Τι είναι η ηλεκτρική αντίσταση;

Το ηλεκτρικό ρεύμα I σε οποιαδήποτε ουσία δημιουργείται από την κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση λόγω της εφαρμογής εξωτερικής ενέργειας (διαφορά δυναμικού U). Κάθε ουσία έχει μεμονωμένες ιδιότητες που επηρεάζουν τη ροή του ρεύματος σε αυτήν με διαφορετικούς τρόπους. Αυτές οι ιδιότητες αξιολογούνται από την ηλεκτρική αντίσταση R.

Ο Georg Ohm προσδιόρισε εμπειρικά τους παράγοντες που επηρεάζουν το μέγεθος της ηλεκτρικής αντίστασης μιας δεδομένης ουσίας τύπος της εξάρτησής του της τάσης και του ρεύματος που φέρει το όνομά του. Η μονάδα αντίστασης SI πήρε το όνομά του. Το 1 ohm είναι η τιμή αντίστασης που μετράται στους 0°C για μια ομοιογενή στήλη υδραργύρου μήκους 106,3 cm με επιφάνεια διατομής 1 mm2.

Ορισμός

Προκειμένου να αξιολογηθούν και να εφαρμοστούν στην πράξη υλικά για την παραγωγή ηλεκτρικών συσκευών, εισήχθη ο όρος «Αντίσταση αγωγού»... Το προστιθέμενο επίθετο «ειδικό» υποδηλώνει τον συντελεστή χρήσης της τιμής αναφοράς όγκου που είναι αποδεκτή για την εν λόγω ουσία. Αυτό καθιστά δυνατή την αξιολόγηση των ηλεκτρικών παραμέτρων διαφορετικών υλικών.

Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνεται υπόψη ότι η αντίσταση του σύρματος αυξάνεται με αύξηση του μήκους του και μείωση της διατομής του. Το σύστημα SI χρησιμοποιεί τον όγκο ενός ομοιογενούς σύρματος μήκους 1 μέτρου και 1 m2 σε διατομή... Στους τεχνικούς υπολογισμούς χρησιμοποιείται μια ξεπερασμένη αλλά βολική μονάδα όγκου εκτός συστήματος, που αποτελείται από μήκος 1 μέτρο και επιφάνεια του 1 mm.2... Ο τύπος για την αντίσταση ρ φαίνεται στο σχήμα.

Για τον προσδιορισμό των ηλεκτρικών ιδιοτήτων των ουσιών, εισάγεται ένα άλλο χαρακτηριστικό — ειδική αγωγιμότητα β. Είναι αντιστρόφως ανάλογο με την τιμή αντίστασης, καθορίζει την ικανότητα του υλικού να διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα: b = 1 / p.

Το πώς η αντίσταση εξαρτάται από τη θερμοκρασία

Η αγωγιμότητα ενός υλικού επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του. Διαφορετικές ομάδες ουσιών δεν συμπεριφέρονται το ίδιο όταν θερμαίνονται ή ψύχονται. Αυτή η ιδιότητα λαμβάνεται υπόψη για ηλεκτρικά καλώδια που λειτουργούν σε εξωτερικούς χώρους σε ζεστό και κρύο καιρό.

Το υλικό και η ειδική αντίσταση του αγωγού επιλέγονται λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες λειτουργίας του.

Η αύξηση της αντίστασης των συρμάτων στη διέλευση του ρεύματος κατά τη θέρμανση εξηγείται από το γεγονός ότι καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του μετάλλου σε αυτό, αυξάνεται η ένταση της κίνησης των ατόμων και των φορέων ηλεκτρικών φορτίων προς όλες τις κατευθύνσεις, γεγονός που δημιουργεί περιττά εμπόδια. στην κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων προς μία κατεύθυνση και μειώνει την τιμή της ροής τους.

Εάν η θερμοκρασία του μετάλλου μειωθεί, τότε οι συνθήκες για τη διέλευση του ρεύματος βελτιώνονται.Όταν ψύχεται σε μια κρίσιμη θερμοκρασία, το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας εμφανίζεται σε πολλά μέταλλα, όταν η ηλεκτρική τους αντίσταση είναι πρακτικά μηδενική. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρομαγνήτες υψηλής ισχύος.

Η επίδραση της θερμοκρασίας στην αγωγιμότητα των μετάλλων χρησιμοποιείται από την ηλεκτρική βιομηχανία στην κατασκευή συνηθισμένων λαμπτήρων πυρακτώσεως. δικο τους νήμα nichrome όταν περνάει το ρεύμα, θερμαίνεται σε τέτοια κατάσταση ώστε να εκπέμπει φωτεινή ροή. Υπό κανονικές συνθήκες, η αντίσταση του nichrome είναι περίπου 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Όταν ο λαμπτήρας ανάβει υπό τάση, ένα μεγάλο ρεύμα διέρχεται από το νήμα, το οποίο θερμαίνει πολύ γρήγορα το μέταλλο.Ταυτόχρονα, η αντίσταση του ηλεκτρικού κυκλώματος αυξάνεται, περιορίζοντας το ρεύμα εκκίνησης στην ονομαστική τιμή που απαιτείται για τη λήψη φωτισμού . Με αυτόν τον τρόπο, πραγματοποιείται μια απλή ρύθμιση της ισχύος του ρεύματος μέσω μιας σπείρας nichrome, δεν υπάρχει ανάγκη χρήσης πολύπλοκων στραγγαλιστικών πηνίων που χρησιμοποιούνται σε πηγές LED και φθορισμού.

Πώς είναι η αντίσταση των υλικών που χρησιμοποιούνται στη μηχανική

Τα μη σιδηρούχα πολύτιμα μέταλλα έχουν τις καλύτερες ιδιότητες ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Επομένως, οι κρίσιμες επαφές στις ηλεκτρικές συσκευές είναι κατασκευασμένες από ασήμι. Αυτό όμως αυξάνει την τελική τιμή ολόκληρου του προϊόντος. Η πιο αποδεκτή επιλογή είναι η χρήση φθηνότερων μετάλλων. Για παράδειγμα, η αντίσταση του χαλκού ίση με 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m είναι αρκετά κατάλληλη για τέτοιους σκοπούς.

Ευγενή μέταλλα - χρυσός, ασήμι, πλατίνα, παλλάδιο, ιρίδιο, ρόδιο, ρουθήνιο και όσμιο, που ονομάζονται κυρίως για την υψηλή χημική τους αντοχή και την όμορφη εμφάνιση στα κοσμήματα.Επίσης, ο χρυσός, το ασήμι και η πλατίνα έχουν υψηλή πλαστικότητα και τα μέταλλα της ομάδας της πλατίνας είναι πυρίμαχα και, όπως ο χρυσός, είναι χημικά αδρανές. Αυτά τα πλεονεκτήματα των πολύτιμων μετάλλων συνδυάζονται.

Τα κράματα χαλκού με καλή αγωγιμότητα χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διακλαδώσεων που περιορίζουν τη ροή μεγάλων ρευμάτων μέσω της κεφαλής μέτρησης των ισχυρών αμπερόμετρων.

Η αντίσταση του αλουμινίου 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του χαλκού, αλλά η παραγωγή και η τιμή αυτού του μετάλλου είναι χαμηλότερη. Είναι και πιο ελαφρύ. Αυτό εξηγεί την ευρεία χρήση του στην ηλεκτρική ενέργεια για την παραγωγή εξωτερικών συρμάτων και πυρήνων καλωδίων.

Η αντίσταση του σιδήρου 0,13 (ohm ∙ mm2) / m επιτρέπει επίσης τη χρήση του για τη μετάδοση ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερες απώλειες ισχύος. Τα κράματα χάλυβα έχουν αυξημένη αντοχή. Ως εκ τούτου, οι ατσάλινοι κλώνοι υφαίνονται στους εναέριους αγωγούς αλουμινίου των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας υψηλής τάσης που έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν τα φορτία θραύσης.

Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν σχηματίζεται πάγος σε καλώδια ή ισχυρές ριπές ανέμου.

Ορισμένα κράματα, για παράδειγμα η σταθερίνη και η νικελίνη, έχουν θερμικά σταθερά χαρακτηριστικά αντίστασης εντός ορισμένου εύρους. Η ηλεκτρική αντίσταση του Nickeline πρακτικά δεν αλλάζει από 0 έως 100 βαθμούς Κελσίου. Επομένως, τα πηνία ρεοστάτη είναι κατασκευασμένα από νικέλιο.

Στα όργανα μέτρησης χρησιμοποιείται ευρέως η ιδιότητα μιας αυστηρής αλλαγής στις τιμές αντίστασης της πλατίνας σε σχέση με τη θερμοκρασία της. Εάν ένα ηλεκτρικό ρεύμα από μια σταθεροποιημένη πηγή τάσης περάσει μέσα από ένα σύρμα πλατίνας και υπολογιστεί η τιμή αντίστασης, θα δείξει τη θερμοκρασία της πλατίνας.Αυτό επιτρέπει τη διαβάθμιση της κλίμακας σε μοίρες που αντιστοιχούν σε τιμές ωμ. Αυτή η μέθοδος σάς επιτρέπει να μετράτε τη θερμοκρασία με ακρίβεια κλασμάτων ενός βαθμού.

Μερικές φορές, για να λύσετε πρακτικά προβλήματα, πρέπει να γνωρίζετε τη γενική ή ειδική αντίσταση του καλωδίου... Για το σκοπό αυτό, οι κατάλογοι προϊόντων καλωδίων παρέχουν τις τιμές της επαγωγικής και ενεργητικής αντίστασης ενός μόνο πυρήνα για κάθε τιμή του διατομή. Χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των επιτρεπόμενων φορτίων, της παραγόμενης θερμότητας, τον προσδιορισμό των επιτρεπόμενων συνθηκών λειτουργίας και την επιλογή αποτελεσματικής προστασίας.

Η ειδική αγωγιμότητα των μετάλλων επηρεάζεται από τον τρόπο επεξεργασίας τους. Η χρήση πίεσης για πλαστική παραμόρφωση διαταράσσει τη δομή του κρυσταλλικού πλέγματος, αυξάνει τον αριθμό των ελαττωμάτων και αυξάνει την αντίσταση. Για τη μείωση του, χρησιμοποιείται ανόπτηση ανακρυστάλλωσης.

Η διάταση ή η συμπίεση μετάλλων προκαλεί ελαστική παραμόρφωση σε αυτά, από την οποία μειώνονται τα πλάτη των θερμικών δονήσεων των ηλεκτρονίων και η αντίσταση μειώνεται κάπως.

Κατά το σχεδιασμό συστημάτων γείωσης, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη αντοχή του εδάφους… Διαφέρει εξ ορισμού από την παραπάνω μέθοδο και μετράται σε μονάδες SI — Ohms. Μετρητής. Με τη βοήθειά του αξιολογείται η ποιότητα κατανομής του ηλεκτρικού ρεύματος στο εσωτερικό του εδάφους.
Εξάρτηση της αντοχής του εδάφους από την υγρασία και τη θερμοκρασία του εδάφους:

Η αγωγιμότητα του εδάφους επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως η υγρασία του εδάφους, η πυκνότητα, το μέγεθος των σωματιδίων, η θερμοκρασία, η συγκέντρωση αλάτων, οξέων και βάσεων.