Otpornost je primijenjeni koncept u elektrotehnici. Označava kakav otpor po jedinici duljine vrši materijal jednog presjeka na struju koja teče kroz njega - drugim riječima, koliki otpor ima žica milimetarskog presjeka dugačka jedan metar. Ovaj se koncept koristi u raznim proračunima elektrotehnike.

Važno je razumjeti razlike između specifičnog električnog otpora istosmjernoj struji i specifičnog električnog otpora izmjeničnoj struji. U prvom slučaju otpor nastaje isključivo djelovanjem istosmjerne struje na vodič. U drugom slučaju, izmjenična struja (može biti bilo kojeg oblika: sinusoidna, pravokutna, trokutasta ili proizvoljna) uzrokuje dodatno djelotvorno vrtložno polje u vodiču, što također stvara otpor.

Fizičke performanse

U tehničkim proračunima koji uključuju polaganje kabela različitih promjera koriste se parametri za izračunavanje potrebne duljine kabela i njegovih električnih karakteristika. Jedan od glavnih parametara je otpornost. Formula električnog otpora:

ρ = R * S / l, gdje je:

  • ρ je otpornost materijala;
  • R je omički električni otpor određenog vodiča;
  • S je presjek;
  • l je duljina.

Dimenzija ρ mjeri se u Ohm • mm 2 / m, ili, smanjujući formulu - Ohm • m.

Vrijednost ρ za istu tvar uvijek je ista. Stoga je konstanta koja karakterizira materijal vodiča. Obično je naznačeno u imenicima. Na temelju toga već je moguće izračunati tehničke količine.

Važno je reći o električnoj vodljivosti. Ova vrijednost je obrnutog otpora materijala, a koristi se zajedno s njim. Naziva se i električnom vodljivošću. Što je ta vrijednost veća, to metal bolje provodi struju. Na primjer, specifična vodljivost bakra je 58, 14 m / (Ohm • mm 2 ). Ili, u jedinicama prihvaćenim u sustavu SI: 58 140 000 S / m. (Siemens po metru je jedinica električne vodljivosti u SI).

Otpornost raznih materijala

O otpornosti se može govoriti samo u prisutnosti elemenata koji vode struju, jer dielektričari na njega imaju beskonačan ili blizu električnog otpora. Nasuprot tome, metali su vrlo dobri vodiči struje. Električni otpor metalnog vodiča možete izmjeriti miliometrom ili, točnije, mikrometrom. Vrijednost se mjeri između njihovih sondi postavljenih na dio vodiča. Omogućuju vam provjeru kruga, ožičenja, namota motora i generatora.

Metali se razlikuju u sposobnosti da vode struju. Otpornost raznih metala je parametar koji karakterizira ovu razliku. Podaci se daju pri temperaturi materijala od 20 Celzijevih stupnjeva:

  • Srebro (ρ = 0, 01498 Ohm • mm 2 / m);
  • Aluminij (ρ = 0, 027);
  • Bakar (ρ = 0, 01721);
  • Merkur (ρ = 0, 94);
  • Zlato (ρ = 0, 023);
  • Željezo (ρ = 0, 1);
  • Volfram (ρ = 0, 051);
  • Mesing (ρ = 0, 026 … 0, 109);
  • Bronca (ρ = 0, 095);
  • Čelik (ρ = 0, 103 … 0, 14);
  • Legura nikla, mangana, željeza i kroma je nikrom (ρ = 1.051 … 1.398).

Parametar ρ pokazuje koliki će otpor imati mjerač vodiča s presjekom od 1 mm 2 . Što je veća ova vrijednost, veći je električni otpor željene žice određene duljine. Najmanji ρ, kao što se može vidjeti iz popisa, za otpornost jednog metra ovog materijala iznosit će samo 0, 015 Ohma, ali metal je previše skupo da bi se mogao koristiti u industrijskim razmjerima. Slijedi bakar koji je mnogo češći u prirodi (ne plemeniti, već obojeni metal). Stoga je bakreno ožičenje vrlo često.

Primjena bakrenog vodiča

Bakar nije samo dobar provodnik električne struje, već je i vrlo plastični materijal. Zahvaljujući ovom svojstvu, bakreno ožičenje bolje pristaje, otporno je na savijanje i istezanje.

Bakar je jako potražen na tržištu. Mnogo različitih proizvoda izrađeno je od ovog materijala:

  • Ogromna raznolikost provodnika;
  • Auto dijelovi (na primjer, radijatori);
  • Satu mehanizmi;
  • Komponente računala
  • Pojedinosti o električnim i elektroničkim uređajima.

Električna otpornost bakra jedan je od najboljih među materijalima koji provode struju, pa se mnogi proizvodi električne industrije stvaraju na njegovoj osnovi. Osim toga, bakar se lako lemi, pa je vrlo čest u amaterskom radiju.

Visoka toplinska vodljivost bakra omogućava njegovu upotrebu u uređajima za hlađenje i grijanje, a plastičnost omogućava stvaranje najmanjih detalja i najtanjih vodiča.

Vodljivost u odnosu na temperaturu

Provodnici električne struje su prve i druge vrste. Provodnici prve vrste su metali. Provodnici druge vrste su vodljive otopine tekućina. Elektroni nose struju u prvom, a nosači struje u vodičima druge vrste su ioni, nabijene čestice elektrolitičke tekućine.

O vodljivosti materijala možemo govoriti samo u kontekstu temperature okoline. Pri višoj temperaturi vodiči prve vrste povećavaju svoj električni otpor, a drugi, naprotiv, opadaju. U skladu s tim, postoji temperaturni koeficijent otpornosti materijala. Otpornost bakra Ohm m raste s povećanjem zagrijavanja. Temperaturni koeficijent α također ovisi samo o materijalu, ta vrijednost nema dimenzije i jednaka je sljedećim pokazateljima za različite metale i legure:

  • Srebro - 0, 0035;
  • Željezo - 0, 0066;
  • Platina - 0, 0032;
  • Bakar - 0, 0040;
  • Volfram - 0, 0045;
  • Merkur - 0, 0090;
  • Constantan - 0, 000005;
  • Nickelin - 0, 0003;
  • Nihrome - 0.00016.

Određivanje električnog otpora presjeka vodiča pri povišenoj temperaturi R (t) izračunava se formulom:

R (t) = R (0) · (1+ α · (tt (0))), gdje:

  • R (0) je otpor na početnoj temperaturi;
  • α je temperaturni koeficijent;
  • t - t (0) je temperaturna razlika.

Na primjer, znajući električni otpor bakra na 20 Celzijevih stupnjeva, možemo izračunati koliki će biti jednak 170 stupnjeva, odnosno kada se zagrijava na 150 stupnjeva. Početni otpor će se povećati (1 + 0, 004 · (170–20)) puta, tj. 1, 6 puta.

S porastom temperature, vodljivost materijala, naprotiv, opada. Budući da je to uzajamno električni otpor, smanjuje se točno na isti iznos. Na primjer, električna vodljivost bakra prilikom zagrijavanja materijala za 150 stupnjeva smanjit će se 1, 6 puta.

Postoje legure koje praktički ne mijenjaju svoj električni otpor temperaturom. Takav je, na primjer, konstantan. Kada se temperatura promijeni za sto stupnjeva, njen otpor raste samo za 0, 5%.

Ako se vodljivost materijala pogoršava zagrijavanjem, poboljšava se s smanjenjem temperature. Povezani fenomen je supravodljivost. Spustite li temperaturu vodiča ispod -253 stupnja Celzija, njegov će se električni otpor naglo smanjiti: gotovo na nulu. S tim u vezi padaju troškovi prijenosa električne energije. Jedini problem bilo je hlađenje vodiča do takvih temperatura. No, u vezi s nedavnim otkrićima visokotemperaturnih supravodiča na osnovi bakrenih oksida, materijali se moraju ohladiti na prihvatljive vrijednosti .

Kategorija:

Tehnologije