Elektriskā pretestība ir vadošo materiālu galvenā īpašība. Atkarībā no vadītāja pielietojuma jomas, tā pretestības vērtībai var būt gan pozitīva, gan negatīva loma elektriskās sistēmas darbībā. Tāpat īpašais vadītāja pielietojums var radīt nepieciešamību ņemt vērā papildu īpašības, kuru ietekmi konkrētā gadījumā nevar atstāt novārtā.
Vadītāji ir tīri metāli un to sakausējumi. Metālā atomiem, kas fiksēti vienā “spēcīgā” struktūrā, ir brīvie elektroni (tā sauktā “elektronu gāze”). Tieši šīs daļiņas šajā gadījumā ir lādiņu nesēji. Elektroni atrodas pastāvīgā, nejaušā kustībā no viena atoma uz otru. Kad elektriskais lauks(pieslēdzot metāla galiem sprieguma avotu), elektronu kustība vadītājā kļūst sakārtota. Kustīgie elektroni savā ceļā sastopas ar šķēršļiem, ko izraisa vadītāja molekulārās struktūras īpatnības. Saskaroties ar konstrukciju, lādiņnesēji zaudē savu enerģiju, atdodot to vadītājam (uzsildot). Jo vairāk šķēršļu vadoša struktūra rada uzlādes nesējiem, jo lielāka ir pretestība.
Palielinoties šķērsgriezums vadoša struktūra vienam elektronu skaitam, “pārejas kanāls” kļūs plašāks, pretestība samazināsies. Attiecīgi, palielinoties stieples garumam, šādu šķēršļu būs vairāk un pretestība palielināsies.
Tādējādi pretestības aprēķināšanas pamatformula ietver stieples garumu, šķērsgriezuma laukumu un noteiktu koeficientu, kas saista šos izmēru raksturlielumus ar sprieguma un strāvas elektriskajiem lielumiem (1). Šo koeficientu sauc par pretestību.
R= r*L/S (1)
Pretestība
Pretestība ir nemainīga un ir tās vielas īpašība, no kuras tiek izgatavots vadītājs. Mērvienības r - omi*m. Bieži vien izmērs pretestība ir doti omi*mm kv./m. Tas ir saistīts ar faktu, ka visbiežāk izmantoto kabeļu šķērsgriezuma laukums ir salīdzinoši mazs un tiek mērīts mm2. Sniegsim vienkāršu piemēru.
Uzdevums Nr.1. Vara stieples garums L = 20 m, šķērsgriezums S = 1,5 mm. kv. Aprēķiniet stieples pretestību.
Risinājums: vara stieples pretestība r = 0,018 omi*mm. kv./m. Aizvietojot vērtības formulā (1), mēs iegūstam R=0,24 omi.
Aprēķinot energosistēmas pretestību, viena vada pretestība jāreizina ar vadu skaitu.
Ja vara vietā izmantojat alumīniju ar lielāku pretestību (r = 0,028 omi * mm kv. / m), tad attiecīgi palielināsies vadu pretestība. Iepriekš minētajā piemērā pretestība būs R = 0,373 omi (par 55% vairāk). Varš un alumīnijs ir galvenie vadu materiāli. Ir metāli ar zemāku pretestību nekā varš, piemēram, sudrabs. Tomēr tā izmantošana ir ierobežota acīmredzami augsto izmaksu dēļ. Zemāk esošajā tabulā parādīta vadītāju materiālu pretestība un citi pamatīpašības.
Tabula - vadītāju galvenie raksturlielumi
Vadu siltuma zudumi
Ja, izmantojot iepriekšminētā piemēra kabeli, vienfāzes 220 V tīklam ir pievienota slodze 2,2 kW, tad caur vadu plūdīs strāva I = P / U vai I = 2200/220 = 10 A. Formula jaudas zudumu aprēķināšana vadītājā:
Ppr=(I^2)*R (2)
Piemērs Nr. 2. Aprēķināt aktīvos zudumus, pārraidot jaudu 2,2 kW tīklā ar spriegumu 220 V minētajam vadam.
Risinājums: aizstājot strāvas un stieples pretestības vērtības formulā (2), iegūstam Ppr=(10^2)*(2*0,24)=48 W.
Tādējādi, pārsūtot enerģiju no tīkla uz slodzi, zudumi vados būs nedaudz vairāk par 2%. Šī enerģija tiek pārveidota siltumā, ko rada vadītājs vidi. Atbilstoši vadītāja sildīšanas stāvoklim (saskaņā ar pašreizējo vērtību) tiek izvēlēts tā šķērsgriezums, vadoties pēc īpašām tabulām.
Piemēram, iepriekšminētajam vadītājam maksimālā strāva ir 19 A vai 4,1 kW 220 V tīklā.
Lai samazinātu aktīvos zudumus elektropārvades līnijās, tiek izmantots paaugstināts spriegums. Tajā pašā laikā strāva vados samazinās, zudumi samazinās.
Temperatūras ietekme
Temperatūras paaugstināšanās izraisa metāla kristāla režģa vibrāciju palielināšanos. Attiecīgi elektroni sastopas ar vairāk šķēršļu, kas izraisa pretestības palielināšanos. Metāla pretestības “jutības” pret temperatūras paaugstināšanos lielumu sauc par temperatūras koeficientu α. Temperatūras aprēķināšanas formula ir šāda
R=Rн*, (3)
kur Rн – stieples pretestība plkst normāli apstākļi(pie temperatūras t°n); t° ir vadītāja temperatūra.
Parasti t°n = 20° C. α vērtību norāda arī temperatūrai t°n.
4. uzdevums. Aprēķināt vara stieples pretestību temperatūrā t° = 90° C. α varš = 0,0043, Rн = 0,24 omi (1. uzdevums).
Risinājums: aizstājot vērtības formulā (3), mēs iegūstam R = 0,312 omi. Analizētā sakarsētā stieples pretestība ir par 30% lielāka nekā tās pretestība istabas temperatūrā.
Frekvences ietekme
Palielinoties strāvas frekvencei vadītājā, notiek lādiņu pārvietošanas process tuvāk tā virsmai. Lādiņu koncentrācijas pieauguma rezultātā virsmas slānī palielinās arī stieples pretestība. Šo procesu sauc par “ādas efektu” vai virsmas efektu. Ādas koeficients– efekts ir atkarīgs arī no stieples izmēra un formas. Iepriekš minētajā piemērā pie maiņstrāvas frekvences 20 kHz stieples pretestība palielināsies par aptuveni 10%. Ņemiet vērā, ka augstfrekvences komponentiem var būt strāvas signāls no daudziem mūsdienu rūpnieciskajiem un mājsaimniecības patērētājiem (enerģijas taupīšanas spuldzes, komutācijas barošanas avoti, frekvences pārveidotāji utt.).
Kaimiņu diriģentu ietekme
Ap jebkuru vadītāju, caur kuru plūst strāva, ir magnētiskais lauks. Arī blakus esošo vadītāju lauku mijiedarbība izraisa enerģijas zudumus, un to sauc par “tuvuma efektu”. Ņemiet vērā arī to, ka jebkuram metāla vadītājam ir vadošā serdeņa radītā induktivitāte un izolācijas radītā kapacitāte. Šos parametrus raksturo arī tuvuma efekts.
Tehnoloģijas
Augstsprieguma vadi ar nulles pretestību
Šāda veida vadi tiek plaši izmantoti automašīnu aizdedzes sistēmās. Augstsprieguma vadu pretestība ir diezgan zema un sasniedz vairākas omu daļas uz garuma metru. Atgādināsim, ka šāda lieluma pretestību nevar izmērīt ar ommetru. vispārējai lietošanai. Mērīšanas tiltus bieži izmanto zemu pretestību mērīšanai.
Strukturāli šādiem vadiem ir liels skaits vara serdeņu ar izolāciju, kuras pamatā ir silikons, plastmasa vai citi dielektriķi. Šādu vadu izmantošanas īpatnība ir ne tikai darbība ar augstu spriegumu, bet arī enerģijas pārnešana īsā laika periodā (impulsa režīms).
Bimetāla kabelis
Galvenā minēto kabeļu pielietojuma joma ir augstfrekvences signālu pārraide. Stieples serde ir izgatavota no viena veida metāla, kura virsma ir pārklāta ar cita veida metālu. Tā kā augstās frekvencēs vadošs ir tikai vadītāja virsmas slānis, ir iespējams nomainīt stieples iekšpusi. Tas ietaupa dārgu materiālu un uzlabo stieples mehāniskās īpašības. Šādu vadu piemēri: sudrabots varš, ar varu pārklāts tērauds.
Secinājums
Vadu pretestība ir vērtība, kas ir atkarīga no faktoru grupas: vadītāja veida, temperatūras, strāvas frekvences, ģeometriskajiem parametriem. Šo parametru ietekmes nozīme ir atkarīga no stieples darbības apstākļiem. Optimizācijas kritēriji atkarībā no vadu uzdevumiem var būt: aktīvo zudumu samazināšana, mehānisko īpašību uzlabošana, cenu samazināšana.
Vara pretestība mainās atkarībā no temperatūras, bet vispirms ir jāizlemj, vai mēs runājam par vadītāju elektrisko pretestību (omu pretestību), kas ir svarīga līdzstrāvai Ethernet tīklā, vai arī mēs runājam par signāliem datu tīklos un tad mēs runājam par ievietošanas zudumu pavairošanas laikā elektromagnētiskais vilnis vītā pāra vidē un vājināšanās atkarība no temperatūras (un frekvences, kas ir ne mazāk svarīga).
Vara pretestība
IN starptautiskā sistēma SI mēra vadītāju pretestību omi∙m. IT jomā biežāk tiek izmantots nesistēmas izmērs Ohm∙mm 2 /m, kas ir ērtāk aprēķiniem, jo vadītāju šķērsgriezumi parasti tiek norādīti mm 2. Vērtība 1 Ohm∙mm 2 /m ir miljons reižu mazāka par 1 Ohm∙m un raksturo vielas pretestību, kuras viendabīgs vadītājs, kura garums ir 1 m un šķērsgriezuma laukums 1 mm 2, dod pretestība 1 Ohm.
Tīra elektriskā vara pretestība 20 ° C temperatūrā ir 0,0172 omi∙mm 2 /m. Dažādos avotos var atrast vērtības līdz 0,018 Ohm∙mm 2 /m, kas var attiekties arī uz elektrisko varu. Vērtības atšķiras atkarībā no apstrādes, kurai materiāls tiek pakļauts. Piemēram, stieples atkausēšana pēc vilkšanas (“zīmēšana”) samazina vara pretestību par vairākiem procentiem, lai gan to galvenokārt veic, lai mainītu mehāniskās, nevis elektriskās īpašības.
Vara pretestībai ir tieša ietekme uz Power over Ethernet lietojumprogrammām. Tikai daļa no sākotnējās līdzstrāvas, kas ievadīta vadītājā, sasniegs vadītāja tālāko galu — daži zaudējumi ceļā ir neizbēgami. Piemēram, PoE tips 1 prasa, lai no avota piegādātajiem 15,4 W vismaz 12,95 W sasniegtu darbināmo ierīci tālākajā galā.
Vara pretestība mainās atkarībā no temperatūras, bet IT temperatūrām izmaiņas ir nelielas. Pretestības izmaiņas aprēķina pēc formulas:
ΔR = α R ΔT
R2 = R1 (1 + α (T 2 - T 1))
kur ΔR ir pretestības izmaiņas, R ir pretestība temperatūrā, kas pieņemta par bāzes līmeni (parasti 20°C), ΔT ir temperatūras gradients, α ir pretestības temperatūras koeficients konkrētam materiālam (izmērs °C -1 ). Diapazonā no 0°C līdz 100°C var pieņemts temperatūras koeficients 0,004°C -1. Aprēķināsim vara pretestību 60°C temperatūrā.
R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 omi∙mm 2 /m
Pretestība palielinājās par 16%, temperatūrai paaugstinoties par 40°C. Darbinot kabeļu sistēmas, protams, vītā pāra nedrīkst būt iekšā augstas temperatūras, to nevajadzētu pieļaut. Pie pareizi projektētas un uzstādītas sistēmas kabeļu temperatūra maz atšķiras no ierastajiem 20°C, un tad pretestības izmaiņas būs nelielas. Saskaņā ar telekomunikāciju standartiem 100 m gara vara vadītāja pretestība 5e vai 6 kategorijas vītā pāra kabelī nedrīkst pārsniegt 9,38 omi pie 20°C. Praksē ražotāji iekļaujas šajā vērtībā ar rezervi, tāpēc pat 25 ° C ÷ 30 ° C temperatūrā vara vadītāja pretestība nepārsniedz šo vērtību.
Vītā pāra signāla vājināšanās / ievietošanas zudums
Kad elektromagnētiskais vilnis izplatās caur vara vītā pāra kabeli, daļa no tā enerģijas tiek izkliedēta ceļā no tuvākā gala līdz tālākajam galam. Jo augstāka ir kabeļa temperatūra, jo vairāk signāls vājinās. Augstās frekvencēs vājināšanās ir lielāka nekā zemās frekvencēs un vairāk augstas kategorijas Pieņemamie ierobežojumi ievietošanas zudumu testēšanai ir stingrāki. Šajā gadījumā visas robežvērtības ir iestatītas 20°C temperatūrai. Ja pie 20°C sākotnējais signāls ieradās 100 m gara segmenta tālākajā galā ar jaudas līmeni P, tad plkst. paaugstinātas temperatūras ah, tāds signāla stiprums būs novērojams mazākos attālumos. Ja segmenta izejā ir nepieciešams nodrošināt vienādu signāla jaudu, tad jums būs vai nu jāinstalē īsāks kabelis (kas ne vienmēr ir iespējams), vai arī jāizvēlas kabeļu markas ar mazāku vājinājumu.
- Ekranētiem kabeļiem temperatūrā virs 20°C temperatūras izmaiņas par 1 grādu izraisa vājinājuma izmaiņas par 0,2%.
- Visu veidu kabeļiem un jebkurām frekvencēm temperatūrā līdz 40°C temperatūras izmaiņas par 1 grādu izraisa vājinājuma izmaiņas par 0,4%.
- Visu veidu kabeļiem un jebkurām frekvencēm temperatūrā no 40°C līdz 60°C temperatūras izmaiņas par 1 grādu izraisa vājinājuma izmaiņas par 0,6%.
- 3. kategorijas kabeļiem var būt vājināšanās izmaiņas par 1,5% uz vienu grādu pēc Celsija
Jau 2000. gada sākumā. Standarts TIA/EIA-568-B.2 ieteica samazināt maksimāli pieļaujamo 6. kategorijas pastāvīgās saites/kanāla garumu, ja kabelis tika uzstādīts paaugstinātas temperatūras vidē, un jo augstāka temperatūra, jo īsākam segmentam jābūt.
Ņemot vērā, ka 6.A kategorijā frekvenču griesti ir divreiz augstāki nekā 6.kategorijā, temperatūras ierobežojumi šādām sistēmām būs vēl stingrāki.
Šodien, ieviešot lietojumprogrammas PoE Mēs runājam par maksimālo ātrumu 1 gigabit. Tomēr, ja tiek izmantotas 10 gigabitu lietojumprogrammas, Power over Ethernet nav pieejama, vismaz pagaidām. Tāpēc atkarībā no jūsu vajadzībām, mainoties temperatūrai, jāņem vērā vara pretestības izmaiņas vai vājināšanās izmaiņas. Abos gadījumos vissaprātīgāk ir nodrošināt, ka kabeļi tiek turēti temperatūrā, kas ir tuvu 20°C.
Eksperimentāli ir konstatēts, ka pretestība R metāla vadītājs ir tieši proporcionāls tā garumam L un apgriezti proporcionāls tā šķērsgriezuma laukumam A:
R = ρ L/ A (26.4)
kur ir koeficients ρ sauc par pretestību un kalpo kā īpašība vielai, no kuras izgatavots vadītājs. Tas ir veselais saprāts: biezai stieplei jābūt mazākai pretestībai nekā plānai stieplei, jo elektroni var pārvietoties pa lielāku platību biezā stieplē. Un mēs varam sagaidīt pretestības pieaugumu, palielinoties vadītāja garumam, jo palielinās šķēršļu skaits elektronu plūsmai.
Tipiskas vērtības ρ dažādiem materiāliem ir norādīti tabulas pirmajā slejā. 26.2. (Faktiskās vērtības atšķiras atkarībā no tīrības, termiskās apstrādes, temperatūras un citiem faktoriem.)
|
Tabula 26.2. Īpatnējā pretestība un pretestības temperatūras koeficients (TCR) (pie 20 °C) |
||
| Viela | ρ , Ak, m | TKS α ,°C -1 |
| Diriģenti | ||
| Sudrabs | 1,59·10 -8 | 0,0061 |
| Varš | 1,68·10 -8 | 0,0068 |
| Alumīnijs | 2,65·10 -8 | 0,00429 |
| Volframs | 5,6·10 -8 | 0,0045 |
| Dzelzs | 9,71·10 -8 | 0,00651 |
| Platīns | 10,6·10 -8 | 0,003927 |
| Merkurs | 98·10 -8 | 0,0009 |
| Nihroms (Ni, Fe, Cr sakausējums) | 100·10 -8 | 0,0004 |
| Pusvadītāji 1) | ||
| Ogleklis (grafīts) | (3-60)·10 -5 | -0,0005 |
| Germānija | (1-500)·10 -5 | -0,05 |
| Silīcijs | 0,1 - 60 | -0,07 |
| Dielektriķi | ||
| Stikls | 10 9 - 10 12 | |
| Cieta gumija | 10 13 - 10 15 | |
| 1) Reālās vērtības ir ļoti atkarīgas no pat neliela daudzuma piemaisījumu klātbūtnes. | ||
Sudrabam ir viszemākā pretestība, kas tādējādi izrādās labākais vadītājs; tomēr tas ir dārgi. Varš ir nedaudz zemāks par sudrabu; Ir skaidrs, kāpēc vadi visbiežāk ir izgatavoti no vara.
Alumīnijam ir lielāka pretestība nekā vara, taču tam ir daudz mazāks blīvums, un tas ir vēlams dažos lietojumos (piemēram, elektropārvades līnijās), jo tādas pašas masas alumīnija stiepļu pretestība ir mazāka nekā vara. Bieži tiek izmantots pretestības reciproks:
σ = 1/ρ (26.5)
σ sauc par īpatnējo vadītspēju. Īpatnējo vadītspēju mēra vienībās (Om m) -1.
Vielas pretestība ir atkarīga no temperatūras. Parasti metālu pretestība palielinās līdz ar temperatūru. Tam nevajadzētu būt pārsteidzošam: temperatūrai paaugstinoties, atomi pārvietojas ātrāk, to izvietojums kļūst mazāk sakārtots, un mēs varam sagaidīt, ka tie vairāk traucēs elektronu plūsmu. Šauros temperatūras diapazonos metāla pretestība palielinās gandrīz lineāri ar temperatūru:
Kur ρ T- pretestība temperatūrā T, ρ 0 - pretestība standarta temperatūrā T 0, a α - temperatūras pretestības koeficients (TCR). A vērtības ir norādītas tabulā. 26.2. Ņemiet vērā, ka pusvadītājiem TCR var būt negatīvs. Tas ir acīmredzams, jo, palielinoties temperatūrai, palielinās brīvo elektronu skaits un tie uzlabo vielas vadītspējas īpašības. Tādējādi pusvadītāja pretestība var samazināties, palielinoties temperatūrai (lai gan ne vienmēr).
A vērtības ir atkarīgas no temperatūras, tāpēc jums jāpievērš uzmanība temperatūras diapazonam, kurā šī vērtība ir spēkā (piemēram, saskaņā ar atsauces grāmatu fizikālie lielumi). Ja temperatūras izmaiņu diapazons izrādīsies plašs, tiks pārkāpta linearitāte, un (26.6) vietā ir jāizmanto izteiksme, kas satur terminus, kas ir atkarīgi no temperatūras otrās un trešās pakāpes:
ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),
kur ir koeficienti β Un γ parasti ļoti mazs (mēs ieliekam T 0 = 0°С), bet kopumā Tšo dalībnieku ieguldījums kļūst nozīmīgs.
Ļoti zemās temperatūrās dažu metālu, kā arī sakausējumu un savienojumu pretestība mūsdienu mērījumu precizitātes robežās nokrītas līdz nullei. Šo īpašību sauc par supravadītspēju; to pirmo reizi novēroja holandiešu fiziķis Geike Kamerlings Onness (1853-1926) 1911. gadā, kad dzīvsudrabs tika atdzesēts zem 4,2 K. Šajā temperatūrā dzīvsudraba elektriskā pretestība pēkšņi nokritās līdz nullei.
Supravadītāji nonāk supravadītāja stāvoklī zem pārejas temperatūras, kas parasti ir daži Kelvina grādi (nedaudz virs absolūtās nulles). Supravadošā gredzenā tika novērota elektriskā strāva, kas sprieguma trūkuma gadījumā vairākus gadus praktiski nemazinājās.
IN pēdējie gadi Supravadītspēja tiek intensīvi pētīta, lai izprastu tās mehānismu un atrastu materiālus, kas supravadītos augstākās temperatūrās, lai samazinātu izmaksas un neērtības, kas saistītas ar atdzišanu līdz ļoti zemai temperatūrai. Pirmo veiksmīgo supravadītspējas teoriju 1957. gadā izveidoja Bārdīns, Kūpers un Šrīfers.Supravadītājus jau izmanto lielos magnētos, kur magnētisko lauku rada elektriskā strāva (skat. 28. nodaļu), kas būtiski samazina enerģijas patēriņu. Protams, arī supravadītāja uzturēšana zemā temperatūrā prasa enerģiju.
Komentāri un ieteikumi tiek pieņemti un laipni gaidīti!
Kāda ir vielas pretestība? Atbildēt vienkāršos vārdos Lai atbildētu uz šo jautājumu, jums jāatceras fizikas kurss un jāiedomājas šīs definīcijas fiziskais iemiesojums. Caur vielu tiek izvadīta elektriskā strāva, un tā savukārt ar zināmu spēku novērš strāvas pāreju.
Vielas pretestības jēdziens
Tieši šī vērtība, kas parāda, cik stipri viela kavē strāvas plūsmu, ir īpatnējā pretestība (latīņu burts “rho”). Starptautiskajā vienību sistēmā pretestība izteikts omos, reizināts ar metru. Aprēķina formula ir šāda: "Pretestību reizina ar šķērsgriezuma laukumu un dala ar vadītāja garumu."
Rodas jautājums: "Kāpēc, nosakot pretestību, tiek izmantota cita pretestība?" Atbilde ir vienkārša, ir divi dažādi lielumi - pretestība un pretestība. Otrais parāda, cik viela spēj neļaut tai iet cauri strāvai, un pirmais parāda praktiski to pašu, tikai mēs vairs nerunājam par vielu vispārīgā nozīmē, bet gan par vadītāju ar noteiktu garumu un šķērsgriezumu. sekciju laukums, kas izgatavots no šīs vielas.
Apgriezto lielumu, kas raksturo vielas spēju pārvadīt elektroenerģiju, sauc par īpatnējo elektrisko vadītspēju, un formula, pēc kuras aprēķina īpatnējo pretestību, ir tieši saistīta ar īpatnējo vadītspēju.
Vara lietojumprogrammas
Pretestības jēdziens tiek plaši izmantots dažādu metālu elektriskās strāvas vadītspējas aprēķināšanā. Pamatojoties uz šiem aprēķiniem, tiek pieņemti lēmumi par konkrēta metāla izmantošanas lietderīgumu elektrisko vadītāju ražošanā, ko izmanto būvniecībā, instrumentu ražošanā un citās jomās.
Metāla pretestības galds
Pastāv noteiktas tabulas? kas apkopo pieejamo informāciju par metālu caurlaidību un pretestību, kā likums, šīs tabulas tiek aprēķinātas noteiktiem apstākļiem.
Jo īpaši tas ir plaši pazīstams metāla monokristālu pretestības galds divdesmit grādu temperatūrā pēc Celsija, kā arī metālu un sakausējumu pretestības tabula.
Šīs tabulas tiek izmantotas dažādu datu aprēķināšanai tā sauktajos ideālos apstākļos; lai aprēķinātu vērtības konkrētiem mērķiem, ir jāizmanto formulas.
Varš. Tās īpašības un īpašības
Vielas un īpašību apraksts
Varš ir metāls, ko cilvēce atklāja jau sen un ir arī izsenis izmantots dažādiem tehniskiem mērķiem. Varš ir ļoti kaļams un kaļams metāls ar augstu elektrovadītspēju, tāpēc tas ir ļoti populārs dažādu vadu un vadītāju izgatavošanā.
Vara fizikālās īpašības:
- kušanas temperatūra - 1084 grādi pēc Celsija;
- viršanas temperatūra - 2560 grādi pēc Celsija;
- blīvums pie 20 grādiem - 8890 kilogrami dalīti ar kubikmetru;
- īpatnējā siltumietilpība pie nemainīga spiediena un temperatūras 20 grādi - 385 kJ/J*kg
- elektriskā pretestība - 0,01724;
Vara markas
Šo metālu var iedalīt vairākās grupās vai kategorijās, no kurām katrai ir savas īpašības un savs pielietojums rūpniecībā:
- M00, M0, M1 klases ir lieliski piemērotas kabeļu un vadītāju ražošanai, pārkausējot, tiek novērsta pārsātināšana ar skābekli.
- M2 un M3 klases ir zemu izmaksu iespējas, kas paredzētas maza mēroga velmēšanai un atbilst lielākajai daļai maza mēroga tehnisko un rūpniecisko uzdevumu.
- Zīmoli M1, M1f, M1r, M2r, M3r ir dārgas vara markas, kas tiek ražotas konkrētam patērētājam ar īpašām prasībām un pieprasījumiem.
Zīmogi savā starpā atšķiras vairākos veidos:
Piemaisījumu ietekme uz vara īpašībām
Piemaisījumi var ietekmēt izstrādājumu mehāniskās, tehniskās un veiktspējas īpašības.
Noslēgumā jāuzsver, ka varš ir unikāls metāls ar unikālām īpašībām. To izmanto automobiļu rūpniecībā, elektrorūpniecības elementu, elektroierīču, patēriņa preču, pulksteņu, datoru un daudz ko citu ražošanā. Ar savu zemo pretestību šis metāls ir lielisks materiāls vadītāju un citu elektrisko ierīču izgatavošanai. Šajā īpašumā varu pārspēj tikai sudrabs, taču tā augstākās cenas dēļ tas nav atradis tādu pašu pielietojumu elektrorūpniecībā.
Kad tiek aizvērta elektriskā ķēde, kuras spailēs ir potenciālu starpība, rodas elektriskā strāva. Brīvie elektroni elektriskā lauka spēku ietekmē pārvietojas pa vadītāju. Kustībā elektroni saduras ar vadītāja atomiem un nodrošina to kinētiskās enerģijas piegādi. Elektronu kustības ātrums nepārtraukti mainās: elektroniem saduroties ar atomiem, molekulām un citiem elektroniem, tas samazinās, tad elektriskā lauka ietekmē palielinās un atkal samazinās jaunas sadursmes laikā. Tā rezultātā tiek uzstādīts vadītājs vienmērīga kustība elektronu plūsma ar ātrumu vairākas centimetru daļas sekundē. Līdz ar to elektroni, kas iet caur vadītāju, vienmēr saskaras ar pretestību to kustībai no tā sāniem. Kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, pēdējais uzsilst.
Elektriskā pretestība
Vadītāja elektriskā pretestība, kas ir apzīmēta Latīņu burts r, ir ķermeņa vai vides īpašība pārveidot elektrisko enerģiju siltumenerģijā, kad caur to iet elektriskā strāva.
Diagrammās elektriskā pretestība ir norādīta, kā parādīts 1. attēlā, A.
Tiek saukta mainīga elektriskā pretestība, kas kalpo strāvas maiņai ķēdē reostats. Diagrammās reostati ir apzīmēti, kā parādīts 1. attēlā, b. IN vispārējs skats Reostats ir izgatavots no vienas vai otras pretestības stieples, kas uztīta uz izolācijas pamatnes. Slīdnis vai reostata svira tiek novietota noteiktā stāvoklī, kā rezultātā ķēdē tiek ievadīta nepieciešamā pretestība.
Garš vadītājs ar mazu šķērsgriezumu rada lielu pretestību strāvai. Īsi vadītāji ar lielu šķērsgriezumu nodrošina mazu pretestību strāvai.
Ja ņemat divus vadītājus no dažādiem materiāliem, bet vienāda garuma un šķērsgriezuma, tad vadītāji strāvu vadīs atšķirīgi. Tas parāda, ka vadītāja pretestība ir atkarīga no paša vadītāja materiāla.
Vadītāja temperatūra ietekmē arī tā pretestību. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās metālu pretestība, un samazinās šķidrumu un ogļu pretestība. Tikai daži īpaši metālu sakausējumi (manganīns, konstantāns, niķelis un citi) gandrīz nemaina savu pretestību, palielinoties temperatūrai.
Tātad, mēs redzam, ka vadītāja elektriskā pretestība ir atkarīga no: 1) vadītāja garuma, 2) vadītāja šķērsgriezuma, 3) vadītāja materiāla, 4) vadītāja temperatūras.
Pretestības mērvienība ir viens oms. Om bieži apzīmē grieķu valodā lielais burtsΩ (omega). Tāpēc tā vietā, lai rakstītu “Vadītāja pretestība ir 15 omi”, varat vienkārši rakstīt: r= 15 Ω.
1000 omi tiek saukti par 1 kiloomi(1kOhm vai 1kΩ),
1 000 000 omi tiek saukti par 1 megaohm(1 mOhm vai 1MΩ).
Salīdzinot dažādu materiālu vadītāju pretestību, katram paraugam ir jāņem noteikts garums un šķērsgriezums. Tad varēsim spriest, kurš materiāls elektrisko strāvu vada labāk vai sliktāk.
Video 1. Vadītāja pretestība
Elektriskā pretestība
Tiek saukta 1 m gara vadītāja ar 1 mm² šķērsgriezumu pretestība omos pretestība un to apzīmē ar grieķu burtu ρ (ro).
1. tabulā parādītas dažu vadītāju pretestības.
1. tabula
Dažādu vadītāju pretestības
Tabulā redzams, ka dzelzs stieples ar 1 m garumu un 1 mm² šķērsgriezumu pretestība ir 0,13 omi. Lai iegūtu 1 Ohm pretestību, jums jāņem 7,7 m šāda stieples. Sudrabam ir viszemākā pretestība. 1 omu pretestību var iegūt, ņemot 62,5 m sudraba stieples ar 1 mm² šķērsgriezumu. Sudrabs ir labākais vadītājs, taču sudraba izmaksas izslēdz iespēju to masveidā izmantot. Pēc sudraba tabulā nāk varš: 1 m vara stieples ar 1 mm² šķērsgriezumu pretestība ir 0,0175 omi. Lai iegūtu 1 omu pretestību, jums jāņem 57 m šāda stieples.
Ķīmiski tīrs varš, kas iegūts rafinējot, ir plaši izmantots elektrotehnikā vadu, kabeļu, elektrisko mašīnu un ierīču tinumu ražošanā. Alumīnijs un dzelzs tiek plaši izmantoti arī kā vadītāji.
Vadītāja pretestību var noteikt pēc formulas:
Kur r– vadītāja pretestība omos; ρ – vadītāja īpatnējā pretestība; l– vadītāja garums m; S– vadītāja šķērsgriezums mm².
1. piemērs. Nosakiet pretestību 200 m dzelzs stieples ar šķērsgriezumu 5 mm².
2. piemērs. Aprēķiniet pretestību 2 km alumīnija stieples ar šķērsgriezumu 2,5 mm².
No pretestības formulas jūs varat viegli noteikt vadītāja garumu, pretestību un šķērsgriezumu.
3. piemērs. Radio uztvērējam ir nepieciešams uztīt 30 omu pretestību no niķeļa stieples ar šķērsgriezumu 0,21 mm². Nosakiet nepieciešamo stieples garumu.
4. piemērs. Nosakiet 20 m nihroma stieples šķērsgriezumu, ja tā pretestība ir 25 omi.
5. piemērs. Vadam ar šķērsgriezumu 0,5 mm² un garumu 40 m ir 16 omi pretestība. Nosakiet stieples materiālu.
Vadītāja materiāls raksturo tā pretestību.
Pamatojoties uz pretestības tabulu, mēs atklājam, ka svinam ir šāda pretestība.
Iepriekš tika teikts, ka vadītāju pretestība ir atkarīga no temperatūras. Veiksim šādu eksperimentu. Uztīsim vairākus metrus tievu metāla stiepli spirāles formā un savienosim šo spirāli ar akumulatora ķēdi. Lai izmērītu strāvu, ķēdei pievienojam ampērmetru. Kad spole tiek uzkarsēta degļa liesmā, jūs ievērosiet, ka ampērmetra rādījumi samazināsies. Tas parāda, ka metāla stieples pretestība palielinās, karsējot.
Dažiem metāliem, karsējot par 100°, pretestība palielinās par 40–50%. Ir sakausējumi, kas ar karsēšanu nedaudz maina savu pretestību. Dažiem īpašiem sakausējumiem, mainoties temperatūrai, pretestība praktiski nemainās. Metāla vadītāju pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai, savukārt elektrolītu (šķidruma vadītāju), ogļu un dažu cietvielu pretestība, gluži pretēji, samazinās.
Metālu spēja mainīt savu pretestību ar temperatūras izmaiņām tiek izmantota, lai konstruētu pretestības termometrus. Šis termometrs ir platīna stieple, kas uztīta uz vizlas rāmja. Ievietojot termometru, piemēram, krāsnī un izmērot platīna stieples pretestību pirms un pēc karsēšanas, var noteikt temperatūru krāsnī.
Vadītāja pretestības izmaiņas, kad tas tiek uzkarsēts uz 1 omu sākotnējās pretestības un uz 1° temperatūru sauc pretestības temperatūras koeficients un to apzīmē ar burtu α.
Ja temperatūrā t 0 vadītāja pretestība ir r 0 un temperatūrā t vienāds r t, tad pretestības temperatūras koeficients
Piezīme. Aprēķinus, izmantojot šo formulu, var veikt tikai noteiktā temperatūras diapazonā (līdz aptuveni 200°C).
Mēs piedāvājam temperatūras pretestības koeficienta α vērtības dažiem metāliem (2. tabula).
2. tabula
Dažu metālu temperatūras koeficientu vērtības
No temperatūras pretestības koeficienta formulas mēs nosakām r t:
r t = r 0 .
6. piemērs. Nosakiet līdz 200°C sakarsētas dzelzs stieples pretestību, ja tās pretestība 0°C temperatūrā bija 100 omi.
r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 omi.
7. piemērs. Pretestības termometram, kas izgatavots no platīna stieples, bija 20 omi pretestība telpā 15 ° C temperatūrā. Termometrs tika ievietots cepeškrāsnī un pēc kāda laika tika izmērīts tā pretestība. Tas izrādījās vienāds ar 29,6 omi. Nosakiet temperatūru cepeškrāsnī.
Elektrovadītspēja
Līdz šim mēs esam uzskatījuši vadītāja pretestību par šķērsli, ko vadītājs nodrošina elektriskajai strāvai. Bet tomēr strāva plūst caur vadītāju. Tāpēc vadītājam papildus pretestībai (šķērslim) ir arī spēja vadīt elektrisko strāvu, tas ir, vadītspēju.
Jo lielāka pretestība ir vadītājam, jo mazāka vadītspēja, jo sliktāk tas vada elektrisko strāvu, un otrādi, jo zemāka ir vadītāja pretestība, jo lielāka vadītspēja, jo vieglāk strāvai iziet cauri vadītājam. Tāpēc vadītāja pretestība un vadītspēja ir abpusēji lielumi.
No matemātikas ir zināms, ka 5 apgrieztais ir 1/5 un otrādi, 1/7 apgrieztais ir 7. Tāpēc, ja vadītāja pretestību apzīmē ar burtu r, tad vadītspēja ir definēta kā 1/ r. Vadītspēja parasti tiek apzīmēta ar burtu g.
Elektrisko vadītspēju mēra (1/Ohm) vai siemens.
8. piemērs. Vadītāja pretestība ir 20 omi. Nosakiet tā vadītspēju.
Ja r= 20 omi, tad
9. piemērs. Vadītāja vadītspēja ir 0,1 (1/Ohm). Nosakiet tā pretestību
Ja g = 0,1 (1/Ohm), tad r= 1/0,1 = 10 (omi)
