ელექტრული წინააღმდეგობა -ფიზიკური სიდიდე, რომელიც გვიჩვენებს რა სახის დაბრკოლებას ქმნის დენი გამტარში გავლისას. საზომი ერთეულები არის ომები, გეორგ ომის შემდეგ. თავის კანონში მან გამოიტანა წინააღმდეგობის პოვნის ფორმულა, რომელიც მოცემულია ქვემოთ.

განვიხილოთ გამტარების წინააღმდეგობა ლითონების მაგალითის გამოყენებით. ლითონებს აქვთ შიდა სტრუქტურა ბროლის გისოსის სახით. ამ გისოსს აქვს მკაცრი წესრიგი და მისი კვანძები დადებითად დამუხტული იონებია. მეტალში მუხტის მატარებლები არის „თავისუფალი“ ელექტრონები, რომლებიც არ მიეკუთვნებიან კონკრეტულ ატომს, მაგრამ შემთხვევით მოძრაობენ გისოსებს შორის. კვანტური ფიზიკიდან ცნობილია, რომ ელექტრონების მოძრაობა მეტალში არის ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელება მყარ სხეულში. ანუ გამტარში ელექტრონი მოძრაობს სინათლის სიჩქარით (პრაქტიკულად) და დადასტურდა, რომ ის თვისებებს ავლენს არა მხოლოდ ნაწილაკად, არამედ ტალღადაც. ხოლო ლითონის წინააღმდეგობა წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ტალღების (ანუ ელექტრონების) გაფანტვის შედეგად გისოსის თერმულ ვიბრაციებზე და მის დეფექტებზე. როდესაც ელექტრონები კრისტალური მედის კვანძებს ეჯახებიან, ენერგიის ნაწილი გადადის კვანძებში, რის შედეგადაც ენერგია გამოიყოფა. ეს ენერგია შეიძლება გამოითვალოს პირდაპირი დენით, ჯოულ-ლენცის კანონის წყალობით - Q \u003d I 2 Rt. როგორც ხედავთ, რაც უფრო დიდია წინააღმდეგობა, მით მეტი ენერგია გამოიყოფა.

წინააღმდეგობა

არსებობს ისეთი მნიშვნელოვანი კონცეფცია, როგორიცაა წინაღობა, ეს არის იგივე წინააღმდეგობა, მხოლოდ სიგრძის ერთეულში. თითოეულ მეტალს აქვს თავისი, მაგალითად, სპილენძისთვის არის 0,0175 Ohm*mm2/m, ალუმინისთვის არის 0,0271 Ohm*mm2/m. ეს ნიშნავს, რომ სპილენძის ზოლს 1 მ სიგრძით და 1 მმ2 განივი ფართობით ექნება წინააღმდეგობა 0,0175 Ohm, ხოლო იგივე ბარი, მაგრამ დამზადებული ალუმინის, ექნება წინააღმდეგობა 0,0271 Ohm. გამოდის, რომ სპილენძის ელექტროგამტარობა უფრო მაღალია, ვიდრე ალუმინის. თითოეულ ლითონს აქვს საკუთარი წინაღობა და თქვენ შეგიძლიათ გამოთვალოთ მთელი დირიჟორის წინააღმდეგობა ფორმულის გამოყენებით

სადაც გვარის ლითონის წინაღობა, l არის გამტარის სიგრძე, s არის კვეთის ფართობი.

რეზისტენტობის მნიშვნელობები მოცემულია ლითონის წინააღმდეგობის მაგიდა(20°C)

ნივთიერება	გვ, Ohm * მმ 2/2	α,10 -3 1/კ
ალუმინის	0.0271
ვოლფრამი	0.055
რკინა	0.098
ოქრო	0.023
თითბერი	0.025-0.06
მანგანინი	0.42-0.48	0,002-0,05
სპილენძი	0.0175
ნიკელი
კონსტანტინე	0.44-0.52	0.02
ნიქრომი		0.15
ვერცხლი	0.016
თუთია	0.059

წინაღობის გარდა, ცხრილი შეიცავს TCR მნიშვნელობებს, უფრო მეტი ამ კოეფიციენტზე ცოტა მოგვიანებით.

წინაღობის დამოკიდებულება დეფორმაციებზე

ლითონების ზეწოლით ცივი მუშაობისას ლითონი განიცდის პლასტიკურ დეფორმაციას. პლასტიკური დეფორმაციის დროს ბროლის ბადე დამახინჯებულია, დეფექტების რაოდენობა იზრდება. ბროლის გისოსების დეფექტების მატებასთან ერთად, იზრდება გამტარში ელექტრონების ნაკადის წინააღმდეგობა, შესაბამისად, იზრდება ლითონის წინააღმდეგობა. მაგალითად, მავთული მზადდება ნახაზით, რაც ნიშნავს, რომ ლითონი განიცდის პლასტმასის დეფორმაციას, რის შედეგადაც იზრდება წინაღობა. პრაქტიკაში, წინააღმდეგობის შესამცირებლად, გამოიყენება რეკრისტალიზაციის ანეილირება, ეს არის რთული ტექნოლოგიური პროცესი, რის შემდეგაც ბროლის გისოსი, თითქოს, "სწორდება" და დეფექტების რაოდენობა მცირდება, შესაბამისად, ლითონის წინააღმდეგობაც.

გაჭიმვის ან შეკუმშვისას ლითონი განიცდის ელასტიურ დეფორმაციას. გაჭიმვით გამოწვეული ელასტიური დეფორმაციით, იზრდება ბროლის მედის კვანძების თერმული ვიბრაციების ამპლიტუდები, შესაბამისად, ელექტრონები განიცდიან დიდ სირთულეებს და ამასთან დაკავშირებით, იზრდება წინააღმდეგობა. შეკუმშვით გამოწვეული ელასტიური დეფორმაციით, კვანძების თერმული რხევების ამპლიტუდები მცირდება, შესაბამისად, ელექტრონების მოძრაობა უფრო ადვილია და წინააღმდეგობა მცირდება.

ტემპერატურის გავლენა წინაღობაზე

როგორც ზემოთ უკვე გავარკვიეთ, მეტალში წინააღმდეგობის მიზეზი არის ბროლის გისოსების კვანძები და მათი ვიბრაციები. ასე რომ, ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება კვანძების თერმული რყევები, რაც იმას ნიშნავს, რომ წინააღმდეგობაც იზრდება. არსებობს ისეთი ღირებულება, როგორიცაა წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი(TCS), რომელიც აჩვენებს, თუ რამდენად იზრდება ან მცირდება ლითონის წინაღობა გაცხელების ან გაგრილებისას. მაგალითად, სპილენძის ტემპერატურის კოეფიციენტი 20 გრადუს ცელსიუსზე არის 4.1 10 − 3 1/ხარისხი. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც, მაგალითად, სპილენძის მავთული თბება 1 გრადუსი ცელსიუსით, მისი წინაღობა გაიზრდება 4.1 · 10 − 3 Ohm. ტემპერატურის ცვლილებით წინააღმდეგობა შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით

სადაც r არის წინაღობა გახურების შემდეგ, r 0 არის წინაღობა გახურებამდე, a არის წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი, t 2 არის ტემპერატურა გაცხელებამდე, t 1 არის ტემპერატურა გახურების შემდეგ.

ჩვენი მნიშვნელობების ჩანაცვლებით მივიღებთ: r=0.0175*(1+0.0041*(154-20))=0.0271 Ohm*mm2/m. როგორც ხედავთ, ჩვენს სპილენძის ზოლს, 1 მ სიგრძისა და 1 მმ 2 კვეთის ფართობით, 154 გრადუსამდე გაცხელების შემდეგ, ექნებოდა წინააღმდეგობა, იგივე ზოლის მსგავსად, მხოლოდ ალუმინისგან. ტემპერატურა 20 გრადუსი ცელსიუსით.

ტემპერატურით წინააღმდეგობის შეცვლის თვისება, რომელიც გამოიყენება წინააღმდეგობის თერმომეტრებში. ამ ინსტრუმენტებს შეუძლიათ გაზომონ ტემპერატურა წინააღმდეგობის წაკითხვის საფუძველზე. წინააღმდეგობის თერმომეტრებს აქვთ გაზომვის მაღალი სიზუსტე, მაგრამ მცირე ტემპერატურის დიაპაზონი.

პრაქტიკაში, დირიჟორების თვისებები ხელს უშლის გავლასმიმდინარე ძალიან ფართოდ გამოიყენება. ამის მაგალითია ინკანდესენტური ნათურა, სადაც ვოლფრამის ძაფი თბება ლითონის მაღალი წინააღმდეგობის, დიდი სიგრძისა და ვიწრო კვეთის გამო. ან ნებისმიერი გამათბობელი მოწყობილობა, სადაც კოჭა თბება მაღალი წინააღმდეგობის გამო. ელექტროტექნიკაში ელემენტს, რომლის მთავარი თვისებაა წინააღმდეგობა, ეწოდება - რეზისტორი. რეზისტორი გამოიყენება თითქმის ნებისმიერ ელექტრულ წრეში.

ელექტრული წინაღობა არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც მიუთითებს იმაზე, თუ რამდენად შეუძლია მასალას წინააღმდეგობა გაუწიოს მასში ელექტრული დენის გავლას. ზოგიერთმა შეიძლება აირიოს ეს მახასიათებელი ჩვეულებრივ ელექტრულ წინააღმდეგობასთან. მიუხედავად ცნებების მსგავსებისა, მათ შორის განსხვავება მდგომარეობს იმაში, რომ სპეციფიკა ეხება ნივთიერებებს, ხოლო მეორე ტერმინი ეხება ექსკლუზიურად გამტარებს და დამოკიდებულია მათი წარმოების მასალაზე.

ამ მასალის ორმხრივი ელექტრული გამტარობაა. რაც უფრო მაღალია ეს პარამეტრი, მით უკეთესია დენი გადის ნივთიერებაში. შესაბამისად, რაც უფრო მაღალია წინააღმდეგობა, მით მეტი დანაკარგია მოსალოდნელი გამომავალზე.

გაანგარიშების ფორმულა და გაზომვის ღირებულება

იმის გათვალისწინებით, თუ რაშია გაზომილი ელექტრული წინაღობა, ასევე შესაძლებელია კავშირის მიკვლევა არასპეციფიკურთან, რადგან პარამეტრის აღსანიშნავად გამოიყენება Ohm m-ის ერთეულები. თავად მნიშვნელობა აღინიშნება როგორც ρ. ამ მნიშვნელობით შესაძლებელია ნივთიერების წინააღმდეგობის დადგენა კონკრეტულ შემთხვევაში, მისი ზომის მიხედვით. გაზომვის ეს ერთეული შეესაბამება SI სისტემას, მაგრამ შეიძლება არსებობდეს სხვა ვარიანტები. ტექნოლოგიაში პერიოდულად შეგიძლიათ ნახოთ მოძველებული აღნიშვნა Ohm mm 2 / m. ამ სისტემიდან საერთაშორისოზე გადასაყვანად არ დაგჭირდებათ რთული ფორმულების გამოყენება, რადგან 1 ომ მმ 2/მ უდრის 10 -6 ომ მ.

ელექტრული წინააღმდეგობის ფორმულა შემდეგია:

R= (ρ l)/S, სადაც:

• R არის გამტარის წინააღმდეგობა;
• Ρ არის მასალის წინაღობა;
• l არის დირიჟორის სიგრძე;
• S არის გამტარის ჯვარი განყოფილება.

ტემპერატურაზე დამოკიდებულება

სპეციფიკური ელექტრული წინააღმდეგობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. მაგრამ ნივთიერებების ყველა ჯგუფი განსხვავებულად ვლინდება, როდესაც ის იცვლება. ეს მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მავთულის გაანგარიშებისას, რომლებიც იმუშავებენ გარკვეულ პირობებში. მაგალითად, ქუჩაში, სადაც ტემპერატურის მნიშვნელობები დამოკიდებულია სეზონზე, საჭირო მასალები ნაკლებად ექვემდებარება ცვლილებას -30-დან +30 გრადუს ცელსიუსამდე დიაპაზონში. თუ თქვენ აპირებთ მის გამოყენებას ტექნიკაში, რომელიც იმუშავებს იმავე პირობებში, მაშინ აქ ასევე გჭირდებათ გაყვანილობის ოპტიმიზაცია კონკრეტული პარამეტრებისთვის. მასალა ყოველთვის შეირჩევა ოპერაციის გათვალისწინებით.

ნომინალურ ცხრილში ელექტრული წინაღობა აღებულია 0 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე. მასალის გაცხელებისას ამ პარამეტრის ზრდა განპირობებულია იმით, რომ ნივთიერებაში ატომების მოძრაობის ინტენსივობა იწყებს ზრდას. ელექტრული მუხტების მატარებლები ქაოტურად იფანტებიან ყველა მიმართულებით, რაც იწვევს ნაწილაკების მოძრაობაში დაბრკოლებების შექმნას. ელექტრული ნაკადის სიდიდე მცირდება.

ტემპერატურის კლებასთან ერთად, მიმდინარე დინების პირობები უმჯობესდება. როდესაც მიიღწევა გარკვეული ტემპერატურა, რომელიც განსხვავებული იქნება თითოეული ლითონისთვის, ჩნდება ზეგამტარობა, რომლის დროსაც მოცემული მახასიათებელი თითქმის აღწევს ნულს.

პარამეტრებში განსხვავებები ზოგჯერ ძალიან დიდ მნიშვნელობებს აღწევს. ის მასალები, რომლებსაც აქვთ მაღალი ეფექტურობა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას იზოლატორად. ისინი ხელს უწყობენ გაყვანილობის დაცვას მოკლე ჩართვისა და ადამიანის უნებლიე კონტაქტისგან. ზოგიერთი ნივთიერება ზოგადად არ გამოიყენება ელექტროტექნიკისთვის, თუ მათ აქვთ ამ პარამეტრის მაღალი მნიშვნელობა. სხვა მახასიათებლებმა შეიძლება ხელი შეუშალოს ამას. მაგალითად, წყლის ელექტროგამტარობას ამ სფეროსთვის დიდი მნიშვნელობა არ ექნება. აქ მოცემულია ზოგიერთი ნივთიერების მნიშვნელობები მაღალი მაჩვენებლებით.

მასალები მაღალი რეზისტენტობით	ρ (ohm m)
ბაკელიტი	10 16
ბენზოლი	10 15 ...10 16
ქაღალდი	10 15
Გამოხდილი წყალი	10 4
ზღვის წყალი	0.3
ხის მშრალი	10 12
მიწა სველია	10 2
კვარცის მინა	10 16
ნავთი	10 1 1
მარმარილო	10 8
პარაფინი	10 1 5
პარაფინის ზეთი	10 14
პლექსიგლასი	10 13
პოლისტირონი	10 16
PVC	10 13
პოლიეთილენი	10 12
სილიკონის ზეთი	10 13
მიკა	10 14
მინა	10 11
სატრანსფორმატორო ზეთი	10 10
ფაიფური	10 14
ფიქალი	10 14
ებონიტი	10 16
ქარვა	10 18

დაბალი მაჩვენებლების მქონე ნივთიერებები უფრო აქტიურად გამოიყენება ელექტროტექნიკაში. ხშირად ეს არის ლითონები, რომლებიც ემსახურებიან როგორც გამტარებს. ისინი ასევე აჩვენებენ ბევრ განსხვავებას. სპილენძის ან სხვა მასალების ელექტრული წინაღობის გასარკვევად, ღირს საცნობარო ცხრილის ნახვა.

მასალები დაბალი წინააღმდეგობის მქონე	ρ (ohm m)
ალუმინის	2.7 10 -8
ვოლფრამი	5.5 10 -8
გრაფიტი	8.0 10 -6
რკინა	1.0 10 -7
ოქრო	2.2 10 -8
ირიდიუმი	4.74 10 -8
კონსტანტინე	5.0 10 -7
თუჯის ფოლადი	1.3 10 -7
მაგნიუმი	4.4 10 -8
მანგანინი	4.3 10 -7
სპილენძი	1.72 10 -8
მოლიბდენი	5.4 10 -8
ნიკელის ვერცხლი	3.3 10 -7
ნიკელი	8.7 10 -8
ნიქრომი	1.12 10 -6
Ქილა	1.2 10 -7
პლატინა	1.07 10 -7
მერკური	9.6 10 -7
ტყვია	2.08 10 -7
ვერცხლი	1.6 10 -8
ნაცრისფერი თუჯის	1.0 10 -6
ნახშირბადის ჯაგრისები	4.0 10 -5
თუთია	5.9 10 -8
ნიკელინი	0.4 10 -6

სპეციფიკური მოცულობის ელექტრული წინააღმდეგობა

ეს პარამეტრი ახასიათებს ნივთიერების მოცულობაში დენის გავლის უნარს. გასაზომად აუცილებელია ძაბვის პოტენციალის გამოყენება მასალის სხვადასხვა მხრიდან, საიდანაც პროდუქტი შედის ელექტრულ წრეში. მიეწოდება დენი ნომინალური პარამეტრებით. გავლის შემდეგ, გამომავალი მონაცემები იზომება.

გამოყენება ელექტრო ინჟინერიაში

პარამეტრის შეცვლა სხვადასხვა ტემპერატურაზე ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკაში. უმარტივესი მაგალითია ინკანდესენტური ნათურა, სადაც გამოიყენება ნიქრომული ძაფი. როდესაც გაცხელდება, ის იწყებს ნათებას. როდესაც მასში დენი გადის, ის იწყებს გაცხელებას. სითბოს მატებასთან ერთად იზრდება წინააღმდეგობაც. შესაბამისად, საწყისი დენი, რომელიც საჭირო იყო განათების მისაღებად, შეზღუდულია. ნიქრომის ხვეული, იგივე პრინციპის გამოყენებით, შეიძლება გახდეს რეგულატორი სხვადასხვა მოწყობილობებზე.

ასევე ფართოდ გამოიყენება ძვირფასი ლითონები, რომლებსაც აქვთ ელექტროტექნიკისთვის შესაფერისი მახასიათებლები. კრიტიკული სქემებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ სიჩქარეს, არჩეულია ვერცხლის კონტაქტები. მათ აქვთ მაღალი ღირებულება, მაგრამ მასალების შედარებით მცირე რაოდენობის გათვალისწინებით, მათი გამოყენება საკმაოდ გამართლებულია. გამტარობით სპილენძი ჩამორჩება ვერცხლს, მაგრამ აქვს უფრო ხელმისაწვდომი ფასი, რის გამოც მას უფრო ხშირად იყენებენ მავთულის შესაქმნელად.

იმ პირობებში, სადაც შესაძლებელია ძალიან დაბალი ტემპერატურის გამოყენება, გამოიყენება სუპერგამტარები. ოთახის ტემპერატურისა და გარე გამოყენებისთვის, ისინი ყოველთვის არ არის შესაფერისი, რადგან ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მათი გამტარობა დაიწყებს დაცემას, ამიტომ ალუმინი, სპილენძი და ვერცხლი რჩება ლიდერებად ასეთ პირობებში.

პრაქტიკაში ბევრი პარამეტრია გათვალისწინებული და ეს ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანია. ყველა გაანგარიშება ხორციელდება დიზაინის ეტაპზე, რისთვისაც გამოიყენება საცნობარო მასალები.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, წრეში მიმდინარე სიძლიერე დამოკიდებულია არა მხოლოდ ძაბვაზე მონაკვეთის ბოლოებზე, არამედ წრეში შემავალი დირიჟორის თვისებებზე. დენის სიძლიერის დამოკიდებულება გამტარების თვისებებზე აიხსნება იმით, რომ სხვადასხვა გამტარს განსხვავებული ელექტრული წინააღმდეგობა აქვს.

ელექტრული წინააღმდეგობა R არის ფიზიკური სკალარული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს გამტარის თვისებას, რომ შეამციროს დირიჟორში თავისუფალი მუხტის მატარებლების მოწესრიგებული მოძრაობის სიჩქარე. წინააღმდეგობა აღინიშნება ასო R-ით. SI-ში გამტარის წინაღობის ერთეული არის Ohm (Ohm).

1 Ohm - ასეთი გამტარის წინააღმდეგობა, რომლის დენის სიძლიერე არის 1 A მასზე 1 ვ ძაბვის დროს.

ასევე გამოიყენება სხვა ერთეულები: კილოჰმი (kOhm), მეგაოჰმი (MOhm), მილიომი (mOhm): 1 kOhm \u003d 10 3 Ohm; 1 MΩ = 10 6 Ω; 1 mOhm = 10 -3 Ohm.

ფიზიკურ რაოდენობას G, წინააღმდეგობის ორმხრივი, ელექტრული გამტარობა ეწოდება

SI-ში ელექტრული გამტარობის ერთეულია Siemens: 1 სმ არის გამტარობის გამტარობა, რომლის წინააღმდეგობაა 1 Ohm.

გამტარი შეიცავს არა მხოლოდ თავისუფალ დამუხტულ ნაწილაკებს - ელექტრონებს, არამედ ნეიტრალურ ნაწილაკებს და შეკრულ მუხტებს. ყველა მათგანი მონაწილეობს ქაოტურ თერმულ მოძრაობაში, თანაბრად სავარაუდოა ნებისმიერი მიმართულებით. როდესაც ელექტრული ველი ჩართულია, ელექტრული ძალების გავლენით, გაიმარჯვებს თავისუფალი მუხტების მიმართული მოწესრიგებული მოძრაობა, რომელიც უნდა მოძრაობდეს აჩქარებით და მათი სიჩქარე დროთა განმავლობაში უნდა გაიზარდოს. მაგრამ დირიჟორებში თავისუფალი მუხტები მოძრაობენ გარკვეული მუდმივი საშუალო სიჩქარით. შესაბამისად, გამტარი ეწინააღმდეგება თავისუფალი მუხტების მოწესრიგებულ მოძრაობას, ამ მოძრაობის ენერგიის ნაწილი გადადის გამტარზე, რის შედეგადაც იზრდება მისი შიდა ენერგია. თავისუფალი მუხტების მოძრაობის გამო გამტარის იდეალური ბროლის გისოსიც კი დამახინჯებულია; თავისუფალი მუხტების მოწესრიგებული მოძრაობის ენერგია იშლება კრისტალური სტრუქტურის დამახინჯებებზე. დირიჟორი ეწინააღმდეგება ელექტრული დენის ნაკადს.

გამტარის წინააღმდეგობა დამოკიდებულია მასალაზე, საიდანაც იგი მზადდება, გამტარის სიგრძეზე და განივი კვეთის ფართობზე. ამ დამოკიდებულების შესამოწმებლად შეგიძლიათ გამოიყენოთ იგივე ელექტრული წრე, როგორც Ohm-ის კანონის შესამოწმებლად (ნახ. 2), მათ შორის MN წრედის განყოფილებაში ერთი და იგივე მასალისგან დამზადებული სხვადასხვა ზომის ცილინდრული გამტარები, ასევე სხვადასხვა მასალისგან.

ექსპერიმენტის შედეგებმა აჩვენა, რომ გამტარის წინაღობა პირდაპირპროპორციულია გამტარის l სიგრძისა, უკუპროპორციულია მისი კვეთის S ფართობისა და დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპზე, საიდანაც მზადდება გამტარი:

სად არის გამტარის წინაღობა.

სკალარული ფიზიკური სიდიდე რიცხობრივად უდრის მოცემული ნივთიერებისგან დამზადებული ერთგვაროვანი ცილინდრული გამტარის წინააღმდეგობას, რომლის სიგრძეა 1 მ და კვეთის ფართობი 1 მ 2, ან კუბის წინაღობა კიდეზე. 1 მ. SI-ში წინაღობის ერთეული არის ომმეტრი (Ohm m).

ლითონის გამტარის სპეციფიკური წინააღმდეგობა დამოკიდებულია

1. თავისუფალი ელექტრონების კონცენტრაცია გამტარში;
2. თავისუფალი ელექტრონების გაფანტვის ინტენსივობა ბროლის ბადის იონებზე, რომლებიც ასრულებენ თერმულ ვიბრაციას;
3. თავისუფალი ელექტრონების გაფანტვის ინტენსივობა ბროლის სტრუქტურის დეფექტებსა და მინარევებს.

ვერცხლს და სპილენძს ყველაზე დაბალი წინაღობა აქვთ. ნიკელის, რკინის, ქრომის და მანგანუმის შენადნობის - "ნიკრომის" სპეციფიკური წინააღმდეგობა ძალიან მაღალია. ლითონის კრისტალების წინაღობა დიდწილად დამოკიდებულია მათში მინარევების არსებობაზე. მაგალითად, 1% მანგანუმის მინარევების შეყვანა სპილენძის წინააღმდეგობას ზრდის სამჯერ.

წინააღმდეგობალითონები არის მათი თვისებების საზომი ელექტრული დენის გავლის წინააღმდეგობის გაწევისთვის. ეს მნიშვნელობა გამოიხატება Ohm-მეტრში (Ohm⋅m). წინააღმდეგობის სიმბოლოა ბერძნული ასო ρ (rho). მაღალი წინააღმდეგობა ნიშნავს, რომ მასალა კარგად არ ატარებს ელექტრულ მუხტს.

წინააღმდეგობა

ელექტრული წინაღობა განისაზღვრება, როგორც თანაფარდობა ლითონის შიგნით ელექტრული ველის სიძლიერესა და მასში არსებული დენის სიმკვრივეს შორის:

სადაც:
ρ არის ლითონის წინაღობა (Ohm⋅m),
E არის ელექტრული ველის სიძლიერე (V/m),
J არის ელექტრული დენის სიმკვრივის მნიშვნელობა მეტალში (A/m2)

თუ მეტალში ელექტრული ველის სიძლიერე (E) ძალიან დიდია, ხოლო დენის სიმკვრივე (J) ძალიან მცირეა, ეს ნიშნავს, რომ ლითონს აქვს მაღალი წინაღობა.

წინააღმდეგობის ორმხრივი არის ელექტრული გამტარობა, რომელიც მიუთითებს რამდენად კარგად ატარებს მასალა ელექტრულ დენს:

σ არის მასალის გამტარობა, გამოხატული სიმენსი მეტრზე (S/m).

ელექტრული წინააღმდეგობა

ელექტრული წინააღმდეგობა, ერთ-ერთი კომპონენტი, გამოიხატება ohms-ში (Ohm). უნდა აღინიშნოს, რომ ელექტრული წინააღმდეგობა და წინაღობა არ არის იგივე. წინააღმდეგობა არის მასალის თვისება, ხოლო ელექტრული წინააღმდეგობა არის ობიექტის თვისება.

რეზისტორის ელექტრული წინააღმდეგობა განისაზღვრება იმ მასალის ფორმისა და წინაღობის კომბინაციით, საიდანაც იგი მზადდება.

მაგალითად, გრძელი და თხელი მავთულისგან დამზადებულ მავთულის რეზისტორს უფრო მეტი წინააღმდეგობა აქვს, ვიდრე იმავე ლითონის მოკლე და სქელი მავთულისგან დამზადებულ რეზისტორს.

ამავდროულად, მაღალი წინაღობის მასალისგან დამზადებულ მავთულხლართებს აქვს უფრო მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობა, ვიდრე დაბალი წინაღობის მასალისგან დამზადებულ რეზისტორს. და ეს ყველაფერი იმისდა მიუხედავად, რომ ორივე რეზისტორი დამზადებულია იმავე სიგრძისა და დიამეტრის მავთულისგან.

ილუსტრაციისთვის შეგვიძლია ანალოგიის გაკეთება ჰიდრავლიკურ სისტემასთან, სადაც წყალი ტუმბოს მილებით.

• რაც უფრო გრძელი და თხელია მილი, მით მეტი იქნება წყალგამძლეობა.
• ქვიშით სავსე მილი წყალს უფრო გაუძლებს, ვიდრე მილი ქვიშის გარეშე.

მავთულის წინააღმდეგობა

მავთულის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა დამოკიდებულია სამ პარამეტრზე: ლითონის წინაღობა, თავად მავთულის სიგრძე და დიამეტრი. მავთულის წინააღმდეგობის გაანგარიშების ფორმულა:

სად:
R - მავთულის წინააღმდეგობა (Ohm)
ρ - ლითონის სპეციფიკური წინააღმდეგობა (Ohm.m)
L - მავთულის სიგრძე (მ)
A - მავთულის განივი ფართობი (მ2)

მაგალითად, განვიხილოთ ნიქრომული მავთულის რეზისტორი, რომლის წინაღობაა 1,10×10-6 ohm.m. მავთულის სიგრძეა 1500 მმ და დიამეტრი 0,5 მმ. ამ სამი პარამეტრის საფუძველზე, ჩვენ ვიანგარიშებთ ნიქრომული მავთულის წინააღმდეგობას:

R \u003d 1.1 * 10 -6 * (1.5 / 0.000000196) \u003d 8.4 ohms

ნიქრომი და კონსტანტანი ხშირად გამოიყენება როგორც წინააღმდეგობის მასალა. ქვემოთ მოცემულ ცხრილში შეგიძლიათ იხილოთ ზოგიერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული ლითონის წინაღობა.

ზედაპირის წინააღმდეგობა

ზედაპირის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გამოითვლება ისევე, როგორც მავთულის წინააღმდეგობა. ამ შემთხვევაში, კვეთის ფართობი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს w და ​​t ნამრავლის სახით:

ზოგიერთი მასალისთვის, როგორიცაა თხელი ფენები, მიმართება წინაღობასა და ფირის სისქეს შორის მოიხსენიება, როგორც ფენის ფურცლის წინააღმდეგობა RS:

სადაც RS იზომება ohms-ში. ამ გაანგარიშებით, ფილმის სისქე უნდა იყოს მუდმივი.

ხშირად, რეზისტორების მწარმოებლები ჭრიან ფილმში ბილიკებს, რათა გაზარდონ წინააღმდეგობა ელექტრო დენის ბილიკის გაზრდის მიზნით.

რეზისტენტული მასალების თვისებები

ლითონის წინაღობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. მათი მნიშვნელობები მოცემულია, როგორც წესი, ოთახის ტემპერატურაზე (20°C). ტემპერატურის ცვლილების შედეგად წინაღობის ცვლილება ხასიათდება ტემპერატურის კოეფიციენტით.

მაგალითად, თერმისტორებში (თერმისტორებში) ეს თვისება გამოიყენება ტემპერატურის გასაზომად. მეორეს მხრივ, ზუსტი ელექტრონიკაში, ეს საკმაოდ არასასურველი ეფექტია.
ლითონის ფირის რეზისტორებს აქვთ ტემპერატურის მდგრადობის შესანიშნავი თვისებები. ეს მიიღწევა არა მხოლოდ მასალის დაბალი წინაღობის გამო, არამედ თავად რეზისტორის მექანიკური დიზაინის გამო.

მრავალი განსხვავებული მასალა და შენადნობები გამოიყენება რეზისტორების წარმოებაში. ნიქრომი (ნიკელისა და ქრომის შენადნობი), მაღალი რეზისტენტობისა და მაღალ ტემპერატურაზე დაჟანგვისადმი მდგრადობის გამო, ხშირად გამოიყენება როგორც მასალა მავთულხლართებიანი რეზისტორების დასამზადებლად. მისი მინუსი ის არის, რომ მისი შედუღება შეუძლებელია. Constantan, კიდევ ერთი პოპულარული მასალა, ადვილად შედუღებადი და აქვს დაბალი ტემპერატურის კოეფიციენტი.

თითოეულ ნივთიერებას შეუძლია გაატაროს დენი სხვადასხვა ზომით, ამ მნიშვნელობაზე გავლენას ახდენს მასალის წინააღმდეგობა. სპილენძის, ალუმინის, ფოლადის და ნებისმიერი სხვა ელემენტის სპეციფიკური წინააღმდეგობა აღინიშნება ბერძნული ანბანის ρ ასოებით. ეს მნიშვნელობა არ არის დამოკიდებული გამტარის ისეთ მახასიათებლებზე, როგორიცაა ზომები, ფორმა და ფიზიკური მდგომარეობა, ხოლო ჩვეულებრივი ელექტრული წინააღმდეგობა ითვალისწინებს ამ პარამეტრებს. წინაღობა იზომება ომებში, გამრავლებული მმ²-ზე და იყოფა მეტრზე.

კატეგორიები და მათი აღწერა

ნებისმიერ მასალას შეუძლია გამოავლინოს ორი სახის წინააღმდეგობა, მასზე მიწოდებული ელექტროენერგიის მიხედვით. დენი ცვალებადი ან მუდმივია, რაც მნიშვნელოვნად აისახება ნივთიერების ტექნიკურ მუშაობაზე. ასე რომ, არსებობს ასეთი წინააღმდეგობები:

1. ომური. ჩნდება პირდაპირი დენის გავლენის ქვეშ. ახასიათებს ხახუნს, რომელიც წარმოიქმნება გამტარში ელექტრული დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობით.
2. აქტიური. იგი განისაზღვრება იგივე პრინციპით, მაგრამ უკვე შექმნილია ალტერნატიული დენის გავლენის ქვეშ.

ამასთან დაკავშირებით, ასევე არსებობს კონკრეტული მნიშვნელობის ორი განმარტება. პირდაპირი დენისთვის ის უდრის წინაღობას, რომელიც უზრუნველყოფილია ერთეულის ფიქსირებული განივი ფართობის გამტარი მასალის სიგრძით. პოტენციური ელექტრული ველი გავლენას ახდენს ყველა გამტარზე, ასევე ნახევარგამტარებზე და ხსნარებზე, რომლებსაც შეუძლიათ იონების გამტარობა. ეს მნიშვნელობა განსაზღვრავს თავად მასალის გამტარ თვისებებს. გამტარის ფორმა და მისი ზომები არ არის გათვალისწინებული, ამიტომ მას შეიძლება ეწოდოს ძირითადი ელექტროტექნიკისა და მასალების მეცნიერებაში.

ალტერნატიული დენის გავლის პირობით, სპეციფიკური მნიშვნელობა გამოითვლება გამტარი მასალის სისქის გათვალისწინებით. აქ უკვე იმოქმედებს არა მხოლოდ პოტენციური, არამედ მორევის დენიც, გარდა ამისა, გათვალისწინებულია ელექტრული ველების სიხშირე. ამ ტიპის სპეციფიკური წინააღმდეგობა უფრო დიდია, ვიდრე პირდაპირი დენით, რადგან აქ გათვალისწინებულია მორევის ველის წინააღმდეგობის დადებითი მნიშვნელობა. ასევე, ეს მნიშვნელობა დამოკიდებულია თავად დირიჟორის ფორმასა და ზომაზე. სწორედ ეს პარამეტრები განსაზღვრავს დამუხტული ნაწილაკების მორევის მოძრაობის ბუნებას.

ალტერნატიული დენი იწვევს გარკვეულ ელექტრომაგნიტურ მოვლენებს გამტარებში. ისინი ძალიან მნიშვნელოვანია გამტარი მასალის ელექტრული მახასიათებლებისთვის:

1. კანის ეფექტი ხასიათდება ელექტრომაგნიტური ველის შესუსტებით, რაც უფრო მეტად აღწევს ის გამტარის გარემოში. ამ ფენომენს ზედაპირულ ეფექტსაც უწოდებენ.
2. სიახლოვის ეფექტი ამცირებს დენის სიმკვრივეს მეზობელი მავთულის სიახლოვის და მათი გავლენის გამო.

ეს ეფექტები ძალიან მნიშვნელოვანია გამტარის ოპტიმალური სისქის გაანგარიშებისას, რადგან მავთულის გამოყენებისას, რომლის რადიუსი აღემატება მასალაში დენის შეღწევის სიღრმეს, მისი დანარჩენი მასა გამოუყენებელი დარჩება და, შესაბამისად, ეს მიდგომა არაეფექტური იქნება. განხორციელებული გამოთვლების შესაბამისად, გამტარი მასალის ეფექტური დიამეტრი ზოგიერთ სიტუაციაში იქნება შემდეგი:

• 50 ჰც-იანი დენისთვის - 2,8 მმ;
• 400 Hz - 1 მმ;
• 40 kHz - 0,1 მმ.

ამის გათვალისწინებით, მაღალი სიხშირის დენებისთვის, აქტიურად გამოიყენება ბრტყელი მრავალბირთვიანი კაბელები, რომლებიც შედგება მრავალი თხელი მავთულისგან.

ლითონების მახასიათებლები

ლითონის გამტარების სპეციფიკური მაჩვენებლები მოცემულია სპეციალურ ცხრილებში. ამ მონაცემების საფუძველზე შესაძლებელია საჭირო შემდგომი გამოთვლების გაკეთება. ასეთი წინააღმდეგობის ცხრილის მაგალითი ჩანს სურათზე.

ცხრილიდან ჩანს, რომ ვერცხლს აქვს უმაღლესი გამტარობა - ის იდეალური გამტარია ყველა არსებულ ლითონსა და შენადნობებს შორის. თუ გამოთვლით რამდენი მავთული არის საჭირო ამ მასალისგან 1 Ohm-ის წინააღმდეგობის მისაღებად, მაშინ გამოვა 62,5 მ, იმავე მნიშვნელობისთვის რკინის მავთულს დასჭირდება 7,7 მ.

რაც არ უნდა მშვენიერი თვისებები ჰქონდეს ვერცხლს, ის ძალიან ძვირი მასალაა ელექტრო ქსელებში მასობრივი გამოყენებისთვის, ამიტომ სპილენძმა ფართო გამოყენება ჰპოვა ყოველდღიურ ცხოვრებაში და ინდუსტრიაში. სპეციფიკური ინდექსით ის ვერცხლის შემდეგ მეორე ადგილზეა, გავრცელებით და მოპოვების სიმარტივით კი მასზე ბევრად უკეთესია. სპილენძს სხვა უპირატესობები აქვს, რამაც იგი ყველაზე გავრცელებულ გამტარად აქცია. Ესენი მოიცავს:

ელექტროტექნიკაში გამოსაყენებლად გამოიყენება დახვეწილი სპილენძი, რომელიც სულფიდური მადნიდან დნობის შემდეგ გადის გამოწვისა და აფეთქების პროცესებს, შემდეგ კი აუცილებლად ექვემდებარება ელექტროლიტურ გაწმენდას. ასეთი დამუშავების შემდეგ შესაძლებელია ძალიან მაღალი ხარისხის მასალის მიღება (კლასები M1 და M0), რომელიც შეიცავს 0,1-დან 0,05%-მდე მინარევებს. მნიშვნელოვანი ნიუანსია ჟანგბადის არსებობა უკიდურესად მცირე რაოდენობით, რადგან ეს უარყოფითად მოქმედებს სპილენძის მექანიკურ მახასიათებლებზე.

ხშირად ამ ლითონს ცვლის იაფი მასალები - ალუმინი და რკინა, ასევე სხვადასხვა ბრინჯაო (შენადნობები სილიციუმით, ბერილიუმით, მაგნიუმით, კალის, კადმიუმის, ქრომისა და ფოსფორით). ასეთ კომპოზიციებს უფრო მაღალი სიმტკიცე აქვთ სუფთა სპილენძთან შედარებით, თუმცა დაბალი გამტარობა.

ალუმინის უპირატესობები

მიუხედავად იმისა, რომ ალუმინს აქვს მეტი წინააღმდეგობა და უფრო მყიფეა, მისი ფართო გამოყენება განპირობებულია იმით, რომ ის არ არის ისეთი მწირი, როგორც სპილენძი და, შესაბამისად, იაფია. ალუმინის სპეციფიკური წინააღმდეგობა არის 0,028, ხოლო მისი დაბალი სიმკვრივე მას 3,5-ჯერ მსუბუქს ხდის სპილენძზე.

ელექტრო სამუშაოებისთვის გამოიყენება გაწმენდილი A1 კლასის ალუმინი, რომელიც შეიცავს არაუმეტეს 0,5% მინარევებს. უმაღლესი კლასის AB00 გამოიყენება ელექტროლიტური კონდენსატორების, ელექტროდების და ალუმინის ფოლგის დასამზადებლად. ამ ალუმინში მინარევების შემცველობა არ არის 0,03%-ზე მეტი. ასევე არის სუფთა ლითონი AB0000, მათ შორის არაუმეტეს 0,004% დანამატებით. თავად მინარევებიც მნიშვნელოვანია: ნიკელი, სილიციუმი და თუთია ოდნავ მოქმედებს ალუმინის გამტარობაზე, ხოლო ამ ლითონში სპილენძის, ვერცხლის და მაგნიუმის შემცველობა შესამჩნევ ეფექტს იძლევა. ტალიუმი და მანგანუმი ყველაზე მეტად ამცირებს გამტარობას.

ალუმინს აქვს კარგი ანტიკოროზიული თვისებები. ჰაერთან შეხებისას იგი დაფარულია ოქსიდის თხელი ფილმით, რომელიც იცავს მას შემდგომი განადგურებისგან. მექანიკური მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად, ლითონის შენადნობი ხდება სხვა ელემენტებთან.

ფოლადის და რკინის ინდიკატორები

რკინის სპეციფიკურ წინააღმდეგობას სპილენძთან და ალუმინთან შედარებით აქვს ძალიან მაღალი მაჩვენებლები, თუმცა ხელმისაწვდომობის, სიმტკიცის და დეფორმაციისადმი გამძლეობის გამო მასალა ფართოდ გამოიყენება ელექტრო წარმოებაში.

მიუხედავად იმისა, რომ რკინას და ფოლადს, რომელთა წინაღობა კიდევ უფრო მაღალია, აქვთ მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები, გამტარი მასალის მწარმოებლებმა იპოვეს მათი კომპენსაციის მეთოდები. კერძოდ, დაბალი კოროზიის წინააღმდეგობის დაძლევა ხდება ფოლადის მავთულის თუთიით ან სპილენძით დაფარვით.

ნატრიუმის თვისებები

მეტალის ნატრიუმი ასევე ძალიან პერსპექტიულია გამტარ ინდუსტრიაში. წინააღმდეგობის თვალსაზრისით ის მნიშვნელოვნად აღემატება სპილენძს, მაგრამ აქვს მასზე 9-ჯერ ნაკლები სიმკვრივე. ეს საშუალებას აძლევს მასალის გამოყენებას ულტრა მსუბუქი მავთულის წარმოებაში.

ნატრიუმის ლითონი არის ძალიან რბილი და სრულიად არასტაბილური ნებისმიერი სახის დეფორმაციის ეფექტის მიმართ, რაც მის გამოყენებას პრობლემურია - ამ ლითონის მავთული უნდა იყოს დაფარული ძალიან ძლიერი გარსით, უკიდურესად მცირე მოქნილობით. ჭურვი უნდა იყოს ჰერმეტული, რადგან ნატრიუმი ავლენს ძლიერ ქიმიურ აქტივობას ყველაზე ნეიტრალურ პირობებში. ის მყისიერად იჟანგება ჰაერში და ავლენს ძალადობრივ რეაქციას წყალთან, ჰაერის ჩათვლით.

ნატრიუმის გამოყენების კიდევ ერთი უპირატესობა მისი ხელმისაწვდომობაა. მისი მიღება შესაძლებელია გამდნარი ნატრიუმის ქლორიდის ელექტროლიზის პროცესში, რომლის რაოდენობა მსოფლიოში შეუზღუდავია. სხვა ლითონები ამ მხრივ აშკარად კარგავენ.

კონკრეტული გამტარის ინდიკატორების გამოსათვლელად აუცილებელია მავთულის კონკრეტული რიცხვისა და სიგრძის ნამრავლის გაყოფა მისი კვეთის ფართობზე. შედეგი არის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა ohms-ში. მაგალითად, 200 მ რკინის მავთულის წინააღმდეგობის დასადგენად ნომინალური კვეთით 5 მმ², თქვენ უნდა გაამრავლოთ 0,13 200-ზე და გაყოთ შედეგი 5-ზე. პასუხი არის 5,2 ohms.

გაანგარიშების წესები და მახასიათებლები

მიკროომმეტრები გამოიყენება მეტალის მედიის წინააღმდეგობის გასაზომად. დღეს ისინი იწარმოება ციფრული ფორმით, ამიტომ მათი დახმარებით მიღებული გაზომვები ზუსტია. ეს შეიძლება აიხსნას იმით, რომ ლითონებს აქვთ გამტარობის მაღალი დონე და აქვთ უკიდურესად დაბალი წინააღმდეგობა. მაგალითად, საზომი ხელსაწყოების ქვედა ბარიერი არის 10 -7 ohms.

მიკროოჰომეტრების დახმარებით თქვენ შეგიძლიათ სწრაფად დაადგინოთ რამდენად კარგია კონტაქტი და რა წინააღმდეგობას ავლენს გენერატორების, ელექტროძრავების და ტრანსფორმატორების გრაგნილები, აგრეთვე ავტობუსები. შესაძლებელია გამოვთვალოთ სხვა ლითონის ჩანართების არსებობა ინგოტში. მაგალითად, ოქროთი მოოქროვილი ვოლფრამის ნაჭერი აჩვენებს მთლიანად ოქროს ნაჭრის გამტარობის ნახევარს. ანალოგიურად, შეიძლება განისაზღვროს დირიჟორის შიდა დეფექტები და ღრუები.

წინააღმდეგობის ფორმულა შემდეგია: ρ \u003d Ohm მმ 2 / მ. სიტყვებით, ეს შეიძლება შეფასდეს, როგორც გამტარის 1 მეტრის წინააღმდეგობაკვეთის ფართობი 1 მმ². ტემპერატურა ითვლება სტანდარტულად - 20 ° C.

ტემპერატურის გავლენა გაზომვაზე

ზოგიერთი დირიჟორის გათბობა ან გაგრილება მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს საზომი ხელსაწყოების მუშაობაზე. მაგალითად, შეიძლება მოვიყვანოთ შემდეგი ექსპერიმენტი: აუცილებელია სპირალურად დახვეული მავთულის ბატარეასთან დაკავშირება და ამპერმეტრის დაკავშირება წრედზე.

რაც უფრო თბება გამტარი, მით უფრო დაბალია მოწყობილობის ჩვენებები. მიმდინარე სიძლიერე წინააღმდეგობის უკუპროპორციულია. აქედან გამომდინარე, შეიძლება დავასკვნათ, რომ გათბობის შედეგად ლითონის გამტარობა მცირდება. მეტ-ნაკლებად, ყველა ლითონი ასე იქცევა, მაგრამ ზოგიერთ შენადნობში გამტარობის ცვლილება პრაქტიკულად არ შეინიშნება.

აღსანიშნავია, რომ თხევადი გამტარები და ზოგიერთი მყარი არალითონი ტემპერატურის მატებასთან ერთად ამცირებენ მათ წინააღმდეგობას. მაგრამ მეცნიერებმა ლითონების ეს უნარი თავიანთ სასარგებლოდ აქციეს. ზოგიერთი მასალის გაცხელებისას წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტის (α) ცოდნა, შესაძლებელია გარე ტემპერატურის დადგენა. მაგალითად, მიკას ჩარჩოზე მოთავსებული პლატინის მავთული მოთავსებულია ღუმელში, რის შემდეგაც კეთდება წინააღმდეგობის გაზომვა. იმის მიხედვით, თუ რამდენად შეიცვალა იგი, კეთდება დასკვნა ღუმელში ტემპერატურის შესახებ. ამ დიზაინს ეწოდება წინააღმდეგობის თერმომეტრი.

თუ ტემპერატურაზე ტ 0 დირიჟორის წინააღმდეგობა არის რ 0 და ტემპერატურაზე ტუდრის რტ, მაშინ წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი უდრის

ამ ფორმულის გამოთვლა შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში (დაახლოებით 200 °C-მდე).