مقاومت آلومینیوم در si. مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی -یک کمیت فیزیکی که نشان می دهد جریان در هنگام عبور از هادی چه نوع مانعی ایجاد می کند. واحدهای اندازه گیری به افتخار گئورگ اهم اهم هستند. او در قانون خود فرمولی برای یافتن مقاومت استخراج کرد که در زیر آورده شده است.

بیایید مقاومت هادی ها را با استفاده از فلزات به عنوان مثال در نظر بگیریم. فلزات دارای ساختار داخلی به شکل شبکه کریستالی هستند. این شبکه دارای نظم دقیق است و گره های آن یون هایی با بار مثبت هستند. حامل های بار در یک فلز الکترون های "آزاد" هستند که به یک اتم خاص تعلق ندارند، اما به طور تصادفی بین محل های شبکه حرکت می کنند. از فیزیک کوانتومی مشخص است که حرکت الکترون ها در یک فلز، انتشار موج الکترومغناطیسی در یک جامد است. یعنی یک الکترون در یک رسانا با سرعت نور حرکت می کند (عملا) و ثابت شده است که نه تنها به صورت ذره، بلکه به صورت موج نیز خواصی از خود نشان می دهد. و مقاومت فلز در نتیجه پراکندگی امواج الکترومغناطیسی (یعنی الکترون ها) توسط ارتعاشات حرارتی شبکه و نقص آن بوجود می آید. هنگامی که الکترون ها با گره های یک شبکه بلوری برخورد می کنند، بخشی از انرژی به گره ها منتقل می شود و در نتیجه انرژی آزاد می شود. این انرژی را می توان در جریان ثابت محاسبه کرد، به لطف قانون ژول-لنز - Q=I 2 Rt. همانطور که می بینید، هر چه مقاومت بیشتر باشد، انرژی بیشتری آزاد می شود.

مقاومت

مفهوم مهمی به عنوان مقاومت وجود دارد، این همان مقاومت است، فقط در یک واحد طول. هر فلز خاص خود را دارد، به عنوان مثال، برای مس 0.0175 اهم * میلی متر مربع / متر، برای آلومینیوم 0.0271 اهم * میلی متر مربع / متر است. این بدان معنی است که یک میله مسی به طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع دارای مقاومت 0.0175 اهم خواهد بود و همان میله، اما از آلومینیوم، دارای مقاومت 0.0271 اهم خواهد بود. به نظر می رسد که هدایت الکتریکی مس از آلومینیوم بالاتر است. هر فلز مقاومت خاص خود را دارد و مقاومت کل هادی را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

جایی که پ- مقاومت فلز، l - طول هادی، s - سطح مقطع.

مقادیر مقاومت در اینجا آورده شده است جدول مقاومت فلزی(20 درجه سانتیگراد)

ماده

پ، اهم * میلی متر 2/2

α,10 -3 1/K

آلومینیوم

0.0271

تنگستن

0.055

اهن

0.098

طلا

0.023

برنج

0.025-0.06

منگانین

0.42-0.48

0,002-0,05

فلز مس

0.0175

نیکل

کنستانتان

0.44-0.52

0.02

نیکروم

0.15

نقره

0.016

فلز روی

0.059

علاوه بر مقاومت، جدول حاوی مقادیر بیشتری در مورد این ضریب کمی بعد است.

وابستگی مقاومت به تغییر شکل

در طول شکل دهی سرد فلزات، فلز تغییر شکل پلاستیکی را تجربه می کند. در طی تغییر شکل پلاستیک، شبکه کریستالی دچار اعوجاج می شود و تعداد عیوب افزایش می یابد. با افزایش عیوب شبکه کریستالی، مقاومت در برابر جریان الکترون ها از طریق هادی افزایش می یابد، بنابراین، مقاومت فلز افزایش می یابد. به عنوان مثال، سیم با کشش ساخته می شود، به این معنی که فلز دچار تغییر شکل پلاستیکی می شود که در نتیجه مقاومت آن افزایش می یابد. در عمل، بازپخت مجدد برای کاهش مقاومت استفاده می شود، این یک فرآیند پیچیده تکنولوژیکی است، پس از آن به نظر می رسد شبکه کریستالی "صاف" می شود و تعداد عیوب و در نتیجه مقاومت فلز نیز کاهش می یابد.

هنگامی که کشیده یا فشرده می شود، فلز تغییر شکل الاستیک را تجربه می کند. در طول تغییر شکل الاستیک ناشی از کشش، دامنه ارتعاشات حرارتی گره های شبکه کریستالی افزایش می یابد، بنابراین، الکترون ها مشکل زیادی را تجربه می کنند و در ارتباط با این، مقاومت افزایش می یابد. در طول تغییر شکل الاستیک ناشی از فشرده سازی، دامنه ارتعاشات حرارتی گره ها کاهش می یابد، بنابراین حرکت الکترون ها آسان تر است و مقاومت کاهش می یابد.

تاثیر دما بر مقاومت

همانطور که قبلاً در بالا متوجه شدیم، علت مقاومت در فلز، گره های شبکه کریستالی و ارتعاشات آنها است. بنابراین، با افزایش دما، ارتعاشات حرارتی گره ها افزایش می یابد، به این معنی که مقاومت نیز افزایش می یابد. مقداری به عنوان وجود دارد ضریب مقاومت دمایی(TKS)، که نشان می دهد که مقاومت فلز در هنگام گرم شدن یا سرد شدن چقدر افزایش یا کاهش می یابد. مثلاً ضریب دمایی مس در 20 درجه سانتیگراد است 4.1 · 10 − 3 1/درجه. این بدان معناست که وقتی مثلاً سیم مسی 1 درجه سانتیگراد گرم شود، مقاومت آن افزایش می یابد. 4.1 · 10 - 3 اهم. مقاومت با تغییرات دما را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

که در آن r مقاومت بعد از گرم کردن، r 0 مقاومت قبل از گرم کردن، a ضریب مقاومت دمایی، t 2 دمای قبل از گرم کردن، t 1 دمای بعد از گرم کردن است.

با جایگزینی مقادیرمان، به دست می‌آییم: r=0.0175*(1+0.0041*(154-20))=0.0271 اهم*mm 2 /m. همانطور که می بینید، میله مس ما با طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع، پس از حرارت دادن به 154 درجه، مقاومت مشابهی با همان میله خواهد داشت، فقط از آلومینیوم و در دمای 20 درجه سانتیگراد

از خاصیت تغییر مقاومت با تغییرات دما در دماسنج های مقاومتی استفاده می شود. این دستگاه ها می توانند دما را بر اساس مقادیر مقاومت اندازه گیری کنند. دماسنج های مقاومتی دقت اندازه گیری بالایی دارند، اما محدوده دمایی کمی دارند.

در عمل، خواص هادی برای جلوگیری از عبورجاری بسیار گسترده استفاده می شوند. به عنوان مثال یک لامپ رشته ای است که در آن رشته تنگستن به دلیل مقاومت بالای فلز، طول زیاد و مقطع باریک آن گرم می شود. یا هر وسیله گرمایشی که در آن کویل به دلیل مقاومت بالا گرم می شود. در مهندسی برق به عنصری که خاصیت اصلی آن مقاومت است مقاومت می گویند. تقریباً در هر مدار الکتریکی از مقاومت استفاده می شود.

مفهوم مقاومت و هدایت الکتریکی

هر جسمی که جریان الکتریکی از آن عبور می کند مقاومت خاصی در برابر آن از خود نشان می دهد. خاصیت یک ماده رسانا برای جلوگیری از عبور جریان الکتریکی از آن، مقاومت الکتریکی نامیده می شود.

تئوری الکترونیکی ماهیت مقاومت الکتریکی هادی های فلزی را توضیح می دهد. الکترون‌های آزاد هنگام حرکت در امتداد یک رسانا، بارها در مسیر خود با اتم‌ها و سایر الکترون‌ها مواجه می‌شوند و در تعامل با آنها، ناگزیر بخشی از انرژی خود را از دست می‌دهند. الکترون ها در برابر حرکت خود نوعی مقاومت را تجربه می کنند. هادی های فلزی مختلف، با داشتن ساختارهای اتمی متفاوت، مقاومت متفاوتی در برابر جریان الکتریکی ارائه می دهند.

همین موضوع مقاومت رساناها و گازهای مایع در برابر عبور جریان الکتریکی را توضیح می دهد. با این حال، نباید فراموش کنیم که در این مواد، الکترون ها نیستند، بلکه ذرات باردار مولکول ها هستند که در طول حرکت خود با مقاومت مواجه می شوند.

مقاومت با حروف لاتین R یا r نشان داده می شود.

واحد مقاومت الکتریکی اهم است.

اهم مقاومت ستونی از جیوه به ارتفاع 106.3 سانتی متر با سطح مقطع 1 میلی متر مربع در دمای 0 درجه سانتی گراد است.

اگر مثلاً مقاومت الکتریکی یک هادی 4 اهم باشد، به این صورت می نویسند: R = 4 Ohm یا r = 4 Ohm.

برای اندازه گیری مقاومت های بزرگ از واحدی به نام megohm استفاده می شود.

یک مگا اهم برابر با یک میلیون اهم است.

هر چه مقاومت یک هادی بیشتر باشد، جریان الکتریکی را بدتر می کند و برعکس، هر چه مقاومت هادی کمتر باشد، عبور جریان الکتریکی از این هادی آسان تر است.

در نتیجه، برای مشخص کردن یک رسانا (از نقطه نظر عبور جریان الکتریکی از آن)، می توان نه تنها مقاومت آن، بلکه متقابل مقاومت را نیز در نظر گرفت و رسانایی نامیده می شود.

رسانایی الکتریکیتوانایی یک ماده برای عبور جریان الکتریکی از خود است.

از آنجایی که رسانایی متقابل مقاومت است، به صورت 1/R بیان می شود و رسانایی با حرف لاتین g نشان داده می شود.

تأثیر مواد هادی، ابعاد آن و دمای محیط بر مقدار مقاومت الکتریکی

مقاومت هادی های مختلف به ماده ای که از آن ساخته شده اند بستگی دارد. برای توصیف مقاومت الکتریکی مواد مختلف، مفهوم به اصطلاح مقاومت معرفی شده است.

مقاومتمقاومت هادی با طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع است. مقاومت با حرف p الفبای یونانی نشان داده می شود. هر ماده ای که یک هادی از آن ساخته شده است مقاومت خاص خود را دارد.

به عنوان مثال، مقاومت مس 0.017 است، یعنی یک هادی مسی به طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع دارای مقاومت 0.017 اهم است. مقاومت آلومینیوم 0.03، مقاومت آهن 0.12، مقاومت کانستانتان 0.48، مقاومت نیکروم 1-1.1 است.



مقاومت یک هادی با طول آن نسبت مستقیم دارد، یعنی هر چه هادی بلندتر باشد، مقاومت الکتریکی آن نیز بیشتر می شود.

مقاومت یک هادی با سطح مقطع آن نسبت معکوس دارد، یعنی هر چه هادی ضخیم‌تر باشد، مقاومت آن کمتر است و برعکس، هر چه هادی نازک‌تر باشد، مقاومت آن بیشتر می‌شود.

برای درک بهتر این رابطه، دو جفت رگ ارتباطی را تصور کنید که یکی از آنها دارای یک لوله اتصال نازک و دیگری دارای یک لوله ضخیم است. واضح است که وقتی یکی از ظروف (هر جفت) با آب پر شود، انتقال آن به ظرف دیگر از طریق یک لوله ضخیم بسیار سریعتر از یک لوله نازک اتفاق می افتد، یعنی یک لوله ضخیم مقاومت کمتری در برابر جریان دارد. از آب. به همین ترتیب، عبور جریان الکتریکی از یک هادی ضخیم آسان تر از یک هادی نازک است، یعنی اولی مقاومت کمتری نسبت به دومی ارائه می دهد.

مقاومت الکتریکی یک هادی برابر است با مقاومت ماده ای که هادی از آن ساخته شده است، ضرب در طول هادی و تقسیم بر سطح مقطع هادی.:

R = р l/S،

جایی که - R مقاومت هادی، اهم، l طول هادی بر حسب متر، S سطح مقطع هادی، میلی متر 2 است.

سطح مقطع یک هادی گردبا فرمول محاسبه می شود:

S = π d 2/4

جایی که π - مقدار ثابت برابر با 3.14؛ d قطر هادی است.

و به این ترتیب طول هادی تعیین می شود:

l = S R / p،

این فرمول تعیین طول هادی، سطح مقطع و مقاومت آن را در صورت مشخص بودن سایر کمیت های موجود در فرمول ممکن می سازد.

اگر لازم است سطح مقطع هادی را تعیین کنید، فرمول به شکل زیر است:

S = р l / R

با تبدیل فرمول مشابه و حل تساوی نسبت به p، مقاومت هادی را پیدا می کنیم:

آر = R S / l

آخرین فرمول باید در مواردی استفاده شود که مقاومت و ابعاد هادی مشخص است، اما مواد آن ناشناخته است و علاوه بر این، تعیین آن از نظر ظاهری دشوار است. برای انجام این کار، باید مقاومت هادی را تعیین کنید و با استفاده از جدول، ماده ای را پیدا کنید که چنین مقاومتی داشته باشد.

یکی دیگر از دلایلی که بر مقاومت هادی ها تأثیر می گذارد دما است.

مشخص شده است که با افزایش دما مقاومت هادی های فلزی افزایش می یابد و با کاهش دما کاهش می یابد. این افزایش یا کاهش مقاومت برای هادی های فلزی خالص تقریباً یکسان است و به طور متوسط ​​0.4٪ در هر 1 درجه سانتیگراد است. مقاومت هادی های مایع و کربن با افزایش دما کاهش می یابد.

نظریه الکترونیکی ساختار ماده توضیح زیر را برای افزایش مقاومت هادی های فلزی با افزایش دما ارائه می دهد. هنگام گرم شدن، هادی انرژی گرمایی دریافت می کند که به ناچار به تمام اتم های ماده منتقل می شود و در نتیجه شدت حرکت آنها افزایش می یابد. افزایش حرکت اتم ها مقاومت بیشتری در برابر حرکت جهتی الکترون های آزاد ایجاد می کند و به همین دلیل مقاومت هادی افزایش می یابد. با کاهش دما شرایط بهتری برای حرکت جهتی الکترون ها ایجاد می شود و مقاومت هادی کاهش می یابد. این یک پدیده جالب را توضیح می دهد - ابررسانایی فلزات.

ابررسانایی، یعنی کاهش مقاومت فلزات به صفر، در دمای منفی بزرگ - 273 درجه سانتیگراد، که صفر مطلق نامیده می شود، رخ می دهد. در دمای صفر مطلق، به نظر می‌رسد اتم‌های فلز در جای خود منجمد می‌شوند، بدون اینکه در حرکت الکترون‌ها اختلال ایجاد کنند.

یکی از کمیت های فیزیکی مورد استفاده در مهندسی برق، مقاومت الکتریکی است. هنگام در نظر گرفتن مقاومت آلومینیوم، باید به خاطر داشت که این مقدار توانایی یک ماده برای جلوگیری از عبور جریان الکتریکی از آن را مشخص می کند.

مفاهیم مقاومت

مقدار مخالف مقاومت ویژه را هدایت ویژه یا هدایت الکتریکی می نامند. مقاومت الکتریکی معمولی فقط مشخصه یک رسانا است و مقاومت الکتریکی خاص فقط مشخصه یک ماده خاص است.

به عنوان یک قاعده، این مقدار برای یک هادی با ساختار همگن محاسبه می شود. برای تعیین هادی های همگن الکتریکی از فرمول استفاده می شود:

معنای فیزیکی این کمیت در مقاومت معین یک هادی همگن با طول واحد و سطح مقطع معین نهفته است. واحد اندازه گیری واحد SI Om.m یا واحد غیر سیستمی Om.mm2/m است. آخرین واحد به این معنی است که یک هادی ساخته شده از یک ماده همگن به طول 1 متر، با سطح مقطع 1 میلی متر مربع، دارای مقاومت 1 اهم خواهد بود. بنابراین، مقاومت هر ماده ای را می توان با استفاده از مقطعی از مدار الکتریکی به طول 1 متر محاسبه کرد که سطح مقطع آن 1 میلی متر مربع خواهد بود.

مقاومت فلزات مختلف

هر فلزی ویژگی های منحصر به فرد خود را دارد. اگر مقاومت آلومینیوم را مثلاً با مس مقایسه کنیم، می‌توان به این نکته اشاره کرد که برای مس این مقدار 0.0175 اهم.mm2/m و برای آلومینیوم 0.0271 اهم.mm2/m است. بنابراین، مقاومت آلومینیوم به طور قابل توجهی بالاتر از مس است. از این نتیجه می شود که هدایت الکتریکی بسیار بالاتر از آلومینیوم است.

مقدار مقاومت فلزات تحت تأثیر عوامل خاصی است. به عنوان مثال، در هنگام تغییر شکل، ساختار شبکه کریستالی مختل می شود. به دلیل عیوب ایجاد شده، مقاومت در برابر عبور الکترون ها از داخل هادی افزایش می یابد. بنابراین، مقاومت فلز افزایش می یابد.

دما هم تاثیر داره هنگامی که گرم می شود، گره های شبکه کریستالی شروع به ارتعاش شدیدتر می کنند و در نتیجه مقاومت را افزایش می دهند. در حال حاضر، به دلیل مقاومت بالا، سیم های آلومینیومی به طور گسترده ای با سیم های مسی جایگزین می شوند که رسانایی بالاتری دارند.


    مقاومت رساناهای محبوب (فلزات و آلیاژها). مقاومت فولادی

    مقاومت آهن، آلومینیوم و سایر رساناها

    انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی مستلزم مراقبت برای به حداقل رساندن تلفات ناشی از غلبه جریان بر مقاومت هادی هایی است که خط الکتریکی را تشکیل می دهند. البته این بدان معنا نیست که چنین تلفاتی که به طور خاص در مدارها و دستگاه های مصرف کننده رخ می دهد، نقشی ندارند.

    بنابراین، دانستن پارامترهای تمام عناصر و مواد مورد استفاده مهم است. و نه تنها الکتریکی، بلکه مکانیکی. و برخی از مواد مرجع مناسب را در اختیار داشته باشید که به شما امکان می دهد ویژگی های مواد مختلف را با هم مقایسه کنید و دقیقاً آنچه را که در یک موقعیت خاص در خطوط انتقال انرژی بهینه است، انتخاب کنید. یعنی با راندمان بالا، برای رساندن انرژی به مصرف کننده، هم اقتصاد تلفات و هم مکانیک خود خطوط در نظر گرفته می شود. بازده اقتصادی نهایی خط به مکانیک بستگی دارد - یعنی دستگاه و آرایش هادی ها، عایق ها، تکیه گاه ها، ترانسفورماتورهای پله بالا/پایین، وزن و استحکام تمام سازه ها، از جمله سیم های کشیده شده در فواصل طولانی، و همچنین مواد انتخاب شده برای هر عنصر ساختاری، کار و هزینه های عملیاتی آن. علاوه بر این، در خطوط انتقال الکتریسیته، الزامات بالاتری برای اطمینان از ایمنی خود خطوط و هر چیزی که در اطراف آنها قرار دارد، وجود دارد. و این هزینه ها را هم برای تامین سیم کشی برق و هم برای حاشیه ایمنی اضافی تمام سازه ها اضافه می کند.

    برای مقایسه، داده ها معمولاً به یک فرم منفرد و قابل مقایسه تقلیل می یابند. اغلب، لقب "خاص" به چنین ویژگی هایی اضافه می شود و خود ارزش ها بر اساس استانداردهای خاصی که توسط پارامترهای فیزیکی یکپارچه شده اند در نظر گرفته می شوند. به عنوان مثال، مقاومت الکتریکی مقاومت (اهم) یک هادی ساخته شده از مقداری فلز (مس، آلومینیوم، فولاد، تنگستن، طلا) است که دارای طول واحد و سطح مقطع واحد در سیستم واحدهای اندازه گیری مورد استفاده (معمولا SI) است. ). علاوه بر این، دما مشخص شده است، زیرا هنگام گرم شدن، مقاومت هادی ها می تواند متفاوت رفتار کند. متوسط ​​شرایط عملیاتی معمولی به عنوان پایه در نظر گرفته می شود - در 20 درجه سانتیگراد. و در جایی که خواص هنگام تغییر پارامترهای محیطی (دما، فشار) مهم هستند، ضرایب معرفی شده و جداول اضافی و نمودارهای وابستگی جمع‌آوری می‌شوند.

    انواع مقاومت

    از آنجایی که مقاومت اتفاق می افتد:

    • فعال - یا اهمی، مقاومتی - ناشی از مصرف الکتریسیته برای گرم کردن هادی (فلز) هنگام عبور جریان الکتریکی از آن، و
    • راکتیو - خازنی یا القایی - که از تلفات اجتناب ناپذیر ناشی از ایجاد هرگونه تغییر در جریان عبوری از هادی میدان های الکتریکی به وجود می آید، سپس مقاومت هادی به دو صورت است:
  1. مقاومت الکتریکی خاص در برابر جریان مستقیم (دارای ماهیت مقاومتی) و
  2. مقاومت الکتریکی خاص در برابر جریان متناوب (دارای ماهیت راکتیو).

در اینجا، مقاومت نوع 2 یک مقدار پیچیده است که از دو جزء TC تشکیل شده است - فعال و راکتیو، زیرا مقاومت مقاومتی همیشه هنگام عبور جریان وجود دارد، صرف نظر از ماهیت آن، و مقاومت واکنشی تنها با هر تغییری در جریان در مدارها رخ می دهد. در مدارهای DC، راکتانس تنها در طول فرآیندهای گذرا رخ می دهد که با روشن کردن جریان (تغییر جریان از 0 به نامی) یا خاموش شدن (تفاوت از اسمی به 0) همراه است. و معمولاً فقط هنگام طراحی حفاظت اضافه بار مورد توجه قرار می گیرند.

در مدارهای جریان متناوب، پدیده های مرتبط با راکتانس بسیار متنوع تر هستند. آنها نه تنها به عبور واقعی جریان از یک مقطع خاص، بلکه به شکل هادی نیز بستگی دارند و وابستگی خطی نیست.


واقعیت این است که جریان متناوب یک میدان الکتریکی را هم در اطراف هادی که از طریق آن جریان دارد و هم در خود هادی ایجاد می کند. و از این میدان، جریان های گردابی به وجود می آیند، که اثر "فشار" حرکت اصلی واقعی بارها، از اعماق کل مقطع هادی به سطح آن، به اصطلاح "اثر پوست" را می دهد (از پوست - پوست). به نظر می رسد که جریان های گردابی سطح مقطع آن را از هادی "دزدیده اند". جریان در یک لایه مشخص نزدیک به سطح جریان می یابد، ضخامت باقیمانده هادی بلااستفاده می ماند، مقاومت آن را کاهش نمی دهد و به سادگی هیچ نقطه ای برای افزایش ضخامت هادی ها وجود ندارد. به خصوص در فرکانس های بالا. بنابراین، برای جریان متناوب، مقاومت در چنین بخش هایی از هادی ها اندازه گیری می شود که کل بخش آن را می توان نزدیک به سطح در نظر گرفت. به چنین سیمی نازک می گویند.


البته، کاهش ضخامت سیم های گرد، هدایت موثر جریان متناوب را از بین نمی برد. هادی را می توان نازک کرد، اما در عین حال به شکل نوار صاف کرد، سپس سطح مقطع از سیم گرد بالاتر خواهد بود و بر این اساس، مقاومت کمتر می شود. علاوه بر این، صرفاً افزایش سطح اثر بر افزایش سطح مقطع مؤثر خواهد داشت. همین امر را می توان با استفاده از سیم رشته ای به جای سیم تک هسته ای به دست آورد. از سوی دیگر، با در نظر گرفتن اثر پوستی در سیم‌ها، می‌توان سیم‌ها را با ساختن هسته از فلزی که دارای ویژگی‌های استحکام خوبی است، مثلاً فولاد، اما ویژگی‌های الکتریکی پایین، کامپوزیت کرد. در این حالت یک نوار آلومینیومی روی فولاد ساخته می شود که مقاومت کمتری دارد.


علاوه بر اثر پوستی، جریان جریان متناوب در هادی ها تحت تأثیر تحریک جریان های گردابی در هادی های اطراف قرار می گیرد. چنین جریان هایی را جریان القایی می نامند و هم در فلزاتی که نقش سیم کشی را ایفا نمی کنند (عناصر ساختاری باربر) و هم در سیم های کل مجموعه رسانا - که نقش سیم های فازهای دیگر را بازی می کنند القا می شوند. ، زمین.

همه این پدیده ها در تمام سازه های الکتریکی رخ می دهند و اهمیت داشتن یک مرجع جامع برای طیف گسترده ای از مواد را بیشتر می کند.

مقاومت برای هادی ها با ابزارهای بسیار حساس و دقیق اندازه گیری می شود، زیرا فلزات با کمترین مقاومت برای سیم کشی انتخاب می شوند - به ترتیب اهم * 10-6 در هر متر طول و متر مربع. میلی متر بخش ها برای اندازه گیری مقاومت عایق، برعکس، به ابزارهایی نیاز دارید که دارای محدوده ای از مقادیر مقاومت بسیار بزرگ هستند - معمولا مگا اهم. واضح است که هادی ها باید به خوبی هدایت شوند و عایق ها باید به خوبی عایق شوند.

جدول

آهن به عنوان یک هادی در مهندسی برق

آهن رایج ترین فلز در طبیعت و تکنولوژی است (بعد از هیدروژن که یک فلز نیز هست). این ارزان ترین است و دارای ویژگی های مقاومت عالی است، بنابراین در همه جا به عنوان پایه ای برای استحکام سازه های مختلف استفاده می شود.

در مهندسی برق از آهن به عنوان رسانا به شکل مفتول های فولادی انعطاف پذیر در جایی که به استحکام فیزیکی و انعطاف پذیری نیاز است استفاده می شود و از طریق مقطع مناسب می توان به مقاومت مورد نیاز دست یافت.

با داشتن جدولی از مقاومت فلزات و آلیاژهای مختلف، می توانید سطح مقطع سیم های ساخته شده از هادی های مختلف را محاسبه کنید.

به عنوان مثال، بیایید سعی کنیم سطح مقطع الکتریکی رساناهای ساخته شده از مواد مختلف را پیدا کنیم: مس، تنگستن، نیکل و سیم آهن. سیم آلومینیومی با سطح مقطع 2.5 میلی متر را به عنوان سیم اولیه در نظر می گیریم.

ما نیاز داریم که در طول 1 متر مقاومت سیم ساخته شده از تمام این فلزات برابر با مقاومت سیم اصلی باشد. مقاومت آلومینیوم در هر 1 متر طول و 2.5 میلی متر مقطع برابر خواهد بود

، جایی که R مقاومت است، ρ مقاومت فلز از جدول، S سطح مقطع، L طول است.

با جایگزینی مقادیر اصلی، مقاومت یک قطعه سیم آلومینیومی به طول یک متر را بر حسب اهم دریافت می کنیم.

پس از این، اجازه دهید فرمول S را حل کنیم

، مقادیر جدول را جایگزین می کنیم و سطح مقطع را برای فلزات مختلف بدست می آوریم.

از آنجایی که مقاومت در جدول بر روی یک سیم به طول 1 متر، بر حسب میکرواهم در هر بخش 1 میلی متر مربع اندازه گیری می شود، سپس آن را بر حسب میکرو اهم دریافت کردیم. برای دریافت آن بر حسب اهم، باید مقدار را در 10-6 ضرب کنید. اما لزوماً نیازی نیست که عدد اهم را با 6 صفر بعد از نقطه اعشار بدست آوریم، زیرا هنوز نتیجه نهایی را در mm2 می یابیم.

همانطور که می بینید، مقاومت آهن بسیار بالا است، سیم ضخیم است.


اما موادی وجود دارد که برای آنها حتی بیشتر است، به عنوان مثال، نیکل یا کنستانتان.

مقالات مشابه:

domelecrik.ru

جدول مقاومت الکتریکی فلزات و آلیاژها در مهندسی برق

صفحه اصلی > y >



مقاومت ویژه فلزات

مقاومت ویژه آلیاژها

مقادیر در t = 20 درجه سانتیگراد داده شده است. مقاومت آلیاژها به ترکیب دقیق آنها بستگی دارد. نظرات ارائه شده توسط HyperComments

tab.wikimassa.org

مقاومت الکتریکی | دنیای جوش

مقاومت الکتریکی مواد

مقاومت الکتریکی (مقاومت) توانایی یک ماده برای جلوگیری از عبور جریان الکتریکی است.

واحد اندازه گیری (SI) - اهم متر؛ همچنین با اهم سانتی متر و اهم mm2/m اندازه گیری می شود.

دمای مواد، درجه سانتی گراد مقاومت الکتریکی، اهم متر
فلزات
آلومینیوم 20 0.028 10-6
بریلیم 20 0.036·10-6
فسفر برنز 20 0.08·10-6
وانادیوم 20 0.196·10-6
تنگستن 20 0.055·10-6
هافنیوم 20 0.322·10-6
دورالومین 20 0.034·10-6
اهن 20 0.097 10-6
طلا 20 0.024·10-6
ایریدیوم 20 0.063·10-6
کادمیوم 20 0.076·10-6
پتاسیم 20 0.066·10-6
کلسیم 20 0.046·10-6
کبالت 20 0.097 10-6
سیلیکون 27 0.58·10-4
برنج 20 0.075·10-6
منیزیم 20 0.045·10-6
منگنز 20 0.050·10-6
فلز مس 20 0.017 10-6
منیزیم 20 0.054·10-6
مولیبدن 20 0.057 10-6
سدیم 20 0.047 10-6
نیکل 20 0.073 10-6
نیوبیم 20 0.152·10-6
قلع 20 0.113·10-6
پالادیوم 20 0.107 10-6
پلاتین 20 0.110·10-6
رودیوم 20 0.047 10-6
سیاره تیر 20 0.958 10-6
رهبری 20 0.221·10-6
نقره 20 0.016·10-6
فولاد 20 0.12·10-6
تانتالیوم 20 0.146·10-6
تیتانیوم 20 0.54·10-6
کروم 20 0.131·10-6
فلز روی 20 0.061·10-6
زیرکونیوم 20 0.45 10-6
چدن 20 0.65·10-6
پلاستیک
Getinax 20 109–1012
کاپرون 20 1010–1011
لوسان 20 1014–1016
شیشه ارگانیک 20 1011–1013
استایروفوم 20 1011
کلرید پلی وینیل 20 1010–1012
پلی استایرن 20 1013–1015
پلی اتیلن 20 1015
فایبرگلاس 20 1011–1012
تکستولیت 20 107–1010
سلولوئید 20 109
آبنیت 20 1012–1014
لاستیک ها
لاستیک 20 1011–1012
مایعات
روغن ترانسفورماتور 20 1010–1013
گازها
هوا 0 1015–1018
درخت
چوب خشک 20 109–1010
مواد معدنی
کوارتز 230 109
میکا 20 1011–1015
مواد مختلف
شیشه 20 109–1013

ادبیات

  • آلفا و امگا. کتاب مرجع سریع / Tallinn: Printest, 1991 – 448 p.
  • کتاب راهنمای فیزیک ابتدایی / N.N. کوشکین، M.G. شیرکویچ. م.، علم. 1976. 256 ص.
  • کتابچه راهنمای جوشکاری فلزات غیر آهنی / S.M. گورویچ. کیف: نائوکوا دومکا. 1990. 512 ص.

weldworld.ru

مقاومت فلزات، الکترولیت ها و مواد (جدول)

مقاومت فلزات و عایق ها

جدول مرجع مقادیر p مقاومت برخی از فلزات و عایق ها را در دمای 18-20 درجه سانتیگراد نشان می دهد که بر حسب اهم سانتی متر بیان می شود. مقدار p برای فلزات به شدت به ناخالصی ها بستگی دارد. فلزات و عایق ها در جدول به ترتیب مقادیر p مرتب شده اند.

میز مقاومت فلزی

فلزات خالص

104 ρ (اهم سانتی متر)

فلزات خالص

104 ρ (اهم سانتی متر)

آلومینیوم

دورالومین

پلاتین 2)

آرژانتینی

منگنز

منگانین

تنگستن

کنستانتان

مولیبدن

آلیاژ چوب 3)

آلیاژ رز 4)

پالادیوم

فچرال 6)

جدول مقاومت عایق ها

عایق ها

عایق ها

چوب خشک

سلولوئید

روزین

Getinax

کوارتز _|_ محور

لیوان سودا

پلی استایرن

شیشه پیرکس

کوارتز || تبرها

کوارتز ذوب شده

مقاومت فلزات خالص در دماهای پایین

جدول مقادیر مقاومت (بر حسب اهم سانتی متر) برخی از فلزات خالص را در دمای پایین (0 درجه سانتی گراد) نشان می دهد.

نسبت مقاومت Rt/Rq فلزات خالص در دماهای T ° K و 273 ° K.

جدول مرجع نسبت Rt/Rq مقاومت فلزات خالص را در دماهای T ° K و 273 ° K نشان می دهد.

فلزات خالص

آلومینیوم

تنگستن

مولیبدن

مقاومت ویژه الکترولیت ها

جدول مقادیر مقاومت الکترولیت ها را در اهم سانتی متر در دمای 18 درجه سانتیگراد نشان می دهد. غلظت محلول ها بر حسب درصد داده شده است که تعداد گرم نمک یا اسید بی آب را در 100 گرم محلول تعیین می کند.

منبع اطلاعات: راهنمای مختصر فیزیکی و فنی / جلد 1، - م.: 1960م.

infotables.ru

مقاومت الکتریکی - فولاد

صفحه 1

مقاومت الکتریکی فولاد با افزایش دما افزایش می‌یابد و بیشترین تغییرات در دمای نقطه کوری مشاهده می‌شود. پس از نقطه کوری، مقاومت الکتریکی اندکی تغییر می کند و در دمای بالای 1000 درجه سانتیگراد تقریباً ثابت می ماند.

به دلیل مقاومت الکتریکی بالای فولاد، این iuKii کاهش بسیار زیادی در کاهش جریان ایجاد می کند. در کنتاکتورهای 100 A، زمان رها شدن 0 07 ثانیه و در کنتاکتورهای 600 A - 0 23 ثانیه است. با توجه به الزامات ویژه برای کنتاکتورهای سری KMV که برای روشن و خاموش کردن الکترومغناطیس درایوهای سوئیچ روغن طراحی شده اند، مکانیسم الکترومغناطیسی این کنتاکتورها امکان تنظیم ولتاژ تحریک و ولتاژ آزاد را با تنظیم نیروی فنر برگشتی فراهم می کند. و فنر مخصوص شکست. کنتاکتورهای نوع KMV باید با افت ولتاژ عمیق کار کنند. بنابراین، حداقل ولتاژ کاری برای این کنتاکتورها می تواند تا 65% UH کاهش یابد. چنین ولتاژ عملیاتی پایینی منجر به عبور جریان از سیم پیچ با ولتاژ نامی می شود و در نتیجه گرمایش سیم پیچ افزایش می یابد.

افزودنی سیلیکون مقاومت الکتریکی فولاد را تقریباً متناسب با محتوای سیلیکون افزایش می‌دهد و در نتیجه به کاهش تلفات ناشی از جریان‌های گردابی که در فولاد زمانی که در یک میدان مغناطیسی متناوب عمل می‌کند، کمک می‌کند.

افزودنی سیلیکون مقاومت الکتریکی فولاد را افزایش می دهد که به کاهش تلفات جریان گردابی کمک می کند، اما در عین حال سیلیکون خواص مکانیکی فولاد را بدتر کرده و آن را شکننده می کند.

اهم - mm2/m - مقاومت الکتریکی فولاد.

برای کاهش جریان های گردابی، از هسته های ساخته شده از گریدهای فولادی با افزایش مقاومت الکتریکی فولاد، حاوی 0 5 تا 4 8 درصد سیلیکون استفاده می شود.

برای انجام این کار، یک صفحه نازک ساخته شده از فولاد مغناطیسی نرم روی یک روتور عظیم ساخته شده از آلیاژ بهینه SM-19 قرار داده شد. مقاومت الکتریکی فولاد با مقاومت آلیاژ کمی متفاوت است و CG فولاد تقریباً یک مرتبه بزرگتر است. ضخامت صفحه با توجه به عمق نفوذ هارمونیک های دندانی مرتبه اول و برابر با 0 8 میلی متر انتخاب می شود. برای مقایسه، تلفات اضافی، W، برای یک روتور قفس سنجاب پایه و یک روتور دو لایه با یک استوانه عظیم ساخته شده از آلیاژ SM-19 و با حلقه های انتهایی مس داده شده است.

ماده اصلی رسانای مغناطیسی فولاد آلیاژی ورق الکتریکی است که حاوی 2 تا 5 درصد سیلیکون است. افزودنی سیلیکون مقاومت الکتریکی فولاد را افزایش می دهد، در نتیجه تلفات جریان گردابی کاهش می یابد، فولاد در برابر اکسیداسیون و پیری مقاوم می شود، اما شکننده تر می شود. در سال های اخیر، فولاد نورد سرد دانه گرا با خواص مغناطیسی بالاتر در جهت نورد به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. برای کاهش تلفات ناشی از جریان های گردابی، هسته مغناطیسی به شکل یک بسته مونتاژ شده از ورق های فولادی مهر و موم شده ساخته می شود.

فولاد الکتریکی فولاد کم کربن است. برای بهبود ویژگی های مغناطیسی، سیلیکون به آن وارد می شود که باعث افزایش مقاومت الکتریکی فولاد می شود. این منجر به کاهش تلفات جریان گردابی می شود.

پس از عملیات مکانیکی، هسته مغناطیسی آنیل می شود. از آنجایی که جریان های گردابی در فولاد در ایجاد کاهش سرعت شرکت دارند، باید بر روی مقدار مقاومت الکتریکی فولاد به ترتیب PC (Iu-15) 10 - 6 اهم سانتی متر در موقعیت جذب آرمیچر، مغناطیسی تمرکز کرد سیستم کاملاً اشباع شده است، بنابراین القای اولیه در سیستم های مغناطیسی مختلف در محدوده های بسیار کوچک و برای فولاد درجه E Vn1 6 - 1 7 ch در نوسان است. مقدار القایی نشان داده شده استحکام میدان را در فولاد به ترتیب یانگ حفظ می کند.

برای ساخت سیستم های مغناطیسی (هسته های مغناطیسی) ترانسفورماتورها، از فولادهای الکتریکی با ورق نازک مخصوص با محتوای سیلیکون بالا (تا 5٪) استفاده می شود. سیلیکون باعث افزایش کربن زدایی فولاد می شود که منجر به افزایش نفوذپذیری مغناطیسی می شود، تلفات هیسترزیس را کاهش می دهد و مقاومت الکتریکی آن را افزایش می دهد. افزایش مقاومت الکتریکی فولاد باعث می شود تا تلفات ناشی از جریان های گردابی در آن کاهش یابد. علاوه بر این، سیلیکون باعث تضعیف پیری فولاد (افزایش تلفات فولاد در طول زمان)، کاهش مغناطیسی آن (تغییر شکل و اندازه بدن در هنگام مغناطیسی) و در نتیجه صدای ترانسفورماتورها می شود. در عین حال وجود سیلیکون در فولاد شکنندگی آن را افزایش می دهد و ماشین کاری آن را پیچیده می کند.

صفحات:      1    2

www.ngpedia.ru

مقاومت | ویکی ویکی‌ترونیکس

مقاومت ویژگی یک ماده است که توانایی آن را برای هدایت جریان الکتریکی تعیین می کند. به عنوان نسبت میدان الکتریکی به چگالی جریان تعریف می شود. در حالت کلی، یک تانسور است، اما برای اکثر موادی که خواص ناهمسانگردی از خود نشان نمی دهند، به عنوان کمیت اسکالر پذیرفته می شود.

تعیین - ρ

$ \vec E = \rho \vec j، $

$ \vec E $ - قدرت میدان الکتریکی، $ \vec j $ - چگالی جریان.

واحد اندازه گیری SI اهم متر (اهم متر، Ω متر) است.

مقاومت مقاومتی یک استوانه یا منشور (بین انتهای) ماده ای با طول l و مقطع S به شرح زیر تعیین می شود:

$ R = \frac(\rho l)(S). $

در فناوری، از تعریف مقاومت به عنوان مقاومت یک هادی با مقطع واحد و طول واحد استفاده می شود.

مقاومت برخی از مواد مورد استفاده در مهندسی برق ویرایش

ماده ρ در 300 K، اهم m TKS، K-1
نقره1.59·10-84.10·10-³
فلز مس1.67·10-84.33·10⁻³
طلا2.35·10-83.98·10-³
آلومینیوم2.65·10-84.29·10-³
تنگستن5.65·10-84.83·10-³
برنجی6.5·10-81.5·10-³
نیکل6.84·10-86.75·10-³
آهن (α)9.7·10-86.57·10-³
خاکستری قلع1.01·10-74.63·10-³
پلاتین1.06·10-76.75·10-³
قلع سفید1.1·10-74.63·10-³
فولاد1.6·10-73.3·10-³
رهبری2.06·10-74.22·10-³
دورالومین4.0·10-72.8·10-³
منگانین4.3·10-7± 2·10-5
ثابتان5.0·10-7± 3·10-5
سیاره تیر9.84·10-79.9·10-4
نیکروم 80/201.05·10-61.8·10-4
Cantal A11.45·10-63·10-5
کربن (الماس، گرافیت)1.3·10-5
ژرمانیوم4.6·10-1
سیلیکون6.4·10²
اتانول3·10³
آب، مقطر5·10³
آبنیت10⁸
کاغذ سخت10¹⁰
روغن ترانسفورماتور10¹1
شیشه معمولی5·10¹¹
پلی وینیل10¹²
ظروف چینی10¹²
چوب10¹²
PTFE (تفلون)>10¹³
لاستیک5·10¹³
شیشه کوارتز10¹4
کاغذ مومی10¹4
پلی استایرن>10¹4
میکا5·1014
پارافین10¹5
پلی اتیلن3·1015
رزین اکریلیک10¹9

en.electronics.wikia.com

مقاومت الکتریکی | فرمول، حجمی، جدول

مقاومت الکتریکی یک کمیت فیزیکی است که میزان مقاومت یک ماده را در برابر عبور جریان الکتریکی از خود نشان می دهد. برخی از افراد ممکن است این ویژگی را با مقاومت الکتریکی معمولی اشتباه بگیرند. با وجود تشابه مفاهیم، ​​تفاوت آنها در این است که خاص به مواد اطلاق می شود و اصطلاح دوم منحصراً به هادی ها اشاره دارد و بستگی به ماده ساخت آنها دارد.

ارزش متقابل این ماده رسانایی الکتریکی است. هر چه این پارامتر بالاتر باشد، جریان بهتری از ماده عبور می کند. بر این اساس، هر چه مقاومت بالاتر باشد، انتظار می رود ضرر بیشتری در خروجی داشته باشد.

فرمول محاسبه و مقدار اندازه گیری

با توجه به اینکه مقاومت الکتریکی خاص چگونه اندازه گیری می شود، امکان ردیابی اتصال با غیر اختصاصی نیز وجود دارد، زیرا از واحدهای اهم m برای نشان دادن پارامتر استفاده می شود. خود کمیت با ρ نشان داده می شود. با این مقدار می توان مقاومت یک ماده را در یک مورد خاص بر اساس اندازه آن تعیین کرد. این واحد اندازه گیری مربوط به سیستم SI است، اما ممکن است تغییرات دیگری رخ دهد. در فناوری می توانید به طور دوره ای نام قدیمی Ohm mm2/m را مشاهده کنید. برای تبدیل از این سیستم به سیستم بین المللی، نیازی به استفاده از فرمول های پیچیده ندارید، زیرا 1 اهم mm2/m برابر با 10-6 اهم متر است.

فرمول مقاومت الکتریکی به شرح زیر است:

R= (ρ l)/S، که در آن:

  • R - مقاومت هادی؛
  • Ρ - مقاومت ماده؛
  • l - طول هادی؛
  • S – مقطع هادی.

وابستگی به دما

مقاومت الکتریکی به دما بستگی دارد. اما همه گروه‌های مواد وقتی تغییر می‌کنند خود را متفاوت نشان می‌دهند. این باید هنگام محاسبه سیم هایی که تحت شرایط خاصی کار می کنند در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، در خیابان، جایی که مقادیر دما به زمان سال بستگی دارد، مواد لازم کمتر در معرض تغییرات در محدوده -30 تا +30 درجه سانتیگراد هستند. اگر قصد دارید از آن در تجهیزاتی استفاده کنید که تحت شرایط مشابه کار می کنند، باید سیم کشی را برای پارامترهای خاص بهینه کنید. مواد همیشه با در نظر گرفتن استفاده انتخاب می شوند.

در جدول اسمی، مقاومت الکتریکی در دمای 0 درجه سانتیگراد گرفته شده است. افزایش شاخص های این پارامتر هنگام گرم شدن مواد به این دلیل است که شدت حرکت اتم ها در ماده شروع به افزایش می کند. حامل های بار الکتریکی به طور تصادفی در همه جهات پراکنده می شوند که منجر به ایجاد موانعی برای حرکت ذرات می شود. مقدار جریان الکتریکی کاهش می یابد.

با کاهش دما، شرایط برای جریان جریان بهتر می شود. با رسیدن به دمای معینی که برای هر فلز متفاوت خواهد بود، ابررسانایی ظاهر می شود که در آن مشخصه مورد نظر تقریباً به صفر می رسد.

تفاوت در پارامترها گاهی اوقات به مقادیر بسیار زیادی می رسد. از موادی که کارایی بالایی دارند می توان به عنوان عایق استفاده کرد. آنها به محافظت از سیم کشی در برابر اتصال کوتاه و تماس ناخواسته انسان کمک می کنند. برخی از مواد در صورتی که مقدار زیادی از این پارامتر داشته باشند اصلاً برای مهندسی برق قابل استفاده نیستند. سایر خواص ممکن است با این تداخل داشته باشند. به عنوان مثال، رسانایی الکتریکی آب برای یک منطقه خاص اهمیت چندانی نخواهد داشت. در اینجا مقادیر برخی از مواد با شاخص های بالا آورده شده است.

مواد با مقاومت بالا ρ (اهم متر)
باکلیت 1016
بنزن 1015...1016
کاغذ 1015
آب مقطر 104
آب دریا 0.3
چوب خشک 1012
زمین خیس است 102
شیشه کوارتز 1016
نفت سفید 1011
سنگ مرمر 108
پارافین 1015
روغن پارافین 1014
پلکسی گلاس 1013
پلی استایرن 1016
کلرید پلی وینیل 1013
پلی اتیلن 1012
روغن سیلیکون 1013
میکا 1014
شیشه 1011
روغن ترانسفورماتور 1010
ظروف چینی 1014
سنگ لوح 1014
آبنیت 1016
کهربا 1018

مواد با کارایی پایین بیشتر در مهندسی برق استفاده می شوند. اینها اغلب فلزاتی هستند که به عنوان رسانا عمل می کنند. همچنین تفاوت های زیادی بین آنها وجود دارد. برای پی بردن به مقاومت الکتریکی مس یا مواد دیگر، ارزش نگاه کردن به جدول مرجع را دارد.

مواد با مقاومت کم ρ (اهم متر)
آلومینیوم 2.7·10-8
تنگستن 5.5·10-8
گرافیت 8.0·10-6
اهن 1.0·10-7
طلا 2.2·10-8
ایریدیوم 4.74 10-8
کنستانتان 5.0·10-7
فولاد ریخته گری 1.3·10-7
منیزیم 4.4·10-8
منگانین 4.3·10-7
فلز مس 1.72·10-8
مولیبدن 5.4·10-8
نیکل نقره 3.3·10-7
نیکل 8.7 10-8
نیکروم 1.12·10-6
قلع 1.2·10-7
پلاتین 1.07 10-7
سیاره تیر 9.6·10-7
رهبری 2.08·10-7
نقره 1.6·10-8
چدن خاکستری 1.0·10-6
برس های کربن 4.0·10-5
فلز روی 5.9·10-8
نیکلین 0.4·10-6

مقاومت الکتریکی حجمی خاص

این پارامتر توانایی عبور جریان از حجم یک ماده را مشخص می کند. برای اندازه گیری، لازم است یک پتانسیل ولتاژ از طرف های مختلف ماده اعمال شود که محصول از آن در مدار الکتریکی قرار می گیرد. با جریان با پارامترهای نامی عرضه می شود. پس از عبور داده های خروجی اندازه گیری می شود.

استفاده در مهندسی برق

تغییر یک پارامتر در دماهای مختلف به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود. ساده ترین مثال یک لامپ رشته ای است که از یک رشته نیکروم استفاده می کند. هنگامی که گرم می شود، شروع به درخشش می کند. هنگامی که جریان از آن عبور می کند، شروع به گرم شدن می کند. با افزایش گرما، مقاومت نیز افزایش می یابد. بر این اساس، جریان اولیه ای که برای به دست آوردن روشنایی لازم بود، محدود است. یک مارپیچ نیکروم با استفاده از همان اصل می تواند به یک تنظیم کننده در دستگاه های مختلف تبدیل شود.

فلزات گرانبها که دارای خصوصیات مناسبی برای مهندسی برق هستند نیز کاربرد فراوانی دارند. برای مدارهای بحرانی که نیاز به سرعت بالا دارند، کنتاکت های نقره ای انتخاب می شوند. آنها گران هستند، اما با توجه به مقدار نسبتاً کمی مواد، استفاده از آنها کاملاً موجه است. مس از نظر رسانایی از نقره پایین تر است، اما قیمت مقرون به صرفه تری دارد، به همین دلیل است که بیشتر برای ایجاد سیم استفاده می شود.

در شرایطی که می توان از دمای بسیار پایین استفاده کرد، از ابررساناها استفاده می شود. برای دمای اتاق و استفاده در فضای باز همیشه مناسب نیستند، زیرا با افزایش دما، رسانایی آنها شروع به کاهش می کند، بنابراین برای چنین شرایطی آلومینیوم، مس و نقره پیشتاز باقی می مانند.

در عمل پارامترهای زیادی در نظر گرفته می شود و این یکی از مهمترین آنها است. تمام محاسبات در مرحله طراحی انجام می شود که برای آن از مواد مرجع استفاده می شود.

بسیاری از مردم در مورد قانون اهم شنیده اند، اما همه نمی دانند که چیست. مطالعه با یک دوره فیزیک مدرسه آغاز می شود. آنها با جزئیات بیشتری در دانشکده فیزیک و الکترودینامیک تدریس می شوند. بعید است که این دانش برای افراد عادی مفید باشد، اما برای پیشرفت عمومی، و برای دیگران، برای یک حرفه آینده ضروری است. از سوی دیگر، دانش اولیه در مورد الکتریسیته، ساختار و ویژگی های آن در خانه به محافظت از خود در برابر آسیب کمک می کند. بی جهت نیست که قانون اهم را قانون اساسی الکتریسیته می نامند. یک صنعتگر خانگی برای جلوگیری از اضافه ولتاژ که می تواند منجر به افزایش بار و آتش سوزی شود، نیاز به دانش در زمینه برق دارد.

مفهوم مقاومت الکتریکی

رابطه بین مقادیر فیزیکی پایه یک مدار الکتریکی - مقاومت، ولتاژ، قدرت جریان - توسط فیزیکدان آلمانی گئورگ سیمون اهم کشف شد.

مقاومت الکتریکی یک هادی مقداری است که مقاومت آن در برابر جریان الکتریکی را مشخص می کند.به عبارت دیگر، برخی از الکترون ها تحت تأثیر جریان الکتریکی بر روی هادی، جای خود را در شبکه کریستالی رها کرده و به سمت قطب مثبت هادی هدایت می شوند. برخی از الکترون ها در شبکه باقی می مانند و به چرخش در اطراف اتم هسته ای ادامه می دهند. این الکترون ها و اتم ها مقاومت الکتریکی ایجاد می کنند که از حرکت ذرات آزاد شده جلوگیری می کند.

فرآیند فوق در مورد تمام فلزات اعمال می شود، اما مقاومت در آنها متفاوت است. این به دلیل تفاوت در اندازه، شکل و موادی است که هادی از آن ساخته شده است. بر این اساس، ابعاد شبکه کریستالی برای مواد مختلف اشکال متفاوتی دارد، بنابراین مقاومت الکتریکی در برابر حرکت جریان از طریق آنها یکسان نیست.

از این مفهوم به دنبال تعریف مقاومت یک ماده است که یک شاخص جداگانه برای هر فلز به طور جداگانه است. مقاومت الکتریکی (SER) یک کمیت فیزیکی است که با حرف یونانی ρ نشان داده می شود و با توانایی یک فلز در جلوگیری از عبور الکتریسیته از آن مشخص می شود.

مس ماده اصلی برای هادی ها است

مقاومت یک ماده با استفاده از فرمول محاسبه می شود که یکی از شاخص های مهم ضریب دمایی مقاومت الکتریکی است. جدول حاوی مقادیر مقاومت سه فلز شناخته شده در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه سانتیگراد است.

اگر مقاومت آهن را به عنوان یکی از مواد موجود برابر با 0.1 اهم در نظر بگیریم، برای 1 اهم به 10 متر نیاز خواهید داشت. نقره کمترین مقاومت الکتریکی را برای 1 اهم دارد که 66.7 متر است. تفاوت قابل توجهی است، اما نقره یک فلز گران قیمت است که استفاده از آن در همه جا عملی نیست. بهترین شاخص بعدی مس است که در آن 57.14 متر در هر 1 اهم مورد نیاز است. مس به دلیل در دسترس بودن و هزینه آن در مقایسه با نقره، یکی از مواد پرطرفدار برای استفاده در شبکه های الکتریکی است. مقاومت کم سیم مسی یا مقاومت سیم مسی امکان استفاده از هادی مسی را در بسیاری از شاخه های علم، فناوری و همچنین برای مصارف صنعتی و خانگی فراهم می کند.

مقدار مقاومت

مقدار مقاومت ثابت نیست و بسته به عوامل زیر تغییر می کند:

  • اندازه. هر چه قطر هادی بزرگتر باشد، الکترون های بیشتری را از خود عبور می دهد. بنابراین، هر چه اندازه آن کوچکتر باشد، مقاومت آن بیشتر است.
  • طول. الکترون ها از میان اتم ها عبور می کنند، بنابراین هر چه سیم طولانی تر باشد، الکترون های بیشتری باید از میان آنها عبور کنند. هنگام انجام محاسبات، باید طول و اندازه سیم را در نظر گرفت، زیرا هر چه سیم بلندتر یا نازک تر باشد، مقاومت آن بیشتر است و بالعکس. عدم محاسبه بار تجهیزات مورد استفاده می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد سیم و آتش سوزی شود.
  • درجه حرارت. مشخص است که دما به طرق مختلف تأثیر زیادی بر رفتار مواد دارد. فلز، مانند هیچ چیز دیگری، خواص خود را در دماهای مختلف تغییر می دهد. مقاومت مس به طور مستقیم به ضریب دمایی مقاومت مس بستگی دارد و هنگام گرم شدن افزایش می یابد.
  • خوردگی. تشکیل خوردگی بار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این به دلیل تأثیرات محیطی، رطوبت، نمک، کثیفی و غیره رخ می دهد. عایق بندی و محافظت از تمام اتصالات، پایانه ها، پیچ و تاب ها، نصب محافظ برای تجهیزات واقع در خیابان، و تعویض سریع سیم ها، قطعات و مجموعه های آسیب دیده توصیه می شود.

محاسبه مقاومت

محاسبات هنگام طراحی اشیاء برای اهداف و مصارف مختلف انجام می شود، زیرا پشتیبانی زندگی همه توسط برق تامین می شود. همه چیز در نظر گرفته شده است، از وسایل روشنایی گرفته تا تجهیزات پیچیده فنی. در خانه، محاسبه نیز مفید خواهد بود، به خصوص اگر قرار است سیم کشی برق را جایگزین کنید. برای ساخت و ساز مسکن خصوصی، محاسبه بار ضروری است، در غیر این صورت مونتاژ "به صورت موقت" سیم کشی برق می تواند منجر به آتش سوزی شود.

هدف از محاسبه تعیین مقاومت کل هادی های تمام دستگاه های مورد استفاده با در نظر گرفتن پارامترهای فنی آنها است. با استفاده از فرمول R=p*l/S محاسبه می شود که در آن:

R - نتیجه محاسبه شده؛

p - نشانگر مقاومت از جدول.

l - طول سیم (رسانا)؛

S – قطر مقطع.

واحدها

در سیستم بین المللی واحدهای مقادیر فیزیکی (SI)، مقاومت الکتریکی بر حسب اهم (اهم) اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری مقاومت بر اساس سیستم SI برابر است با مقاومت ماده ای که در آن رسانایی از یک ماده به طول 1 متر با سطح مقطع 1 متر مربع ساخته شده است. m دارای مقاومت 1 اهم است. استفاده از 1 اهم بر متر برای فلزات مختلف به وضوح در جدول نشان داده شده است.

اهمیت مقاومت

رابطه بین مقاومت و رسانایی را می توان به عنوان کمیت های متقابل در نظر گرفت. هر چه نشانگر یک هادی بالاتر باشد نشانگر دیگری کمتر است و بالعکس. بنابراین هنگام محاسبه هدایت الکتریکی از محاسبه 1/r استفاده می شود، زیرا معکوس X برابر 1/X است و بالعکس. نشانگر خاص با حرف g نشان داده می شود.

مزایای مس الکترولیتی

مس به عنوان مزیت به مقاومت کم (بعد از نقره) محدود نمی شود. دارای ویژگی های منحصر به فرد در ویژگی های خود، یعنی انعطاف پذیری و چکش خواری بالا است. به لطف این ویژگی ها، مس الکترولیتی با درجه خلوص بالایی برای تولید کابل هایی تولید می شود که در لوازم برقی، تجهیزات کامپیوتری، صنعت برق و صنعت خودروسازی استفاده می شود.

وابستگی شاخص مقاومت به دما

ضریب دما مقداری است که برابر است با تغییر ولتاژ قسمتی از مدار و مقاومت فلز در اثر تغییرات دما. اغلب فلزات به دلیل ارتعاشات حرارتی شبکه کریستالی، مقاومت را با افزایش دما افزایش می دهند. ضریب دمایی مقاومت مس بر مقاومت سیم مسی تأثیر می گذارد و در دماهای 0 تا 100 درجه سانتیگراد 4.1 10-3 (1/Kelvin) است. برای نقره، این شاخص در شرایط مشابه 3.8 و برای آهن 6.0 است. این یک بار دیگر کارایی استفاده از مس را به عنوان هادی ثابت می کند.



آیا مقاله را دوست داشتید؟ با دوستانتان به اشتراک بگذارید!