Rezistivitatea electrică a cuprului. Rezistivitate și conductivitate electrică

Rezistivitatea electrică este o mărime fizică care indică măsura în care un material poate rezista trecerii curentului electric prin el. Unii oameni pot confunda această caracteristică cu rezistența electrică obișnuită. În ciuda asemănării conceptelor, diferența dintre ele este că specificul se referă la substanțe, iar al doilea termen se referă exclusiv la conductori și depinde de materialul de fabricare a acestora.

Valoarea reciprocă a acestui material este conductivitatea electrică. Cu cât este mai mare acest parametru, cu atât mai bine curge curentul prin substanță. În consecință, cu cât rezistența este mai mare, cu atât sunt așteptate mai multe pierderi la ieșire.

Formula de calcul și valoarea de măsurare

Având în vedere modul în care se măsoară rezistența electrică specifică, este posibilă de asemenea urmărirea conexiunii cu nespecifice, deoarece unitățile de Ohm m sunt folosite pentru a desemna parametrul. Mărimea însăși este notată cu ρ. Cu această valoare, este posibil să se determine rezistența unei substanțe într-un anumit caz, pe baza dimensiunii acesteia. Această unitate de măsură corespunde sistemului SI, dar pot apărea și alte variații. În tehnologie puteți vedea periodic denumirea învechită Ohm mm 2 /m. Pentru a converti din acest sistem în cel internațional, nu va trebui să utilizați formule complexe, deoarece 1 Ohm mm 2 /m este egal cu 10 -6 Ohm m.

Formula pentru rezistivitatea electrică este următoarea:

R= (ρ l)/S, unde:

• R – rezistența conductorului;
• Ρ – rezistivitatea materialului;
• l – lungimea conductorului;
• S – secțiunea conductorului.

Dependența de temperatură

Rezistivitatea electrică depinde de temperatură. Dar toate grupurile de substanțe se manifestă diferit atunci când se schimbă. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se calculează firele care vor funcționa în anumite condiții. De exemplu, pe stradă, unde valorile temperaturii depind de perioada anului, materialele necesare sunt mai puțin susceptibile la schimbări în intervalul de la -30 la +30 de grade Celsius. Dacă intenționați să îl utilizați în echipamente care vor funcționa în aceleași condiții, atunci trebuie, de asemenea, să optimizați cablarea pentru parametri specifici. Materialul este întotdeauna selectat ținând cont de utilizare.

În tabelul nominal, rezistivitatea electrică este luată la o temperatură de 0 grade Celsius. Creșterea indicatorilor acestui parametru atunci când materialul este încălzit se datorează faptului că intensitatea mișcării atomilor în substanță începe să crească. Purtătorii de sarcină electrică se împrăștie aleatoriu în toate direcțiile, ceea ce duce la crearea de obstacole în calea mișcării particulelor. Cantitatea de flux electric scade.

Pe măsură ce temperatura scade, condițiile pentru curgerea curentului devin mai bune. La atingerea unei anumite temperaturi, care va fi diferită pentru fiecare metal, apare supraconductibilitatea, la care caracteristica în cauză aproape ajunge la zero.

Diferențele de parametri ajung uneori la valori foarte mari. Acele materiale care au performante ridicate pot fi folosite ca izolatori. Ele ajută la protejarea cablajului de scurtcircuite și contact uman neintenționat. Unele substanțe nu sunt deloc aplicabile pentru inginerie electrică dacă au o valoare mare a acestui parametru. Alte proprietăți pot interfera cu acest lucru. De exemplu, conductivitatea electrică a apei nu va fi de mare importanță pentru o anumită zonă. Iată valorile unor substanțe cu indicatori înalți.

Materiale cu rezistivitate mare	ρ (Ohm m)
Bachelită	10 16
Benzen	10 15 ...10 16
Hârtie	10 15
Apă distilată	10 4
Apa de mare	0.3
Lemn uscat	10 12
Pământul este ud	10 2
Sticlă de cuarț	10 16
Kerosenul	10 1 1
Marmură	10 8
Parafină	10 1 5
Ulei de parafină	10 14
Plexiglas	10 13
Polistiren	10 16
Clorura de polivinil	10 13
Polietilenă	10 12
Ulei de silicon	10 13
Mica	10 14
Sticlă	10 11
Ulei de transformator	10 10
Porţelan	10 14
Ardezie	10 14
Ebonită	10 16
Chihlimbar	10 18

Substanțele cu performanță scăzută sunt utilizate mai activ în inginerie electrică. Acestea sunt adesea metale care servesc drept conductori. Există, de asemenea, multe diferențe între ele. Pentru a afla rezistivitatea electrică a cuprului sau a altor materiale, merită să vă uitați la tabelul de referință.

Materiale cu rezistivitate scăzută	ρ (Ohm m)
Aluminiu	2,7·10 -8
Tungsten	5,5·10 -8
Grafit	8,0·10 -6
Fier	1,0·10 -7
Aur	2,2·10 -8
Iridiu	4,74·10 -8
Constantan	5,0·10 -7
Oţel turnat	1,3·10 -7
Magneziu	4,4·10 -8
Manganin	4,3·10 -7
Cupru	1,72·10 -8
Molibden	5,4·10 -8
Nichel-argint	3,3·10 -7
Nichel	8,7·10 -8
Nicrom	1.12·10 -6
Staniu	1,2·10 -7
Platină	1.07·10 -7
Mercur	9,6·10 -7
Duce	2.08·10 -7
Argint	1,6·10 -8
Fontă gri	1,0·10 -6
Perii de cărbune	4,0·10 -5
Zinc	5,9·10 -8
Nikelin	0,4·10 -6

Rezistivitatea electrică volumetrică specifică

Acest parametru caracterizează capacitatea de a trece curent prin volumul unei substanțe. Pentru a măsura, este necesar să se aplice un potențial de tensiune din diferite părți ale materialului din care produsul va fi inclus în circuitul electric. Este alimentat cu curent cu parametri nominali. După trecere, datele de ieșire sunt măsurate.

Utilizare în inginerie electrică

Modificarea unui parametru la diferite temperaturi este utilizată pe scară largă în inginerie electrică. Cel mai simplu exemplu este o lampă incandescentă, care folosește un filament de nicrom. Când este încălzit, începe să strălucească. Când trece curentul prin ea, începe să se încălzească. Pe măsură ce încălzirea crește, crește și rezistența. În consecință, curentul inițial necesar pentru obținerea iluminatului este limitat. O spirală de nicrom, folosind același principiu, poate deveni un regulator pe diferite dispozitive.

Metalele prețioase, care au caracteristici adecvate pentru inginerie electrică, sunt de asemenea utilizate pe scară largă. Pentru circuitele critice care necesită viteză mare, sunt selectate contacte de argint. Sunt scumpe, dar având în vedere cantitatea relativ mică de materiale, utilizarea lor este destul de justificată. Cuprul este inferior argintului ca conductivitate, dar are un preț mai accesibil, motiv pentru care este mai des folosit pentru a crea fire.

În condițiile în care se pot folosi temperaturi extrem de scăzute, se folosesc supraconductori. Pentru temperatura camerei și utilizarea în aer liber nu sunt întotdeauna adecvate, deoarece pe măsură ce temperatura crește conductivitatea lor va începe să scadă, astfel încât în ​​astfel de condiții aluminiul, cuprul și argintul rămân lideri.

În practică, sunt luați în considerare mulți parametri și acesta este unul dintre cei mai importanți. Toate calculele sunt efectuate în faza de proiectare, pentru care sunt utilizate materiale de referință.

Majoritatea legilor fizicii se bazează pe experimente. Numele experimentatorilor sunt imortalizate în titlurile acestor legi. Unul dintre ei a fost Georg Ohm.

Experimentele lui Georg Ohm

În timpul experimentelor privind interacțiunea electricității cu diferite substanțe, inclusiv metale, el a stabilit o relație fundamentală între densitate, puterea câmpului electric și proprietatea unei substanțe, care a fost numită „conductivitate specifică”. Formula corespunzătoare acestui model, numită „Legea lui Ohm”, este următoarea:

j= λE , în care

• j— densitatea curentului electric;
• λ — conductivitate specifică, numită și „conductivitate electrică”;
• E – intensitatea câmpului electric.

În unele cazuri, o altă literă a alfabetului grecesc este folosită pentru a indica conductivitatea - σ . Conductivitatea specifică depinde de anumiți parametri ai substanței. Valoarea acestuia este influențată de temperatură, substanțe, presiune, dacă este un gaz și, cel mai important, de structura acestei substanțe. Legea lui Ohm este respectată numai pentru substanțele omogene.

Pentru calcule mai convenabile, se folosește inversul conductivității specifice. Se numește „rezistivitate”, care este, de asemenea, asociată cu proprietățile substanței în care curge curentul electric, notate cu litera greacă. ρ și are dimensiunea Ohm*m. Dar, deoarece diferite justificări teoretice se aplică diferitelor fenomene fizice, formulele alternative pot fi folosite pentru rezistivitate. Ele sunt o reflectare a teoriei electronice clasice a metalelor, precum și a teoriei cuantice.

Formule

În aceste formule, care sunt plictisitoare pentru cititorii obișnuiți, apar factori precum constanta lui Boltzmann, constanta lui Avogadro și constanta lui Planck. Aceste constante sunt utilizate pentru calcule care iau în considerare calea liberă a electronilor într-un conductor, viteza lor în timpul mișcării termice, gradul de ionizare, concentrația și densitatea substanței. Pe scurt, totul este destul de complicat pentru un nespecialist. Pentru a nu fi nefondat, mai jos vă puteți familiariza cu cum arată de fapt totul:

Caracteristicile metalelor

Deoarece mișcarea electronilor depinde de omogenitatea substanței, curentul dintr-un conductor metalic circulă în funcție de structura acestuia, ceea ce afectează distribuția electronilor în conductor, ținând cont de eterogenitatea acestuia. Este determinată nu numai de prezența incluziunilor de impurități, ci și de defecte fizice - fisuri, goluri etc. Eterogenitatea conductorului crește rezistivitatea acestuia, care este determinată de regula lui Matthiesen.

Această regulă ușor de înțeles spune în esență că mai multe rezistivități separate pot fi distinse într-un conductor care poartă curent. Iar valoarea rezultată va fi suma lor. Componentele vor fi rezistivitatea rețelei cristaline metalice, impuritățile și defectele conductorului. Deoarece acest parametru depinde de natura substanței, au fost definite legi corespunzătoare pentru a-l calcula, inclusiv pentru substanțele amestecate.

În ciuda faptului că aliajele sunt și metale, ele sunt considerate soluții cu o structură haotică, iar pentru calcularea rezistivității, contează ce metale sunt incluse în aliaj. Practic, majoritatea aliajelor din două componente care nu aparțin metalelor de tranziție, precum și metalele pământurilor rare, se încadrează în descrierea legii lui Nodheim.

Rezistivitatea filmelor subțiri metalice este considerată ca un subiect separat. Este destul de logic să presupunem că valoarea sa ar trebui să fie mai mare decât cea a unui conductor în vrac din același metal. Dar, în același timp, pentru film este introdusă o formulă Fuchs empirică specială, care descrie interdependența rezistivității și a grosimii filmului. Se pare că metalele din filme prezintă proprietăți semiconductoare.

Și procesul de transfer al sarcinii este influențat de electroni, care se mișcă în direcția grosimii filmului și interferează cu mișcarea sarcinilor „longitudinale”. În același timp, ele sunt reflectate de suprafața conductorului de film și, astfel, un electron oscilează între cele două suprafețe ale sale pentru o perioadă destul de lungă de timp. Un alt factor semnificativ în creșterea rezistivității este temperatura conductorului. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât rezistența este mai mare. Dimpotrivă, cu cât temperatura este mai mică, cu atât rezistența este mai mică.

Metalele sunt substanțele cu cea mai scăzută rezistivitate la așa-numita temperatură „camere”. Singurul nemetal care justifică utilizarea sa ca conductor este carbonul. Grafitul, care este una dintre soiurile sale, este utilizat pe scară largă pentru realizarea de contacte glisante. Are o combinație foarte reușită de proprietăți precum rezistivitatea și coeficientul de frecare de alunecare. Prin urmare, grafitul este un material indispensabil pentru periile motoarelor electrice și alte contacte glisante. Valorile rezistivității principalelor substanțe utilizate în scopuri industriale sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Supraconductivitate

La temperaturi corespunzătoare lichefierii gazelor, adică până la temperatura heliului lichid, care este egală cu -273 grade Celsius, rezistivitatea scade aproape până la dispariția completă. Și nu doar conductoare metalice bune, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Aproape toate metalele. În astfel de condiții, numite supraconductivitate, structura metalului nu are efect inhibitor asupra mișcării sarcinilor sub influența unui câmp electric. Prin urmare, mercurul și majoritatea metalelor devin supraconductori.

Dar, după cum sa dovedit, relativ recent, în anii 80 ai secolului XX, unele tipuri de ceramică sunt, de asemenea, capabile de supraconductivitate. Mai mult, nu trebuie să utilizați heliu lichid pentru aceasta. Astfel de materiale au fost numite supraconductori la temperatură înaltă. Cu toate acestea, au trecut deja câteva decenii, iar gama de conductori de înaltă temperatură s-a extins semnificativ. Dar utilizarea în masă a unor astfel de elemente supraconductoare la temperatură ridicată nu a fost observată. În unele țări, s-au realizat instalații unice cu înlocuirea conductorilor convenționali de cupru cu supraconductori de temperatură înaltă. Pentru a menține regimul normal de supraconductivitate la temperatură înaltă, este necesar azotul lichid. Și aceasta se dovedește a fi o soluție tehnică prea costisitoare.

Prin urmare, valoarea scăzută a rezistivității dată de Natură cuprului și aluminiului le face în continuare materiale de neînlocuit pentru fabricarea diverșilor conductori electrici.

Rezistivitate a metalelor este o măsură a capacității lor de a rezista la trecerea curentului electric. Această valoare este exprimată în Ohm-metru (Ohm⋅m). Simbolul rezistivității este litera greacă ρ (rho). Rezistivitatea ridicată înseamnă că materialul este un conducător slab al sarcinii electrice.

Rezistivitate

Rezistivitatea electrică este definită ca raportul dintre intensitatea câmpului electric din interiorul unui metal și densitatea de curent în interiorul acestuia:

Unde:
ρ—rezistivitatea metalului (Ohm⋅m),
E - intensitatea câmpului electric (V/m),
J este valoarea densității curentului electric în metal (A/m2)

Dacă intensitatea câmpului electric (E) într-un metal este foarte mare și densitatea de curent (J) este foarte mică, aceasta înseamnă că metalul are rezistivitate mare.

Reciprocul rezistivității este conductivitatea electrică, care indică cât de bine un material conduce curentul electric:

σ este conductivitatea materialului, exprimată în siemens pe metru (S/m).

Rezistenta electrica

Rezistența electrică, una dintre componente, este exprimată în ohmi (Ohm). Trebuie remarcat faptul că rezistența electrică și rezistivitatea nu sunt același lucru. Rezistivitatea este o proprietate a unui material, în timp ce rezistența electrică este o proprietate a unui obiect.

Rezistența electrică a unui rezistor este determinată de o combinație a formei sale și a rezistivității materialului din care este fabricat.

De exemplu, un rezistor de sârmă realizat dintr-un fir lung și subțire are o rezistență mai mare decât un rezistor realizat dintr-un fir scurt și gros din același metal.

În același timp, un rezistor bobinat dintr-un material cu rezistivitate mare are o rezistență electrică mai mare decât un rezistor realizat dintr-un material cu rezistivitate scăzută. Și toate acestea, în ciuda faptului că ambele rezistențe sunt realizate din fire de aceeași lungime și diametru.

Pentru a ilustra acest lucru, putem face o analogie cu un sistem hidraulic, în care apa este pompată prin conducte.

• Cu cât conducta este mai lungă și mai subțire, cu atât este mai mare rezistența la apă.
• O țeavă plină cu nisip va rezista mai mult la apă decât o țeavă fără nisip.

Rezistența firului

Cantitatea de rezistență a firului depinde de trei parametri: rezistivitatea metalului, lungimea și diametrul firului în sine. Formula pentru calcularea rezistenței firului:

Unde:
R - rezistența firului (Ohm)
ρ - rezistivitatea metalului (Ohm.m)
L - lungimea firului (m)
A - aria secțiunii transversale a firului (m2)

Ca exemplu, luați în considerare un rezistor bobinat nicrom cu o rezistivitate de 1,10×10-6 Ohm.m. Sârma are o lungime de 1500 mm și un diametru de 0,5 mm. Pe baza acestor trei parametri, calculăm rezistența firului de nicrom:

R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ohm

Nicromul și constantanul sunt adesea folosite ca materiale de rezistență. Mai jos în tabel puteți vedea rezistivitatea unora dintre cele mai frecvent utilizate metale.

Rezistenta la suprafata

Valoarea rezistenței la suprafață este calculată în același mod ca și rezistența firului. În acest caz, aria secțiunii transversale poate fi reprezentată ca produsul dintre w și t:

Pentru unele materiale, cum ar fi peliculele subțiri, relația dintre rezistivitate și grosimea filmului se numește rezistența foii RS:

unde RS se măsoară în ohmi. Pentru acest calcul, grosimea filmului trebuie să fie constantă.

Adesea, producătorii de rezistențe decupează piste în peliculă pentru a crește rezistența și a crește calea curentului electric.

Proprietățile materialelor rezistive

Rezistivitatea unui metal depinde de temperatură. Valorile lor sunt de obicei date pentru temperatura camerei (20°C). Modificarea rezistivității ca urmare a unei schimbări de temperatură este caracterizată de un coeficient de temperatură.

De exemplu, termistorii (termistorii) folosesc această proprietate pentru a măsura temperatura. Pe de altă parte, în electronica de precizie, acesta este un efect destul de nedorit.
Rezistoarele cu film metalic au proprietăți excelente de stabilitate la temperatură. Acest lucru se realizează nu numai datorită rezistivității scăzute a materialului, ci și datorită designului mecanic al rezistorului în sine.

La fabricarea rezistențelor sunt utilizate multe materiale și aliaje diferite. Nicromul (un aliaj de nichel și crom), datorită rezistivității sale ridicate și rezistenței la oxidare la temperaturi ridicate, este adesea folosit ca material pentru fabricarea rezistențelor bobinate. Dezavantajul său este că nu poate fi lipit. Constantanul, un alt material popular, este ușor de lipit și are un coeficient de temperatură mai scăzut.

Când un circuit electric este închis, la bornele căruia există o diferență de potențial, apare un curent electric. Electronii liberi, sub influența forțelor câmpului electric, se deplasează de-a lungul conductorului. În mișcarea lor, electronii se ciocnesc cu atomii conductori și le oferă o aprovizionare cu energia lor cinetică. Viteza de mișcare a electronilor se modifică continuu: atunci când electronii se ciocnesc cu atomi, molecule și alți electroni, aceasta scade, apoi sub influența unui câmp electric crește și scade din nou în timpul unei noi coliziuni. Ca urmare, se stabilește un flux uniform de electroni în conductor cu o viteză de câteva fracțiuni de centimetru pe secundă. În consecință, electronii care trec printr-un conductor întâmpină întotdeauna rezistență la mișcarea lor din partea acestuia. Când curentul electric trece printr-un conductor, acesta din urmă se încălzește.

Rezistenta electrica

Rezistența electrică a conductorului, care este notat cu litera latină r, este proprietatea unui corp sau mediu de a transforma energia electrică în energie termică atunci când trece un curent electric prin el.

În diagrame, rezistența electrică este indicată așa cum se arată în Figura 1, O.

Se numește rezistență electrică variabilă care servește la schimbarea curentului într-un circuit reostat. În diagrame, reostatele sunt desemnate așa cum se arată în Figura 1, b. În general, un reostat este realizat dintr-un fir de o rezistență sau alta, înfășurat pe o bază izolatoare. Glisorul sau pârghia reostatului este plasată într-o anumită poziție, drept urmare rezistența necesară este introdusă în circuit.

Un conductor lung cu o secțiune transversală mică creează o rezistență mare la curent. Conductoarele scurte cu o secțiune transversală mare oferă o rezistență mică la curent.

Dacă luați doi conductori din materiale diferite, dar de aceeași lungime și secțiune transversală, atunci conductorii vor conduce curentul diferit. Aceasta arată că rezistența unui conductor depinde de materialul conductorului însuși.

Temperatura conductorului afectează și rezistența acestuia. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența metalelor crește, iar rezistența lichidelor și a cărbunelui scade. Doar unele aliaje metalice speciale (manganină, constantan, nichel și altele) își schimbă cu greu rezistența odată cu creșterea temperaturii.

Deci, vedem că rezistența electrică a unui conductor depinde de: 1) lungimea conductorului, 2) secțiunea transversală a conductorului, 3) materialul conductorului, 4) temperatura conductorului.

Unitatea de rezistență este un ohm. Om este adesea reprezentat de litera majusculă grecească Ω (omega). Prin urmare, în loc să scrieți „Rezistența conductorului este de 15 ohmi”, puteți scrie pur și simplu: r= 15 Ω.
1.000 de ohmi se numește 1 kiloohmi(1kOhm sau 1kΩ),
1.000.000 de ohmi se numesc 1 megaohm(1mOhm sau 1MΩ).

Când se compară rezistența conductorilor din diferite materiale, este necesar să se ia o anumită lungime și secțiune transversală pentru fiecare probă. Apoi vom putea judeca ce material conduce curentul electric mai bine sau mai rău.

Video 1. Rezistența conductorului

Rezistivitatea electrică

Se numește rezistența în ohmi a unui conductor de 1 m lungime, cu o secțiune transversală de 1 mm² rezistivitateși este notat cu litera greacă ρ (ro).

Tabelul 1 prezintă rezistivitățile unor conductori.

Tabelul 1

Rezistivitățile diverșilor conductori

Tabelul arată că un fir de fier cu o lungime de 1 m și o secțiune transversală de 1 mm² are o rezistență de 0,13 Ohm. Pentru a obține 1 ohm de rezistență trebuie să luați 7,7 m de astfel de sârmă. Argintul are cea mai scăzută rezistivitate. 1 Ohm de rezistență poate fi obținut prin luarea a 62,5 m de sârmă de argint cu o secțiune transversală de 1 mm². Argintul este cel mai bun conductor, dar costul argintului exclude posibilitatea utilizării în masă a acestuia. După argint din tabel vine cuprul: 1 m de sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 1 mm² are o rezistență de 0,0175 Ohm. Pentru a obține o rezistență de 1 ohm, trebuie să luați 57 m dintr-un astfel de fir.

Cuprul chimic pur, obținut prin rafinare, a găsit o utilizare pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea de fire, cabluri, înfășurări ale mașinilor și dispozitivelor electrice. Aluminiul și fierul sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca conductori.

Rezistența conductorului poate fi determinată prin formula:

Unde r– rezistența conductorului în ohmi; ρ – rezistența specifică a conductorului; l– lungimea conductorului în m; S– secțiunea conductorului în mm².

Exemplul 1. Determinați rezistența a 200 m de sârmă de fier cu o secțiune transversală de 5 mm².

Exemplul 2. Calculați rezistența a 2 km de sârmă de aluminiu cu o secțiune transversală de 2,5 mm².

Din formula de rezistență puteți determina cu ușurință lungimea, rezistivitatea și secțiunea transversală a conductorului.

Exemplul 3. Pentru un receptor radio, este necesar să înfășurați o rezistență de 30 ohmi dintr-un fir de nichel cu o secțiune transversală de 0,21 mm². Determinați lungimea necesară a firului.

Exemplul 4. Determinați secțiunea transversală a 20 m de sârmă de nicrom dacă rezistența acestuia este de 25 ohmi.

Exemplul 5. Un fir cu o secțiune transversală de 0,5 mm² și o lungime de 40 m are o rezistență de 16 ohmi. Determinați materialul firului.

Materialul conductorului îi caracterizează rezistivitatea.

Pe baza tabelului de rezistivitate, constatăm că plumbul are această rezistență.

S-a afirmat mai sus că rezistența conductorilor depinde de temperatură. Să facem următorul experiment. Să înfășurăm câțiva metri de sârmă subțire de metal sub formă de spirală și să conectăm această spirală la circuitul bateriei. Pentru a măsura curentul, conectăm un ampermetru la circuit. Când bobina este încălzită în flacăra arzătorului, veți observa că citirile ampermetrului vor scădea. Aceasta arată că rezistența unui fir metalic crește odată cu încălzirea.

Pentru unele metale, atunci când sunt încălzite cu 100°, rezistența crește cu 40–50%. Există aliaje care își schimbă ușor rezistența la încălzire. Unele aliaje speciale nu prezintă practic nicio modificare a rezistenței atunci când se schimbă temperatura. Rezistența conductoarelor metalice crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce rezistența electroliților (conductoare lichide), a cărbunelui și a unor solide, dimpotrivă, scade.

Capacitatea metalelor de a-și modifica rezistența cu schimbările de temperatură este folosită pentru a construi termometre de rezistență. Acest termometru este un fir de platină înfășurat pe un cadru de mica. Prin plasarea unui termometru, de exemplu, într-un cuptor și măsurarea rezistenței firului de platină înainte și după încălzire, se poate determina temperatura în cuptor.

Modificarea rezistenței unui conductor atunci când este încălzit la 1 ohm de rezistență inițială și la 1 ° temperatură se numește coeficient de rezistență la temperaturăși este notat cu litera α.

Dacă la temperatură t 0 rezistența conductorului este r 0 și la temperatură t egală r t, apoi coeficientul de temperatură al rezistenței

Nota. Calculul folosind această formulă se poate face numai într-un anumit interval de temperatură (până la aproximativ 200°C).

Prezentăm valorile coeficientului de temperatură al rezistenței α pentru unele metale (Tabelul 2).

Tabelul 2

Valorile coeficientului de temperatură pentru unele metale

Din formula pentru coeficientul de temperatură de rezistență determinăm r t:

r t = r 0 .

Exemplul 6. Determinați rezistența unui fir de fier încălzit la 200°C dacă rezistența lui la 0°C a fost de 100 ohmi.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohmi.

Exemplul 7. Un termometru de rezistență realizat din sârmă de platină avea o rezistență de 20 ohmi într-o încăpere la 15°C. Termometrul a fost introdus în cuptor și după un timp i s-a măsurat rezistența. S-a dovedit a fi egal cu 29,6 ohmi. Determinați temperatura în cuptor.

Conductivitate electrică

Până acum am considerat rezistența unui conductor drept obstacolul pe care conductorul îl asigură curentului electric. Dar totuși, curentul curge prin conductor. Prin urmare, pe lângă rezistență (obstacol), conductorul are și capacitatea de a conduce curentul electric, adică conductivitatea.

Cu cât un conductor are mai multă rezistență, cu atât are mai puțină conductivitate, cu atât conduce mai rău curentul electric și, invers, cu cât rezistența unui conductor este mai mică, cu atât are mai multă conductivitate, cu atât este mai ușor trecerea curentului prin conductor. Prin urmare, rezistența și conductivitatea unui conductor sunt mărimi reciproce.

Din matematică se știe că inversul lui 5 este 1/5 și, invers, inversul lui 1/7 este 7. Prin urmare, dacă rezistența unui conductor se notează cu litera r, atunci conductivitatea este definită ca 1/ r. Conductibilitatea este de obicei simbolizată de litera g.

Conductivitatea electrică se măsoară în (1/Ohm) sau în siemens.

Exemplul 8. Rezistența conductorului este de 20 ohmi. Determinați-i conductivitatea.

Dacă r= 20 Ohm, atunci

Exemplul 9. Conductivitatea conductorului este de 0,1 (1/Ohm). Determinați rezistența acestuia

Dacă g = 0,1 (1/Ohm), atunci r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)

Conţinut:

Rezistivitatea metalelor este capacitatea lor de a rezista curentului electric care trece prin ele. Unitatea de măsură pentru această mărime este Ohm*m (Ohm-metru). Simbolul folosit este litera greacă ρ (rho). Valorile ridicate de rezistivitate înseamnă o conductivitate slabă a sarcinii electrice de către un anumit material.

Specificații de oțel

Înainte de a analiza în detaliu rezistivitatea oțelului, ar trebui să vă familiarizați cu proprietățile sale fizice și mecanice de bază. Datorită calităților sale, acest material este utilizat pe scară largă în sectorul de producție și în alte domenii ale vieții și activităților oamenilor.

Oțelul este un aliaj de fier și carbon, conținut într-o cantitate care nu depășește 1,7%. Pe lângă carbon, oțelul conține o anumită cantitate de impurități - siliciu, mangan, sulf și fosfor. In ceea ce priveste calitatile sale, este mult mai bun decat fonta poate fi usor calit, forjat, laminat si alte tipuri de prelucrare. Toate tipurile de oțeluri se caracterizează prin rezistență și ductilitate ridicate.

În funcție de scopul său, oțelul este împărțit în structural, instrumental și, de asemenea, cu proprietăți fizice speciale. Fiecare dintre ele conține o cantitate diferită de carbon, datorită căreia materialul dobândește anumite calități specifice, de exemplu, rezistența la căldură, rezistența la căldură, rezistența la rugină și coroziune.

Un loc aparte îl ocupă oțelurile electrice, produse în format tablă și utilizate în producția de produse electrice. Pentru a obține acest material, siliciul este dopat, ceea ce îi poate îmbunătăți proprietățile magnetice și electrice.

Pentru ca oțelul electric să dobândească caracteristicile necesare, trebuie îndeplinite anumite cerințe și condiții. Materialul trebuie să fie ușor magnetizat și remagnetizat, adică trebuie să aibă o permeabilitate magnetică ridicată. Astfel de oțeluri sunt bune, iar inversarea magnetizării lor se realizează cu pierderi minime.

Dimensiunile și greutatea miezurilor și înfășurărilor magnetice, precum și eficiența transformatoarelor și temperatura de funcționare a acestora depind de respectarea acestor cerințe. Îndeplinirea condițiilor este influențată de mulți factori, inclusiv de rezistivitatea oțelului.

Rezistivitate și alți indicatori

Valoarea rezistivității electrice este raportul dintre intensitatea câmpului electric din metal și densitatea curentului care curge în el. Pentru calcule practice se utilizează formula: în care ρ este rezistivitatea metalului (Ohm*m), E- intensitatea câmpului electric (V/m) și J- densitatea curentului electric în metal (A/m2). La o putere foarte mare a câmpului electric și o densitate scăzută de curent, rezistivitatea metalului va fi mare.

Există o altă mărime numită conductivitate electrică, inversa rezistivității, care indică gradul în care un material conduce curentul electric. Se determină prin formula și se exprimă în unități de S/m - siemens pe metru.

Rezistivitatea este strâns legată de rezistența electrică. Cu toate acestea, au diferențe între ei. În primul caz, aceasta este o proprietate a materialului, inclusiv a oțelului, iar în al doilea caz, este determinată proprietatea întregului obiect. Calitatea unui rezistor este influențată de o combinație de mai mulți factori, în primul rând forma și rezistivitatea materialului din care este fabricat. De exemplu, dacă a fost folosit un fir subțire și lung pentru a face un rezistor bobinat, atunci rezistența acestuia va fi mai mare decât cea a unui rezistor realizat dintr-un fir gros și scurt din același metal.

Un alt exemplu sunt rezistențele din fire de același diametru și lungime. Cu toate acestea, dacă într-una dintre ele materialul are o rezistivitate ridicată, iar în celălalt este scăzută, atunci, în consecință, rezistența electrică a primului rezistor va fi mai mare decât a celui de-al doilea.

Cunoscând proprietățile de bază ale materialului, puteți utiliza rezistivitatea oțelului pentru a determina valoarea rezistenței unui conductor de oțel. Pentru calcule, pe lângă rezistivitatea electrică, veți avea nevoie de diametrul și lungimea firului în sine. Calculele se efectuează folosind următoarea formulă: , în care R este (Ohm), ρ - rezistivitatea oțelului (Ohm*m), L- corespunde lungimii firului, O- aria sa transversală.

Există o dependență a rezistivității oțelului și a altor metale de temperatură. În majoritatea calculelor, se utilizează temperatura camerei - 20 0 C. Toate modificările sub influența acestui factor sunt luate în considerare folosind coeficientul de temperatură.