego wokół nich, przez które przechodzą. A to zwiększa koszty zarówno zapewnienia okablowania elektrycznego, jak i dodatkowego marginesu bezpieczeństwa wszystkich konstrukcji.

Dla porównania dane są zwykle redukowane do jednej, porównywalnej postaci. Często do takich cech dodaje się epitet „specyficzny”, a same wartości są rozpatrywane w oparciu o pewne standardy ujednolicone parametrami fizycznymi. Na przykład oporność elektryczna to rezystancja (omy) przewodnika wykonanego z jakiegoś metalu (miedzi, aluminium, stali, wolframu, złota) mającego jednostkę długości i jednostkowy przekrój poprzeczny w stosowanym systemie jednostek miar (zwykle SI ). Ponadto określona jest temperatura, ponieważ po podgrzaniu rezystancja przewodów może zachowywać się inaczej. Za podstawę przyjmuje się normalne średnie warunki pracy - w temperaturze 20 stopni Celsjusza. A tam, gdzie przy zmianie parametrów środowiskowych (temperatura, ciśnienie) istotne są właściwości, wprowadza się współczynniki i zestawia dodatkowe tabele i wykresy zależności.

Rodzaje rezystancji

Ponieważ pojawia się opór:

• aktywny - lub omowy, rezystancyjny - powstający w wyniku wydatku energii elektrycznej na ogrzewanie przewodnika (metalu), gdy przepływa przez niego prąd elektryczny, oraz
• reaktywny - pojemnościowy lub indukcyjny - który powstaje w wyniku nieuniknionych strat w wyniku powstania jakichkolwiek zmian w prądzie przepływającym przez przewodnik pól elektrycznych, wówczas rezystywność przewodnika występuje w dwóch odmianach:

1. Specyficzna rezystancja elektryczna na prąd stały (o charakterze rezystancyjnym) i
2. Specyficzny opór elektryczny na prąd przemienny (o charakterze reaktywnym).

Tutaj rezystywność typu 2 jest wartością zespoloną, składa się z dwóch składowych TC - czynnej i reaktywnej, ponieważ rezystancja rezystancyjna zawsze istnieje, gdy przepływa prąd, niezależnie od jego charakteru, a rezystancja bierna występuje tylko przy każdej zmianie prądu w obwodach. W obwodach prądu stałego reaktancja występuje tylko podczas procesów przejściowych związanych z włączaniem prądu (zmiana prądu od 0 do nominalnego) lub wyłączaniem (różnica od nominalnego do 0). I zwykle są one brane pod uwagę dopiero przy projektowaniu zabezpieczeń przeciążeniowych.

W obwodach prądu przemiennego zjawiska związane z reaktancją są znacznie bardziej zróżnicowane. Zależą one nie tylko od faktycznego przepływu prądu przez określony przekrój, ale także od kształtu przewodnika, a zależność nie jest liniowa.

Faktem jest, że prąd przemienny indukuje pole elektryczne zarówno wokół przewodnika, przez który przepływa, jak i w samym przewodniku. I z tego pola powstają prądy wirowe, które dają efekt „wypychania” faktycznego głównego ruchu ładunków z głębokości całego przekroju przewodnika na jego powierzchnię, tzw. „Efektu naskórkowości” (od skóra - skóra). Okazuje się, że prądy wirowe zdają się „kraść” przewodnikowi jego przekrój. Prąd płynie pewną warstwą blisko powierzchni, pozostała grubość przewodnika pozostaje niewykorzystana, nie zmniejsza to jego rezystancji i po prostu nie ma sensu zwiększać grubości przewodników. Zwłaszcza przy wysokich częstotliwościach. Dlatego w przypadku prądu przemiennego rezystancję mierzy się w takich odcinkach przewodów, w których cały jego przekrój można uznać za przypowierzchniowy. Taki drut nazywa się cienkim, jego grubość jest równa dwukrotności głębokości tej warstwy powierzchniowej, gdzie prądy wirowe wypierają użyteczny prąd główny płynący w przewodniku.

Oczywiście zmniejszenie grubości drutów okrągłych nie wyczerpuje efektywnego przewodzenia prądu przemiennego. Przewodnik można pocienić, ale jednocześnie spłaszczyć w postaci taśmy, wówczas przekrój będzie większy niż przekrój drutu okrągłego, a zatem rezystancja będzie niższa. Ponadto samo zwiększenie pola powierzchni będzie skutkować zwiększeniem efektywnego przekroju poprzecznego. To samo można osiągnąć stosując drut linkowy zamiast jednożyłowego, ponadto drut linkowy jest bardziej elastyczny niż drut jednożyłowy, co często jest cenne. Z drugiej strony, biorąc pod uwagę efekt naskórkowania w drutach, możliwe jest wykonanie drutów kompozytowych poprzez wykonanie rdzenia z metalu, który ma dobre właściwości wytrzymałościowe, na przykład stal, ale ma słabe właściwości elektryczne. W tym przypadku na stal nakładany jest oplot aluminiowy, który ma niższą rezystancję.

Oprócz efektu naskórkowości na przepływ prądu przemiennego w przewodnikach wpływa wzbudzenie prądów wirowych w otaczających przewodnikach. Takie prądy nazywane są prądami indukcyjnymi i są indukowane zarówno w metalach, które nie pełnią roli okablowania (nośne elementy konstrukcyjne), jak i w drutach całego kompleksu przewodzącego - pełniąc rolę drutów innych faz, neutralnego , uziemienie.

Wszystkie te zjawiska występują we wszystkich konstrukcjach elektrycznych, dlatego jeszcze ważniejsze jest posiadanie wszechstronnego odniesienia dla szerokiej gamy materiałów.

Rezystywność przewodów mierzy się za pomocą bardzo czułych i precyzyjnych przyrządów, ponieważ do okablowania wybiera się metale o najniższej rezystancji - rzędu omów * 10-6 na metr długości i m2. mm. Sekcje. Przeciwnie, do pomiaru rezystywności izolacji potrzebne są przyrządy, które mają zakresy bardzo dużych wartości rezystancji - zwykle megaomów. Oczywiste jest, że przewodniki muszą dobrze przewodzić, a izolatory muszą dobrze izolować.

Tabela

Żelazo jako przewodnik w elektrotechnice

Żelazo jest najpowszechniejszym metalem w przyrodzie i technologii (po wodorze, który jest również metalem). Jest najtańszy i ma doskonałe właściwości wytrzymałościowe, dlatego jest stosowany wszędzie jako podstawa wytrzymałości różnych konstrukcji.

W elektrotechnice żelazo stosuje się jako przewodnik w postaci elastycznych drutów stalowych, gdzie wymagana jest wytrzymałość fizyczna i elastyczność, a wymaganą rezystancję można uzyskać poprzez odpowiedni przekrój.

Mając tabelę oporności różnych metali i stopów, możesz obliczyć przekroje drutów wykonanych z różnych przewodników.

Jako przykład spróbujmy znaleźć elektrycznie równoważny przekrój przewodów wykonanych z różnych materiałów: drutu miedzianego, wolframowego, niklowego i żelaznego. Jako początkowy weźmy drut aluminiowy o przekroju 2,5 mm.

Potrzebujemy, aby na długości 1 m opór drutu wykonanego ze wszystkich tych metali był równy oporowi pierwotnego. Wytrzymałość aluminium na 1 m długości i 2,5 mm przekroju będzie równa

, gdzie R jest oporem, ρ jest opornością metalu z tabeli, S jest polem przekroju poprzecznego, L jest długością.

Zastępując pierwotne wartości, otrzymujemy rezystancję metrowego kawałka drutu aluminiowego w omach.

Następnie rozwiążemy wzór na S

, zastąpimy wartości z tabeli i uzyskamy pola przekroju poprzecznego dla różnych metali.

Ponieważ rezystancję w tabeli mierzy się na przewodzie o długości 1 m, w mikroomach na odcinek 1 mm2, otrzymaliśmy ją w mikroomach. Aby uzyskać go w omach, należy pomnożyć wartość przez 10-6. Ale niekoniecznie musimy uzyskać liczbę omów z 6 zerami po przecinku, ponieważ ostateczny wynik nadal znajdujemy w mm2.

Jak widać, opór żelaza jest dość wysoki, drut jest gruby.

Ale są materiały, dla których jest jeszcze większy, na przykład nikiel lub konstantan.

Podobne artykuły:

domelectrik.ru

Tabela oporności elektrycznej metali i stopów w elektrotechnice

Strona główna > y >



Specyficzna odporność metali.

Specyficzna odporność stopów.

Wartości podano w temperaturze t = 20° C. Wytrzymałości stopów zależą od ich dokładnego składu. komentarze powered by HyperComments

tab.wikimassa.org

Oporność elektryczna | Świat spawalniczy

Oporność elektryczna materiałów

Oporność elektryczna (rezystywność) to zdolność substancji do zapobiegania przepływowi prądu elektrycznego.

Jednostka miary (SI) - Ohm m; mierzone również w omach cm i omach mm2/m.

Temperatura materiału, °C Oporność elektryczna, Ohm m

Metale
Aluminium	20	0,028 10-6
Beryl	20	0,036·10-6
Brąz fosforowy	20	0,08·10-6
Wanad	20	0,196·10-6
Wolfram	20	0,055·10-6
Hafn	20	0,322·10-6
Duraluminium	20	0,034·10-6
Żelazo	20	0,097 10-6
Złoto	20	0,024·10-6
Iryd	20	0,063·10-6
Kadm	20	0,076·10-6
Potas	20	0,066·10-6
Wapń	20	0,046·10-6
Kobalt	20	0,097 10-6
Krzem	27	0,58 10-4
Mosiądz	20	0,075·10-6
Magnez	20	0,045·10-6
Mangan	20	0,050·10-6
Miedź	20	0,017 10-6
Magnez	20	0,054·10-6
Molibden	20	0,057 10-6
Sód	20	0,047 10-6
Nikiel	20	0,073 10-6
Niob	20	0,152·10-6
Cyna	20	0,113·10-6
Paladium	20	0,107 10-6
Platyna	20	0,110·10-6
Rod	20	0,047 10-6
Rtęć	20	0,958 10-6
Ołów	20	0,221·10-6
Srebro	20	0,016·10-6
Stal	20	0,12·10-6
Tantal	20	0,146·10-6
Tytan	20	0,54·10-6
Chrom	20	0,131·10-6
Cynk	20	0,061·10-6
Cyrkon	20	0,45·10-6
Żeliwo	20	0,65·10-6
Tworzywa sztuczne
Getinax	20	109–1012
Capron	20	1010–1011
Ławsan	20	1014–1016
Szkło organiczne	20	1011–1013
Styropian	20	1011
Chlorek winylu	20	1010–1012
Polistyren	20	1013–1015
Polietylen	20	1015
Włókno szklane	20	1011–1012
Tekstolit	20	107–1010
Celuloid	20	109
Ebonit	20	1012–1014
Gumy
Guma	20	1011–1012
Płyny
Olej transformatorowy	20	1010–1013
Gazy
Powietrze	0	1015–1018
Drzewo
Suche drewno	20	109–1010
Minerały
Kwarc	230	109
Mika	20	1011–1015
Różne materiały
Szkło	20	109–1013

LITERATURA

• Alfa i Omega. Skrócona książka informacyjna / Tallinn: Printest, 1991 – 448 s.
• Podręcznik fizyki elementarnej / N.N. Koshkin, M.G. Szirkiewicz. M., Nauka. 1976. 256 s.
• Podręcznik spawania metali nieżelaznych / S.M. Gurewicz. Kijów: Naukova Dumka. 1990. 512 s.

weldworld.ru

Oporność metali, elektrolitów i substancji (tabela)

Rezystywność metali i izolatorów

Tabela referencyjna podaje wartości rezystywności p niektórych metali i izolatorów w temperaturze 18-20 ° C, wyrażone w omach-cm. Wartość p dla metali silnie zależy od zanieczyszczeń, tabela pokazuje wartości p dla metali czystych chemicznie, a dla izolatorów podano je w przybliżeniu. Metale i izolatory uszeregowano w tabeli w kolejności rosnącej wartości p.

Tabela oporności metali

Czyste metale	104 ρ (om cm)	Czyste metale	104 ρ (om cm)
Aluminium
Duraluminium
		Platinit 2)
		Argentyńczyk
Mangan
		Manganina
Wolfram		Konstantan
Molibden		Stop drewna 3)
		Róża stopowa 4)
Paladium		Fechral 6)

Tabela rezystywności izolatorów

Izolatory		Izolatory
Suche drewno
Celuloid
		Kalafonia
Getinax		Oś kwarcowa _|_
Szkło sodowe		Polistyren
Szkło Pyrex
Kwarc || osie
Topiony kwarc

Rezystywność czystych metali w niskich temperaturach

W tabeli podano wartości rezystywności (w omach/cm) niektórych czystych metali w niskich temperaturach (0°C).

Stosunek rezystancji Rt/Rq czystych metali w temperaturach T°K i 273°K.

Tabela referencyjna podaje stosunek Rt/Rq rezystancji czystych metali w temperaturach T°K i 273°K.

Czyste metale
Aluminium
Wolfram
Molibden

Specyficzna rezystancja elektrolitów

W tabeli podano wartości rezystywności elektrolitów w omach-cm w temperaturze 18°C. Stężenia roztworów podano w procentach, które określają liczbę gramów bezwodnej soli lub kwasu w 100 g roztworu.

Źródło informacji: KRÓTKI PRZEWODNIK FIZYCZNO-TECHNICZNY / Tom 1, - M.: 1960.

infotables.ru

Opór elektryczny - stal

Strona 1

Oporność elektryczna stali wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, przy czym największe zmiany obserwuje się po podgrzaniu do temperatury punktu Curie. Po osiągnięciu punktu Curie opór elektryczny zmienia się nieznacznie i w temperaturach powyżej 1000 C pozostaje praktycznie stały.

Ze względu na wysoką oporność elektryczną stali, te iuKii powodują bardzo duże spowolnienie spadku przepływu. W stycznikach 100 A czas opadania wynosi 0,07 sek., a w stycznikach 600 A - 0,23 sek. Ze względu na specjalne wymagania stawiane stycznikom serii KMV, które przeznaczone są do załączania i wyłączania elektromagnesów napędów przełączników olejowych, mechanizm elektromagnetyczny tych styczników umożliwia regulację napięcia zadziałania i napięcia zwolnienia poprzez regulację siły sprężyny powrotnej oraz specjalną sprężynę zrywającą. Styczniki typu KMV muszą pracować przy głębokim spadku napięcia. Dlatego minimalne napięcie robocze tych styczników może spaść do 65% UH. Tak niskie napięcie robocze powoduje, że przez uzwojenie płynie prąd o napięciu znamionowym, co powoduje zwiększone nagrzewanie się cewki.

Dodatek krzemu zwiększa oporność elektryczną stali niemal proporcjonalnie do zawartości krzemu, pomagając w ten sposób zmniejszyć straty spowodowane prądami wirowymi występującymi w stali, gdy pracuje ona w zmiennym polu magnetycznym.

Dodatek krzemu zwiększa oporność elektryczną stali, co pomaga zmniejszyć straty prądów wirowych, ale jednocześnie krzem pogarsza właściwości mechaniczne stali i powoduje jej kruchość.

Ohm - mm2/m - oporność elektryczna stali.

W celu ograniczenia prądów wirowych stosuje się rdzenie wykonane ze stali o podwyższonej rezystywności elektrycznej stali, zawierających 0,5 - 4,8% krzemu.

W tym celu na masywny rotor wykonany z optymalnego stopu SM-19 nałożono cienki ekran wykonany z miękkiej stali magnetycznej. Oporność elektryczna stali niewiele różni się od oporności stopu, a współczynnik CG stali jest w przybliżeniu o rząd wielkości wyższy. Grubość sita dobierana jest w zależności od głębokości wnikania harmonicznych zębów pierwszego rzędu i wynosi 0,8 mm. Dla porównania straty dodatkowe W podano dla podstawowego wirnika klatkowego i wirnika dwuwarstwowego z masywnym cylindrem wykonanym ze stopu SM-19 i z miedzianymi pierścieniami końcowymi.

Głównym materiałem przewodzącym magnetycznie jest blacha stalowa elektrostopowa zawierająca od 2 do 5% krzemu. Dodatek krzemu zwiększa rezystywność elektryczną stali, w wyniku czego zmniejszają się straty prądów wirowych, stal staje się odporna na utlenianie i starzenie, ale staje się bardziej krucha. W ostatnich latach powszechnie stosuje się stal walcowaną na zimno o ziarnie zorientowanym, charakteryzującą się wyższymi właściwościami magnetycznymi w kierunku walcowania. Aby zmniejszyć straty spowodowane prądami wirowymi, rdzeń magnetyczny wykonany jest w postaci pakietu złożonego z arkuszy tłoczonej stali.

Stal elektrotechniczna jest stalą niskowęglową. Aby poprawić właściwości magnetyczne, wprowadza się do niego krzem, co powoduje wzrost rezystywności elektrycznej stali. Prowadzi to do zmniejszenia strat wiroprądowych.

Po obróbce mechanicznej rdzeń magnetyczny jest wyżarzany. Ponieważ prądy wirowe w stali biorą udział w powstawaniu opóźnienia, należy skupić się na wartości oporu elektrycznego stali rzędu Pc (Iu-15) 10 - 6 om cm W przyciąganym położeniu twornika, pole magnetyczne układ jest dość mocno nasycony, dlatego indukcja początkowa w różnych układach magnetycznych oscyluje w bardzo małych granicach i dla stali gatunku E Vn1 6 - 1 7 ch. Wskazana wartość indukcji utrzymuje natężenie pola w stali rzędu Yang.

Do produkcji układów magnetycznych (rdzeń magnetycznych) transformatorów stosuje się specjalne cienkie blachy elektrotechniczne o wysokiej (do 5%) zawartości krzemu. Krzem sprzyja odwęglaniu stali, co prowadzi do wzrostu przenikalności magnetycznej, zmniejsza straty histerezy i zwiększa jej rezystywność elektryczną. Zwiększenie oporności elektrycznej stali pozwala zmniejszyć w niej straty spowodowane prądami wirowymi. Ponadto krzem osłabia starzenie się stali (zwiększając z biegiem czasu ubytki stali), zmniejsza jej magnetostrykcję (zmiany kształtu i wielkości ciała podczas namagnesowania), a co za tym idzie, hałas transformatorów. Jednocześnie obecność krzemu w stali zwiększa jej kruchość i komplikuje jej obróbkę.

Strony:      1    2

www.ngpedia.ru

Rezystywność | Wikitronika

Rezystywność jest cechą materiału, która określa jego zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. Zdefiniowany jako stosunek pola elektrycznego do gęstości prądu. W ogólnym przypadku jest to tensor, jednak dla większości materiałów nie wykazujących właściwości anizotropowych przyjmuje się go jako wielkość skalarną.

Oznaczenie - ρ

$ \vec E = \rho \vec j, $

$ \vec E $ - natężenie pola elektrycznego, $ \vec j $ - gęstość prądu.

Jednostką miary w SI jest omomierz (om m, Ω m).

Rezystywność walca lub pryzmatu (między końcami) materiału o długości l i przekroju S wyznacza się w następujący sposób:

$ R = \frac(\rho l)(S). $

W technologii definicję rezystywności stosuje się jako rezystancję przewodnika o jednostkowym przekroju poprzecznym i jednostkowej długości.

Rezystywność niektórych materiałów stosowanych w elektrotechnice Edytuj

Materiał ρ przy 300 K, Ohm m TKS, K⁻¹

srebro	1,59·10⁻⁸	4,10·10⁻³
miedź	1,67·10⁻⁸	4,33·10⁻³
złoto	2,35·10⁻⁸	3,98·10⁻³
aluminium	2,65·10⁻⁸	4,29·10⁻³
wolfram	5,65·10⁻⁸	4,83·10⁻³
mosiądz	6,5·10⁻⁸	1,5·10⁻³
nikiel	6,84·10⁻⁸	6,75·10⁻³
żelazo (α)	9,7 · 10⁻⁸	6,57·10⁻³
cynowy szary	1.01·10⁻⁷	4,63·10⁻³
platyna	1.06·10⁻⁷	6,75·10⁻³
biała puszka	1,1 · 10⁻⁷	4,63·10⁻³
stal	1,6 · 10⁻⁷	3,3·10⁻³
Ołów	2.06·10⁻⁷	4,22·10⁻³
duraluminium	4,0·10⁻⁷	2,8·10⁻³
mangan	4,3 · 10⁻⁷	±2·10⁻⁵
Konstantan	5,0·10⁻⁷	±3·10⁻⁵
rtęć	9,84·10⁻⁷	9,9·10⁻⁴
nichrom 80/20	1.05·10⁻⁶	1,8·10⁻⁴
Kanał A1	1,45·10⁻⁶	3·10⁻⁵
węgiel (diament, grafit)	1,3·10⁻⁵
german	4,6·10⁻¹
krzem	6,4·10²
etanol	3·10³
woda, destylowana	5·10³
ebonit	10⁸
twardy papier	10¹⁰
olej transformatorowy	10¹¹
zwykłe szkło	5.10¹¹
poliwinyl	10¹²
porcelana	10¹²
drewno	10¹²
PTFE (teflon)	>10¹³
guma	5·10¹³
szkło kwarcowe	10¹⁴
papier woskowany	10¹⁴
polistyren	>10¹⁴
mika	5.10¹⁴
parafina	10¹⁵
polietylen	3.10¹⁵
Żywica akrylowa	10¹⁹

pl.electronics.wikia.com

Oporność elektryczna | wzór, wolumetryczny, tabela

Oporność elektryczna to wielkość fizyczna wskazująca stopień, w jakim materiał może oprzeć się przepływowi prądu elektrycznego. Niektórzy ludzie mogą mylić tę cechę ze zwykłym oporem elektrycznym. Pomimo podobieństwa pojęć, różnica między nimi polega na tym, że specyficzny odnosi się do substancji, a drugi termin odnosi się wyłącznie do przewodników i zależy od materiału, z którego są wykonane.

Odwrotnością tego materiału jest przewodność elektryczna. Im wyższy ten parametr, tym lepiej prąd przepływa przez substancję. Odpowiednio, im wyższy opór, tym większych strat można się spodziewać na wyjściu.

Wzór obliczeniowy i wartość pomiaru

Biorąc pod uwagę sposób pomiaru specyficznego oporu elektrycznego, możliwe jest również prześledzenie połączenia z niespecyficznym, ponieważ do oznaczenia parametru używa się jednostek Ohm m. Sama wielkość jest oznaczana jako ρ. Dzięki tej wartości można określić odporność substancji w konkretnym przypadku na podstawie jej wielkości. Ta jednostka miary odpowiada układowi SI, ale mogą wystąpić inne różnice. W technologii okresowo można spotkać przestarzałe oznaczenie Ohm mm2/m. Aby przejść z tego systemu na międzynarodowy, nie trzeba używać skomplikowanych wzorów, ponieważ 1 om mm2/m równa się 10-6 om m.

Wzór na oporność elektryczną jest następujący:

R= (ρ l)/S, gdzie:

• R – rezystancja przewodu;
• Ρ – rezystywność materiału;
• l – długość przewodu;
• S – przekrój przewodu.

Zależność od temperatury

Oporność elektryczna zależy od temperatury. Ale wszystkie grupy substancji objawiają się inaczej, gdy się zmieniają. Należy to wziąć pod uwagę przy obliczaniu przewodów, które będą działać w określonych warunkach. Przykładowo na ulicy, gdzie wartości temperatur zależą od pory roku, niezbędne materiały są mniej podatne na zmiany w zakresie od -30 do +30 stopni Celsjusza. Jeśli planujesz zastosować go w sprzęcie, który będzie pracował w takich samych warunkach, to musisz także zoptymalizować okablowanie pod kątem określonych parametrów. Materiał dobierany jest zawsze z uwzględnieniem przeznaczenia.

W tabeli nominalnej opór elektryczny jest mierzony w temperaturze 0 stopni Celsjusza. Wzrost wskaźników tego parametru po podgrzaniu materiału wynika z faktu, że intensywność ruchu atomów w substancji zaczyna rosnąć. Nośniki ładunku elektrycznego rozpraszają się losowo we wszystkich kierunkach, co prowadzi do powstawania przeszkód w ruchu cząstek. Ilość przepływu elektrycznego maleje.

Wraz ze spadkiem temperatury warunki przepływu prądu stają się lepsze. Po osiągnięciu określonej temperatury, która będzie różna dla każdego metalu, pojawia się nadprzewodnictwo, przy którym rozpatrywana charakterystyka osiąga prawie zero.

Różnice w parametrach osiągają czasami bardzo duże wartości. Materiały o wysokich parametrach mogą być stosowane jako izolatory. Pomagają chronić przewody przed zwarciami i niezamierzonym kontaktem z człowiekiem. Niektóre substancje w ogóle nie mają zastosowania w elektrotechnice, jeśli mają wysoką wartość tego parametru. Inne właściwości mogą to zakłócać. Przykładowo przewodność elektryczna wody nie będzie miała większego znaczenia dla danego obszaru. Oto wartości niektórych substancji o wysokich wskaźnikach.

Materiały o wysokiej rezystancji	ρ (om m)
Bakelit	1016
Benzen	1015...1016
Papier	1015
Woda destylowana	104
Woda morska	0.3
Suche drewno	1012
Ziemia jest mokra	102
Szkło kwarcowe	1016
Nafta oczyszczona	1011
Marmur	108
Parafina	1015
Olej parafinowy	1014
Pleksiglas	1013
Polistyren	1016
Chlorek winylu	1013
Polietylen	1012
Olej silikonowy	1013
Mika	1014
Szkło	1011
Olej transformatorowy	1010
Porcelana	1014
Łupek	1014
Ebonit	1016
Bursztyn	1018

Substancje o niskiej wydajności są aktywniej wykorzystywane w elektrotechnice. Często są to metale, które służą jako przewodniki. Istnieje również wiele różnic między nimi. Aby poznać oporność elektryczną miedzi lub innych materiałów, warto zajrzeć do tabeli referencyjnej.

Materiały o niskiej rezystancji	ρ (om m)
Aluminium	2.7·10-8
Wolfram	5,5·10-8
Grafit	8,0·10-6
Żelazo	1,0·10-7
Złoto	2.2·10-8
Iryd	4,74·10-8
Konstantan	5,0·10-7
Stal odlewana	1.3·10-7
Magnez	4.4·10-8
Manganina	4.3·10-7
Miedź	1,72·10-8
Molibden	5.4·10-8
Nowe srebro	3.3·10-7
Nikiel	8,7 10-8
Nichrom	1.12·10-6
Cyna	1.2·10-7
Platyna	1.07 10-7
Rtęć	9,6 · 10-7
Ołów	2.08·10-7
Srebro	1,6·10-8
Żeliwo szare	1,0·10-6
Szczotki węglowe	4,0·10-5
Cynk	5,9·10-8
Nikelin	0,4·10-6

Specyficzna objętościowa oporność elektryczna

Ten parametr charakteryzuje zdolność przepuszczania prądu przez objętość substancji. Do pomiaru konieczne jest przyłożenie potencjału napięcia z różnych stron materiału, z którego produkt zostanie włączony do obwodu elektrycznego. Zasilany jest prądem o parametrach znamionowych. Po przejściu mierzone są dane wyjściowe.

Zastosowanie w elektrotechnice

Zmiana parametru w różnych temperaturach jest szeroko stosowana w elektrotechnice. Najprostszym przykładem jest lampa żarowa wykorzystująca żarnik nichromowy. Po podgrzaniu zaczyna świecić. Gdy przepływa przez niego prąd, zaczyna się on nagrzewać. Wraz ze wzrostem ogrzewania wzrasta również opór. W związku z tym prąd początkowy niezbędny do uzyskania oświetlenia jest ograniczony. Spirala nichromowa, wykorzystując tę ​​samą zasadę, może stać się regulatorem na różnych urządzeniach.

Powszechnie stosowane są również metale szlachetne, które mają właściwości odpowiednie dla elektrotechniki. W przypadku obwodów krytycznych wymagających dużej prędkości wybierane są srebrne styki. Są drogie, ale biorąc pod uwagę stosunkowo niewielką ilość materiałów, ich zastosowanie jest całkiem uzasadnione. Miedź ma gorszą przewodność od srebra, ale ma bardziej przystępną cenę, dlatego częściej stosuje się ją do tworzenia drutów.

W warunkach, w których można zastosować ekstremalnie niskie temperatury, stosuje się nadprzewodniki. Nie zawsze są one odpowiednie do stosowania w temperaturze pokojowej i na zewnątrz, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury ich przewodność zacznie spadać, dlatego w takich warunkach liderami pozostają aluminium, miedź i srebro.

W praktyce pod uwagę bierze się wiele parametrów, a ten jest jednym z najważniejszych. Wszelkie obliczenia przeprowadzane są na etapie projektowania, do którego wykorzystywane są materiały referencyjne.