Rezystywność mosiądzu i miedzi. Rezystancja

Rezystywność metali to ich odporność na przepływający przez nie prąd elektryczny. Jednostką miary tej wielkości jest om*m (omomierz). Stosowanym symbolem jest grecka litera ρ (rho). Wysokie wartości rezystywności oznaczają słabą przewodność ładunku elektrycznego przez dany materiał.

Specyfikacje stali

Przed szczegółowym rozważeniem rezystywności stali należy zapoznać się z jej podstawowymi właściwościami fizycznymi i mechanicznymi. Ze względu na swoje właściwości materiał ten jest szeroko stosowany w sektorze produkcyjnym oraz innych obszarach życia i działalności człowieka.

Stal jest stopem żelaza i węgla, którego zawartość nie przekracza 1,7%. Oprócz węgla stal zawiera pewną ilość zanieczyszczeń - krzemu, manganu, siarki i fosforu. Pod względem właściwości jest znacznie lepszy od żeliwa, można go łatwo hartować, kuć, walcować i poddać innej obróbce. Wszystkie rodzaje stali charakteryzują się dużą wytrzymałością i ciągliwością.

Zgodnie z przeznaczeniem stal dzieli się na konstrukcyjną, narzędziową, a także specjalną właściwości fizyczne. Każdy z nich zawiera inną ilość węgla, dzięki czemu materiał nabiera określonych właściwości, np. żaroodporności, żaroodporności, odporności na rdzę i korozję.

Szczególne miejsce zajmują stale elektrotechniczne, produkowane w formacie arkuszowym i wykorzystywane do produkcji wyrobów elektrycznych. Aby otrzymać ten materiał, domieszkuje się krzem, co może poprawić jego właściwości magnetyczne i elektryczne.

Aby stal elektryczna uzyskała niezbędne właściwości, należy spełnić określone wymagania i warunki. Materiał musi być łatwo namagnesowany i ponownie namagnesowany, to znaczy musi mieć wysoką przenikalność magnetyczną. Takie stale mają dobre właściwości, a odwrócenie ich namagnesowania odbywa się przy minimalnych stratach.

Od spełnienia tych wymagań zależą wymiary i masa rdzeni i uzwojeń magnetycznych, a także sprawność transformatorów i ich temperatura pracy. Na spełnienie tych warunków wpływa wiele czynników, m.in. rezystywność stali.

Rezystywność i inne wskaźniki

Wartość rezystywności elektrycznej jest stosunkiem natężenia pola elektrycznego w metalu i płynącej w nim gęstości prądu. Do obliczeń praktycznych stosuje się wzór: w którym ρ to rezystywność metalu (Ohm*m), mi- natężenie pola elektrycznego (V/m), oraz J- gęstość prądu elektrycznego w metalu (A/m2). Przy bardzo dużym natężeniu pola elektrycznego i małej gęstości prądu rezystywność metalu będzie wysoka.

Istnieje inna wielkość zwana przewodnością elektryczną, odwrotnością rezystywności, wskazującą stopień przewodności prąd elektryczny taki czy inny materiał. Określa się ją wzorem i wyraża w jednostkach S/m – siemens na metr.

Rezystywność jest ściśle związana z opornością elektryczną. Jednakże istnieją między nimi różnice. W pierwszym przypadku jest to właściwość materiału, w tym stali, w drugim przypadku określa się właściwość całego obiektu. Na jakość rezystora wpływa połączenie kilku czynników, przede wszystkim kształtu i rezystywności materiału, z którego jest wykonany. Na przykład, jeśli do wykonania rezystora drutowego użyto cienkiego i długiego drutu, wówczas jego rezystancja będzie większa niż rezystora wykonanego z grubego i krótkiego drutu z tego samego metalu.

Innym przykładem są rezystory wykonane z drutów o tej samej średnicy i długości. Jeśli jednak w jednym z nich materiał ma wysoką rezystywność, a w drugim jest niski, wówczas odpowiednio opór elektryczny w pierwszym rezystorze będzie wyższy niż w drugim.

Znając podstawowe właściwości materiału, możesz wykorzystać rezystywność stali do określenia wartości rezystancji stalowego przewodnika. Do obliczeń oprócz oporności elektrycznej potrzebna będzie średnica i długość samego drutu. Obliczenia wykonuje się według wzoru: , w którym R jest (om), ρ - rezystywność stali (Ohm*m), L- odpowiada długości drutu, A- jego obszar Przekrój.

Istnieje zależność rezystywności stali i innych metali od temperatury. W większości obliczeń stosuje się temperaturę pokojową - 20 0 C. Wszelkie zmiany pod wpływem tego współczynnika uwzględnia się za pomocą współczynnika temperaturowego.

Opór elektryczny -wielkość fizyczna pokazująca, jakiego rodzaju przeszkodę tworzy prąd przepływający przez przewodnik. Jednostką miary są Ohmy, na cześć Georga Ohma. W swoim prawie wyprowadził wzór na znalezienie oporu, który podano poniżej.

Rozważmy rezystancję przewodników na przykładzie metali. Metale mają Struktura wewnętrzna w postaci sieci krystalicznej. Sieć ta ma ścisły porządek, a jej węzłami są jony naładowane dodatnio. Nośniki ładunku w metalu to „wolne” elektrony, które nie należą do konkretnego atomu, ale przemieszczają się losowo pomiędzy miejscami sieci. Z fizyki kwantowej wiadomo, że ruch elektronów w metalu polega na rozchodzeniu się fali elektromagnetycznej w ciele stałym. Oznacza to, że elektron w przewodniku porusza się z prędkością światła (praktycznie) i udowodniono, że wykazuje właściwości nie tylko jako cząstka, ale także jako fala. A opór metalu powstaje w wyniku rozproszenia fale elektromagnetyczne(czyli elektronów) na drgania termiczne sieci i jej defekty. Kiedy elektrony zderzają się z węzłami sieci krystalicznej, część energii przekazywana jest do węzłów, w wyniku czego uwalniana jest energia. Energię tę można obliczyć przy prądzie stałym, dzięki prawu Joule'a-Lenza - Q=I 2 Rt. Jak widać, im większy opór, tym więcej uwalnianej energii.

Oporność

Jest coś takiego ważna koncepcja podobnie jak opór właściwy, jest to ten sam opór, tylko na jednostkę długości. Każdy metal ma swój własny, na przykład dla miedzi jest to 0,0175 oma*mm2/m, dla aluminium jest to 0,0271 oma*mm2/m. Oznacza to, że pręt miedziany o długości 1 m i polu przekroju poprzecznego 1 mm2 będzie miał rezystancję 0,0175 oma, a ten sam pręt, ale wykonany z aluminium, będzie miał rezystancję 0,0271 oma. Okazuje się, że przewodność elektryczna miedzi jest wyższa niż aluminium. Każdy metal ma swój specyficzny opór, a opór całego przewodnika można obliczyć za pomocą wzoru

Gdzie P– rezystywność metalu, l – długość przewodu, s – pole przekroju poprzecznego.

Wartości rezystancji podano w tabela oporności metalu(20°C)

Oprócz rezystywności tabela zawiera wartości TCR; więcej o tym współczynniku nieco później.

Zależność rezystancji od odkształcenia

Podczas formowania na zimno metal ulega odkształceniu plastycznemu. Podczas odkształcenia plastycznego sieć krystaliczna ulega odkształceniu i zwiększa się liczba defektów. Wraz ze wzrostem defektów sieci krystalicznej wzrasta opór przepływu elektronów przez przewodnik, dlatego wzrasta rezystywność metalu. Przykładowo drut wytwarza się metodą ciągnienia, co oznacza, że ​​metal ulega odkształceniu plastycznemu, w wyniku czego wzrasta jego rezystywność. W praktyce w celu zmniejszenia oporu stosuje się wyżarzanie rekrystalizacyjne; proces technologiczny, po czym sieć krystaliczna wydaje się „prostować” i liczba defektów maleje, a co za tym idzie, również odporność metalu.

Podczas rozciągania lub ściskania metal ulega odkształceniu sprężystemu. Podczas odkształcenia sprężystego spowodowanego rozciąganiem wzrastają amplitudy drgań termicznych węzłów sieci krystalicznej, dlatego elektrony doświadczają dużych trudności, a w związku z tym wzrasta rezystywność. Podczas odkształcenia sprężystego spowodowanego ściskaniem amplitudy drgań cieplnych węzłów zmniejszają się, dlatego elektronom łatwiej się poruszać, a rezystywność maleje.

Wpływ temperatury na rezystywność

Jak już ustaliliśmy powyżej, przyczyną oporu w metalu są węzły sieci krystalicznej i ich drgania. Zatem wraz ze wzrostem temperatury zwiększają się wibracje termiczne węzłów, co oznacza, że ​​wzrasta również rezystywność. Jest taka ilość jak temperaturowy współczynnik oporu(TKS), który pokazuje, jak bardzo rezystywność metalu wzrasta lub maleje podczas ogrzewania lub chłodzenia. Na przykład współczynnik temperaturowy miedzi przy 20 stopniach Celsjusza wynosi 4.1 · 10 - 3 1/stopień. Oznacza to, że gdy np. drut miedziany zostanie podgrzany o 1 stopień Celsjusza, jego rezystywność wzrośnie o 4.1 · 10 - 3 Ohm. Rezystywność przy zmianach temperatury można obliczyć za pomocą wzoru

gdzie r to oporność po podgrzaniu, r 0 to oporność przed ogrzewaniem, a to współczynnik temperaturowy rezystancji, t 2 to temperatura przed ogrzewaniem, t 1 to temperatura po ogrzaniu.

Podstawiając nasze wartości otrzymujemy: r=0,0175*(1+0,0041*(154-20))=0,0271 Ohm*mm 2 /m. Jak widać nasz pręt miedziany o długości 1 m i polu przekroju poprzecznego 1 mm 2 po nagrzaniu do 154 stopni miałby taki sam opór jak ten sam pręt, tyle że wykonany z aluminium i przy temperatura 20 stopni Celsjusza.

W termometrach rezystancyjnych wykorzystuje się właściwość zmiany rezystancji wraz ze zmianami temperatury. Urządzenia te mogą mierzyć temperaturę na podstawie odczytów rezystancji. Termometry oporowe mają wysoką dokładność pomiaru, ale małe zakresy temperatur.

W praktyce właściwości przewodników uniemożliwiają przejście aktualny są bardzo szeroko stosowane. Przykładem jest lampa żarowa, w której żarnik wolframowy nagrzewa się ze względu na dużą rezystancję metalu, jego dużą długość i wąski przekrój. Lub dowolne urządzenie grzewcze, dzięki któremu wężownica się nagrzewa wysoka odporność. W elektrotechnice element, którego główną właściwością jest rezystancja, nazywany jest rezystorem. Rezystor jest używany w prawie każdym obwodzie elektrycznym.

Dla każdego przewodnika istnieje koncepcja rezystywności. Wartość ta składa się z omów pomnożonych przez milimetr kwadratowy, dalej podzielna przez jeden metr. Innymi słowy, jest to opór przewodnika o długości 1 metra i przekroju 1 mm2. To samo dotyczy rezystywności miedzi, wyjątkowego metalu szeroko stosowanego w elektrotechnice i energetyce.

Właściwości miedzi

Ze względu na swoje właściwości metal ten jako jeden z pierwszych znalazł zastosowanie w elektryczności. Przede wszystkim miedź jest materiałem kowalnym i ciągliwym o doskonałych właściwościach przewodnictwa elektrycznego. Nadal nie ma odpowiednika zamiennika tego przewodnika w energetyce.

Szczególnie cenione są właściwości specjalnej miedzi elektrolitycznej, która charakteryzuje się wysoką czystością. Materiał ten umożliwił produkcję drutów o minimalnej grubości 10 mikronów.

Oprócz wysokiej przewodności elektrycznej miedź bardzo dobrze nadaje się do cynowania i innych rodzajów obróbki.

Miedź i jej rezystancja

Każdy przewodnik wykazuje opór, jeśli przepływa przez niego prąd elektryczny. Wartość zależy od długości przewodu i jego przekroju, a także od wpływu określonych temperatur. Dlatego rezystywność przewodników zależy nie tylko od samego materiału, ale także od jego określonej długości i pola przekroju poprzecznego. Im łatwiej materiał przepuszcza ładunek przez siebie, tym niższy jest jego opór. W przypadku miedzi rezystywność wynosi 0,0171 oma x 1 mm 2 /1 m i jest tylko nieznacznie gorsza od srebra. Jednak wykorzystanie srebra na skalę przemysłową jest nieopłacalne ekonomicznie, dlatego miedź jest najlepszym przewodnikiem stosowanym w energetyce.

Rezystywność miedzi jest również związana z jej wysoką przewodnością. Wartości te są sobie wprost przeciwne. Właściwości miedzi jako przewodnika zależą również od temperaturowego współczynnika rezystancji. Dotyczy to szczególnie rezystancji, na którą wpływa temperatura przewodnika.

Zatem ze względu na swoje właściwości miedź stała się powszechna nie tylko jako przewodnik. Metal ten stosowany jest w większości przyrządów, urządzeń i jednostek, których działanie związane jest z prądem elektrycznym.

Dlatego istotna jest znajomość parametrów wszystkich zastosowanych elementów i materiałów. I to nie tylko elektryczne, ale także mechaniczne. I miej do dyspozycji kilka wygodnych materiały referencyjne, co pozwala na porównanie cech różne materiały i wybieraj do projektowania i pracuj dokładnie to, w czym będzie optymalne konkretna sytuacja.
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 wybrane dla 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. Specyficzna rezystancja elektryczna na prąd przemienny (o charakterze reaktywnym).

Tutaj rezystywność typu 2 jest wartością złożoną; składa się z dwóch składników TC - aktywnego i reaktywnego rezystancja rezystancyjna istnieje zawsze podczas przepływu prądu, niezależnie od jego charakteru, a reaktywność występuje tylko przy jakiejkolwiek zmianie prądu w obwodach. W łańcuchach prąd stały reaktancja występuje tylko podczas procesów przejściowych, które są związane 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 łańcuchach prąd przemienny 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. Szczególnie 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, wtedy 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 drutu jednożyłowego; ponadto drut linkowy jest bardziej elastyczny niż drut jednożyłowy, co jest często 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 również jest metalem). Jest najtańszy i ma doskonałe właściwości wytrzymałościowe, dlatego jest stosowany wszędzie jako podstawa wytrzymałości. różne projekty.

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

Posiadanie tabeli oporności różne metale i stopy, można 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 opór metrowy kawałek przewody aluminiowe w omach.

Następnie rozwiążemy wzór na S

Zastąpimy wartości z tabeli i uzyskamy pola przekroju poprzecznego różne metale.

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 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 wybrane dla 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. Specyficzna rezystancja elektryczna na prąd przemienny (o charakterze reaktywnym).

Tutaj rezystywność typu 2 jest wartością złożoną; składa się z dwóch składników 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. Szczególnie 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, wtedy 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 drutu jednożyłowego; ponadto drut linkowy jest bardziej elastyczny niż drut jednożyłowy, co jest często 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 również jest 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 giętkich 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

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

Następnie rozwiążemy wzór na S

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 > ty >

Specyficzna odporność metali.

Specyficzna odporność stopów.

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.

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

Tabela rezystywności izolatorów

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.

Specyficzna rezystancja elektrolitów

W tabeli podano wartości rezystywności elektrolitów w omach cm w temperaturze 18°C. Stężenia roztworów podaje się 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. Ten niskie napięcie działanie powoduje, że przy napięciu znamionowym przez uzwojenie przepływa prąd, co prowadzi do zwiększonego nagrzewania 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 prądu wirowego, ale jednocześnie pogarsza jakość krzemu właściwości mechaniczne stal, czyni ją kruchą.

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 ostatnie lata Stal walcowana na zimno o ziarnie zorientowanym o wyższej właściwości magnetyczne w kierunku wynajmu. Aby zmniejszyć straty spowodowane prądami wirowymi, rdzeń magnetyczny wykonany jest w postaci pakietu złożonego z arkuszy tłoczonej stali.

Stal elektrotechniczna jest stalą niskowęglową. Dla ulepszenia właściwości magnetyczne Wprowadza się do niego krzem, który powoduje wzrost rezystywności elektrycznej stali. Prowadzi to do zmniejszenia strat wiroprądowych.

Po obróbce mechanicznej obwód 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, czyli magnesu układ jest dość silnie 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 odwęgleniu 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 w konsekwencji 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

pl.electronics.wikia.com

Oporność elektryczna | wzór, wolumetryczny, tabela

Oporność elektryczna jest wielkość fizyczna, który pokazuje stopień, w jakim materiał może oprzeć się przepływowi prądu elektrycznego przez niego. Niektórzy ludzie mogą się zdezorientować 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 przenieść się z tego systemu do międzynarodowego, nie będziesz musiał używać złożone formuły, 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 zewnątrz, gdzie wartości temperatur zależą od pory roku, niezbędne materiały z mniejszą podatnością 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. Zwiększanie wydajności ten parametr gdy materiał jest podgrzewany, wynika to z faktu, że intensywność ruchu atomów w substancji zaczyna rosnąć. Przewoźnicy ładunki elektryczne rozpraszają się losowo we wszystkich kierunkach, co prowadzi do powstania 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 na ogół nie mają zastosowania w elektrotechnice, jeśli mają wysoka wartość ten parametr. Inne właściwości mogą to zakłócać. Na przykład przewodność elektryczna wody nie będzie miała wielkie znaczenie Dla dana kula. Oto wartości niektórych substancji o wysokich wskaźnikach.

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.

Specyficzna objętościowa oporność elektryczna

Ten parametr charakteryzuje zdolność przepuszczania prądu przez objętość substancji. Do pomiaru konieczne jest przyłożenie potencjału napięcia różne strony materiał, z którego będzie wykonany produkt obwód elektryczny. 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. Bardzo prosty przykład to lampa żarowa wykorzystująca żarnik nichromowy. Po podgrzaniu zaczyna świecić. Kiedy przepływa przez niego prąd, zaczyna się 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 więcej przystępna cena, dzięki czemu częściej używa się go do tworzenia przewodów.

W warunkach, w których można maksymalnie wykorzystać niskie temperatury stosowane są nadprzewodniki. Dla temperatura pokojowa i nie zawsze nadają się do użytku na zewnątrz, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury ich przewodność zacznie spadać, więc 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.