Alüminyum telin özgül direnci. Alüminyum direnci

Her madde akımı iletebilir değişen dereceler Bu değer malzemenin direncinden etkilenir. Bakır, alüminyum, çelik ve diğer elementlerin direnci Yunan alfabesindeki ρ harfiyle gösterilir. Bu değer iletkenin boyutu, şekli ve şekli gibi özelliklerine bağlı değildir. fiziksel durum Sıradan elektrik direnci bu parametreleri dikkate alır. Direnç Ohm cinsinden mm² ile çarpılıp metreye bölünerek ölçülür.

Kategoriler ve açıklamaları

Herhangi bir malzeme, kendisine verilen elektriğe bağlı olarak iki tür direnç gösterme yeteneğine sahiptir. Akım, maddenin teknik performansını önemli ölçüde etkileyen değişken veya sabit olabilir. Yani, böyle dirençler var:

1. Ohmik. Doğru akımın etkisi altında görünür. Bir iletken içindeki elektrik yüklü parçacıkların hareketiyle oluşan sürtünmeyi karakterize eder.
2. Aktif. Aynı prensibe göre belirlenmiş ancak etki altında yaratılmıştır. klima.

Bu bağlamda spesifik değerin iki tanımı da bulunmaktadır. Doğru akım için, birim sabit kesit alanına sahip iletken malzemenin birim uzunluğunun uyguladığı dirence eşittir. Potansiyel elektrik alanı tüm iletkenleri, ayrıca yarı iletkenleri ve iyonları iletebilen çözümleri etkiler. Bu değer malzemenin kendisinin iletken özelliklerini belirler. İletkenin şekli ve boyutları dikkate alınmadığından elektrik mühendisliği ve malzeme biliminde temel olarak adlandırılabilir.

Alternatif akımın geçmesine tabi belirli değer iletken malzemenin kalınlığı dikkate alınarak hesaplanır. Burada zaten sadece potansiyelin değil, aynı zamanda girdap akımı Ayrıca elektrik alanlarının frekansı da dikkate alınır. Direnç bu türden daha fazla DC muhasebenin yapıldığı yer burası olduğundan pozitif değer rezistans girdap alanı. Bu değer aynı zamanda iletkenin şekline ve boyutuna da bağlıdır. Yüklü parçacıkların girdap hareketinin doğasını belirleyen bu parametrelerdir.

Alternatif akım belirli sebeplere neden olur elektromanyetik olaylar. İletken malzemenin elektriksel özellikleri açısından çok önemlidirler:

1. Cilt etkisi elektriksel zayıflama ile karakterizedir. manyetik alan ne kadar çoksa iletkenin ortamına o kadar fazla nüfuz eder. Bu olaya yüzey etkisi de denir.
2. Yakınlık etkisi, bitişik kabloların yakınlığı ve bunların etkisi nedeniyle akım yoğunluğunu azaltır.

Bu etkiler iletkenin optimal kalınlığını hesaplarken çok önemlidir, çünkü yarıçapı malzemeye akımın nüfuz ettiği derinlikten daha büyük olan bir tel kullanıldığında kütlesinin geri kalanı kullanılmadan kalacaktır ve bu nedenle bu yaklaşım etkisiz olacaktır. Yapılan hesaplamalara göre iletken malzemenin bazı durumlarda etkin çapı şu şekilde olacaktır:

• 50 Hz - 2,8 mm'lik bir akım için;
• 400 Hz - 1 mm;
• 40 kHz - 0,1 mm.

Bunun ışığında, yüksek frekanslı akımlar için çok sayıda ince telden oluşan düz çok çekirdekli kabloların kullanımı aktif olarak kullanılmaktadır.

Metallerin özellikleri

Metal iletkenlerin özel göstergeleri özel tablolarda yer almaktadır. Bu verileri kullanarak gerekli ilave hesaplamaları yapabilirsiniz. Böyle bir direnç tablosunun bir örneği resimde görülebilir.

Tablo, gümüşün en yüksek iletkenliğe sahip olduğunu göstermektedir; mevcut tüm metaller ve alaşımlar arasında ideal bir iletkendir. 1 ohm direnç elde etmek için bu malzemeden ne kadar tel gerektiğini hesaplarsanız 62,5 m elde edersiniz. Aynı değer için demir tel 7,7 m kadar gerektirecektir.

Her neyse dikkat çekici özellikler gümüş ne olursa olsun çok pahalı bir malzemedir toplu kullanım elektrik ağlarında, bu nedenle bakır günlük yaşamda ve endüstride geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Spesifik gösterge açısından gümüşten sonra ikinci sırada yer almakta olup yaygınlık ve çıkarım kolaylığı açısından ondan çok daha iyidir. Bakırın en yaygın iletken olmasını sağlayan başka avantajları da vardır. Bunlar şunları içerir:

Elektrik mühendisliğinde kullanım için, sülfür cevherinden eritildikten sonra kavurma ve üfleme işlemlerinden geçen ve daha sonra mutlaka elektrolitik saflaştırmaya tabi tutulan rafine bakır kullanılır. Böyle bir işlemden sonra çok kaliteli bir malzeme elde etmek mümkündür. yüksek kalite(M1 ve M0 dereceleri), % 0,1 ila 0,05 arasında safsızlık içerecektir. Önemli bir nüans bakırın mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkilediği için oksijenin son derece küçük miktarlarda bulunmasıdır.

Çoğu zaman bu metalin yerini daha ucuz malzemeler (alüminyum ve demir) ve ayrıca çeşitli bronzlar (silikon, berilyum, magnezyum, kalay, kadmiyum, krom ve fosforlu alaşımlar) alır. Bu tür bileşimler, daha düşük iletkenliğe sahip olmalarına rağmen, saf bakırla karşılaştırıldığında daha yüksek mukavemete sahiptir.

Alüminyumun avantajları

Alüminyum daha dayanıklı ve daha kırılgan olmasına rağmen bakır kadar az bulunmaması ve dolayısıyla maliyetinin daha az olması nedeniyle yaygın kullanımıdır. Alüminyumun direnci 0,028'dir ve düşük yoğunluk bakırdan 3,5 kat daha az ağırlık sağlar.

İçin elektrik işi%0,5'ten fazla yabancı madde içermeyen saflaştırılmış A1 sınıfı alüminyum kullanın. Daha yüksek dereceli AB00, elektrolitik kapasitörlerin, elektrotların ve alüminyum folyonun üretiminde kullanılır. Bu alüminyumdaki yabancı madde içeriği %0,03'ten fazla değildir. Ayrıca saf metal AB0000 de var%0,004'ten fazla katkı maddesi içermeyen. Safsızlıkların kendisi de önemlidir: nikel, silikon ve çinko, alüminyumun iletkenliği üzerinde hafif bir etkiye sahiptir ve bu metaldeki bakır, gümüş ve magnezyum içeriğinin gözle görülür bir etkisi vardır. Talyum ve manganez iletkenliği en çok azaltır.

Alüminyum iyi korozyon önleyici özelliklere sahiptir. Havayla temas ettiğinde ince bir oksit filmiyle kaplanır ve bu da onu daha fazla tahribattan korur. Geliştirmek için mekanik özellikler metal diğer elementlerle alaşımlıdır.

Çelik ve demir göstergeleri

Demirin direnci bakır ve alüminyuma göre çok yüksektir. yüksek performans Ancak bulunabilirliği, sağlamlığı ve deformasyona karşı direnci nedeniyle malzeme elektrik üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Direnci daha da yüksek olan demir ve çeliğin önemli dezavantajları olmasına rağmen, iletken malzeme üreticileri bunları telafi edecek yöntemler bulmuşlardır. Özellikle çelik telin çinko veya bakır ile kaplanmasıyla düşük korozyon direncinin üstesinden gelinir.

Sodyumun özellikleri

Sodyum metali iletken üretiminde de oldukça ümit vericidir. Direnç açısından bakırı önemli ölçüde aşıyor ancak yoğunluğu bundan 9 kat daha az. Bu, malzemenin ultra hafif tellerin üretiminde kullanılmasına olanak tanır.

Sodyum metali çok yumuşaktır ve her türlü deformasyona karşı tamamen kararsızdır, bu da kullanımını sorunlu hale getirir - bu metalden yapılmış bir telin, son derece az esnekliğe sahip, çok güçlü bir kılıfla kaplanması gerekir. Sodyum en nötr koşullar altında güçlü kimyasal aktivite gösterdiğinden kabuk kapatılmalıdır. Havada anında oksitlenir ve havadaki su da dahil olmak üzere suyla şiddetli reaksiyona girer.

Sodyum kullanmanın bir diğer yararı da bulunabilirliğidir. Dünyada sınırsız miktarda bulunan erimiş sodyum klorürün elektrolizi yoluyla elde edilebilir. Diğer metaller bu bakımdan açıkça yetersizdir.

Belirli bir iletkenin performansını hesaplamak için, telin belirli sayısının ve uzunluğunun çarpımını kesit alanına bölmek gerekir. Sonuç Ohm cinsinden direnç değeri olacaktır. Örneğin nominal kesiti 5 mm² olan 200 m demir telin direncini belirlemek için 0,13'ü 200 ile çarpmanız ve sonucu 5'e bölmeniz gerekir. Cevap 5,2 Ohm'dur.

Hesaplamanın kuralları ve özellikleri

Mikroohmmetreler metalik ortamın direncini ölçmek için kullanılır. Bugün dijital versiyonda üretiliyorlar, dolayısıyla onların yardımıyla alınan ölçümler doğru. Bu, metallerin sahip olduğu gerçeğiyle açıklanabilir. yüksek seviyeİletkenlik ve son derece düşük dirence sahiptir. Örneğin ölçü aletlerinin alt eşiği 10 -7 Ohm değerindedir.

Mikroohmmetreler kullanarak, temasın ne kadar iyi olduğunu ve jeneratörlerin, elektrik motorlarının ve transformatörlerin yanı sıra elektrik otobüslerinin sargılarının hangi direnci gösterdiğini hızlı bir şekilde belirleyebilirsiniz. Külçede başka bir metalin kalıntılarının varlığını hesaplamak mümkündür. Örneğin, altınla kaplanmış bir tungsten parçası, tüm altının yarı iletkenliğine sahiptir. Aynı yöntem iletkendeki iç kusurları ve boşlukları belirlemek için de kullanılabilir.

Direnç formülü aşağıdaki gibidir: ρ = Ohm mm2 /m. Kısaca 1 metre iletkenin direnci olarak tanımlanabilir. 1 mm² kesit alanına sahip. Sıcaklığın standart - 20 °C olduğu varsayılmaktadır.

Sıcaklığın ölçüme etkisi

Bazı iletkenlerin ısıtılması veya soğutulması, ölçüm cihazlarının performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir örnek aşağıdaki deneydir: aküye spiral olarak sarılmış bir tel bağlamak ve devreye bir ampermetre bağlamak gerekir.

İletken ne kadar ısınırsa cihazdaki okumalar o kadar düşük olur. Akımın tam tersi var orantılı bağımlılık direnişten. Dolayısıyla ısıtma sonucunda metalin iletkenliğinin azaldığı sonucuna varabiliriz. Az ya da çok tüm metaller bu şekilde davranır, ancak bazı alaşımlarda iletkenlikte pratikte hiçbir değişiklik olmaz.

Sıvı iletkenlerin ve bazı katı ametallerin sıcaklık arttıkça dirençlerini azaltma eğiliminde olmaları dikkat çekicidir. Ancak bilim insanları metallerin bu yeteneğini de kendi avantajlarına çevirdi. Bazı malzemeleri ısıtırken direnç sıcaklık katsayısını (α) bilerek dış sıcaklığı belirlemek mümkündür. Örneğin mika çerçeve üzerine yerleştirilen platin tel fırına yerleştirilerek direnci ölçülür. Ne kadar değiştiğine bağlı olarak fırındaki sıcaklık hakkında bir sonuca varılır. Bu tasarıma dirençli termometre denir.

sıcaklıkta ise T 0 iletken direnci R 0 ve sıcaklıkta T eşittir rt, o zaman direnç sıcaklık katsayısı şuna eşittir:

Bu formül kullanılarak hesaplama yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında (yaklaşık 200 °C'ye kadar) yapılabilir.

Çoğu fizik kanunu deneylere dayanmaktadır. Deneycilerin isimleri bu kanunların isimlerinde ölümsüzleştirilmiştir. Bunlardan biri Georg Ohm'du.

Georg Ohm'un deneyleri

Elektriğin etkileşimi üzerine deneyler sırasında kurdu. çeşitli maddeler metaller dahil temel ilişki“özgül iletkenlik” olarak adlandırılan maddenin yoğunluğu, elektrik alan kuvveti ve özellikleri. “Ohm Yasası” olarak adlandırılan bu kalıba karşılık gelen formül aşağıdaki gibidir:

j= λE , hangisinde

• J- elektrik akımı yoğunluğu;
• λ — “elektriksel iletkenlik” olarak da adlandırılan spesifik iletkenlik;
• E- elektrik alan kuvveti.

Bazı durumlarda belirtmek için iletkenlik Yunan alfabesinin başka bir harfi kullanılıyor - σ . Spesifik iletkenlik maddenin belirli parametrelerine bağlıdır. Değeri sıcaklıktan, maddelerden, gaz ise basınçtan ve en önemlisi bu maddenin yapısından etkilenir. Ohm kanunu sadece homojen maddeler için geçerlidir.

Daha uygun hesaplamalar için spesifik iletkenliğin tersi kullanılır. İçinde aktığı maddenin özellikleriyle de ilişkili olan “özgül direnç” olarak adlandırılır. elektrik akımı, belirtilen Yunan mektubu ρ ve Ohm*m boyutuna sahiptir. Ama farklı olduğundan fiziksel olaylar farklı olanlar geçerli teorik gerekçeler Direnç için alternatif formüller kullanılabilir. Onlar klasiğin bir yansımasıdır elektron teorisi metaller ve kuantum teorisi.

Formüller

Sıradan okuyucular için sıkıcı olan bu formüllerde, Boltzmann sabiti, Avogadro sabiti ve Planck sabiti. Bu sabitler, bir iletkendeki elektronların serbest yolunu, termal hareket sırasındaki hızlarını, iyonlaşma derecesini, maddenin konsantrasyonunu ve yoğunluğunu dikkate alan hesaplamalar için kullanılır. Kısacası uzman olmayan biri için her şey oldukça karmaşıktır. Asılsız olmamak için aşağıda her şeyin gerçekte nasıl göründüğünü öğrenebilirsiniz:

Metallerin özellikleri

Elektronların hareketi maddenin homojenliğine bağlı olduğundan, metal bir iletkendeki akım, yapısına göre akar ve bu, heterojenliğini dikkate alarak iletkendeki elektronların dağılımını etkiler. Yalnızca safsızlık kalıntılarının varlığıyla değil, aynı zamanda fiziksel kusurlarla da (çatlaklar, boşluklar vb.) İletkenin heterojenliği, Matthiesen kuralıyla belirlenen direncini arttırır.

Bu anlaşılması kolay kural, esasen, akım taşıyan bir iletkende birkaç ayrı direncin ayırt edilebileceğini söylüyor. Ve ortaya çıkan değer bunların toplamı olacaktır. Terimler direnç olacaktır kristal kafes metal, yabancı maddeler ve iletken kusurları. Bu parametre maddenin doğasına bağlı olduğundan, karışık maddeler de dahil olmak üzere, bunu hesaplamak için ilgili yasalar tanımlanmıştır.

Alaşımlar aynı zamanda metal olmalarına rağmen kaotik yapıya sahip çözeltiler olarak kabul edilirler ve özdirencin hesaplanmasında alaşımın hangi metallere dahil olduğu önemlidir. Temel olarak, geçişe ait olmayan iki bileşenden oluşan çoğu alaşımın yanı sıra nadir toprak metalleri Nodheim yasasının tanımına girer.

Nasıl ayrı konu Metal ince filmlerin direnci dikkate alınır. Değerinin aynı metalden yapılmış toplu iletkenin değerinden daha büyük olması gerektiğini varsaymak oldukça mantıklıdır. Ama aynı zamanda özel bir ampirik formül Direnç ve film kalınlığının birbirine bağımlılığını açıklayan Fuchs. Filmlerdeki metallerin yarı iletken özellikler sergilediği ortaya çıktı.

Ve yük aktarım süreci, film kalınlığı yönünde hareket eden ve "boyuna" yüklerin hareketine müdahale eden elektronlardan etkilenir. Aynı zamanda film iletkeninin yüzeyinden de yansıtılırlar ve böylece bir elektron iki yüzey arasında oldukça uzun bir süre salınır. Direncin arttırılmasında bir diğer önemli faktör iletkenin sıcaklığıdır. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa direnç de o kadar büyük olur. Tersine, sıcaklık ne kadar düşük olursa direnç de o kadar düşük olur.

Metaller “oda” sıcaklığı denilen sıcaklıkta direnci en düşük olan maddelerdir. İletken olarak kullanımını haklı çıkaran tek metal olmayan karbondur. Çeşitlerinden biri olan grafit, kayan kontakların yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Direnç ve kayma sürtünme katsayısı gibi özelliklerin oldukça başarılı bir kombinasyonuna sahiptir. Bu nedenle grafit, elektrik motoru fırçaları ve diğer kayar kontaklar için vazgeçilmez bir malzemedir. Endüstriyel amaçlarla kullanılan ana maddelerin özdirenç değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Süperiletkenlik

Gazların sıvılaşmasına karşılık gelen sıcaklıklarda, yani sıvı helyumun -273 santigrat dereceye eşit sıcaklığına kadar, direnç neredeyse tamamen kaybolacak kadar azalır. Ve sadece gümüş, bakır ve alüminyum gibi iyi metal iletkenler değil. Neredeyse tüm metaller. Süperiletkenlik olarak adlandırılan bu koşullar altında metalin yapısının, elektrik alanının etkisi altındaki yüklerin hareketi üzerinde engelleyici bir etkisi yoktur. Bu nedenle cıva ve çoğu metal süper iletken haline gelir.

Ancak, ortaya çıktığı gibi, nispeten yakın zamanda, 20. yüzyılın 80'li yıllarında, bazı seramik türleri de süperiletkenlik yeteneğine sahiptir. Üstelik bunun için sıvı helyum kullanmanıza da gerek yok. Bu tür malzemelere yüksek sıcaklık süperiletkenleri adı verildi. Bununla birlikte, onlarca yıl geçti ve yüksek sıcaklık iletkenlerinin yelpazesi önemli ölçüde genişledi. Ancak bu tür yüksek sıcaklık süperiletken elemanlarının kitlesel kullanımı gözlemlenmemiştir. Bazı ülkelerde, geleneksel bakır iletkenlerin yüksek sıcaklık süperiletkenleriyle değiştirilmesiyle tekli kurulumlar yapılmıştır. Normal rutini sürdürmek için yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik gerekli sıvı nitrojen. Ve bu çok pahalı bir teknik çözüm olarak ortaya çıkıyor.

Bu nedenle Doğanın bakır ve alüminyuma verdiği düşük direnç değeri, onları hala çeşitli elektrik iletkenlerinin üretiminde vazgeçilmez malzemeler haline getirmektedir.

Elektrik akımı, uçları arasında potansiyel fark bulunan bir devrenin kapanması sonucu oluşur. Alan kuvvetleri serbest elektronlara etki eder ve iletken boyunca hareket ederler. Bu yolculuk sırasında elektronlar atomlarla tanışır ve biriktirdikleri enerjinin bir kısmını onlara aktarırlar. Bunun sonucunda hızları azalır. Ancak elektrik alanının etkisiyle yeniden ivme kazanıyor. Böylece elektronlar sürekli olarak dirençle karşılaşır, bu nedenle elektrik akımı ısınır.

Bir maddenin akıma maruz kaldığında elektriği ısıya dönüştürme özelliği elektrik direncidir ve R ile gösterilir. ölçüm ünitesi Om'dur. Direncin miktarı esas olarak yeteneğe bağlıdır çeşitli malzemeler akımı iletir.
İlk kez Alman araştırmacı G. Ohm direnişten bahsetti.

Akımın dirence bağımlılığını bulmak için, ünlü fizikçi birçok deney gerçekleştirdi. Deneyler için çeşitli iletkenler kullandı ve çeşitli göstergeler elde etti.
G. Ohm'un belirlediği ilk şey, direncin iletkenin uzunluğuna bağlı olduğuydu. Yani iletkenin uzunluğu arttıkça direnci de artar. Sonuç olarak bu ilişkinin doğru orantılı olduğu belirlendi.

İkinci ilişki alan enine kesit. İletkenin kesiti alınarak belirlenebilir. Kesimde oluşan şeklin alanı kesit alanıdır. Burada ilişki ters orantılıdır. Yani kesit alanı ne kadar büyük olursa iletken direnci o kadar düşük olur.

Direncin bağlı olduğu üçüncü önemli miktar ise malzemedir. Om'un deneylerde çeşitli malzemeler kullanması sonucunda şunu keşfetti: çeşitli özellikler rezistans. Tüm bu deneyler ve göstergeler, görülebileceği bir tabloda özetlenmiştir. farklı anlamçeşitli maddelerin spesifik direnci.

En iyi iletkenlerin metaller olduğu bilinmektedir. En iyi iletkenler hangi metallerdir? Tablo bakır ve gümüşün en az dirence sahip olduğunu göstermektedir. Bakır, maliyetinin düşük olması nedeniyle daha sık kullanılırken, en önemli ve kritik cihazlarda gümüş kullanılmaktadır.

Tabloda yüksek dirence sahip maddeler elektriği iyi iletmezler, bu da onların mükemmel yalıtım malzemeleri olabileceği anlamına gelir. Bu özelliğe sahip maddeler büyük ölçüde, bu porselen ve ebonit.

Genel olarak spesifik elektrik direnciçok önemli faktör sonuçta göstergesini belirleyerek iletkenin hangi maddeden yapıldığını öğrenebiliriz. Bunu yapmak için kesit alanını ölçmeniz, bir voltmetre ve ampermetre kullanarak akımı bulmanız ve ayrıca voltajı ölçmeniz gerekir. Bu şekilde direncin değerini bulacağız ve tabloyu kullanarak maddeyi kolayca tanımlayabiliriz. Direncin bir maddenin parmak izi gibi olduğu ortaya çıktı. Ayrıca uzun elektrik devrelerini planlarken direnç de önemlidir: uzunluk ve alan arasındaki dengeyi korumak için bu göstergeyi bilmemiz gerekir.

1V voltajda akımı 1A ise direncin 1 ohm olduğunu belirleyen bir formül vardır. Yani birim alan ve birim uzunluğun direnci belli bir madde ve spesifik bir direnç var.

Ayrıca direnç göstergesinin doğrudan maddenin frekansına bağlı olduğunu da belirtmek gerekir. Yani, yabancı maddelerin olup olmadığı. Ancak sadece yüzde bir manganez eklemek, en iletken madde olan bakırın direncini üç kat artırır.

Bu tablo bazı maddelerin elektriksel direncini göstermektedir.

Son derece iletken malzemeler

Bakır
Daha önce de söylediğimiz gibi bakır çoğunlukla iletken olarak kullanılır. Bu sadece düşük direnciyle açıklanmıyor. Bakır, yüksek mukavemet, korozyon direnci, kullanım kolaylığı ve iyi işlenebilirlik avantajlarına sahiptir. İyi markalar bakır M0 ve M1 olarak kabul edilir. İçlerindeki yabancı maddelerin miktarı% 0,1'i geçmez.

Metalin yüksek maliyeti ve hakimiyeti son zamanlarda Kıtlık, üreticileri alüminyumu iletken olarak kullanmaya teşvik ediyor. Ayrıca bakırın çeşitli metallerle alaşımları da kullanılmaktadır.
Alüminyum
Bu metal bakırdan çok daha hafiftir ancak alüminyumun büyük değerlerısı kapasitesi ve erime noktası. Bu bakımdan onu erimiş hale getirmek için bakırdan daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. Ancak bakır eksikliği gerçeği dikkate alınmalıdır.
Elektrikli ürünlerin üretiminde kural olarak A1 sınıfı alüminyum kullanılmaktadır. % 0,5'ten fazla yabancı madde içermez. Ve metal en yüksek frekans- bu AB0000 alüminyum sınıfıdır.
Ütü
Demirin ucuzluğu ve bulunabilirliği, yüksek direncinin gölgesinde kalıyor. Ayrıca çabuk korozyona uğrar. Bu nedenle çelik iletkenler sıklıkla çinko ile kaplanır. Sözde bimetal yaygın olarak kullanılmaktadır - bu, koruma için bakırla kaplanmış çeliktir.
Sodyum
Sodyum da erişilebilir ve umut verici bir malzemedir, ancak direnci bakırın neredeyse üç katıdır. Ek olarak, metalik sodyum, böyle bir iletkenin hava geçirmez şekilde kapatılmış koruma ile kaplanmasını gerektiren yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir. Sodyum çok yumuşak ve oldukça kırılgan bir malzeme olduğundan iletkeni mekanik hasarlardan da korumalıdır.

Süperiletkenlik
Aşağıdaki tablo maddelerin 20 derece sıcaklıktaki direncini göstermektedir. Sıcaklık göstergesi tesadüfi değildir çünkü direnç doğrudan bu göstergeye bağlıdır. Bu durum, ısıtıldığında atomların hızının da artması, yani elektronlarla karşılaşma olasılıklarının da artmasıyla açıklanmaktadır.

Soğuma koşulları altında dirence ne olduğu ilginçtir. İlk defa atomların davranışı çok düşük sıcaklıklar 1911'de G. Kamerlingh Onnes tarafından not edildi. Cıva telini 4K'ya soğuttu ve direncinin sıfıra düştüğünü buldu. Bazı alaşımların ve metallerin düşük sıcaklık koşullarında direnç indeksindeki değişime fizikçiler tarafından süperiletkenlik adı verilir.

Süperiletkenler soğutulduklarında süperiletkenlik durumuna geçerler ve aynı zamanda optik ve yapısal özellikler sakın değişme. Ana keşif, elektrik ve manyetik özellikler Süper iletken durumdaki metaller normal durumdaki özelliklerinden çok farklı olduğu gibi sıcaklık düştüğünde bu duruma geçemeyen diğer metallerin özelliklerinden de oldukça farklıdır.
Süperiletkenlerin kullanımı esas olarak gücü 107 A/m'ye ulaşan ultra güçlü bir manyetik alan elde etmek için gerçekleştirilir. Süper iletken güç hattı sistemleri de geliştirilmektedir.

Benzer malzemeler.

Pratikte genellikle çeşitli tellerin direncini hesaplamak gerekir. Bu, formüller kullanılarak veya tabloda verilen veriler kullanılarak yapılabilir. 1.

İletken malzemenin etkisi, Yunanca harfle gösterilen direnç kullanılarak dikkate alınır? 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip. En düşük direnç? = 0,016 Ohm mm2/m gümüşe sahiptir. Bazı iletkenlerin özdirençlerinin ortalama değerini verelim:

Şu tarihte: çeşitli miktarlar yabancı maddeler ve farklı oranlar Reostatik alaşımların içerdiği bileşenler nedeniyle direnç biraz değişebilir.

Direnç aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

burada R dirençtir, Ohm; direnç, (Ohm mm2)/m; l - tel uzunluğu, m; s - telin kesit alanı, mm2.

Tel çapı d biliniyorsa, kesit alanı şuna eşittir:

Telin çapını mikrometre kullanarak ölçmek en iyisidir, ancak mikrometreniz yoksa, 10 veya 20 tur teli bir kaleme sıkıca sarmalı ve sarımın uzunluğunu bir cetvelle ölçmelisiniz. Sargının uzunluğunu dönüş sayısına bölerek telin çapını buluruz.

Gerekli direnci elde etmek için gerekli olan, belirli bir malzemeden yapılmış, çapı bilinen bir telin uzunluğunu belirlemek için aşağıdaki formülü kullanın:

Tablo 1.

Not. 1. Tabloda listelenmeyen kablolara ilişkin veriler bazı ortalama değerler olarak alınmalıdır. Örneğin çapı 0,18 mm olan bir nikel tel için yaklaşık olarak kesit alanının 0,025 mm2, bir metre direncin 18 Ohm ve izin verilen akımın 0,075 A olduğunu varsayabiliriz.

2. Farklı bir akım yoğunluğu değeri için son sütundaki veriler buna göre değiştirilmelidir; örneğin 6 A/mm2 akım yoğunluğunda bunların iki katına çıkarılması gerekir.

Örnek 1. 30 m'nin direncini bulun bakır tel 0,1 mm çapında.

Çözüm. Tabloya göre belirliyoruz. 1 m bakır telin 1 direnci 2,2 Ohm'a eşittir. Dolayısıyla 30 m telin direnci R = 30 2,2 = 66 Ohm olacaktır.

Formüller kullanılarak yapılan hesaplama aşağıdaki sonuçları verir: telin kesit alanı: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Bakırın direnci 0,017 (Ohm mm2)/m olduğundan R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m elde ederiz.

Örnek 2. 40 Ohm dirençli bir reosta yapmak için 0,5 mm çapında ne kadar nikel tel gereklidir?

Çözüm. Tabloya göre Şekil 1'de bu telin 1 m'sinin direncini belirliyoruz: R = 2,12 Ohm: Bu nedenle 40 Ohm dirençli bir reostat yapmak için uzunluğu l = 40/2,12 = 18,9 m olan bir tele ihtiyacınız var.

Formülleri kullanarak aynı hesaplamayı yapalım. Telin kesit alanını s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2 olarak buluyoruz. Ve telin uzunluğu l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m olacaktır.

Kapalıyken elektrik devresi potansiyel farkı olan terminallerde bir elektrik akımı ortaya çıkar. Serbest elektronlar etkisi altında elektriksel kuvvetler alanlar iletken boyunca hareket eder. Hareketleri sırasında elektronlar iletkenin atomlarıyla çarpışır ve onlara enerji sağlar. kinetik enerji. Elektron hareketinin hızı sürekli değişir: Elektronlar atomlarla, moleküllerle ve diğer elektronlarla çarpıştığında azalır, ardından bir elektrik alanının etkisi altında yeni bir çarpışma sırasında artar ve tekrar azalır. Sonuç olarak, iletken kurulur düzgün hareket saniyede bir santimetrenin birkaç kesri hızında elektron akışı. Sonuç olarak, bir iletkenden geçen elektronlar, yan taraftan hareketlerine karşı her zaman bir dirençle karşılaşırlar. Elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde iletken ısınır.

Elektrik direnci

Belirtilen bir iletkenin elektriksel direnci Latince harf R, dönüştürülecek bir bedenin veya ortamın özelliğidir elektrik enerjisi içinden bir elektrik akımı geçtiğinde ısıya dönüşür.

Diyagramlarda elektrik direnci Şekil 1'de gösterildiği gibi gösterilmektedir, A.

Bir devredeki akımı değiştirmeye yarayan değişken elektriksel dirence denir. reosta. Diyagramlarda reostatlar Şekil 1'de gösterildiği gibi belirtilmiştir, B. İÇİNDE genel görünüm Bir reostat, yalıtkan bir taban üzerine sarılmış şu veya bu dirençli bir telden yapılır. Kaydırıcı veya reostat kolu belirli bir konuma yerleştirilir ve bunun sonucunda devreye gerekli direnç verilir.

Küçük kesitli uzun bir iletken, akıma karşı büyük bir direnç oluşturur. Büyük kesitli kısa iletkenler akıma karşı çok az direnç gösterir.

Eğer iki iletken alırsak farklı malzemeler ancak aynı uzunluk ve kesite sahipse iletkenler akımı farklı şekilde iletecektir. Bu, bir iletkenin direncinin iletkenin malzemesine bağlı olduğunu gösterir.

İletkenin sıcaklığı da direncini etkiler. Sıcaklık arttıkça metallerin direnci artar, sıvıların ve kömürün direnci azalır. Yalnızca bazı özel metal alaşımları (manganin, konstantan, nikel ve diğerleri) artan sıcaklıkla dirençlerini neredeyse hiç değiştirmez.

Yani bir iletkenin elektrik direncinin şunlara bağlı olduğunu görüyoruz: 1) iletkenin uzunluğuna, 2) iletkenin kesitine, 3) iletkenin malzemesine, 4) iletkenin sıcaklığına.

Direncin birimi bir ohmdur. Om sıklıkla Yunancada gösterilir büyük harfΩ (omega). Bu nedenle “İletken direnci 15 ohm” yazmak yerine basitçe şunu yazabilirsiniz: R= 15Ω.
1000 ohm'a 1 denir kiloohm(1kOhm veya 1kΩ),
1.000.000 ohm'a 1 denir megaohm(1mOhm veya 1MΩ).

Farklı malzemelerden yapılmış iletkenlerin dirençlerini karşılaştırırken her numune için belirli bir uzunluk ve kesit almak gerekir. O zaman hangi malzemenin elektrik akımını daha iyi veya daha kötü ilettiğine karar verebileceğiz.

Video 1. İletken direnci

Elektriksel direnç

1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir iletkenin ohm cinsinden direncine denir direnç ve Yunan harfiyle gösterilir ρ (ro).

Tablo 1 bazı iletkenlerin dirençlerini göstermektedir.

Tablo 1

Çeşitli iletkenlerin dirençleri

Tabloda 1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir demir telin 0,13 Ohm dirence sahip olduğu görülmektedir. 1 Ohm direnç elde etmek için bu tür telden 7,7 m almanız gerekir. Gümüş en düşük dirence sahiptir. 1 mm² kesitli 62,5 m gümüş tel alınarak 1 Ohm direnç elde edilebilir. Gümüş en iyi iletkendir, ancak gümüşün maliyeti onun toplu kullanım olasılığını dışlar. Tabloda gümüşten sonra bakır gelir: 1 mm² kesitli 1 m bakır telin direnci 0,0175 Ohm'dur. 1 ohm'luk bir direnç elde etmek için 57 m'lik bir tel almanız gerekir.

Rafine edilerek elde edilen kimyasal açıdan saf bakır, elektrik mühendisliğinde tellerin, kabloların, elektrikli makine ve cihazların sargılarının imalatında yaygın kullanım alanı bulmuştur. Alüminyum ve demir de iletken olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

İletken direnci aşağıdaki formülle belirlenebilir:

Nerede R– ohm cinsinden iletken direnci; ρ – iletkenin spesifik direnci; ben– m cinsinden iletken uzunluğu; S– mm² cinsinden iletken kesiti.

Örnek 1. 5 mm² kesitli 200 m demir telin direncini belirleyin.

Örnek 2. 2,5 mm² kesitli 2 km'lik alüminyum telin direncini hesaplayın.

Direnç formülünden iletkenin uzunluğunu, direncini ve kesitini kolayca belirleyebilirsiniz.

Örnek 3. Bir radyo alıcısı için, 0,21 mm² kesitli nikel telden 30 Ohm'luk bir direnç sarmak gerekir. Gerekli tel uzunluğunu belirleyin.

Örnek 4. Direnci 25 Ohm ise 20 m nikrom telin kesitini belirleyin.

Örnek 5. 0,5 mm² kesitli ve 40 m uzunluğunda bir telin direnci 16 Ohm'dur. Tel malzemesini belirleyin.

İletkenin malzemesi direncini karakterize eder.

Direnç tablosuna dayanarak kurşunun bu dirence sahip olduğunu görüyoruz.

Yukarıda iletkenlerin direncinin sıcaklığa bağlı olduğu belirtilmişti. Aşağıdaki deneyi yapalım. Birkaç metrelik ince metal teli spiral şeklinde saralım ve bu spirali akü devresine bağlayalım. Akımı ölçmek için devreye bir ampermetre bağlarız. Bobin brülör alevinde ısıtıldığında ampermetre okumalarının azalacağını fark edeceksiniz. Bu, metal bir telin direncinin ısıtmayla arttığını gösterir.

Bazı metaller 100° ısıtıldığında direnç %40-50 oranında artar. Isıtmayla direncini biraz değiştiren alaşımlar vardır. Bazı özel alaşımlar, sıcaklık değiştiğinde dirençte neredeyse hiç değişiklik göstermez. Metal iletkenlerin direnci sıcaklık arttıkça artar, elektrolitlerin (sıvı iletkenler), kömür ve bazı maddelerin direnci katılar tam tersine azalır.

Metallerin sıcaklıktaki değişikliklerle dirençlerini değiştirme yeteneği, direnç termometrelerinin yapımında kullanılır. Bu termometre, mika bir çerçeve üzerine sarılmış bir platin teldir. Örneğin bir fırına bir termometre yerleştirerek ve ısıtmadan önce ve sonra platin telin direncini ölçerek fırının içindeki sıcaklık belirlenebilir.

Bir iletkenin başlangıç ​​direncinin 1 ohm'u ve 1° sıcaklık başına ısıtıldığında direncinde meydana gelen değişime denir. sıcaklık direnci katsayısı ve α harfiyle gösterilir.

sıcaklıkta ise T 0 iletken direnci R 0 ve sıcaklıkta T eşittir r t, daha sonra direnç sıcaklık katsayısı

Not. Bu formül kullanılarak hesaplama yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında (yaklaşık 200°C'ye kadar) yapılabilir.

İşte değerler sıcaklık katsayısı bazı metaller için direnç α (Tablo 2).

Tablo 2

Bazı metaller için sıcaklık katsayısı değerleri

Sıcaklık direnci katsayısı formülünden belirlediğimiz r t:

r t = R 0 .

Örnek 6. 200°C'ye ısıtılan bir demir telin direnci 0°C'de 100 Ohm ise, direncini belirleyin.

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

Örnek 7. Platin telden yapılmış bir direnç termometresi, 15°C'deki bir odada 20 ohm'luk bir dirence sahipti. Termometre fırına yerleştirildi ve bir süre sonra direnci ölçüldü. 29,6 Ohm'a eşit olduğu ortaya çıktı. Fırının sıcaklığını belirleyin.

Elektrik iletkenliği

Buraya kadar bir iletkenin direncini, iletkenin elektrik akımına sağladığı engel olarak ele aldık. Ancak yine de akım iletkenden akar. Dolayısıyla iletkenin direncin (engelin) yanı sıra elektrik akımını iletme yani iletkenlik özelliği de vardır.

Bir iletkenin direnci ne kadar büyük olursa, iletkenliği o kadar az olur, elektrik akımını o kadar kötü iletir ve bunun tersi de o kadar az olur. daha az direnç iletken ne kadar fazla iletkenliğe sahipse akımın iletkenden geçmesi o kadar kolay olur. Bu nedenle bir iletkenin direnci ve iletkenliği karşılıklı büyüklüklerdir.

Matematikten 5'in tersinin 1/5, 1/7'nin tersinin ise 7 olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla bir iletkenin direnci harfle gösterilirse R ise iletkenlik 1/ olarak tanımlanır. R. İletkenlik genellikle g harfiyle sembolize edilir.

Elektriksel iletkenlik (1/Ohm) veya siemens cinsinden ölçülür.

Örnek 8.İletken direnci 20 ohm'dur. İletkenliğini belirleyin.

Eğer R= 20 Ohm, o zaman

Örnek 9.İletkenin iletkenliği 0,1 (1/Ohm)'dur. Direncini belirleyin

Eğer g = 0,1 (1/Ohm) ise, o zaman R= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)