Elektrik müqaviməti keçirici materialların əsas xüsusiyyətidir. Dirijorun tətbiq sahəsindən asılı olaraq, onun müqavimətinin dəyəri elektrik sisteminin işində həm müsbət, həm də mənfi rol oynaya bilər. Həmçinin, dirijorun xüsusi tətbiqi, müəyyən bir vəziyyətdə təsiri laqeyd edilə bilməyən əlavə xüsusiyyətlərin nəzərə alınmasını tələb edə bilər.
Keçiricilər təmiz metallar və onların ərintiləridir. Metalda tək "güclü" bir quruluşda sabitlənmiş atomlar sərbəst elektronlara malikdir ("elektron qazı"). Məhz bu hissəciklərdir bu halda yük daşıyıcılarıdır. Elektronlar bir atomdan digərinə sabit, təsadüfi hərəkətdədirlər. Nə vaxt elektrik sahəsi(metalın uclarına bir gərginlik mənbəyini birləşdirərək), keçiricidə elektronların hərəkəti nizamlı olur. Hərəkət edən elektronlar yollarında keçiricinin molekulyar quruluşunun xüsusiyyətlərindən qaynaqlanan maneələrlə qarşılaşırlar. Bir quruluşla toqquşduqda, yük daşıyıcıları enerjilərini itirərək onu keçiriciyə verirlər (qızdırırlar). Bir keçirici quruluş daşıyıcıları doldurmaq üçün nə qədər çox maneə yaradırsa, müqavimət də bir o qədər yüksəkdir.
Artan zaman en kəsiyi bir sayda elektron üçün keçirici quruluş, "ötürmə kanalı" genişlənəcək, müqavimət azalacaq. Müvafiq olaraq, telin uzunluğu artdıqca, belə maneələr daha çox olacaq və müqavimət artacaq.
Beləliklə, müqavimətin hesablanması üçün əsas düstur telin uzunluğunu, kəsik sahəsini və bu ölçülü xüsusiyyətləri gərginlik və cərəyanın elektrik kəmiyyətləri ilə əlaqələndirən müəyyən bir əmsalı ehtiva edir (1). Bu əmsala müqavimət deyilir.
R= r*L/S (1)
Müqavimət
Müqavimət dəyişməzdir və keçiricinin hazırlandığı maddənin xassəsidir. Ölçü vahidləri r - ohm*m. Tez-tez ölçüsü müqavimət ohm*mm kv./m ilə verilir. Bu, ən çox istifadə olunan kabellərin kəsik sahəsinin nisbətən kiçik olması və mm2 ilə ölçülməsi ilə əlaqədardır. Sadə bir misal verək.
Tapşırıq №1. Mis telin uzunluğu L = 20 m, kəsik S = 1,5 mm. kv. Tel müqavimətini hesablayın.
Həlli: mis telin müqaviməti r = 0,018 ohm*mm. kv./m. Dəyərləri düsturla (1) əvəz etməklə R=0,24 ohm alırıq.
Enerji sisteminin müqavimətini hesablayarkən, bir telin müqaviməti tellərin sayına vurulmalıdır.
Mis əvəzinə daha yüksək müqavimətə malik alüminiumdan istifadə etsəniz (r = 0,028 ohm * mm kv. / m), onda tellərin müqaviməti müvafiq olaraq artacaqdır. Yuxarıdakı nümunə üçün müqavimət R = 0,373 ohm (55% daha çox) olacaqdır. Mis və alüminium məftillər üçün əsas materiallardır. Gümüş kimi misdən daha aşağı müqavimət göstərən metallar var. Lakin, açıq-aydın yüksək qiymətə görə istifadəsi məhduddur. Aşağıdakı cədvəldə keçirici materialların müqaviməti və digər əsas xüsusiyyətləri göstərilir.
Cədvəl - keçiricilərin əsas xüsusiyyətləri
Naqillərin istilik itkiləri
Yuxarıdakı nümunədəki kabeldən istifadə edərək, 2,2 kVt yük bir fazalı 220 V şəbəkəyə qoşularsa, cərəyan I = P / U və ya I = 2200/220 = 10 A teldən axacaq. dirijorda güc itkilərinin hesablanması:
Ppr=(I^2)*R (2)
Misal No 2. Qeyd olunan naqil üçün 220 V gərginlikli şəbəkədə 2,2 kVt gücün ötürülməsi zamanı aktiv itkiləri hesablayın.
Həlli: cərəyan və naqil müqavimətinin dəyərlərini düsturla (2) əvəz edərək Ppr=(10^2)*(2*0.24)=48 W alırıq.
Beləliklə, enerjini şəbəkədən yükə ötürərkən naqillərdə itkilər 2% -dən bir qədər çox olacaqdır. Bu enerji keçiricinin yaratdığı istiliyə çevrilir mühit. Dirijorun istilik vəziyyətinə görə (cari dəyərə görə) onun kəsişməsi xüsusi cədvəllər rəhbər tutularaq seçilir.
Məsələn, yuxarıda göstərilən keçirici üçün maksimum cərəyan 220 V şəbəkədə 19 A və ya 4,1 kVt təşkil edir.
Elektrik xətlərində aktiv itkiləri azaltmaq üçün artan gərginlik istifadə olunur. Eyni zamanda naqillərdə cərəyan azalır, itkilər düşür.
Temperaturun təsiri
Temperaturun artması metal kristal şəbəkəsinin titrəyişlərinin artmasına səbəb olur. Müvafiq olaraq, elektronlar daha çox maneə ilə qarşılaşır və bu, müqavimətin artmasına səbəb olur. Temperaturun artmasına metal müqavimətinin "həssaslığının" böyüklüyünə temperatur əmsalı α deyilir. Temperaturun hesablanması üçün formula aşağıdakı kimidir
R=Rн*, (3)
burada Rн – naqil müqaviməti at normal şərait(t°n temperaturda); t° keçiricinin temperaturudur.
Adətən t°n = 20° C. α-nın dəyəri t°n temperaturu üçün də göstərilir.
Tapşırıq 4. Mis telin müqavimətini t ° = 90 ° C temperaturda hesablayın. α mis = 0,0043, Rн = 0,24 Ohm (tapşırıq 1).
Həlli: dəyərləri düsturla (3) əvəz edərək R = 0,312 Ohm alırıq. Təhlil olunan qızdırılan telin müqaviməti otaq temperaturunda müqavimətindən 30% çoxdur.
Tezliyin təsiri
Keçiricidəki cərəyanın tezliyi artdıqca, onun səthinə yaxınlaşan yüklərin yerdəyişməsi prosesi baş verir. Səth qatında yüklərin konsentrasiyasının artması nəticəsində telin müqaviməti də artır. Bu proses “dəri effekti” və ya səth effekti adlanır. Dəri əmsalı– təsir həmçinin telin ölçüsündən və formasından asılıdır. Yuxarıdakı misal üçün, 20 kHz AC tezliyində telin müqaviməti təxminən 10% artacaq. Qeyd edək ki, yüksək tezlikli komponentlər bir çox müasir sənaye və məişət istehlakçılarından (enerji qənaət edən lampalar, keçid enerji təchizatı, tezlik çeviriciləri və s.) cari siqnala malik ola bilər.
Qonşu keçiricilərin təsiri
Cərəyanın keçdiyi hər hansı bir keçiricinin ətrafında bir maqnit sahəsi var. Qonşu keçiricilərin sahələrinin qarşılıqlı təsiri də enerji itkisinə səbəb olur və "yaxınlıq effekti" adlanır. Hər hansı bir metal keçiricinin keçirici nüvənin yaratdığı endüktansa və izolyasiyanın yaratdığı tutuma malik olduğunu da qeyd edin. Bu parametrlər də yaxınlıq effekti ilə xarakterizə olunur.
Texnologiyalar
Sıfır müqaviməti olan yüksək gərginlikli naqillər
Bu tip məftil avtomobillərin alışma sistemlərində geniş istifadə olunur. Yüksək gərginlikli naqillərin müqaviməti olduqca aşağıdır və hər metr uzunluğunda bir ohm-un bir neçə hissəsini təşkil edir. Nəzərinizə çatdıraq ki, bu böyüklüyün müqaviməti ohmmetr ilə ölçülə bilməz. ümumi istifadə. Çox vaxt ölçmə körpüləri aşağı müqavimətləri ölçmək üçün istifadə olunur.
Struktur olaraq, bu cür tellər silikon, plastik və ya digər dielektriklərə əsaslanan izolyasiya ilə çox sayda mis nüvəyə malikdir. Belə naqillərin istifadəsinin özəlliyi təkcə yüksək gərginlikdə işləmək deyil, həm də enerjinin qısa müddət ərzində ötürülməsidir (pulse rejimi).
Bimetalik kabel
Qeyd olunan kabellərin əsas tətbiq sahəsi yüksək tezlikli siqnalların ötürülməsidir. Telin nüvəsi bir növ metaldan hazırlanır, səthi başqa bir metal növü ilə örtülmüşdür. Yüksək tezliklərdə dirijorun yalnız səth təbəqəsi keçirici olduğundan, telin daxili hissəsini dəyişdirmək mümkündür. Bu, bahalı materiala qənaət edir və telin mexaniki xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır. Belə məftillərə misal olaraq: gümüşlə örtülmüş mis, mis örtüklü polad.
Nəticə
Tel müqaviməti bir qrup amillərdən asılı olan dəyərdir: keçirici növü, temperatur, cərəyan tezliyi, həndəsi parametrlər. Bu parametrlərin təsirinin əhəmiyyəti telin iş şəraitindən asılıdır. Tellər üçün tapşırıqlardan asılı olaraq optimallaşdırma meyarları ola bilər: aktiv itkilərin azaldılması, mexaniki xüsusiyyətlərin yaxşılaşdırılması, qiymətlərin azaldılması.
Mis müqaviməti temperaturla dəyişir, lakin əvvəlcə Ethernet üzərindən DC gücü üçün vacib olan keçiricilərin elektrik müqavimətindən (ohmik müqavimət) danışdığımıza və ya məlumat şəbəkələrindəki siqnallardan danışdığımıza qərar verməliyik. sonra yayılma zamanı daxiletmə itkisindən danışırıq elektromaqnit dalğası bükülmüş cüt mühitdə və zəifləmənin temperaturdan asılılığı (və daha az vacib olmayan tezlik).
Mis müqaviməti
IN beynəlxalq sistem SI keçiricilərin müqavimətini Ohm∙m ilə ölçür. İT sahəsində qeyri-sistem ölçüsü Ohm∙mm 2 /m daha tez-tez istifadə olunur, bu, hesablamalar üçün daha əlverişlidir, çünki keçiricilərin kəsişmələri adətən mm 2 ilə göstərilir. 1 Ohm∙mm 2 /m dəyəri 1 Ohm∙m-dən milyon dəfə azdır və 1 m uzunluğunda və 1 mm 2 kəsişmə sahəsi olan homojen bir keçirici olan bir maddənin müqavimətini xarakterizə edir. müqavimət 1 Ohm.
20°C-də təmiz elektrik misinin müqaviməti 0,0172 Ohm∙mm 2 /m. Müxtəlif mənbələrdə 0,018 Ohm∙mm 2 /m-ə qədər olan dəyərləri tapa bilərsiniz, bu da elektrik misinə aid edilə bilər. Dəyərlər materialın məruz qaldığı emaldan asılı olaraq dəyişir. Məsələn, naqilin çəkilməsi ("çəkilməsi") sonrasında tavlanma misin müqavimətini bir neçə faiz azaldır, baxmayaraq ki, bu, ilk növbədə elektrik xüsusiyyətlərini deyil, mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün həyata keçirilir.
Mis müqavimətinin Ethernet üzərindən güc tətbiqləri üçün birbaşa təsiri var. Dirijora vurulan orijinal DC cərəyanının yalnız bir hissəsi keçiricinin ən uzaq ucuna çatacaq - yol boyu bəzi itkilər qaçılmazdır. Misal üçün, PoE Tipi 1 Mənbə tərəfindən təmin edilən 15,4 Vt-dan ən azı 12,95 Vt-ın uzaq ucunda enerji ilə təchiz edilmiş cihaza çatmasını tələb edir.
Misin müqaviməti temperaturdan asılı olaraq dəyişir, lakin İT temperaturları üçün dəyişikliklər kiçikdir. Müqavimətdəki dəyişiklik düsturlarla hesablanır:
ΔR = α R ΔT
R 2 = R 1 (1 + α (T 2 - T 1))
burada ΔR müqavimətin dəyişməsidir, R əsas səviyyə kimi qəbul edilən temperaturda müqavimətdir (adətən 20°C), ΔT temperatur qradiyentidir, α verilmiş material üçün müqavimətin temperatur əmsalıdır (ölçü °C -1) ). 0 ° C-dən 100 ° C-ə qədər olan diapazonda mis üçün 0,004 ° C -1 temperatur əmsalı qəbul edilir. 60°C-də misin müqavimətini hesablayaq.
R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm 2 /m
Temperaturun 40°C artması ilə müqavimət 16% artıb. Kabel sistemlərini işləyərkən, əlbəttə ki, bükülmüş cüt olmamalıdır yüksək temperatur, buna yol verilməməlidir. Düzgün dizayn edilmiş və quraşdırılmış sistemlə, kabellərin temperaturu adi 20 ° C-dən az fərqlənir və sonra müqavimətdə dəyişiklik kiçik olacaq. Telekommunikasiya standartlarına uyğun olaraq, 5e və ya 6 burulmuş cüt kabel kateqoriyasında 100 m mis keçiricinin müqaviməti 20 ° C-də 9,38 ohm-dan çox olmamalıdır. Təcrübədə istehsalçılar bu dəyərə bir marj ilə uyğun gəlirlər, buna görə də 25 ° C ÷ 30 ° C temperaturda mis keçiricinin müqaviməti bu dəyəri keçmir.
Bükülmüş Cüt Siqnal Zəifləmə / Daxiletmə İtkisi
Bir elektromaqnit dalğası mis bükülmüş cüt kabel vasitəsilə yayıldıqda, onun enerjisinin bir hissəsi yaxın ucdan uzaq ucuna qədər olan yol boyunca yayılır. Kabelin temperaturu nə qədər yüksək olarsa, siqnal bir o qədər zəifləyir. Yüksək tezliklərdə zəifləmə aşağı tezliklərə nisbətən daha böyükdür və daha çox yüksək kateqoriyalar Yerləşdirmə itkisi sınağı üçün məqbul məhdudiyyətlər daha sərtdir. Bu halda, bütün limit dəyərlər 20°C temperatur üçün təyin edilir. Əgər 20°C-də ilkin siqnal P güc səviyyəsi ilə 100 m uzunluğunda seqmentin uzaq ucuna çatmışdırsa, onda yüksəlmiş temperaturlar ah, belə siqnal gücü daha qısa məsafələrdə müşahidə olunacaq. Seqmentin çıxışında eyni siqnal gücünü təmin etmək lazımdırsa, ya daha qısa bir kabel quraşdırmalı olacaqsınız (bu həmişə mümkün deyil) və ya daha az zəifləmə ilə kabel markalarını seçməlisiniz.
- 20 ° C-dən yuxarı temperaturda qorunan kabellər üçün temperaturun 1 dərəcə dəyişməsi zəifləmənin 0,2% dəyişməsinə səbəb olur.
- Bütün növ kabellər və 40 ° C-ə qədər temperaturda istənilən tezliklər üçün temperaturun 1 dərəcə dəyişməsi zəifləmənin 0,4% dəyişməsinə səbəb olur.
- Bütün növ kabellər və 40 ° C-dən 60 ° C-ə qədər olan temperaturda istənilən tezliklər üçün temperaturun 1 dərəcə dəyişməsi zəifləmənin 0,6% dəyişməsinə səbəb olur.
- Kateqoriya 3 kabellər hər dərəcə Selsi üzrə 1,5% zəifləmə dəyişikliyinə məruz qala bilər.
Artıq 2000-ci ilin əvvəlində. TIA/EIA-568-B.2 standartı, kabel yüksək temperaturlu mühitlərdə quraşdırılıbsa, maksimum icazə verilən Kateqoriya 6 daimi keçid/kanal uzunluğunu azaltmağı tövsiyə edir və temperatur nə qədər yüksəkdirsə, seqment bir o qədər qısa olmalıdır.
6A kateqoriyasında tezlik tavanının 6-cı kateqoriyadan iki dəfə yüksək olduğunu nəzərə alsaq, belə sistemlər üçün temperatur məhdudiyyətləri daha da sərt olacaqdır.
Bu gün tətbiqləri həyata keçirərkən PoE Söhbət maksimum 1 giqabitlik sürətdən gedir. 10-Gigabit proqramlar istifadə edildikdə, Ethernet üzərindən güc bir seçim deyil, ən azı hələ. Beləliklə, ehtiyaclarınızdan asılı olaraq, temperatur dəyişdikdə, ya mis müqavimətinin dəyişməsini, ya da zəifləmənin dəyişməsini nəzərə almalısınız. Hər iki halda, kabellərin 20 ° C-yə yaxın temperaturda saxlanmasını təmin etmək ən məntiqlidir.
Müqavimət eksperimental olaraq müəyyən edilmişdir R metal keçirici onun uzunluğu ilə düz mütənasibdir L və onun en kəsiyinin sahəsinə tərs mütənasibdir A:
R = ρ L/ A (26.4)
əmsalı haradadır ρ müqavimət adlanır və keçiricinin hazırlandığı maddənin xarakterik xüsusiyyəti kimi xidmət edir. Bu sağlam düşüncədir: qalın naqil nazik naqildən daha az müqavimət göstərməlidir, çünki elektronlar qalın naqildə daha böyük bir sahədə hərəkət edə bilər. Elektron axınına maneələrin sayı artdıqca dirijorun uzunluğunun artması ilə müqavimətin artacağını gözləmək olar.
Tipik dəyərlər ρ müxtəlif materiallar üçün cədvəlin birinci sütununda verilmişdir. 26.2. (Həqiqi dəyərlər təmizlik, istilik müalicəsi, temperatur və digər amillərdən asılı olaraq dəyişir.)
|
Cədvəl 26.2. Xüsusi müqavimət və müqavimətin temperatur əmsalı (TCR) (20 °C-də) |
||
| Maddə | ρ ,Ohm m | TKS α ,°C -1 |
| Dirijorlar | ||
| Gümüş | 1.59·10 -8 | 0,0061 |
| Mis | 1.68·10 -8 | 0,0068 |
| Alüminium | 2.65·10 -8 | 0,00429 |
| Volfram | 5.6·10 -8 | 0,0045 |
| Dəmir | 9.71·10 -8 | 0,00651 |
| Platin | 10,6·10 -8 | 0,003927 |
| Merkuri | 98·10 -8 | 0,0009 |
| Nikrom (Ni, Fe, Cr ərintisi) | 100·10 -8 | 0,0004 |
| Yarımkeçiricilər 1) | ||
| Karbon (qrafit) | (3-60)·10 -5 | -0,0005 |
| Germanium | (1-500)·10 -5 | -0,05 |
| Silikon | 0,1 - 60 | -0,07 |
| Dielektriklər | ||
| Şüşə | 10 9 - 10 12 | |
| Sərt rezin | 10 13 - 10 15 | |
| 1) Həqiqi dəyərlər hətta kiçik miqdarda çirklərin mövcudluğundan çox asılıdır. | ||
Gümüş ən aşağı müqavimətə malikdir, beləliklə, ən yaxşı keçirici olur; lakin bahadır. Mis gümüşdən bir qədər aşağıdır; Tellərin niyə ən çox misdən edildiyi aydındır.
Alüminium misdən daha yüksək müqavimətə malikdir, lakin çox aşağı sıxlığa malikdir və bəzi tətbiqlərdə (məsələn, elektrik xətlərində) üstünlük verilir, çünki eyni kütləli alüminium tellərin müqaviməti misdən daha azdır. Müqavimətin əksi tez-tez istifadə olunur:
σ = 1/ρ (26.5)
σ xüsusi keçiricilik adlanır. Xüsusi keçiricilik vahidlərlə ölçülür (Ohm m) -1.
Maddənin müqaviməti temperaturdan asılıdır. Bir qayda olaraq, metalların müqaviməti temperaturla artır. Bu təəccüblü olmamalıdır: temperatur artdıqca atomlar daha sürətli hərəkət edir, onların düzülüşü daha az nizamlı olur və biz onlardan elektron axınına daha çox müdaxilə edəcəklərini gözləyə bilərik. Dar temperatur diapazonlarında metalın müqaviməti temperaturla demək olar ki, xətti olaraq artır:
Harada ρ T- temperaturda müqavimət T, ρ 0 - standart temperaturda müqavimət T 0, a α - müqavimətin temperatur əmsalı (TCR). a-nın dəyərləri cədvəldə verilmişdir. 26.2. Qeyd edək ki, yarımkeçiricilər üçün TCR mənfi ola bilər. Bu aydındır, çünki artan temperaturla sərbəst elektronların sayı artır və onlar maddənin keçirici xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır. Beləliklə, yarımkeçiricinin müqaviməti artan temperaturla azala bilər (həmişə olmasa da).
Dəyərləri temperaturdan asılıdır, buna görə də bu dəyərin etibarlı olduğu temperatur aralığına diqqət yetirməlisiniz (məsələn, istinad kitabına görə fiziki kəmiyyətlər). Temperaturun dəyişmə diapazonu geniş olarsa, onda xəttilik pozulacaq və (26.6) əvəzinə temperaturun ikinci və üçüncü dərəcələrindən asılı olan terminləri ehtiva edən ifadədən istifadə etmək lazımdır:
ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),
əmsallar haradadır β Və γ adətən çox kiçik (qoyuruq T 0 = 0°С), lakin böyük ölçüdə T bu üzvlərin töhfələri əhəmiyyətli olur.
Çox aşağı temperaturda bəzi metalların, eləcə də ərintilərin və birləşmələrin müqaviməti müasir ölçmələrin dəqiqliyi daxilində sıfıra enir. Bu xassə superkeçiricilik adlanır; ilk dəfə holland fiziki Geike Kamerling Onnes (1853-1926) tərəfindən 1911-ci ildə civə 4,2 K-dən aşağı soyudulmuş zaman müşahidə edilmişdir. Bu temperaturda civənin elektrik müqaviməti birdən-birə sıfıra enmişdir.
Superkeçiricilər, adətən bir neçə dərəcə Kelvin (mütləq sıfırdan bir qədər yuxarı) olan keçid temperaturundan aşağı olan superkeçirici vəziyyətə keçirlər. Bir neçə il gərginlik olmadıqda praktiki olaraq zəifləməyən bir superkeçirici halqada elektrik cərəyanı müşahidə edildi.
IN son illər Süperkeçiricilik onun mexanizmini başa düşmək və çox aşağı temperaturlara qədər soyumaq üçün xərcləri və narahatlığı azaltmaq üçün daha yüksək temperaturda superkeçirici materialları tapmaq üçün intensiv şəkildə tədqiq edilir. Superkeçiriciliyin ilk uğurlu nəzəriyyəsi 1957-ci ildə Bardin, Kuper və Şriffer tərəfindən yaradılmışdır. Superkeçiricilər artıq böyük maqnitlərdə istifadə olunur, burada maqnit sahəsi elektrik cərəyanı tərəfindən yaradılır (bax. Fəsil 28), bu da enerji sərfiyyatını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Təbii ki, superkeçiricinin aşağı temperaturda saxlanması da enerji tələb edir.
Şərh və təkliflər qəbul edilir və xoş gəlmisiniz!
Maddənin müqaviməti nədir? Cavab vermək sadə sözlərlə Bu suala cavab vermək üçün fizika kursunu xatırlamalı və bu tərifin fiziki təcəssümünü təsəvvür etməlisiniz. Maddədən elektrik cərəyanı keçir və o, öz növbəsində müəyyən qüvvə ilə cərəyanın keçməsinin qarşısını alır.
Maddənin müqaviməti anlayışı
Maddənin cərəyanın axmasına nə qədər mane olduğunu göstərən bu dəyər, yəni xüsusi müqavimətdir (Latın hərfi “rho”). Beynəlxalq vahidlər sistemində müqavimət Ohm ilə ifadə edilir, metrə vurulur. Hesablama düsturu belədir: "Müqavimət kəsik sahəsinə vurulur və keçiricinin uzunluğuna bölünür."
Sual yaranır: “Müqaviməti taparkən niyə başqa müqavimət istifadə olunur?” Cavab sadədir, iki fərqli kəmiyyət var - müqavimət və müqavimət. İkincisi, bir maddənin cərəyanın ondan keçməsinə nə qədər qadir olduğunu göstərir və birincisi praktiki olaraq eyni şeyi göstərir, yalnız biz artıq ümumi mənada bir maddə haqqında deyil, müəyyən uzunluğa və çarpaz keçiriciyə malik olan bir keçiricidən danışırıq. bu maddədən hazırlanmış bölmə sahəsi.
Maddənin elektrik cərəyanını ötürmə qabiliyyətini xarakterizə edən qarşılıqlı kəmiyyət xüsusi elektrik keçiriciliyi adlanır və xüsusi müqavimətin hesablandığı düstur birbaşa xüsusi keçiriciliklə bağlıdır.
Mis Tətbiqləri
Müqavimət anlayışı müxtəlif metallar tərəfindən elektrik cərəyanının keçiriciliyinin hesablanmasında geniş istifadə olunur. Bu hesablamalara əsasən, tikinti, cihazqayırma və digər sahələrdə istifadə olunan elektrik keçiricilərinin istehsalı üçün müəyyən bir metaldan istifadənin məqsədəuyğunluğu barədə qərarlar qəbul edilir.
Metal müqavimət masası
Mövcüd olmaq müəyyən cədvəllər? metalların ötürülməsi və müqaviməti haqqında mövcud məlumatları bir araya gətirən, bir qayda olaraq, bu cədvəllər müəyyən şərtlər üçün hesablanır.
Xüsusilə, geniş yayılmışdır metal monokristal müqavimət cədvəli iyirmi dərəcə Selsi temperaturunda, həmçinin metalların və ərintilərin müqavimət cədvəli.
Bu cədvəllər ideal deyilən şərtlərdə müxtəlif məlumatları hesablamaq üçün istifadə olunur; xüsusi məqsədlər üçün dəyərləri hesablamaq üçün düsturlardan istifadə etməlisiniz.
Mis. Onun xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri
Maddənin və xassələrin təsviri
Mis bəşəriyyət tərəfindən çoxdan kəşf edilmiş və eyni zamanda uzun müddət müxtəlif texniki məqsədlər üçün istifadə edilən bir metaldır. Mis yüksək elektrik keçiriciliyinə malik çox elastik və çevik metaldır və onu müxtəlif naqillər və keçiricilər hazırlamaq üçün çox məşhur edir.
Misin fiziki xüsusiyyətləri:
- ərimə nöqtəsi - 1084 dərəcə Selsi;
- qaynama nöqtəsi - 2560 dərəcə Selsi;
- 20 dərəcədə sıxlıq - kubmetrə bölünən 8890 kiloqram;
- sabit təzyiq və temperaturda xüsusi istilik tutumu 20 dərəcə - 385 kJ/J*kq
- elektrik müqaviməti - 0,01724;
Mis növləri
Bu metalı bir neçə qrupa və ya sinifə bölmək olar, onların hər biri öz xüsusiyyətlərinə və sənayedə tətbiqinə malikdir:
- M00, M0, M1 dərəcələri kabellərin və keçiricilərin istehsalı üçün əladır, yenidən ərimə zamanı oksigenlə həddindən artıq doyma aradan qaldırılır.
- M2 və M3 qiymətləri kiçik miqyaslı yuvarlanma üçün nəzərdə tutulmuş və ən kiçik miqyaslı texniki və sənaye tapşırıqlarını yerinə yetirən aşağı qiymətli variantlardır.
- M1, M1f, M1r, M2r, M3r markaları xüsusi tələblər və istəklər ilə müəyyən bir istehlakçı üçün istehsal olunan bahalı mis markalarıdır.
Bir-biri arasında möhürlər bir neçə cəhətdən fərqlənir:
Çirklərin misin xassələrinə təsiri
Çirklər məhsulların mexaniki, texniki və performans xüsusiyyətlərinə təsir göstərə bilər.
Sonda vurğulamaq lazımdır ki, mis unikal xüsusiyyətlərə malik unikal bir metaldır. Avtomobil sənayesində, elektrik sənayesi üçün elementlərin istehsalı, elektrik cihazları, istehlak malları, saatlar, kompüterlər və daha çox şeylərdə istifadə olunur. Aşağı müqaviməti ilə bu metal keçiricilər və digər elektrik cihazlarının istehsalı üçün əla materialdır. Bu xüsusiyyətdə mis yalnız gümüşdən üstündür, lakin daha yüksək qiymətə görə elektrik sənayesində eyni tətbiqi tapmamışdır.
Terminallarında potensial fərq olan bir elektrik dövrəsi bağlandıqda elektrik cərəyanı meydana gəlir. Sərbəst elektronlar, elektrik sahəsi qüvvələrinin təsiri altında keçirici boyunca hərəkət edirlər. Hərəkətində elektronlar keçiricinin atomları ilə toqquşur və onlara öz kinetik enerjisini verir. Elektronların hərəkət sürəti davamlı olaraq dəyişir: elektronlar atomlar, molekullar və digər elektronlarla toqquşduqda azalır, sonra elektrik sahəsinin təsiri altında yeni toqquşma zamanı artır və yenidən azalır. Nəticədə dirijor quraşdırılır vahid hərəkət saniyədə bir neçə santimetr sürətlə elektronların axını. Nəticə etibarilə, keçiricidən keçən elektronlar həmişə onun tərəfdən hərəkətlərinə qarşı müqavimətlə qarşılaşırlar. Elektrik cərəyanı keçiricidən keçdikdə, sonuncu qızdırılır.
Elektrik müqaviməti
Təyin edilmiş bir keçiricinin elektrik müqaviməti Latın hərfi r, elektrik cərəyanı ondan keçdikdə elektrik enerjisini istilik enerjisinə çevirmək üçün cismin və ya mühitin mülkiyyətidir.
Diaqramlarda elektrik müqaviməti Şəkil 1-də göstərildiyi kimi göstərilmişdir. A.
Bir dövrədə cərəyanı dəyişdirməyə xidmət edən dəyişən elektrik müqaviməti deyilir reostat. Diaqramlarda reostatlar Şəkil 1-də göstərildiyi kimi təyin edilmişdir. b. IN ümumi görünüş Bir reostat, bir izolyasiya bazasına sarılmış bir və ya digər müqavimətli bir teldən hazırlanır. Sürgü və ya reostat qolu müəyyən bir vəziyyətdə yerləşdirilir, bunun nəticəsində dövrəyə tələb olunan müqavimət daxil edilir.
Kiçik bir kəsikli uzun bir keçirici cərəyana böyük bir müqavimət yaradır. Böyük en kəsiyi olan qısa keçiricilər cərəyana az müqavimət göstərir.
Fərqli materiallardan iki keçirici götürsəniz, lakin eyni uzunluqda və kəsikdə, o zaman keçiricilər cərəyanı fərqli keçirəcəklər. Bu, bir dirijorun müqavimətinin keçiricinin özünün materialından asılı olduğunu göstərir.
Dirijorun temperaturu da onun müqavimətinə təsir göstərir. Temperatur artdıqca metalların müqaviməti artır, mayelərin və kömürün müqaviməti isə azalır. Yalnız bəzi xüsusi metal ərintiləri (manqanin, konstantan, nikel və başqaları) artan temperaturla müqavimətini çətin ki, dəyişir.
Deməli, keçiricinin elektrik müqavimətinin aşağıdakılardan asılı olduğunu görürük: 1) keçiricinin uzunluğundan, 2) keçiricinin en kəsiyindən, 3) keçiricinin materialından, 4) keçiricinin temperaturundan.
Müqavimət vahidi bir ohmdur. Om tez-tez yunan dilində işarələnir böyük hərfΩ (omeqa). Buna görə də, "Dirijorun müqaviməti 15 ohm" yazmaq əvəzinə sadəcə yaza bilərsiniz: r= 15 Ω.
1000 ohm 1 adlanır kiloohm(1kOhm və ya 1kΩ),
1.000.000 ohm 1 adlanır meqaohm(1mOhm və ya 1MΩ).
Müxtəlif materiallardan keçiricilərin müqavimətini müqayisə edərkən, hər bir nümunə üçün müəyyən bir uzunluq və kəsik almaq lazımdır. Sonra hansı materialın elektrik cərəyanını daha yaxşı və ya pis keçirdiyini mühakimə edə biləcəyik.
Video 1. Konduktorun müqaviməti
Elektrik müqaviməti
1 m uzunluğunda, 1 mm² kəsiyi olan bir keçiricinin ohm ilə müqaviməti deyilir müqavimət və yunan hərfi ilə işarələnir ρ (ro).
Cədvəl 1 bəzi keçiricilərin müqavimətini göstərir.
Cədvəl 1
Müxtəlif keçiricilərin müqavimətləri
Cədvəl göstərir ki, uzunluğu 1 m və kəsiyi 1 mm² olan bir dəmir telin 0,13 Ohm müqaviməti var. 1 Ohm müqavimət əldə etmək üçün 7,7 m belə tel götürməlisiniz. Gümüş ən aşağı müqavimətə malikdir. 1 mm² kəsiyi olan 62,5 m gümüş məftil götürməklə 1 Ohm müqavimət əldə etmək olar. Gümüş ən yaxşı keçiricidir, lakin gümüşün dəyəri onun kütləvi istifadə imkanlarını istisna edir. Cədvəldə gümüşdən sonra mis gəlir: 1 mm² kəsiyi olan 1 m mis məftil 0,0175 Ohm müqavimətə malikdir. 1 ohm müqavimət əldə etmək üçün belə bir teldən 57 m götürməlisiniz.
Təmizləmə yolu ilə əldə edilən kimyəvi cəhətdən təmiz mis elektrotexnikada məftillərin, kabellərin, elektrik maşınlarının və qurğularının sarğılarının istehsalı üçün geniş istifadə edilmişdir. Alüminium və dəmir də keçirici kimi geniş istifadə olunur.
Dirijorun müqaviməti düsturla müəyyən edilə bilər:
Harada r– ohmlarda keçiricinin müqaviməti; ρ – keçiricinin xüsusi müqaviməti; l- m-də keçiricinin uzunluğu; S– mm²-də keçirici kəsiyi.
Misal 1. 5 mm² kəsiyi olan 200 m dəmir telin müqavimətini təyin edin.
Misal 2. 2,5 mm² kəsiyi olan 2 km alüminium telin müqavimətini hesablayın.
Müqavimət düsturundan keçiricinin uzunluğunu, müqavimətini və kəsiyini asanlıqla müəyyən edə bilərsiniz.
Misal 3. Radio qəbuledicisi üçün 0,21 mm² kəsiyi olan nikel teldən 30 Ohm müqavimət göstərmək lazımdır. Lazım olan telin uzunluğunu müəyyənləşdirin.
Misal 4. Müqaviməti 25 Ohm olduqda, 20 m nikrom telin kəsişməsini təyin edin.
Misal 5. Kesiti 0,5 mm² və uzunluğu 40 m olan bir telin 16 Ohm müqaviməti var. Tel materialını müəyyənləşdirin.
Dirijorun materialı onun müqavimətini xarakterizə edir.
Müqavimət cədvəlinə əsasən, qurğuşunun bu müqavimətə malik olduğunu görürük.
Yuxarıda qeyd olundu ki, keçiricilərin müqaviməti temperaturdan asılıdır. Gəlin aşağıdakı təcrübəni edək. Bir neçə metr nazik metal teli spiral şəklində küləyin və bu spiralı batareya dövrəsinə birləşdirək. Cərəyanı ölçmək üçün dövrəyə bir ampermetr bağlayırıq. Bobin burner alovunda qızdırıldıqda, ampermetrin oxunuşlarının azalacağını görəcəksiniz. Bu, bir metal telin müqavimətinin qızdırma ilə artdığını göstərir.
Bəzi metallar üçün 100° qızdırıldıqda müqavimət 40-50% artır. İstilik ilə müqavimətini bir qədər dəyişən ərintilər var. Bəzi xüsusi ərintilər temperatur dəyişdikdə müqavimətdə faktiki olaraq heç bir dəyişiklik göstərmir. Metal keçiricilərin müqaviməti temperaturun artması ilə artır, elektrolitlərin (maye keçiricilərinin), kömürün və bəzi bərk maddələrin müqaviməti isə əksinə azalır.
Müqavimət termometrlərinin qurulması üçün metalların temperaturun dəyişməsi ilə müqavimətini dəyişmək qabiliyyətindən istifadə olunur. Bu termometr mika çərçivəsinə sarılmış platin məftildir. Bir termometri, məsələn, bir sobaya yerləşdirmək və qızdırılmadan əvvəl və sonra platin telin müqavimətini ölçməklə, sobadakı temperaturu təyin etmək olar.
İlkin müqavimətin 1 ohm və 1 ° temperaturda qızdırıldığı zaman keçiricinin müqavimətinin dəyişməsi adlanır. müqavimətin temperatur əmsalı və α hərfi ilə işarələnir.
Əgər temperaturda t 0 keçirici müqavimətdir r 0 və temperaturda t bərabərdir r t, sonra müqavimətin temperatur əmsalı
Qeyd. Bu düsturdan istifadə edərək hesablama yalnız müəyyən bir temperatur aralığında (təxminən 200 ° C-ə qədər) edilə bilər.
Bəzi metallar üçün α müqavimətinin temperatur əmsalının dəyərlərini təqdim edirik (Cədvəl 2).
cədvəl 2
Bəzi metallar üçün temperatur əmsalı dəyərləri
Müqavimətin temperatur əmsalı düsturundan müəyyən edirik r t:
r t = r 0 .
Misal 6. 0°C-də müqaviməti 100 Ohm olarsa, 200°C-yə qədər qızdırılan dəmir telin müqavimətini təyin edin.
r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohm.
Misal 7. Platin teldən hazırlanmış bir müqavimət termometrinin 15 ° C-də bir otaqda müqaviməti 20 ohm idi. Termometr sobaya qoyuldu və bir müddət sonra onun müqaviməti ölçüldü. 29,6 Ohm-a bərabər olduğu ortaya çıxdı. Fırındakı temperaturu təyin edin.
Elektrik keçiriciliyi
İndiyə qədər keçiricinin elektrik cərəyanına verdiyi maneə kimi keçiricinin müqavimətini hesab etdik. Ancaq yenə də cərəyan keçiricidən keçir. Buna görə də, müqavimət (maneə) ilə yanaşı, dirijor da elektrik cərəyanını, yəni keçiriciliyi keçirmə qabiliyyətinə malikdir.
Bir keçiricinin müqaviməti nə qədər çox olarsa, keçiriciliyi də bir o qədər az olar, elektrik cərəyanını bir o qədər pis keçirər və əksinə, keçiricinin müqaviməti nə qədər aşağı olarsa, keçiriciliyi nə qədər çox olarsa, cərəyanın keçiricidən keçməsi bir o qədər asan olar. Buna görə də keçiricinin müqaviməti və keçiriciliyi qarşılıqlı kəmiyyətlərdir.
Riyaziyyatdan məlumdur ki, 5-in tərsi 1/5 və əksinə, 1/7-nin tərsi 7-dir.Ona görə də dirijorun müqaviməti hərflə işarələnirsə r, onda keçiricilik 1/ kimi müəyyən edilir. r. Keçiricilik adətən g hərfi ilə simvollaşdırılır.
Elektrik keçiriciliyi (1/Ohm) və ya siemens ilə ölçülür.
Misal 8. Dirijorun müqaviməti 20 ohm-dur. Onun keçiriciliyini təyin edin.
Əgər r= 20 Ohm, onda
Misal 9. Dirijorun keçiriciliyi 0,1 (1/Ohm) təşkil edir. Onun müqavimətini təyin edin
Əgər g = 0,1 (1/Ohm), onda r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)
