Цахилгаан эсэргүүцэл нь дамжуулагч материалын гол шинж чанар юм. Дамжуулагчийн хэрэглээний талбараас хамааран түүний эсэргүүцлийн утга нь цахилгаан системийн үйл ажиллагаанд эерэг ба сөрөг үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүнчлэн, дамжуулагчийн тусгай хэрэглээ нь нэмэлт шинж чанарыг харгалзан үзэх шаардлагатай бөгөөд тодорхой тохиолдолд түүний нөлөөллийг үл тоомсорлож болохгүй.
Дамжуулагч нь цэвэр металл ба тэдгээрийн хайлш юм. Металлын хувьд нэг "хүчтэй" бүтцэд бэхлэгдсэн атомууд нь чөлөөт электронуудтай байдаг ("электрон хий" гэж нэрлэдэг). Энэ нь эдгээр хэсгүүд юм энэ тохиолдолдцэнэг тээвэрлэгчид юм. Электронууд нэг атомаас нөгөө атом руу тогтмол, санамсаргүй хөдөлгөөнд байдаг. Хэзээ цахилгаан орон(хүчдэлийн эх үүсвэрийг металлын төгсгөлд холбох) дамжуулагч дахь электронуудын хөдөлгөөн эмх цэгцтэй болдог. Хөдөлгөөнт электронууд нь дамжуулагчийн молекулын бүтцийн онцлогоос шалтгаалж замдаа саад бэрхшээлтэй тулгардаг. Бүтэцтэй мөргөлдөх үед цэнэг тээвэрлэгчид энерги алдаж, дамжуулагч руу (халаахад) өгдөг. Дамжуулагч бүтэц нь тээвэрлэгчийг цэнэглэхэд илүү их саад тотгор учруулах тусам эсэргүүцэл өндөр болно.
Өсөх үед хөндлөн огтлолнэг тооны электрон дамжуулагч бүтэцтэй бол "дамжуулах суваг" улам өргөн болж, эсэргүүцэл буурах болно. Үүний дагуу утасны урт ихсэх тусам ийм саад тотгор нэмэгдэж, эсэргүүцэл нэмэгдэнэ.
Тиймээс эсэргүүцлийг тооцоолох үндсэн томъёонд утаснуудын урт, хөндлөн огтлолын талбай, эдгээр хэмжээст шинж чанаруудыг хүчдэл ба гүйдлийн цахилгаан хэмжигдэхүүнтэй холбодог тодорхой коэффициент орно (1). Энэ коэффициентийг эсэргүүцэл гэж нэрлэдэг.
R= r*L/S (1)
Эсэргүүцэл
Эсэргүүцэл өөрчлөгдөөгүйдамжуулагчийг хийсэн бодисын шинж чанар юм. Хэмжилтийн нэгж r - ом*м. Ихэнхдээ хэмжээ эсэргүүцэлом*мм кв./м-ээр өгөгдсөн. Энэ нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг кабелийн хөндлөн огтлолын хэмжээ харьцангуй бага бөгөөд мм2-ээр хэмжигддэгтэй холбоотой юм. Энгийн жишээ хэлье.
Даалгавар №1. Зэс утасны урт L = 20 м, хөндлөн огтлол S = 1.5 мм. кв. Утасны эсэргүүцлийг тооцоол.
Шийдэл: зэс утасны эсэргүүцэл r = 0.018 ом*мм. кв./м. Томъёо (1)-д утгуудыг орлуулснаар бид R = 0.24 Ом авна.
Эрчим хүчний системийн эсэргүүцлийг тооцоолохдоо нэг утасны эсэргүүцлийг утасны тоогоор үржүүлэх шаардлагатай.
Хэрэв та зэсийн оронд илүү өндөр эсэргүүцэлтэй хөнгөн цагаан хэрэглэвэл (r = 0.028 ом * мм кв. / м) байвал утаснуудын эсэргүүцэл зохих хэмжээгээр нэмэгдэх болно. Дээрх жишээний хувьд эсэргүүцэл нь R = 0.373 ом (55% илүү) байх болно. Зэс, хөнгөн цагаан нь утаснуудын гол материал юм. Мөнгө гэх мэт зэсээс бага эсэргүүцэлтэй металлууд байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний хэрэглээ нь илт өндөр өртөгтэй тул хязгаарлагдмал байдаг. Доорх хүснэгтэд дамжуулагч материалын эсэргүүцэл болон бусад үндсэн шинж чанарыг харуулав.
Хүснэгт - дамжуулагчийн үндсэн шинж чанарууд
Утасны дулааны алдагдал
Хэрэв дээрх жишээн дээрх кабелийг ашиглан нэг фазын 220 В сүлжээнд 2.2 кВт-ын ачаалал холбогдсон бол гүйдэл I = P / U эсвэл I = 2200/220 = 10 А утсаар урсах болно. Дамжуулагч дахь эрчим хүчний алдагдлыг тооцоолох:
Ppr=(I^2)*R (2)
Жишээ No 2. Дурдсан утсанд 220 В хүчдэлтэй сүлжээнд 2.2 кВт-ын хүчийг дамжуулах үед идэвхтэй алдагдлыг тооцоол.
Шийдэл: гүйдэл ба утасны эсэргүүцлийн утгыг (2) томъёонд орлуулснаар бид Ppr=(10^2)*(2*0.24)=48 Вт авна.
Тиймээс сүлжээнээс ачаалал руу эрчим хүч дамжуулах үед утаснуудын алдагдал 2% -иас бага зэрэг их байх болно. Энэ энерги нь дамжуулагчаас үүссэн дулаан болж хувирдаг орчин. Дамжуулагчийн халаалтын нөхцлийн дагуу (одоогийн утгын дагуу) түүний хөндлөн огтлолыг тусгай хүснэгтээр удирдан сонгоно.
Жишээлбэл, дээрх дамжуулагчийн хувьд хамгийн их гүйдэл нь 220 В сүлжээнд 19 А буюу 4.1 кВт байна.
Эрчим хүчний шугам дахь идэвхтэй алдагдлыг багасгахын тулд нэмэгдсэн хүчдэлийг ашигладаг. Үүний зэрэгцээ утаснуудын гүйдэл буурч, алдагдал буурдаг.
Температурын нөлөө
Температурын өсөлт нь металлын болор торны чичиргээ нэмэгдэхэд хүргэдэг. Үүний дагуу электронууд илүү олон саад бэрхшээлтэй тулгардаг бөгөөд энэ нь эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Температурын өсөлтөд металлын эсэргүүцлийн "мэдрэмжийн" хэмжээг α температурын коэффициент гэж нэрлэдэг. Температурыг тооцоолох томъёо нь дараах байдалтай байна
R=Rн*, (3)
Энд Rн – утасны эсэргүүцэл at хэвийн нөхцөл(t°n температурт); t° нь дамжуулагчийн температур юм.
Ихэвчлэн t°n = 20° C. α-ийн утгыг t°n температурт мөн зааж өгдөг.
Даалгавар 4. t° = 90° C температурт зэс утасны эсэргүүцлийг тооцоол. α зэс = 0.0043, Rн = 0.24 Ом (даалгавар 1).
Шийдэл: утгыг (3) томъёонд орлуулснаар бид R = 0.312 Ом авна. Шинжилгээнд байгаа халсан утасны эсэргүүцэл нь өрөөний температурт эсэргүүцэх чадвараас 30% их байна.
Давтамжийн нөлөө
Дамжуулагч дахь гүйдлийн давтамж нэмэгдэхийн хэрээр цэнэгийг түүний гадаргууд ойртуулах процесс явагдана. Гадаргуугийн давхарга дахь цэнэгийн концентраци нэмэгдсэний үр дүнд утасны эсэргүүцэл нэмэгддэг. Энэ үйл явцыг "арьсны нөлөө" буюу гадаргуугийн нөлөө гэж нэрлэдэг. Арьсны коэффициент- Үр нөлөө нь утасны хэмжээ, хэлбэрээс хамаарна. Дээрх жишээний хувьд хувьсах гүйдлийн 20 кГц давтамжтай үед утасны эсэргүүцэл ойролцоогоор 10%-иар нэмэгдэнэ. Өндөр давтамжийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь орчин үеийн олон үйлдвэр, гэр ахуйн хэрэглэгчдийн одоогийн дохио байж болно гэдгийг анхаарна уу (эрчим хүчний хэмнэлттэй чийдэн, цахилгаан тэжээлийн хангамж, давтамж хувиргагч гэх мэт).
Хөрш зэргэлдээх дамжуулагчийн нөлөө
Гүйдэл гүйж буй аливаа дамжуулагчийн эргэн тойронд соронзон орон байдаг. Хөрш зэргэлдээх дамжуулагчийн талбайн харилцан үйлчлэл нь эрчим хүчний алдагдалд хүргэдэг бөгөөд үүнийг "ойролцооны эффект" гэж нэрлэдэг. Аливаа металл дамжуулагч нь дамжуулагч цөмөөс үүссэн индукц ба тусгаарлагчаас үүссэн багтаамжтай байдаг гэдгийг анхаарна уу. Эдгээр параметрүүд нь мөн ойрын нөлөөгөөр тодорхойлогддог.
Технологи
Тэг эсэргүүцэлтэй өндөр хүчдэлийн утаснууд
Энэ төрлийн утас нь машины гал асаах системд өргөн хэрэглэгддэг. Өндөр хүчдэлийн утаснуудын эсэргүүцэл нь нэлээд бага бөгөөд нэг метр урттай омын хэд хэдэн фракцтай байдаг. Ийм хэмжээний эсэргүүцлийг омметрээр хэмжих боломжгүй гэдгийг сануулъя. ерөнхий хэрэглээ. Ихэнхдээ бага эсэргүүцлийг хэмжихэд хэмжих гүүрийг ашигладаг.
Бүтцийн хувьд ийм утаснууд нь силикон, хуванцар эсвэл бусад диэлектрик дээр суурилсан тусгаарлагчтай олон тооны зэс судалтай байдаг. Ийм утсыг ашиглах онцлог нь зөвхөн өндөр хүчдэлд ажиллахаас гадна эрчим хүчийг богино хугацаанд дамжуулах (импульсийн горим) юм.
Биметалл кабель
Дээр дурдсан кабелийн хэрэглээний гол талбар нь өндөр давтамжийн дохиог дамжуулах явдал юм. Утасны гол хэсэг нь нэг төрлийн металлаар хийгдсэн бөгөөд гадаргуу нь өөр төрлийн металлаар бүрхэгдсэн байдаг. Өндөр давтамжтай үед зөвхөн дамжуулагчийн гадаргуугийн давхарга нь дамжуулагч байдаг тул утасны дотор талыг солих боломжтой. Энэ нь үнэтэй материалыг хэмнэж, утасны механик шинж чанарыг сайжруулдаг. Ийм утаснуудын жишээ: мөнгөн бүрсэн зэс, зэс бүрсэн ган.
Дүгнэлт
Утасны эсэргүүцэл нь дамжуулагчийн төрөл, температур, гүйдлийн давтамж, геометрийн параметрүүдээс хамаардаг бүлэг хүчин зүйлээс хамаардаг утга юм. Эдгээр параметрүүдийн нөлөөллийн ач холбогдол нь утасны ашиглалтын нөхцлөөс хамаарна. Утасны даалгавраас хамааран оновчтой болгох шалгуур нь: идэвхтэй алдагдлыг бууруулах, механик шинж чанарыг сайжруулах, үнийг бууруулах.
Зэсийн эсэргүүцэл нь температурын дагуу өөрчлөгддөг боловч эхлээд бид Ethernet-ээр тогтмол гүйдлийн хүч чадалд чухал ач холбогдолтой дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл (ом эсэргүүцэл) эсвэл мэдээллийн сүлжээн дэх дохионы тухай ярьж байна уу гэдгийг шийдэх хэрэгтэй. Дараа нь бид үржүүлгийн явцад оруулах алдагдлын тухай ярьж байна цахилгаан соронзон долгионэрчилсэн хос орчинд ба унтралт нь температураас хамааралтай байдаг (мөн давтамж нь чухал биш юм).
Зэсийн эсэргүүцэл
IN олон улсын систем SI нь дамжуулагчийн эсэргүүцлийг Ом∙м-ээр хэмждэг. Мэдээллийн технологийн талбарт Ohm∙mm 2 /m системийн бус хэмжээсийг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолыг ихэвчлэн мм 2-оор заадаг тул тооцоо хийхэд илүү тохиромжтой байдаг. 1 Ом∙мм 2 /м утга нь 1 Ом∙м-ээс сая дахин бага бөгөөд 1 м урт, 1 мм 2 хөндлөн огтлолтой нэг төрлийн дамжуулагч нь бодисын эсэргүүцлийг тодорхойлдог. эсэргүүцэл 1 Ом.
20°С-д цэвэр цахилгаан зэсийн эсэргүүцэл нь 0.0172 Ом∙мм 2 /м. Төрөл бүрийн эх сурвалжаас та 0.018 Ом∙мм 2 / м хүртэлх утгыг олох боломжтой бөгөөд энэ нь цахилгаан зэсэнд ч хамаатай. Материалын боловсруулалтаас хамааран үнэ цэнэ нь өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, утсыг татсны дараа ("зурах") зөөлрүүлэх нь зэсийн эсэргүүцлийг хэд хэдэн хувиар бууруулдаг боловч энэ нь цахилгаан шинж чанараас илүү механик шинж чанарыг өөрчлөх зорилгоор хийгддэг.
Зэсийн эсэргүүцэл нь Power over Ethernet програмуудад шууд нөлөөлдөг. Дамжуулагч руу тарьсан анхны тогтмол гүйдлийн зөвхөн хэсэг нь дамжуулагчийн хамгийн төгсгөлд хүрдэг - энэ замд тодорхой хэмжээний алдагдал гарах нь гарцаагүй. Жишээлбэл, PoE төрөл 1эх үүсвэрээс нийлүүлсэн 15.4 Вт-аас хамгийн багадаа 12.95 Вт нь хамгийн төгсгөлд байгаа төхөөрөмжид хүрэхийг шаарддаг.
Зэсийн эсэргүүцэл нь температураас хамаарч өөр өөр байдаг боловч IT температурын хувьд өөрчлөлт нь бага байдаг. Эсэргүүцлийн өөрчлөлтийг дараах томъёогоор тооцоолно.
ΔR = α R ΔT
R 2 = R 1 (1 + α (T 2 - T 1))
Энд ΔR нь эсэргүүцлийн өөрчлөлт, R нь үндсэн түвшинд (ихэвчлэн 20°C) авсан температурын эсэргүүцэл, ΔT нь температурын градиент, α нь тухайн материалын эсэргүүцлийн температурын коэффициент (хэмжээ °C -1) юм. ). 0 ° C-аас 100 ° C хүртэлх температурт зэсийн хувьд 0.004 ° C -1 температурын коэффициентийг хүлээн зөвшөөрдөг. Зэсийн эсэргүүцлийг 60°С-д тооцоод үзье.
R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0.02 Ом∙мм 2 /м
Температурыг 40 ° C-аар өсгөхөд эсэргүүцэл 16% -иар нэмэгдсэн. Кабелийн системийг ажиллуулахдаа мэдээжийн хэрэг эрчилсэн хос байх ёсгүй өндөр температур, үүнийг зөвшөөрөх ёсгүй. Зөв зохион бүтээсэн, суурилуулсан системтэй бол кабелийн температур ердийн 20 ° C-аас бага зэрэг ялгаатай бөгөөд дараа нь эсэргүүцлийн өөрчлөлт бага байх болно. Харилцаа холбооны стандартын дагуу 5e ангиллын буюу 6 эрчилсэн хос кабелийн 100 м-ийн зэс дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь 20 ° C-д 9.38 Ом-оос хэтрэхгүй байх ёстой. Практикт үйлдвэрлэгчид энэ утгыг маржингаар тохируулдаг тул 25 ° C ÷ 30 ° C температурт зэс дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь энэ утгаас хэтрэхгүй байна.
Twisted Pair дохионы сулрал / оруулах алдагдал
Зэсийн эрчилсэн хос кабелиар цахилгаан соронзон долгион тархах үед түүний энергийн нэг хэсэг нь ойрын төгсгөлөөс хамгийн төгсгөл хүртэлх замын дагуу тархдаг. Кабелийн температур өндөр байх тусам дохио сулрах болно. Өндөр давтамжтай үед унтралт нь бага давтамжтай харьцуулахад их байдаг ба түүнээс дээш байдаг өндөр ангилалОруулах алдагдлын туршилтын зөвшөөрөгдөх хязгаар нь илүү хатуу байдаг. Энэ тохиолдолд бүх хязгаарын утгыг 20 хэмийн температурт тохируулна. Хэрэв 20 ° C-ийн температурт анхны дохио нь P түвшний 100 м урт сегментийн хамгийн төгсгөлд ирсэн бол өндөр температураа, ийм дохионы хүч богино зайд ажиглагдах болно. Хэрэв сегментийн гаралт дээр ижил дохионы хүчийг өгөх шаардлагатай бол та богино кабель суурилуулах хэрэгтэй (энэ нь үргэлж боломжгүй байдаг) эсвэл бага унтарсан кабелийн брэндүүдийг сонгох хэрэгтэй.
- 20 хэмээс дээш температурт хамгаалагдсан кабелийн хувьд 1 градусын температурын өөрчлөлт нь унтралтыг 0.2% өөрчлөхөд хүргэдэг.
- Бүх төрлийн кабель ба ямар ч давтамжийн хувьд 40 ° C хүртэл температурт 1 градусын температурын өөрчлөлт нь унтралтыг 0.4% өөрчлөхөд хүргэдэг.
- Бүх төрлийн кабель ба ямар ч давтамжийн хувьд 40 ° C-аас 60 ° C хүртэлх температурт температурын 1 градусын өөрчлөлт нь унтралт 0.6% өөрчлөгдөхөд хүргэдэг.
- 3-р ангиллын кабель нь цельсийн градус тутамд 1.5%-иар сулрах өөрчлөлттэй байж болно.
Аль хэдийн 2000 оны эхээр. TIA/EIA-568-B.2 стандарт нь хэрэв кабелийг өндөр температурт суурилуулсан бол 6-р ангиллын байнгын холбоос/сувгийн зөвшөөрөгдөх дээд хэмжээг багасгахыг зөвлөдөг ба температур өндөр байх тусам сегмент нь богино байх ёстой.
6А ангиллын давтамжийн тааз нь 6-р ангиллынхаас хоёр дахин их байгааг харгалзан үзвэл ийм системд температурын хязгаарлалт илүү хатуу байх болно.
Өнөөдөр программуудыг хэрэгжүүлэхдээ PoEБид дээд тал нь 1 гигабит хурдны тухай ярьж байна. Харин 10 гигабит програмыг ашиглах үед Power over Ethernet нь сонголт биш, ядаж хараахан болоогүй байна. Тиймээс таны хэрэгцээ шаардлагаас хамааран температур өөрчлөгдөхөд та зэсийн эсэргүүцлийн өөрчлөлт эсвэл сулралтын өөрчлөлтийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Аль ч тохиолдолд кабелийг 20 градусын температурт байлгах нь хамгийн утга учиртай юм.
Энэ эсэргүүцэл нь туршилтаар тогтоогдсон Рметалл дамжуулагч нь түүний урттай шууд пропорциональ байна Лмөн түүний хөндлөн огтлолын талбайтай урвуу пропорциональ байна А:
Р = ρ L/ А (26.4)
коэффициент хаана байна ρ эсэргүүцэх чадвар гэж нэрлэгддэг ба дамжуулагчийг хийсэн бодисын шинж чанар болдог. Энэ бол нийтлэг ойлголт юм: зузаан утас нь нимгэн утаснаас бага эсэргүүцэлтэй байх ёстой, учир нь электронууд зузаан утсанд илүү том талбайд хөдөлж чаддаг. Мөн электронуудын урсгалд саад болох тоо нэмэгдэх тусам дамжуулагчийн урт нэмэгдэх тусам эсэргүүцэл нэмэгдэнэ гэж найдаж болно.
Ердийн утгууд ρ өөр өөр материалын хувьд хүснэгтийн эхний баганад өгөгдсөн болно. 26.2. (Бодит үнэ цэнэ нь цэвэршилт, дулааны боловсруулалт, температур болон бусад хүчин зүйлээс хамаарч өөр өөр байдаг.)
|
Хүснэгт 26.2. Тусгай эсэргүүцэл ба эсэргүүцлийн температурын коэффициент (TCR) (20 ° C-д) |
||
| Бодис | ρ ,Өө м | TKS α ,°C -1 |
| Кондукторууд | ||
| Мөнгө | 1.59·10 -8 | 0,0061 |
| Зэс | 1.68·10 -8 | 0,0068 |
| Хөнгөн цагаан | 2.65·10 -8 | 0,00429 |
| Гянт болд | 5.6·10 -8 | 0,0045 |
| Төмөр | 9.71·10 -8 | 0,00651 |
| Платинум | 10.6·10 -8 | 0,003927 |
| Мөнгөн ус | 98·10 -8 | 0,0009 |
| Нихром (Ni, Fe, Cr хайлш) | 100·10 -8 | 0,0004 |
| Хагас дамжуулагч 1) | ||
| Нүүрстөрөгч (бал чулуу) | (3-60)·10 -5 | -0,0005 |
| Герман | (1-500)·10 -5 | -0,05 |
| Цахиур | 0,1 - 60 | -0,07 |
| Диэлектрик | ||
| Шилэн | 10 9 - 10 12 | |
| Хатуу резин | 10 13 - 10 15 | |
| 1) Бодит үнэ цэнэ нь бага хэмжээний хольц байгаа эсэхээс ихээхэн хамаардаг. | ||
Мөнгө нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй тул хамгийн сайн дамжуулагч болж хувирдаг; гэхдээ үнэтэй. Зэс нь мөнгөнөөс арай доогуур байдаг; Яагаад утсыг ихэвчлэн зэсээр хийдэг нь ойлгомжтой.
Хөнгөн цагаан нь зэсээс өндөр эсэргүүцэлтэй боловч нягтрал нь хамаагүй бага бөгөөд ижил масстай хөнгөн цагаан утаснуудын эсэргүүцэл нь зэсээс бага байдаг тул зарим хэрэглээнд (жишээлбэл, цахилгаан дамжуулах шугамд) илүүд үздэг. Эсэргүүцлийн харилцан хамаарлыг ихэвчлэн ашигладаг:
σ = 1/ρ (26.5)
σ тусгай дамжуулалт гэж нэрлэдэг. Тусгай дамжуулалтыг нэгжээр (Ом м) -1 хэмжинэ.
Бодисын эсэргүүцэл нь температураас хамаарна. Дүрмээр бол металлын эсэргүүцэл температурын дагуу нэмэгддэг. Энэ нь гайхах зүйл биш юм: температур нэмэгдэхийн хэрээр атомууд илүү хурдан хөдөлж, тэдгээрийн зохион байгуулалт нь эмх цэгцгүй болж, электронуудын урсгалд илүү саад болно гэж бид найдаж болно. Температурын нарийхан мужид металлын эсэргүүцэл нь температурын дагуу бараг шугаман нэмэгддэг.
Хаана ρ Т- температурын эсэргүүцэл Т, ρ 0 - стандарт температурын эсэргүүцэл Т 0, а α - эсэргүүцлийн температурын коэффициент (TCR). a-ийн утгыг хүснэгтэд үзүүлэв. 26.2. Хагас дамжуулагчийн хувьд TCR нь сөрөг байж болохыг анхаарна уу. Температур нэмэгдэх тусам чөлөөт электронуудын тоо нэмэгдэж, тэдгээр нь бодисын дамжуулагч шинж чанарыг сайжруулдаг тул энэ нь тодорхой юм. Тиймээс хагас дамжуулагчийн эсэргүүцэл температур нэмэгдэх тусам буурч болно (хэдийгээр үргэлж биш).
Утга нь температураас хамаардаг тул энэ утга хүчинтэй байх температурын хязгаарт анхаарлаа хандуулах хэрэгтэй (жишээлбэл, лавлах номны дагуу). физик хэмжигдэхүүнүүд). Хэрэв температурын өөрчлөлтийн хүрээ өргөн байвал шугаман байдал зөрчигдөж, (26.6) -ын оронд температурын хоёр ба гурав дахь зэрэглэлээс хамаарах нэр томъёог агуулсан илэрхийллийг ашиглах шаардлагатай.
ρ Т = ρ 0 (1+αT+ + βТ 2 + γТ 3),
коэффициентүүд хаана байна β Тэгээд γ ихэвчлэн маш жижиг (бид тавьдаг Т 0 = 0°С), гэхдээ их хэмжээгээр Тэдгээр гишүүдийн оруулсан хувь нэмэр чухал болно.
Маш бага температурт зарим металл, түүнчлэн хайлш, нэгдлүүдийн эсэргүүцэл нь орчин үеийн хэмжилтийн нарийвчлалын хүрээнд тэг болж буурдаг. Энэ шинж чанарыг хэт дамжуулагч гэж нэрлэдэг; Үүнийг анх Голландын физикч Гейке Камерлинг Оннес (1853-1926) 1911 онд мөнгөн усыг 4.2 К хэмээс доош хөргөх үед ажигласан. Энэ температурт мөнгөн усны цахилгаан эсэргүүцэл гэнэт тэг болж буурсан байна.
Хэт дамжуулагч нь шилжилтийн температураас доогуур хэт дамжуулагч төлөвт ордог бөгөөд энэ нь ихэвчлэн Кельвин хэдхэн градус (үнэмлэхүй тэгээс дээш) байдаг. Хэт дамжуулагч цагирагт цахилгаан гүйдэл ажиглагдсан бөгөөд энэ нь хэдэн жилийн турш хүчдэлгүй үед бараг сулардаггүй байв.
IN өнгөрсөн жилХэт дамжуулагч чанарыг түүний механизмыг ойлгохын тулд эрчимтэй судалж, маш бага температурт хөргөх зардал, хүндрэлийг бууруулахын тулд илүү өндөр температурт хэт дамжуулагч материалыг хайж байна. Хэт дамжуулагчийн анхны онолыг 1957 онд Бардин, Купер, Шриффер нар бүтээжээ. Хэт дамжуулагчийг аль хэдийн том соронзонд ашигладаг бөгөөд соронзон орон нь цахилгаан гүйдлээр үүсгэгддэг (28-р бүлгийг үз), энэ нь эрчим хүчний хэрэглээг ихээхэн бууруулдаг. Мэдээжийн хэрэг, хэт дамжуулагчийг бага температурт байлгах нь бас эрчим хүч шаарддаг.
Сэтгэгдэл, саналыг хүлээн авч, урьж байна!
Бодисын эсэргүүцэл гэж юу вэ? Хариулах энгийн үгээрЭнэ асуултад хариулахын тулд та физикийн хичээлийг санаж, энэ тодорхойлолтын бие махбодийн биелэлийг төсөөлөх хэрэгтэй. Бодисоор цахилгаан гүйдэл дамждаг бөгөөд энэ нь эргээд ямар нэгэн хүчээр гүйдэл дамжуулахаас сэргийлдэг.
Бодисын эсэргүүцлийн тухай ойлголт
Энэ нь тухайн бодис нь гүйдлийн урсгалд хэр хүчтэй саад учруулж байгааг харуулдаг бөгөөд энэ нь тодорхой эсэргүүцэл юм (Латин "rho" үсэг). Олон улсын нэгжийн системд эсэргүүцэл Омоор илэрхийлэгдэнэ, метрээр үржүүлсэн. Тооцооллын томъёо нь: "Эсэргүүцлийг хөндлөн огтлолын талбайгаар үржүүлж, дамжуулагчийн уртад хуваана."
"Эсэргүүцлийг олоход яагаад өөр эсэргүүцэл ашигладаг вэ?" Гэсэн асуулт гарч ирнэ. Хариулт нь энгийн, хоёр өөр хэмжигдэхүүн байдаг - эсэргүүцэл ба эсэргүүцэл. Хоёр дахь нь тухайн бодис түүгээр гүйдэл дамжихгүй байх чадвартайг харуулж байгаа бөгөөд эхнийх нь бараг ижил зүйлийг харуулж байна, зөвхөн бид ерөнхий утгаараа бодисын тухай ярихаа больсон, харин тодорхой урт, хөндлөн дамжуулагчийн тухай ярьж байна. энэ бодисоор хийгдсэн огтлолын талбай.
Бодисын цахилгаан дамжуулах чадварыг тодорхойлдог харилцан хэмжигдэхүүнийг тусгай цахилгаан дамжуулах чанар гэж нэрлэдэг бөгөөд хувийн эсэргүүцлийг тооцоолох томъёо нь тусгай дамжуулалттай шууд хамааралтай байдаг.
Зэсийн хэрэглээ
Эсэргүүцлийн тухай ойлголтыг янз бүрийн металлын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг тооцоолоход өргөн ашигладаг. Эдгээр тооцоонд үндэслэн барилга, багаж хэрэгсэл болон бусад салбарт ашигладаг цахилгаан дамжуулагчийг үйлдвэрлэхэд тодорхой металлыг ашиглах нь зүйтэй гэсэн шийдвэрийг гаргадаг.
Металл эсэргүүцлийн хүснэгт
Орших тодорхой хүснэгтүүд? Металлын дамжуулалт ба эсэргүүцлийн талаархи мэдээллийг нэгтгэдэг бөгөөд дүрмээр бол эдгээр хүснэгтийг тодорхой нөхцөлд тооцдог.
Ялангуяа энэ нь өргөн тархсан байдаг металл монокристал эсэргүүцлийн хүснэгтхорин градусын температурт, түүнчлэн металл ба хайлшийн эсэргүүцлийн хүснэгт.
Эдгээр хүснэгтүүд нь хамгийн тохиромжтой нөхцөл гэж нэрлэгддэг янз бүрийн өгөгдлийг тооцоолоход хэрэглэгддэг бөгөөд тодорхой зорилгоор утгыг тооцоолохын тулд та томьёог ашиглах хэрэгтэй.
Зэс. Түүний шинж чанар, шинж чанар
Бодис ба шинж чанарын тодорхойлолт
Зэс бол хүн төрөлхтөн эрт дээр үеэс нээсэн бөгөөд мөн олон жилийн турш техникийн янз бүрийн зориулалтаар ашиглагдаж ирсэн металл юм. Зэс нь цахилгаан дамжуулах өндөр чадвартай, уян хатан, уян хатан металл бөгөөд янз бүрийн утас, дамжуулагч хийхэд маш их алдартай байдаг.
Зэсийн физик шинж чанар:
- хайлах цэг - Цельсийн 1084 градус;
- буцлах цэг - 2560 хэм;
- 20 градусын нягтрал - шоо метрээр хуваагдсан 8890 килограмм;
- тогтмол даралт ба температурын хувийн дулааны багтаамж 20 градус - 385 кЖ/Ж*кг
- цахилгаан эсэргүүцэл - 0.01724;
Зэсийн агуулга
Энэ металлыг хэд хэдэн бүлэг буюу зэрэглэлд хувааж болох бөгөөд тус бүр нь өөрийн гэсэн шинж чанартай, үйлдвэрлэлд өөрийн гэсэн хэрэглээтэй байдаг.
- M00, M0, M1 зэрэг нь кабель, дамжуулагч үйлдвэрлэхэд маш сайн бөгөөд дахин хайлуулах үед хүчилтөрөгчийн хэт ханалт арилдаг.
- M2 ба M3 зэрэг нь бага оврын өнхрөхөд зориулагдсан хямд өртөгтэй сонголтууд бөгөөд ихэнх жижиг хэмжээний техникийн болон үйлдвэрлэлийн даалгавруудыг хангадаг.
- M1, M1f, M1r, M2r, M3r брэндүүд нь тодорхой шаардлага, хүсэлтээр тодорхой хэрэглэгчдэд зориулж үйлдвэрлэсэн үнэтэй зэсийн агуулга юм.
Бие биенийхээ хоорондох тамга хэд хэдэн талаараа ялгаатай:
Зэсийн шинж чанарт хольцын нөлөө
Бохирдол нь бүтээгдэхүүний механик, техникийн болон гүйцэтгэлийн шинж чанарт нөлөөлдөг.
Эцэст нь хэлэхэд зэс бол өвөрмөц шинж чанартай өвөрмөц металл гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь автомашины үйлдвэрлэл, цахилгааны үйлдвэрлэлийн элемент, цахилгаан хэрэгсэл, өргөн хэрэглээний бараа, цаг, компьютер болон бусад олон зүйлд ашиглагддаг. Бага эсэргүүцэлтэй энэ металл нь дамжуулагч болон бусад цахилгаан хэрэгслийг хийхэд маш сайн материал юм. Энэ өмчийн хувьд зэс нь зөвхөн мөнгөөр давж гардаг боловч өндөр өртөгтэй тул цахилгааны салбарт ижил хэрэглээг олж чадаагүй байна.
Боломжит зөрүүтэй терминалууд дээр цахилгаан хэлхээг хаах үед цахилгаан гүйдэл үүсдэг. Цахилгаан орны хүчний нөлөөн дор чөлөөт электронууд дамжуулагчийн дагуу хөдөлдөг. Хөдөлгөөний явцад электронууд дамжуулагчийн атомуудтай мөргөлдөж, тэдний кинетик энергийн хангамжийг өгдөг. Электрон хөдөлгөөний хурд тасралтгүй өөрчлөгддөг: электронууд атом, молекул болон бусад электронуудтай мөргөлдөх үед энэ нь буурч, дараа нь цахилгаан талбайн нөлөөн дор нэмэгдэж, шинэ мөргөлдөөний үед дахин буурдаг. Үүний үр дүнд дамжуулагчийг суурилуулсан жигд хөдөлгөөнсекундэд хэдэн см-ийн хурдтай электронуудын урсгал. Үүний үр дүнд дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх электронууд түүний хажуугийн хөдөлгөөнд үргэлж эсэргүүцэлтэй тулгардаг. Цахилгаан гүйдэл дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд сүүлийнх нь халдаг.
Цахилгаан эсэргүүцэл
Зориулалтын дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл Латин үсэг r, цахилгаан гүйдэл дамжин өнгөрөх үед цахилгаан энергийг дулааны энерги болгон хувиргах бие эсвэл орчны өмч юм.
Диаграммд цахилгаан эсэргүүцлийг Зураг 1-д үзүүлсний дагуу харуулав. А.
Хэлхээний гүйдлийг өөрчлөхөд үйлчилдэг хувьсах цахилгаан эсэргүүцлийг нэрлэдэг реостат. Диаграммд реостатуудыг 1-р зурагт үзүүлсний дагуу тодорхойлсон болно. б. IN ерөнхий үзэлРеостатыг тусгаарлагч суурь дээр ороосон нэг эсэргүүцэлтэй утаснаас хийдэг. Гулсагч эсвэл реостатын хөшүүргийг тодорхой байрлалд байрлуулсан бөгөөд үүний үр дүнд шаардлагатай эсэргүүцлийг хэлхээнд оруулна.
Жижиг хөндлөн огтлолтой урт дамжуулагч нь гүйдэлд их хэмжээний эсэргүүцлийг бий болгодог. Том хөндлөн огтлолтой богино дамжуулагч нь гүйдэлд бага эсэргүүцэл үзүүлдэг.
Хэрэв та өөр өөр материалаас хоёр дамжуулагчийг авбал ижил урт, хөндлөн огтлолтой бол дамжуулагчид өөр өөр гүйдэл дамжуулах болно. Энэ нь дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь дамжуулагчийн материалаас хамаардаг болохыг харуулж байна.
Дамжуулагчийн температур нь түүний эсэргүүцэлд бас нөлөөлдөг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр металлын эсэргүүцэл нэмэгдэж, шингэн болон нүүрсний эсэргүүцэл буурдаг. Зөвхөн зарим тусгай металлын хайлш (манганин, константан, никель болон бусад) температур нэмэгдэхийн хэрээр эсэргүүцлээ бараг өөрчилдөггүй.
Тиймээс дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцэл нь: 1) дамжуулагчийн урт, 2) дамжуулагчийн хөндлөн огтлол, 3) дамжуулагчийн материал, 4) дамжуулагчийн температураас хамаарна.
Эсэргүүцлийн нэгж нь нэг ом юм. Ом гэдэг үгийг ихэвчлэн Грек хэлээр тэмдэглэдэг том үсэгΩ (омега). Тиймээс "Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь 15 Ом" гэж бичихийн оронд та зүгээр л бичиж болно: r= 15 Ом.
1000 ом-ыг 1 гэж нэрлэдэг килоом(1 кОм эсвэл 1 кОм),
1,000,000 омыг 1 гэж нэрлэдэг мегаом(1мОм эсвэл 1МΩ).
Янз бүрийн материалаас дамжуулагчийн эсэргүүцлийг харьцуулахдаа дээж бүрийн хувьд тодорхой урт, хөндлөн огтлолыг авах шаардлагатай. Дараа нь бид аль материал нь цахилгаан гүйдэл илүү сайн эсвэл муу дамжуулдаг болохыг шүүх боломжтой болно.
Видео 1. Дамжуулагчийн эсэргүүцэл
Цахилгаан эсэргүүцэл
1 м урт, 1 мм² хөндлөн огтлолтой дамжуулагчийн ом дахь эсэргүүцлийг гэнэ эсэргүүцэлба Грек үсгээр тэмдэглэдэг ρ (ro).
Хүснэгт 1-д зарим дамжуулагчийн эсэргүүцлийг харуулав.
Хүснэгт 1
Төрөл бүрийн дамжуулагчийн эсэргүүцэл
Хүснэгтээс харахад 1 м урт, 1 мм² хөндлөн огтлолтой төмөр утас нь 0.13 Ом эсэргүүцэлтэй байна. 1 Ом эсэргүүцэл авахын тулд та 7.7 м ийм утас авах хэрэгтэй. Мөнгө нь хамгийн бага эсэргүүцэлтэй байдаг. 1 мм² хөндлөн огтлолтой 62.5 м мөнгөн утсыг авснаар 1 Ом эсэргүүцлийг олж авах боломжтой. Мөнгө бол хамгийн сайн дамжуулагч боловч мөнгөний өртөг нь түүнийг их хэмжээгээр ашиглах боломжийг үгүйсгэдэг. Хүснэгтэнд мөнгөний дараа зэс орж ирдэг: 1 мм² хөндлөн огтлолтой 1 м зэс утас нь 0.0175 Ом эсэргүүцэлтэй байдаг. 1 ом эсэргүүцэл авахын тулд та 57 м ийм утас авах хэрэгтэй.
Цэвэршүүлэх замаар гаргаж авсан химийн цэвэр зэс нь цахилгаан инженерчлэлд утас, кабель, цахилгаан машин, төхөөрөмжийн ороомог үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Хөнгөн цагаан, төмрийг мөн дамжуулагч болгон өргөн ашигладаг.
Дамжуулагчийн эсэргүүцлийг дараах томъёогоор тодорхойлж болно.
Хаана r- Ом дахь дамжуулагчийн эсэргүүцэл; ρ - дамжуулагчийн тодорхой эсэргүүцэл; л- м-ээр дамжуулагчийн урт; С– мм²-ээр дамжуулагчийн хөндлөн огтлол.
Жишээ 1. 5 мм² хөндлөн огтлолтой 200 м төмөр утасны эсэргүүцлийг тодорхойлно.
Жишээ 2. 2.5 мм² хөндлөн огтлолтой 2 км хөнгөн цагаан утасны эсэргүүцлийг тооцоол.
Эсэргүүцлийн томъёоноос та дамжуулагчийн урт, эсэргүүцэл, хөндлөн огтлолыг хялбархан тодорхойлж болно.
Жишээ 3.Радио хүлээн авагчийн хувьд 0.21 мм² хөндлөн огтлолтой никель утаснаас 30 Ом эсэргүүцэлтэй байх шаардлагатай. Шаардлагатай утасны уртыг тодорхойлно.
Жишээ 4.Эсэргүүцэл нь 25 Ом бол 20 м никром утасны хөндлөн огтлолыг тодорхойлно.
Жишээ 5. 0.5 мм² хөндлөн огтлолтой, 40 м урттай утас нь 16 Ом эсэргүүцэлтэй байдаг. Утасны материалыг тодорхойлох.
Дамжуулагчийн материал нь түүний эсэргүүцлийг тодорхойлдог.
Эсэргүүцлийн хүснэгтэд үндэслэн хар тугалга нь ийм эсэргүүцэлтэй байдаг.
Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь температураас хамаарна гэж дээр дурдсан. Дараах туршилтыг хийцгээе. Хэдэн метр нимгэн төмөр утсыг спираль хэлбэрээр салхилж, энэ спиральыг зайны хэлхээнд холбоно. Гүйдлийг хэмжихийн тулд бид амперметрийг хэлхээнд холбодог. Ороомог шатаагч дөлөнд халах үед амперметрийн заалт буурах болно. Энэ нь металл утасны эсэргүүцэл нь халах үед нэмэгддэг болохыг харуулж байна.
Зарим металлын хувьд 100 ° -аар халах үед эсэргүүцэл нь 40-50% -иар нэмэгддэг. Халаахад эсэргүүцлээ бага зэрэг өөрчилдөг хайлш байдаг. Зарим тусгай хайлш нь температур өөрчлөгдөхөд эсэргүүцэл бараг өөрчлөгддөггүй. Металл дамжуулагчийн эсэргүүцэл температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, харин электролит (шингэн дамжуулагч), нүүрс болон зарим хатуу бодисын эсэргүүцэл нь эсрэгээр буурдаг.
Температурын өөрчлөлтөд металлын эсэргүүцлийг өөрчлөх чадварыг эсэргүүцлийн термометр барихад ашигладаг. Энэхүү термометр нь гялтгануур хүрээ дээр ороосон цагаан алтны утас юм. Жишээлбэл, термометрийг зууханд байрлуулж, халаахаас өмнө болон дараа нь цагаан алтны утасны эсэргүүцлийг хэмжих замаар зуухны температурыг тодорхойлж болно.
Анхны эсэргүүцлийн 1 ом ба 1 градусын температурт халах үед дамжуулагчийн эсэргүүцлийн өөрчлөлтийг гэнэ. эсэргүүцлийн температурын коэффициентба α үсгээр тэмдэглэнэ.
Хэрэв температуртай бол т 0 дамжуулагчийн эсэргүүцэл r 0 ба температурт ттэнцүү байна р т, дараа нь эсэргүүцлийн температурын коэффициент
Анхаарна уу.Энэ томъёог ашиглан тооцооллыг зөвхөн тодорхой температурын хязгаарт (ойролцоогоор 200 ° C хүртэл) хийж болно.
Зарим металлын эсэргүүцлийн α температурын коэффициентийн утгыг бид толилуулж байна (Хүснэгт 2).
хүснэгт 2
Зарим металлын температурын коэффициентийн утга
Эсэргүүцлийн температурын коэффициентийн томъёоноос бид тодорхойлно р т:
р т = r 0 .
Жишээ 6. 200°С хүртэл халсан төмөр утасны эсэргүүцлийг 0°С-т 100 Ом байсан бол тодорхойл.
р т = r 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 Ом.
Жишээ 7.Платин утсаар хийсэн эсэргүүцлийн термометр нь 15 ° C температурт өрөөнд 20 Ом эсэргүүцэлтэй байв. Термометрийг зууханд хийж, хэсэг хугацааны дараа түүний эсэргүүцлийг хэмжсэн. Энэ нь 29.6 Ом-той тэнцүү болсон. Зууханд байгаа температурыг тодорхойлно.
Цахилгаан дамжуулах чанар
Одоогийн байдлаар бид дамжуулагчийн эсэргүүцлийг цахилгаан гүйдэлд хүргэдэг саад тотгор гэж үзсэн. Гэсэн хэдий ч гүйдэл дамжуулагчаар дамждаг. Тиймээс дамжуулагч нь эсэргүүцэл (саад тотгор) -оос гадна цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвартай, өөрөөр хэлбэл дамжуулах чадвартай байдаг.
Дамжуулагчийн эсэргүүцэл их байх тусам дамжуулах чанар нь бага байх тусам цахилгаан гүйдлийг муу дамжуулдаг бөгөөд эсрэгээр дамжуулагчийн эсэргүүцэл бага байх тусам дамжуулагчийн дамжуулалт их байх тусам гүйдэл дамжуулагчаар дамжин өнгөрөхөд хялбар байдаг. Тиймээс дамжуулагчийн эсэргүүцэл ба дамжуулах чанар нь харилцан хэмжигдэхүүн юм.
Математикаас 5-ын урвуу нь 1/5, харин эсрэгээрээ 1/7-ийн урвуу нь 7 гэдгийг мэддэг тул дамжуулагчийн эсэргүүцлийг үсгээр тэмдэглэвэл. r, тэгвэл дамжуулах чанарыг 1/ гэж тодорхойлно. r. Дамжуулах чадварыг ихэвчлэн g үсгээр тэмдэглэдэг.
Цахилгаан дамжуулах чанарыг (1/Ом) эсвэл siemens-ээр хэмждэг.
Жишээ 8.Дамжуулагчийн эсэргүүцэл нь 20 Ом байна. Түүний дамжуулалтыг тодорхойлох.
Хэрэв r= 20 Ом, тэгвэл
Жишээ 9.Дамжуулагчийн дамжуулалт 0.1 (1/Ом) байна. Түүний эсэргүүцлийг тодорхойлох
Хэрэв g = 0.1 (1/Ом) бол r= 1 / 0.1 = 10 (Ом)
