Mikä on sähkövastus?

Sähkövirta I missä tahansa aineessa syntyy varautuneiden hiukkasten liikkeestä tiettyyn suuntaan ulkoisen energian vaikutuksesta (potentiaaliero U). Jokaisella aineella on yksilöllisiä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat virran virtaukseen siinä eri tavoin. Nämä ominaisuudet arvioidaan sähkövastuksen R avulla.

Georg Ohm määritti empiirisesti tekijät, jotka vaikuttavat tietyn aineen sähkövastuksen suuruuteen sen riippuvuuden kaava jännitteestä ja virrasta, joka on nimetty hänen mukaansa. Hänen mukaansa on nimetty vastuksen SI-yksikkö. 1 ohm on resistanssiarvo mitattuna 0 °C:ssa homogeeniselle elohopeapylväälle, jonka pituus on 106,3 cm ja poikkileikkausala 1 mm2.

Määritelmä

Sähkölaitteiden valmistukseen tarkoitettujen materiaalien arvioimiseksi ja soveltamiseksi käytännössä otettiin käyttöön termi «Johdinvastus»... Lisätty adjektiivi "erityinen" ilmaisee kyseiselle aineelle hyväksytyn tilavuuden viitearvon käyttökertoimen. Tämä mahdollistaa eri materiaalien sähköisten parametrien arvioinnin.

Tässä tapauksessa otetaan huomioon, että langan vastus kasvaa sen pituuden kasvaessa ja poikkileikkauksen pienentyessä. SI-järjestelmä käyttää 1 metrin pituisen ja poikkileikkaukseltaan 1 m2 homogeenisen langan tilavuutta... Teknisissä laskelmissa on käytetty vanhentunutta mutta kätevää järjestelmän ulkopuolista tilavuusyksikköä, joka koostuu 1 metrin pituudesta ja pinta-alasta. 1 mm.2... Resistanssin ρ kaava on esitetty kuvassa.

Aineiden sähköisten ominaisuuksien määrittämiseksi otetaan käyttöön toinen ominaisuus - ominaisjohtavuus b. Se on kääntäen verrannollinen vastuksen arvoon, määrittää materiaalin kyvyn johtaa sähkövirtaa: b = 1 / p.

Kuinka vastus riippuu lämpötilasta

Materiaalin johtavuuteen vaikuttaa sen lämpötila. Eri aineryhmät eivät toimi samalla tavalla kuumennettaessa tai jäähdytettäessä. Tämä ominaisuus on huomioitu ulkona kuumalla ja kylmällä säällä toimivissa sähköjohdoissa.

Johtimen materiaali ja ominaisvastus valitaan ottaen huomioon sen toimintaolosuhteet.

Johtojen resistanssin lisääntyminen virrankulussa lämmityksen aikana selittyy sillä, että siinä olevan metallin lämpötilan noustessa atomien ja sähkövarausten kantajien liikkeen intensiteetti kasvaa kaikkiin suuntiin, mikä luo tarpeettomia esteitä. varautuneiden hiukkasten liikkumiseen yhteen suuntaan ja vähentää niiden vuon arvoa.

Jos metallin lämpötila laskee, olosuhteet virran kulkemiselle paranevat.Kriittiseen lämpötilaan jäähdytettynä suprajohtavuusilmiö ilmenee monissa metalleissa, kun niiden sähkövastus on käytännössä nolla. Tätä ominaisuutta käytetään laajalti suuritehoisissa sähkömagneeteissa.

Lämpötilan vaikutusta metallien johtavuuteen käyttää sähköteollisuus tavallisten hehkulamppujen valmistuksessa. Heidän nikromi lanka kun virta kulkee, se kuumennetaan sellaiseen tilaan, että se lähettää valovirtaa. Normaaleissa olosuhteissa nikromin vastus on noin 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Kun polttimo kytketään päälle jännitteen alaisena, hehkulangan läpi kulkee suuri virta, joka lämmittää metallin hyvin nopeasti.Samalla sähköpiirin vastus kasvaa rajoittaen käynnistysvirran nimellisarvoon, joka tarvitaan valaistuksen aikaansaamiseen. . Tällä tavalla virranvoimakkuuden yksinkertainen säätö suoritetaan nikromispiraalin avulla, ei tarvitse käyttää monimutkaisia ​​liitäntälaitteita, joita käytetään LED- ja fluoresoivissa lähteissä.

Millainen on tekniikassa käytettyjen materiaalien kestävyys

Ei-rautapitoisilla jalometalleilla on parhaat sähkönjohtavuusominaisuudet. Siksi sähkölaitteiden kriittiset koskettimet on valmistettu hopeasta. Mutta tämä nostaa koko tuotteen lopullista hintaa. Hyväksyttävin vaihtoehto on käyttää halvempia metalleja. Esimerkiksi kuparin resistanssi, joka on 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m, on varsin sopiva tällaisiin tarkoituksiin.

Jalometallit - kulta, hopea, platina, palladium, iridium, rodium, rutenium ja osmium, jotka on nimetty pääasiassa korkeasta kemikaalinkestävyydestään ja kauniista ulkonäöstä koruissa.Myös kullalla, hopealla ja platinalla on korkea plastisuus, ja platinaryhmän metallit ovat tulenkestäviä ja kullan tavoin se on kemiallisesti inerttiä. Nämä jalometallien edut yhdistyvät.

Hyvän johtavuuden omaavia kupariseoksia käytetään shunttien valmistukseen, jotka rajoittavat suurten virtojen virtausta voimakkaiden ampeerimittarien mittauspään läpi.

Alumiinin vastus 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m on hieman korkeampi kuin kuparin, mutta tämän metallin tuotanto ja hinta ovat alhaisemmat. Se on myös kevyempi. Tämä selittää sen laajan käytön sähkössä ulkoisten johtojen ja kaapelisydämien tuotannossa.

Raudan resistanssi 0,13 (ohm ∙ mm2) / m mahdollistaa myös sen käytön sähkövirran siirtämiseen, mutta tämä johtaa suurempiin tehohäviöihin. Terässeokset ovat lisänneet lujuutta. Siksi terässäikeitä kudotaan korkeajännitteisten voimalinjojen alumiinisiin yläjohtimiin, jotka on suunniteltu kestämään murtumia.

Tämä pätee erityisesti silloin, kun johtoihin muodostuu jäätä tai voimakkaita tuulenpuuskia.

Joillakin seoksilla, esimerkiksi konstantiinilla ja nikkeliliinillä, on termisesti stabiilit resistiiviset ominaisuudet tietyllä alueella. Nickelinen sähkövastus ei käytännössä muutu 0 - 100 celsiusastetta. Siksi reostaattikelat on valmistettu nikkelistä.

Mittauslaitteissa käytetään laajalti ominaisuutta muuttaa platinan resistanssiarvoja sen lämpötilaan nähden. Jos stabiloidusta jännitelähteestä tuleva sähkövirta johdetaan platinalangan läpi ja resistanssiarvo lasketaan, se ilmaisee platinan lämpötilan.Tämä mahdollistaa asteikon asteikon ohmiarvoja vastaavissa asteissa. Tämän menetelmän avulla voit mitata lämpötilaa asteen murto-osien tarkkuudella.

Joskus käytännön ongelmien ratkaisemiseksi sinun on tiedettävä kaapelin yleinen tai erityinen vastus... Tätä tarkoitusta varten kaapelituoteluettelot tarjoavat yksittäisen sydämen induktiivisen ja aktiivisen resistanssin arvot kullekin kaapelin arvolle. poikkileikkaus. Niiden avulla lasketaan sallitut kuormat, syntyvä lämpö, ​​määritetään sallitut käyttöolosuhteet ja valitaan tehokas suojaus.

Metallien ominaisjohtavuuteen vaikuttaa se, miten niitä käsitellään. Paineen käyttö plastiseen muodonmuutokseen häiritsee kidehilarakennetta, lisää vikojen määrää ja lisää vastusta. Sen vähentämiseksi käytetään uudelleenkiteytyshehkutusta.

Metallien venyminen tai kokoonpuristuminen aiheuttaa niissä elastista muodonmuutosta, josta elektronien lämpövärähtelyjen amplitudit pienenevät ja vastus pienenee jonkin verran.

Maadoitusjärjestelmiä suunniteltaessa on otettava huomioon maaperän kestävyys… Se eroaa määritelmästään yllä olevasta menetelmästä ja mitataan SI-yksiköissä — ohmissa. Mittari. Sen avulla arvioidaan sähkövirran jakautumisen laatu maan sisällä.
Maaperän kestävyyden riippuvuus maaperän kosteudesta ja lämpötilasta:

Maaperän johtavuuteen vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien maaperän kosteus, tiheys, hiukkaskoko, lämpötila, suolojen, happojen ja emästen pitoisuus.