Specifični upor aluminijaste žice. Upornost aluminija

Vsaka snov je sposobna prevajati tok različne stopnje, na to vrednost vpliva odpornost materiala. Upornost bakra, aluminija, jekla in katerega koli drugega elementa je označena s črko ρ grške abecede. Ta vrednost ni odvisna od značilnosti prevodnika, kot so velikost, oblika in fizično stanje, običajni električni upor upošteva te parametre. Upornost se meri v ohmih, pomnoženih z mm² in deljenih z metri.

Kategorije in njihovi opisi

Vsak material lahko pokaže dve vrsti upora, odvisno od električne energije, ki mu je dovedena. Tok je lahko spremenljiv ali konstanten, kar bistveno vpliva na tehnično delovanje snovi. Torej obstajajo takšni odpori:

1. Ohmsko. Pojavi se pod vplivom enosmernega toka. Označuje trenje, ki nastane zaradi gibanja električno nabitih delcev v prevodniku.
2. Aktiven. Določen po istem principu, vendar ustvarjen pod vplivom izmenični tok.

V zvezi s tem obstajata tudi dve opredelitvi specifične vrednosti. Za enosmerni tok je enak uporu, ki ga povzroča enota dolžine prevodnega materiala enote fiksne površine prečnega prereza. Potencialno električno polje vpliva na vse prevodnike, pa tudi na polprevodnike in raztopine, ki lahko prevajajo ione. Ta vrednost določa prevodne lastnosti samega materiala. Oblika prevodnika in njegove dimenzije se ne upoštevajo, zato ga lahko imenujemo osnovni v elektrotehniki in znanosti o materialih.

Odvisno od prehoda izmeničnega toka specifično vrednost izračunano ob upoštevanju debeline prevodnega materiala. Tu je že vpliv ne le potenciala, ampak tudi vrtinčni tok, poleg tega se upošteva frekvenca električnih polj. Upornost tovrstnih več kot z DC, saj tukaj poteka računovodstvo pozitivna vrednost odpornost vrtinčno polje. Tudi ta vrednost je odvisna od oblike in velikosti samega vodnika. Prav ti parametri določajo naravo vrtinčnega gibanja nabitih delcev.

Izmenični tok povzroča določene elektromagnetni pojavi. So zelo pomembni za električne lastnosti prevodnega materiala:

1. Za kožni učinek je značilna oslabitev električnega magnetno polječim bolj prodira v medij prevodnika. Ta pojav imenujemo tudi površinski učinek.
2. Učinek bližine zmanjša gostoto toka zaradi bližine sosednjih žic in njihovega vpliva.

Ti učinki so zelo pomembni pri izračunu optimalne debeline prevodnika, saj bo pri uporabi žice, katere polmer je večji od globine prodora toka v material, preostala njegova masa ostala neizkoriščena, zato bo ta pristop neučinkovit. V skladu z izvedenimi izračuni bo efektivni premer prevodnega materiala v nekaterih situacijah naslednji:

• za tok 50 Hz - 2,8 mm;
• 400 Hz - 1 mm;
• 40 kHz - 0,1 mm.

Glede na to se za visokofrekvenčne tokove aktivno uporablja uporaba ravnih večžilnih kablov, sestavljenih iz številnih tankih žic.

Značilnosti kovin

Posebni indikatorji kovinskih vodnikov so v posebnih tabelah. Na podlagi teh podatkov lahko naredite potrebne nadaljnje izračune. Primer takšne tabele upornosti lahko vidite na sliki.

Iz tabele je razvidno, da ima srebro največjo prevodnost - je idealen prevodnik med vsemi obstoječimi kovinami in zlitinami. Če izračunate, koliko žice iz tega materiala potrebujete za upor 1 ohm, boste dobili 62,5 m, za isto vrednost pa bo potrebnih kar 7,7 m.

Karkoli izjemne lastnosti ne glede na to, kaj srebro ima, je predrag material za množična uporaba v električnih omrežjih, zato je baker našel široko uporabo v vsakdanjem življenju in industriji. Po specifičnem kazalniku je na drugem mestu za srebrom, po razširjenosti in enostavnosti pridobivanja pa je veliko boljši od njega. Baker ima druge prednosti, zaradi katerih je postal najpogostejši prevodnik. Tej vključujejo:

Za uporabo v elektrotehniki se uporablja rafiniran baker, ki po taljenju iz sulfidne rude gre skozi procese praženja in pihanja, nato pa je nujno podvržen elektrolitskemu čiščenju. Po takšni obdelavi je mogoče dobiti material, ki je zelo Visoka kvaliteta(razreda M1 in M0), ki bo vsebovala od 0,1 do 0,05 % nečistoč. Pomemben odtenek je prisotnost kisika v izjemno majhnih količinah, saj negativno vpliva na mehanske lastnosti bakra.

Pogosto to kovino nadomestijo cenejši materiali - aluminij in železo, pa tudi različne bronze (zlitine s silicijem, berilijem, magnezijem, kositrom, kadmijem, kromom in fosforjem). Takšne sestavke imajo večjo trdnost v primerjavi s čistim bakrom, čeprav imajo nižjo prevodnost.

Prednosti aluminija

Čeprav ima aluminij večjo odpornost in je bolj krhek, je njegova široka uporaba posledica dejstva, da ga ni tako malo kot bakra in je zato cenejši. Upornost aluminija je 0,028 in njegova nizka gostota zagotavlja 3,5-krat manjšo težo od bakra.

Za električna dela uporabite prečiščen aluminij stopnje A1, ki ne vsebuje več kot 0,5 % nečistoč. Višji razred AB00 se uporablja za izdelavo elektrolitskih kondenzatorjev, elektrod in aluminijaste folije. Vsebnost nečistoč v tem aluminiju ni večja od 0,03%. Obstaja tudi čista kovina AB0000, vključno z največ 0,004% dodatkov. Pomembne so tudi same nečistoče: nikelj, silicij in cink rahlo vplivajo na prevodnost aluminija, opazen pa ima vsebnost bakra, srebra in magnezija v tej kovini. Najbolj zmanjšata prevodnost talij in mangan.

Aluminij ima dobre protikorozijske lastnosti. Ob stiku z zrakom se prekrije s tanko plastjo oksida, ki jo ščiti pred nadaljnjim uničenjem. Za izboljšanje mehanske lastnosti kovina je legirana z drugimi elementi.

Indikatorji jekla in železa

Upornost železa v primerjavi z bakrom in aluminijem je zelo velika visokozmogljivo Zaradi svoje razpoložljivosti, trdnosti in odpornosti proti deformacijam pa se material pogosto uporablja v električni proizvodnji.

Čeprav imata železo in jeklo, katerih upornost je še višja, precejšnje pomanjkljivosti, so proizvajalci prevodniških materialov našli načine, kako jih nadomestiti. Zlasti nizko korozijsko odpornost premagamo s prevleko jeklene žice s cinkom ali bakrom.

Lastnosti natrija

Kovinski natrij je zelo obetaven tudi pri proizvodnji prevodnikov. Po odpornosti bistveno presega baker, vendar ima 9-krat manjšo gostoto. To omogoča uporabo materiala pri izdelavi ultralahkih žic.

Kovina natrij je zelo mehka in popolnoma nestabilna za kakršno koli deformacijo, zaradi česar je njena uporaba problematična - žica iz te kovine mora biti prekrita z zelo močnim plaščem z izjemno malo prožnosti. Lupina mora biti zaprta, saj natrij kaže močno kemično aktivnost v najbolj nevtralnih pogojih. Na zraku takoj oksidira in burno reagira z vodo, vključno z vodo v zraku.

Druga prednost uporabe natrija je njegova razpoložljivost. Pridobivamo ga lahko z elektrolizo staljenega natrijevega klorida, ki ga je na svetu neomejeno. Druge kovine so v tem pogledu očitno slabše.

Za izračun zmogljivosti določenega prevodnika je treba produkt določenega števila in dolžine žice deliti s površino njegovega preseka. Rezultat bo vrednost upora v Ohmih. Na primer, če želite določiti upornost 200 m železne žice z nazivnim prečnim prerezom 5 mm², morate 0,13 pomnožiti z 200 in rezultat deliti s 5. Odgovor je 5,2 Ohma.

Pravila in značilnosti izračuna

Mikroohmmetri se uporabljajo za merjenje upora kovinskih medijev. Danes jih izdelujejo v digitalni različici, zato so meritve opravljene z njihovo pomočjo točne. To je mogoče pojasniti z dejstvom, da imajo kovine visoka stopnja prevodnost in imajo izjemno nizek upor. Na primer, spodnji prag merilnih instrumentov ima vrednost 10 -7 Ohmov.

Z mikroommetri lahko hitro ugotovite, kako dober je kontakt in kakšen upor imajo navitja generatorjev, elektromotorjev in transformatorjev ter električnih vodil. Možno je izračunati prisotnost vključkov druge kovine v ingotu. Na primer, kos volframa, prevlečen z zlatom, ima polovico manjšo prevodnost kot polno zlato. Enako metodo lahko uporabimo za ugotavljanje notranjih napak in votlin v prevodniku.

Formula upornosti je naslednja: ρ = Ohm mm 2 /m. Z besedami ga lahko opišemo kot upor 1 metra prevodnika, s površino prečnega prereza 1 mm². Temperatura je standardna - 20 °C.

Vpliv temperature na merjenje

Segrevanje ali ohlajanje nekaterih vodnikov pomembno vpliva na delovanje merilnih instrumentov. Primer je naslednji poskus: spiralno navito žico je treba priključiti na baterijo in na vezje priključiti ampermeter.

Bolj ko se prevodnik segreje, nižji so odčitki na napravi. Tok ima nasprotno proporcionalna odvisnost od odpora. Zato lahko sklepamo, da se zaradi segrevanja prevodnost kovine zmanjša. V večji ali manjši meri se vse kovine obnašajo tako, pri nekaterih zlitinah pa skoraj ni spremembe prevodnosti.

Omeniti velja, da tekoči prevodniki in nekateri trdni nekovine ponavadi zmanjšajo svojo odpornost, ko se temperatura poveča. Toda znanstveniki so tudi to sposobnost kovin obrnili sebi v prid. Če poznamo temperaturni koeficient upora (α) pri segrevanju nekaterih materialov, je mogoče določiti zunanjo temperaturo. Na primer, platinasto žico, nameščeno na okvir iz sljude, postavimo v pečico in izmerimo upor. Glede na to, koliko se je spremenila, se sklepa o temperaturi v pečici. Ta oblika se imenuje uporovni termometer.

Če pri temperaturi t 0 upor prevodnika je r 0 in pri temperaturi t enako rt, potem je temperaturni koeficient upora enak

Izračun po tej formuli je mogoče izvesti samo v določenem temperaturnem območju (do približno 200 °C).

Večina fizikalnih zakonov temelji na poskusih. Imena eksperimentatorjev so ovekovečena v imenih teh zakonov. Eden od njih je bil Georg Ohm.

Poskusi Georga Ohma

Ugotovil je med poskusi o interakciji električne energije z različne snovi, vključno s kovinami temeljno razmerje gostoto, električno poljsko jakost in lastnosti snovi, ki ji pravimo »specifična prevodnost«. Formula, ki ustreza temu vzorcu, imenovanemu "Ohmov zakon", je naslednja:

j= λE , pri čemer

• j— gostota električnega toka;
• λ — specifična prevodnost, imenovana tudi "električna prevodnost";
• E – jakost električnega polja.

V nekaterih primerih za navedbo prevodnost uporabljena je druga črka grške abecede - σ . Specifična prevodnost je odvisna od določenih parametrov snovi. Na njegovo vrednost vplivajo temperatura, snovi, tlak, če gre za plin, in kar je najpomembneje, struktura te snovi. Ohmov zakon velja samo za homogene snovi.

Za bolj priročne izračune se uporablja recipročna vrednost specifične prevodnosti. Imenuje se "specifični upor", ki je povezan tudi z lastnostmi snovi, v kateri teče. elektrika, označeno grška črka ρ in ima dimenzijo Ohm*m. Ker pa za različne fizikalni pojavi veljajo drugačni teoretične utemeljitve, se lahko uporabijo alternativne formule za upornost. So odraz klasike elektronska teorija kovine, pa tudi kvantna teorija.

Formule

V teh formulah, ki so za običajne bralce dolgočasne, so dejavniki, kot npr Boltzmannova konstanta, Avogadrova konstanta in Planckova konstanta. Te konstante se uporabljajo za izračune, ki upoštevajo prosto pot elektronov v prevodniku, njihovo hitrost med toplotnim gibanjem, stopnjo ionizacije, koncentracijo in gostoto snovi. Skratka, za nestrokovnjaka je vse precej zapleteno. Da ne boste neutemeljeni, se lahko spodaj seznanite s tem, kako vse skupaj dejansko izgleda:

Značilnosti kovin

Ker je gibanje elektronov odvisno od homogenosti snovi, teče tok v kovinskem prevodniku glede na njegovo strukturo, kar vpliva na porazdelitev elektronov v prevodniku ob upoštevanju njegove heterogenosti. Določa ga ne le prisotnost vključkov nečistoč, temveč tudi fizične napake - razpoke, praznine itd. Heterogenost prevodnika poveča njegovo upornost, ki jo določa Matthiesenovo pravilo.

To lahko razumljivo pravilo v bistvu pravi, da je v vodniku, po katerem teče tok, mogoče razlikovati več ločenih upornosti. In dobljena vrednost bo njihova vsota. Izrazi bodo upornost kristalna mreža kovine, nečistoče in napake prevodnikov. Ker je ta parameter odvisen od narave snovi, so bili opredeljeni ustrezni zakoni za njegov izračun, tudi za mešane snovi.

Kljub temu, da so zlitine tudi kovine, se obravnavajo kot raztopine s kaotično strukturo in za izračun upornosti je pomembno, katere kovine so vključene v zlitino. V bistvu večina zlitin dveh komponent, ki ne sodijo med tranzicijo, pa tudi redke zemeljske kovine spadajo pod opis Nodheimovega zakona.

kako ločena tema Upoštevana je upornost kovinskih tankih plasti. Povsem logično je domnevati, da bi morala biti njegova vrednost večja od vrednosti prevodnika v razsutem stanju iz iste kovine. A hkrati poseben empirična formula Fuchsa, ki opisuje soodvisnost upornosti in debeline filma. Izkazalo se je, da imajo kovine v filmih polprevodniške lastnosti.

In na proces prenosa naboja vplivajo elektroni, ki se premikajo v smeri debeline filma in motijo ​​​​gibanje "vzdolžnih" nabojev. Hkrati se odbijejo od površine filmskega prevodnika in tako en elektron precej dolgo niha med njegovima površinama. Drug pomemben dejavnik pri povečanju upornosti je temperatura prevodnika. Višja kot je temperatura, večja je odpornost. Nasprotno, nižja kot je temperatura, manjši je upor.

Kovine so snovi z najnižjo upornostjo pri tako imenovani "sobni" temperaturi. Edina nekovina, ki upravičuje svojo uporabo kot prevodnik, je ogljik. Grafit, ki je ena od njegovih različic, se pogosto uporablja za izdelavo drsnih kontaktov. Ima zelo uspešno kombinacijo lastnosti, kot sta upornost in koeficient drsnega trenja. Zato je grafit nepogrešljiv material za ščetke elektromotorjev in druge drsne kontakte. Vrednosti upornosti glavnih snovi, ki se uporabljajo v industrijske namene, so podane v spodnji tabeli.

Superprevodnost

Pri temperaturah, ki ustrezajo utekočinjenju plinov, to je do temperature tekočega helija, ki je enaka -273 stopinj Celzija, se upornost zmanjša skoraj do popolnega izginotja. In ne samo dobrih kovinskih prevodnikov, kot so srebro, baker in aluminij. Skoraj vse kovine. V takšnih pogojih, ki jih imenujemo superprevodnost, struktura kovine nima zaviralnega učinka na gibanje nabojev pod vplivom električnega polja. Zato živo srebro in večina kovin postanejo superprevodniki.

Toda, kot se je izkazalo, relativno nedavno v 80. letih 20. stoletja so nekatere vrste keramike sposobne tudi superprevodnosti. Poleg tega vam za to ni treba uporabiti tekočega helija. Takšni materiali so bili imenovani visokotemperaturni superprevodniki. Vendar je minilo že nekaj desetletij in obseg visokotemperaturnih prevodnikov se je znatno razširil. Toda množične uporabe takšnih visokotemperaturnih superprevodnih elementov niso opazili. V nekaterih državah so bile izvedene posamezne instalacije z zamenjavo običajnih bakrenih vodnikov z visokotemperaturnimi superprevodniki. Za vzdrževanje normalne rutine visokotemperaturna superprevodnost potrebno tekoči dušik. In to se izkaže za predrago tehnično rešitev.

Zaradi nizke vrednosti upornosti, ki jo narava daje bakru in aluminiju, sta še vedno nenadomestljiva materiala za izdelavo različnih električnih prevodnikov.

Električni tok nastane kot posledica zapiranja tokokroga s potencialno razliko na sponkah. Na proste elektrone delujejo poljske sile, ki se premikajo vzdolž prevodnika. Med tem potovanjem se elektroni srečajo z atomi in jim prenesejo del svoje akumulirane energije. Posledično se njihova hitrost zmanjša. Toda zaradi vpliva električnega polja ponovno pridobiva zagon. Tako elektroni nenehno doživljajo upor, zaradi česar se električni tok segreva.

Lastnost snovi, da pretvarja električno energijo v toploto, ko je izpostavljena toku, je električni upor in je označena z R, merska enota je Om. Količina upora je odvisna predvsem od sposobnosti različne materiale prevajati tok.
O odpornosti je prvič spregovoril nemški raziskovalec G. Ohm.

Da bi ugotovili odvisnost toka od upora, slavni fizik izvedel veliko poskusov. Za poskuse je uporabil različne prevodnike in pridobil različne indikatorje.
Prva stvar, ki jo je ugotovil G. Ohm, je bila, da je upornost odvisna od dolžine prevodnika. Se pravi, če se je dolžina vodnika povečala, se je povečal tudi upor. Posledično je bilo ugotovljeno, da je to razmerje neposredno sorazmerno.

Drugo razmerje je površina prečni prerez. To bi lahko določili s presekom vodnika. Površina figure, oblikovane na rezu, je površina prečnega prereza. Tukaj je razmerje obratno sorazmerno. To pomeni, da večja kot je površina prečnega prereza, nižji je bil upor prevodnika.

In tretja, pomembna količina, od katere je odvisna odpornost, je material. Kot rezultat dejstva, da je Om pri poskusih uporabljal različne materiale, je odkril različne lastnosti odpornost. Vse te poskuse in kazalnike smo strnili v tabelo iz katere je razvidno drugačen pomen specifična odpornost na različne snovi.

Znano je, da so najboljši prevodniki kovine. Katere kovine so najboljši prevodniki? Iz tabele je razvidno, da imata baker in srebro najmanjši upor. Baker se pogosteje uporablja zaradi nižje cene, srebro pa se uporablja v najpomembnejših in kritičnih napravah.

Snovi z visoko upornostjo v tabeli slabo prevajajo električni tok, kar pomeni, da so lahko odlični izolacijski materiali. Snovi, ki imajo to lastnost v največji meri, to je porcelan in ebonit.

Na splošno, specifično električni upor Zelo pomemben dejavnik, navsezadnje lahko z določitvijo njegovega indikatorja ugotovimo, iz katere snovi je prevodnik. Če želite to narediti, morate izmeriti površino prečnega prereza, ugotoviti tok z voltmetrom in ampermetrom ter izmeriti tudi napetost. Tako bomo ugotovili vrednost upornosti in s pomočjo tabele zlahka prepoznali snov. Izkazalo se je, da je upornost kot prstni odtis snovi. Poleg tega je upornost pomembna pri načrtovanju dolgih električnih tokokrogov: ta indikator moramo poznati, da ohranimo ravnovesje med dolžino in površino.

Obstaja formula, ki določa, da je upornost 1 ohm, če je pri napetosti 1 V njen tok 1 A. To je upor enote površine in enote dolžine določeno snov in obstaja specifičen odpor.

Prav tako je treba opozoriti, da je indikator upornosti neposredno odvisen od frekvence snovi. Se pravi, ali ima nečistoče. Vendar pa dodatek le enega odstotka mangana poveča odpornost najbolj prevodne snovi, bakra, za trikrat.

Ta tabela prikazuje električno upornost nekaterih snovi.

Visoko prevodni materiali

baker
Kot smo že povedali, se kot prevodnik najpogosteje uporablja baker. To je razloženo ne le z nizko odpornostjo. Baker ima prednosti visoke trdnosti, odpornosti proti koroziji, enostavne uporabe in dobre obdelovalnosti. Dobre znamke baker velja za M0 in M1. Količina nečistoč v njih ne presega 0,1%.

Visoka cena kovine in njena prevlada v Zadnje čase pomanjkanje spodbuja proizvajalce k uporabi aluminija kot prevodnika. Uporabljajo se tudi zlitine bakra z različnimi kovinami.
Aluminij
Ta kovina je veliko lažja od bakra, vendar ima aluminij velike vrednosti toplotna kapaciteta in tališče. V zvezi s tem je za pretvorbo v staljeno stanje potrebna več energije kot baker. Vendar je treba upoštevati dejstvo pomanjkanja bakra.
Pri proizvodnji električnih izdelkov se praviloma uporablja aluminij razreda A1. Ne vsebuje več kot 0,5% nečistoč. In kovina najvišjo frekvenco- to je aluminij razreda AB0000.
Železo
Poceni in dostopnost železa zasenči njegova visoka upornost. Poleg tega hitro korodira. Zaradi tega so jekleni vodniki pogosto prevlečeni s cinkom. Tako imenovani bimetal se pogosto uporablja - to je jeklo, prevlečeno z bakrom za zaščito.
Natrij
Natrij je tudi dostopen in obetaven material, vendar je njegova odpornost skoraj trikrat večja od bakra. Poleg tega ima kovinski natrij visoko kemično aktivnost, zaradi česar je treba tak prevodnik prekriti s hermetično zaprto zaščito. Prav tako mora zaščititi prevodnik pred mehanskimi poškodbami, saj je natrij zelo mehak in precej krhek material.

Superprevodnost
Spodnja tabela prikazuje upornost snovi pri temperaturi 20 stopinj. Navedba temperature ni naključna, saj je upornost neposredno odvisna od tega indikatorja. To je razloženo z dejstvom, da se pri segrevanju poveča tudi hitrost atomov, kar pomeni, da se bo povečala tudi verjetnost srečanja z elektroni.

Zanimivo je, kaj se zgodi z uporom pri hlajenju. Prvič vedenje atomov pri zelo nizke temperature zabeležil G. Kamerlingh Onnes leta 1911. Živosrebrno žico je ohladil na 4K in ugotovil, da je njen upor padel na nič. Spremembo indeksa upornosti nekaterih zlitin in kovin pri nizkih temperaturah fiziki imenujejo superprevodnost.

Superprevodniki preidejo v stanje superprevodnosti, ko se ohladijo, hkrati pa se njihova optična in strukturne značilnosti ne spreminjaj se. Glavno odkritje je, da električni in magnetne lastnosti kovine v superprevodnem stanju se zelo razlikujejo od njihovih lastnosti v normalnem stanju, pa tudi od lastnosti drugih kovin, ki ob znižanju temperature ne morejo preiti v to stanje.
Uporaba superprevodnikov se izvaja predvsem pri pridobivanju ultra močnega magnetnega polja, katerega moč doseže 107 A / m. Razvijajo se tudi sistemi superprevodnih daljnovodov.

Podobni materiali.

V praksi je pogosto potrebno izračunati upornost različnih žic. To je mogoče storiti s pomočjo formul ali s podatki v tabeli. 1.

Učinek materiala prevodnika se upošteva z upornostjo, ki jo označuje grška črka? in ima dolžino 1 m in površino prečnega prereza 1 mm2. Najnižja upornost? = 0,016 Ohm mm2/m ima srebro. Navedimo povprečno vrednost upornosti nekaterih vodnikov:

pri različne količine nečistoče in različna razmerja komponent, vključenih v reostatske zlitine, se lahko upornost nekoliko spremeni.

Odpornost se izračuna po formuli:

kjer je R upor, Ohm; upornost, (Ohm mm2)/m; l - dolžina žice, m; s - površina prečnega prereza žice, mm2.

Če je premer žice d znan, je površina njenega preseka enaka:

Najbolje je, da premer žice izmerite z mikrometrom, če pa ga nimate, navijte 10 ali 20 ovojev žice na svinčnik in z ravnilom izmerite dolžino navitja. Če dolžino navitja delimo s številom obratov, dobimo premer žice.

Za določitev dolžine žice znanega premera iz danega materiala, ki je potrebna za pridobitev zahtevane odpornosti, uporabite formulo

Tabela 1.

Opomba. 1. Podatke za žice, ki niso navedene v tabeli, je treba vzeti kot nekaj povprečnih vrednosti. Na primer, za nikljevo žico s premerom 0,18 mm lahko približno predpostavimo, da je površina preseka 0,025 mm2, upornost enega metra 18 ohmov in dovoljeni tok 0,075 A.

2. Za drugačno vrednost gostote toka je treba podatke v zadnjem stolpcu ustrezno spremeniti; na primer pri gostoti toka 6 A/mm2 jih je treba podvojiti.

Primer 1. Poiščite upor 30 m bakrena žica s premerom 0,1 mm.

rešitev.

Določimo glede na tabelo. 1 upornost 1 m bakrene žice je enaka 2,2 Ohma. Zato bo upor 30 m žice R = 30 2,2 = 66 Ohmov.

Izračun po formulah daje naslednje rezultate: površina prečnega prereza žice: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Ker je upornost bakra 0,017 (Ohm mm2)/m, dobimo R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.

rešitev.

Glede na tabelo 1, določimo upor 1 m te žice: R = 2,12 Ohm: Torej, za izdelavo reostata z uporom 40 Ohmov potrebujete žico, katere dolžina je l = 40/2,12 = 18,9 m.

Naredimo enak izračun z uporabo formul. Najdemo površino prečnega prereza žice s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. In dolžina žice bo l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m. Ko je zaprt električni tokokrog , na sponkah katerih obstaja potencialna razlika, nastane električni tok. Prosti elektroni vplival električne sile polja se premikajo vzdolž vodnika. Pri svojem gibanju elektroni trčijo ob atome prevodnika in jim dajejo zalogo kinetična energija . Hitrost gibanja elektronov se nenehno spreminja: ko elektroni trčijo z atomi, molekulami in drugimi elektroni, se zmanjša, nato se pod vplivom električnega polja poveča in ob novem trku spet zmanjša. Kot rezultat je nameščen vodnik enakomerno gibanje

tok elektronov s hitrostjo nekaj delcev centimetra na sekundo. Posledično elektroni, ki gredo skozi prevodnik, vedno naletijo na upor pri svojem gibanju z njegove strani. Ko električni tok teče skozi prevodnik, se slednji segreje.

Električni upor Električni upor prevodnika, ki je označen r latinska črka , je lastnost telesa ali medija, da se transformira električna energija

v toploto, ko skozenj teče električni tok. V diagramih je električni upor prikazan, kot je prikazano na sliki 1,.

A Spremenljivi električni upor, ki služi za spreminjanje toka v tokokrogu, se imenuje reostat . V diagramih so reostati označeni, kot je prikazano na sliki 1, b . IN splošni pogled

Reostat je izdelan iz žice enega ali drugega upora, navite na izolacijsko podlago. Drsnik ali ročica reostata je postavljena v določen položaj, zaradi česar se v vezje vnese zahtevani upor.

Dolg vodnik z majhnim presekom ustvarja velik upor proti toku. Kratki vodniki z velikim presekom nudijo majhen upor proti toku. Če vzamemo dva vodnika iz različne materiale

Temperatura vodnika vpliva tudi na njegovo odpornost. Z zvišanjem temperature se odpornost kovin poveča, odpornost tekočin in premoga pa zmanjša. Samo nekatere posebne kovinske zlitine (manganin, konstantan, nikelj in druge) skoraj ne spremenijo svoje upornosti z naraščajočo temperaturo.

Torej, vidimo, da je električni upor prevodnika odvisen od: 1) dolžine prevodnika, 2) prereza prevodnika, 3) materiala prevodnika, 4) temperature prevodnika.

Enota upora je en ohm. Om je pogosto označen v grščini velika začetnicaΩ (omega). Zato lahko namesto zapisa »Upornost prevodnika je 15 ohmov« preprosto napišete: r= 15 Ω.
1.000 ohmov se imenuje 1 kiloohm(1kOhm ali 1kΩ),
1.000.000 ohmov se imenuje 1 megaohm(1 mOhm ali 1 MΩ).

Pri primerjavi upornosti prevodnikov iz različnih materialov je treba za vsak vzorec vzeti določeno dolžino in presek. Takrat bomo lahko presodili, kateri material bolje ali slabše prevaja električni tok.

Video 1. Upor prevodnika

Električna upornost

Imenuje se upor v ohmih prevodnika dolžine 1 m s presekom 1 mm² upornost in je označena z grško črko ρ (ro).

Tabela 1 prikazuje upornost nekaterih prevodnikov.

Tabela 1

Upornost različnih prevodnikov

Iz tabele je razvidno, da ima železna žica dolžine 1 m in prereza 1 mm² upornost 0,13 Ohma. Za upornost 1 Ohm morate vzeti 7,7 m takšne žice. Srebro ima najmanjšo upornost. 1 Ohm upora lahko dobite tako, da vzamete 62,5 m srebrne žice s presekom 1 mm². Srebro je najboljši prevodnik, vendar cena srebra izključuje možnost njegove množične uporabe. Za srebrom v tabeli pride baker: 1 m bakrene žice s presekom 1 mm² ima upornost 0,0175 Ohma. Da bi dobili upor 1 ohm, morate vzeti 57 m takšne žice.

Kemično čist baker, pridobljen z rafinacijo, je našel široko uporabo v elektrotehniki za izdelavo žic, kablov, navitij električnih strojev in naprav. Aluminij in železo se pogosto uporabljata tudi kot prevodnika.

Upor prevodnika lahko določimo s formulo:

Kje r– upor prevodnika v ohmih; ρ – specifični upor prevodnika; l– dolžina vodnika v m; S– presek vodnika v mm².

Primer 1. Določite upornost 200 m železne žice s presekom 5 mm².

Primer 2. Izračunajte upornost 2 km aluminijaste žice s presekom 2,5 mm².

Iz formule za upor lahko enostavno določite dolžino, upornost in presek prevodnika.

Primer 3. Za radijski sprejemnik je potrebno naviti upor 30 ohmov iz nikljeve žice s presekom 0,21 mm². Določite potrebno dolžino žice.

Primer 4. Določite presek 20 m nikromove žice, če je njen upor 25 Ohmov.

Primer 5.Žica s presekom 0,5 mm² in dolžino 40 m ima upornost 16 Ohmov. Določite material žice.

Material prevodnika označuje njegovo upornost.

Na podlagi tabele upornosti ugotovimo, da ima svinec ta upor.

Zgoraj je bilo navedeno, da je upornost prevodnikov odvisna od temperature. Naredimo naslednji poskus. Navijmo več metrov tanke kovinske žice v obliki spirale in to spiralo povežimo z baterijskim krogom. Za merjenje toka v vezje priključimo ampermeter. Ko se tuljava segreje v plamenu gorilnika, boste opazili, da se bodo odčitki ampermetra zmanjšali. To kaže, da se odpornost kovinske žice poveča s segrevanjem.

Pri nekaterih kovinah se pri segrevanju za 100° odpornost poveča za 40–50%. Obstajajo zlitine, ki s segrevanjem nekoliko spremenijo svoj upor. Nekatere posebne zlitine ne kažejo skoraj nobene spremembe upora pri temperaturnih spremembah. Upornost kovinskih vodnikov narašča z naraščajočo temperaturo, upornost elektrolitov (tekočih prevodnikov), premoga in nekaterih trdne snovi, nasprotno, zmanjša.

Sposobnost kovin, da spreminjajo svoj upor s spremembami temperature, se uporablja za izdelavo uporovnih termometrov. Ta termometer je platinasta žica, navita na okvir iz sljude. Če na primer postavimo termometer v peč in izmerimo upor platinaste žice pred in po segrevanju, lahko določimo temperaturo v peči.

Sprememba upora prevodnika pri segrevanju na 1 ohm začetnega upora in na 1° temperature se imenuje temperaturni koeficient upora in je označena s črko α.

Če pri temperaturi t 0 upor prevodnika je r 0 in pri temperaturi t enako r t, potem temperaturni koeficient upora

Opomba. Izračun po tej formuli je mogoče izvesti samo v določenem temperaturnem območju (do približno 200 °C).

Tukaj so vrednosti temperaturni koeficient odpornost α za nekatere kovine (tabela 2).

tabela 2

Vrednosti temperaturnega koeficienta za nekatere kovine

Iz formule za temperaturni koeficient upora določimo r t:

r t = r 0 .

Primer 6. Določite upor železne žice, segrete na 200 °C, če je bil njen upor pri 0 °C 100 Ohmov.

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

Primer 7. Uporovni termometer iz platinaste žice je imel upornost 20 ohmov v prostoru pri 15 °C. Termometer smo postavili v pečico in čez nekaj časa izmerili njegov upor. Izkazalo se je, da je enako 29,6 Ohmov. Določite temperaturo v pečici.

Električna prevodnost

Do sedaj smo upor prevodnika obravnavali kot oviro, ki jo prevodnik predstavlja električnemu toku. Toda kljub temu tok teče skozi prevodnik. Zato ima prevodnik poleg upora (ovire) tudi sposobnost prevajanja električnega toka, to je prevodnost.

Večji kot ima prevodnik upor, manjšo prevodnost ima, slabše prevaja električni tok in, nasprotno, manj manjši odpor prevodnik, večjo prevodnost ima, lažje prehaja tok skozi prevodnik. Zato sta upor in prevodnost prevodnika recipročni količini.

Iz matematike je znano, da je inverzno število 5 1/5 in obratno, obratno število 1/7 je 7. Torej, če je upor prevodnika označen s črko r, potem je prevodnost definirana kot 1/ r. Prevodnost običajno simbolizira črka g.

Električna prevodnost se meri v (1/Ohm) ali v siemensih.

Primer 8. Upor prevodnika je 20 ohmov. Določite njegovo prevodnost.

če r= 20 ohmov, torej

Primer 9. Prevodnost prevodnika je 0,1 (1/Ohm). Določite njegov upor

Če je g = 0,1 (1/Ohm), potem r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)