مقاومت الکتریکی مس 0 است. مقاومت الکتریکی چیست

14.04.2018

هادی های ساخته شده از مس، آلومینیوم، آلیاژهای آنها و آهن (فولاد) به عنوان قطعات رسانا در تاسیسات الکتریکی استفاده می شود.

مس یکی از بهترین مواد رسانا است. چگالی مس در دمای 20 درجه سانتی گراد 8.95 گرم بر سانتی متر مکعب است، نقطه ذوب آن 1083 درجه سانتی گراد است، اما به راحتی در اسید نیتریک حل می شود و در اسیدهای کلریدریک و سولفوریک رقیق تنها در حضور اسید حل می شود. عوامل اکسید کننده (اکسیژن). در هوا، مس به سرعت با یک لایه نازک از اکسید تیره پوشیده می شود، اما این اکسیداسیون به عمق فلز نفوذ نمی کند و به عنوان محافظت در برابر خوردگی بیشتر عمل می کند. مس به خوبی برای آهنگری و نورد بدون حرارت مناسب است.

برای تولید از آن استفاده می شود مس الکترولیتیدر شمش های حاوی 99.93 درصد مس خالص.

هدایت الکتریکی مس به شدت به مقدار و نوع ناخالصی ها و تا حدی به عملیات مکانیکی و حرارتی بستگی دارد. در 20 درجه سانتیگراد 0.0172-0.018 اهم x mm2/m است.

برای ساخت رساناها از مس نرم، نیمه سخت یا سخت به ترتیب با وزن مخصوص 8.9، 8.95 و 8.96 گرم بر سانتی متر مکعب استفاده می شود.

این به طور گسترده ای برای ساخت قطعات زنده استفاده می شود. مس در آلیاژهای دیگر فلزات. آلیاژهای زیر بیشترین کاربرد را دارند.

برنج آلیاژی از مس و روی است که حاوی حداقل 50 درصد مس در آلیاژ با افزودن فلزات دیگر است. برنج 0.031 - 0.079 اهم x mm2/m. برنج - تمبک با محتوای مس بیش از 72 درصد (دارای خاصیت شکل پذیری بالا، ضد خوردگی و ضد اصطکاک) و برنج مخصوص با افزودن آلومینیوم، قلع، سرب یا منگنز.

تماس برنجی

برنز آلیاژی از مس و قلع با افزودنی‌های فلزات مختلف است. برنز با توجه به محتوای جزء اصلی در آلیاژ، قلع، آلومینیوم، سیلیکون، فسفر و کادمیوم نامیده می شود. مقاومتبرنز 0.021 - 0.052 اهم x mm 2 / m.

برنج و برنز خواص مکانیکی و فیزیکی و شیمیایی خوبی دارند. آنها به راحتی توسط ریخته گری و تزریق پردازش می شوند و در برابر خوردگی جوی مقاوم هستند.

آلومینیوم - با توجه به کیفیت آن دومین ماده رسانا بعد از مس.نقطه ذوب 659.8 درجه سانتی گراد. چگالی آلومینیوم در دمای 20 درجه 2.7 گرم بر سانتی متر مکعب است. آلومینیوم ریخته گری آسان و ماشینکاری آسان است. در دمای 100 تا 150 درجه سانتیگراد، آلومینیوم چکش‌خوار و انعطاف‌پذیر است (می‌توان آن را به صورت ورق‌هایی با ضخامت 0.01 میلی‌متر نورد کرد).

رسانایی الکتریکی آلومینیوم به شدت به ناخالصی ها و کمی به عملیات مکانیکی و حرارتی وابسته است. هرچه ترکیب آلومینیوم خالص تر باشد، هدایت الکتریکی و مقاومت بهتر آن بیشتر است تاثیرات شیمیایی. پردازش، نورد و بازپخت به طور قابل توجهی تاثیر می گذارد قدرت مکانیکیآلومینیوم کار سرد آلومینیوم باعث افزایش سختی، کشش و استحکام کششی آن می شود. مقاومت آلومینیومدر 20 درجه سانتیگراد 0.026 - 0.029 اهم x mm 2 / m.

هنگام جایگزینی مس با آلومینیوم، سطح مقطع هادی باید از نظر هدایت، یعنی 1.63 برابر افزایش یابد.

با رسانایی برابر، هادی آلومینیومی 2 برابر سبکتر از مسی خواهد بود.

برای ساخت رساناها از آلومینیوم استفاده می شود که حاوی حداقل 98٪ آلومینیوم خالص، سیلیکون حداکثر 0.3٪، آهن حداکثر 0.2٪ باشد.

برای ساخت قطعات از قطعات حامل جریان استفاده می شود آلیاژهای آلومینیوم با سایر فلزاتبه عنوان مثال: Duralumin - آلیاژ آلومینیوم با مس و منگنز.

سیلومین یک آلیاژ ریخته گری سبک است که از آلومینیوم با مخلوطی از سیلیکون، منیزیم و منگنز ساخته شده است.

آلیاژهای آلومینیوم دارای خواص ریخته گری خوب و استحکام مکانیکی بالایی هستند.

موارد زیر بیشترین کاربرد را در مهندسی برق دارند: آلیاژهای آلومینیوم:

آلیاژ تغییر شکل پذیر آلومینیوم درجه AD، دارای محتوای آلومینیوم حداقل 98.8 و سایر ناخالصی ها تا 1.2.

آلیاژ تغییر شکل‌پذیر آلومینیوم درجه AD1، حاوی آلومینیوم حداقل 99.3 n و سایر ناخالصی‌ها تا 0.7.

آلیاژ تغییر شکل پذیر آلومینیوم با نام تجاری AD31، دارای آلومینیوم 97.35 - 98.15 و سایر ناخالصی های 1.85 -2.65.

آلیاژهای گرید AD و AD1 برای ساخت محفظه ها و قالب های گیره های سخت افزاری استفاده می شوند. آلیاژ درجه AD31 برای ساخت پروفیل ها و شینه هایی که برای هادی های الکتریکی استفاده می شود استفاده می شود.

در نتیجه عملیات حرارتی، محصولات ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم دارای استحکام و محدودیت های بازده (خزش) بالایی هستند.

آهن - نقطه ذوب 1539 درجه سانتیگراد. چگالی آهن 7.87 است. آهن در اسیدها حل می شود و توسط هالوژن و اکسیژن اکسید می شود.

گریدهای مختلفی از فولاد در مهندسی برق استفاده می شود، به عنوان مثال:

فولادهای کربنی آلیاژهای چکش خوار آهن با کربن و سایر ناخالصی های متالورژیکی هستند.

مقاومت فولادهای کربنی 0.103 - 0.204 اهم x mm 2 / m است.

فولادهای آلیاژی آلیاژهایی با افزودنی‌های کروم، نیکل و سایر عناصر اضافه شده به فولاد کربنی هستند.

فولادها خواص خوبی دارند.

موارد زیر به طور گسترده به عنوان افزودنی در آلیاژها و همچنین برای ساخت لحیم کاری و تولید فلزات رسانا استفاده می شود:

کادمیوم یک فلز چکش خوار است. نقطه ذوب کادمیوم 321 درجه سانتیگراد است. مقاومت 0.1 اهم x میلی متر 2 / متر. در مهندسی برق، از کادمیوم برای تهیه لحیم‌های کم ذوب و برای پوشش‌های محافظ (آبکاری کادمیوم) روی سطوح فلزی استفاده می‌شود. از نظر خواص ضد خوردگی، کادمیوم نزدیک به روی است، اما پوشش‌های کادمیوم متخلخل کمتری دارند و در لایه نازک‌تری نسبت به روی اعمال می‌شوند.

نیکل - نقطه ذوب 1455 درجه سانتیگراد. مقاومت نیکل 0.068 - 0.072 اهم x mm 2 / m. در دماهای معمولی توسط اکسیژن اتمسفر اکسید نمی شود. نیکل در آلیاژها و برای پوشش محافظ (آبکاری نیکل) سطوح فلزی استفاده می شود.

قلع - نقطه ذوب 231.9 درجه سانتیگراد. مقاومت قلع 0.124 - 0.116 اهم x mm 2 / m است. قلع برای لحیم کاری پوشش محافظ (قلع کاری) فلزات در داخل استفاده می شود شکل خالصو به صورت آلیاژ با فلزات دیگر.

سرب - نقطه ذوب 327.4 درجه سانتیگراد. مقاومت ویژه 0.217 - 0.227 اهم x mm 2 / m. سرب در آلیاژهای فلزات دیگر به عنوان یک ماده مقاوم در برابر اسید استفاده می شود. به آلیاژهای لحیم کاری (لحیم کاری) اضافه شده است.

نقره یک فلز بسیار چکش خوار و چکش خوار است. نقطه ذوب نقره 960.5 درجه سانتیگراد است. نقره - بهترین راهنماگرما و جریان الکتریکیمقاومت نقره 0.015 - 0.016 اهم x mm 2 / m است. نقره برای پوشش محافظ (نقره کاری) سطوح فلزی استفاده می شود.

آنتیموان فلزی براق و شکننده با نقطه ذوب 631 درجه سانتیگراد است. آنتیموان به عنوان افزودنی در آلیاژهای لحیم کاری (لحیم کاری) استفاده می شود.

کروم یک فلز سخت و براق است. نقطه ذوب 1830 درجه سانتی گراد در هوا در دمای معمولی تغییر نمی کند. مقاومت کروم 0.026 اهم x mm 2 / m است. کروم در آلیاژها و برای پوشش محافظ (آبکاری کروم) سطوح فلزی استفاده می شود.

روی - نقطه ذوب 419.4 درجه سانتیگراد. مقاومت روی 0.053 - 0.062 اهم x mm 2 / m. در هوای مرطوب، روی اکسید می شود و با لایه ای از اکسید پوشیده می شود که در برابر تأثیرات شیمیایی بعدی محافظت می کند. در مهندسی برق از روی به عنوان افزودنی در آلیاژها و لحیم کاری ها و همچنین برای پوشش محافظ (روی آبکاری) سطوح قطعات فلزی استفاده می شود.

به محض اینکه الکتریسیته از آزمایشگاه های دانشمندان خارج شد و به طور گسترده در عمل معرفی شد زندگی روزمره، این سؤال در مورد جستجوی موادی مطرح شد که دارای ویژگی های معین و گاه کاملاً متضاد در رابطه با جریان الکتریکی از طریق آنها هستند.

مثلاً هنگام انتقال انرژی الکتریکیدر فواصل طولانی، مواد سیم مشمول الزاماتی برای به حداقل رساندن تلفات ناشی از گرمایش ژول در ترکیب با ویژگی‌های وزن کم بود. نمونه ای از این خطوط برق آشنا با ولتاژ بالا از سیم های آلومینیومی با هسته فولادی است.

یا برعکس، برای ایجاد بخاری های برقی لوله ای فشرده، به موادی با مقاومت الکتریکی نسبتاً بالا و پایداری حرارتی بالا نیاز بود. ساده ترین نمونه دستگاهی که از موادی با خواص مشابه استفاده می کند مشعل اجاق برقی آشپزخانه معمولی است.

رساناهایی که در زیست شناسی و پزشکی به عنوان الکترود، پروب و پروب استفاده می شوند، به مقاومت شیمیایی بالا و سازگاری با مواد زیستی همراه با مقاومت تماس کم نیاز دارند.

یک کهکشان کامل از مخترعان از کشورهای مختلف: انگلستان، روسیه، آلمان، مجارستان و ایالات متحده آمریکا. توماس ادیسون با انجام بیش از هزار آزمایش برای آزمایش خواص مواد مناسب برای نقش رشته ها، لامپی با مارپیچ پلاتین ایجاد کرد. لامپ های ادیسون اگرچه عمر مفید بالایی داشتند اما به دلیل هزینه بالای مواد اولیه کاربردی نبودند.

کار بعدی مخترع روسی Lodygin که پیشنهاد استفاده از تنگستن و مولیبدن نسبتاً نسوز و نسوز نسبتاً ارزان و با مقاومت بالاتر به عنوان مواد رشته ای را ارائه کرد، کاربرد عملی یافت. علاوه بر این، Lodygin پیشنهاد پمپاژ هوا از سیلندرهای لامپ رشته ای، جایگزینی آن با گازهای بی اثر یا نجیب را ارائه کرد که منجر به ایجاد لامپ های رشته ای مدرن شد. پیشگام تولید انبوه لامپ های برقی مقرون به صرفه و بادوام شرکت جنرال الکتریک بود که Lodygin حقوق ثبت اختراع خود را به آن واگذار کرد و سپس برای مدت طولانی در آزمایشگاه های شرکت با موفقیت کار کرد.

این فهرست را می‌توان ادامه داد، زیرا ذهن انسان کنجکاو آنقدر مبتکر است که گاهی برای حل یک مشکل فنی خاص، به موادی با خواص بی‌سابقه یا با ترکیبی باورنکردنی از این خواص نیاز دارد. طبیعت دیگر نمی تواند مطابق با اشتهای ما باشد و دانشمندان از سرتاسر جهان برای ایجاد موادی که مشابه طبیعی ندارند به مسابقه پیوسته اند.

این اتصال عمدی بدنه یا محفظه دستگاه های الکتریکی به یک دستگاه اتصال زمین محافظ است. به طور معمول، زمین به شکل نوارهای فولادی یا مسی، لوله‌ها، میله‌ها یا گوشه‌های مدفون در زمین تا عمق بیش از 2.5 متر انجام می‌شود که در صورت وقوع حادثه، جریان جریان را در طول دستگاه مدار تضمین می‌کند - مسکن یا پوشش - زمین - سیم خنثی منبع جریان متناوب. مقاومت این مدار نباید بیشتر از 4 اهم باشد. در این حالت، ولتاژ روی بدنه دستگاه اضطراری به مقادیری کاهش می یابد که برای انسان بی خطر است و دستگاه های حفاظت مدار خودکار به یک صورت یا دیگری دستگاه اضطراری را خاموش می کنند.

هنگام محاسبه عناصر زمینی محافظ، آگاهی از مقاومت خاک، که می تواند بسیار متفاوت باشد، نقش مهمی ایفا می کند.

مطابق با داده های موجود در جداول مرجع، مساحت دستگاه اتصال به زمین انتخاب می شود، تعداد عناصر زمین و طراحی واقعی کل دستگاه از آن محاسبه می شود. عناصر ساختاری دستگاه اتصال زمین محافظ با جوشکاری متصل می شوند.

توموگرافی الکتریکی

اکتشاف الکتریکی محیط زمین شناسی نزدیک به سطح را مطالعه می کند و برای جستجوی سنگ معدن و کانی های غیرفلزی و سایر اشیاء بر اساس مطالعه میدان های مختلف الکتریکی و الکترومغناطیسی مصنوعی استفاده می شود. یک مورد خاص از اکتشاف الکتریکی، توموگرافی الکتریکی (توموگرافی مقاومتی الکتریکی) است - روشی برای تعیین خواص سنگ ها با مقاومت آنها.

ماهیت روش این است که در یک موقعیت خاص از منبع میدان الکتریکی، اندازه گیری ولتاژ روی پروب های مختلف انجام می شود، سپس منبع میدان به مکان دیگری منتقل می شود یا به منبع دیگری سوئیچ می شود و اندازه گیری ها تکرار می شود. منابع میدانی و پروب های گیرنده میدانی روی سطح و در چاه ها قرار می گیرند.

سپس داده های دریافتی با استفاده از مدرن پردازش و تفسیر می شوند روش های کامپیوتریپردازشی که به شما امکان می دهد اطلاعات را در قالب تصاویر دو بعدی و سه بعدی تجسم کنید.

بودن خیلی روش دقیقجستجو، توموگرافی الکتریکی کمک ارزشمندی به زمین شناسان، باستان شناسان و دیرینه شناسان می کند.

تعیین شکل وقوع ذخایر معدنی و مرزهای پراکنش آنها (طرح بندی) امکان شناسایی وقوع ذخایر رگه ای مواد معدنی را فراهم می کند که به طور قابل توجهی هزینه های توسعه بعدی آنها را کاهش می دهد.

برای باستان شناسان، این روش جستجو اطلاعات ارزشمندی در مورد محل تدفین های باستانی و وجود آثار در آنها فراهم می کند و در نتیجه هزینه های کاوش را کاهش می دهد.

دیرینه شناسان از توموگرافی الکتریکی برای جستجوی بقایای فسیل شده حیوانات باستانی استفاده می کنند. نتایج کار آنها را می توان در موزه های علوم طبیعی در قالب بازسازی های خیره کننده از اسکلت های جانوران ماقبل تاریخ مشاهده کرد.

علاوه بر این، توموگرافی الکتریکی در طول ساخت و ساز و عملیات بعدی سازه های مهندسی استفاده می شود: ساختمان های بلند، سدها، دایک ها، خاکریزها و غیره.

تعاریف مقاومت در عمل

گاهی اوقات برای حل مشکلات عملی، ممکن است با تعیین ترکیب یک ماده، به عنوان مثال، سیم برای برش فوم پلی استایرن، مواجه شویم. ما دو سیم پیچ با قطر مناسب از مواد مختلف ناشناخته داریم. برای حل مشکل، باید مقاومت الکتریکی آنها را پیدا کرد و سپس با استفاده از تفاوت مقادیر یافت شده یا با استفاده از جدول جستجو، مواد سیم را تعیین کرد.

با متر اندازه گیری می کنیم و از هر نمونه 2 متر سیم می بریم. بیایید قطر سیم های d1 و d2 را با یک میکرومتر تعیین کنیم. پس از روشن کردن مولتی متر تا حد پایین اندازه گیری مقاومت، مقاومت نمونه R1 را اندازه گیری می کنیم. ما این روش را برای نمونه دیگری تکرار می کنیم و مقاومت R2 آن را نیز اندازه می گیریم.

اجازه دهید این منطقه را در نظر بگیریم سطح مقطعسیم با فرمول محاسبه می شود

S = π ∙ d 2/4

اکنون فرمول محاسبه مقاومت الکتریکی به صورت زیر خواهد بود:

ρ = R ∙ π ∙ d 2/4 ∙ L

با جایگزینی مقادیر به دست آمده L، d1 و R1 در فرمول محاسبه مقاومت ارائه شده در مقاله بالا، مقدار ρ1 را برای نمونه اول محاسبه می کنیم.

ρ 1 = 0.12 اهم میلی متر 2 / متر

با جایگزینی مقادیر به دست آمده از L، d2 و R2 در فرمول، مقدار ρ2 را برای نمونه دوم محاسبه می کنیم.

ρ 2 = 1.2 اهم میلی متر 2 / متر

از مقایسه مقادیر ρ1 و ρ2 با داده های مرجع در جدول 2 بالا، نتیجه می گیریم که ماده نمونه اول فولاد و نمونه دوم نیکروم است که از آن رشته برش را می سازیم.

آنها به توانایی یک فلز برای عبور جریان باردار از خود می گویند. به نوبه خود، مقاومت یکی از ویژگی های یک ماده است. هر چه مقاومت الکتریکی در یک ولتاژ معین بیشتر باشد، نیروی مقاومت یک رسانا در برابر حرکت الکترون های باردار هدایت شده در امتداد آن کمتر خواهد بود. از آنجایی که خاصیت انتقال الکتریسیته، مقاومت متقابل است، به این معنی است که به صورت فرمول به صورت نسبت 1/R بیان خواهد شد.

مقاومت همیشه به کیفیت مواد مورد استفاده در ساخت دستگاه ها بستگی دارد. بر اساس پارامترهای یک هادی با طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع اندازه گیری می شود. به عنوان مثال، خاصیت مقاومت ویژه برای مس همیشه برابر با 0.0175 اهم، برای آلومینیوم - 0.029، آهن - 0.135، ثابتان - 0.48، نیکروم - 1-1.1 است. مقاومت فولاد برابر با عدد 2*10-7 اهم متر است

مقاومت در برابر جریان مستقیماً با طول هادی که در طول آن حرکت می کند، متناسب است. هر چه دستگاه طولانی تر باشد، مقاومت بالاتری دارد. اگر تصور کنید که دو جفت رگ خیالی با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، درک این رابطه آسان تر خواهد بود. بگذارید لوله اتصال برای یک جفت دستگاه نازک تر و برای دیگری ضخیم تر بماند. هنگامی که هر دو جفت از آب پر می شوند، انتقال مایع از طریق یک لوله ضخیم بسیار سریعتر خواهد بود، زیرا مقاومت کمتری در برابر جریان آب خواهد داشت. با این تشبیه، عبور او از یک هادی ضخیم آسان تر از یک هادی نازک است.

مقاومت، به عنوان یک واحد SI، با Ohm.m اندازه گیری می شود. رسانایی به میانگین طول پرواز آزاد ذرات باردار بستگی دارد که با ساختار ماده مشخص می شود. فلزات بدون ناخالصی که بیشترین درستی را دارند کوچکترین مقادیرمقابله برعکس، ناخالصی ها شبکه را منحرف می کنند و در نتیجه عملکرد آن را افزایش می دهند. مقاومت فلزات در محدوده باریکی از مقادیر در دمای معمولی: از نقره از 0.016 تا 10 μOhm.m (آلیاژهای آهن و کروم با آلومینیوم).

در مورد ویژگی های حرکت باردار

الکترون‌های یک رسانا تحت تأثیر دما هستند، زیرا با افزایش آن، دامنه نوسانات موج یون‌ها و اتم‌های موجود افزایش می‌یابد. در نتیجه، الکترون ها فضای آزاد کمتری برای حرکت عادی در شبکه کریستالی دارند. این بدان معنی است که مانع حرکت منظم افزایش می یابد. مقاومت هر هادی طبق معمول با افزایش دما به صورت خطی افزایش می یابد. برعکس، نیمه هادی ها با کاهش با افزایش درجه مشخص می شوند، زیرا این منجر به آزاد شدن بارهای زیادی می شود که مستقیماً جریان الکتریکی ایجاد می کند.

فرآیند خنک کردن برخی از هادی های فلزی شناخته شده است دمای مورد نظرمقاومت آنها را به حالت ناگهانی می رساند و به صفر می رسد. این پدیده در سال 1911 کشف شد و ابررسانایی نامیده شد.

مقاومت الکتریکی، یا به سادگی مقاومتماده - یک کمیت فیزیکی که توانایی یک ماده برای جلوگیری از عبور جریان الکتریکی را مشخص می کند.

مقاومت با حرف یونانی ρ نشان داده می شود. به حالت متقابل مقاومت، رسانایی خاص (رسانایی الکتریکی) می گویند. بر خلاف مقاومت الکتریکی که یک خاصیت است رهبر ارکسترو بسته به جنس، شکل و اندازه آن، مقاومت الکتریکی فقط یک ویژگی است مواد.

مقاومت الکتریکی یک هادی همگن با مقاومت ρ، طول لو سطح مقطع اسرا می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(فرض می شود که نه مساحت و نه شکل مقطع در امتداد هادی تغییر می کند). بر این اساس، برای ρ داریم ρ = R ⋅ S l . (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)).)

از آخرین فرمول به شرح زیر است: معنای فیزیکیمقاومت یک ماده به این صورت است که نشان دهنده مقاومت یک هادی همگن با طول واحد و با واحد سطح مقطع ساخته شده از این ماده است.

یوتیوب دایره المعارفی

• 1 / 5

  واحد مقاومت در سیستم بین المللی واحدها (SI) اهم است. از رابطه ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)))نتیجه این است که واحد اندازه گیری مقاومت در سیستم SI برابر است با مقاومت ماده ای که در آن هادی همگن به طول 1 متر با سطح مقطع 1 متر مربع ساخته شده از این ماده دارای مقاومت برابر است. به 1 اهم بر این اساس، مقاومت یک ماده دلخواه، که در واحدهای SI بیان می شود، از نظر عددی برابر با مقاومت یک بخش از مدار الکتریکی ساخته شده از یک ماده معین با طول 1 متر و سطح مقطع 1 متر مربع است.

  در فناوری، واحد غیرسیستمی قدیمی اهم mm²/m نیز استفاده می‌شود که برابر با 10-6 از 1 اهم متر است. این واحد برابر است با مقاومت ماده ای که در آن هادی همگن به طول 1 متر با سطح مقطع 1 میلی متر مربع ساخته شده از این ماده دارای مقاومتی برابر با 1 اهم است. بر این اساس، مقاومت یک ماده، که در این واحدها بیان می شود، از نظر عددی برابر است با مقاومت یک بخش از مدار الکتریکی ساخته شده از این ماده، به طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع.

  تعمیم مفهوم مقاومت

  مقاومت را می توان برای یک ماده غیریکنواخت که خواص آن از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت است نیز تعیین کرد. در این مورد، این یک تابع ثابت نیست، بلکه یک تابع اسکالر مختصات است - ضریب مربوط به قدرت میدان الکتریکی E → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r))))و چگالی جریان J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r))))در این نقطه r → (\displaystyle (\vec (r))). این رابطه توسط قانون اهم به شکل دیفرانسیل بیان می شود:

  E → (r →) = ρ (r →) J → (r →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)

  این فرمول برای یک ماده ناهمگن اما همسانگرد معتبر است. یک ماده همچنین می تواند ناهمسانگرد باشد (بیشتر کریستال ها، پلاسمای مغناطیسی و غیره)، یعنی خواص آن می تواند به جهت بستگی داشته باشد. در این حالت، مقاومت یک تانسور وابسته به مختصات رتبه دوم است که شامل نه جزء است. در یک ماده ناهمسانگرد، بردارهای چگالی جریان و شدت میدان الکتریکی در هر نقطه معین از ماده به طور مشترک هدایت نمی شوند. ارتباط بین آنها با رابطه بیان می شود

  E i (r →) = ∑ j = 1 3 ρ i j (r →) J j (r →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\جمع _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec (r))))

  در یک ماده ناهمسانگرد اما همگن، تانسور ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))به مختصات بستگی ندارد.

  تانسور ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) متقارن، یعنی برای هر من (\displaystyle i)و j (\displaystyle j)انجام ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).

  همانطور که برای هر تانسور متقارن، برای ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))شما می توانید یک سیستم متعامد از مختصات دکارتی که در آن ماتریس است را انتخاب کنید ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))تبدیل می شود مورب، یعنی به شکلی در می آید که از نه جزء ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))فقط سه عدد غیر صفر هستند: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22))و ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). در این مورد، نشان می دهد ρ i i (\displaystyle \rho _(ii))چگونه، به جای فرمول قبلی، یک فرمول ساده تر به دست می آوریم

  E i = ρ i J i . (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)

  مقادیر ρ i (\displaystyle \rho _(i))تماس گرفت ارزش های اصلیتانسور مقاومتی

  ارتباط با رسانایی

  در مواد همسانگرد، رابطه بین مقاومت ρ (\displaystyle \rho)و رسانایی خاص σ (\displaystyle \sigma)با برابری بیان می شود

  ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma )).)

  در مورد مواد ناهمسانگرد، رابطه بین اجزای تانسور مقاومت ρ i j (\displaystyle \rho _(ij))و تانسور رسانایی پیچیده تر است. در واقع، قانون اهم فرم دیفرانسیلبرای مواد ناهمسانگرد به شکل زیر است:

  J i (r →) = ∑ j = 1 3 σ i j (r →) E j (r →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\جمع _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec (r))))

  از این برابری و رابطه قبلی برای E i (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r))))نتیجه می شود که تانسور مقاومت معکوس تانسور رسانایی است. با در نظر گرفتن این موضوع، موارد زیر برای اجزای تانسور مقاومتی صادق است:

  ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 22)\سیگما _(33)-\سیگما _(23)\سیگما _(32)]،) ρ 12 = 1 دت (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\سیگما _(12)-\سیگما _(13)\سیگما _(32)]،)

  جایی که det (σ) (\displaystyle \det(\sigma))- تعیین کننده یک ماتریس متشکل از اجزای تانسور σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). اجزای باقیمانده تانسور مقاومت از معادلات بالا در نتیجه بازآرایی چرخه ای شاخص ها به دست می آیند. 1 , 2 و 3 .

  مقاومت الکتریکی برخی از مواد

  تک کریستال های فلزی

  جدول مقادیر اصلی تانسور مقاومت تک بلورها را در دمای 20 درجه سانتیگراد نشان می دهد.

  کریستال	ρ 1 =ρ 2، 10-8 اهم متر	ρ 3، 10-8 اهم متر
  قلع	9,9	14,3
  بیسموت	109	138
  کادمیوم	6,8	8,3
  فلز روی	5,91	6,13

  مقاومت الکتریکی -یک کمیت فیزیکی که نشان می دهد جریان در هنگام عبور از هادی چه نوع مانعی ایجاد می کند. واحدهای اندازه گیری به افتخار گئورگ اهم اهم هستند. او در قانون خود فرمولی برای یافتن مقاومت استخراج کرد که در زیر آورده شده است.

  بیایید مقاومت هادی ها را با استفاده از فلزات به عنوان مثال در نظر بگیریم. فلزات دارند ساختار داخلیبه شکل یک شبکه کریستالی این شبکه دارای نظم دقیق است و گره های آن یون هایی با بار مثبت هستند. حامل های بار در یک فلز الکترون های "آزاد" هستند که به یک اتم خاص تعلق ندارند، اما به طور تصادفی بین محل های شبکه حرکت می کنند. از جانب فیزیک کوانتوممشخص است که حرکت الکترون ها در یک فلز، انتشار موج الکترومغناطیسی در یک جامد است. یعنی یک الکترون در یک رسانا با سرعت نور حرکت می کند (عملا) و ثابت شده است که نه تنها به صورت ذره، بلکه به صورت موج نیز خواصی از خود نشان می دهد. و مقاومت فلز در نتیجه پراکندگی بوجود می آید امواج الکترومغناطیسی(یعنی الکترون ها) روی ارتعاشات حرارتی شبکه و عیوب آن. هنگامی که الکترون ها با گره های یک شبکه بلوری برخورد می کنند، بخشی از انرژی به گره ها منتقل می شود و در نتیجه انرژی آزاد می شود. این انرژی را می توان در جریان ثابت محاسبه کرد، به لطف قانون ژول-لنز - Q=I 2 Rt. همانطور که می بینید، هر چه مقاومت بیشتر باشد، انرژی بیشتری آزاد می شود.

  مقاومت

  مفهوم مهمی به عنوان مقاومت وجود دارد، این همان مقاومت است، فقط در یک واحد طول. هر فلز خاص خود را دارد، به عنوان مثال، برای مس 0.0175 اهم * میلی متر مربع / متر، برای آلومینیوم 0.0271 اهم * میلی متر مربع / متر است. این بدان معنی است که یک میله مسی به طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع دارای مقاومت 0.0175 اهم خواهد بود و همان میله، اما از آلومینیوم، دارای مقاومت 0.0271 اهم خواهد بود. به نظر می رسد که هدایت الکتریکی مس از آلومینیوم بالاتر است. هر فلز مقاومت خاص خود را دارد و مقاومت کل هادی را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

  

  جایی که پ- مقاومت فلز، l - طول هادی، s - سطح مقطع.

  مقادیر مقاومت در داده شده است جدول مقاومت فلزی(20 درجه سانتیگراد)

  ماده	پ، اهم * میلی متر 2/2	α,10 -3 1/K
  آلومینیوم	0.0271
  تنگستن	0.055
  اهن	0.098
  طلا	0.023
  برنج	0.025-0.06
  منگانین	0.42-0.48	0,002-0,05
  فلز مس	0.0175
  نیکل
  کنستانتان	0.44-0.52	0.02
  نیکروم		0.15
  نقره	0.016
  فلز روی	0.059

  علاوه بر مقاومت، جدول حاوی مقادیر بیشتری در مورد این ضریب کمی بعد است.

  وابستگی مقاومت به تغییر شکل
  

  در حین کار سرد فلزات با فشار، فلز تجربه می کند تغییر شکل پلاستیک. در طی تغییر شکل پلاستیک، شبکه کریستالی دچار اعوجاج می شود و تعداد عیوب افزایش می یابد. با افزایش عیوب شبکه کریستالی، مقاومت در برابر جریان الکترون ها از طریق هادی افزایش می یابد، بنابراین، مقاومت فلز افزایش می یابد. به عنوان مثال، سیم با کشش ساخته می شود، به این معنی که فلز دچار تغییر شکل پلاستیکی می شود که در نتیجه مقاومت آن افزایش می یابد. در عمل، تبلور مجدد برای کاهش مقاومت استفاده می شود فرآیند تکنولوژیکی، پس از آن به نظر می رسد شبکه کریستالی "صاف می شود" و تعداد عیوب کاهش می یابد ، بنابراین مقاومت فلز نیز کاهش می یابد.
  

  وقتی فلز کشیده یا فشرده می شود، تغییر شکل الاستیک را تجربه می کند. در طول تغییر شکل الاستیک ناشی از کشش، دامنه ارتعاشات حرارتی گره های شبکه کریستالی افزایش می یابد، بنابراین، الکترون ها مشکل زیادی را تجربه می کنند و در ارتباط با این، مقاومت افزایش می یابد. در طول تغییر شکل الاستیک ناشی از فشرده سازی، دامنه ارتعاشات حرارتی گره ها کاهش می یابد، بنابراین حرکت الکترون ها آسان تر است و مقاومت کاهش می یابد.

  تاثیر دما بر مقاومت

  همانطور که قبلاً در بالا متوجه شدیم، علت مقاومت در فلز، گره های شبکه کریستالی و ارتعاشات آنها است. بنابراین، با افزایش دما، ارتعاشات حرارتی گره ها افزایش می یابد، به این معنی که مقاومت نیز افزایش می یابد. مقداری به عنوان وجود دارد ضریب مقاومت دمایی(TKS)، که نشان می دهد که مقاومت فلز در هنگام گرم شدن یا سرد شدن چقدر افزایش یا کاهش می یابد. برای مثال ضریب دمایی مس در 20 درجه سانتیگراد است 4.1 · 10 − 3 1/درجه. این بدان معناست که وقتی مثلاً سیم مسی 1 درجه سانتیگراد گرم شود، مقاومت آن افزایش می یابد. 4.1 · 10 - 3 اهم. مقاومت با تغییرات دما را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

  که در آن r مقاومت بعد از گرم کردن، r 0 مقاومت قبل از گرم کردن، a ضریب مقاومت دمایی، t 2 دمای قبل از گرم کردن، t 1 دمای بعد از گرم کردن است.

  با جایگزینی مقادیرمان، به دست می‌آییم: r=0.0175*(1+0.0041*(154-20))=0.0271 اهم*mm 2 /m. همانطور که می بینید، میله مس ما با طول 1 متر و سطح مقطع 1 میلی متر مربع، پس از حرارت دادن به 154 درجه، مقاومت مشابهی با همان میله خواهد داشت، فقط از آلومینیوم و در دمای 20 درجه سانتیگراد

  از خاصیت تغییر مقاومت با تغییرات دما در دماسنج های مقاومتی استفاده می شود. این دستگاه ها می توانند دما را بر اساس مقادیر مقاومت اندازه گیری کنند. دماسنج های مقاومتی دقت اندازه گیری بالایی دارند، اما محدوده دمایی کمی دارند.

  در عمل، خواص هادی برای جلوگیری از عبورجاری بسیار گسترده استفاده می شوند. به عنوان مثال یک لامپ رشته ای است که در آن رشته تنگستن به دلیل مقاومت بالای فلز، طول زیاد و مقطع باریک آن گرم می شود. یا هر وسیله گرمایشی که در آن کویل به دلیل مقاومت بالا گرم می شود. در مهندسی برق به عنصری که خاصیت اصلی آن مقاومت است مقاومت می گویند. تقریباً در هر مدار الکتریکی از مقاومت استفاده می شود.

  بسیاری از مردم در مورد قانون اهم شنیده اند، اما همه نمی دانند که چیست. مطالعه با شروع می شود دوره مدرسهفیزیک. آنها با جزئیات بیشتری در دانشکده فیزیک و الکترودینامیک تدریس می شوند. بعید است که این دانش برای افراد عادی مفید باشد، اما برای آن ضروری است توسعه عمومیو برای کسی حرفه آینده. از سوی دیگر، دانش اولیه در مورد الکتریسیته، ساختار و ویژگی های آن در خانه به محافظت از خود در برابر آسیب کمک می کند. بیخود نیست که قانون اهم را قانون اساسی الکتریسیته می نامند. یک صنعتگر خانگی برای جلوگیری از اضافه ولتاژ که می تواند منجر به افزایش بار و آتش سوزی شود، نیاز به دانش در زمینه برق دارد.

  مفهوم مقاومت الکتریکی

  رابطه بین مقادیر فیزیکی پایه یک مدار الکتریکی - مقاومت، ولتاژ، قدرت جریان - توسط فیزیکدان آلمانی گئورگ سیمون اهم کشف شد.

  مقاومت الکتریکی یک هادی مقداری است که مقاومت آن در برابر جریان الکتریکی را مشخص می کند.به عبارت دیگر، برخی از الکترون ها تحت تأثیر جریان الکتریکی بر روی هادی، جای خود را در شبکه کریستالی رها کرده و به سمت قطب مثبت هادی هدایت می شوند. برخی از الکترون ها در شبکه باقی می مانند و به چرخش در اطراف اتم هسته ای ادامه می دهند. این الکترون ها و اتم ها مقاومت الکتریکی ایجاد می کنند که از حرکت ذرات آزاد شده جلوگیری می کند.

  فرآیند فوق در مورد تمام فلزات اعمال می شود، اما مقاومت در آنها متفاوت است. این به دلیل تفاوت در اندازه، شکل و موادی است که هادی از آن ساخته شده است. بر این اساس، ابعاد شبکه کریستالی برای مواد مختلف اشکال متفاوتی دارد، بنابراین مقاومت الکتریکی در برابر حرکت جریان از طریق آنها یکسان نیست.

  از جانب این مفهومنتیجه می شود که مقاومت ویژه یک ماده تعیین می شود که این است شاخص فردیبرای هر فلز جداگانه مقاومت الکتریکی (SER) یک کمیت فیزیکی است که با حرف یونانی ρ نشان داده می شود و با توانایی یک فلز در جلوگیری از عبور الکتریسیته از آن مشخص می شود.

  مس ماده اصلی برای هادی ها است

  مقاومت یک ماده با استفاده از فرمول محاسبه می شود، که در آن یکی از شاخص های مهمضریب دمایی مقاومت الکتریکی است. جدول حاوی مقادیر مقاومت سه فلز شناخته شده در محدوده دمایی 0 تا 100 درجه سانتیگراد است.

  اگر مقاومت آهن را به عنوان یکی از مواد موجود برابر با 0.1 اهم در نظر بگیریم، برای 1 اهم به 10 متر نیاز خواهید داشت. نقره کمترین مقاومت الکتریکی را برای 1 اهم دارد که 66.7 متر است. تفاوت قابل توجهی است، اما نقره یک فلز گران قیمت است که استفاده از آن در همه جا عملی نیست. بهترین شاخص بعدی مس است که 57.14 متر در هر 1 اهم مورد نیاز است. مس به دلیل در دسترس بودن و هزینه آن در مقایسه با نقره، یکی از مواد پرطرفدار برای استفاده در شبکه های الکتریکی است. مقاومت کم سیم مسی یا مقاومت سیم مسی امکان استفاده از هادی مسی را در بسیاری از شاخه های علم، فناوری و همچنین برای مصارف صنعتی و خانگی فراهم می کند.

  مقدار مقاومت

  مقدار مقاومت ثابت نیست و بسته به عوامل زیر تغییر می کند:

  • اندازه. هر چه قطر هادی بزرگتر باشد، الکترون های بیشتری را از خود عبور می دهد. بنابراین، هر چه اندازه آن کوچکتر باشد، مقاومت آن بیشتر است.
  • طول. الکترون‌ها از اتم‌ها عبور می‌کنند، بنابراین هر چه سیم طولانی‌تر باشد، الکترون‌های بیشتری باید از میان آنها عبور کنند. هنگام انجام محاسبات، باید طول و اندازه سیم را در نظر گرفت، زیرا هر چه سیم بلندتر یا نازک تر باشد، مقاومت آن بیشتر است و بالعکس. عدم محاسبه بار تجهیزات مورد استفاده می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد سیم و آتش سوزی شود.
  • درجه حرارت. مشخص است که رژیم دما دارد پراهمیتدر مورد رفتار مواد متفاوت است. فلز، مانند هیچ چیز دیگری، خواص خود را در دماهای مختلف تغییر می دهد. مقاومت مس به طور مستقیم به ضریب دمایی مقاومت مس بستگی دارد و هنگام گرم شدن افزایش می یابد.
  • خوردگی. تشکیل خوردگی بار را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. این به دلیل ضربه اتفاق می افتد محیط، ورود رطوبت، نمک، کثیفی و غیره تظاهرات. عایق بندی و محافظت از تمام اتصالات، پایانه ها، پیچ و تاب ها، نصب محافظ برای تجهیزات واقع در خیابان، و تعویض سریع سیم ها، قطعات و مجموعه های آسیب دیده توصیه می شود.

  

  محاسبه مقاومت

  محاسبات هنگام طراحی اشیاء برای اهداف و مصارف مختلف انجام می شود، زیرا پشتیبانی زندگی همه توسط برق تامین می شود. همه چیز در نظر گرفته شده است، از وسایل روشنایی گرفته تا تجهیزات پیچیده فنی. در خانه، محاسبه نیز مفید خواهد بود، به خصوص اگر قرار است سیم کشی برق را جایگزین کنید. برای ساخت و ساز مسکن خصوصی، محاسبه بار ضروری است، در غیر این صورت مونتاژ "به صورت موقت" سیم کشی برق می تواند منجر به آتش سوزی شود.

  هدف از محاسبه تعیین مقاومت کل هادی های تمام دستگاه های مورد استفاده با در نظر گرفتن پارامترهای فنی آنها است. با استفاده از فرمول R=p*l/S محاسبه می شود که در آن:

  R - نتیجه محاسبه شده؛

  p - نشانگر مقاومت از جدول.

  l - طول سیم (رسانا)؛

  S – قطر مقطع.

  واحدها

  که در سیستم بین المللیواحدها مقادیر فیزیکیمقاومت الکتریکی (SI) با اهم (اهم) اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری مقاومت بر اساس سیستم SI برابر است با مقاومت ماده ای که در آن رسانایی از یک ماده به طول 1 متر با سطح مقطع 1 متر مربع ساخته شده است. m دارای مقاومت 1 اهم است. استفاده از 1 اهم بر متر برای فلزات مختلف به وضوح در جدول نشان داده شده است.

  اهمیت مقاومت

  رابطه بین مقاومت و رسانایی را می توان به عنوان کمیت های متقابل در نظر گرفت. هر چه نشانگر یک هادی بالاتر باشد نشانگر دیگری کمتر است و بالعکس. بنابراین هنگام محاسبه رسانایی الکتریکی از محاسبه 1/r استفاده می شود، زیرا معکوس X برابر 1/X است و بالعکس. نشانگر خاص با حرف g نشان داده می شود.

  مزایای مس الکترولیتی

  مس به عنوان یک مزیت به شاخص مقاومت پایین آن (بعد از نقره) محدود نمی شود. دارای خواص منحصر به فرد در ویژگی های خود، یعنی انعطاف پذیری و چکش خواری بالا است. به لطف این ویژگی ها، مس الکترولیتی با درجه خلوص بالایی برای تولید کابل هایی که در لوازم برقی استفاده می شود، تولید می شود. فناوری رایانه، صنعت برق و صنعت خودرو.

  وابستگی شاخص مقاومت به دما

  ضریب دما مقداری است که برابر است با تغییر ولتاژ قسمتی از مدار و مقاومت فلز در اثر تغییرات دما. اغلب فلزات به دلیل ارتعاشات حرارتی شبکه کریستالی، مقاومت را با افزایش دما افزایش می دهند. ضریب دمایی مقاومت مس بر مقاومت سیم مسی تأثیر می گذارد و در دماهای 0 تا 100 درجه سانتیگراد 4.1 10-3 (1/Kelvin) است. برای نقره، این شاخص در شرایط مشابه 3.8 و برای آهن 6.0 است. این یک بار دیگر کارایی استفاده از مس را به عنوان رسانا ثابت می کند.

  یکی از رایج ترین فلزات برای ساخت سیم مس است. مقاومت الکتریکی آن در بین فلزات مقرون به صرفه کمترین است. کوچکتر است فقط در فلزات گرانبها(نقره و طلا) و به عوامل مختلفی بستگی دارد.

  جریان الکتریکی چیست

  حامل های مختلفی در قطب های مختلف باتری یا منبع جریان دیگر وجود دارد شارژ الکتریکی. اگر آنها به یک هادی متصل شوند، حامل های شارژ شروع به حرکت از یک قطب منبع ولتاژ به قطب دیگر می کنند. این حامل‌ها در مایعات یون‌ها و در فلزات الکترون‌های آزاد هستند.

  تعریف.جریان الکتریکی حرکت مستقیم ذرات باردار است.

  مقاومت

  مقاومت الکتریکی مقداری است که مقاومت الکتریکی نمونه مرجع از یک ماده را تعیین می کند. برای نشان دادن این مقدار از حرف یونانی "p" استفاده می شود. فرمول محاسبه:

  p=(R*S)/ ل.

  این مقدار با اهم * متر اندازه گیری می شود. می توانید آن را در کتاب های مرجع، در جداول مقاومت یا در اینترنت پیدا کنید.

  الکترون های آزاد از طریق فلز در داخل شبکه کریستالی حرکت می کنند. سه عامل بر مقاومت در برابر این حرکت و مقاومت هادی تأثیر می گذارد:

  • مواد. فلزات مختلف چگالی اتمی و تعداد الکترون های آزاد متفاوتی دارند.
  • ناخالصی ها در فلزات خالص، شبکه کریستالی نظم بیشتری دارد، بنابراین مقاومت کمتر از آلیاژها است.
  • درجه حرارت. اتم ها در جای خود ساکن نیستند، بلکه ارتعاش می کنند. هر چه دما بیشتر باشد، دامنه ارتعاشات بیشتر می شود که در حرکت الکترون ها اختلال ایجاد می کند و مقاومت بیشتر می شود.

  در شکل زیر جدولی از مقاومت فلزات را مشاهده می کنید.

  

  جالب هست.آلیاژهایی وجود دارند که مقاومت الکتریکی آنها با گرم شدن کاهش می یابد یا تغییر نمی کند.

  رسانایی و مقاومت الکتریکی

  از آنجایی که ابعاد کابل بر حسب متر (طول) و میلی متر مربع (بخش) اندازه گیری می شود، مقاومت الکتریکی دارای ابعاد اهم mm²/m است. با دانستن ابعاد کابل، مقاومت آن با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

  R=(p* ل)/S.

  علاوه بر مقاومت الکتریکی، برخی فرمول ها از مفهوم "رسانایی" استفاده می کنند. این متقابل مقاومت است. "g" تعیین می شود و با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

  رسانایی مایعات

  رسانایی مایعات با رسانایی فلزات متفاوت است. حامل های بار در آنها یون هستند. تعداد و هدایت الکتریکی آنها با گرم شدن افزایش می یابد، بنابراین قدرت دیگ الکترود با گرم شدن از 20 تا 100 درجه چندین برابر افزایش می یابد.

  جالب هست.آب مقطر یک عایق است. ناخالصی های حل شده به آن رسانایی می دهد.

  مقاومت الکتریکی سیم ها

  متداول ترین فلزات برای ساخت سیم مس و آلومینیوم هستند. آلومینیوم مقاومت بالاتری دارد، اما ارزانتر از مس است. مقاومت مس کمتر است، بنابراین می توان سطح مقطع سیم را کوچکتر انتخاب کرد. علاوه بر این، قوی تر است و سیم های رشته ای انعطاف پذیر از این فلز ساخته می شوند.

  جدول زیر مقاومت الکتریکی فلزات را در 20 درجه نشان می دهد. برای تعیین آن در دماهای دیگر، مقدار جدول باید در یک ضریب تصحیح، متفاوت برای هر فلز ضرب شود. این ضریب را می توانید از کتب مرجع مربوطه یا با استفاده از ماشین حساب آنلاین دریافت کنید.

  

  انتخاب مقطع کابل

  از آنجا که سیم دارای مقاومت است، هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور می کند، گرما ایجاد می شود و افت ولتاژ رخ می دهد. در انتخاب مقاطع کابل باید هر دوی این عوامل را در نظر گرفت.

  انتخاب با گرمایش مجاز

  هنگامی که جریان در یک سیم جریان می یابد، انرژی آزاد می شود. مقدار آن را می توان با استفاده از فرمول توان الکتریکی محاسبه کرد:

  در یک سیم مسی با مقطع 2.5 میلی متر مربع و طول 10 متر R = 10 * 0.0074 = 0.074 اهم. در جریان 30A P=30²*0.074=66W.

  این برق هادی و خود کابل را گرم می کند. دمایی که در آن گرم می شود به شرایط نصب، تعداد هسته های کابل و عوامل دیگر بستگی دارد و دمای مجاز- روی مواد عایق مس رسانایی بیشتری دارد، بنابراین توان خروجی و سطح مقطع مورد نیاز کمتر است. با استفاده از جداول خاص یا با استفاده از ماشین حساب آنلاین تعیین می شود.

  

  افت ولتاژ مجاز

  علاوه بر گرمایش، هنگامی که جریان الکتریکی از سیم ها عبور می کند، ولتاژ نزدیک بار کاهش می یابد. این مقدار را می توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد:

  ارجاع.طبق استانداردهای PUE، نباید بیش از 5٪ یا در شبکه 220 ولت - بیش از 11 ولت باشد.

  بنابراین، هر چه کابل بلندتر باشد، سطح مقطع آن باید بیشتر باشد. شما می توانید آن را با استفاده از جداول یا با استفاده از یک ماشین حساب آنلاین تعیین کنید. برخلاف انتخاب مقطع بر اساس گرمایش مجاز، تلفات ولتاژ به شرایط تخمگذار و مواد عایق بستگی ندارد.

  در یک شبکه 220 ولت، ولتاژ از طریق دو سیم: فاز و خنثی تامین می شود، بنابراین محاسبه با استفاده از دو برابر طول کابل انجام می شود. در کابل مثال قبلی U=I*R=30A*2*0.074Ohm=4.44V خواهد بود. این مقدار زیادی نیست، اما با طول 25 متر به نظر می رسد 11.1 ولت است - حداکثر مقدار مجاز، شما باید سطح مقطع را افزایش دهید.

  

  مقاومت الکتریکی سایر فلزات

  علاوه بر مس و آلومینیوم، فلزات و آلیاژهای دیگری نیز در مهندسی برق مورد استفاده قرار می گیرند:

  • اهن. فولاد دارای مقاومت بالاتری است، اما از مس و آلومینیوم قوی تر است. رشته‌های فولادی در کابل‌هایی بافته می‌شوند که برای عبور از هوا طراحی شده‌اند. مقاومت آهن برای انتقال الکتریسیته بیش از حد بالاست، بنابراین در محاسبه سطح مقطع، سطح مقطع هسته در نظر گرفته نمی شود. علاوه بر این، نسوزتر است و برای اتصال بخاری ها در کوره های برقی پرقدرت از آن سرنخ هایی ساخته می شود.
  • نیکروم (آلیاژی از نیکل و کروم) و فکرال (آهن، کروم و آلومینیوم). رسانایی و نسوز کم دارند. مقاومت ها و بخاری های سیمی از این آلیاژها ساخته می شوند.
  • تنگستن مقاومت الکتریکی آن بالا است، اما یک فلز نسوز (3422 درجه سانتیگراد) است. برای ساختن رشته ها در لامپ های الکتریکی و الکترودهای جوشکاری قوس آرگون استفاده می شود.
  • کنستانتان و منگنین (مس، نیکل و منگنز). مقاومت این هادی ها با تغییر دما تغییر نمی کند. مورد استفاده در دستگاه های با دقت بالا برای ساخت مقاومت ها؛
  • فلزات گرانبها - طلا و نقره. دارای بالاترین رسانایی ویژه هستند، اما به دلیل قیمت بالا، استفاده از آنها محدود است.

  راکتانس القایی

  فرمول های محاسبه رسانایی سیم ها فقط در یک شبکه جریان مستقیم یا در هادی های مستقیم در فرکانس های پایین معتبر است. راکتانس القایی در سیم پیچ ها و در شبکه های فرکانس بالا چندین برابر بیشتر از حد معمول ظاهر می شود. علاوه بر این، جریان فرکانس بالا فقط در امتداد سطح سیم حرکت می کند. بنابراین گاهی اوقات با یک لایه نازک نقره روکش می شود یا از سیم لیتز استفاده می شود.