Ηλεκτρική αντίσταση αργύρου. Αντίσταση αλουμινίου

Έχει διαπιστωθεί πειραματικά ότι η αντίσταση RΟ μεταλλικός αγωγός είναι ευθέως ανάλογος με το μήκος του μεγάλοκαι αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν της διατομής του ΕΝΑ:

R = ρ ΜΕΓΑΛΟ/ ΕΝΑ (26.4)

που είναι ο συντελεστής ρ ονομάζεται ειδική αντίσταση και χρησιμεύει ως χαρακτηριστικό της ουσίας από την οποία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός. Αυτό είναι κοινή λογική: ένα παχύ σύρμα θα πρέπει να έχει μικρότερη αντίσταση από ένα λεπτό σύρμα επειδή τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σε μια μεγαλύτερη περιοχή σε ένα παχύ σύρμα. Και μπορούμε να περιμένουμε αύξηση της αντίστασης με την αύξηση του μήκους του αγωγού, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των εμποδίων στη ροή των ηλεκτρονίων.

Τυπικές τιμές ρ για διαφορετικά υλικά δίνονται στην πρώτη στήλη του πίνακα. 26.2. (Οι πραγματικές τιμές ποικίλλουν ανάλογα με την καθαρότητα, τη θερμική επεξεργασία, τη θερμοκρασία και άλλους παράγοντες.)

Το ασήμι έχει τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση, που έτσι αποδεικνύεται ότι είναι ο καλύτερος αγωγός. ωστόσο είναι ακριβό. Ο χαλκός είναι ελαφρώς κατώτερος από το ασήμι. Είναι σαφές γιατί τα καλώδια κατασκευάζονται συχνότερα από χαλκό.

Το αλουμίνιο έχει υψηλότερη ειδική αντίσταση από τον χαλκό, αλλά έχει πολύ χαμηλότερη πυκνότητα και προτιμάται σε ορισμένες εφαρμογές (για παράδειγμα, σε καλώδια ρεύματος) επειδή η αντίσταση των συρμάτων αλουμινίου της ίδιας μάζας είναι μικρότερη από αυτή του χαλκού. Η αμοιβαία ειδική αντίσταση χρησιμοποιείται συχνά:

σ = 1/ρ (26.5)

σ ονομάζεται ειδική αγωγιμότητα. Η ειδική αγωγιμότητα μετριέται σε μονάδες (Ohm m) -1.

Η ειδική αντίσταση μιας ουσίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Κατά κανόνα, η αντίσταση των μετάλλων αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Αυτό δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη: καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα άτομα κινούνται πιο γρήγορα, η διάταξή τους γίνεται λιγότερο διατεταγμένη και μπορούμε να περιμένουμε να παρεμβαίνουν περισσότερο στη ροή των ηλεκτρονίων. Σε στενά εύρη θερμοκρασιών, η ειδική αντίσταση του μετάλλου αυξάνεται σχεδόν γραμμικά με τη θερμοκρασία:

Οπου ρ Τ- ειδική αντίσταση στη θερμοκρασία Τ, ρ 0 - ειδική αντίσταση σε τυπική θερμοκρασία Τ 0 , α α - συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας (TCR). Οι τιμές του a δίνονται στον πίνακα. 26.2. Σημειώστε ότι για τους ημιαγωγούς το TCR μπορεί να είναι αρνητικό. Αυτό είναι προφανές, αφού με την αύξηση της θερμοκρασίας ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων αυξάνεται και βελτιώνουν τις αγώγιμες ιδιότητες της ουσίας. Έτσι, η αντίσταση ενός ημιαγωγού μπορεί να μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (αν και όχι πάντα).

Οι τιμές του a εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, επομένως θα πρέπει να δώσετε προσοχή στο εύρος θερμοκρασίας εντός του οποίου ισχύει αυτή η τιμή (για παράδειγμα, σύμφωνα με ένα βιβλίο αναφοράς φυσικών μεγεθών). Εάν το εύρος των αλλαγών θερμοκρασίας αποδειχθεί ευρύ, τότε η γραμμικότητα θα παραβιαστεί και αντί για το (26.6) είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια έκφραση που περιέχει όρους που εξαρτώνται από τη δεύτερη και την τρίτη δύναμη της θερμοκρασίας:

ρ Τ = ρ 0 (1+αT+ + βΤ 2 + γT 3),

που είναι οι συντελεστές β Και γ συνήθως πολύ μικρό (βάζουμε Τ 0 = 0°С), αλλά γενικά Τοι συνεισφορές αυτών των μελών γίνονται σημαντικές.

Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, η ειδική αντίσταση ορισμένων μετάλλων, καθώς και κραμάτων και ενώσεων, πέφτει στο μηδέν με την ακρίβεια των σύγχρονων μετρήσεων. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Ολλανδό φυσικό Geike Kamerling Onnes (1853-1926) το 1911 όταν ο υδράργυρος ψύχθηκε κάτω από τους 4,2 Κ. Σε αυτή τη θερμοκρασία, η ηλεκτρική αντίσταση του υδραργύρου έπεσε ξαφνικά στο μηδέν.

Οι υπεραγωγοί εισέρχονται σε μια υπεραγώγιμη κατάσταση κάτω από τη θερμοκρασία μετάβασης, η οποία είναι συνήθως μερικούς βαθμούς Kelvin (λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν). Παρατηρήθηκε ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν υπεραγώγιμο δακτύλιο, ο οποίος πρακτικά δεν εξασθενούσε απουσία τάσης για αρκετά χρόνια.

Τα τελευταία χρόνια, η υπεραγωγιμότητα έχει μελετηθεί εντατικά για να κατανοηθεί ο μηχανισμός της και να βρεθούν υλικά που υπεραγώγουν σε υψηλότερες θερμοκρασίες για να μειωθεί το κόστος και η ταλαιπωρία της ψύξης σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Η πρώτη επιτυχημένη θεωρία της υπεραγωγιμότητας δημιουργήθηκε από τους Bardeen, Cooper και Schrieffer το 1957. Οι υπεραγωγοί χρησιμοποιούνται ήδη σε μεγάλους μαγνήτες, όπου το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από ηλεκτρικό ρεύμα (βλ. Κεφάλαιο 28), το οποίο μειώνει σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας. Φυσικά, η διατήρηση ενός υπεραγωγού σε χαμηλή θερμοκρασία απαιτεί και ενέργεια.

Σχόλια και προτάσεις είναι δεκτά και ευπρόσδεκτα!

Η ηλεκτρική αντίσταση, εκφρασμένη σε ohms, είναι διαφορετική από την έννοια της ειδικής αντίστασης. Για να καταλάβουμε τι είναι η ειδική αντίσταση, πρέπει να τη συσχετίσουμε με τις φυσικές ιδιότητες του υλικού.

Σχετικά με την αγωγιμότητα και την ειδική αντίσταση

Η ροή των ηλεκτρονίων δεν κινείται ανεμπόδιστα μέσα στο υλικό. Σε σταθερή θερμοκρασία, τα στοιχειώδη σωματίδια ταλαντεύονται γύρω από μια κατάσταση ηρεμίας. Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας παρεμβάλλονται μεταξύ τους μέσω αμοιβαίας απώθησης λόγω παρόμοιου φορτίου. Έτσι προκύπτει η αντίσταση.

Η αγωγιμότητα είναι ένα εγγενές χαρακτηριστικό των υλικών και ποσοτικοποιεί την ευκολία με την οποία τα φορτία μπορούν να κινηθούν όταν μια ουσία εκτίθεται σε ηλεκτρικό πεδίο. Η ειδική αντίσταση είναι η αμοιβαία αντίσταση του υλικού και περιγράφει τον βαθμό δυσκολίας που αντιμετωπίζουν τα ηλεκτρόνια καθώς κινούνται μέσα από ένα υλικό, δίνοντας μια ένδειξη του πόσο καλός ή κακός είναι ένας αγωγός.

Σπουδαίος!Μια ηλεκτρική ειδική αντίσταση με υψηλή τιμή υποδηλώνει ότι το υλικό είναι κακός αγωγός, ενώ μια ειδική αντίσταση με χαμηλή τιμή υποδηλώνει καλό αγωγό.

Η ειδική αγωγιμότητα ορίζεται με το γράμμα σ και υπολογίζεται από τον τύπο:

Η ειδική αντίσταση ρ, ως αντίστροφος δείκτης, μπορεί να βρεθεί ως εξής:

Σε αυτήν την έκφραση, το E είναι η ένταση του παραγόμενου ηλεκτρικού πεδίου (V/m) και το J είναι η πυκνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος (A/m²). Τότε η μονάδα μέτρησης ρ θα είναι:

V/m x m²/A = ohm m.

Για την αγωγιμότητα σ, η μονάδα στην οποία μετράται είναι S/m ή Siemens ανά μέτρο.

Είδη υλικών

Σύμφωνα με την ειδική αντίσταση των υλικών, μπορούν να ταξινομηθούν σε διάφορους τύπους:

1. Μαέστροι. Αυτά περιλαμβάνουν όλα τα μέταλλα, τα κράματα, τα διαλύματα που διασπώνται σε ιόντα, καθώς και τα θερμικά διεγερμένα αέρια, συμπεριλαμβανομένου του πλάσματος. Μεταξύ των μη μετάλλων, ο γραφίτης μπορεί να αναφερθεί ως παράδειγμα.
2. Ημιαγωγοί, που είναι στην πραγματικότητα μη αγώγιμα υλικά, των οποίων τα κρυσταλλικά πλέγματα είναι σκόπιμα εμποτισμένα με τη συμπερίληψη ξένων ατόμων με μεγαλύτερο ή μικρότερο αριθμό δεσμευμένων ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται σχεδόν ελεύθερα περίσσεια ηλεκτρονίων ή οπών στη δομή του πλέγματος, τα οποία συμβάλλουν στην αγωγιμότητα του ρεύματος.
3. Τα διηλεκτρικά ή οι διαχωρισμένοι μονωτές είναι όλα τα υλικά που υπό κανονικές συνθήκες δεν έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια.

Για τη μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας ή σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις για οικιακούς και βιομηχανικούς σκοπούς, ένα συχνά χρησιμοποιούμενο υλικό είναι ο χαλκός με τη μορφή μονοπύρηνων ή πολυπύρηνων καλωδίων. Ένα εναλλακτικό μέταλλο είναι το αλουμίνιο, αν και η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι 60% αυτής του αλουμινίου. Αλλά είναι πολύ ελαφρύτερο από τον χαλκό, που προκαθόρισε τη χρήση του σε γραμμές ηλεκτροδότησης δικτύων υψηλής τάσης. Ο χρυσός χρησιμοποιείται ως αγωγός σε ηλεκτρικά κυκλώματα ειδικής χρήσης.

Ενδιαφέρων.Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού υιοθετήθηκε από τη Διεθνή Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή το 1913 ως πρότυπο για αυτήν την τιμή. Εξ ορισμού, η αγωγιμότητα του χαλκού μετρούμενη στις 20° είναι 0,58108 S/m. Αυτή η τιμή ονομάζεται 100% LACS και η αγωγιμότητα των υπολοίπων υλικών εκφράζεται ως ένα ορισμένο ποσοστό LACS.

Τα περισσότερα μέταλλα έχουν τιμή αγωγιμότητας μικρότερη από 100% LACS. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις, όπως το ασήμι ή ο ειδικός χαλκός με πολύ υψηλή αγωγιμότητα, που ονομάζονται C-103 και C-110, αντίστοιχα.

Τα διηλεκτρικά δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό και χρησιμοποιούνται ως μονωτές. Παραδείγματα μονωτών:

• ποτήρι,
• κεραμικά,
• πλαστική ύλη,
• καουτσούκ,
• μαρμαρυγίας,
• κερί,
• χαρτί,
• ξερό ξύλο,
• πορσελάνη,
• μερικά λίπη για βιομηχανική και ηλεκτρική χρήση και βακελίτης.

Μεταξύ των τριών ομάδων οι μεταβάσεις είναι ρευστές. Είναι σίγουρα γνωστό: δεν υπάρχουν απολύτως μη αγώγιμα μέσα και υλικά. Για παράδειγμα, ο αέρας είναι μονωτής σε θερμοκρασία δωματίου, αλλά όταν εκτίθεται σε ισχυρό σήμα χαμηλής συχνότητας, μπορεί να γίνει αγωγός.

Προσδιορισμός αγωγιμότητας

Κατά τη σύγκριση της ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης διαφορετικών ουσιών, απαιτούνται τυποποιημένες συνθήκες μέτρησης:

1. Στην περίπτωση υγρών, κακών αγωγών και μονωτών, χρησιμοποιούνται κυβικά δείγματα με μήκος άκρου 10 mm.
2. Οι τιμές ειδικής αντίστασης των εδαφών και των γεωλογικών σχηματισμών καθορίζονται σε κύβους με μήκος κάθε άκρης 1 m.
3. Η αγωγιμότητα ενός διαλύματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση των ιόντων του. Ένα συμπυκνωμένο διάλυμα διασπάται λιγότερο και έχει λιγότερους φορείς φορτίου, γεγονός που μειώνει την αγωγιμότητα. Καθώς η αραίωση αυξάνεται, ο αριθμός των ζευγών ιόντων αυξάνεται. Η συγκέντρωση των διαλυμάτων ορίζεται στο 10%.
4. Για τον προσδιορισμό της ειδικής αντίστασης των μεταλλικών αγωγών, χρησιμοποιούνται σύρματα μήκους μέτρου και διατομής 1 mm².

Εάν ένα υλικό, όπως ένα μέταλλο, μπορεί να παρέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια, τότε όταν εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού, ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσω του σύρματος. Καθώς η τάση αυξάνεται, περισσότερα ηλεκτρόνια μετακινούνται μέσω της ουσίας στη μονάδα χρόνου. Εάν όλες οι πρόσθετες παράμετροι (θερμοκρασία, επιφάνεια διατομής, μήκος και υλικό σύρματος) παραμένουν αμετάβλητες, τότε ο λόγος του ρεύματος προς την εφαρμοζόμενη τάση είναι επίσης σταθερός και ονομάζεται αγωγιμότητα:

Συνεπώς, η ηλεκτρική αντίσταση θα είναι:

Το αποτέλεσμα είναι σε ohms.

Με τη σειρά του, ο αγωγός μπορεί να έχει διαφορετικά μήκη, μεγέθη διατομής και κατασκευασμένο από διαφορετικά υλικά, γεγονός που καθορίζει την τιμή του R. Μαθηματικά, αυτή η σχέση μοιάζει με αυτό:

Ο συντελεστής υλικού λαμβάνει υπόψη τον συντελεστή ρ.

Από αυτό μπορούμε να εξαγάγουμε τον τύπο για την ειδική αντίσταση:

Εάν οι τιμές των S και l αντιστοιχούν στις δεδομένες συνθήκες για τον συγκριτικό υπολογισμό της ειδικής αντίστασης, δηλαδή 1 mm² και 1 m, τότε ρ = R. Όταν αλλάζουν οι διαστάσεις του αγωγού, αλλάζει και ο αριθμός των ohms.

Το ηλεκτρικό ρεύμα Ι σε οποιαδήποτε ουσία δημιουργείται από την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση λόγω της εφαρμογής εξωτερικής ενέργειας (διαφορά δυναμικού U). Κάθε ουσία έχει μεμονωμένες ιδιότητες που επηρεάζουν διαφορετικά τη διέλευση ρεύματος σε αυτήν. Αυτές οι ιδιότητες αξιολογούνται από την ηλεκτρική αντίσταση R.

Ο Georg Ohm προσδιόρισε εμπειρικά τους παράγοντες που επηρεάζουν την ηλεκτρική αντίσταση μιας ουσίας και την εξήγαγε από την τάση και το ρεύμα, που πήρε το όνομά του. Η μονάδα μέτρησης της αντίστασης στο διεθνές σύστημα SI πήρε το όνομά του. 1 Ohm είναι η τιμή αντίστασης που μετράται σε θερμοκρασία 0 ° C για μια ομοιογενή στήλη υδραργύρου μήκους 106,3 cm με επιφάνεια διατομής 1 mm 2.

Ορισμός

Για την αξιολόγηση και την εφαρμογή υλικών για την κατασκευή ηλεκτρικών συσκευών, ο όρος "αντίσταση αγωγού". Το προστιθέμενο επίθετο «ειδικό» υποδηλώνει τον παράγοντα χρήσης της τιμής όγκου αναφοράς που υιοθετήθηκε για την εν λόγω ουσία. Αυτό καθιστά δυνατή την αξιολόγηση των ηλεκτρικών παραμέτρων διαφορετικών υλικών.

Λαμβάνεται υπόψη ότι η αντίσταση του αγωγού αυξάνεται με την αύξηση του μήκους του και τη μείωση της διατομής του. Το σύστημα SI χρησιμοποιεί έναν όγκο ομοιογενούς αγωγού με μήκος 1 μέτρο και διατομή 1 m 2. Στους τεχνικούς υπολογισμούς, χρησιμοποιείται μια ξεπερασμένη αλλά βολική μονάδα όγκου μη συστήματος, που αποτελείται από μήκος 1 μέτρο και επιφάνεια 1 mm 2. Ο τύπος για την ειδική αντίσταση ρ φαίνεται στο σχήμα.

Για τον προσδιορισμό των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των ουσιών, εισήχθη ένα άλλο χαρακτηριστικό - ειδική αγωγιμότητα β. Είναι αντιστρόφως ανάλογο της τιμής ειδικής αντίστασης και καθορίζει την ικανότητα του υλικού να άγει ηλεκτρικό ρεύμα: b = 1/ρ.

Πώς εξαρτάται η ειδική αντίσταση από τη θερμοκρασία;

Η αγωγιμότητα ενός υλικού επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του. Διαφορετικές ομάδες ουσιών συμπεριφέρονται διαφορετικά όταν θερμαίνονται ή ψύχονται. Αυτή η ιδιότητα λαμβάνεται υπόψη στα ηλεκτρικά καλώδια που λειτουργούν σε εξωτερικούς χώρους σε ζεστό και κρύο καιρό.

Το υλικό και η ειδική αντίσταση του σύρματος επιλέγονται λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες λειτουργίας του.

Η αύξηση της αντίστασης των αγωγών στη διέλευση του ρεύματος όταν θερμαίνεται εξηγείται από το γεγονός ότι καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του μετάλλου, η ένταση της κίνησης των ατόμων και των φορέων ηλεκτρικού φορτίου σε αυτό αυξάνεται προς όλες τις κατευθύνσεις, γεγονός που δημιουργεί περιττά εμπόδια στο η κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων προς μία κατεύθυνση και μειώνει την ποσότητα της ροής τους.

Εάν μειώσετε τη θερμοκρασία του μετάλλου, οι συνθήκες για τη διέλευση του ρεύματος βελτιώνονται. Όταν ψύχονται σε μια κρίσιμη θερμοκρασία, πολλά μέταλλα παρουσιάζουν το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας, όταν η ηλεκτρική τους αντίσταση είναι πρακτικά μηδενική. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως σε ισχυρούς ηλεκτρομαγνήτες.

Η επίδραση της θερμοκρασίας στην αγωγιμότητα του μετάλλου χρησιμοποιείται από την ηλεκτρική βιομηχανία στην κατασκευή συνηθισμένων λαμπτήρων πυρακτώσεως. Όταν ένα ρεύμα διέρχεται από αυτά, θερμαίνεται σε τέτοια κατάσταση που εκπέμπει μια φωτεινή ροή. Υπό κανονικές συνθήκες, η ειδική αντίσταση του nichrome είναι περίπου 1,05÷1,4 (ohm ∙mm 2)/m.

Όταν ο λαμπτήρας είναι αναμμένος, ένα μεγάλο ρεύμα διέρχεται από το νήμα, το οποίο θερμαίνει πολύ γρήγορα το μέταλλο. Ταυτόχρονα, η αντίσταση του ηλεκτρικού κυκλώματος αυξάνεται, περιορίζοντας το αρχικό ρεύμα στην ονομαστική τιμή που απαιτείται για τη λήψη φωτισμού. Με αυτόν τον τρόπο, η ισχύς του ρεύματος ρυθμίζεται εύκολα μέσω μιας σπείρας nichrome, εξαλείφοντας την ανάγκη χρήσης πολύπλοκων στραγγαλιστικών πηνίων που χρησιμοποιούνται σε πηγές LED και φθορισμού.

Πώς χρησιμοποιείται η ειδική αντίσταση των υλικών στην τεχνολογία;

Τα μη σιδηρούχα ευγενή μέταλλα έχουν καλύτερες ιδιότητες ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Επομένως, οι κρίσιμες επαφές στις ηλεκτρικές συσκευές είναι κατασκευασμένες από ασήμι. Αυτό όμως αυξάνει το τελικό κόστος ολόκληρου του προϊόντος. Η πιο αποδεκτή επιλογή είναι η χρήση φθηνότερων μετάλλων. Για παράδειγμα, η ειδική αντίσταση του χαλκού ίση με 0,0175 (ohm ∙mm 2)/m είναι αρκετά κατάλληλη για τέτοιους σκοπούς.

Ευγενή μέταλλα- χρυσός, ασήμι, πλατίνα, παλλάδιο, ιρίδιο, ρόδιο, ρουθήνιο και όσμιο, που ονομάζονται κυρίως λόγω της υψηλής χημικής αντοχής και της όμορφης εμφάνισής τους στα κοσμήματα. Επιπλέον, ο χρυσός, το ασήμι και η πλατίνα έχουν υψηλή ολκιμότητα και τα μέταλλα της ομάδας της πλατίνας έχουν ανθεκτικότητα και, όπως ο χρυσός, χημική αδράνεια. Αυτά τα πλεονεκτήματα των ευγενών μετάλλων συνδυάζονται.

Τα κράματα χαλκού, τα οποία έχουν καλή αγωγιμότητα, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διακλαδώσεων που περιορίζουν τη ροή μεγάλων ρευμάτων μέσω της κεφαλής μέτρησης των αμπερόμετρων υψηλής ισχύος.

Η ειδική αντίσταση του αλουμινίου 0,026÷0,029 (ohm ∙mm 2)/m είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του χαλκού, αλλά η παραγωγή και το κόστος αυτού του μετάλλου είναι χαμηλότερα. Επιπλέον είναι πιο ελαφρύ. Αυτό εξηγεί την ευρεία χρήση του στον ενεργειακό τομέα για την κατασκευή συρμάτων και πυρήνων καλωδίων εξωτερικού χώρου.

Η ειδική αντίσταση του σιδήρου 0,13 (ohm ∙mm 2)/m επιτρέπει επίσης τη χρήση του για τη μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά αυτό έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερες απώλειες ισχύος. Τα κράματα χάλυβα έχουν αυξημένη αντοχή. Ως εκ τούτου, τα νήματα από χάλυβα υφαίνονται στα εναέρια καλώδια αλουμινίου των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης, τα οποία είναι σχεδιασμένα να αντέχουν σε εφελκυστικά φορτία.

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν σχηματίζεται πάγος σε καλώδια ή ισχυρές ριπές ανέμου.

Ορισμένα κράματα, για παράδειγμα, η σταθερίνη και το νικέλιο, έχουν θερμικά σταθερά χαρακτηριστικά αντίστασης σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Η ηλεκτρική ειδική αντίσταση του νικελίου παραμένει ουσιαστικά αμετάβλητη από 0 έως 100 βαθμούς Κελσίου. Επομένως, οι σπείρες για ρεοστάτες είναι κατασκευασμένες από νικέλιο.

Η ιδιότητα της αυστηρής αλλαγής των τιμών ειδικής αντίστασης της πλατίνας ανάλογα με τη θερμοκρασία της χρησιμοποιείται ευρέως στα όργανα μέτρησης. Εάν το ηλεκτρικό ρεύμα από μια σταθεροποιημένη πηγή τάσης διέρχεται μέσω ενός αγωγού πλατίνας και υπολογίζεται η τιμή αντίστασης, θα υποδηλώνει τη θερμοκρασία της πλατίνας. Αυτό επιτρέπει τη διαβάθμιση της κλίμακας σε βαθμούς που αντιστοιχούν σε τιμές Ohm. Αυτή η μέθοδος σάς επιτρέπει να μετράτε τη θερμοκρασία με ακρίβεια κλασμάτων μοιρών.

Μερικές φορές για να λύσετε πρακτικά προβλήματα πρέπει να γνωρίζετε σύνθετη αντίσταση καλωδίου ή ειδική αντίσταση. Για το σκοπό αυτό, τα βιβλία αναφοράς για προϊόντα καλωδίων παρέχουν τις τιμές της επαγωγικής και ενεργητικής αντίστασης ενός πυρήνα για κάθε τιμή διατομής. Με τη βοήθειά τους υπολογίζονται τα επιτρεπόμενα φορτία και η παραγόμενη θερμότητα, καθορίζονται οι αποδεκτές συνθήκες λειτουργίας και επιλέγεται η αποτελεσματική προστασία.

Η αγωγιμότητα των μετάλλων επηρεάζεται από τη μέθοδο επεξεργασίας τους. Η χρήση πίεσης για πλαστική παραμόρφωση διαταράσσει τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος, αυξάνει τον αριθμό των ελαττωμάτων και αυξάνει την αντίσταση. Για τη μείωση του, χρησιμοποιείται ανόπτηση ανακρυστάλλωσης.

Η διάταση ή η συμπίεση μετάλλων προκαλεί ελαστική παραμόρφωση σε αυτά, από την οποία μειώνονται τα πλάτη των θερμικών δονήσεων των ηλεκτρονίων και η αντίσταση μειώνεται κάπως.

Κατά το σχεδιασμό συστημάτων γείωσης, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη. Διαφέρει ως προς τον ορισμό από την παραπάνω μέθοδο και μετριέται σε μονάδες SI - Ohm∙meter. Χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ποιότητας της ροής ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στη γη.

Η αγωγιμότητα του εδάφους επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως η υγρασία του εδάφους, η πυκνότητα, το μέγεθος των σωματιδίων, η θερμοκρασία και η συγκέντρωση αλάτων, οξέων και αλκαλίων.

Η έννοια του «ειδικού χαλκού» απαντάται συχνά στη βιβλιογραφία ηλεκτρολογίας. Και δεν μπορείτε παρά να αναρωτηθείτε, τι είναι αυτό;

Η έννοια της «αντίστασης» για κάθε αγωγό συνδέεται συνεχώς με την κατανόηση της διαδικασίας του ηλεκτρικού ρεύματος που ρέει μέσα από αυτόν. Δεδομένου ότι το άρθρο θα επικεντρωθεί στην αντίσταση του χαλκού, θα πρέπει να εξετάσουμε τις ιδιότητές του και τις ιδιότητες των μετάλλων.

Όταν πρόκειται για μέταλλα, θυμάστε άθελά σας ότι όλα έχουν μια συγκεκριμένη δομή - ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Τα άτομα βρίσκονται στους κόμβους ενός τέτοιου πλέγματος και κινούνται σε σχέση με αυτά. Οι αποστάσεις και η θέση αυτών των κόμβων εξαρτώνται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης των ατόμων μεταξύ τους (απώθηση και έλξη) και είναι διαφορετικές για διαφορετικά μέταλλα. Και τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τα άτομα στις τροχιές τους. Διατηρούνται επίσης σε τροχιά από την ισορροπία δυνάμεων. Μόνο αυτό είναι ατομικό και φυγόκεντρο. Μπορείτε να φανταστείτε την εικόνα; Μπορείς να το πεις, από ορισμένες απόψεις, στατικό.

Τώρα ας προσθέσουμε δυναμική. Ένα ηλεκτρικό πεδίο αρχίζει να ενεργεί σε ένα κομμάτι χαλκού. Τι συμβαίνει μέσα στον αγωγό; Τα ηλεκτρόνια, που αποσπώνται από τις τροχιές τους από τη δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου, ορμούν στον θετικό του πόλο. Εδώ έχετε την κατευθυνόμενη κίνηση των ηλεκτρονίων, ή μάλλον, το ηλεκτρικό ρεύμα. Αλλά στο δρόμο της κίνησής τους συναντούν άτομα στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος και ηλεκτρόνια που εξακολουθούν να περιστρέφονται γύρω από τα άτομα τους. Ταυτόχρονα, χάνουν την ενέργειά τους και αλλάζουν την κατεύθυνση της κίνησης. Τώρα η έννοια της φράσης «αντίσταση αγωγού» γίνεται λίγο πιο ξεκάθαρη; Είναι τα άτομα του πλέγματος και τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω τους που αντιστέκονται στην κατευθυντική κίνηση των ηλεκτρονίων που αποσπώνται από τις τροχιές τους από το ηλεκτρικό πεδίο. Αλλά η έννοια της αντίστασης του αγωγού μπορεί να ονομαστεί γενικό χαρακτηριστικό. Η ειδική αντίσταση χαρακτηρίζει κάθε αγωγό πιο ξεχωριστά. Συμπεριλαμβανομένου του χαλκού. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ατομικό για κάθε μέταλλο, καθώς εξαρτάται άμεσα μόνο από το σχήμα και το μέγεθος του κρυσταλλικού πλέγματος και, σε κάποιο βαθμό, από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία του αγωγού αυξάνεται, τα άτομα δονούνται πιο έντονα στις θέσεις του πλέγματος. Και τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από κόμβους με υψηλότερες ταχύτητες και σε τροχιές μεγαλύτερης ακτίνας. Και, φυσικά, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια αντιμετωπίζουν μεγαλύτερη αντίσταση όταν κινούνται. Αυτή είναι η φυσική της διαδικασίας.

Για τις ανάγκες του κλάδου των ηλεκτρολόγων μηχανικών, έχει καθιερωθεί ευρεία παραγωγή μετάλλων όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός, των οποίων η ειδική ειδική αντίσταση είναι αρκετά χαμηλή. Από αυτά τα μέταλλα κατασκευάζονται καλώδια και διάφοροι τύποι καλωδίων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στις κατασκευές, για την παραγωγή οικιακών συσκευών, ζυγών, περιελίξεων μετασχηματιστών και άλλων ηλεκτρικών προϊόντων.

Έχει διαπιστωθεί πειραματικά ότι η αντίσταση RΟ μεταλλικός αγωγός είναι ευθέως ανάλογος με το μήκος του μεγάλοκαι αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν της διατομής του ΕΝΑ:

R = ρ ΜΕΓΑΛΟ/ ΕΝΑ (26.4)

που είναι ο συντελεστής ρ ονομάζεται ειδική αντίσταση και χρησιμεύει ως χαρακτηριστικό της ουσίας από την οποία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός. Αυτό είναι κοινή λογική: ένα παχύ σύρμα θα πρέπει να έχει μικρότερη αντίσταση από ένα λεπτό σύρμα επειδή τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σε μια μεγαλύτερη περιοχή σε ένα παχύ σύρμα. Και μπορούμε να περιμένουμε αύξηση της αντίστασης με την αύξηση του μήκους του αγωγού, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των εμποδίων στη ροή των ηλεκτρονίων.

Τυπικές τιμές ρ για διαφορετικά υλικά δίνονται στην πρώτη στήλη του πίνακα. 26.2. (Οι πραγματικές τιμές ποικίλλουν ανάλογα με την καθαρότητα, τη θερμική επεξεργασία, τη θερμοκρασία και άλλους παράγοντες.)

Το ασήμι έχει τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση, που έτσι αποδεικνύεται ότι είναι ο καλύτερος αγωγός. ωστόσο είναι ακριβό. Ο χαλκός είναι ελαφρώς κατώτερος από το ασήμι. Είναι σαφές γιατί τα καλώδια κατασκευάζονται συχνότερα από χαλκό.

Το αλουμίνιο έχει υψηλότερη ειδική αντίσταση από τον χαλκό, αλλά έχει πολύ χαμηλότερη πυκνότητα και προτιμάται σε ορισμένες εφαρμογές (για παράδειγμα, σε καλώδια ρεύματος) επειδή η αντίσταση των συρμάτων αλουμινίου της ίδιας μάζας είναι μικρότερη από αυτή του χαλκού. Η αμοιβαία ειδική αντίσταση χρησιμοποιείται συχνά:

σ = 1/ρ (26.5)

σ ονομάζεται ειδική αγωγιμότητα. Η ειδική αγωγιμότητα μετριέται σε μονάδες (Ohm m) -1.

Η ειδική αντίσταση μιας ουσίας εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Κατά κανόνα, η αντίσταση των μετάλλων αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Αυτό δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη: καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα άτομα κινούνται πιο γρήγορα, η διάταξή τους γίνεται λιγότερο διατεταγμένη και μπορούμε να περιμένουμε να παρεμβαίνουν περισσότερο στη ροή των ηλεκτρονίων. Σε στενά εύρη θερμοκρασιών, η ειδική αντίσταση του μετάλλου αυξάνεται σχεδόν γραμμικά με τη θερμοκρασία:

Οπου ρ Τ- ειδική αντίσταση στη θερμοκρασία Τ, ρ 0 - ειδική αντίσταση σε τυπική θερμοκρασία Τ 0 , α α - συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας (TCR). Οι τιμές του a δίνονται στον πίνακα. 26.2. Σημειώστε ότι για τους ημιαγωγούς το TCR μπορεί να είναι αρνητικό. Αυτό είναι προφανές, αφού με την αύξηση της θερμοκρασίας ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων αυξάνεται και βελτιώνουν τις αγώγιμες ιδιότητες της ουσίας. Έτσι, η αντίσταση ενός ημιαγωγού μπορεί να μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (αν και όχι πάντα).

Οι τιμές του a εξαρτώνται από τη θερμοκρασία, επομένως θα πρέπει να δώσετε προσοχή στο εύρος θερμοκρασίας εντός του οποίου ισχύει αυτή η τιμή (για παράδειγμα, σύμφωνα με ένα βιβλίο αναφοράς φυσικών μεγεθών). Εάν το εύρος των αλλαγών θερμοκρασίας αποδειχθεί ευρύ, τότε η γραμμικότητα θα παραβιαστεί και αντί για το (26.6) είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια έκφραση που περιέχει όρους που εξαρτώνται από τη δεύτερη και την τρίτη δύναμη της θερμοκρασίας:

ρ Τ = ρ 0 (1+αT+ + βΤ 2 + γT 3),

που είναι οι συντελεστές β Και γ συνήθως πολύ μικρό (βάζουμε Τ 0 = 0°С), αλλά γενικά Τοι συνεισφορές αυτών των μελών γίνονται σημαντικές.

Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, η ειδική αντίσταση ορισμένων μετάλλων, καθώς και κραμάτων και ενώσεων, πέφτει στο μηδέν με την ακρίβεια των σύγχρονων μετρήσεων. Αυτή η ιδιότητα ονομάζεται υπεραγωγιμότητα. Παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τον Ολλανδό φυσικό Geike Kamerling Onnes (1853-1926) το 1911 όταν ο υδράργυρος ψύχθηκε κάτω από τους 4,2 Κ. Σε αυτή τη θερμοκρασία, η ηλεκτρική αντίσταση του υδραργύρου έπεσε ξαφνικά στο μηδέν.

Οι υπεραγωγοί εισέρχονται σε μια υπεραγώγιμη κατάσταση κάτω από τη θερμοκρασία μετάβασης, η οποία είναι συνήθως μερικούς βαθμούς Kelvin (λίγο πάνω από το απόλυτο μηδέν). Παρατηρήθηκε ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν υπεραγώγιμο δακτύλιο, ο οποίος πρακτικά δεν εξασθενούσε απουσία τάσης για αρκετά χρόνια.

Ένα από τα πιο δημοφιλή μέταλλα στις βιομηχανίες είναι ο χαλκός. Χρησιμοποιείται ευρύτερα στα ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται στην κατασκευή περιελίξεων για ηλεκτρικούς κινητήρες και μετασχηματιστές. Ο κύριος λόγος για τη χρήση αυτού του συγκεκριμένου υλικού είναι ότι ο χαλκός έχει τη χαμηλότερη ηλεκτρική ειδική αντίσταση από οποιοδήποτε υλικό που διατίθεται σήμερα. Μέχρι να εμφανιστεί ένα νέο υλικό με χαμηλότερη τιμή αυτού του δείκτη, μπορούμε να πούμε με σιγουριά ότι δεν θα υπάρξει αντικατάσταση του χαλκού.

Μιλώντας για τον χαλκό, πρέπει να πούμε ότι στην αυγή της ηλεκτρικής εποχής άρχισε να χρησιμοποιείται στην παραγωγή ηλεκτρικού εξοπλισμού. Άρχισε να χρησιμοποιείται σε μεγάλο βαθμό λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων που έχει αυτό το κράμα. Από μόνο του, είναι ένα υλικό που χαρακτηρίζεται από υψηλές ιδιότητες όσον αφορά την ολκιμότητα και την καλή ελατότητα.

Μαζί με τη θερμική αγωγιμότητα του χαλκού, ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματά του είναι η υψηλή ηλεκτρική του αγωγιμότητα. Σε αυτή την ιδιότητα οφείλεται ότι ο χαλκός και έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, στο οποίο λειτουργεί ως καθολικός αγωγός. Το πολυτιμότερο υλικό είναι ο ηλεκτρολυτικός χαλκός, ο οποίος έχει υψηλό βαθμό καθαρότητας 99,95%. Χάρη σε αυτό το υλικό, καθίσταται δυνατή η παραγωγή καλωδίων.

Πλεονεκτήματα της χρήσης ηλεκτρολυτικού χαλκού

Η χρήση ηλεκτρολυτικού χαλκού σάς επιτρέπει να επιτύχετε τα ακόλουθα:

• Εξασφάλιση υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας.
• Επίτευξη εξαιρετικής ικανότητας styling.
• Παρέχουν υψηλό βαθμό πλαστικότητας.

Τομείς εφαρμογής

Τα προϊόντα καλωδίων που κατασκευάζονται από ηλεκτρολυτικό χαλκό χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες. Τις περισσότερες φορές χρησιμοποιείται στους ακόλουθους τομείς:

• ηλεκτρική βιομηχανία?
• ηλεκτρικές συσκευές;
• αυτοκινητοβιομηχανία;
• παραγωγή εξοπλισμού πληροφορικής.

Ποια είναι η ειδική αντίσταση;

Για να κατανοήσουμε τι είναι ο χαλκός και τα χαρακτηριστικά του, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε την κύρια παράμετρο αυτού του μετάλλου - την ειδική αντίσταση. Θα πρέπει να είναι γνωστό και να χρησιμοποιείται κατά την εκτέλεση υπολογισμών.

Η ειδική αντίσταση νοείται συνήθως ως ένα φυσικό μέγεθος, το οποίο χαρακτηρίζεται ως η ικανότητα ενός μετάλλου να άγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Είναι επίσης απαραίτητο να γνωρίζουμε αυτήν την τιμή για να υπολογίστε σωστά την ηλεκτρική αντίστασηαγωγός. Όταν κάνουν υπολογισμούς, καθοδηγούνται επίσης από τις γεωμετρικές του διαστάσεις. Κατά την εκτέλεση των υπολογισμών, χρησιμοποιήστε τον ακόλουθο τύπο:

Αυτή η φόρμουλα είναι γνωστή σε πολλούς. Χρησιμοποιώντας το, μπορείτε εύκολα να υπολογίσετε την αντίσταση ενός χάλκινου καλωδίου, εστιάζοντας μόνο στα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού δικτύου. Σας επιτρέπει να υπολογίσετε την ισχύ που δαπανάται αναποτελεσματικά για τη θέρμανση του πυρήνα του καλωδίου. Εκτός, ένας παρόμοιος τύπος σας επιτρέπει να υπολογίσετε την αντίστασηοποιοδήποτε καλώδιο. Δεν έχει σημασία τι υλικό χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του καλωδίου - χαλκός, αλουμίνιο ή κάποιο άλλο κράμα.

Μια παράμετρος όπως η ηλεκτρική ειδική αντίσταση μετριέται σε Ohm*mm2/m. Αυτός ο δείκτης για την καλωδίωση χαλκού που τοποθετείται σε ένα διαμέρισμα είναι 0,0175 Ohm*mm2/m. Αν προσπαθήσετε να αναζητήσετε μια εναλλακτική λύση στον χαλκό - ένα υλικό που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αντ 'αυτού, τότε μόνο το ασήμι μπορεί να θεωρηθεί το μόνο κατάλληλο, του οποίου η ειδική αντίσταση είναι 0,016 Ohm*mm2/m. Ωστόσο, όταν επιλέγετε ένα υλικό, είναι απαραίτητο να δίνετε προσοχή όχι μόνο στην ειδική αντίσταση, αλλά και στην αντίστροφη αγωγιμότητα. Αυτή η τιμή μετριέται σε Siemens (Cm).

Siemens = 1/ Ohm.

Για χαλκό οποιουδήποτε βάρους, αυτή η παράμετρος σύνθεσης είναι 58.100.000 S/m. Όσο για το ασήμι, η αντίστροφη αγωγιμότητά του είναι 62.500.000 S/m.

Στον κόσμο της υψηλής τεχνολογίας μας, όταν κάθε σπίτι διαθέτει μεγάλο αριθμό ηλεκτρικών συσκευών και εγκαταστάσεων, η σημασία ενός υλικού όπως ο χαλκός είναι απλά ανεκτίμητη. Αυτό υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή καλωδίων, χωρίς το οποίο κανένα δωμάτιο δεν μπορεί να κάνει. Αν δεν υπήρχε χαλκός, τότε ο άνθρωπος θα έπρεπε να χρησιμοποιήσει σύρματα κατασκευασμένα από άλλα διαθέσιμα υλικά, όπως το αλουμίνιο. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση θα έπρεπε κανείς να αντιμετωπίσει ένα πρόβλημα. Το θέμα είναι ότι αυτό το υλικό έχει πολύ χαμηλότερη αγωγιμότητα από τους χάλκινους αγωγούς.

Αντίσταση

Η χρήση υλικών με χαμηλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα οποιουδήποτε βάρους οδηγεί σε μεγάλες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας. ΕΝΑ αυτό επηρεάζει την απώλεια ισχύοςστον χρησιμοποιούμενο εξοπλισμό. Οι περισσότεροι ειδικοί αποκαλούν τον χαλκό ως το κύριο υλικό για την κατασκευή μονωμένων συρμάτων. Είναι το κύριο υλικό από το οποίο κατασκευάζονται μεμονωμένα στοιχεία εξοπλισμού που τροφοδοτούνται από ηλεκτρικό ρεύμα.

• Οι πλακέτες που είναι εγκατεστημένες σε υπολογιστές είναι εξοπλισμένες με χαραγμένα ίχνη χαλκού.
• Ο χαλκός χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή μιας μεγάλης ποικιλίας εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές συσκευές.
• Σε μετασχηματιστές και ηλεκτρικούς κινητήρες αντιπροσωπεύεται από μια περιέλιξη, η οποία είναι κατασκευασμένη από αυτό το υλικό.

Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η διεύρυνση του πεδίου εφαρμογής αυτού του υλικού θα επέλθει με την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογικής προόδου. Αν και υπάρχουν και άλλα υλικά εκτός από τον χαλκό, οι σχεδιαστές εξακολουθούν να χρησιμοποιούν χαλκό όταν δημιουργούν εξοπλισμό και διάφορες εγκαταστάσεις. Ο κύριος λόγος για τη ζήτηση για αυτό το υλικό είναι σε καλή ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητααυτό το μέταλλο, το οποίο παρέχει σε θερμοκρασία δωματίου.

Θερμοκρασιακός συντελεστής αντίστασης

Όλα τα μέταλλα με οποιαδήποτε θερμική αγωγιμότητα έχουν την ιδιότητα να μειώνουν την αγωγιμότητα με την αύξηση της θερμοκρασίας. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, η αγωγιμότητα αυξάνεται. Οι ειδικοί αποκαλούν την ιδιότητα της μείωσης της αντίστασης με τη μείωση της θερμοκρασίας ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα. Πράγματι, σε αυτή την περίπτωση, όταν η θερμοκρασία στο δωμάτιο πέσει σε μια ορισμένη τιμή, ο αγωγός μπορεί να χάσει την ηλεκτρική αντίστασηκαι θα περάσει στην κατηγορία των υπεραγωγών.

Προκειμένου να προσδιοριστεί η τιμή αντίστασης ενός συγκεκριμένου αγωγού συγκεκριμένου βάρους σε θερμοκρασία δωματίου, υπάρχει ένας κρίσιμος συντελεστής αντίστασης. Είναι μια τιμή που δείχνει τη μεταβολή της αντίστασης ενός τμήματος ενός κυκλώματος όταν η θερμοκρασία αλλάζει κατά ένα Kelvin. Για να υπολογίσετε την ηλεκτρική αντίσταση ενός χάλκινου αγωγού σε μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο, χρησιμοποιήστε τον ακόλουθο τύπο:

ΔR = α*R*ΔT, όπου α είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας της ηλεκτρικής αντίστασης.

συμπέρασμα

Ο χαλκός είναι ένα υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρονική. Χρησιμοποιείται όχι μόνο σε περιελίξεις και κυκλώματα, αλλά και ως μέταλλο για την κατασκευή προϊόντων καλωδίων. Για να λειτουργούν αποτελεσματικά τα μηχανήματα και ο εξοπλισμός, είναι απαραίτητο υπολογίστε σωστά την ειδική αντίσταση της καλωδίωσης, στρωμένο στο διαμέρισμα. Υπάρχει μια συγκεκριμένη φόρμουλα για αυτό. Γνωρίζοντας το, μπορείτε να κάνετε έναν υπολογισμό που σας επιτρέπει να μάθετε το βέλτιστο μέγεθος της διατομής του καλωδίου. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να αποφευχθεί η απώλεια ισχύος του εξοπλισμού και να διασφαλιστεί η αποτελεσματική χρήση του.

Η έννοια «ειδικός χαλκός» απαντάται συχνά στη βιβλιογραφία ηλεκτρολογίας. Και δεν μπορείτε παρά να αναρωτηθείτε, τι είναι αυτό;

Η έννοια της «αντίστασης» για κάθε αγωγό συνδέεται συνεχώς με την κατανόηση της διαδικασίας του ηλεκτρικού ρεύματος που ρέει μέσα από αυτόν. Δεδομένου ότι το άρθρο θα επικεντρωθεί στην αντίσταση του χαλκού, θα πρέπει να εξετάσουμε τις ιδιότητές του και τις ιδιότητες των μετάλλων.

Όταν πρόκειται για μέταλλα, θυμάστε άθελά σας ότι όλα έχουν μια συγκεκριμένη δομή - ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Τα άτομα βρίσκονται στους κόμβους ενός τέτοιου πλέγματος και κινούνται σε σχέση με αυτά. Οι αποστάσεις και η θέση αυτών των κόμβων εξαρτώνται από τις δυνάμεις αλληλεπίδρασης των ατόμων μεταξύ τους (απώθηση και έλξη) και είναι διαφορετικές για διαφορετικά μέταλλα. Και τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τα άτομα στις τροχιές τους. Διατηρούνται επίσης σε τροχιά από την ισορροπία δυνάμεων. Μόνο αυτό είναι ατομικό και φυγόκεντρο. Μπορείτε να φανταστείτε την εικόνα; Μπορείς να το πεις, από ορισμένες απόψεις, στατικό.

Τώρα ας προσθέσουμε δυναμική. Ένα ηλεκτρικό πεδίο αρχίζει να ενεργεί σε ένα κομμάτι χαλκού. Τι συμβαίνει μέσα στον αγωγό; Τα ηλεκτρόνια, που αποσπώνται από τις τροχιές τους από τη δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου, ορμούν στον θετικό του πόλο. Εδώ έχετε την κατευθυνόμενη κίνηση των ηλεκτρονίων, ή μάλλον, το ηλεκτρικό ρεύμα. Αλλά στο δρόμο της κίνησής τους συναντούν άτομα στους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος και ηλεκτρόνια που εξακολουθούν να περιστρέφονται γύρω από τα άτομα τους. Ταυτόχρονα, χάνουν την ενέργειά τους και αλλάζουν την κατεύθυνση της κίνησης. Τώρα η έννοια της φράσης «αντίσταση αγωγού» γίνεται λίγο πιο ξεκάθαρη; Είναι τα άτομα του πλέγματος και τα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω τους που αντιστέκονται στην κατευθυντική κίνηση των ηλεκτρονίων που αποσπώνται από τις τροχιές τους από το ηλεκτρικό πεδίο. Αλλά η έννοια της αντίστασης του αγωγού μπορεί να ονομαστεί γενικό χαρακτηριστικό. Η ειδική αντίσταση χαρακτηρίζει κάθε αγωγό πιο ξεχωριστά. Συμπεριλαμβανομένου του χαλκού. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι ατομικό για κάθε μέταλλο, καθώς εξαρτάται άμεσα μόνο από το σχήμα και το μέγεθος του κρυσταλλικού πλέγματος και, σε κάποιο βαθμό, από τη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία του αγωγού αυξάνεται, τα άτομα δονούνται πιο έντονα στις θέσεις του πλέγματος. Και τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από κόμβους με υψηλότερες ταχύτητες και σε τροχιές μεγαλύτερης ακτίνας. Και, φυσικά, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια αντιμετωπίζουν μεγαλύτερη αντίσταση όταν κινούνται. Αυτή είναι η φυσική της διαδικασίας.

Για τις ανάγκες του κλάδου των ηλεκτρολόγων μηχανικών, έχει καθιερωθεί ευρεία παραγωγή μετάλλων όπως το αλουμίνιο και ο χαλκός, των οποίων η ειδική ειδική αντίσταση είναι αρκετά χαμηλή. Από αυτά τα μέταλλα κατασκευάζονται καλώδια και διάφοροι τύποι καλωδίων, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στις κατασκευές, για την παραγωγή οικιακών συσκευών, ζυγών, περιελίξεων μετασχηματιστών και άλλων ηλεκτρικών προϊόντων.

Για κάθε αγωγό υπάρχει μια έννοια ειδικής αντίστασης. Αυτή η τιμή αποτελείται από Ohms πολλαπλασιαζόμενα επί ένα τετραγωνικό χιλιοστό και μετά διαιρούνται με ένα μέτρο. Με άλλα λόγια, αυτή είναι η αντίσταση ενός αγωγού του οποίου το μήκος είναι 1 μέτρο και η διατομή του είναι 1 mm2. Το ίδιο ισχύει και για την ειδική αντίσταση του χαλκού, ενός μοναδικού μετάλλου που χρησιμοποιείται ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική και την ενέργεια.

Ιδιότητες του χαλκού

Λόγω των ιδιοτήτων του, αυτό το μέταλλο ήταν ένα από τα πρώτα που χρησιμοποιήθηκαν στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας. Πρώτα απ 'όλα, ο χαλκός είναι ένα εύπλαστο και όλκιμο υλικό με εξαιρετικές ιδιότητες ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Δεν υπάρχει ακόμη ισοδύναμη αντικατάσταση αυτού του αγωγού στον ενεργειακό τομέα.

Οι ιδιότητες του ειδικού ηλεκτρολυτικού χαλκού, ο οποίος έχει υψηλή καθαρότητα, εκτιμώνται ιδιαίτερα. Αυτό το υλικό κατέστησε δυνατή την παραγωγή συρμάτων με ελάχιστο πάχος 10 microns.

Εκτός από την υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, ο χαλκός προσφέρεται πολύ καλά για την επικασσιτέρωση και άλλους τύπους επεξεργασίας.

Ο χαλκός και η ειδική αντίστασή του

Οποιοσδήποτε αγωγός παρουσιάζει αντίσταση εάν περάσει ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από αυτόν. Η τιμή εξαρτάται από το μήκος του αγωγού και τη διατομή του, καθώς και από την επίδραση ορισμένων θερμοκρασιών. Επομένως, η ειδική αντίσταση των αγωγών εξαρτάται όχι μόνο από το ίδιο το υλικό, αλλά και από το συγκεκριμένο μήκος και την περιοχή διατομής του. Όσο πιο εύκολα ένα υλικό επιτρέπει σε ένα φορτίο να περάσει μέσα του, τόσο μικρότερη είναι η αντίστασή του. Για τον χαλκό, η ειδική αντίσταση είναι 0,0171 Ohm x 1 mm2/1 m και είναι μόνο ελαφρώς κατώτερη από το ασήμι. Ωστόσο, η χρήση αργύρου σε βιομηχανική κλίμακα δεν είναι οικονομικά κερδοφόρα, επομένως, ο χαλκός είναι ο καλύτερος αγωγός που χρησιμοποιείται στην ενέργεια.

Η ειδική αντίσταση του χαλκού σχετίζεται επίσης με την υψηλή αγωγιμότητά του. Αυτές οι τιμές είναι ακριβώς αντίθετες μεταξύ τους. Οι ιδιότητες του χαλκού ως αγωγού εξαρτώνται επίσης από τον συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την αντίσταση, η οποία επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του αγωγού.

Έτσι, λόγω των ιδιοτήτων του, ο χαλκός έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος όχι μόνο ως αγωγός. Αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται στα περισσότερα όργανα, συσκευές και μονάδες των οποίων η λειτουργία σχετίζεται με ηλεκτρικό ρεύμα.