Pituus- ja etäisyysmuunnin Massamuunnin Bulkkiruoan ja ruoan tilavuuden muunnin Pinta-alan muuntaja Tilavuuden muuntaja ja ruoanlaittoreseptit Muunnin Lämpötilamuunnin Paine, stressi, Youngin moduulimuunnin Energia- ja työmuunnin Tehonmuunnin Voimanmuunnin Aikamuunnin Muunnin lineaarinen nopeus Tasaisen kulman lämpötehokkuuden ja polttoainetehokkuuden muuntimen numeromuunnin erilaisia ​​järjestelmiä calculus Tietomäärän mittayksiköiden muuntaja Valuuttakurssit Naisten vaatteiden ja kenkien koot Koot miesten vaatteet Kulmanopeuden ja pyörimisnopeuden muunnin Kiihtyvyysmuunnin Kulmakiihtyvyysmuunnin Tiheysmuunnin Ominaistilavuuden muunnin Hitausmomenttimuunnin Voiman momentinmuunnin Momentinmuunnin Lämpölaajenemiskerroin Muunnin Lämmönvastusmuunnin Lämmönjohtavuuden muunnin F Ominaislämmönmuunnin Lämpötehomuuttaja Lämpövoimanmuutos ja energiankulutus Siirtokerroinmuunnin tilavuusvirtausmuunnin massavirtauksen muuntaja molaarivirtauksen muuntaja massavuon tiheyden muuntaja molaarikonsentraatiomuunnin massakonsentraatio liuoksessa Muunnin Dynaaminen dynamiikkamuunnin (absoluuttinen) viskositeetin muuntaja Kinemaattinen viskositeetin muunnin pintajännitys Höyrynläpäisevyyden muunnin Höyrynläpäisevyyden ja höyrynsiirtonopeuden muunnin Äänitaso Muunnin Mikrofoni Herkkyysmuunnin Äänenpainetason (SPL) Muunnin Äänenpainetason muunnin valittavissa olevalla vertailupaineen kirkkauden muuntimella Valonvoimakkuuden muunnin valaistuksen muunnin tietokonegrafiikka Taajuus- ja aallonpituusmuunnin Diopteritehon ja polttovälin diopteritehon ja linssin suurennusmuunnin (×) sähkövaraus Lineaarisen latauksen tiheyden muunnin Pintalatauksen tiheyden muunnin tilavuuslatauksen tiheyden muunnin Sähkövirran muunnin Lineaarisen virrantiheyden muunnin Pintavirrantiheyden muunnin Sähkökentän voimakkuuden muunnin Sähköstaattisen potentiaalin ja jännitteen muunnin Sähkövastus Muunnin Sähkövastus Muunnin Sähkövastus Muunnin Sähkövastus Muunnin Sähkövastus Muunnin duktanssimuunnin American Wire Gauge Muunnin Tasot dBm (dBm tai dBmW), dBV (dBV), watteina jne. yksiköissä Magneettimoottorivoima Muunnin Magneettikentän voimakkuus Muunnin Magneettivuon muunnin Magneettisen induktiomuuntimen säteily. Ionisoivan säteilyn absorboituneen annoksen muuntimen radioaktiivisuus. Radioaktiivisen hajoamisen muuntimen säteily. Altistusannoksen muuntimen säteily. Absorboituneen annoksen muunnin Desimaalietuliitemuunnin Tiedonsiirto Typografinen ja kuvankäsittelyyksikkö Muunnin puun tilavuuden yksikkömuunnin moolimassalaskelman jaksotaulukko kemiallisia alkuaineita D. I. Mendelejev

1 ohm senttimetri [ohm cm] = 0,01 ohm metri [ohm m]

Alkuarvo

Muunnettu arvo

ohmimittari ohmi senttimetri ohmi tuuma mikroohmi senttimetri mikroohmi tuuma abohm senttimetri stat per senttimetri pyöreä mil ohmia jalkaa kohti ohm sq. millimetri per metri

Lisää sähköisestä resistanssista

Yleistä tietoa

Heti kun sähkö lähti tutkijoiden laboratorioista ja sitä alettiin ottaa laajalti käyttöön Jokapäiväinen elämä, heräsi kysymys sellaisten materiaalien etsimisestä, joilla on tietyt, joskus täysin päinvastaiset ominaisuudet niiden läpi kulkevan sähkövirran suhteen.

Esimerkiksi siirron yhteydessä sähköenergiaa pitkillä etäisyyksillä lankamateriaalia vaadittiin minimoimaan Joule-kuumenemisen aiheuttamat häviöt yhdistettynä kevyisiin painoominaisuuksiin. Esimerkki tästä on tuttu korkeajännitejohdot teräsytimen alumiinilangoista valmistetut voimajohdot.

Tai päinvastoin kompaktien putkimaisten sähkölämmittimien luomiseen vaadittiin materiaaleja, joilla on suhteellisen korkea sähkövastus ja korkea lämpöstabiilisuus. Yksinkertaisin esimerkki laitteesta, jossa käytetään samanlaisia ​​materiaaleja, on tavallisen keittiön sähköliesi poltin.

Biologiassa ja lääketieteessä elektrodeina, antureina ja antureina käytettävät johtimet vaativat korkeaa kemiallista kestävyyttä ja yhteensopivuutta biomateriaalien kanssa yhdistettynä alhaiseen kosketusresistanssiin.

Kokonainen galaksi keksijöitä eri maat: Englanti, Venäjä, Saksa, Unkari ja USA. Thomas Edison, suoritettuaan yli tuhat koetta filamenttien rooliin soveltuvien materiaalien ominaisuuksien testaamiseksi, loi lampun, jossa oli platinaspiraali. Edison-lamput, vaikka niillä oli pitkä käyttöikä, eivät olleet käytännöllisiä lähdemateriaalin korkeiden kustannusten vuoksi.

Venäläisen keksijän Lodyginin myöhemmässä työssä, joka ehdotti suhteellisen halvan tulenkestävän volframin ja molybdeenin käyttöä lankamateriaaleina, joilla on suurempi resistiivisyys, havaittiin käytännön käyttöä. Lisäksi Lodygin ehdotti ilman pumppaamista pois hehkulampuista korvaamalla se inertillä tai jalokaasulla, mikä johti nykyaikaisten hehkulamppujen luomiseen. Edullisten ja kestävien sähkölamppujen massatuotannon edelläkävijä oli General Electric, jolle Lodygin luovutti oikeudet patentteihinsa ja työskenteli sitten menestyksekkäästi yrityksen laboratorioissa pitkään.

Tätä listaa voidaan jatkaa, sillä utelias ihmismieli on niin kekseliäs, että joskus tietyn teknisen ongelman ratkaisemiseksi se tarvitsee materiaaleja, joilla on tähän asti tuntemattomia ominaisuuksia tai näiden ominaisuuksien uskomattomia yhdistelmiä. Luonto ei enää pysy ruokahalumme tahdissa, ja tutkijat kaikkialta maailmasta ovat osallistuneet kilpailuun luodakseen materiaaleja, joilla ei ole luonnollisia analogeja.

Yksi tärkeimmistä luonnollisten ja syntetisoitujen materiaalien ominaisuuksista on sähkövastus. Esimerkki sähkölaitteesta, jossa puhdas muoto Tätä ominaisuutta käytetään, sulake voi suojata sähkö- ja elektroniikkalaitteitamme sallitut arvot ylittävän virran vaikutuksilta.

Samanaikaisesti on huomattava, että kotitekoiset vakiosulakkeiden korvikkeet, jotka on valmistettu tietämättä materiaalin ominaisvastusta, joskus aiheuttavat paitsi sähköpiirien eri elementtien palamisen, myös tulipalot taloissa ja johtojen syttyminen autoissa.

Sama koskee sähköverkkojen sulakkeiden vaihtoa, kun pienemmän nimellisarvon tilalle asennetaan korkeampi käyttövirta. Tämä johtaa sähköjohtojen ylikuumenemiseen ja sen seurauksena jopa tulipalojen syttymiseen surullisin seurauksin. Tämä pätee erityisesti runkotaloihin.

Historiallinen viittaus

Sähköisen resistiivisyyden käsite ilmestyi kuuluisan saksalaisen fyysikon Georg Ohmin teosten ansiosta, joka teoreettisesti perusteli ja lukuisten kokeiden aikana osoitti virran voimakkuuden, akun sähkömotorisen voiman ja akun kaikkien osien resistanssin välisen suhteen. piiri, jolloin hän löysi lain alkeissähköpiiristä, joka tuolloin nimettiin hänen mukaansa. Ohm tutki virtaavan virran suuruuden riippuvuutta käytetyn jännitteen suuruudesta, johdinmateriaalin pituudesta ja muodosta sekä johtavana väliaineena käytetystä materiaalista.

Samalla meidän on kunnioitettava englantilaisen kemistin, fyysikon ja geologin Sir Humphrey Davyn työtä, joka ensimmäisenä määritti johtimen sähköisen vastuksen riippuvuuden sen pituudesta ja poikkileikkausalasta. pani merkille myös sähkönjohtavuuden riippuvuuden lämpötilasta.

Tutkiessaan sähkövirran virtauksen riippuvuutta materiaalityypistä Ohm havaitsi, että jokaisella hänen käytettävissään olevalla johtavalla materiaalilla oli jokin luontainen ominaisuus vastustaa virran virtausta.

On huomattava, että Ohmin aikana yksi tämän päivän yleisimmistä johtimista - alumiini - oli erityisen jalometallin asemassa, joten Ohm rajoittui kokeiluihin kuparilla, hopealla, kullalla, platinalla, sinkillä, tinalla ja lyijyllä. ja rautaa.

Lopulta Ohm esitteli materiaalin sähköisen resistiivisyyden käsitteen perusominaisuutena, tietämättä yhtään mitään metallien virran luonteesta tai niiden vastuksen riippuvuudesta lämpötilasta.

Erityinen sähkövastus. Määritelmä

Sähkövastus tai vain vastus- perustavanlaatuinen fyysinen ominaisuus johtava materiaali, joka kuvaa aineen kykyä estää sähkövirran kulkeutumista. Sitä merkitään kreikkalaisella kirjaimella ρ (lausutaan rho) ja se lasketaan Georg Ohmin saamasta empiirisesta resistanssin laskentakaavasta.

tai täältä

missä R on vastus ohmeina, S on pinta-ala m²/, L on pituus metreinä

Kansainvälisen yksikköjärjestelmän SI sähköisen resistiivisyyden yksikkö ilmaistaan ​​ohmeina m.

Tämä on johtimen resistanssi, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 m² / arvo 1 ohm.

Sähkötekniikassa laskelmien helpottamiseksi on tapana käyttää sähkövastuksen derivaatta, joka ilmaistaan ​​ohmeina mm² / m. Yleisimpien metallien ja niiden seosten ominaisvastusarvot löytyvät asianomaisista hakuteoista.

Taulukoissa 1 ja 2 on esitetty eri yleisimpien materiaalien ominaisvastusarvot.

Taulukko 1. Joidenkin metallien ominaisvastus

Taulukko 2. Yleisten metalliseosten resistiivisyys

Erilaisten välineiden ominaissähkövastus. Ilmiöiden fysiikka

Metallien ja niiden seosten, puolijohteiden ja eristeiden ominaissähkövastukset

Nykyään pystymme tiedolla aseistettuna laskemaan etukäteen minkä tahansa materiaalin, sekä luonnollisen että syntetisoidun, sähköisen resistiivisuuden sen perusteella. kemiallinen koostumus ja odotettu fyysinen kunto.

Tämä tieto auttaa meitä hyödyntämään paremmin materiaalien mahdollisuuksia, toisinaan aika eksoottisia ja ainutlaatuisia.

Vallitsevien ajatusten vuoksi, fysiikan näkökulmasta kiinteät ruumiit Jaettu kiteisiin, monikiteisiin ja amorfisiin aineisiin.

Helpoin tapa resistanssin teknisen laskennan tai sen mittauksen kannalta on amorfisten aineiden tapauksessa. Niillä ei ole selkeää kiderakennetta (vaikka niissä saattaa olla mikroskooppisia tällaisten aineiden sulkeumia), ne ovat suhteellisen homogeenisia kemialliselta koostumukseltaan ja niillä on tietylle materiaalille ominaisia ​​ominaisuuksia.

Monikiteisillä aineilla, jotka muodostuvat suhteellisen pienistä, saman kemiallisen koostumuksen omaavien kiteiden joukosta, ominaisuuksien käyttäytyminen ei eroa kovinkaan paljon amorfisten aineiden käyttäytymisestä, koska sähköinen resistiivisyys määritellään yleensä tietyn materiaalinäytteen kokonaisuutena.

Tilanne on monimutkaisempi kiteisillä aineilla, erityisesti yksittäisillä kiteillä, joilla on erilainen sähkövastus ja muut sähköiset ominaisuudet suhteessa niiden kiteiden symmetria-akseleihin. Tätä ominaisuutta kutsutaan kideanisotropiaksi, ja sitä käytetään laajalti tekniikassa, erityisesti kvartsioskillaattorien radiotekniikan piireissä, joissa taajuuden stabiilisuus määräytyy tarkasti tietylle kvartsikiteelle ominaisten taajuuksien synnyn perusteella.

Jokainen meistä, joka on tietokoneen, tabletin, kännykkä tai älypuhelin, mukaan lukien elektronisten rannekellojen omistajat iWatchiin asti, on samalla kvartsikiteen omistaja. Tämän perusteella voidaan arvioida kvartsiresonaattoreiden käytön laajuutta elektroniikassa, arviolta kymmeniin miljardeihin.

Muun muassa monien materiaalien, erityisesti puolijohteiden, ominaisvastus riippuu lämpötilasta, joten vertailutiedot annetaan yleensä mittauslämpötilan kanssa, yleensä 20 °C.

Platinan ainutlaatuiset ominaisuudet, jolla on jatkuva ja hyvin tutkittu sähkövastusriippuvuus lämpötilasta, sekä mahdollisuus saada erittäin puhdasta metallia, toimivat edellytyksenä antureiden luomiselle sen perusteella laajalla lämpötila-alueella. .

Metallien leviämiseen viitearvot ominaisvastus johtuu näytteiden valmistusmenetelmistä ja tämän näytteen metallin kemiallisesta puhtaudesta.

Lejeerinkeille laajempi resistiivisyyden viitearvojen alue johtuu näytteen valmistusmenetelmistä ja seoksen koostumuksen vaihtelusta.

Nesteiden (elektrolyyttien) sähkövastus

Nesteiden resistiivisyyden ymmärtäminen perustuu teorioihin kationien ja anionien lämpödissosiaatiosta ja liikkuvuudesta. Esimerkiksi maan yleisimmässä nesteessä, tavallisessa vedessä, osa sen molekyyleistä hajoaa ioneiksi lämpötilan vaikutuksesta: H+-kationeiksi ja OH–-anioneiksi. Kun veteen upotettuihin elektrodeihin syötetään ulkoinen jännite normaaleissa olosuhteissa, syntyy virtaa edellä mainittujen ionien liikkeestä johtuen. Kuten kävi ilmi, kokonaisia ​​molekyylejä muodostuu vesiklustereissa, joskus yhdistettynä H+-kationeihin tai OH-anioneihin. Siksi ionien siirto klustereilla sähköjännitteen vaikutuksen alaisena tapahtuu seuraavasti: vastaanottaessaan ionin kohdistetun sähkökentän suunnassa toiselta puolelta, klusteri "pudottaa" samanlaisen ionin toiselle puolelle. Klusterien esiintyminen vedessä selittää täydellisesti tieteellisen tosiasian, että noin 4 ° C:n lämpötilassa vedellä on suurin tiheys. Suurin osa vesimolekyylit ovat klustereissa vety- ja kovalenttisten sidosten vaikutuksesta, käytännössä lähes kiteisessä tilassa; lämpödissosiaatio on minimaalinen, ja jääkiteiden muodostuminen, jolla on enemmän alhainen tiheys(jää kelluu vedessä) ei ole vielä alkanut.

Yleensä nesteiden resistiivisyys osoittaa voimakkaampaa riippuvuutta lämpötilasta, joten tämä ominaisuus mitataan aina 293 K:n lämpötilassa, mikä vastaa 20 °C:n lämpötilaa.

Veden lisäksi on iso luku muut liuottimet, jotka pystyvät muodostamaan liuenneiden aineiden kationeja ja anioneja. Tällaisten ratkaisujen resistiivisyyden tunteminen ja mittaaminen on myös suurta käytännön merkitystä.

varten vesiliuokset suoloja, happoja ja emäksiä, liuenneen aineen konsentraatiolla on merkittävä rooli liuoksen resistiivisyyden määrittämisessä. Esimerkki on seuraava taulukko, joka näyttää erilaisten veteen 18 °C:n lämpötilassa liuenneiden aineiden ominaisvastusarvot:

Taulukko 3. Erilaisten 18 °C:n veteen liuenneiden aineiden ominaisvastusarvot

Taulukoiden tiedot on otettu Brief Physical and Technical Reference -julkaisusta, osa 1, - M .: 1960

Eristeiden resistanssi

Kokonainen luokka erilaisia ​​aineita joilla on suhteellisen korkea resistanssi. Heistä riippumatta aggregaation tila Tällaisia ​​aineita kutsutaan eristeiksi, olivatpa ne kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia. Tällaisia ​​materiaaleja käytetään sähköpiirien yksittäisten osien eristämiseen toisistaan.

Esimerkki kiinteistä eristimistä on tuttu joustava sähköteippi, jonka ansiosta palautamme eristyksen eri johtoja kytkettäessä. Monet tuntevat posliinieristeet ilmajohtojen ripustamiseen, tekstioliittilevyt elektronisilla komponenteilla, jotka ovat osa useimpia elektroniikkatuotteita, keramiikka, lasi ja monet muut materiaalit. Nykyaikaiset kiinteät muovi- ja elastomeeripohjaiset eristemateriaalit tekevät sähkövirran käytöstä turvallista erilaisia ​​jännitteitä monenlaisissa laitteissa ja laitteissa.

Kiinteiden eristeiden lisäksi sähkötekniikassa käytetään laajalti nestemäisiä eristeitä, joilla on suuri resistiivisyys. Sähköverkkojen tehomuuntajissa nestemäinen muuntajaöljy estää itseinduktio-EMF:n aiheuttamat käännösten väliset häiriöt ja eristää käämien kierrokset luotettavasti. Öljykatkaisijoissa öljyä käytetään sammuttamaan valokaaren virtalähdettä vaihdettaessa. Kondensaattoriöljyä käytetään kompaktien kondensaattoreiden luomiseen, joilla on korkea sähköinen suorituskyky; Näiden öljyjen lisäksi nestemäisinä eristeinä käytetään luonnonöljyjä. Risiiniöljy ja synteettiset öljyt.

Normaalisti ilmakehän paine kaikki kaasut ja niiden seokset ovat sähkötekniikan kannalta erinomaisia ​​eristeitä, mutta jalokaasuilla (ksenon, argon, neon, krypton) on inertiteettinsä vuoksi korkeampi resistiivisyys, jota käytetään laajalti joillakin tekniikan aloilla.

Mutta yleisin eriste on ilma, joka koostuu pääasiassa molekyylitypestä (75 massaprosenttia), molekyylihapesta (23,15 massaprosenttia), argonista (1,3 massaprosenttia), hiilidioksidi, vety, vesi ja erilaisten jalokaasujen seokset. Se eristää virran kulun perinteisissä kodin valokytkimissä, relepohjaisissa virtakytkimissä, magneettisissa käynnistimissä ja mekaanisissa katkaisimissa. On huomattava, että kaasujen tai niiden seosten paineen lasku ilmakehän paineen alapuolelle johtaa niiden sähköisen ominaisvastuksen kasvuun. Ihanteellinen eriste tässä mielessä on tyhjiö.

Erilaisten maiden ominaissähkövastus

Yksi tärkeimmistä tavoista suojella henkilöä sähkövirran haitallisilta vaikutuksilta sähköasennuksissa tapahtuvien onnettomuuksien sattuessa on suojamaadoitus.

Se on sähkökotelon tai kotelon tarkoituksellinen liittäminen suojamaadoituslaitteeseen. Yleensä maadoitus suoritetaan yli 2,5 metrin syvyyteen maahan upotettuina teräs- tai kuparinauhojen, putkien, tankojen tai kulmien muodossa, jotka onnettomuuden sattuessa varmistavat virran kulkemisen piiriä pitkin laite - kotelo tai kotelo - maadoitus - vaihtovirtalähteen nollajohto. Tämän piirin resistanssi ei saa olla yli 4 ohmia. Tässä tapauksessa hätälaitteen rungon jännite lasketaan arvoihin, jotka ovat turvallisia ihmisille, ja automaattiset laitteet sähköpiirin suojaamiseksi tavalla tai toisella sammuttavat hätälaitteen.

Suojamaadoituselementtejä laskettaessa on tärkeä rooli maaperän resistiivisuuden tuntemuksella, joka voi vaihdella laajalla alueella.

Viitetaulukoiden tietojen mukaan maadoituslaitteen pinta-ala valitaan, maadoituselementtien lukumäärä ja koko laitteen todellinen rakenne lasketaan siitä. Suojamaadoituslaitteen rakenneosien kytkentä suoritetaan hitsaamalla.

Elektrotomografia

Sähköinen etsintä tutkii maanläheistä geologista ympäristöä, sitä käytetään malmin ja ei-metallisten mineraalien ja muiden esineiden etsimiseen perustuen erilaisten keinotekoisten sähkö- ja sähkömagneettisten kenttien tutkimukseen. Sähkötutkimuksen erikoistapaus on sähköresistanssitomografia - menetelmä kivien ominaisuuksien määrittämiseksi niiden resistiivisuuden perusteella.

Menetelmän ydin piilee siinä, että sähkökenttälähteen tietyssä kohdassa tehdään jännitemittauksia erilaisilla antureilla, sitten kenttälähde siirretään toiseen paikkaan tai vaihdetaan toiseen lähteeseen ja mittaukset toistetaan. Kenttälähteet ja kenttävastaanotinanturit sijoitetaan pinnalle ja kaivoihin.

Sitten vastaanotettu data käsitellään ja tulkitaan nykyaikaisilla tietokonekäsittelymenetelmillä, jotka mahdollistavat tiedon visualisoinnin kaksi- ja kolmiulotteisten kuvien muodossa.

Koska hyvin tarkka menetelmä etsintä, sähkötomografia tarjoaa korvaamatonta apua geologeille, arkeologeille ja paleotsoologeille.

Mineraaliesiintymien esiintymismuodon ja niiden leviämisen rajojen määrittäminen (ääriviivat) mahdollistaa mineraaliesiintymien esiintymisen tunnistamisen, mikä vähentää merkittävästi niiden myöhemmän kehittämisen kustannuksia.

Arkeologeille tämä hakumenetelmä tarjoaa arvokasta tietoa muinaisten hautausten sijainnista ja niissä olevista esineistä, mikä vähentää louhintakustannuksia.

Paleozoologit käyttävät sähkötomografiaa etsiäkseen muinaisten eläinten kivettyneet jäänteet; heidän työnsä tulokset ovat nähtävissä luonnontieteellisissä museoissa esihistoriallisen megafaunan luurankojen hämmästyttävinä rekonstruktioina.

Lisäksi sähköistä tomografiaa käytetään teknisten rakenteiden rakentamisessa ja myöhemmässä käytössä: korkeat rakennukset, padot, padot, penkerit ja muut.

Resistiivisyyden määritelmät käytännössä

Joskus ratkaisuksi käytännön tehtäviä saatamme kohdata tehtävän määrittää aineen koostumus, esimerkiksi polystyreenivaahtoleikkurin langan. Meillä on kaksi halkaisijaltaan sopivaa lankakelaa erilaisista meille tuntemattomista materiaaleista. Ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen löytää niiden sähkövastus ja määrittää sitten langan materiaali käyttämällä löydettyjen arvojen eroa tai käyttämällä vertailutaulukkoa.

Mittaamme mittanauhalla ja katkaisemme jokaisesta näytteestä 2 metriä lankaa. Määritetään langan halkaisijat d₁ ja d2 mikrometrillä. Kytkemällä yleismittari päälle resistanssimittauksen alarajaan, mittaamme näytteen R1 resistanssin. Toistamme menettelyn toiselle näytteelle ja mittaamme myös sen resistanssin R₂.

Otamme huomioon, että johtojen poikkileikkausala lasketaan kaavalla

S = πd2/4

Nyt kaava sähköisen vastuksen laskemiseksi näyttää tältä:

ρ = R π d 2 /4 L

Korvaamalla saadut arvot L, d₁ ja R₁ yllä olevassa artikkelissa annettuun resistanssin laskentakaavaan, laskemme ρ₁:n arvon ensimmäiselle näytteelle.

ρ 1 \u003d 0,12 ohm mm 2 / m

Korvaamalla saadut arvot L, d₂ ja R₂ kaavaan, laskemme ρ₂:n arvon toiselle näytteelle.

ρ 2 \u003d 1,2 ohm mm 2 / m

Vertaamalla ρ₁:n ja ρ₂:n arvoja yllä olevan taulukon 2 vertailutietoihin päättelemme, että ensimmäisen näytteen materiaali on terästä ja toisen näytteen materiaali on nikromia, josta teemme leikkurin.

Onko mittayksiköiden kääntäminen kielestä toiseen vaikeaa? Kollegat ovat valmiita auttamaan sinua. Lähetä kysymys TCTermiin ja saat vastauksen muutamassa minuutissa.

Kupari on yksi yleisimmistä lankamateriaaleista. Sen sähkövastus on edullisista metalleista pienin. Sitä on vähemmän vain jalometalleissa (hopea ja kulta) ja se riippuu useista tekijöistä.

Mikä on sähkövirta

Akun tai muun virtalähteen eri napoissa on päinvastoin nimetyt sähkövarauksen kantajat. Jos ne on kytketty johtimeen, varauksenkantajat alkavat siirtyä jännitelähteen napasta toiseen. Nämä nesteiden kantajat ovat ioneja ja metalleissa vapaita elektroneja.

Määritelmä. Sähkövirta on varautuneiden hiukkasten suunnattua liikettä.

Resistanssi

Sähkövastus on suure, joka määrittää vertailumateriaalinäytteen sähköisen vastuksen. Kreikan kirjainta "r" käytetään merkitsemään tätä arvoa. Laskentakaava:

p=(R*S)/ l.

Tämä arvo mitataan ohmeina*m. Löydät sen hakuteoksista, resistanssitaulukoista tai Internetistä.

Vapaat elektronit liikkuvat metallin läpi kidehilan sisällä. Kolme tekijää vaikuttaa tämän liikkeen vastukseen ja johtimen resistiivisyyteen:

• Materiaali. Eri metalleilla on eri atomitiheydet ja vapaiden elektronien lukumäärä;
• epäpuhtaudet. Puhtaissa metalleissa kidehila on järjestyneempi, joten vastus on pienempi kuin metalliseoksissa;
• Lämpötila. Atomit eivät istu paikoillaan, vaan värähtelevät. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi on värähtelyjen amplitudi, joka häiritsee elektronien liikettä, ja sitä suurempi on vastus.

Seuraavassa kuvassa näet metallien ominaisvastustaulukon.

Mielenkiintoista. On seoksia, joiden sähkövastus laskee kuumennettaessa tai ei muutu.

Johtavuus ja sähkövastus

Koska kaapeleiden mitat on mitattu metreinä (pituus) ja mm² (leikkaus), sähkövastus on mitoiltaan Ohm mm² / m. Kun tiedät kaapelin mitat, sen vastus lasketaan kaavalla:

R=(p* l)/S.

Sähkövastuksen lisäksi joissakin kaavoissa käytetään käsitettä "johtavuus". Tämä on vastavuoroisuuden vastavuoroisuus. Se on merkitty "g" ja lasketaan kaavalla:

Nesteiden johtavuus

Nesteiden johtavuus eroaa metallien johtavuudesta. Varauksen kantajat niissä ovat ioneja. Niiden lukumäärä ja sähkönjohtavuus kasvavat kuumennettaessa, joten elektrodikattilan teho kasvaa useita kertoja kuumennettaessa 20 astetta 100 asteeseen.

Mielenkiintoista. Tislattu vesi on eriste. Johtavuuden antavat sille liuenneet epäpuhtaudet.

Johtojen sähkövastus

Yleisimmät lankamateriaalit ovat kupari ja alumiini. Alumiinin kestävyys on korkeampi, mutta se on halvempaa kuin kupari. Kuparin ominaisvastus on pienempi, joten langan koko voidaan valita pienemmäksi. Lisäksi se on vahvempi, ja tästä metallista on valmistettu joustavia lankoja.

Seuraavassa taulukossa on esitetty metallien sähkövastus 20 asteessa. Jotta se voidaan määrittää muissa lämpötiloissa, taulukon arvo on kerrottava kullakin metallilla erilaisella korjauskertoimella. Voit selvittää tämän kertoimen asianmukaisista hakuteoista tai käyttämällä online-laskinta.

Kaapeliosan valinta

Koska johdolla on vastus, sähkövirran kulkiessa sen läpi syntyy lämpöä ja jännite laskee. Molemmat tekijät on otettava huomioon valittaessa kaapelikokoja.

Valinta sallitun lämmityksen mukaan

Kun virta kulkee langan läpi, energiaa vapautuu. Sen määrä voidaan laskea sähkötehon kaavalla:

Kuparilangassa, jonka poikkileikkaus on 2,5 mm² ja pituus 10 metriä R=10*0,0074=0,074 Ohm. 30A virralla P \u003d 30² * 0,074 \u003d 66W.

Tämä teho lämmittää johtimen ja itse kaapelin. Lämpötila, johon se lämpenee, riippuu asennusolosuhteista, kaapelin johtimien lukumäärästä ja muista tekijöistä, ja sallittu lämpötila riippuu eristemateriaalista. Kuparilla on korkeampi johtavuus, joten teho ja vaadittu poikkileikkaus ovat pienemmät. Se määritetään erityisillä taulukoilla tai käyttämällä online-laskinta.

Sallitut jännitehäviöt

Lämmityksen lisäksi, kun sähkövirta kulkee johtimien läpi, jännite lähellä kuormaa laskee. Tämä arvo voidaan laskea Ohmin lain avulla:

Viite. PUE:n normien mukaan sen ei tulisi olla yli 5% tai 220 V verkossa - enintään 11 ​​V.

Siksi mitä pidempi kaapeli, sitä suurempi sen poikkileikkauksen tulisi olla. Voit määrittää sen taulukoista tai käyttämällä online-laskinta. Toisin kuin osan valinta sallitun lämmityksen mukaan, jännitehäviöt eivät riipu tiivisteen ja eristemateriaalin olosuhteista.

220 V verkossa jännite syötetään kahdella johdolla: vaihe ja nolla, joten laskenta tehdään kaksinkertaisella kaapelin pituudella. Edellisen esimerkin kaapelissa se on U=I*R=30A*2*0,074Ω=4,44V. Tämä ei ole paljon, mutta 25 metrin pituudella se on 11,1 V - suurin sallittu arvo, sinun on lisättävä poikkileikkausta.

Muiden metallien sähkövastus

Sähkötekniikassa käytetään kuparin ja alumiinin lisäksi muita metalleja ja metalliseoksia:

• Rauta. Teräksen ominaisvastus on suurempi, mutta se on vahvempi kuin kupari ja alumiini. Teräsjohtimet on kudottu kaapeleihin, jotka on tarkoitettu vedettäviksi ilman läpi. Raudan vastus on liian korkea sähkön siirtoon, joten poikkileikkausta laskettaessa ytimiä ei oteta huomioon. Lisäksi se on tulenkestävämpi, ja siitä valmistetaan johdot lämmittimien kytkemiseen suuritehoisiin sähköuuneihin;
• Nikromi (nikkelin ja kromin seos) ja Fechral (rauta, kromi ja alumiini). Niillä on alhainen johtavuus ja tulenkestävyys. Lankavastukset ja lämmittimet on valmistettu näistä seoksista;
• Volframi. Sen sähkövastus on korkea, mutta se on tulenkestävää metallia (3422 °C). Sitä käytetään hehkulankojen valmistukseen sähkölampuissa ja elektrodeissa argonkaarihitsaukseen;
• Konstantaani ja manganiini (kupari, nikkeli ja mangaani). Näiden johtimien ominaisvastus ei muutu lämpötilan muutosten myötä. Niitä käytetään vastusten valmistukseen tarkoitetuissa vaatimuksissa;
• Jalometallit - kulta ja hopea. Niillä on korkein johtavuus, mutta johtuen mahtavat hinnat niiden käyttö on rajoitettua.

Induktiivinen reaktanssi

Johtojen johtavuuden laskentakaavat pätevät vain tasavirtaverkossa tai suorissa johtimissa matalataajuuksilla. Keloissa ja suurtaajuisissa verkoissa induktiivinen vastus näyttää moninkertaiselta tavallista suuremmalta. Lisäksi suurtaajuusvirta etenee vain langan pinnan yli. Siksi se on joskus päällystetty ohuella hopeakerroksella tai käytetään litz-lankaa.

Termi "resistiivisyys" viittaa parametriin, joka on kuparilla tai millä tahansa muulla metallilla, ja se on melko yleinen kirjallisuudessa. Kannattaa ymmärtää mitä tällä tarkoitetaan.

Yksi kuparikaapelin tyypeistä

Yleisiä tietoja sähkövastuksesta

Harkitse ensin sähkövastuksen käsitettä. Kuten tiedät, johtimeen kohdistuvan sähkövirran vaikutuksesta (ja kupari on yksi parhaista johtavista metalleista) osa siinä olevista elektroneista jättää paikkansa kidehilassa ja ryntää kohti johtimen positiivista napaa. Kaikki elektronit eivät kuitenkaan poistu kidehilasta, osa niistä jää siihen ja jatkaa muodostumista pyörivä liike atomin ytimen ympärillä. Juuri nämä elektronit sekä kidehilan solmuissa sijaitsevat atomit luovat sähköisen vastuksen, joka estää vapautuneiden hiukkasten liikkumisen.

Tämä lyhyesti hahmottelemamme prosessi on tyypillinen mille tahansa metallille, mukaan lukien kupari. Se on luonnollista erilaisia ​​metalleja, joista jokaisella on erityinen kidehilan muoto ja koko, vastustavat sähkövirran liikettä niiden läpi eri tavoin. Nämä erot kuvaavat ominaisvastusta - indikaattoria, joka on yksilöllinen jokaiselle metallille.

Kuparin käyttö sähkö- ja elektroniikkajärjestelmissä

Ymmärtääksemme syyn kuparin suosioon sähkö- ja sähkölaitteiden valmistuksen materiaalina elektroniset järjestelmät, katso vain taulukosta sen ominaisvastusarvo. Kuparille tämä parametri on 0,0175 ohmia * mm2 / metri. Tässä suhteessa kupari on hopean jälkeen toinen.

Juuri 20 celsiusasteen lämpötilassa mitattu alhainen resistanssi on suurin syy siihen, että lähes mikään elektroninen ja sähkölaite ei tule nykyään toimeen ilman kuparia. Kupari on pääasiallinen materiaali johtojen ja kaapeleiden, piirilevyjen, sähkömoottoreiden ja tehomuuntajien osien valmistuksessa.

Kuparille ominaisen alhainen ominaisvastus mahdollistaa sen käytön korkean energiansäästöominaisuuksien omaavien sähkölaitteiden valmistukseen. Lisäksi kuparijohtimien lämpötila nousee hyvin vähän, kun sähkövirta kulkee niiden läpi.

Mikä vaikuttaa resistiivisyyden arvoon?

On tärkeää tietää, että ominaisvastusarvo on riippuvainen metallin kemiallisesta puhtaudesta. Kun kupari sisältää jopa pienen määrän alumiinia (0,02 %), tämän parametrin arvo voi nousta merkittävästi (jopa 10 %).

Tähän kertoimeen vaikuttaa myös johtimen lämpötila. Tämä selittyy sillä, että lämpötilan noustessa metalliatomien värähtelyt sen kidehilan solmuissa lisääntyvät, mikä johtaa siihen, että resistiivisyyskerroin kasvaa.

Siksi kaikissa vertailutaulukoissa tämän parametrin arvo on annettu ottaen huomioon 20 asteen lämpötila.

Kuinka laskea johtimen kokonaisresistanssi?

On tärkeää tietää, mikä resistiivisyys vastaa alustavia laskelmia sähkölaitteiden parametrit sen suunnittelun aikana. Tällaisissa tapauksissa määritä kokonaisvastus suunnitellun laitteen johtimet, joilla on tietty koko ja muoto. Kun on tarkasteltu johtimen resistiivisyyden arvoa vertailutaulukon mukaisesti, määritetty sen mitat ja poikkileikkauspinta-ala, on mahdollista laskea sen kokonaisresistanssin arvo kaavalla:

Tämä kaava käyttää seuraavaa merkintää:

• R on johtimen kokonaisresistanssi, joka on määritettävä;
• p on sen metallin ominaisvastus, josta johdin on valmistettu (määritetty taulukon mukaan);
• l on johtimen pituus;
• S on sen poikkileikkauksen pinta-ala.

Sähkövastuksen ja johtavuuden käsite

Jokaisella kappaleella, jonka läpi sähkövirta kulkee, on tietty vastus sille. Johdemateriaalin ominaisuutta estää sähkövirran kulkeminen sen läpi kutsutaan sähkövastukseksi.

Elektroniikkateoria selittää metallijohtimien sähkövastuksen olemuksen tällä tavalla. Johdinta pitkin liikkuessaan vapaat elektronit kohtaavat atomeja ja muita elektroneja lukemattomia kertoja matkallaan ja vuorovaikutuksessa niiden kanssa väistämättä menettävät osan energiastaan. Elektronit kokevat ikään kuin vastustusta liikkeelleen. Eri metallijohtimilla, joilla on erilainen atomirakenne, on erilainen sähkövirran vastus.

Täsmälleen sama selittää nestejohtimien ja kaasujen vastuksen sähkövirran kulkua vastaan. Ei kuitenkaan pidä unohtaa, että näissä aineissa elektronit eivät, vaan molekyylien varautuneet hiukkaset kohtaavat vastuksen liikkuessaan.

Resistanssi osoitetaan latinalaisilla kirjaimilla R tai r.

Ohmi otetaan sähkövastuksen yksikkönä.

Ohm on 106,3 cm korkean elohopeapylvään resistanssi, jonka poikkileikkaus on 1 mm2 0 °C:n lämpötilassa.

Jos esimerkiksi johtimen sähkövastus on 4 ohmia, se kirjoitetaan seuraavasti: R \u003d 4 ohmia tai r \u003d 4 ohmia.

Suuren arvon resistanssin mittaamiseksi käytetään yksikköä nimeltä megaohmi.

Yksi mega vastaa yhtä miljoonaa ohmia.

Mitä suurempi johtimen resistanssi on, sitä huonommin se johtaa sähkövirtaa, ja päinvastoin, mitä pienempi johtimen vastus, sitä helpommin sähkövirta kulkee tämän johtimen läpi.

Siksi johtimen karakterisoimiseksi (sähkövirran kulkemisen sen läpi) voidaan tarkastella paitsi sen vastusta, myös resistanssin käänteislukua, ja sitä kutsutaan johtavuudelle.

sähkönjohtavuus Materiaalin kykyä siirtää sähkövirtaa itsensä läpi kutsutaan.

Koska johtavuus on resistanssin käänteisluku, se ilmaistaan ​​​​1 / R, johtavuus merkitään Latinalainen kirjain g.

Johdinmateriaalin, sen mittojen ja ympäristön lämpötilan vaikutus sähkövastuksen arvoon

Erilaisten johtimien resistanssi riippuu materiaalista, josta ne on valmistettu. Eri materiaalien sähkövastuksen karakterisoimiseksi on otettu käyttöön ns. resistanssin käsite.

Resistanssi on 1 m pitkän ja poikkipinta-alaltaan 1 mm2 johtimen vastus. Resistanssi on merkitty kreikkalaisella kirjaimella p. Jokaisella materiaalilla, josta johdin on valmistettu, on oma ominaisvastus.

Esimerkiksi kuparin ominaisvastus on 0,017, eli kuparijohtimen, jonka pituus on 1 m ja poikkileikkaus 1 mm2, resistanssi on 0,017 ohmia. Alumiinin resistiivisyys on 0,03, raudan ominaisvastus on 0,12, konstantaanin ominaisresistiivisyys on 0,48, nikromin ominaisvastus on 1-1,1.

Johtimen resistanssi on suoraan verrannollinen sen pituuteen, eli mitä pidempi johdin on, sitä suurempi on sen sähkövastus.

Johtimen resistanssi on kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan, eli mitä paksumpi johdin on, sitä pienempi sen vastus, ja päinvastoin, mitä ohuempi johtime, sitä suurempi sen vastus.

Ymmärtääksesi paremmin tätä suhdetta, kuvittele kaksi kommunikoivaa verisuonia, joista toisessa on ohut liitosputki ja toisessa paksu. On selvää, että kun yksi astioista (jokainen pari) täytetään vedellä, sen siirtyminen toiseen astiaan paksun putken läpi tapahtuu paljon nopeammin kuin ohuen putken läpi, eli paksu putki vastustaa vähemmän virtausta. vettä. Samalla tavalla sähkövirran on helpompi kulkea paksun johtimen läpi kuin ohuen, eli ensimmäinen tarjoaa hänelle vähemmän vastusta kuin toinen.

Sähkövastus johdin on yhtä suuri kuin materiaalin ominaisvastus, josta tämä johdin on valmistettu, kerrottuna johtimen pituudella ja jaettuna johtimen poikkileikkauspinta-alalla:

R = Rl/S,

Missä - R - johtimen vastus, ohm, l - johtimen pituus metreinä, S - johtimen poikkipinta-ala, mm 2.

Pyöreän johtimen poikkipinta-ala lasketaan kaavalla:

S = π d 2/4

Missä π - vakioarvo 3,14; d on johtimen halkaisija.

Ja niin johtimen pituus määritetään:

l = S R / p ,

Tämän kaavan avulla on mahdollista määrittää johtimen pituus, poikkileikkaus ja ominaisvastus, jos muut kaavaan sisältyvät suureet tunnetaan.

Jos on tarpeen määrittää johtimen poikkipinta-ala, kaava pelkistetään seuraavaan muotoon:

S = Rl / R

Muuntamalla samaa kaavaa ja ratkaisemalla yhtälön p:n suhteen, löydämme johtimen resistanssin:

R = R S/l

Viimeistä kaavaa on käytettävä tapauksissa, joissa johtimen vastus ja mitat ovat tiedossa ja sen materiaalia ei tunneta ja lisäksi ulkonäön perusteella vaikea määrittää. Tätä varten on tarpeen määrittää johtimen ominaisvastus ja löytää taulukon avulla materiaali, jolla on tällainen ominaisvastus.

Toinen syy, joka vaikuttaa johtimien resistanssiin, on lämpötila.

On todettu, että lämpötilan noustessa metallijohtimien resistanssi kasvaa ja pienenee pienentyessä. Tämä puhtaan metallin johtimien resistanssin lisäys tai lasku on lähes sama ja keskimäärin 0,4 % per 1 °C. Nestejohtimien ja hiilen vastus pienenee lämpötilan noustessa.

Aineen rakenteen elektroninen teoria antaa seuraavan selityksen metallijohtimien resistanssin kasvulle lämpötilan noustessa. Kuumennettaessa johdin saa lämpöenergiaa, joka väistämättä siirtyy kaikkiin aineen atomeihin, minkä seurauksena niiden liikkeen intensiteetti kasvaa. Atomien lisääntynyt liike luo enemmän vastusta vapaiden elektronien suunnatulle liikkeelle, minkä vuoksi johtimen vastus kasvaa. Kun lämpötila laskee, niitä on Paremmat olosuhteet elektronien suunnatulle liikkeelle, ja johtimen vastus pienenee. Tämä selittää mielenkiintoisen ilmiön - metallien suprajohtavuus.

Suprajohtavuus, eli metallien vastustuskyvyn lasku nollaan tapahtuu valtavassa negatiivisessa lämpötilassa - 273 ° C, jota kutsutaan absoluuttiseksi nollaksi. Absoluuttisen nollan lämpötilassa metalliatomit näyttävät jäätyvän paikoilleen estämättä lainkaan elektronien liikettä.