Rezistența electrică specifică a cuprului. Rezistivitate și conductivitate electrică

Rezistivitatea este o mărime fizică care indică gradul 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 constă în faptul că specificul se referă la substanțe, iar al doilea termen se referă exclusiv la conductori și depinde de materialul de fabricare a acestora.

Reciprocul unui material dat este conductivitatea electrică. Cu cât este mai mare acest parametru, cu atât mai bine trece 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 în ce se măsoară rezistența electrică specifică, este posibilă și urmărirea conexiunii cu nespecificul, deoarece unitățile de Ohm · m sunt folosite pentru a desemna parametrul. Mărimea însăși este notată cu ρ. Cu această valoare, puteți determina rezistența unei substanțe într-un anumit caz, în funcție de dimensiunea acesteia. Această unitate de măsură corespunde sistemului SI, dar pot fi găsite și alte opțiuni. În tehnologie, puteți vedea periodic denumirea învechită Ohm · mm 2 / m. Pentru a transfera 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 este rezistența conductorului;
• Ρ - rezistivitatea materialului;
• l este lungimea conductorului;
• S - secțiunea conductorului.

Dependența de temperatură

Rezistivitatea electrică depinde de temperatură. Dar toate grupurile de substanțe se manifestă în moduri diferite 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 sezon, materialele necesare sunt mai puțin susceptibile la schimbări în intervalul de la -30 la +30 de grade Celsius. Dacă intenționați să-l utilizați într-o tehnică care va funcționa în aceleași condiții, atunci aici trebuie să optimizați și cablarea pentru parametri specifici. Materialul este întotdeauna selectat ținând cont de operațiune.

În tabelul nominal, rezistivitatea electrică este luată la o temperatură de 0 grade Celsius. O creștere a indicatorilor acestui parametru atunci când materialul este încălzit se datorează faptului că intensitatea mișcării atomilor în substanță începe să crească. Purtătorii de sarcini electrice sunt împrăștiați haotic în toate direcțiile, ceea ce duce la crearea de obstacole în mișcarea particulelor. Mărimea fluxului electric scade.

Odată cu scăderea temperaturii, condițiile de trecere a curentului devin mai bune. Când se atinge o anumită temperatură, care va diferi pentru fiecare metal, apare supraconductibilitatea, la care caracteristica considerată 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, în general, aplicabile pentru inginerie electrică dacă au o valoare mare a acestui parametru. Alte proprietăți pot interfera cu acest lucru. De exemplu, conductibilitatea electrică specifică a apei nu va conta prea mult pentru o anumită zonă. Iată care sunt valorile unor substanțe cu valori mari.

Materiale cu rezistivitate mare	ρ (Ohm m)
Bachelită	10 16
Benzen	10 15 ...10 16
Hârtie	10 15
Apa distilata	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
PVC	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 rate scăzute sunt utilizate mai activ în inginerie electrică. Adesea acestea sunt 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 căutare.

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
Oțel 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
Conduce	2,08 10 -7
Argint	1,6 · 10 -8
Fontă cenușie	1,0 · 10 -6
Perii de cărbune	4,0 · 10 -5
Zinc	5,9 · 10 -8
Nichelina	0,4 · 10 -6

Rezistenta electrica volumetrica specifica

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

Utilizare în inginerie electrică

Modificarea parametrului 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 un curent prin ea, începe să se încălzească. Pe măsură ce încălzirea crește, crește și rezistența. În consecință, curentul inițial necesar pentru a obține iluminare este limitat. Spirala nicrom, folosind același principiu, poate deveni un regulator pe diverse dispozitive.

Metalele prețioase au fost, de asemenea, utilizate pe scară largă, care au caracteristici potrivite pentru inginerie electrică. Pentru circuitele critice care necesită performanță, sunt selectate contacte de argint. Au un cost ridicat, 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, ceea ce îl face 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, prin urmare, în astfel de condiții, aluminiul, cuprul și argintul rămân lideri.

În practică, mulți parametri sunt luați în considerare 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

El a stabilit în cursul experimentelor privind interacțiunea electricității cu diferite substanțe, inclusiv metale, relația fundamentală dintre densitate, puterea câmpului electric și proprietățile unei substanțe, care a fost numită „conductivitate”. Formula corespunzătoare acestui model, numită „Legea lui Ohm”, este următoarea:

j = λE , în care

• j - densitatea curentului electric;
• λ — conductivitate, denumită și „conductivitate electrică”;
• E - intensitatea câmpului electric.

În unele cazuri, o literă diferită a alfabetului grecesc este folosită pentru a desemna conductivitatea - σ ... Conductivitatea specifică depinde de unii 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. A primit denumirea de „rezistivitate”, care este asociată și cu proprietățile substanței în care curge curentul electric, notate cu litera greacă. ρ și are dimensiunea Ohm * m. Dar, deoarece se aplică diferite justificări teoretice pentru diferite 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 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 unei substanțe. Într-un cuvânt, totul este destul de complicat pentru un nespecialist. Pentru a nu fi nefondat, mai departe vă puteți familiariza cu cum arată cu adevărat totul:

Caracteristicile metalelor

Deoarece mișcarea electronilor depinde de omogenitatea substanței, curentul în conductorul metalic circulă în funcție de structura acestuia, ceea ce afectează distribuția electronilor în conductor, ținând cont de neomogenitatea acestuia. Este determinată nu numai de prezența incluziunilor de impurități, ci și de defecte fizice - fisuri, goluri etc. Neomogenitatea unui conductor crește rezistivitatea acestuia, care este determinată de regula Matthissen.

Această regulă ușor de înțeles, de fapt, spune că mai multe rezistivități separate pot fi distinse într-un conductor cu curent. Iar valoarea rezultată va fi suma lor. Termenii vor fi rezistivitatea rețelei cristaline a metalului, impuritățile și defectele conductorului. Deoarece acest parametru depinde de natura substanței, pentru calcularea acestuia s-au determinat legile corespunzătoare, 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 cu două componente care nu aparțin tranziției, precum și metalelor pământurilor rare se încadrează în descrierea legii lui Nodheim.

Rezistența specifică a 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 în filme, metalele prezintă proprietățile semiconductorilor.

Iar procesul de transfer al sarcinii este influențat de electroni, care se mișcă în direcția grosimii filmului și interferează cu mișcarea sarcinilor „longitudinale”. În acest caz, ele sunt reflectate de suprafața conductorului de film și, astfel, un electron oscilează mult timp între cele două suprafețe ale sale. 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 substanțe cu cea mai scăzută rezistivitate la așa-numita temperatură „camere”. Singurul nemetal care justifică utilizarea sa ca conductor este carbonul. Grafitul, una dintre soiurile sale, este utilizat pe scară largă pentru realizarea de contacte glisante. Are o combinație foarte favorabilă de proprietăți, cum ar fi rezistivitatea și coeficientul de frecare de alunecare. Prin urmare, grafitul este un material de neînlocuit pentru periile motoarelor electrice și alte contacte glisante. Valorile de rezistivitate ale substanțelor de bază 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 - 273 grade Celsius, rezistivitatea scade aproape până la dispariția completă. Și nu sunt doar conductoare metalice bune, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Aproape toate metalele. În astfel de condiții, care se numesc supraconductivitate, structura metalului nu are niciun efect inhibitor asupra mișcării sarcinilor sub acțiunea 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 este nevoie să utilizați heliu lichid pentru aceasta. Astfel de materiale sunt numite supraconductori la temperatură înaltă. Cu toate acestea, au trecut câteva decenii, iar gama de conductori de înaltă temperatură s-a extins semnificativ. Dar nu există o utilizare masivă a unor astfel de elemente supraconductoare la temperatură ridicată. În unele țări s-au realizat instalații unice, înlocuind conductorii obișnuiți de cupru cu supraconductori de temperatură ridicată. Pentru a menține supraconductibilitatea normală la temperatură ridicată, este necesar azotul lichid. Și aceasta se dovedește a fi o soluție tehnică prea costisitoare.

Prin urmare, valoarea scăzută a rezistivității dată de Natura cuprului și aluminiului, ca și înainte, le face materiale indispensabile pentru fabricarea diferiților conductori de curent electric.

Rezistivitate metalele este o măsură a capacității lor de a rezista trecerii curentului electric. Această valoare este exprimată în Ohm-metru (Ohm⋅m). Simbolul care denotă rezistivitatea este litera greacă ρ (ro). O rezistivitate ridicată înseamnă că materialul este slab conductiv.

Rezistivitate

Rezistivitatea este definită ca raportul dintre puterea câmpului electric din interiorul metalului și densitatea de curent din acesta:

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) în metal este foarte mare și densitatea de curent (J) este foarte mică, aceasta înseamnă că metalul are o rezistivitate ridicată.

Inversul rezistivității este conductivitatea electrică, care indică cât de bine un material conduce un curent electric:

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

Rezistență electrică

Rezistența electrică, una dintre componente, este exprimată în ohmi (ohmi). 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 și rezistivității materialului din care este realizat.

De exemplu, un fir bobinat 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 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 claritate, puteți 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 va fi mai mare rezistența la apă.
• O țeavă plină cu nisip va rezista mai mult la apă decât o țeavă fără nisip

Rezistența firului

Valoarea rezistenței 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 1500 mm lungime și 0,5 mm în diametru. 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

Rezistența de 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 de suprafață a stratului RS:

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

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

Proprietățile materialelor rezistive

Rezistivitatea metalului depinde de temperatură. Valorile lor sunt date, de regulă, pentru temperatura camerei (20 ° C). Modificarea rezistivității ca urmare a unei modificări a temperaturii este caracterizată de coeficientul 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 termică. 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 rezistențele 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 conductorului și le oferă o aprovizionare cu energia lor cinetică. Viteza de mișcare a electronilor este în continuă schimbare: atunci când electronii se ciocnesc cu atomi, molecule și alți electroni, aceasta scade, apoi sub acțiunea unui câmp electric crește și din nou scade cu o nouă coliziune. Ca urmare, în conductor se stabilește o mișcare uniformă a fluxului de electroni 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 un curent electric trece printr-un conductor, acesta din urmă se încălzește.

Rezistență electrică

Rezistența electrică a conductorului, care este indicată de litera latină r, se numește proprietatea unui corp sau a unui mediu de a transforma energia electrică în căldură atunci când un curent electric trece prin el.

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

Se numește rezistență electrică variabilă, care servește la schimbarea curentului din circuit reostat... În diagrame, reostatele sunt indicate 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 de secțiune transversală mică creează o rezistență mare la curent. Conductoarele scurte de secțiune transversală mare au o rezistență mică la curent.

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

Temperatura unui conductor afectează și rezistența acestuia. Pe măsură ce temperatura crește, rezistența metalelor crește, în timp ce rezistența lichidelor și a cărbunelui scade. Doar unele aliaje metalice speciale (manganin, konstaitan, nichelină și altele) își schimbă cu greu rezistența la creșterea temperaturii.

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

Un ohm este luat ca unitate de rezistență. Om este adesea notat cu litera majusculă grecească Ω (omega). Prin urmare, în loc să scrieți „Rezistența conductorului este de 15 ohmi”, puteți scrie simplu: r= 15 Ω.
1000 ohmi se numesc 1 kilogram(1kΩ sau 1kΩ),
1.000.000 de ohmi se numesc 1 megaohm(1mgΩ, sau 1MΩ).

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

Video 1. Rezistența conductorilor

Rezistenta electrica specifica

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 arată rezistivitatea unora dintre conductori.

tabelul 1

Rezistivitatea 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 ohmi. Pentru a obține 1 ohm de rezistență, trebuie să luați 7,7 m dintr-un astfel de fir. Argintul are cea mai scăzută rezistență specifică. 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 împiedică utilizarea lui pe scară largă. 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.

Pur din punct de vedere chimic, obținut prin rafinare, cuprul și-a găsit o utilizare pe scară largă în inginerie electrică pentru fabricarea de fire, cabluri, înfășurări ale mașinilor și aparatelor electrice. Aluminiul și fierul sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă ca conductori.

Rezistența conductorului poate fi determinată prin formula:

Unde r- rezistenta conductorului in ohmi; ρ - rezistenta specifica 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 rezistenței, 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 Ohm dintr-un fir de nichelină cu o secțiune transversală de 0,21 mm². Determinați lungimea necesară a firului.

Exemplul 4. Determinați secțiunea transversală a 20 m de fir 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 unui conductor îi caracterizează rezistivitatea.

Conform tabelului de rezistențe specifice, constatăm că plumbul are o astfel de rezistență.

S-a afirmat mai sus că rezistența conductorilor depinde de temperatură. Să facem următorul experiment. Vom înfășura câțiva metri de sârmă subțire de metal sub formă de spirală și vom include această spirală în circuitul bateriei. Pentru a măsura curentul din circuit, porniți ampermetrul. Când bobina se încălzește în flacăra arzătorului, veți observa că citirea ampermetrului va scădea. Aceasta arată că rezistența firului metalic crește odată cu încălzirea.

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

Capacitatea metalelor de a-și modifica rezistența în funcție de temperatură este utilizată pentru proiectarea termometrelor de rezistență. Un astfel de termometru este un fir de platină înfășurat pe un cadru de mică. Prin introducerea unui termometru într-un cuptor, de exemplu, și măsurarea rezistenței firului de platină înainte și după încălzire, se poate determina temperatura din cuptor.

Modificarea rezistenței unui conductor atunci când este încălzit, la 1 Ohm de rezistență inițială și 1 ° de 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 o temperatură t egală r t, apoi coeficientul de temperatură al rezistenței

Notă. Această formulă poate fi calculată numai într-un anumit interval de temperatură (până la aproximativ 200 ° C).

Oferim valorile coeficientului de temperatură al rezistenței α pentru unele metale (tabelul 2).

masa 2

Valorile coeficientului de temperatură pentru anumite metale

Din formula pentru coeficientul de temperatură al rezistenței, determinăm r t:

r t = r 0 .

Exemplul 6. Determinați rezistența unui fir de fier încălzit la 200 ° C dacă rezistența sa 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 a avut o rezistență de 20 ohmi într-o cameră cu o temperatură de 15 ° C. Termometrul a fost introdus într-un cuptor și după un timp i s-a măsurat rezistența. S-a dovedit a fi egal cu 29,6 ohmi. Determinați temperatura cuptorului.

Conductivitate electrică

Până acum, am considerat rezistența unui conductor drept un obstacol pe care un conductor îl oferă curentului electric. Dar totuși curentul trece prin conductor. Prin urmare, pe lângă rezistență (obstacole), 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 conductorului este mai mică, cu atât are mai multă conductivitate, cu atât trece mai ușor curentul prin conductor. . Prin urmare, rezistența și conductivitatea unui conductor sunt valori reciproce.

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

Conductivitatea electrică se măsoară în (1 / Ohm) sau 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 considerată a fi capacitatea lor de a rezista curentului electric care trece prin ele. Unitatea de măsură pentru această valoare este Ohm * m (Ohmmetru). Litera greacă ρ (ro) este folosită ca simbol. Valorile ridicate de rezistivitate înseamnă o conductivitate electrică slabă a acestui sau aceluia 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 a devenit larg răspândit în sfera industrială și în alte domenii ale vieții și muncii 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. În ceea ce privește calitățile sale, este mult mai bun decât fonta, se pretează cu ușurință la călire, forjare, laminare și 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, rezistență la căldură, rezistență la căldură, rezistență 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 se efectuează dopajul cu siliciu, care îi poate îmbunătăți proprietățile magnetice și electrice.

Pentru ca oțelul electric să dobândească caracteristicile necesare, trebuie îndeplinite anumite cerințe și condiții. Materialul ar trebui să fie ușor magnetizat și remagnetizat, adică ar trebui 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 valoarea temperaturii de funcționare a acestora depind de respectarea acestor cerințe. Îndeplinirea condițiilor este influențată de mulți factori, inclusiv de rezistivitatea oțelului.

Rezistivitate și alți indicatori

Rezistivitatea este raportul dintre puterea câmpului electric din metal și densitatea curentului care curge în el. Pentru calcule practice se utilizează formula: în care ρ este rezistența specifică a metalului (Ohm * m), E- intensitatea câmpului electric (V/m) și J- densitatea curentului electric în metal (A/m 2). Când câmpul electric este foarte puternic și densitatea de curent este scăzută, rezistivitatea metalului va fi mare.

Există o altă mărime numită conductivitate electrică, care este reciproca rezistenței specifice, indicând gradul de conductivitate a unui curent electric de către un anumit material. Este determinat de formula și este exprimat în unități de S / m - siemens pe metru.

Rezistivitatea este strâns legată de rezistența electrică. Cu toate acestea, ele diferă unele de altele. 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 realizat. 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 de sârmă cu același diametru și lungime. Cu toate acestea, dacă într-unul dintre ele materialul are o rezistență specifică mare, iar în celălalt este scăzută, atunci, în consecință, rezistența electrică în primul rezistor va fi mai mare decât în ​​al doilea.

Cunoscând proprietățile de bază ale materialului, puteți utiliza rezistivitatea oțelului pentru a determina valoarea rezistenței conductorului de oțel. Pentru calcule, pe lângă rezistivitatea electrică, vor fi necesare diametrul și lungimea firului în sine. Calculele se efectuează după următoarea formulă:, în care R este (ohm), ρ - rezistența specifică a oțelului (Ohm * m), L- corespunde lungimii firului, A- aria sa transversală.

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