Kun sähköpiiri suljetaan, jonka navoissa on potentiaaliero, syntyy sähkövirta. Sähkökenttävoimien vaikutuksesta vapaat elektronit liikkuvat johdinta pitkin. Liikkeessään elektronit törmäävät johtimen atomien kanssa ja antavat niille varannon liike-energiasta. Elektronien liikkeen nopeus muuttuu jatkuvasti: kun elektronit törmäävät atomien, molekyylien ja muiden elektronien kanssa, se pienenee, sitten kasvaa sähkökentän vaikutuksesta ja pienenee jälleen uuden törmäyksen yhteydessä. Tämän seurauksena johtimeen muodostuu tasainen elektronien virtaus useiden senttimetrin murto-osien nopeudella. Näin ollen johtimen läpi kulkevat elektronit kohtaavat aina vastuksen sen kyljestä liikkuessaan. Kun sähkövirta kulkee johtimen läpi, tämä lämpenee.

Sähkövastus

Johtimen sähkövastus, joka on merkitty latinalaisella kirjaimella r, on kappaleen tai väliaineen ominaisuus muuntaa sähköenergiaa lämpöenergiaksi, kun sähkövirta kulkee sen läpi.

Kaavioissa sähkövastus on esitetty kuvan 1 mukaisesti, a.

Muuttuva sähkövastus, joka muuttaa virtaa piirissä, on nimeltään reostaatti. Kaavioissa reostaatit on merkitty kuvan 1 mukaisesti, b. Yleensä reostaatti valmistetaan yhden tai toisen vastuksen johdosta, joka on kierretty eristävälle alustalle. Reostaatin liukusäädin tai vipu asetetaan tiettyyn asentoon, jonka seurauksena haluttu vastus tuodaan piiriin.

Pitkä, pienen poikkileikkauksen omaava johdin luo korkean resistanssin virralle. Poikkileikkaukseltaan suurilla lyhyillä johtimilla on vähän virrankestävyyttä.

Jos otamme kaksi johdinta eri materiaaleista, mutta joilla on sama pituus ja poikkileikkaus, johtimet johtavat virtaa eri tavoin. Tämä osoittaa, että johtimen resistanssi riippuu itse johtimen materiaalista.

Myös johtimen lämpötila vaikuttaa sen vastukseen. Lämpötilan noustessa metallien vastus kasvaa ja nesteiden ja hiilen vastus pienenee. Vain jotkin erikoismetalliseokset (manganiini, konstantaani, nikkeli ja muut) eivät melkein muuta vastustuskykyään lämpötilan noustessa.

Joten näemme, että johtimen sähkövastus riippuu: 1) johtimen pituudesta, 2) johtimen poikkileikkauksesta, 3) johtimen materiaalista, 4) johtimen lämpötilasta.

Resistanssin yksikkö on yksi ohmi. Om on usein merkitty kreikkalaisella isolla kirjaimella Ω (omega). Joten sen sijaan, että kirjoitat "johtimen vastus on 15 ohmia", voit kirjoittaa: r= 15Ω.
1000 ohmia kutsutaan nimellä 1 kiloohmia(1kΩ tai 1kΩ),
1 000 000 ohmia kutsutaan nimellä 1 megaohm(1mgOhm tai 1MΩ).

Kun verrataan eri materiaaleista valmistettujen johtimien resistanssia, jokaiselle näytteelle on otettava tietty pituus ja poikkileikkaus. Sitten voimme arvioida, mikä materiaali johtaa sähkövirtaa paremmin tai huonommin.

Video 1. Johtimen vastus

Erityinen sähkövastus

1 m pitkän johtimen, jonka poikkileikkaus on 1 mm², resistanssia kutsutaan vastus ja sitä merkitään kreikkalaisella kirjaimella ρ (ro).

Taulukossa 1 on esitetty joidenkin johtimien ominaisvastukset.

pöytä 1

Erilaisten johtimien resistanssi

Taulukosta näkyy, että rautalangan, jonka pituus on 1 m ja poikkileikkaus 1 mm², resistanssi on 0,13 ohmia. Jotta saat 1 ohmin vastuksen, sinun on otettava 7,7 m tällaista lankaa. Hopealla on pienin resistiivisyys. 1 ohmin vastus saadaan ottamalla 62,5 m hopealankaa, jonka poikkileikkaus on 1 mm². Hopea on paras johdin, mutta hopean hinta estää sen laajan käytön. Taulukon hopean jälkeen tulee kupari: 1 m kuparilankaa, jonka poikkileikkaus on 1 mm², vastus on 0,0175 ohmia. 1 ohmin vastuksen saamiseksi sinun on otettava 57 m tällaista lankaa.

Kemiallisesti puhdas, jalostamalla saatu kupari on löytänyt laajan käytön sähkötekniikassa johtojen, kaapeleiden, sähkökoneiden ja -laitteiden käämien valmistukseen. Alumiinia ja rautaa käytetään myös laajasti johtimina.

Johtimen resistanssi voidaan määrittää kaavalla:

missä r- johtimen vastus ohmeina; ρ - johtimen ominaisvastus; l on johtimen pituus metreinä; S– johtimen poikkipinta-ala mm².

Esimerkki 1 Määritä 200 m:n rautalangan, jonka poikkileikkaus on 5 mm², resistanssi.

Esimerkki 2 Laske 2 km:n alumiinilangan, jonka poikkileikkaus on 2,5 mm², resistanssi.

Vastuskaavasta voit helposti määrittää johtimen pituuden, ominaisvastuksen ja poikkileikkauksen.

Esimerkki 3 Radiovastaanottimelle on tarpeen käämittää 30 ohmin vastus nikkelilangasta, jonka poikkileikkaus on 0,21 mm². Määritä tarvittava langan pituus.

Esimerkki 4 Määritä 20 m nikromilangan poikkileikkaus, jos sen vastus on 25 ohmia.

Esimerkki 5 Johdon, jonka poikkileikkaus on 0,5 mm² ja pituus 40 m, resistanssi on 16 ohmia. Määritä langan materiaali.

Johtimen materiaali luonnehtii sen ominaisvastusta.

Resistanssitaulukon mukaan havaitsemme, että lyijyllä on tällainen vastus.

Edellä todettiin, että johtimien resistanssi riippuu lämpötilasta. Tehdään seuraava kokeilu. Käärimme useita metrejä ohutta metallilankaa spiraalin muodossa ja muutamme tämän spiraalin akkupiiriksi. Mittaa piirin virta kytkemällä ampeerimittari päälle. Kuumennettaessa spiraalia polttimen liekissä voit nähdä, että ampeerimittarin lukemat pienenevät. Tämä osoittaa, että metallilangan vastus kasvaa kuumennettaessa.

Joillekin metalleille, kun niitä kuumennetaan 100 °:lla, vastus kasvaa 40 - 50%. On seoksia, jotka muuttavat hieman vastustuskykyään lämmön vaikutuksesta. Jotkut erikoisseokset tuskin muuta vastustusta lämpötilan mukaan. Metallijohtimien resistanssi kasvaa lämpötilan noustessa, elektrolyyttien (nestejohtimien), hiilen ja joidenkin kiinteiden aineiden vastus päinvastoin pienenee.

Metallien kykyä muuttaa vastustaan ​​lämpötilan muutoksilla käytetään vastuslämpömittareiden rakentamiseen. Tällainen lämpömittari on kiillerunkoon kierretty platinalanka. Asettamalla lämpömittari esimerkiksi uuniin ja mittaamalla platinalangan resistanssi ennen ja jälkeen lämmittämisen, voidaan määrittää uunin lämpötila.

Johtimen resistanssin muutosta kuumennettaessa, 1 ohmia kohden alkuresistanssista ja 1 ° lämpötilaa, kutsutaan lämpötilavastuskerroin ja sitä merkitään kirjaimella α.

Jos lämpötilassa t 0 johtimen vastus on r 0 ja lämpötilassa t on yhtä suuri r t, sitten vastuksen lämpötilakerroin

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

Annamme joidenkin metallien lämpötilavastuskertoimen α arvot (taulukko 2).

taulukko 2

Joidenkin metallien lämpötilakerroinarvot

Lämpötilavastuskertoimen kaavasta määritämme r t:

r t = r 0 .

Esimerkki 6 Määritä 200°C:een kuumennetun rautalangan resistanssi, jos sen vastus 0°C:ssa oli 100 ohmia.

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

Esimerkki 7 Platinalangasta valmistetun vastuslämpömittarin resistanssi oli 20 ohmia huoneessa, jonka lämpötila oli 15 °C. Lämpömittari laitettiin uuniin ja hetken kuluttua mitattiin sen vastus. Se osoittautui yhtä suureksi kuin 29,6 ohmia. Määritä uunin lämpötila.

sähkönjohtavuus

Tähän asti olemme pitäneet johtimen vastusta esteenä, jonka johdin muodostaa sähkövirralle. Kuitenkin virta kulkee johtimen läpi. Siksi johtimella on vastuksen (esteiden) lisäksi myös kyky johtaa sähkövirtaa eli johtavuutta.

Mitä suurempi vastus johtimella on, sitä pienempi sen johtavuus, sitä huonommin se johtaa sähkövirtaa, ja päinvastoin, mitä pienempi johtimen resistanssi on, mitä enemmän sillä on johtavuutta, sitä helpompi virta kulkee johtimen läpi. Siksi johtimen resistanssi ja johtavuus ovat vastavuoroisia suureita.

Matematiikasta tiedetään, että luvun 5 käänteisluku on 1/5 ja päinvastoin 1/7 käänteisluku on 7. Jos siis johtimen resistanssi merkitään kirjaimella r, niin johtavuus määritellään 1/ r. Johtavuutta merkitään yleensä kirjaimella g.

Sähkönjohtavuus mitataan (1/ohm) tai siemenissä.

Esimerkki 8 Johtimen resistanssi on 20 ohmia. Määritä sen johtavuus.

Jos r= 20 ohmia siis

Esimerkki 9 Johtimen johtavuus on 0,1 (1/ohm). Määritä sen vastus

Jos g \u003d 0,1 (1 / Ohm), niin r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Yksi sähkötekniikassa käytetyistä fysikaalisista suureista on sähkövastus. Ottaen huomioon alumiinin ominaisresistanssin, on muistettava, että tämä arvo kuvaa aineen kykyä estää sähkövirran kulkeutumista sen läpi.

Resistanssiin liittyvät käsitteet

Resistanssin vastaista arvoa kutsutaan johtavuudelle tai sähkönjohtavuudelle. Tavanomainen sähkövastus on ominaista vain johtimelle ja ominaissähkövastus vain tietylle aineelle.

Yleensä tämä arvo lasketaan johtimelle, jolla on yhtenäinen rakenne. Homogeenisten sähköjohtimien määrittämiseen käytetään kaavaa:

Tämän suuren fyysinen merkitys piilee tietyllä homogeenisen johtimen resistanssilla, jolla on tietty yksikköpituus ja poikkipinta-ala. Mittayksikkö on SI-yksikkö Ohm.m tai järjestelmän ulkopuolinen yksikkö Ohm.mm2/m. Viimeinen yksikkö tarkoittaa, että homogeenisen aineen johtimen, jonka pituus on 1 m ja jonka poikkipinta-ala on 1 mm2, resistanssi on 1 ohm. Siten minkä tahansa aineen ominaisvastus voidaan laskea käyttämällä 1 m pitkää sähköpiirin osaa, jonka poikkileikkaus on 1 mm2.

Eri metallien vastus

Jokaisella metallilla on omat yksilölliset ominaisuutensa. Jos vertaamme esimerkiksi alumiinin ominaisvastusta kupariin, voidaan huomata, että kuparilla tämä arvo on 0,0175 ohm.mm2 / m ja alumiinilla - 0,0271 ohm.mm2 / m. Näin ollen alumiinin ominaisvastus on paljon suurempi kuin kuparin. Tästä seuraa, että sähkönjohtavuus on paljon korkeampi kuin alumiinin.

Tietyt tekijät vaikuttavat metallien ominaisvastusarvoon. Esimerkiksi muodonmuutosten aikana kidehilan rakenne häiriintyy. Syntyneistä vioista johtuen vastus elektronien kulkua vastaan ​​johtimen sisällä kasvaa. Siksi metallin ominaisvastus kasvaa.

Myös lämpötila vaikuttaa. Kuumennettaessa kidehilan solmut alkavat värähdellä voimakkaammin, mikä lisää resistiivisyyttä. Tällä hetkellä korkean resistiivisyyden vuoksi alumiinilangat korvataan kaikkialla kuparilangoilla, joilla on korkeampi johtavuus.

Tai sähköpiirin sähkövirta.

Sähkövastus määritellään suhteellisuustekijäksi R jännitteen välillä U ja tasavirta minä Ohmin laissa ketjun osalle.

Vastusyksikköä kutsutaan ohm(Ohm) saksalaisen tiedemiehen G. Ohmin kunniaksi, joka toi tämän käsitteen fysiikkaan. Yksi ohm (1 ohm) on sellaisen johtimen resistanssi, jossa jännitteellä 1 AT nykyinen vahvuus on 1 MUTTA.

Resistanssi.

Poikkileikkaukseltaan tasaisen johtimen resistanssi riippuu johtimen materiaalista, sen pituudesta l ja poikkileikkaus S ja se voidaan määrittää kaavalla:

missä ρ on sen materiaalin ominaisvastus, josta johdin on valmistettu.

Aineen resistanssi- tämä on fysikaalinen suure, joka osoittaa tästä aineesta valmistetun johtimen resistanssin, jonka pituus ja poikkipinta-ala on yksikköyksikköinen.

Kaavasta seuraa, että

Arvo, vastavuoroinen ρ , kutsutaan johtavuus σ :

Koska SI:ssä vastuksen yksikkö on 1 ohm. pinta-alan yksikkö on 1 m 2 ja pituusyksikkö 1 m, niin resistiivisyyden yksikkö SI:ssä on 1 ohm · m 2 /m tai 1 ohm m. Johtavuuden yksikkö SI:nä on ohmi -1 m -1.

Käytännössä ohuiden johtimien poikkipinta-ala ilmaistaan ​​usein neliömillimetreinä (mm2). Tässä tapauksessa kätevämpi resistiivisyyden yksikkö on Ohm mm 2 /m. Koska 1 mm 2 \u003d 0,000001 m 2, sitten 1 Ohm mm 2 / m \u003d 10 -6 Ohm m. Metalleilla on erittäin alhainen ominaisvastus - luokkaa (1 10 -2) Ohm mm 2 /m, dielektrikot - 10 15 -10 20 suuria.

Resistanssin riippuvuus lämpötilasta.

Lämpötilan noustessa metallien vastus kasvaa. On kuitenkin seoksia, joiden vastus ei juuri muutu lämpötilan noustessa (esimerkiksi konstantaani, manganiini jne.). Elektrolyyttien vastus pienenee lämpötilan noustessa.

lämpötilavastuskerroin johdin on johtimen resistanssin muutoksen suhde 1 °C:lla kuumennettaessa sen vastuksen arvoon 0 °C:ssa:

.

Johtimien resistiivisyyden riippuvuus lämpötilasta ilmaistaan ​​kaavalla:

.

Yleisesti α riippuu lämpötilasta, mutta jos lämpötilaväli on pieni, lämpötilakerrointa voidaan pitää vakiona. Puhtaille metalleille α \u003d (1/273) K -1. Elektrolyyttiliuoksille α < 0 . Esimerkiksi 10-prosenttiselle suolaliuokselle α \u003d -0,02 K -1. Konstantaanille (kupari-nikkeliseos) α \u003d 10 -5 K -1.

Tässä käytetään johtimen resistanssin riippuvuutta lämpötilasta vastuslämpömittarit.

Monet ovat kuulleet Ohmin laista, mutta kaikki eivät tiedä mitä se on. Opiskelu alkaa fysiikan koulukurssilla. Siirrä tarkemmin fyysinen tiedekunta ja sähködynamiikka. Tästä tiedosta ei todennäköisesti ole hyötyä tavalliselle maallikolle, mutta se on välttämätöntä yleisen kehityksen kannalta ja jollekin tulevaa ammattia varten. Toisaalta perustiedot sähköstä, sen rakenteesta, ominaisuuksista kotona auttavat varoittamaan itseäsi ongelmista. Ei ihme, että Ohmin lakia kutsutaan sähkön peruslakiksi. Kodin isännällä tulee olla sähköalan tuntemus, jotta ylijännitteet voidaan estää, mikä voi johtaa kuormituksen kasvuun ja tulipaloon.

Sähkövastuksen käsite

Sähköpiirin fyysisten perussuureiden - resistanssin, jännitteen, virran voimakkuuden - välisen suhteen löysi saksalainen fyysikko Georg Simon Ohm.

Johtimen sähkövastus on arvo, joka kuvaa sen resistanssia sähkövirralle. Toisin sanoen osa elektroneista johtimessa olevan sähkövirran vaikutuksesta jättää paikkansa kidehilassa ja menee johtimen positiiviseen napaan. Osa elektroneista jää hilaan jatkaen pyörimistään ytimen atomin ympäri. Nämä elektronit ja atomit muodostavat sähköisen vastuksen, joka estää vapautuneiden hiukkasten liikkeen.

Yllä oleva prosessi soveltuu kaikille metalleille, mutta vastus niissä tapahtuu eri tavoin. Tämä johtuu koon, muodon ja materiaalin eroista, joista johdin koostuu. Vastaavasti kidehilan mitoilla on erilainen muoto eri materiaaleille, joten sähkövastus virran liikkeelle niiden läpi ei ole sama.

Tästä käsitteestä seuraa aineen ominaisvastusmääritelmä, joka on yksilöllinen indikaattori jokaiselle metallille erikseen. Sähkövastus (ER) on fysikaalinen suure, jota merkitään kreikkalaisella kirjaimella ρ ja jolle on tunnusomaista metallin kyky estää sähkön kulkeutumista sen läpi.

Kupari on johtimien päämateriaali

Aineen ominaisvastus lasketaan kaavalla, jossa yksi tärkeimmistä indikaattoreista on sähkövastuksen lämpötilakerroin. Taulukko sisältää kolmen tunnetun metallin ominaisvastusarvot lämpötila-alueella 0-100°C.

Jos otamme raudan ominaisvastusindeksin yhdeksi saatavilla olevista materiaaleista, joka on 0,1 ohmia, 1 ohmia varten tarvitaan 10 metriä. Hopealla on pienin sähkövastus; sen 1 ohmin indikaattorista tulee 66,7 metriä. Merkittävä ero, mutta hopea on kallis metalli, jota ei käytetä laajasti. Suorituskyvyltään seuraava on kupari, jossa 1 ohm vaatii 57,14 metriä. Saatavuutensa, hopeaan verrattuna edullisen hintansa ansiosta kupari on yksi suosituimmista sähköverkoissa käytettävistä materiaaleista. Kuparilangan alhainen resistanssi tai kuparilangan resistanssi mahdollistaa kuparijohtimen käytön monilla tieteen, tekniikan aloilla sekä teollisissa ja kotitalouksissa.

Resistanssiarvo

Resistiivisyysarvo ei ole vakio, se muuttuu seuraavista tekijöistä riippuen:

• Koko. Mitä suurempi johtimen halkaisija on, sitä enemmän elektroneja se kulkee itsensä läpi. Siksi mitä pienempi sen koko, sitä suurempi resistiivisyys.
• Pituus. Elektronit kulkevat atomien läpi, joten mitä pidempi lanka, sitä enemmän elektroneja joutuu kulkemaan niiden läpi. Laskettaessa on otettava huomioon langan pituus, koko, koska mitä pidempi, ohuempi lanka, sitä suurempi on sen resistanssi ja päinvastoin. Käytettyjen laitteiden kuormituksen laskemisen laiminlyönti voi johtaa johdon ylikuumenemiseen ja tulipaloon.
• Lämpötila. Tiedetään, että lämpötilajärjestelmällä on suuri merkitys aineiden käyttäytymiselle eri tavoin. Metalli, kuten mikään muu, muuttaa ominaisuuksiaan eri lämpötiloissa. Kuparin ominaisvastus riippuu suoraan kuparin lämpötilavastuskertoimesta ja kasvaa kuumennettaessa.
• Korroosio. Korroosion muodostuminen lisää kuormitusta merkittävästi. Tämä tapahtuu ympäristövaikutusten, kosteuden, suolan, lian jne. sisäänpääsyn vuoksi. On suositeltavaa eristää ja suojata kaikki liitännät, liittimet, kierteet, asentaa suojat ulkovarusteille, vaihtaa vaurioituneet johdot, kokoonpanot, kokoonpanot ajoissa.

Resistanssin laskenta

Laskelmia tehdään suunniteltaessa esineitä erilaisiin tarkoituksiin ja käyttötarkoituksiin, koska jokaisen elämän ylläpitäjä tulee sähköstä. Kaikki otetaan huomioon valaisimista teknisesti monimutkaisiin laitteisiin. Kotona on myös hyödyllistä tehdä laskelma, varsinkin jos johdotus on tarkoitus vaihtaa. Yksityisasuntojen rakentamista varten on tarpeen laskea kuorma, muuten sähköjohtojen "käsintehty" kokoonpano voi johtaa tulipaloon.

Laskennan tarkoituksena on määrittää kaikkien käytettyjen laitteiden johtimien kokonaisresistanssi ottaen huomioon niiden tekniset parametrit. Se lasketaan kaavalla R=p*l/S , jossa:

R on laskettu tulos;

p on ominaisvastusindeksi taulukosta;

l on johdon (johtimen) pituus;

S on osan halkaisija.

Yksiköt

Kansainvälisessä fysikaalisten suureiden yksikköjärjestelmässä (SI) sähkövastus mitataan ohmeina (Ohm). Resistiivisyyden mittayksikkö SI-järjestelmän mukaan on yhtä suuri kuin aineen resistanssi, jossa yhdestä materiaalista valmistettu johdin, jonka pituus on 1 m ja jonka poikkileikkaus on 1 neliömetriä. m:n resistanssi on 1 ohm. Arvon 1 ohm/m käyttö eri metalleihin nähden näkyy selvästi taulukossa.

Resistiivisyyden merkitys

Resistiivisyyden ja johtavuuden välistä suhdetta voidaan pitää vastavuoroisina. Mitä suurempi yhden johtimen indeksi, sitä pienempi on toisen johtimen indeksi ja päinvastoin. Siksi sähkönjohtavuutta laskettaessa käytetään laskentaa 1 / r, koska X:n käänteisluku on 1 / X ja päinvastoin. Erityinen indikaattori on merkitty kirjaimella g.

Elektrolyyttisen kuparin edut

Alhainen ominaisvastus (hopean jälkeen) on etu, kuparia ei ole rajoitettu. Sillä on ominaisuuksiltaan ainutlaatuisia ominaisuuksia, nimittäin plastisuus, hyvä muokattavuus. Näiden ominaisuuksien ansiosta erittäin puhdasta elektrolyyttistä kuparia tuotetaan sähkölaitteissa, tietotekniikassa, sähköteollisuudessa ja autoteollisuudessa käytettävien kaapeleiden valmistukseen.

Vastusindeksin riippuvuus lämpötilasta

Lämpötilakerroin on arvo, joka on yhtä suuri kuin piirin osan jännitteen muutos ja metallin ominaisvastus lämpötilan muutosten seurauksena. Useimmat metallit pyrkivät lisäämään ominaisvastusta lämpötilan noustessa kidehilan lämpövärähtelyjen vuoksi. Kuparin lämpötilavastuskerroin vaikuttaa kuparilangan ominaisresistanssiin ja lämpötiloissa 0-100°C on 4,1 10−3(1/Kelvin). Hopean osalta tämän indikaattorin arvo on samoissa olosuhteissa 3,8 ja raudalla 6,0. Tämä todistaa jälleen kerran kuparin käytön tehokkuuden johtimena.

Kupari on yksi yleisimmistä lankamateriaaleista. Sen sähkövastus on edullisista metalleista pienin. Sitä on vähemmän vain jalometalleissa (hopea ja kulta) ja se riippuu useista tekijöistä.

Mikä on sähkövirta

Akun tai muun virtalähteen eri napoissa on päinvastoin nimetyt sähkövarauksen kantajat. Jos ne on kytketty johtimeen, varauksenkantajat alkavat siirtyä jännitelähteen napasta toiseen. Nämä nesteiden kantajat ovat ioneja ja metalleissa vapaita elektroneja.

Määritelmä. Sähkövirta on varautuneiden hiukkasten suunnattua liikettä.

Resistanssi

Sähkövastus on suure, joka määrittää vertailumateriaalinäytteen sähköisen vastuksen. Kreikan kirjainta "r" käytetään merkitsemään tätä arvoa. Laskentakaava:

p=(R*S)/ l.

Tämä arvo mitataan ohmeina*m. Löydät sen hakuteoksista, resistanssitaulukoista tai Internetistä.

Vapaat elektronit liikkuvat metallin läpi kidehilan sisällä. Kolme tekijää vaikuttaa tämän liikkeen vastukseen ja johtimen resistiivisyyteen:

• Materiaali. Eri metalleilla on eri atomitiheydet ja vapaiden elektronien lukumäärä;
• epäpuhtaudet. Puhtaissa metalleissa kidehila on järjestyneempi, joten vastus on pienempi kuin metalliseoksissa;
• Lämpötila. Atomit eivät istu paikoillaan, vaan värähtelevät. Mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi on värähtelyjen amplitudi, joka häiritsee elektronien liikettä, ja sitä suurempi on vastus.

Seuraavassa kuvassa on metallien ominaisvastustaulukko.

Mielenkiintoista. On seoksia, joiden sähkövastus laskee kuumennettaessa tai ei muutu.

Johtavuus ja sähkövastus

Koska kaapeleiden mitat on mitattu metreinä (pituus) ja mm² (leikkaus), sähkövastus on mitoiltaan Ohm mm² / m. Kun tiedät kaapelin mitat, sen vastus lasketaan kaavalla:

R=(p* l)/S.

Sähkövastuksen lisäksi joissakin kaavoissa käytetään käsitettä "johtavuus". Tämä on vastavuoroisuuden vastavuoroisuus. Se on merkitty "g" ja lasketaan kaavalla:

Nesteiden johtavuus

Nesteiden johtavuus eroaa metallien johtavuudesta. Varauksen kantajat niissä ovat ioneja. Niiden lukumäärä ja sähkönjohtavuus kasvavat kuumennettaessa, joten elektrodikattilan teho kasvaa useita kertoja kuumennettaessa 20 astetta 100 asteeseen.

Mielenkiintoista. Tislattu vesi on eriste. Johtavuuden antavat sille liuenneet epäpuhtaudet.

Johtojen sähkövastus

Yleisimmät lankamateriaalit ovat kupari ja alumiini. Alumiinin kestävyys on korkeampi, mutta se on halvempaa kuin kupari. Kuparin ominaisvastus on pienempi, joten langan koko voidaan valita pienemmäksi. Lisäksi se on vahvempi ja tästä metallista valmistetaan joustavia säikeitä lankoja.

Seuraavassa taulukossa on esitetty metallien sähkövastus 20 asteessa. Sen määrittämiseksi muissa lämpötiloissa taulukon arvo on kerrottava kullakin metallilla erilaisella korjauskertoimella. Voit selvittää tämän kertoimen asianmukaisista hakuteoista tai käyttämällä online-laskinta.

Kaapeliosan valinta

Koska johdolla on vastus, sähkövirran kulkiessa sen läpi syntyy lämpöä ja jännite laskee. Nämä molemmat tekijät on otettava huomioon valittaessa kaapelikokoja.

Valinta sallitun lämmityksen mukaan

Kun virta kulkee langan läpi, energiaa vapautuu. Sen määrä voidaan laskea sähkötehon kaavalla:

Kuparilangassa, jonka poikkileikkaus on 2,5 mm² ja pituus 10 metriä R=10*0,0074=0,074 Ohm. 30A virralla P \u003d 30² * 0,074 \u003d 66W.

Tämä teho lämmittää johtimen ja itse kaapelin. Lämpötila, johon se lämpenee, riippuu asennusolosuhteista, kaapelin johtimien lukumäärästä ja muista tekijöistä, ja sallittu lämpötila riippuu eristemateriaalista. Kuparilla on korkeampi johtavuus, joten teho ja vaadittu poikkileikkaus ovat pienemmät. Se määritetään erityisillä taulukoilla tai käyttämällä online-laskinta.

Sallitut jännitehäviöt

Lämmityksen lisäksi, kun sähkövirta kulkee johtimien läpi, jännite lähellä kuormaa laskee. Tämä arvo voidaan laskea Ohmin lain avulla:

Viite. PUE:n normien mukaan sen ei tulisi olla yli 5% tai 220 V verkossa - enintään 11 ​​V.

Siksi mitä pidempi kaapeli, sitä suurempi sen poikkileikkauksen tulee olla. Voit määrittää sen taulukoista tai käyttämällä online-laskinta. Toisin kuin osan valinta sallitun lämmityksen mukaan, jännitehäviöt eivät riipu tiivisteen ja eristemateriaalin olosuhteista.

220 V verkossa jännite syötetään kahdella johdolla: vaihe ja nolla, joten laskenta tehdään kaksinkertaisella kaapelin pituudella. Edellisen esimerkin kaapelissa se on U=I*R=30A*2*0,074Ω=4,44V. Tämä ei ole paljon, mutta 25 metrin pituudella se on 11,1 V - suurin sallittu arvo, sinun on lisättävä poikkileikkausta.

Muiden metallien sähkövastus

Sähkötekniikassa käytetään kuparin ja alumiinin lisäksi muita metalleja ja metalliseoksia:

• Rauta. Teräksen ominaisvastus on suurempi, mutta se on vahvempi kuin kupari ja alumiini. Teräsjohtimet on kudottu kaapeleihin, jotka on tarkoitettu vedettäviksi ilman läpi. Raudan vastus on liian korkea sähkön siirtoon, joten poikkileikkausta laskettaessa ytimiä ei oteta huomioon. Lisäksi se on tulenkestävämpi, ja siitä valmistetaan johdot lämmittimien kytkemiseen suuritehoisiin sähköuuneihin;
• Nikromi (nikkelin ja kromin seos) ja Fechral (rauta, kromi ja alumiini). Niillä on alhainen johtavuus ja tulenkestävyys. Lankavastukset ja lämmittimet on valmistettu näistä seoksista;
• Volframi. Sen sähkövastus on korkea, mutta se on tulenkestävää metallia (3422 °C). Sitä käytetään hehkulankojen valmistukseen sähkölampuissa ja elektrodeissa argonkaarihitsaukseen;
• Konstantaani ja manganiini (kupari, nikkeli ja mangaani). Näiden johtimien ominaisvastus ei muutu lämpötilan muutosten myötä. Niitä käytetään vastusten valmistukseen tarkoitetuissa vaatimuksissa;
• Jalometallit - kulta ja hopea. Niillä on korkein johtavuus, mutta korkean hinnan vuoksi niiden käyttö on rajoitettua.

Induktiivinen reaktanssi

Johtojen johtavuuden laskentakaavat pätevät vain tasavirtaverkossa tai suorissa johtimissa matalataajuuksilla. Keloissa ja suurtaajuisissa verkoissa induktiivinen resistanssi näyttää moninkertaiselta tavallista suuremmalta. Lisäksi suurtaajuusvirta etenee vain langan pinnan yli. Siksi se on joskus päällystetty ohuella hopeakerroksella tai käytetään litz-lankaa.