Čo je elektrický odpor?

Elektrický prúd I v akejkoľvek látke vzniká pohybom nabitých častíc v určitom smere v dôsledku aplikácie vonkajšej energie (potenciálny rozdiel U). Každá látka má individuálne vlastnosti, ktoré ovplyvňujú tok prúdu v nej rôznymi spôsobmi. Tieto vlastnosti sú hodnotené elektrickým odporom R.

Georg Ohm empiricky určil faktory ovplyvňujúce veľkosť elektrického odporu danej látky vzorec jeho závislosti napätia a prúdu, ktorý je po ňom pomenovaný. Je po ňom pomenovaná jednotka odporu SI. 1 ohm je hodnota odporu nameraná pri 0 °C pre homogénny stĺpec ortuti s dĺžkou 106,3 cm s plochou prierezu 1 mm2.

Definícia

S cieľom zhodnotiť a v praxi aplikovať materiály na výrobu elektrických zariadení bol zavedený pojem «Odpor vodiča»... Pridaný prívlastok "špecifický" označuje koeficient použitia objemovej referenčnej hodnoty akceptovaný pre danú látku. To umožňuje vyhodnocovať elektrické parametre rôznych materiálov.

V tomto prípade sa berie do úvahy, že odpor drôtu sa zvyšuje so zvyšovaním jeho dĺžky a zmenšovaním jeho prierezu. Sústava SI využíva objem homogénneho drôtu dlhého 1 meter a prierezu 1 m2... V technických výpočtoch sa používa zastaraná, ale mimo sústavy vhodná jednotka objemu pozostávajúca z dĺžky 1 metra a plochy. 1 mm.2... Vzorec pre odpor ρ je znázornený na obrázku.

Na určenie elektrických vlastností látok sa zavádza ďalšia charakteristika — merná vodivosť b. Je nepriamo úmerná hodnote odporu, určuje schopnosť materiálu viesť elektrický prúd: b = 1 / p.

Ako odpor závisí od teploty

Vodivosť materiálu je ovplyvnená jeho teplotou. Rôzne skupiny látok sa pri zahrievaní alebo ochladzovaní nesprávajú rovnako. Táto vlastnosť sa berie do úvahy pre elektrické vodiče pracujúce vonku v horúcom a chladnom počasí.

Materiál a špecifický odpor vodiča sa vyberajú s prihliadnutím na podmienky jeho prevádzky.

Zvýšenie odporu vodičov voči prechodu prúdu počas zahrievania sa vysvetľuje skutočnosťou, že so zvyšujúcou sa teplotou kovu v ňom sa zvyšuje intenzita pohybu atómov a nosičov elektrického náboja vo všetkých smeroch, čo vytvára zbytočné prekážky. k pohybu nabitých častíc v jednom smere a znižuje hodnotu ich toku.

Ak sa teplota kovu zníži, podmienky na prechod prúdu sa zlepšia.Po ochladení na kritickú teplotu sa v mnohých kovoch objavuje fenomén supravodivosti, keď je ich elektrický odpor prakticky nulový. Táto vlastnosť je široko používaná vo vysokovýkonných elektromagnetoch.

Vplyv teploty na vodivosť kovov využíva elektrotechnický priemysel pri výrobe obyčajných žiaroviek. ich nichrómová niť pri prechode prúdu sa zahreje do takého stavu, že vyžaruje svetelný tok. Za normálnych podmienok je odpor nichrómu asi 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Keď je žiarovka zapnutá pod napätím, vláknom prechádza veľký prúd, ktorý veľmi rýchlo ohrieva kov. Súčasne sa zvyšuje odpor elektrického obvodu, čím sa obmedzuje štartovací prúd na nominálnu hodnotu potrebnú na získanie osvetlenia. . Týmto spôsobom sa vykonáva jednoduchá regulácia intenzity prúdu pomocou nichrómovej špirály, nie je potrebné používať zložité predradníky používané v LED a žiarivkových zdrojoch.

Aká je odolnosť materiálov používaných v strojárstve

Neželezné drahé kovy majú najlepšiu elektrickú vodivosť. Preto sú kritické kontakty v elektrických zariadeniach vyrobené zo striebra. To ale zvyšuje konečnú cenu celého produktu. Najprijateľnejšou možnosťou je použitie lacnejších kovov. Napríklad odpor medi rovnajúci sa 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m je na tieto účely celkom vhodný.

Ušľachtilé kovy - zlato, striebro, platina, paládium, irídium, ródium, ruténium a osmium, pomenované najmä pre svoju vysokú chemickú odolnosť a krásny vzhľad v šperkoch.Tiež zlato, striebro a platina majú vysokú plasticitu a kovy skupiny platiny sú žiaruvzdorné a podobne ako zlato je chemicky inertné. Tieto výhody drahých kovov sa spájajú.

Zliatiny medi s dobrou vodivosťou sa používajú na výrobu bočníkov, ktoré obmedzujú tok veľkých prúdov cez meraciu hlavu výkonných ampérmetrov.

Odolnosť hliníka 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m je o niečo vyššia ako u medi, ale výroba a cena tohto kovu je nižšia. Je tiež ľahší. To vysvetľuje jeho široké využitie v elektrine na výrobu vonkajších drôtov a káblových jadier.

Odpor železa 0,13 (ohm ∙ mm2) / m umožňuje jeho použitie aj na prenos elektrického prúdu, čo však vedie k väčším stratám výkonu. Oceľové zliatiny majú zvýšenú pevnosť. Preto sú oceľové lanká tkané do hliníkových vrchných vodičov vysokonapäťových elektrických vedení, ktoré sú navrhnuté tak, aby odolali zaťaženiu pri pretrhnutí.

Platí to najmä vtedy, keď sa na drôtoch tvorí ľad alebo silné poryvy vetra.

Niektoré zliatiny, napríklad konštantín a nikelín, majú tepelne stabilné odporové charakteristiky v určitom rozsahu. Elektrický odpor niklu sa prakticky nemení od 0 do 100 stupňov Celzia. Preto sú cievky reostatu vyrobené z niklu.

V meracích prístrojoch sa široko používa vlastnosť striktnej zmeny hodnôt odporu platiny vzhľadom na jej teplotu. Ak cez platinový drôt prechádza elektrický prúd zo stabilizovaného zdroja napätia a vypočíta sa hodnota odporu, bude to indikovať teplotu platiny.To umožňuje odstupňovanie stupnice v stupňoch zodpovedajúcich hodnotám ohmov. Táto metóda umožňuje merať teplotu s presnosťou na zlomky stupňa.

Niekedy na riešenie praktických problémov potrebujete poznať všeobecný alebo špecifický odpor kábla... Na tento účel sú v katalógoch káblových produktov uvedené hodnoty indukčného a aktívneho odporu jedného jadra pre každú hodnotu prierez. Používajú sa na výpočet prípustných zaťažení, generovaného tepla, určenie prípustných prevádzkových podmienok a výber účinnej ochrany.

Špecifická vodivosť kovov je ovplyvnená spôsobom ich spracovania. Použitie tlaku na plastickú deformáciu narúša štruktúru kryštálovej mriežky, zvyšuje počet defektov a zvyšuje odolnosť. Na jej zníženie sa používa rekryštalizačné žíhanie.

Naťahovanie alebo stláčanie kovov v nich spôsobuje elastickú deformáciu, z ktorej sa zmenšujú amplitúdy tepelných vibrácií elektrónov a o niečo klesá odpor.

Pri navrhovaní uzemňovacích systémov je potrebné vziať do úvahy odolnosť pôdy… Definíciou sa líši od vyššie uvedenej metódy a meria sa v jednotkách SI – Ohmoch. Meter. S jeho pomocou sa hodnotí kvalita distribúcie elektrického prúdu vo vnútri zeme.
Závislosť odolnosti pôdy od vlhkosti a teploty pôdy:

Vodivosť pôdy je ovplyvnená mnohými faktormi, vrátane pôdnej vlhkosti, hustoty, veľkosti častíc, teploty, koncentrácie solí, kyselín a zásad.