Mi az elektromos ellenállás?

Az I elektromos áram bármely anyagban a töltött részecskék meghatározott irányú mozgása által jön létre külső energia alkalmazása következtében (U potenciálkülönbség). Minden anyagnak egyedi tulajdonságai vannak, amelyek különböző módon befolyásolják az áram áramlását. Ezeket a tulajdonságokat az R elektromos ellenállással értékeljük.

Georg Ohm empirikusan meghatározta egy adott anyag elektromos ellenállásának nagyságát befolyásoló tényezőket függőségének képlete feszültség és áramerősség, amelyet róla neveztek el. Róla nevezték el az ellenállás SI mértékegységét. 1 ohm a 0°C-on mért ellenállásérték egy 106,3 cm hosszú, 1 mm2 keresztmetszetű homogén higanyoszlopnál.

Meghatározás

Az elektromos készülékek gyártásához szükséges anyagok értékelése és gyakorlati alkalmazása érdekében bevezették a «Vezető ellenállás» kifejezést... A hozzáadott "specifikus" jelző a szóban forgó anyagra elfogadott térfogati referenciaérték használati együtthatóját jelöli. Ez lehetővé teszi a különböző anyagok elektromos paramétereinek értékelését.

Ebben az esetben figyelembe kell venni, hogy a vezeték ellenállása hosszának növekedésével és keresztmetszete csökkenésével nő. Az SI rendszer egy 1 méter hosszú és 1 m2 keresztmetszetű homogén huzal térfogatát használja... A műszaki számításoknál egy elavult, de kényelmes rendszeren kívüli térfogategységet használnak, amely 1 méter hosszúságból és egy területből áll. 1 mm.2... A ρ ellenállás képlete az ábrán látható.

Az anyagok elektromos tulajdonságainak meghatározásához egy másik jellemzőt vezetünk be – a fajlagos vezetőképességet b. Ez fordítottan arányos az ellenállás értékével, meghatározza az anyag elektromos áramvezetési képességét: b = 1 / p.

Hogyan függ az ellenállás a hőmérséklettől

Egy anyag vezetőképességét a hőmérséklete befolyásolja. A különböző anyagcsoportok nem egyformán viselkednek fűtött vagy hűtött állapotban. Ezt a tulajdonságot a kültéren, meleg és hideg időben üzemelő elektromos vezetékeknél veszik figyelembe.

A vezető anyagát és fajlagos ellenállását a működési feltételek figyelembevételével választják ki.

A vezetékek ellenállásának növekedése az áram áthaladásával szemben a melegítés során azzal magyarázható, hogy a benne lévő fém hőmérsékletének növekedésével az atomok és az elektromos töltéshordozók minden irányban történő mozgásának intenzitása nő, ami szükségtelen akadályokat teremt. a töltött részecskék egyirányú mozgására, és csökkenti fluxusuk értékét.

Ha a fém hőmérséklete csökken, akkor javulnak az áram áthaladásának feltételei.Kritikus hőmérsékletre hűtve sok fémben megjelenik a szupravezetés jelensége, amikor az elektromos ellenállásuk gyakorlatilag nulla. Ezt a tulajdonságot széles körben használják nagy teljesítményű elektromágnesekben.

A hőmérséklet fémek vezetőképességére gyakorolt ​​hatását az elektromos ipar a közönséges izzólámpák gyártása során használja fel. Övék nikróm szál az áram áthaladásakor olyan állapotra melegszik, hogy fényáramot bocsát ki. Normál körülmények között a nikróm ellenállása körülbelül 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Az izzó feszültség alatti bekapcsolásakor nagy áram halad át az izzószálon, ami nagyon gyorsan felmelegíti a fémet, ugyanakkor megnő az elektromos áramkör ellenállása, ami az indítóáramot a világításhoz szükséges névleges értékre korlátozza. . Ily módon az áramerősség egyszerű szabályozása nikróm spirál segítségével történik, nincs szükség a LED-es és fluoreszkáló forrásokban használt összetett előtétek alkalmazására.

Milyen a mérnöki munkában használt anyagok ellenállása

A legjobb elektromos vezetőképességi tulajdonságokkal a színes nemesfémek rendelkeznek. Ezért az elektromos eszközök kritikus érintkezői ezüstből készülnek. Ez azonban növeli a teljes termék végső árát. A legelfogadhatóbb lehetőség az olcsóbb fémek használata. Például a réz ellenállása 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m nagyon alkalmas ilyen célokra.

Nemesfémek - arany, ezüst, platina, palládium, irídium, ródium, ruténium és ozmium, amelyek főként magas vegyszerállóságukról és az ékszerekben való gyönyörű megjelenésükről kaptak nevet.Ezenkívül az arany, az ezüst és a platina nagy plaszticitással rendelkezik, a platinacsoportba tartozó fémek pedig tűzállóak, és az aranyhoz hasonlóan kémiailag semlegesek. A nemesfémek ezen előnyei egyesülnek.

A jó vezetőképességű rézötvözeteket olyan söntök készítésére használják, amelyek korlátozzák a nagy áramok áramlását az erős ampermérők mérőfején.

Az alumínium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m ellenállása valamivel magasabb, mint a rézé, de ennek a fémnek a gyártása és ára alacsonyabb. Ez is könnyebb. Ez magyarázza a villamosenergia-iparban való széles körű felhasználását külső vezetékek és kábelmagok előállítására.

A vas 0,13 (ohm ∙ mm2) / m ellenállása lehetővé teszi az elektromos áram továbbítását is, de ez nagyobb teljesítményveszteséghez vezet. Az acélötvözetek szilárdsága megnövekedett. Ezért a nagyfeszültségű vezetékek alumínium felső vezetőibe acélszálakat szőnek, amelyeket úgy terveztek, hogy ellenálljanak a szakító terhelésnek.

Ez különösen igaz, ha jég képződik a vezetékeken vagy erős széllökések esetén.

Egyes ötvözetek, például a konstantin és a nikkelin, bizonyos tartományon belül termikusan stabil ellenállási jellemzőkkel rendelkeznek. A Nickeline elektromos ellenállása gyakorlatilag nem változik 0 és 100 Celsius fok között. Ezért a reosztát tekercsek nikkelből készülnek.

A mérőműszerekben széles körben használják azt a tulajdonságot, hogy a platina ellenállásértékei szigorúan megváltoznak a hőmérséklethez képest. Ha stabilizált feszültségforrásból származó elektromos áramot vezetünk át egy platinahuzalon, és kiszámítjuk az ellenállásértéket, az a platina hőmérsékletét jelzi.Ez lehetővé teszi, hogy a skálát az ohm értékeknek megfelelő fokozatokban lehessen osztani. Ez a módszer lehetővé teszi a hőmérséklet mérését foktört pontossággal.

A gyakorlati problémák megoldásához néha ismerni kell a kábel általános vagy fajlagos ellenállását... Ebből a célból a kábeltermék-könyvtárak megadják egyetlen mag induktív és aktív ellenállásának értékeit a kábel minden értékéhez. keresztmetszet. Segítségükkel kiszámítják a megengedett terheléseket, a keletkező hőt, meghatározzák a megengedett üzemi feltételeket és kiválasztják a hatékony védelmet.

A fémek fajlagos vezetőképességét a feldolgozás módja befolyásolja. A nyomás plasztikus deformációja megzavarja a kristályrács szerkezetét, növeli a hibák számát és növeli az ellenállást. Csökkentésére átkristályosításos izzítást alkalmaznak.

A fémek nyújtása vagy összenyomódása rugalmas deformációt okoz bennük, amitől az elektronok hőrezgésének amplitúdója csökken, az ellenállás pedig valamelyest csökken.

A földelési rendszerek tervezésénél figyelembe kell venni talajellenállás… Ez definíció szerint különbözik a fenti módszertől, és SI mértékegységben – Ohmban mérik. Méter. Segítségével értékelik az elektromos áram talajon belüli eloszlásának minőségét.
A talaj ellenállásának függése a talaj nedvességétől és hőmérsékletétől:

A talaj vezetőképességét számos tényező befolyásolja, beleértve a talaj nedvességét, sűrűségét, szemcseméretét, hőmérsékletét, sók, savak és bázisok koncentrációját.