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

Yksi kuparikaapelin tyypeistä

Yleisiä tietoja sähkövastuksesta

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

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

Kuparin käyttö sähkö- ja elektroniikkajärjestelmissä

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

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

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

Mikä vaikuttaa resistiivisyyden arvoon?

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

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

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

Kuinka laskea johtimen kokonaisresistanssi?

On tärkeää tietää, mikä resistiivisyys on yhtä suuri, jotta voidaan suorittaa alustavia laskelmia sähkölaitteiden parametreista sen suunnittelun aikana. Tällaisissa tapauksissa määritetään suunnitellun laitteen johtimien kokonaisresistanssi, joilla on tietty koko ja muoto. Kun on tarkasteltu johtimen resistiivisyyden arvoa vertailutaulukon mukaan, määritetty sen mitat ja pinta-ala poikkileikkaus, voit laskea sen kokonaisvastuksen arvon kaavalla:

Tämä kaava käyttää seuraavaa merkintää:

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

• Konstantaani (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
• Manganiini (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
• Nikkelihopea (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
• Nikkeliini (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
• Nikromi (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
• Reonaatti (84 Cu, 12 Mn, 4 Zn)
• Fechral (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)

Nikromin resistanssi

Jokainen keho, jonka läpi kulkee sähköä, antaa hänelle automaattisesti tietyn vastuksen. Johtimen ominaisuutta vastustaa sähkövirtaa kutsutaan sähkövastukseksi.

Harkitse elektroninen teoria Tämä ilmiö. Johdinta pitkin liikkuessaan vapaat elektronit kohtaavat jatkuvasti matkallaan muita elektroneja ja atomeja. Vuorovaikutuksessa niiden kanssa vapaa elektroni menettää osan varauksestaan. Siten elektronit kohtaavat vastuksen johdinmateriaalista. Jokaisella keholla on oma atomirakenne, joka tarjoaa erilaisen vastuksen sähkövirralle. Resistanssin yksikkö on ohmi. Materiaalien kestävyys ilmoitetaan - R tai r.

Mitä pienempi johtimen resistanssi on, sitä helpommin sähkövirta kulkee tämän kappaleen läpi. Ja päinvastoin: mitä suurempi vastus, sitä huonommin keho johtaa sähkövirtaa.

Jokaisen yksittäisen johtimen resistanssi riippuu sen materiaalin ominaisuuksista, josta se on valmistettu. Materiaalin sähköisen vastuksen kuvaamiseksi tarkasti otettiin käyttöön konsepti - ominaisvastus (nikromi, alumiini jne.). Ominaisvastuksena pidetään enintään 1 m pitkän johtimen vastusta, jonka poikkileikkaus on 1 neliömetriä. mm. Tämä ilmaisin on merkitty kirjaimella p. Jokaisella johtimen valmistuksessa käytetyllä materiaalilla on oma ominaisvastus. Harkitse esimerkiksi nikromin ja fekraalin ominaisvastusta (yli 3 mm):

• Х15Н60 - 1,13 ohm*mm/m
• Kh23Yu5T - 1,39 Ohm * mm / m
• Х20Н80 - 1,12 ohm*mm/m
• XN70YU - 1,30 ohmia*mm/m
• XN20YUS - 1,02 Ohm*mm/m

Resistanssi nichrome, fechral osoittaa niiden pääasiallisen käyttöalueen: laitteiden valmistuksen lämpövaikutus, kodinkoneet ja teollisuusuunien sähköiset lämmityselementit.

Koska nikromia ja fekraalia käytetään pääasiassa lämmityselementtien valmistuksessa, yleisimmät tuotteet ovat nikromilanka, teippi, Kh15N60 ja Kh20N80 nauha sekä Kh23Yu5T fechral lanka.

Resistanssi metallit on mitta niiden ominaisuuksista vastustaa sähkövirran kulkeutumista. Tämä arvo ilmaistaan ​​ohmimetrinä (Ohm⋅m). Resistanssin symboli on kreikkalainen kirjainρ (rho). Suuri resistanssi tarkoittaa, että materiaali ei johda sähkövarausta hyvin.

Resistanssi

Sähkövastus määritellään lujuuden väliseksi suhteeksi sähkökenttä metallin sisällä sen virrantiheyteen:

missä:
ρ on metallin ominaisvastus (Ohm⋅m),
E on sähkökentän voimakkuus (V/m),
J on metallin sähkövirran tiheyden arvo (A/m2)

Jos metallin sähkökentän voimakkuus (E) on erittäin suuri ja virrantiheys (J) on hyvin pieni, tämä tarkoittaa, että metallilla on korkea resistiivisyys.

vastavuoroinen Resistanssi on sähkönjohtavuus, joka osoittaa kuinka hyvin materiaali johtaa sähkövirtaa:

σ on materiaalin johtavuus ilmaistuna siemensinä metriä kohti (S/m).

Sähkövastus

Sähkövastus, yksi komponenteista, ilmaistaan ​​ohmeina (Ohm). On huomattava, että sähkövastus ja resistanssi eivät ole sama asia. Resistanssi on materiaalin ominaisuus, kun taas sähkövastus on esineen ominaisuus.

Vastuksen sähkövastus määräytyy sen materiaalin muodon ja ominaisvastuksen yhdistelmän mukaan.

Esimerkiksi pitkästä ja ohuesta langasta valmistetussa lankavastuksessa on enemmän vastusta kuin vastuksella, joka on valmistettu samaa metallia olevasta lyhyestä ja paksusta langasta.

Samanaikaisesti korkearesistiivisestä materiaalista valmistetulla lankavastuksella on suurempi sähkövastus kuin matalaresistiivisestä materiaalista valmistetulla vastuksella. Ja kaikki tämä huolimatta siitä, että molemmat vastukset on valmistettu samanpituisesta ja halkaisijaltaan olevasta langasta.

Selvyyden vuoksi voidaan tehdä analogia kanssa hydraulijärjestelmä jossa vettä pumpataan putkien kautta.

• Mitä pidempi ja ohuempi putki on, sitä parempi on vedenpitävyys.
• Hiekalla täytetty putki kestää vettä enemmän kuin putki ilman hiekkaa.

Johdon vastus

Langan vastusarvo riippuu kolmesta parametrista: metallin ominaisvastus, itse langan pituus ja halkaisija. Kaava langan vastuksen laskemiseksi:

Missä:
R - langan vastus (Ohm)
ρ - metallin ominaisvastus (ohm.m)
L - langan pituus (m)
A - langan poikkileikkausala (m2)

Esimerkkinä voidaan harkita nikromilankavastusta, jonka ominaisvastus on 1,10 × 10-6 ohm.m. Langan pituus on 1500 mm ja halkaisija 0,5 mm. Näiden kolmen parametrin perusteella laskemme nikromilangan resistanssin:

R = 1,1 * 10 -6 * (1,5 / 0,000000196) \u003d 8,4 ohmia

Nikromia ja konstantaania käytetään usein resistanssimateriaalina. Alla olevasta taulukosta näet joidenkin yleisimmin käytettyjen metallien ominaisvastuksen.

Pintavastus

Pintaresistanssin arvo lasketaan samalla tavalla kuin langan vastus. AT Tämä tapaus poikkileikkauspinta-ala voidaan esittää w:n ja t:n tulona:

Joillekin materiaaleille, kuten ohuille kalvoille, ominaisvastuksen ja kalvon paksuuden välistä suhdetta kutsutaan kerroslevyresistanssiksi RS:

jossa RS mitataan ohmeina. Tässä laskelmassa kalvon paksuuden on oltava vakio.

Usein vastusten valmistajat leikkaavat kalvosta raitoja lisätäkseen vastusta lisätäkseen sähkövirran polkua.

Resistiivisten materiaalien ominaisuudet

Metallin ominaisvastus riippuu lämpötilasta. Niiden arvot on yleensä annettu huonelämpötila(20 °C). Resistiivisyyden muutos lämpötilan muutoksen seurauksena on ominaista lämpötilakertoimella.

Esimerkiksi termistoreissa (termistoreissa) tätä ominaisuutta käytetään lämpötilan mittaamiseen. Toisaalta tarkkuuselektroniikassa tämä on melko ei-toivottu vaikutus.
Metallikalvovastuksilla on erinomaiset lämpötilan kestävyysominaisuudet. Tämä saavutetaan paitsi materiaalin alhaisen ominaisvastuksen, myös itse vastuksen mekaanisen suunnittelun ansiosta.

Vastusten valmistuksessa käytetään monia erilaisia ​​materiaaleja ja seoksia. Nikromi (nikkelin ja kromin seos), koska sen resistanssi ja hapettumiskestävyys ovat korkeita lämpötiloja, jota käytetään usein materiaalina lankavastusten valmistukseen. Sen haittana on, että sitä ei voi juottaa. Toinen suosittu materiaali Constantan on helppo juottaa ja sen lämpötilakerroin on pienempi.

Sähkövirta syntyy, kun piiri suljetaan potentiaalierolla liittimissä. Kenttävoimat vaikuttavat vapaisiin elektroneihin ja ne liikkuvat johdinta pitkin. Tämän matkan aikana elektronit kohtaavat atomeja ja siirtävät niille osan kertyneestä energiasta. Tämän seurauksena niiden nopeus laskee. Mutta sähkökentän vaikutuksesta se saa taas vauhtia. Siten elektronit kokevat jatkuvasti vastusta, minkä vuoksi sähkövirta lämpenee.

Aineen ominaisuus muuttaa sähköä lämmöksi virran vaikutuksesta on sähkövastus ja sitä merkitään R:llä, sen yksikkö on ohm. Resistanssin määrä riippuu pääasiassa eri materiaalien kyvystä johtaa virtaa.
Saksalainen tutkija G. Ohm ilmoitti ensimmäistä kertaa vastarintaa.

Virran ja vastuksen välisen suhteen selvittämiseksi, kuuluisa fyysikko tehnyt paljon kokeita. Kokeissa hän käytti erilaisia ​​johtimia ja sai erilaisia ​​indikaattoreita.
Ensimmäinen asia, jonka G. Ohm päätti, oli, että ominaisvastus riippuu johtimen pituudesta. Eli jos johtimen pituus kasvoi, myös vastus kasvoi. Tämän seurauksena tämän suhteen määritettiin olevan suoraan verrannollinen.

Toinen riippuvuus on poikkileikkausala. Se voidaan määrittää johtimen poikkileikkauksen perusteella. Leikkaukseen muodostuneen kuvion pinta-ala on poikkileikkausala. Tässä suhde on kääntäen verrannollinen. Eli mitä suurempi poikkipinta-ala on, sitä pienempi on johtimen vastus.

Ja kolmas, tärkeä määrä, josta vastus riippuu, on materiaali. Seurauksena siitä, mitä Om käytti kokeissa erilaisia ​​materiaaleja, hän sai selville erilaisia ​​ominaisuuksia vastus. Kaikki nämä kokeet ja indikaattorit on koottu taulukkoon, josta sen voi nähdä eri merkitys eri aineiden ominaisvastus.

Tiedetään, että parhaat johtimet ovat metallit. Mitkä metallit ovat parhaita johtimia? Taulukko osoittaa, että kuparilla ja hopealla on pienin vastus. Kuparia käytetään useammin sen halvemman hinnan vuoksi, kun taas hopeaa käytetään tärkeimmissä ja kriittisimmissä laitteissa.

Taulukossa olevat korkearesistiiviset aineet eivät johda hyvin sähköä, joten ne voivat olla erinomaisia ​​eristysmateriaaleja. Aineet, joilla on tämä ominaisuus suurin osa, tämä on posliinia ja eboniittia.

Yleisesti ottaen sähkövastus on erittäin suuri tärkeä tekijä Loppujen lopuksi määrittämällä sen indikaattorin voimme selvittää, mistä aineesta johdin on valmistettu. Tätä varten on tarpeen mitata poikkipinta-ala, selvittää virran voimakkuus volttimittarilla ja ampeerimittarilla sekä mitata myös jännite. Näin saamme selville resistiivisyyden arvon ja taulukon avulla pääsemme helposti aineeseen. Osoittautuu, että resistanssi on kuin aineen sormenjäljet. Lisäksi resistiivisyys on tärkeä pitkän suunnittelun yhteydessä sähköpiirit: meidän on tiedettävä tämä luku löytääksemme tasapainon pituuden ja alueen välillä.

On olemassa kaava, joka määrittää, että vastus on 1 ohm, jos jännitteellä 1V, sen virranvoimakkuus on 1A. Toisin sanoen tietystä aineesta valmistettu pinta-alan ja yksikköpituuden resistanssi on ominaisvastus.

On myös huomattava, että ominaisvastusindeksi riippuu suoraan aineen taajuudesta. Eli onko siinä epäpuhtauksia. Eli vain yhden prosentin mangaanin lisääminen lisää johtavimman aineen - kuparin - vastusta kolme kertaa.

Tässä taulukossa on esitetty joidenkin aineiden sähkövastus.

Erittäin johtavia materiaaleja

Kupari
Kuten olemme sanoneet, kuparia käytetään useimmiten johtimena. Tämä ei johdu vain sen alhaisesta vastusta. Kuparin etuna on korkea lujuus, korroosionkestävyys, helppokäyttöisyys ja hyvä työstettävyys. Hyviä kuparin laatuja ovat M0 ja M1. Niissä epäpuhtauksien määrä ei ylitä 0,1%.

Metallin korkea hinta ja sen hallitseva viime aikoina niukkuus kannustaa valmistajia käyttämään alumiinia johtimena. Lisäksi käytetään kupariseoksia eri metallien kanssa.
Alumiini
Tämä metalli on paljon kevyempi kuin kupari, mutta alumiinilla on suuria arvoja lämpökapasiteetti ja sulamislämpötila. Tässä suhteessa se vaaditaan sen saattamiseksi sulaan tilaan enemmän energiaa kuin kuparia. Kuparin puute on kuitenkin otettava huomioon.
Sähkötuotteiden valmistuksessa käytetään pääsääntöisesti alumiiniluokkaa A1. Se sisältää enintään 0,5 % epäpuhtauksia. Metalli korkein taajuus- Tämä on alumiinilaatua AB0000.
Rauta
Raudan edullisuutta ja saatavuutta varjostaa sen korkea ominaisvastus. Lisäksi se syöpyy nopeasti. Tästä syystä teräsjohtimet pinnoitetaan usein sinkillä. Niin kutsuttua bimetallia käytetään laajalti - tämä on terästä, joka on päällystetty kuparilla suojaamiseksi.
Natrium
Natrium on myös edullinen ja lupaava materiaali, mutta sen kestävyys on lähes kolminkertainen kuparin kestävyyteen verrattuna. Lisäksi metallinatriumilla on korkea kemiallinen aktiivisuus, minkä vuoksi tällainen johdin on peitettava hermeettisellä suojauksella. Sen tulisi myös suojata johdinta mekaanisilta vaurioilta, koska natrium on erittäin pehmeä ja melko hauras materiaali.

Suprajohtavuus
Alla oleva taulukko näyttää aineiden resistiivisyyden 20 asteen lämpötilassa. Lämpötilan ilmaisu ei ole sattumaa, koska ominaisvastus riippuu suoraan tästä indikaattorista. Tämä selittyy sillä, että kuumennettaessa myös atomien nopeus kasvaa, mikä tarkoittaa, että myös niiden tapaamisen todennäköisyys elektronien kanssa kasvaa.

On mielenkiintoista mitä tapahtuu vastukselle jäähdytysolosuhteissa. Ensimmäistä kertaa atomien käyttäytyminen hyvin matalat lämpötilat huomasi G. Kamerling-Onnesin vuonna 1911. Hän jäähdytti elohopealangan 4K:seen ja havaitsi sen vastuksen putoavan nollaan. Fyysikko kutsui joidenkin metalliseosten ja metallien ominaisvastusindeksin muutosta alhaisissa lämpötiloissa suprajohtavuudeksi.

Suprajohteet siirtyvät suprajohtavuustilaan jäähtyessään, eivätkä niiden optiset ja rakenteelliset ominaisuudet muutu. Tärkein löytö on, että sähkö- ja magneettiset ominaisuudet suprajohtavassa tilassa olevat metallit eroavat suuresti ominaisuuksistaan ​​tavallisessa tilassa, samoin kuin muiden metallien ominaisuuksista, jotka eivät lämpötilaa laskettuna pääse siirtymään tähän tilaan.
Suprajohtimien käyttö tapahtuu pääasiassa supervahvuuden saamisessa magneettikenttä, jonka vahvuus saavuttaa 107 A / m. Myös suprajohtavien voimalinjojen järjestelmiä kehitetään.

Samanlaisia ​​materiaaleja.

Jokainen aine pystyy johtamaan virtaa sisään vaihtelevassa määrin, tähän arvoon vaikuttaa materiaalin vastus. Kuparin, alumiinin, teräksen ja minkä tahansa muun elementin ominaisvastus on osoitettu kirjaimella Kreikan aakkosetρ. Tämä arvo ei riipu sellaisista johtimen ominaisuuksista kuten mitat, muoto ja fyysinen tila, tavallinen sähkövastus ottaa nämä parametrit huomioon. Resistanssi mitataan ohmeina kerrottuna mm²:llä ja jaettuna metrillä.

Luokat ja niiden kuvaus

Mikä tahansa materiaali pystyy osoittamaan kahdentyyppistä vastusta riippuen siihen syötetystä sähköstä. Virta on muuttuva tai vakio, mikä vaikuttaa merkittävästi aineen tekniseen suorituskykyyn. Joten on olemassa tällaisia ​​vastustuksia:

1. Ohminen. Ilmestyy tasavirran vaikutuksesta. Luonnehtii kitkaa, joka syntyy sähköisesti varautuneiden hiukkasten liikkeestä johtimessa.
2. Aktiivinen. Se määräytyy samalla periaatteella, mutta se on jo luotu toiminnan yhteydessä vaihtovirta.

Tältä osin on olemassa myös kaksi määritelmää tietylle arvolle. Tasavirralle se on yhtä suuri kuin vastus, jonka tuottaa yksikköpituus johtavaa materiaalia, jonka poikkipinta-ala on yksikön kiinteä. Potentiaalinen sähkökenttä vaikuttaa kaikkiin johtimiin, samoin kuin puolijohteisiin ja ioneja johtaviin ratkaisuihin. Tämä arvo määrittää itse materiaalin johtavat ominaisuudet. Johtimen muotoa ja sen mittoja ei oteta huomioon, joten sitä voidaan kutsua sähkötekniikan ja materiaalitieteen perusasiaksi.

Ellei vaihtovirta kulkeva tietty arvo lasketaan ottaen huomioon johtavan materiaalin paksuus. Tässä ei vain potentiaali, vaan myös pyörrevirta vaikuttaa jo, lisäksi otetaan huomioon sähkökenttien taajuus. Tämän tyypin resistanssi on suurempi kuin DC, koska tässä otetaan huomioon vastuksen positiivinen arvo pyörrekenttä. Tämä arvo riippuu myös itse johtimen muodosta ja koosta. Nämä parametrit määräävät varautuneiden hiukkasten pyörreliikkeen luonteen.

Vaihtovirta aiheuttaa tiettyjä sähkömagneettisia ilmiöitä. Ne ovat erittäin tärkeitä johtavan materiaalin sähköisille ominaisuuksille:

1. Ihovaikutukselle on ominaista heikkeneminen elektromagneettinen kenttä mitä enemmän, sitä pidemmälle se tunkeutuu johtimen väliaineeseen. Tätä ilmiötä kutsutaan myös pintailmiöksi.
2. Läheisyysvaikutus vähentää virrantiheyttä naapurijohtimien läheisyydestä ja niiden vaikutuksesta johtuen.

Nämä vaikutukset ovat erittäin tärkeitä laskettaessa optimaalista johtimen paksuutta, koska käytettäessä lankaa, jonka säde on suurempi kuin nykyinen tunkeutumissyvyys materiaaliin, sen muu massa jää käyttämättä, ja siksi tämä lähestymistapa on tehoton. Tehtyjen laskelmien mukaan johtavan materiaalin tehollinen halkaisija joissakin tilanteissa on seuraava:

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

Tämän vuoksi suurtaajuusvirroille käytetään aktiivisesti litteitä monijohtimia kaapeleita, jotka koostuvat monista ohuista johtimista.

Metallien ominaisuudet

Metallijohtimien erityiset indikaattorit sisältyvät erityisiin taulukoihin. Näiden tietojen perusteella voidaan tehdä tarvittavat lisälaskelmat. Esimerkki tällaisesta ominaisvastustaulukosta näkyy kuvassa.

Taulukko osoittaa, että hopealla on korkein johtavuus - se on ihanteellinen johdin kaikkien olemassa olevien metallien ja metalliseosten joukossa. Jos lasket kuinka paljon johtoa tästä materiaalista tarvitaan 1 ohmin resistanssin saamiseksi, niin ulos tulee 62,5 m. Saman arvon rautalangat tarvitsevat jopa 7,7 m.

Niin ihana kuin hopea onkin, se on liian kallis materiaali massakäyttöön sähköverkoissa laaja sovellus löytyi kuparia jokapäiväisessä elämässä ja teollisuudessa. Erityisen indeksin suhteen se on toisella sijalla hopean jälkeen, ja esiintyvyyden ja talteenoton helppouden suhteen se on paljon parempi kuin se. Kuparilla on muita etuja, jotka ovat tehneet siitä yleisimmän johtimen. Nämä sisältävät:

Sähkötekniikassa käytettäväksi käytetään puhdistettua kuparia, joka sulatuksen jälkeen sulfidimalmista käy läpi pasutus- ja puhallusprosessit, ja sitten se alistetaan välttämättä elektrolyyttiselle puhdistukselle. Tällaisen käsittelyn jälkeen voit saada materiaalin hyvin Korkealaatuinen(luokat M1 ja M0), joka sisältää 0,1 - 0,05 % epäpuhtauksia. Tärkeä vivahde on hapen läsnäolo erittäin pieninä määrinä, koska se vaikuttaa negatiivisesti kuparin mekaanisiin ominaisuuksiin.

Usein tämä metalli korvataan halvemmilla materiaaleilla - alumiinilla ja raudalla sekä erilaisilla pronsseilla (piin, berylliumin, magnesiumin, tinan, kadmiumin, kromin ja fosforin seokset). Tällaisilla koostumuksilla on korkeampi lujuus verrattuna puhtaaseen kupariin, vaikkakin pienempi johtavuus.

Alumiinin edut

Vaikka alumiinilla on enemmän vastustuskykyä ja se on hauraampaa, sen laaja käyttö johtuu siitä, että sitä ei ole yhtä vähän kuin kuparia ja siksi halvempaa. Alumiinin ominaisvastus on 0,028 ja sen alhainen tiheys antaa hänelle 3,5 kertaa vähemmän painoa kuin kupari.

varten sähkötyöt käytä puhdistettua A1-luokan alumiinia, joka ei sisällä enempää kuin 0,5 % epäpuhtauksia. Korkeampaa laatua AB00 käytetään elektrolyyttikondensaattorien, elektrodien ja alumiinifolion valmistukseen. Tämän alumiinin epäpuhtauspitoisuus on enintään 0,03%. Siellä on myös puhdasta metallia AB0000, sisältäen enintään 0,004 % lisäaineita. Myös epäpuhtauksilla on merkitystä: nikkeli, pii ja sinkki vaikuttavat hieman alumiinin johtavuuteen, ja kuparin, hopean ja magnesiumin pitoisuus tässä metallissa antaa huomattavan vaikutuksen. Tallium ja mangaani vähentävät johtavuutta eniten.

Alumiinilla on hyvät korroosionesto-ominaisuudet. Joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa, se peittyy ohuella oksidikalvolla, joka suojaa sitä lisää tuhoa. Parannusta varten mekaaniset ominaisuudet metalli on seostettu muiden alkuaineiden kanssa.

Teräksen ja raudan indikaattorit

Raudan ominaisvastus kupariin ja alumiiniin verrattuna on erittäin suuri korkea suorituskyky Kuitenkin saatavuuden, lujuuden ja muodonmuutoskestävyyden vuoksi materiaalia käytetään laajalti sähköntuotannossa.

Vaikka raudalla ja teräksellä, joiden ominaisvastus on vielä suurempi, on merkittäviä haittoja, johdinmateriaalien valmistajat ovat löytäneet menetelmiä niiden kompensoimiseksi. Erityisesti alhainen korroosionkestävyys selviää pinnoittamalla teräslanka sinkillä tai kuparilla.

Natriumin ominaisuudet

Metallinen natrium on myös erittäin lupaava sähköä johtavalla teollisuudella. Resistanssin suhteen se ylittää huomattavasti kuparin, mutta sen tiheys on 9 kertaa pienempi kuin sen. Tämä mahdollistaa materiaalin käytön ultrakevyiden lankojen valmistuksessa.

Natriummetalli on erittäin pehmeää ja täysin epästabiili kaikenlaisille muodonmuutosvaikutuksille, mikä tekee sen käytöstä ongelmallista - tästä metallista valmistettu lanka on peitettävä erittäin vahvalla, erittäin vähän joustavalla vaipalla. Kuoren tulee olla ilmatiivis, koska natrium on vahva kemiallinen aktiivisuus neutraalimmissa olosuhteissa. Se hapettuu välittömästi ilmassa ja reagoi voimakkaasti veden, mukaan lukien ilman, kanssa.

Toinen natriumin käytön etu on sen saatavuus. Sitä voidaan saada sulan natriumkloridin elektrolyysiprosessissa, jota maailmassa on rajoittamaton määrä. Muut metallit ovat tässä suhteessa selvästi häviämässä.

Tietyn johtimen indikaattoreiden laskemiseksi on tarpeen jakaa tietyn luvun ja langan pituuden tulo sen poikkipinta-alalla. Tuloksena on resistanssiarvo ohmeina. Esimerkiksi 200 m:n rautalangan, jonka nimellispoikkileikkaus on 5 mm², resistanssin määrittämiseksi sinun on kerrottava 0,13 200:lla ja jaettava tulos 5:llä. Vastaus on 5,2 ohmia.

Laskennan säännöt ja ominaisuudet

Mikroohmitreja käytetään metallisten väliaineiden resistanssin mittaamiseen. Nykyään ne valmistetaan digitaalisessa muodossa, joten niiden avulla tehdyt mittaukset ovat tarkkoja. Tämä voidaan selittää sillä, että metalleissa on korkeatasoinen johtavuus ja niillä on erittäin suuri vähän vastusta. Esimerkiksi alempi kynnys mittauslaitteet sen arvo on 10-7 ohmia.

Mikroohmitreiden avulla voit nopeasti selvittää, kuinka hyvä kontakti on ja mitä vastusta generaattoreiden, sähkömoottoreiden ja muuntajien sekä virtakiskojen käämit osoittavat. On mahdollista laskea muiden metallisulkeutumien läsnäolo harakossa. Esimerkiksi kullalla pinnoitetun volframipalan johtavuus on puolet täyskultaisen kappaleen johtavuudesta. Samalla tavalla voidaan määrittää johtimessa olevat sisäiset viat ja ontelot.

Resistiivisyyskaava on seuraava: ρ \u003d Ohm mm 2 / m. Sanalla sitä voidaan kuvata 1 metrin johtimen resistanssina joiden poikkileikkausala on 1 mm². Lämpötilan oletetaan olevan vakio - 20 °C.

Lämpötilan vaikutus mittaukseen

Joidenkin johtimien lämmityksellä tai jäähdytyksellä on merkittävä vaikutus mittauslaitteiden suorituskykyyn. Esimerkkinä voidaan mainita seuraava koe: akkuun on kytkettävä spiraalimaisesti kierretty lanka ja kytkeä ampeerimittari piiriin.

Mitä enemmän johdin lämpenee, sitä pienemmiksi laitteen lukemat tulevat. Nykyinen voima on palannut suhteellinen riippuvuus vastustuksesta. Tästä syystä voidaan päätellä, että kuumennuksen seurauksena metallin johtavuus laskee. Enemmän tai alempi tutkinto kaikki metallit käyttäytyvät tällä tavalla, mutta joidenkin metalliseosten johtavuudessa ei käytännössä tapahdu muutoksia.

Erityisesti nestemäiset johtimet ja jotkut kiinteät ei-metallit pyrkivät vähentämään vastustaan ​​lämpötilan noustessa. Mutta tutkijat käänsivät tämän metallien kyvyn edukseen. Tietäen resistanssin lämpötilakertoimen (α) joitain materiaaleja lämmitettäessä on mahdollista määrittää ulkolämpötila. Esimerkiksi kiillerungolle asetettu platinalanka laitetaan uuniin, jonka jälkeen tehdään vastusmittaus. Sen mukaan, kuinka paljon se on muuttunut, tehdään johtopäätös uunin lämpötilasta. Tätä mallia kutsutaan vastuslämpömittariksi.

Jos lämpötilassa t 0 johtimen vastus on r 0 ja lämpötilassa t on yhtä suuri rt, niin vastuksen lämpötilakerroin on yhtä suuri kuin

Tämä kaava voidaan laskea vain tietyllä lämpötila-alueella (noin 200 °C asti).