Elektrilise eritakistuse valem füüsikas. Juhi elektritakistus. Muude metallide elektritakistus

Vastupidavus Metallide kogus on nende elektrivoolu vastupanuvõime mõõt. Seda väärtust väljendatakse oomimeetrites (Ohm⋅m). Takistuse sümboliks on kreeka täht ρ (rho). Kõrge eritakistus tähendab, et materjal juhib halvasti elektrilaengut.

Vastupidavus

Elektritakistus on defineeritud kui suhe metalli sees oleva elektrivälja tugevuse ja selles oleva voolutiheduse vahel:

Kus:
ρ – metalli eritakistus (Ohm⋅m),
E - elektrivälja tugevus (V/m),
J on elektrivoolu tiheduse väärtus metallis (A/m2)

Kui metalli elektrivälja tugevus (E) on väga kõrge ja voolutihedus (J) on väga väike, tähendab see, et metallil on suur eritakistus.

Takistuse pöördväärtus on elektrijuhtivus, mis näitab, kui hästi materjal juhib elektrivoolu:

σ on materjali juhtivus, mida väljendatakse siemensina meetri kohta (S/m).

Elektritakistus

Elektritakistust, üks komponente, väljendatakse oomides (Ohm). Tuleb märkida, et elektritakistus ja takistus ei ole sama asi. Takistus on materjali omadus, elektritakistus aga objekti omadus.

Takisti elektritakistuse määrab materjali kuju ja takistuse kombinatsioon, millest see on valmistatud.

Näiteks pikast ja õhukesest traadist valmistatud traaditakistil on suurem takistus kui lühikesest ja jämedast samast metallist traadist valmistatud takistil.

Samas on suure eritakistusega materjalist traattakisti elektritakistus suurem kui madala eritakistusega materjalist valmistatud takistil. Ja seda kõike hoolimata asjaolust, et mõlemad takistid on valmistatud sama pikkuse ja läbimõõduga traadist.

Näitena saame tuua analoogia hüdrosüsteemiga, kus vett pumbatakse läbi torude.

• Mida pikem ja õhem toru, seda suurem on veekindlus.
• Liivaga täidetud toru peab veele rohkem vastu kui ilma liivata toru.

Traadi takistus

Traadi takistuse suurus sõltub kolmest parameetrist: metalli eritakistus, traadi enda pikkus ja läbimõõt. Traadi takistuse arvutamise valem:

Kus:
R - traadi takistus (oomi)
ρ – metalli eritakistus (oomi.m)
L – traadi pikkus (m)
A - traadi ristlõikepindala (m2)

Vaatleme näiteks nikroomtraattakistit, mille eritakistus on 1,10×10-6 Ohm.m. Traadi pikkus on 1500 mm ja läbimõõt 0,5 mm. Nende kolme parameetri põhjal arvutame nikroomtraadi takistuse:

R = 1,1 * 10 -6 * (1,5/0,000000196) = 8,4 oomi

Nikroomi ja konstantaani kasutatakse sageli vastupidavusmaterjalina. Allolevas tabelis näete mõnede kõige sagedamini kasutatavate metallide eritakistust.

Pinna vastupidavus

Pinnatakistuse väärtus arvutatakse samamoodi nagu traadi takistus. Sel juhul saab ristlõikepindala esitada w ja t korrutisena:

Mõne materjali, näiteks õhukeste kilede puhul nimetatakse takistuse ja kile paksuse vahelist seost lehe lehe takistuseks RS:

kus RS mõõdetakse oomides. Selle arvutuse jaoks peab kile paksus olema konstantne.

Sageli lõikavad takistite tootjad kilesse rajad, et suurendada takistust, et suurendada elektrivoolu teed.

Resistiivsete materjalide omadused

Metalli eritakistus sõltub temperatuurist. Nende väärtused on tavaliselt antud toatemperatuurile (20°C). Eritakistuse muutust temperatuurimuutuse tagajärjel iseloomustab temperatuurikoefitsient.

Näiteks termistorid (termistorid) kasutavad seda omadust temperatuuri mõõtmiseks. Teisest küljest on täppiselektroonikas see üsna ebasoovitav mõju.
Metallkile takistitel on suurepärased temperatuuristabiilsuse omadused. See saavutatakse mitte ainult materjali madala takistuse, vaid ka takisti enda mehaanilise konstruktsiooni tõttu.

Takistite valmistamisel kasutatakse palju erinevaid materjale ja sulameid. Nikroomi (nikli ja kroomi sulam) kasutatakse selle kõrge eritakistuse ja oksüdatsioonikindluse tõttu kõrgetel temperatuuridel sageli materjalina traattakistite valmistamiseks. Selle puuduseks on see, et seda ei saa jootma. Teine populaarne materjal Constantan on kergesti joodetav ja madalama temperatuurikoefitsiendiga.

Seetõttu on oluline teada kõigi kasutatud elementide ja materjalide parameetreid. Ja mitte ainult elektriline, vaid ka mehaaniline. Ja teie käsutuses on mõned mugavad võrdlusmaterjalid, mis võimaldavad teil võrrelda erinevate materjalide omadusi ja valida täpselt, mis on konkreetses olukorras disaini ja töö jaoks optimaalne.
Elektriülekandeliinides, kus ülesanne on kõige tootlikum ehk kõrge kasuteguriga tuua tarbijani energiat, võetakse arvesse nii kadude ökonoomsust kui ka liinide endi mehaanikat. Liini lõplik majanduslik efektiivsus sõltub mehaanikast - see tähendab juhtmete, isolaatorite, tugede, tõusu-/allakäigutrafode seadmest ja paigutusest, kõigi konstruktsioonide kaalust ja tugevusest, sealhulgas pikkadele vahemaadele venitatud juhtmetest, samuti iga konstruktsioonielemendi jaoks valitud materjalid. , selle töö- ja tegevuskulud. Lisaks on elektrit edastavates liinides kõrgemad nõuded nii liinide endi kui ka kõige ümbritseva läbisõidukoha ohutuse tagamiseks. Ja see lisab kulusid nii elektrijuhtmestiku pakkumisele kui ka kõigi konstruktsioonide täiendavale ohutusvarule.

Võrdluseks taandatakse andmed tavaliselt ühtseks võrreldavaks vormiks. Sageli lisatakse sellistele tunnustele epiteet "spetsiifiline" ja väärtusi endid peetakse teatud standardite alusel, mida ühendavad füüsikalised parameetrid. Näiteks elektritakistus on mingist metallist (vask, alumiinium, teras, volfram, kuld) valmistatud juhi takistus (oomid), mille pikkus ja ristlõige on ühikuline kasutatavas mõõtühikute süsteemis (tavaliselt SI). ). Lisaks on täpsustatud temperatuur, kuna kuumutamisel võib juhtide takistus käituda erinevalt. Aluseks võetakse normaalsed keskmised töötingimused - 20 kraadi Celsiuse järgi. Ja seal, kus keskkonnaparameetrite (temperatuur, rõhk) muutmisel on olulised omadused, võetakse kasutusele koefitsiendid ning koostatakse lisatabeleid ja sõltuvusgraafikuid.

Takistuse tüübid

Kuna vastupanu toimub:

• aktiivne - või oomiline, takistuslik -, mis tuleneb elektrikulust juhi (metalli) soojendamiseks, kui seda läbib elektrivool, ja
• reaktiivne - mahtuvuslik või induktiivne - mis tuleneb vältimatutest kadudest, mis on tingitud elektrivälja juhti läbiva voolu muutustest, siis on juhi eritakistus kahte tüüpi:

1. Elektriline eritakistus alalisvoolule (takistusliku iseloomuga) ja
2. Elektriline eritakistus vahelduvvoolule (reaktiivse iseloomuga).

Siin on 2. tüüpi eritakistus keeruline väärtus; see koosneb kahest TC komponendist - aktiivsest ja reaktiivsest, kuna takistustakistus eksisteerib alati voolu läbimisel, olenemata selle olemusest, ja reaktiivtakistus ilmneb ainult vooluahela mis tahes muutumisel. Alalisvooluahelates toimub reaktants ainult siirdeprotsesside ajal, mis on seotud voolu sisselülitamisega (voolu muutumine 0-st nominaalseks) või väljalülitamisega (erinevus nimiväärtusest 0-ni). Ja neid võetakse tavaliselt arvesse ainult ülekoormuskaitse projekteerimisel.

Vahelduvvooluahelates on reaktantsiga seotud nähtused palju mitmekesisemad. Need sõltuvad mitte ainult voolu tegelikust läbimisest teatud ristlõikes, vaid ka juhi kujust ning sõltuvus ei ole lineaarne.

Fakt on see, et vahelduvvool indutseerib elektrivälja nii selle juhi ümber, mille kaudu see voolab, kui ka juhis endas. Ja sellest väljast tekivad pöörisvoolud, mis tekitavad laengute tegeliku põhiliikumise "tõukamise" kogu juhi ristlõike sügavusest selle pinnale, nn "nahaefekt" (alates nahk – nahk). Selgub, et pöörisvoolud näivad "varastavat" selle ristlõike juhilt. Vool voolab kindlas kihis pinna lähedal, ülejäänud juhtme paksus jääb kasutamata, see ei vähenda selle takistust ja juhtide paksust pole lihtsalt mõtet suurendada. Eriti kõrgetel sagedustel. Seetõttu mõõdetakse vahelduvvoolu puhul takistust sellistes juhtmeosades, kus kogu selle lõiku võib pidada pinnalähedaseks. Sellist traati nimetatakse õhukeseks, selle paksus on võrdne selle pinnakihi kahekordse sügavusega, kus pöörisvoolud tõrjuvad juhis voolavat kasulikku põhivoolu.

Muidugi ei ammenda ümmarguste juhtmete paksuse vähendamine vahelduvvoolu efektiivset juhtivust. Juhti saab õhendada, kuid samal ajal lindi kujul lamedaks teha, siis on ristlõige suurem kui ümmarguse traadi ristlõige ja vastavalt sellele on takistus väiksem. Lisaks suurendab lihtsalt pindala suurendamine efektiivset ristlõiget. Sama saab saavutada ühesoonelise traadi kasutamisega, pealegi on keerutatud traat paindlikum kui ühesooneline traat, mis on sageli väärtuslik. Teisalt, võttes arvesse nahaefekti juhtmetes, on võimalik teha juhtmeid komposiitmaterjalist, tehes südamiku heade tugevusomadustega metallist, näiteks terasest, kuid madalate elektriomadustega. Sel juhul tehakse terase peale alumiiniumpunutis, millel on väiksem takistus.

Lisaks nahaefektile mõjutab vahelduvvoolu voolu juhtides ümbritsevate juhtide pöörisvoolude ergastus. Selliseid voolusid nimetatakse induktsioonvooludeks ja need indutseeritakse nii metallides, mis ei mängi juhtmestiku rolli (kandvad konstruktsioonielemendid), kui ka kogu juhtiva kompleksi juhtmetes - mängides teiste faaside, neutraalsete juhtmete rolli. , maandus.

Kõik need nähtused esinevad kõigis elektristruktuurides, mistõttu on veelgi olulisem omada kõikehõlmavat viidet mitmesuguste materjalide jaoks.

Juhtide takistust mõõdetakse väga tundlike ja täpsete instrumentidega, kuna juhtmestikuks valitakse madalaima takistusega metallid - suurusjärgus oomi * 10 -6 oomi pikkuse ja ruutmeetri kohta. mm. lõigud. Isolatsioonitakistuse mõõtmiseks vajate seadmeid, millel on väga suured takistuse väärtused - tavaliselt megaoomid. On selge, et juhid peavad hästi juhtima ja isolaatorid peavad hästi isoleerima.

Tabel

Juhtide (metallid ja sulamid) eritakistuse tabel
Juhtmaterjal	Koostis (sulamitele)	Vastupidavus ρ mΩ × mm 2 / m
	vask, tsink, tina, nikkel, plii, mangaan, raud jne.
Alumiiniumist
Volfram
Molübdeen
	vask, tina, alumiinium, räni, berüllium, plii jne (va tsink)
	raud, süsinik
	vask, nikkel, tsink
Manganiin	vask, nikkel, mangaan
Constantan	vask, nikkel, alumiinium
	nikkel, kroom, raud, mangaan
	raud, kroom, alumiinium, räni, mangaan

Raud kui juht elektrotehnikas

Raud on looduses ja tehnikas levinuim metall (pärast vesinikku, mis on samuti metall). See on odavaim ja suurepäraste tugevusomadustega, seetõttu kasutatakse seda kõikjal erinevate konstruktsioonide tugevuse alusena.

Elektrotehnikas kasutatakse rauda painduvate terastraatide kujul juhina, kus on vaja füüsilist tugevust ja painduvust ning vajaliku takistuse saab saavutada vastava ristlõike kaudu.

Erinevate metallide ja sulamite eritakistuste tabeli abil saate arvutada erinevatest juhtmetest valmistatud juhtmete ristlõike.

Näitena proovime leida erinevatest materjalidest: vasest, volframist, niklist ja raudtraadist valmistatud juhtmete elektriliselt ekvivalentse ristlõike. Võtame esialgseks alumiiniumtraadi ristlõikega 2,5 mm.

Peame, et kõigist nendest metallidest valmistatud traadi takistus oleks 1 m pikkusel võrdne algse takistusega. Alumiiniumi takistus 1 m pikkuse ja 2,5 mm sektsiooni kohta on võrdne

Kus R- vastupanu, ρ - metalli vastupidavus laualt, S- ristlõike pindala, L- pikkus.

Asendades algväärtused, saame meetripikkuse alumiiniumtraadi tüki takistuse oomides.

Pärast seda lahendame S valemi

Asendame tabelis olevad väärtused ja saame erinevate metallide ristlõikepinnad.

Kuna tabelis on eritakistust mõõdetud 1 m pikkusel traadil, mikrooomides 1 mm 2 sektsiooni kohta, siis saime selle mikrooomides. Selle saamiseks oomides peate väärtuse korrutama 10 -6-ga. Kuid me ei pea tingimata saama arvu oomi 6 nulliga pärast koma, sest lõpptulemuse leiame ikkagi mm2-des.

Nagu näete, on raua takistus üsna kõrge, traat on paks.

Kuid on materjale, mille puhul see on veelgi suurem, näiteks nikkel või konstantaan.

Hoolimata asjaolust, et see teema võib tunduda täiesti banaalne, vastan selles ühele väga olulisele küsimusele pingekadude arvutamise ja lühisvoolude arvutamise kohta. Ma arvan, et see on paljudele teist samasugune avastus kui minu jaoks.

Uurisin hiljuti ühte väga huvitavat GOST-i:

GOST R 50571.5.52-2011 Madalpinge elektripaigaldised. Osa 5-52. Elektriseadmete valik ja paigaldus. Elektrijuhtmestik.

Selles dokumendis on toodud pingekao arvutamise valem ja öeldakse:

p on juhtmete eritakistus normaaltingimustes, mis on võrdne eritakistusega normaaltingimustel temperatuuril, st 1,25 oomi 20 °C või 0,0225 oomi mm 2 /m vase ja 0,036 oomi mm 2 / m alumiiniumi puhul;

Ma ei saanud midagi aru =) Ilmselt peame pingekadude arvutamisel ja lühisvoolude arvutamisel arvestama juhtmete takistusega, nagu tavatingimustes.

Väärib märkimist, et kõik tabeli väärtused on antud temperatuuril 20 kraadi.

Millised on normaalsed tingimused? Ma arvasin, et 30 kraadi Celsiuse järgi.

Meenutame füüsikat ja arvutame, millisel temperatuuril suureneb vase (alumiiniumi) takistus 1,25 korda.

R1=R0

R0 - vastupidavus 20 kraadi Celsiuse järgi;

R1 - takistus T1 kraadi Celsiuse järgi;

T0 - 20 kraadi Celsiuse järgi;

α \u003d 0,004 Celsiuse kraadi kohta (vask ja alumiinium on peaaegu samad);

1,25 = 1+α (T1-T0)

Т1=(1,25-1)/α+Т0=(1,25-1)/0,004+20=82,5 kraadi Celsiuse järgi.

Nagu näha, pole seal üldse 30 kraadi. Ilmselt tuleb kõik arvutused teha kaabli maksimaalsetel lubatud temperatuuridel. Kaabli maksimaalne töötemperatuur on olenevalt isolatsiooni tüübist 70-90 kraadi.

Ausalt öeldes ei ole ma sellega nõus, sest. see temperatuur vastab praktiliselt elektripaigaldise avariirežiimile.

Oma programmides seadsin vase eritakistuseks 0,0175 Ohm mm 2 /m ja alumiiniumi puhul 0,028 Ohm mm 2 /m.

Kui mäletate, kirjutasin, et minu lühisvoolude arvutamise programmis on tulemus ligikaudu 30% väiksem kui tabeli väärtused. Seal arvutatakse faasi-null-kontuuri takistus automaatselt. Üritasin viga leida, aga ei leidnud. Ilmselt peitub arvutuse ebatäpsus programmis kasutatavas takistuses. Ja takistuse kohta võivad küsida kõik, seega ei tohiks programmi kohta küsimusi tekkida, kui märgite takistuse ülaltoodud dokumendist.

Aga suure tõenäosusega pean tegema muudatusi pingekadude arvutamise programmides. See suurendab arvutustulemusi 25%. Kuigi ELECTRIC programmis on pingekaod peaaegu samad, mis minul.

Kui olete siin blogis esimest korda, siis näete lehel kõiki minu programme

Millise temperatuuri juures peaks Teie arvates pingekadusid arvutama: kas 30 või 70-90 kraadi juures? Kas on mingeid eeskirju, mis sellele küsimusele vastuse annavad?

Kui elektriahel on suletud, mille klemmides on potentsiaalide erinevus, tekib pinge. Vabad elektronid liiguvad elektrivälja jõudude mõjul mööda juhti. Nende liikumisel põrkuvad elektronid juhi aatomitega ja annavad neile oma kineetilise energia. Elektronide liikumise kiirus muutub pidevalt: kui elektronid põrkuvad aatomite, molekulide ja teiste elektronidega, siis see väheneb, siis elektrivälja mõjul suureneb ja uue kokkupõrke korral taas väheneb. Selle tulemusena tekib juhis ühtlane elektronide voog kiirusega mitu sentimeetrit sekundis. Järelikult puutuvad juhti läbivad elektronid alati vastu selle küljelt liikumisele. Kui elektrivool läbib juhti, siis viimane soojeneb.

Elektritakistus

Juhi elektritakistus, mida tähistatakse ladina tähega r, on keha või keskkonna omadus muuta elektrienergia soojusenergiaks, kui seda läbib elektrivool.

Diagrammidel on elektritakistus näidatud joonisel 1 näidatud viisil, A.

Nimetatakse muutuvat elektritakistust, mis muudab vooluahelas voolu reostaat. Diagrammidel on reostaadid tähistatud nii, nagu on näidatud joonisel 1, b. Üldiselt on reostaat valmistatud ühe või teise takistusega traadist, mis on keritud isoleerivale alusele. Liugur või reostaadi hoob asetatakse teatud asendisse, mille tulemusena sisestatakse ahelasse vajalik takistus.

Väikese ristlõikega pikk juht tekitab voolule suure takistuse. Suure ristlõikega lühikesed juhid pakuvad voolule vähe takistust.

Kui võtta kaks erinevast materjalist, kuid sama pikkuse ja ristlõikega juhti, juhivad juhid voolu erinevalt. See näitab, et juhi takistus sõltub juhi enda materjalist.

Juhi temperatuur mõjutab ka selle takistust. Temperatuuri tõustes suureneb metallide vastupidavus ning väheneb vedelike ja kivisöe vastupidavus. Vaid mõned spetsiaalsed metallisulamid (manganiin, konstantaan, nikkel ja teised) ei muuda temperatuuri tõustes oma vastupidavust peaaegu üldse.

Seega näeme, et juhi elektritakistus sõltub: 1) juhi pikkusest, 2) juhi ristlõikest, 3) juhi materjalist, 4) juhi temperatuurist.

Takistuse ühik on üks oomi. Om on sageli tähistatud kreeka suure tähega Ω (oomega). Seetõttu võite selle asemel, et kirjutada "Juhi takistus on 15 oomi", lihtsalt kirjutada: r= 15Ω.
1000 oomi nimetatakse 1 kilooomi(1kΩ või 1kΩ),
1 000 000 oomi nimetatakse 1 megaoomi(1 mOhm või 1MΩ).

Erinevatest materjalidest juhtide takistuse võrdlemisel on vaja iga proovi jaoks võtta teatud pikkus ja ristlõige. Siis saame hinnata, milline materjal juhib elektrivoolu paremini või halvemini.

Video 1. Juhtide takistus

Elektriline takistus

Nimetatakse 1 m pikkuse ja 1 mm² ristlõikega juhi takistust oomides takistus ja seda tähistatakse kreeka tähega ρ (ro).

Tabelis 1 on toodud mõnede juhtide eritakistused.

Tabel 1

Erinevate juhtide takistused

Tabelis on näidatud, et 1 m pikkuse ja 1 mm² ristlõikega raudtraadi takistus on 0,13 oomi. 1 oomi takistuse saamiseks peate võtma 7,7 m sellist traati. Hõbedal on madalaim takistus. 1 oomi takistuse saab saada, kui võtta 62,5 m hõbetraati ristlõikega 1 mm². Hõbe on parim juht, kuid hõbeda hind välistab selle massilise kasutamise võimaluse. Tabelis hõbeda järel tuleb vask: 1 m vasktraadi ristlõikega 1 mm² takistus on 0,0175 oomi. 1 oomi takistuse saamiseks peate võtma 57 m sellist traati.

Rafineerimise teel saadud keemiliselt puhas vask on leidnud laialdast kasutust elektrotehnikas juhtmete, kaablite, elektrimasinate ja -seadmete mähiste valmistamisel. Rauda kasutatakse laialdaselt ka juhtmetena.

Juhi takistust saab määrata järgmise valemiga:

Kus r– juhi takistus oomides; ρ – juhi eritakistus; l– juhi pikkus meetrites; S– juhtme ristlõige mm².

Näide 1. Määrake 200 m raudtraadi takistus ristlõikega 5 mm².

Näide 2. Arvutage 2 km pikkuse alumiiniumtraadi takistus, mille ristlõige on 2,5 mm².

Takistuse valemi järgi saate hõlpsasti määrata juhi pikkuse, takistuse ja ristlõike.

Näide 3. Raadiovastuvõtja jaoks on vaja kerida 30-oomine takistus nikkeltraadist, mille ristlõige on 0,21 mm². Määrake vajalik traadi pikkus.

Näide 4. Määrake 20 m nikroomtraadi ristlõige, kui selle takistus on 25 oomi.

Näide 5. 0,5 mm² ristlõikega ja 40 m pikkuse traadi takistus on 16 oomi. Määrake traadi materjal.

Juhi materjal iseloomustab selle takistust.

Eritakistuste tabeli järgi leiame, et sellel on selline takistus.

Eespool oli öeldud, et juhtmete takistus sõltub temperatuurist. Teeme järgmise katse. Kerime mitu meetrit peenikest metalltraati spiraali kujul ja ühendame selle spiraali aku vooluringiga. Voolu mõõtmiseks ühendame vooluahelaga ampermeetri. Kui spiraali kuumutatakse põleti leegis, märkate, et ampermeetri näidud vähenevad. See näitab, et metalltraadi takistus suureneb kuumutamisel.

Mõnede metallide puhul suureneb 100° kuumutamisel takistus 40–50%. On sulameid, mis kuumutamisel oma takistust veidi muudavad. Mõned erisulamid ei näita temperatuuri muutumisel praktiliselt mingit takistust. Vastupidavus suureneb temperatuuri tõustes, elektrolüütide (vedelikjuhtide), kivisöe ja mõne tahke aine takistus, vastupidi, väheneb.

Metallide võimet muuta oma takistust temperatuurimuutustega kasutatakse takistustermomeetrite konstrueerimiseks. See termomeeter on vilgukivist raamile keritud plaatinatraat. Asetades termomeetri näiteks ahju ja mõõtes plaatinatraadi takistust enne ja pärast kuumutamist, saab määrata ahju temperatuuri.

Juhi takistuse muutust selle kuumutamisel 1 oomi algtakistuse ja 1° temperatuuri kohta nimetatakse temperatuuri takistustegur ja seda tähistatakse tähega α.

Kui temperatuuril t 0 juhi takistus on r 0 ja temperatuuril t võrdub r t, siis takistuse temperatuuritegur

Märge. Seda valemit saab arvutada ainult teatud temperatuurivahemikus (kuni umbes 200 °C).

Mõnede metallide jaoks anname temperatuuri takistuse koefitsiendi α väärtused (tabel 2).

tabel 2

Mõne metalli temperatuurikoefitsiendi väärtused

Me määrame temperatuuri takistuse koefitsiendi valemist r t:

r t = r 0 .

Näide 6 Määrake temperatuurini 200 °C kuumutatud raudtraadi takistus, kui selle takistus 0 °C juures oli 100 oomi.

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

Näide 7 Plaatinatraadist valmistatud takistustermomeetril ruumis, mille temperatuur oli 15°C, oli takistus 20 oomi. Termomeeter pandi ahju ja mõne aja pärast mõõdeti selle takistust. Selgus, et see võrdub 29,6 oomiga. Määrake ahju temperatuur.

Elektrijuhtivus

Seni oleme pidanud takistuseks, mille juht elektrivoolule annab, juhtme takistust. Kuid ikkagi voolab vool läbi juhi. Seetõttu on juhil lisaks takistusele (takistusele) ka võime juhtida elektrivoolu ehk juhtivust.

Mida suurem on juhi takistus, seda väiksem on selle juhtivus, seda halvemini juhib see elektrivoolu ja vastupidi, mida väiksem on juhi takistus, mida suurem on juhi juhtivus, seda lihtsam on voolul juhti läbida. Seetõttu on juhi takistus ja juhtivus vastastikused suurused.

Matemaatikast on teada, et 5 pöördväärtus on 1/5 ja vastupidi, 1/7 pöördväärtus on 7. Seega, kui juhi takistust tähistatakse tähega r, siis on juhtivus defineeritud kui 1/ r. Juhtivust sümboliseeritakse tavaliselt tähega g.

Elektrijuhtivust mõõdetakse ühikutes (1/Ohm) või siemensides.

Näide 8 Juhi takistus on 20 oomi. Määrake selle juhtivus.

Kui r= siis 20 oomi

Näide 9 Juhi juhtivus on 0,1 (1/Ohm). Määrake selle takistus

Kui g = 0,1 (1/oomi), siis r= 1 / 0,1 = 10 (oomi)

Elektrivool I mis tahes aines tekib laetud osakeste liikumisel teatud suunas välisenergia rakendamisel (potentsiaalide erinevus U). Igal ainel on individuaalsed omadused, mis mõjutavad erinevalt voolu läbimist selles. Neid omadusi hinnatakse elektritakistuse R abil.

Georg Ohm määras empiiriliselt kindlaks aine elektritakistust mõjutavad tegurid ning tuletas selle pingest ja voolust, mis on saanud oma nime. Tema järgi on nimetatud takistuse mõõtühik rahvusvahelises SI-süsteemis. 1 oom on takistuse väärtus, mõõdetuna temperatuuril 0 °C homogeense elavhõbedasamba jaoks pikkusega 106,3 cm ja ristlõike pindalaga 1 mm 2.

Definitsioon

Elektriseadmete valmistamise materjalide hindamiseks ja praktikasse rakendamiseks termin "juhi takistus". Lisatud omadussõna „spetsiifiline” näitab kõnealuse aine puhul vastuvõetud võrdlusmahu väärtuse kasutamise tegurit. See võimaldab hinnata erinevate materjalide elektrilisi parameetreid.

Arvesse võetakse, et juhi takistus suureneb selle pikkuse suurenemise ja ristlõike vähenemisega. SI-süsteemis kasutatakse homogeense juhtme ruumala pikkusega 1 meeter ja ristlõikega 1 m 2. Tehnilistes arvutustes kasutatakse vananenud, kuid mugavat mittesüsteemset mahuühikut, mis koosneb 1 meetri pikkusest ja 1 mm 2 pindalast. Takistuse ρ valem on näidatud joonisel.

Ainete elektriliste omaduste määramiseks võeti kasutusele teine ​​tunnus - erijuhtivus b. See on pöördvõrdeline eritakistuse väärtusega ja määrab materjali võime juhtida elektrivoolu: b = 1/ρ.

Kuidas sõltub vastupidavus temperatuurist?

Materjali juhtivust mõjutab selle temperatuur. Erinevad ainete rühmad käituvad kuumutamisel või jahutamisel erinevalt. Seda omadust arvestatakse kuuma ja külma ilmaga õues töötavates elektrijuhtmetes.

Traadi materjal ja eritakistus valitakse töötingimusi arvestades.

Juhtide takistuse suurenemine voolu läbimisel kuumutamisel on seletatav asjaoluga, et metalli temperatuuri tõustes suureneb selles olevate aatomite ja elektrilaengukandjate liikumise intensiivsus igas suunas, mis tekitab tarbetuid takistusi. laetud osakeste liikumine ühes suunas ja vähendab nende vooluhulka.

Kui vähendate metalli temperatuuri, paranevad voolu läbimise tingimused. Kriitilise temperatuurini jahutamisel ilmneb paljudel metallidel ülijuhtivuse nähtus, kui nende elektritakistus on praktiliselt null. Seda omadust kasutatakse laialdaselt võimsates elektromagnetides.

Temperatuuri mõju metalli juhtivusele kasutab elektritööstus tavaliste hõõglampide valmistamisel. Kui vool läbib neid, soojeneb see sellisesse olekusse, et kiirgab valgusvoogu. Normaaltingimustes on nikroomi eritakistus umbes 1,05÷1,4 (oomi ∙mm 2)/m.

Kui lambipirn on sisse lülitatud, läbib hõõgniidi suur vool, mis soojendab metalli väga kiiresti. Samal ajal suureneb elektriahela takistus, piirates algvoolu valgustuse saamiseks vajaliku nimiväärtusega. Sel viisil on voolutugevust lihtne reguleerida nikroomspiraali kaudu, välistades vajaduse kasutada LED- ja fluorestsentsallikates kasutatavaid keerukaid liiteseadmeid.

Kuidas on tehnoloogias kasutatavate materjalide eritakistus?

Värvilistel väärismetallidel on paremad elektrijuhtivusomadused. Seetõttu on elektriseadmete kriitilised kontaktid valmistatud hõbedast. Kuid see suurendab kogu toote lõpphinda. Kõige vastuvõetavam variant on kasutada odavamaid metalle. Näiteks vase eritakistus, mis on võrdne 0,0175 (oomi ∙mm 2)/m, on sellisteks eesmärkideks üsna sobiv.

Väärismetallid- kuld, hõbe, plaatina, pallaadium, iriidium, roodium, ruteenium ja osmium, mis on saanud nime peamiselt tänu nende kõrgele keemilisele vastupidavusele ja kaunile välimusele ehetes. Lisaks on kullal, hõbedal ja plaatinal kõrge elastsus ning plaatinarühma metallidel on tulekindlus ja sarnaselt kullaga keemiline inertsus. Need väärismetallide eelised on kombineeritud.

Hea juhtivusega vasesulameid kasutatakse šuntide valmistamiseks, mis piiravad suurte voolude voolu läbi suure võimsusega ampermeetrite mõõtepea.

Alumiiniumi eritakistus 0,026÷0,029 (oomi ∙mm 2)/m on veidi suurem kui vasel, kuid selle metalli tootmine ja maksumus on madalam. Lisaks on see kergem. See seletab selle laialdast kasutamist energiasektoris välisjuhtmete ja kaablisüdamike tootmiseks.

Raua eritakistus 0,13 (oomi ∙mm 2)/m võimaldab seda kasutada ka elektrivoolu edastamiseks, kuid see toob kaasa suuremad võimsuskadud. Terasesulamid on suurendanud tugevust. Seetõttu on kõrgepingeliinide alumiiniumist õhujuhtmetesse põimitud terasniidid, mis on projekteeritud taluma tõmbekoormust.

See kehtib eriti siis, kui juhtmetele tekib jää või tugevad tuuleiilid.

Mõnedel sulamitel, näiteks konstantiinil ja niklil, on teatud vahemikus termiliselt stabiilsed takistusomadused. Nikli elektritakistus jääb praktiliselt muutumatuks 0 kuni 100 kraadi Celsiuse järgi. Seetõttu on reostaatide spiraalid valmistatud niklist.

Plaatina eritakistuse väärtuste range muutmise omadus sõltuvalt selle temperatuurist kasutatakse mõõteriistades laialdaselt. Kui stabiliseeritud pingeallika elektrivool lastakse läbi plaatinajuhi ja arvutatakse takistuse väärtus, näitab see plaatina temperatuuri. See võimaldab skaalat gradueerida kraadides, mis vastavad oomi väärtustele. See meetod võimaldab mõõta temperatuuri kraadide murdosade täpsusega.

Mõnikord peate praktiliste probleemide lahendamiseks teadma kaabli impedants või eritakistus. Sel eesmärgil pakuvad kaablitoodete teatmikud ühe südamiku induktiivse ja aktiivtakistuse väärtused iga ristlõike väärtuse kohta. Nende abiga arvutatakse lubatud koormused ja tekkiv soojus, määratakse vastuvõetavad töötingimused ja valitakse tõhus kaitse.

Metallide juhtivust mõjutab nende töötlemise meetod. Surve kasutamine plastiliseks deformatsiooniks rikub kristallvõre struktuuri, suurendab defektide arvu ja suurendab vastupidavust. Selle vähendamiseks kasutatakse rekristallisatsiooni lõõmutamist.

Metallide venitamine või kokkusurumine põhjustab neis elastse deformatsiooni, millest alates vähenevad elektronide soojusvibratsiooni amplituudid ja mõnevõrra väheneb takistus.

Maandussüsteemide projekteerimisel on vaja arvestada. See erineb määratluse poolest ülaltoodud meetodist ja seda mõõdetakse SI ühikutes - Ohm∙meeter. Seda kasutatakse maa sees elektrivoolu voolu kvaliteedi hindamiseks.

Pinnase juhtivust mõjutavad paljud tegurid, sealhulgas mulla niiskus, tihedus, osakeste suurus, temperatuur ning soolade, hapete ja leeliste kontsentratsioon.