Co to jest opór elektryczny?

Prąd elektryczny I w dowolnej substancji powstaje w wyniku ruchu naładowanych cząstek w określonym kierunku w wyniku przyłożenia energii zewnętrznej (różnica potencjałów U). Każda substancja ma indywidualne właściwości, które w różny sposób wpływają na przepływ w niej prądu. Te właściwości są oceniane przez rezystancję elektryczną R.

Georg Ohm empirycznie określił czynniki wpływające na wielkość oporu elektrycznego danej substancji formuła jego zależności napięcia i prądu, który został nazwany jego imieniem. Jego imieniem nazwano jednostkę oporu w układzie SI. 1 om to wartość rezystancji zmierzona w temperaturze 0°C dla jednorodnego słupka rtęci o długości 106,3 cm i polu przekroju 1 mm2.

Definicja

W celu oceny i zastosowania w praktyce materiałów do produkcji urządzeń elektrycznych wprowadzono termin „Rezystancja przewodnika”... Dodany przymiotnik „specyficzny” wskazuje współczynnik wykorzystania objętościowej wartości referencyjnej przyjętej dla danej substancji. Umożliwia to ocenę parametrów elektrycznych różnych materiałów.

W tym przypadku bierze się pod uwagę, że rezystancja drutu wzrasta wraz ze wzrostem jego długości i spadkiem przekroju. Układ SI wykorzystuje objętość jednorodnego drutu o długości 1 metra i przekroju 1 m2... W obliczeniach technicznych stosuje się przestarzałą, ale wygodną jednostkę objętości poza układem, składającą się z długości 1 metra i pola 1 mm.2... Wzór na opór ρ pokazano na rysunku.

Aby określić właściwości elektryczne substancji, wprowadza się inną cechę — przewodnictwo właściwe b. Jest odwrotnie proporcjonalna do wartości rezystancji, określa zdolność materiału do przewodzenia prądu elektrycznego: b = 1 / p.

Jak rezystancja zależy od temperatury

Na przewodnictwo materiału wpływa jego temperatura. Różne grupy substancji nie zachowują się tak samo po podgrzaniu lub schłodzeniu. Ta właściwość jest brana pod uwagę w przypadku przewodów elektrycznych pracujących na zewnątrz w czasie upałów i mrozów.

Materiał i rezystancję właściwą przewodu dobiera się z uwzględnieniem warunków jego działania.

Wzrost oporu drutów na przepływ prądu podczas ogrzewania tłumaczy się tym, że wraz ze wzrostem temperatury metalu w nim wzrasta intensywność ruchu atomów i nośników ładunków elektrycznych we wszystkich kierunkach, co stwarza niepotrzebne przeszkody na ruch naładowanych cząstek w jednym kierunku i zmniejsza wartość ich strumienia.

Jeśli temperatura metalu spada, wówczas poprawiają się warunki przepływu prądu.Po schłodzeniu do temperatury krytycznej zjawisko nadprzewodnictwa pojawia się w wielu metalach, gdy ich opór elektryczny jest praktycznie zerowy. Ta właściwość jest szeroko stosowana w elektromagnesach dużej mocy.

Wpływ temperatury na przewodnictwo metali jest wykorzystywany przez przemysł elektryczny do produkcji zwykłych żarówek. Ich nitka nichromowa gdy przepływa prąd, jest on podgrzewany do takiego stanu, że emituje strumień świetlny. W normalnych warunkach rezystancja nichromu wynosi około 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Gdy żarówka jest włączana pod napięciem, przez żarnik przepływa duży prąd, który bardzo szybko nagrzewa metal.Jednocześnie wzrasta rezystancja obwodu elektrycznego, ograniczając prąd rozruchowy do wartości nominalnej niezbędnej do uzyskania oświetlenia . W ten sposób prosta regulacja natężenia prądu odbywa się za pomocą spirali nichromowej, nie ma potrzeby stosowania skomplikowanych stateczników stosowanych w źródłach LED i fluorescencyjnych.

Jaka jest odporność materiałów stosowanych w inżynierii

Metale szlachetne nieżelazne mają najlepsze właściwości przewodnictwa elektrycznego. Dlatego krytyczne styki w urządzeniach elektrycznych są wykonane ze srebra. Ale to zwiększa ostateczną cenę całego produktu. Najbardziej akceptowalną opcją jest użycie tańszych metali. Na przykład rezystancja miedzi równa 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m jest całkiem odpowiednia do takich celów.

Metale szlachetne – złoto, srebro, platyna, pallad, iryd, rod, ruten i osm, nazwane głównie ze względu na wysoką odporność chemiczną i piękny wygląd w biżuterii.Ponadto złoto, srebro i platyna mają wysoką plastyczność, a metale z grupy platynowców są ogniotrwałe i podobnie jak złoto są chemicznie obojętne. Te zalety metali szlachetnych łączą się.

Stopy miedzi o dobrej przewodności służą do wykonywania boczników ograniczających przepływ dużych prądów przez głowicę pomiarową amperomierzy dużej mocy.

Rezystancja aluminium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m jest nieco wyższa niż miedzi, ale produkcja i cena tego metalu jest niższa. Jest też lżejszy. To wyjaśnia jego szerokie zastosowanie w elektryce do produkcji zewnętrznych drutów i rdzeni kabli.

Rezystancja żelaza 0,13 (ohm ∙ mm2)/m pozwala również na jego wykorzystanie do przesyłania prądu elektrycznego, ale prowadzi to do większych strat mocy. Stopy stali mają zwiększoną wytrzymałość. Dlatego stalowe żyły są wplecione w aluminiowe przewody napowietrzne linii wysokiego napięcia, które są zaprojektowane tak, aby wytrzymywały obciążenia zrywające.

Jest to szczególnie prawdziwe, gdy lód tworzy się na drutach lub podczas silnych podmuchów wiatru.

Niektóre stopy, na przykład konstantyn i nikiel, mają stabilne termicznie właściwości rezystancyjne w pewnym zakresie. Opór elektryczny Nickeline praktycznie nie zmienia się od 0 do 100 stopni Celsjusza. Dlatego cewki reostatu są wykonane z niklu.

W przyrządach pomiarowych szeroko stosuje się właściwość ścisłej zmiany wartości rezystancji platyny w odniesieniu do jej temperatury. Jeśli prąd elektryczny ze stabilizowanego źródła napięcia przepłynie przez platynowy drut i obliczona zostanie wartość rezystancji, wskaże ona temperaturę platyny.Pozwala to na stopniowanie skali w stopniach odpowiadających wartościom omów. Metoda ta pozwala na pomiar temperatury z dokładnością do ułamków stopnia.

Czasami, aby rozwiązać praktyczne problemy, trzeba znać ogólną lub specyficzną rezystancję kabla... W tym celu katalogi produktów kablowych podają wartości rezystancji indukcyjnej i czynnej pojedynczego rdzenia dla każdej wartości Przekrój. Służą do obliczania dopuszczalnych obciążeń, wytwarzanego ciepła, określania dopuszczalnych warunków pracy oraz doboru skutecznej ochrony.

Na przewodnictwo właściwe metali wpływa sposób ich przetwarzania. Zastosowanie nacisku do odkształcenia plastycznego zaburza strukturę sieci krystalicznej, zwiększa liczbę defektów oraz zwiększa odporność. Aby go zmniejszyć stosuje się wyżarzanie rekrystalizujące.

Rozciąganie lub ściskanie metali powoduje w nich odkształcenia sprężyste, od których zmniejszają się amplitudy drgań termicznych elektronów, a opór nieco maleje.

Podczas projektowania systemów uziemiających należy wziąć pod uwagę odporność gleby… Różni się z definicji od powyższej metody i jest mierzona w jednostkach SI — omach. Metr. Za jego pomocą ocenia się jakość dystrybucji prądu elektrycznego w ziemi.
Zależność odporności gruntu od wilgotności i temperatury gleby:

Na przewodność gleby wpływa wiele czynników, w tym wilgotność gleby, gęstość, wielkość cząstek, temperatura, stężenie soli, kwasów i zasad.