Удельное электрическое сопротивление формула: Удельное электрическое сопротивление проводника

Удельное эл сопротивление формула. Удельное сопротивление проводников: меди, алюминия, стали

Вещества и материалы, способные проводить электрический ток, называют проводниками. Остальные относят к диэлектрикам. Но чистых диэлектриков не бывает, все они тоже проводят ток, но его величина очень мала.

Но и проводники по-разному проводят ток. Согласно формуле Георга Ома, ток, протекающий через проводник, линейно пропорционален величине приложенного к нему напряжения, и обратно пропорционален величине, называемой сопротивлением.

Единицу измерения сопротивления назвали Омом в честь ученого, открывшего эту зависимость. Но выяснилось, что проводники, изготовленные из разных материалов и имеющие одинаковые геометрические размеры, обладают разным электрическим сопротивлением. Чтобы определить сопротивление проводника известного длины и сечения, ввели понятие удельного сопротивления — коэффициента, зависящего от материала.


В итоге сопротивление проводника известной длины и сечения будет равно


Удельное сопротивление применимо не только к твердым материалам, но и к жидкостям. Но его величина зависит еще и от примесей или других компонентов в исходном материале. Чистая вода не проводит электрический ток, являясь диэлектриком. Но в природе дистиллированной воды не бывает, в ней всегда встречаются соли, бактерии и другие примеси. Этот коктейль – проводник электрического тока, обладающий удельным сопротивлением.


Внедряя в металлы различные добавки, получают новые материалы – сплавы , удельное сопротивление которых отличается от того, что было у исходного материала, даже если добавка в него в процентном соотношении незначительна.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Удельные сопротивления материалов приводятся в справочниках для температуры, близкой к комнатной (20 °С). При увеличении температуры увеличивается сопротивление материала. Почему так происходит?

Электрического тока внутри материала проводят свободные электроны . Они под действием электрического поля отрываются от своих атомов и перемещаются между ними в направлении, заданным этим полем. Атомы вещества образуют кристаллическую решетку, между узлами которой и движется поток электронов, называемый еще «электронным газом». Под действием температуры узлы решетки (атомы) колеблются. Сами электроны тоже движутся не по прямой, а по запутанной траектории. При этом они часто сталкиваются с атомами, изменяя траекторию движения. В некоторые моменты времени электроны могут двигаться в сторону, обратную направлению электрического тока.

С увеличением температуры амплитуда колебаний атомов увеличивается. Соударение электронов с ними происходит чаще, движение потока электронов замедляется. Физически это выражается в увеличении удельного сопротивления.

Примером использования зависимости удельного сопротивления от температуры служит работа лампы накаливания. Вольфрамовая спираль, из которой сделана нить накала, в момент включения имеет малое удельное сопротивление. Бросок тока в момент включения быстро ее разогревает, удельное сопротивление увеличивается, а ток – уменьшается, становясь номинальным.

Тот же процесс происходит и с нагревательными элементами из нихрома. Поэтому и рассчитать их рабочий режим, определив длину нихромовой проволоки известного сечения для создания требуемого сопротивления, не получается. Для расчетов нужно удельное сопротивление нагретой проволоки, а в справочниках приведены значения для комнатной температуры. Поэтому итоговую длину спирали из нихрома подгоняют экспериментально. Расчетами же определяют примерную длину, а при подгонке понемногу укорачивают нить участок за участком.

Температурный коэффициент сопротивления

Но не во всех устройствах наличие зависимости удельного сопротивления проводников от температуры приносит пользу. В измерительной технике изменение сопротивления элементов схемы приводит к появлению погрешности.

Для количественного определения зависимости сопротивления материала от температуры введено понятие температурного коэффициента сопротивления (ТКС)

. Он показывает, насколько изменяется сопротивление материала при изменении температуры на 1°С.

Для изготовления электронных компонентов – резисторов, используемых в схемах измерительной аппаратуры, применяются материалы с низким ТКС. Они стоят дороже, но зато параметры устройства не изменяются в широком диапазоне температур окружающей среды.

Но свойства материалов с высоким ТКС тоже используются. Работа некоторых датчиков температуры основана на изменении сопротивления материала, из которого изготовлен измерительный элемент. Для этого нужно поддерживать стабильное напряжение питания и измерять ток, проходящий через элемент. Откалибровав шкалу прибора, измеряющего ток, по образцовому термометру, получают электронный измеритель температуры. Этот принцип используется не только для измерений, но и для датчиков перегрева. Отключающих устройство при возникновении ненормальных режимов работы, приводящих к перегреву обмоток трансформаторов или силовых полупроводниковых элементов.

Используются в электротехнике и элементы, изменяющие свое сопротивление не от температуры окружающей среды, а от тока через них – терморезисторы . Пример их использования – системы размагничивания электронно-лучевых трубок телевизоров и мониторов. При подаче напряжения сопротивление резистора минимально, ток через него проходит в катушку размагничивания. Но этот же ток нагревает материал терморезистора. Его сопротивление увеличивается, уменьшая ток и напряжение на катушке. И так – до полного его исчезновения. В итоге на катушку подается синусоидальное напряжение с плавно уменьшающейся амплитудой, создающее в ее пространстве такое же магнитное поле. Результат – к моменту разогрева нити накала трубки она уже размагничена. А схема управления остается в запертом состоянии, пока аппарат не выключат. Тогда терморезисторы остынут и будут готовы к работе снова.

Явление сверхпроводимости

А что будет, если температуру материала уменьшать? Удельное сопротивление будет уменьшаться. Есть предел, до которого уменьшается температура, называемый

абсолютным нулем . Это —273°С . Ниже этого предела температур не бывает. При этом значении удельное сопротивление любого проводника равно нулю.

При абсолютном нуле атомы кристаллической решетки перестают колебаться. В итоге электронное облако движется между узлами решетки, не соударяясь с ними. Сопротивление материала становится равным нулю, что открывает возможности для получения бесконечно больших токов в проводниках небольших сечений.

Явление сверхпроводимости открывает новые горизонты для развития электротехники. Но пока еще существуют сложности, связанные с получением в бытовых условиях сверхнизких температур, необходимых для создания этого эффекта. Когда проблемы будут решены, электротехника перейдет на новый уровень развития.

Примеры использования значений удельного сопротивления при расчетах

Мы уже познакомились с принципами расчета длины нихромовой проволоки для изготовления нагревательного элемента. Но есть и другие ситуации, когда необходимы знания удельных сопротивлений материалов.

Для расчета контуров заземляющих устройств используются коэффициенты, соответствующие типовым грунтам. Если же тип грунта в месте устройства контура заземления неизвестен, то для правильных расчетов предварительно измеряют его удельное сопротивление. Так результаты расчетов оказываются точнее, что исключает подгонку параметров контура при изготовлении: добавление числа электродов, приводящее к увеличению геометрических размеров заземляющего устройства.


Удельное сопротивление материалов, из которых изготовлены кабельные линии и шинопроводы, используется для расчетов их активного сопротивления. В дальнейшем при номинальном токе нагрузки с его помощью рассчитывается величина напряжения в конце линии . Если его величина окажется недостаточной, то заблаговременно увеличивают сечения токопроводов.

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r .

За единицу электрического сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С.

Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/R ,обозначается проводимость латинской буквой g.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления

Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,017 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа — 0,12, удельное сопротивление константана — 0,48, удельное сопротивление нихрома — 1-1,1.



Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :

R = р l / S ,

Где — R — сопротивление проводника, ом, l — длина в проводника в м, S — площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = π d 2 / 4

Где π — постоянная величина, равная 3,14; d — диаметр проводника.

А так определяется длина проводника:

l = S R / p ,

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

S = р l / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

р = R S / l

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .

Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°C . Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов .

Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре — 273° C , называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.


    Удельное сопротивление железа, алюминия и других проводников

    Передача электроэнергии на дальние расстояния требует заботиться о минимизации потерь, происходящих от преодоления током сопротивления проводников, составляющих электрическую линию. Разумеется, это не значит, что подобные потери, происходящие уже конкретно в цепях и устройствах потребления, не играют роли.

    Поэтому важно знать параметры всех используемых элементов и материалов. И не только электрические, но и механические. И иметь в распоряжении какие-то удобные справочные материалы, позволяющие сравнивать характеристики разных материалов и выбирать для проектирования и работы именно то, что будет оптимальным в конкретной ситуации.В линиях передачи энергии, где задачей ставится наиболее продуктивно, то есть с высоким КПД, довести энергию до потребителя, учитывается как экономика потерь, так и механика самих линий. От механики — то есть устройства и расположения проводников, изоляторов, опор, повышающих/понижающих трансформаторов, веса и прочности всех конструкций, включая провода, растянутые на больших расстояниях, а также от выбранных для выполнения каждого элемента конструкции материалов, зависит и конечная экономическая эффективность линии, ее работы и затрат на эксплуатацию. Кроме того, в линиях, передающих электроэнергию, более высоки требования на обеспечение безопасности как самих линий, так и всего окружающего, где они проходят. А это добавляет затрат как на обеспечение проводки электроэнергии, так и на дополнительный запас прочности всех конструкций.

    Для сравнения данные обычно приводятся к единому, сопоставимому виду. Зачастую к таким характеристикам добавляется эпитет «удельный», а сами значения рассматриваются на неких унифицированных по физическим параметрам эталонах. Например, удельное электрическое сопротивление — это сопротивление (ом) проводника, выполненного из какого-то металла (меди, алюминия, стали, вольфрама, золота), имеющего единичную длину и единичное сечение в используемой системе единиц измерения (обычно в СИ). Кроме того, оговаривается температура, так как при нагревании сопротивление проводников может вести себя по-разному. За основу берутся нормальные средние условия эксплуатации — при 20 градусах Цельсия. А там, где важны свойства при изменении параметров среды (температуры, давления), вводятся коэффициенты и составляются дополнительные таблицы и графики зависимостей.

    Виды удельного сопротивления

    Так как сопротивление бывает:

    • активное — или омическое, резистивное, — происходящее от затрат электроэнергии на нагревание проводника (металла) при прохождении в нем электрического тока, и
    • реактивное — емкостное или индуктивное, — которое происходит от неизбежных потерь на создание всякими изменениями тока, проходящего через проводник электрических полей, то и удельное сопротивление проводника бывает двух разновидностей:
  1. Удельное электрическое сопротивление постоянному току (имеющее резистивный характер) и
  2. Удельное электрическое сопротивление переменному току (имеющее реактивный характер).

Здесь удельное сопротивление 2 типа является величиной комплексной, оно состоит из двух компонент ТП — активной и реактивной, так как резистивное сопротивление существует всегда при прохождении тока, независимо от его характера, а реактивное бывает только при любом изменении тока в цепях. В цепях постоянного тока реактивное сопротивление возникает только при переходных процессах, которые связаны с включением тока (изменение тока от 0 до номинала) или выключением (перепад от номинала до 0). И их учитывают обычно только при проектировании защиты от перегрузок.

В цепях же переменного тока явления, связанные с реактивными сопротивлениями, гораздо более многообразны. Они зависят не только от собственно прохождения тока через некоторое сечение, но и от формы проводника, причем зависимость не является линейной.


Дело в том, что переменный ток наводит электрическое поле как вокруг проводника, по которому протекает, так и в самом проводнике. И от этого поля возникают вихревые токи, которые дают эффект «выталкивания» собственно основного движения зарядов, из глубины всего сечения проводника на его поверхность, так называемый «скин-эффект» (от skin — кожа). Получается, вихревые токи как бы «воруют» у проводника его сечение. Ток течет в некотором слое, близком к поверхности, остальная толщина проводника остается неиспользуемой, она не уменьшает его сопротивление, и увеличивать толщину проводников просто нет смысла. Особенно на больших частотах. Поэтому для переменного тока измеряют сопротивления в таких сечениях проводников, где все его сечение можно считать приповерхностным. Такой провод называется тонким, его толщина равна удвоенной глубине этого поверхностного слоя, куда вихревые токи и вытесняют текущий в проводнике полезный основной ток.


Разумеется, уменьшением толщины круглых в сечении проводов не исчерпывается эффективное проведение переменного тока. Проводник можно утончить, но при этом сделать его плоским в виде ленты, тогда сечение будет выше, чем у круглого провода, соответственно, и сопротивление ниже. Кроме того, простое увеличение площади поверхности даст эффект увеличения эффективного сечения. Того же можно добиться, используя многожильный провод вместо одножильного, к тому же, многожилка по гибкости превосходит одножилку, что часто тоже бывает ценно. С другой стороны, принимая во внимание скин-эффект в проводах, можно сделать провода композитными, выполнив сердцевину из металла, обладающего хорошими прочностными характеристиками, например, стали, но невысокими электрическими. При этом поверх стали делается алюминиевая оплетка, имеющая меньшее удельное сопротивление.


Кроме скин-эффекта на протекание переменного тока в проводниках влияет возбуждение вихревых токов в окружающих проводниках. Такие токи называются токами наводки, и они наводятся как в металлах, не играющих роль проводки (несущие элементы конструкций), так и в проводах всего проводящего комплекса — играющих роль проводов других фаз, нулевых, заземляющих.

Все перечисленные явления встречаются во всех конструкциях, связанных с электричеством, это еще более усиливает важность иметь в своем распоряжении сводные справочные сведения по самым разным материалам.

Удельное сопротивление для проводников измеряется очень чувствительными и точными приборами, так как для проводки и выбираются металлы, имеющие самое низкое сопротивление -порядка ом *10-6 на метр длины и кв. мм. сечения. Для измерения же удельного сопротивления изоляции нужны приборы, наоборот, имеющие диапазоны очень больших значений сопротивления — обычно это мегомы. Понятно, что проводники обязаны хорошо проводить, а изоляторы хорошо изолировать.

Таблица

Железо как проводник в электротехнике

Железо — самый распространенный в природе и технике металл (после водорода, который металлом тоже является). Он и самый дешевый, и имеет прекрасные прочностные характеристики, поэтому применяется повсюду как основа прочности различных конструкций.

В электротехнике в качестве проводника железо используется в виде стальных гибких проводов там, где нужна физическая прочность и гибкость, а нужное сопротивление может быть достигнуто за счет соответствующего сечения.

Имея таблицу удельных сопротивлений различных металлов и сплавов, можно посчитать сечения проводов, выполненных из разных проводников.

В качестве примера попробуем найти электрически эквивалентное сечение проводников из разных материалов: проволоки медной, вольфрамовой, никелиновой и железной. За исходную возьмем проволоку алюминиевую сечением 2,5 мм.

Нам нужно, чтобы на длине в 1 м сопротивление провода из всех этих металлов равнялось сопротивлению исходной. Сопротивление алюминия на 1 м длины и 2,5 мм сечения будет равно

, где R – сопротивление, ρ – удельное сопротивление металла из таблицы, S – площадь сечения, L – длина.

Подставив исходные значения, получим сопротивление метрового куска провода алюминия в омах.

После этого разрешим формулу относительно S

, будем подставлять значения из таблицы и получать площади сечений для разных металлов.

Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм2 сечения, то у нас и получилось оно в микроомах. Чтобы получить его в омах, нужно умножить значение на 10-6. Но число ом с 6 нулями после запятой нам получать совсем не обязательно, так как конечный результат все равно находим в мм2.

Как видим, сопротивление железа достаточно большое, проволока получается толстая.


Но существуют материалы, у которых оно еще больше, например, никелин или константан.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Таблица удельного электрического сопротивления металлов и сплавов в электротехнике

Главная > у >


Удельное сопротивление металлов.
Удельное сопротивление сплавов.
Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава. comments powered by HyperComments

tab.wikimassa.org

Удельное электрическое сопротивление | Мир сварки

Удельное электрическое сопротивление материалов

Удельное электрическое сопротивление (удельное сопротивление) — способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

Единица измерения (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм2/м.

Материал Температура, °С Удельное электрическоесопротивление, Ом·м
Металлы
Алюминий 20 0,028·10-6
Бериллий 20 0,036·10-6
Бронза фосфористая 20 0,08·10-6
Ванадий 20 0,196·10-6
Вольфрам 20 0,055·10-6
Гафний 20 0,322·10-6
Дюралюминий 20 0,034·10-6
Железо 20 0,097·10-6
Золото 20 0,024·10-6
Иридий 20 0,063·10-6
Кадмий 20 0,076·10-6
Калий 20 0,066·10-6
Кальций 20 0,046·10-6
Кобальт 20 0,097·10-6
Кремний 27 0,58·10-4
Латунь 20 0,075·10-6
Магний 20 0,045·10-6
Марганец 20 0,050·10-6
Медь 20 0,017·10-6
Магний 20 0,054·10-6
Молибден 20 0,057·10-6
Натрий 20 0,047·10-6
Никель 20 0,073·10-6
Ниобий 20 0,152·10-6
Олово 20 0,113·10-6
Палладий 20 0,107·10-6
Платина 20 0,110·10-6
Родий 20 0,047·10-6
Ртуть 20 0,958·10-6
Свинец 20 0,221·10-6
Серебро 20 0,016·10-6
Сталь 20 0,12·10-6
Тантал 20 0,146·10-6
Титан 20 0,54·10-6
Хром 20 0,131·10-6
Цинк 20 0,061·10-6
Цирконий 20 0,45·10-6
Чугун 20 0,65·10-6
Пластмассы
Гетинакс 20 109–1012
Капрон 20 1010–1011
Лавсан 20 1014–1016
Органическое стекло 20 1011–1013
Пенопласт 20 1011
Поливинилхлорид 20 1010–1012
Полистирол 20 1013–1015
Полиэтилен 20 1015
Стеклотекстолит 20 1011–1012
Текстолит 20 107–1010
Целлулоид 20 109
Эбонит 20 1012–1014
Резины
Резина 20 1011–1012
Жидкости
Масло трансформаторное 20 1010–1013
Газы
Воздух 0 1015–1018
Дерево
Древесина сухая 20 109–1010
Минералы
Кварц 230 109
Слюда 20 1011–1015
Различные материалы
Стекло 20 109–1013
ЛИТЕРАТУРА
  • Альфа и омега. Краткий справочник / Таллин: Принтэст, 1991 – 448 с.
  • Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
  • Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1990. 512 с.

weldworld.ru

Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ (Таблица)

Удельное сопротивление металлов и изоляторов

В справочной таблице даны значения удельного сопротивления р некоторых металлов и изоляторов при температуре 18-20° С, выраженные в ом·см. Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Металлы и изоляторы расположены в таблице в порядке возрастающих значений р.

Таблица удельное сопротивление металлов

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Алюминий

Дюралюминий

Платинит 2)

Аргентан

Марганец

Манганин

Вольфрам

Константан

Молибден

Сплав Вуда 3)

Сплав Розе 4)

Палладий

Фехраль 6)

Таблица удельное сопротивление изоляторов

Изоляторы

Изоляторы

Дерево сухое

Целлулоид

Канифоль

Гетинакс

Кварц _|_ оси

Стекло натр

Полистирол

Стекло пирекс

Кварц || оси

Кварц плавленый

Удельное сопротивление чистых металлов при низких температурах

В таблице даны значения удельного сопротивления (в ом·см) некоторых чистых металлов при низких температурах (0°С).

Отношение сопротивлении Rt/Rq чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

В справочной таблице дано отношение Rt/Rq сопротивлений чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

Чистые металлы

Алюминий

Вольфрам

Молибден

Удельное сопротивление электролитов

В таблице даны значения удельного сопротивления электролитов в ом·см при температуре 18° С. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в 100 г раствора.

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.

infotables.ru

Удельное электрическое сопротивление — сталь

Cтраница 1

Удельное электрическое сопротивление стали возрастает с ростом температуры, причем наибольшие изменения наблюдаются при нагреве до температуры точки Кюри. После точки Кюри величина удельного электросопротивления изменяется незначительно и при температурах выше 1000 С практически остается постоянной.  

Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти iuKii создают НсОольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 100 а время отпадания составляет 0 07 сек, а в контакторах 600 а-0 23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку напряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специальной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может спускаться до 65 % UH. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к повышенному нагреву катушки.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали почти пропорционально содержанию кремния и этим способствует уменьшению потерь на вихревые токи, возникающие в стали при ее работе в переменном магнитном поле.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой.  

Ом — мм2 / м — удельное электрическое сопротивление стали.  

Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным электрическим сопротивлением стали, содержащие 0 5 — 4 8 % кремния.  

Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.  

Основным магнитопроводящим материалом является листовая легированная электротехническая сталь, содержащая от 2 до 5 % кремния. Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи, сталь становится устойчивой к окислению и старению, но делается более хрупкой. В последние годы широко используется холоднокатаная текстурованная сталь с более высокими магнитными свойствами в направлении проката. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник магнитопровода выполняется в виде пакета, собранного из листов штампованной стали.  

Электротехническая сталь является низкоуглеродистой сталью. Для улучшения магнитных характеристик в нее вводят кремний, который вызывает повышение удельного электрического сопротивления стали. Это приводит к уменьшению потерь на вихревые токи.  

После механической обработки магнитопровод отжигают. Так как в создании замедления участвуют вихревые токи в стали, следует ориентироваться на величину удельного электрического сопротивления стали порядка Рс (Ю-15) 10 — 6 ом см. В притянутом положении якоря магнитная система достаточно сильно насыщена, поэтому начальная индукция в различных магнитных системах колеблется в очень незначительных пределах и составляет для стали марки Э Вн1 6 — 1 7 гл. Указанное значение индукции поддерживает напряженность поля в стали порядка Ян.  

Для изготовления магнитных систем (магнитопроводов) трансформаторов применяются специальные тонколистовые электротехнические стали, имеющие повышенное (до 5 %) содержание кремния. Кремний способствует обезуглероживанию стали, что приводит к увеличению магнитной проницаемости, снижает потери на гистерезис и увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов. Кроме того, кремний ослабляет старение стали (увеличение потерь в стали с течением времени), уменьшает ее магнитострикцию (изменение формы и размеров тела при намагничивании) и, следовательно, шум трансформаторов. В то же время наличие кремния в стали приводит к повышению ее хрупкости и затрудняет ее механическую обработку.  

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Удельное сопротивление | Викитроника вики

Удельное сопротивление — характеристика материала, определяющая его способность проводить электрический ток. Определяется как отношение электрического поля к плотности тока. В общем случае является тензором, однако для большинства материалов, не проявляющих анизотропных свойств, принимается скалярной величиной.

Обозначение — ρ

$ \vec E = \rho \vec j, $

$ \vec E $ — напряжённость электрического поля, $ \vec j $ — плотность тока.

Единица измерения СИ — ом-метр (ом·м, Ω·m).

Сопротивление цилиндра или призмы (между торцами) из материала длиной l, и сечением S по удельному сопротивлению определяется следующим образом:

$ R = \frac{\rho l}{S}. $

В технике применяется определение удельного сопротивления, как сопротивление проводника единичного сечения и единичной длины.

Удельное сопротивление некоторых материалов, используемых в электротехнике Править

Материал ρ при 300 К, Ом·м ТКС, К⁻¹
серебро 1,59·10⁻⁸ 4,10·10⁻³
медь 1,67·10⁻⁸ 4,33·10⁻³
золото 2,35·10⁻⁸ 3,98·10⁻³
алюминий 2,65·10⁻⁸ 4,29·10⁻³
вольфрам 5,65·10⁻⁸ 4,83·10⁻³
латунь 6,5·10⁻⁸ 1,5·10⁻³
никель 6,84·10⁻⁸ 6,75·10⁻³
железо (α) 9,7·10⁻⁸ 6,57·10⁻³
олово серое 1,01·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
платина 1,06·10⁻⁷ 6,75·10⁻³
олово белое 1,1·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
сталь 1,6·10⁻⁷ 3,3·10⁻³
свинец 2,06·10⁻⁷ 4,22·10⁻³
дюралюминий 4,0·10⁻⁷ 2,8·10⁻³
манганин 4,3·10⁻⁷ ±2·10⁻⁵
константан 5,0·10⁻⁷ ±3·10⁻⁵
ртуть 9,84·10⁻⁷ 9,9·10⁻⁴
нихром 80/20 1,05·10⁻⁶ 1,8·10⁻⁴
канталь А1 1,45·10⁻⁶ 3·10⁻⁵
углерод (алмаз, графит) 1,3·10⁻⁵
германий 4,6·10⁻¹
кремний 6,4·10²
этанол 3·10³
вода, дистиллированная 5·10³
эбонит 10⁸
бумага твёрдая 10¹⁰
трансформаторное масло 10¹¹
стекло обычное 5·10¹¹
поливинил 10¹²
фарфор 10¹²
древесина 10¹²
ПТФЭ (тефлон) >10¹³
резина 5·10¹³
стекло кварцевое 10¹⁴
бумага вощёная 10¹⁴
полистирол >10¹⁴
слюда 5·10¹⁴
парафин 10¹⁵
полиэтилен 3·10¹⁵
акриловая смола 10¹⁹

ru.electronics.wikia.com

Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

Формула расчета и величина измерения

Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.

Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

R= (ρ·l)/S, где:

  • R – сопротивление проводника;
  • Ρ – удельное сопротивление материал;
  • l – длина проводника;
  • S – сечение проводника.

Зависимость от температуры

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

Материалы с высоким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
Бакелит 1016
Бензол 1015…1016
Бумага 1015
Вода дистиллированная 104
Вода морская 0.3
Дерево сухое 1012
Земля влажная 102
Кварцевое стекло 1016
Керосин 1011
Мрамор 108
Парафин 1015
Парафиновое масло 1014
Плексиглас 1013
Полистирол 1016
Полихлорвинил 1013
Полиэтилен 1012
Силиконовое масло 1013
Слюда 1014
Стекло 1011
Трансформаторное масло 1010
Фарфор 1014
Шифер 1014
Эбонит 1016
Янтарь 1018

Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

Материалы с низким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
Алюминий 2.7·10-8
Вольфрам 5.5·10-8
Графит 8.0·10-6
Железо 1.0·10-7
Золото 2.2·10-8
Иридий 4.74·10-8
Константан 5.0·10-7
Литая сталь 1.3·10-7
Магний 4.4·10-8
Манганин 4.3·10-7
Медь 1.72·10-8
Молибден 5.4·10-8
Нейзильбер 3.3·10-7
Никель 8.7·10-8
Нихром 1.12·10-6
Олово 1.2·10-7
Платина 1.07·10-7
Ртуть 9.6·10-7
Свинец 2.08·10-7
Серебро 1.6·10-8
Серый чугун 1.0·10-6
Угольные щетки 4.0·10-5
Цинк 5.9·10-8
Никелин 0,4·10-6

Удельное объемное электрическое сопротивление

Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

Использование в электротехнике

Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

— электротехническая величина, которая характеризует свойство материала препятствовать протеканию электрического тока. В зависимости от вида материала, сопротивление может стремиться к нулю — быть минимальным (мили/микро омы — проводники, металлы), или быть очень большим (гига омы — изоляция, диэлектрики). Величина обратная электрическому сопротивлению — это .

Единица измерения электрического сопротивления — Ом . Обозначается буквой R. Зависимость сопротивления от тока и в замкнутой цепи определяется .

Омметр — прибор для прямого измерения сопротивления цепи. В зависимости от диапазона измеряемой величины, подразделяются на гигаомметры (для больших сопротивление — при измерении изоляции), и на микро/милиомметры (для маленьких сопротивлений — при измерении переходных сопротивлений контактов, обмоток двигателей и др.).

Существует большое разнообразие омметров по конструктиву разных производителей, от электромеханических до микроэлектронных. Стоит отметить, что классический омметр измеряет активную часть сопротивления (так называемые омики).

Любое сопротивление (металл или полупроводник) в цепи переменного токаимеет активную и реактивную составляющую. Сумма активного и реактивного сопротивления составляют полное сопротивление цепи переменного тока и вычисляется по формуле:

где, Z — полное сопротивление цепи переменного тока;

R — активное сопротивление цепи переменного тока;

Xc — емкостное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

(С- емкость, w — угловая скорость переменного тока)

Xl — индуктивное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

(L- индуктивность, w — угловая скорость переменного тока).

Активное сопротивление — это часть полного сопротивления электрической цепи, энергия которого полностью преобразуется в другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую). Отличительным свойством активной составляющей — полное потребление всей электроэнергии (в сеть обратно в сеть энергия не возвращается), а реактивное сопротивление возвращает часть энергии обратно в сеть (отрицательное свойство реактивной составляющей).

Физический смысл активного сопротивления

Каждая среда, где проходят электрические заряды, создаёт на их пути препятствия (считается, что это узлы кристаллической решётки), в которые они как-бы ударяются и теряют свою энергию, которая выделяется в виде тепла.

Таким образом, происходит падение (потеря электрической энергии), часть которого теряется из-за внутреннего сопротивления проводящей среды.

Численную величину, характеризующую способность материала препятствовать прохождению зарядов и называют сопротивлением. Измеряется оно в Омах (Ом) и является обратно пропорциональной электропроводности величиной.

Разные элементы периодической системы Менделеева имеют различные удельные электрические сопротивления (р), например, наименьшим уд. сопротивлением обладают серебро (0,016 Ом*мм2/м), медь (0,0175 Ом*мм2/м), золото (0,023) и алюминий (0,029). Именно они применяются в промышленности в качестве основных материалов, на которых строится вся электротехника и энергетика. Диэлектрики, напротив, обладают высоким уд. сопротивлением и используются для изоляции.

Сопротивление проводящей среды может значительно изменяться в зависимости от сечения, температуры, величины и частоты тока. К тому же, разные среды обладают различными носителями зарядов (свободные электроны в металлах, ионы в электролитах, «дырки» в полупроводниках), которые являются определяющими факторами сопротивления.

Физический смысл реактивного сопротивления

В катушках и конденсаторах при подаче происходит накопление энергии в виде магнитных и электрических полей, что требует некоторого времени.

На опыте установлено, что сопротивление R металлического проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А :

R = ρL/А (26.4)

где коэффициент ρ называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.

Типичные значения ρ для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)

Таблица 26.2.
Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (при 20 °С)
Вещество ρ ,Ом·м ТКС α ,°C -1
Проводники
Серебро 1,59·10 -8 0,0061
Медь 1,68·10 -8 0,0068
Алюминий 2,65·10 -8 0,00429
Вольфрам 5,6·10 -8 0,0045
Железо 9,71·10 -8 0,00651
Платина 10,6·10 -8 0,003927
Ртуть 98·10 -8 0,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Сг) 100·10 -8 0,0004
Полупроводники 1)
Углерод (графит) (3-60)·10 -5 -0,0005
Германий (1-500)·10 -5 -0,05
Кремний 0,1 — 60 -0,07
Диэлектрики
Стекло 10 9 — 10 12
Резина твердая 10 13 — 10 15
1) Реальные значения сильно зависят от наличия даже малого количества примесей.

Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению:

σ = 1/ρ (26.5)

σ называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость измеряется в единицах (Ом·м) -1 .

Удельное сопротивление вещества зависит от температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с повышением температуры атомы движутся быстрее, их расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с температурой практически линейно:

где ρ T — удельное сопротивление при температуре Т , ρ 0 — удельное сопротивление при стандартной температуре Т 0 , а α — температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление полупроводника с повышением температуры может уменьшаться (хотя и не всегда).

Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от второй и третьей степеней температуры:

ρ T = ρ 0 (1+αТ + + βТ 2 + γТ 3),

где коэффициенты β и γ обычно очень малы (мы положили Т 0 = 0°С), но при больших Т вклад этих членов становится существенным.

При очень низких температурах удельное сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью; впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое сопротивление ртути внезапно падало до нуля.

Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.

В последние годы сверхпроводимость интенсивно исследуется с целью выяснить ее механизм и найти материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Как найти удельное сопротивление проводника

В выражении 1 имеем — удельное сопротивление проводника, S — площадь поперечного сечения проводника, dl — элемент длины проводника. Надо отметить, что удельное сопротивление проводника — это сопротивление проводника единичной длины с поперечным сечением равным единице. Или иначе говорят, что удельное сопротивление вещества — это сопротивление куба с ребром 1 м изготовленного из рассматриваемого вещества, которое выражено в Ом, при токе, который параллелен ребру куба. Величина обратная удельному сопротивлению:.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: all-audio.pro сопротивление all-audio.proялка 28

Определение удельного сопротивления проводника


Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов серебра и золота и зависит от разных факторов. На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому.

Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах — свободные электроны. Удельное электрическое сопротивление — это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Формула для расчета:. Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:.

Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:. Это величина, обратная сопротивлению. Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до градусов в несколько раз.

Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси. Самые распространенные металлы для изготовления проводов — медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода. В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах.

Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора. Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения.

Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей. При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура — от материала изоляции.

Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки.

Эту величину можно рассчитать по закону Ома:. Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции. В сети В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля.

Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В — предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение. Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода.

Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат. Литцендрат — это многожильный провод, каждая жила в котором изолирована от остальных. Это делается для увеличения поверхности и проводимости в сетях высокой частоты. Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, вместе с алюминием, самым распространенным материалом для изготовления проводов. RU — интернет-энциклопедия про всё, что связано с домашней электрикой: выключатели, розетки, лампочки, люстры, проводка.

Советы, инструкции и наглядные примеры.


Удельное сопротивление меди

Оборудование: источник постоянного тока, соединительные провода, проволока из материала с большим удельным сопротивлением, амперметр, вольтметр, штангенциркуль. Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Сопротивление проводника представляет собой меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока. С помощью закона Ома можно определить сопротивление проводника:. Тема: Измерение удельного сопротивления проводника.

Удельное сопротивление проводника зависит от материала, из которого Найти, длину провода, который нужно отлить из указанного объёма цинка.

Удельное сопротивление меди

Зная о причине электрического сопротивления, можно заключить, что сопротивление зависит от размеров проводника длины и толщины и от материала, из которого он изготовлен. Опыт подтверждает это заключение. На рисунке изображена установка для проведения такого опыта. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники, например:. Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нем, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников. Зависимость сопротивления проводника от его размеров и материала впервые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника , обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от материала проводника. Сопротивление проводника длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2 называется удельным сопротивлением.

Расчёт сопротивления проводников

Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в г раствора. При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии.

Одной из физических величин, используемых в электротехнике, является удельное электрическое сопротивление.

Электрическое сопротивление

Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения. Проверочные работы. Отправить отзыв. Соберём цепь, изображённую на рисунке.

Формула сопротивления

Значение удельного сопротивления зависит от температуры в различных материалах по-разному: в проводниках, удельное электрическое сопротивление с повышением температуры возрастает, а в полупроводниках и диэлектриках — наоборот, уменьшается. Величина, учитывающая изменение электрического сопротивления от температуры называется температурный коэффициент удельного сопротивления. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью удельной электропроводностью. В отличие от электрического сопротивления , являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества. Из последней формулы следует: физический смысл удельного сопротивления вещества заключается в том, что оно представляет собой сопротивление изготовленного из этого вещества однородного проводника единичной длины и с единичной площадью поперечного сечения.

Вычислить, найти электрическое сопротивление проводника по удельному сопротивлению по формуле (1). Выберите вещество ▽.

Удельное электрическое сопротивление

Раздел недели: Символы и обозначения оборудования на чертежах и схемах Техническая информация тут. Перевод единиц измерения величин Таблицы числовых значений Алфавиты, номиналы, единицы Математический справочник Физический справочник тут Химический справочник Материалы Рабочие среды Оборудование Инженерное ремесло Инженерные системы Технологии и чертежи Личная жизнь инженеров Калькуляторы. Поставщики оборудования.

Удельное сопротивление проводников: меди, алюминия, стали

На нашем сайте собрано более бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике. Не можете решить контрольную?! Мы поможем! Более 20 авторов выполнят вашу работу от руб!

Сопротивление проводника пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения проводника. Удобно использовать аналогию с водопроводной трубой и потоком воды.

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов серебра и золота и зависит от разных факторов. На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах — свободные электроны.

Все металлы в твердом и жидком состоянии являются проводниками электрического тока. Опыты показывают, что при прохождении электрического тока масса металлических проводников остается постоянной, не изменяется и их химический состав. Это говорит о том, что в создании электрического тока в металлах участвуют только электроны. При отсутствии внешнего электрического поля свободные электроны перемещаются в кристалле металла хаотически.


5. Удельное электрическое сопротивление | 11. Физика проводников и диэлектриков | Часть1

5. Удельное электрическое сопротивление

Удельное электрическое сопротивление

Величина допустимой токовой нагрузки на провода является грубой оценкой их сопротивления, основывающейся на способности тока нагревать эти провода до высокой температуры. Иногда мы сталкиваемся с такими ситуациями, в которых падение напряжения, созданное сопротивлением проводов, создает нам совершенно иные проблемы (не связанные с нагревом). Например, у нас может быть схема, для которой величина напряжения является критической, и не должна падать ниже определенного значения:

 

 

Напряжение источника питания данной схемы составляет 230 В, а для питания нагрузки требуется как минимум 220 В. Отсюда можно сделать вывод, что потери напряжения на проводах не должны превышать 10 В. Так как проводов у нас два, то делим 10 вольт на 2 и получаем по 5 вольт допустимых потерь напряжения на каждый провод. Используя Закон Ома (R = U / I), мы можем рассчитать максимально допустимое сопротивление каждого провода:

 

 

Нам известно, что длина каждого из проводов равна 70 метрам, но как мы сможем рассчитать реальное сопротивление конкретных проводов определенного размера и дины? В этом нам поможет следующая формула:

 

 

Данная формула соотносит сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» ρ), длиной (l) и площадью поперечного сечения (S). Из этой формулы видно, что сопротивление провода возрастет при увеличении его длины (аналогия: жидкости труднее течь по длинной трубе, чем по короткой), и уменьшится при увеличении площади поперечного сечения (аналогия: жидкости легче течь по толстой трубе, чем по тонкой). Удельное сопротивление является постоянной величиной для конкретного типа материала, из которого изготовлен провод.

Удельные сопротивления некоторых проводящих материалов можно найти в нижеприведенной таблице. Из этой таблицы видно, что хорошим проводником является медь, по проводимости она уступает только серебру.

 

Металл ρ, Ом·мм2
Серебро 0,016
Медь 0,0175
Золото 0,023
Алюминий 0,0271
Иридий 0,0474
Молибден 0,054
Вольфрам 0,055
Цинк 0,059
Никель 0,087
Железо 0,098
Платина 0,107
Олово 0,12
Свинец 0,205
Титан 0,5562 — 0,7837
Висмут 1,2

 

Сплав ρ, Ом·мм2
Сталь 0,1400
Никелин 0,42
Константан 0,5
Манганин 0,43…0,51
Нихром 1,05…1,4
Фехраль 1,15…1,35
Хромаль 1,3…1,5
Латунь 0,07…0,08

Значения здесь даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава и могут варьироваться.

Обратите внимание на приведенную в таблице единицу измерения удельного сопротивления (Ом·мм2/м). Она говорит нам о том, что в формуле R=ρl/S нужно использовать длину в метрах, а площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах.

Давайте вернемся к нашему примеру, в котором мы подбираем провод, обладающий сопротивлением 0,2 Ом или менее на длине 70 метров. Предполагая, что будет использоваться медный провод (самый распространенный тип электрических проводов), можно преобразовать последнюю формулу в следующий вид:

 

 

Таким образом, в нашем случае достаточно будет медного провода сечением 6,125 мм2. Допустимая токовая нагрузка такого провода выше заявленных в схеме 25 А.

Конвертер удельного электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыИмпульс (количество движения)Импульс силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Высоковольтная линия идет на север от атомной электростанции в Пикеринге, Онтарио, Канада

Общие сведения

Алюминиевый провод высоковольтной линии электропередачи

Как только электричество покинуло лаборатории учёных и стало широко внедряться в практику повседневной жизни, встал вопрос о поиске материалов, обладающих определёнными, порой совершенно противоположными, характеристиками по отношению к протеканию через них электрического тока.

Трубчатый нагреватель кухонной плиты

Например, при передаче электрической энергии на дальнее расстояние, к материалу проводов предъявлялись требования минимизации потерь из-за джоулева нагрева в сочетании с малыми весовыми характеристиками. Примером тому являются всем знакомые высоковольтные линии электропередач, выполненные из алюминиевых проводов со стальным сердечником.

Или, наоборот, для создания компактных трубчатых электронагревателей требовались материалы с относительно высоким электрическим сопротивлением и высокой термостойкостью. Простейшим примером прибора, в котором применяются материалы с подобными свойствами, может служить конфорка обыкновенной кухонной электроплиты.

От проводников, используемых в биологии и медицине в качестве электродов, зондов и щупов, требуется высокая химическая устойчивость и совместимость с биоматериалами в сочетании с малым контактным сопротивлением.

Александр Николаевич Лодыгин. Источник: Wikimedia Commons

Вольфрамовая спираль лампы накаливания

К разработке такого ныне привычного всем прибора, как лампа накаливания, свои усилия приложила целая плеяда изобретателей из разных стран: Англии, России, Германии, Венгрии и США. Томас Эдисон, проведя более тысячи опытов проверки свойств материалов, подходящих на роль нитей накала, создал лампу с платиновой спиралью. Лампы Эдисона, хотя и имели высокий срок эксплуатации, но не были практичными из-за высокой стоимости исходного материала.

Последующие работы русского изобретателя Лодыгина, предложившего использовать в качестве материалов нити относительно дешёвые тугоплавкие вольфрам и молибден с более высоким удельным сопротивлением, нашли практическое применение. К тому же Лодыгин предложил откачивать из баллонов ламп накаливания воздух, заменяя его инертными или благородными газами, что привело к созданию современных ламп накаливания. Пионером массового производства доступных и долговечных электрических ламп стала компания General Electric, которой Лодыгин переуступил права на свои патенты и далее успешно работал в лабораториях компании долгое время.

Низкое качество электропроводки часто является причиной пожаров в каркасных домах

Этот перечень можно продолжать, поскольку пытливый человеческий ум настолько изобретателен, что порой для решения определённой технической задачи ему нужны материалы с невиданными доселе свойствами или с невероятными сочетаниями этих свойств. Природа уже не успевает за нашими аппетитами и учёные всех стран мира включились в гонку создания материалов, не имеющих природных аналогов.

Одной из важнейших характеристик как природных, так и синтезированных материалов является удельное электрическое сопротивление. Примером электрического прибора, в котором в чистом виде применяется это свойство, может служить плавкий предохранитель, защищающий нашу электро- и электронную аппаратуру от воздействия тока, превышающего допустимые значения.

При этом надо заметить, что именно самодельные заменители стандартных предохранителей, выполненные без знаний удельного сопротивления материала, порой служат причиной не только выгорания различных элементов электрических схем, но и возникновения пожаров в домах и возгорания проводки в автомобилях.

Различные плавкие предохранители, применяемые для защиты электронной аппаратуры

То же самое относится и к замене предохранителей в силовых сетях, когда вместо предохранителя меньшего номинала устанавливается предохранитель с большим номиналом тока срабатывания. Это приводит к перегреву электропроводки и даже, как следствие, к возникновению пожаров с печальными последствиями. Особенно это присуще каркасным домам.

Историческая справка

Понятие удельного электрического сопротивление появилось благодаря трудам известного немецкого физика Георга Ома, который теоретически обосновал и в ходе многочисленных экспериментов доказал связь между силой тока, электродвижущей силой батареи и сопротивлением всех частей цепи, открыв таким образом закон элементарной электрической цепи, названным затем его именем. Ом исследовал зависимость величины протекающего тока от величины приложенного напряжения, от длины и формы материала проводника, а также от рода материала, используемого в качестве проводящей среды.

При этом надо отдать должное работам сэра Гемфри Дэви, английского химика, физика и геолога, который первым установил зависимости электрического сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения, а также отметил зависимость электропроводности от температуры.

Исследуя зависимости протекания электрического тока от рода материалов, Ом обнаружил, что каждый доступный ему проводящий материал обладал некоторой присущей только ему характеристикой сопротивления протеканию тока.

Надо заметить, что во времена Ома один из самых обыкновенных ныне проводников — алюминий — имел статус особо драгоценного металла, поэтому Ом ограничился опытами с медью, серебром, золотом, платиной, цинком, оловом, свинцом и железом.

В конечном итоге Ом ввёл понятие удельного электрического сопротивления материала как фундаментальной характеристики, совершенно ничего не зная ни о природе протекания тока в металлах, ни о зависимости их сопротивления от температуры.

Удельное электрическое сопротивление. Определение

Удельное электрическое сопротивление или просто удельное сопротивление — фундаментальная физическая характеристика проводящего материала, которая характеризует способность вещества препятствовать похождению электрического тока. Обозначается греческой буквой ρ (произносится как ро) и рассчитывается исходя из эмпирической формулы для расчёта сопротивления, полученной Георгом Омом.

R = ρ ∙ L/S

или, отсюда

ρ = R ∙ S/L

где R — сопротивление в Омах, S — площадь в м²/, L — длина в м

Размерность удельного электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ выражается в Ом•м.

Это сопротивление проводника длиной в 1 м и площадью поперечного сечения в 1 м²/ величиной в 1 Ом.

В электротехнике, для удобства расчётов, принято пользоваться производной величины удельного электрического сопротивления, выражаемой в Ом•мм²/м. Значения удельного сопротивления для наиболее распространённых металлов и их сплавов можно найти в соответствующих справочниках.

В таблицах 1 и 2 приведены значения удельных сопротивлений различных наиболее распространённых материалов.

Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых металлов

Металлρ, Ом•мм²/мМеталлρ, Ом•мм²/мМеталлρ, Ом•мм²/м
Серебро0,015…0,0162Алюминий0,0262…0,0295Железо0,098
Медь0,01724…0,018Цинк0,059Платина0,107
Золото0,023Никель0,087Олово0,12

Таблица 2. Удельное сопротивление распространенных сплавов

Сплавρ, Ом•мм²/мСплавρ, Ом•мм²/мСплавρ, Ом•мм²/м
Сталь0,103…0,137Манганин0,43…0,51Хромаль1,3…1,5
Эваном0,764Нихром1,05…1,4Латунь0,025…0,108
Константан0,5Фехраль1,15…1,35Бронза0,095…0,1

Источник: Статья Википедии «Удельное электрическое сопротивление» с изменениями и дополнениями

 

Кристалл кварца

Удельные электрические сопротивления различных сред. Физика явлений

Удельные электрические сопротивления металлов и их сплавов, полупроводников и диэлектриков

Сегодня, вооружённые знаниями, мы в состоянии заранее просчитать удельное электрическое сопротивление любого, как природного, так и синтезированного материала исходя из его химического состава и предполагаемого физического состояния.

Эти знания помогают нам лучшим образом использовать возможности материалов, порой весьма экзотические и уникальные.

В силу сложившихся представлений, с точки зрения физики твёрдые тела подразделяются на кристаллические, поликристаллические и аморфные вещества.

Кварцевые резонаторы в различных устройствах

Проще всего, в смысле технического расчёта удельного сопротивления или его измерения, дело обстоит с аморфными веществами. Они не имеют выраженной кристаллической структуры (хотя и могут иметь микроскопические включения таковых веществ), относительно однородны по химическому составу и проявляют характерные для данного материала свойства.

У поликристаллических веществ, образованных совокупностью относительно мелких кристаллов одного химического состава, поведение свойств не очень отличается от поведения аморфных веществ, поскольку удельное электрическое сопротивление, как правило, определяется как интегральное совокупное свойство данного образца материала.

Кварцевый резонатор в форме камертона в корпусе и со снятым корпусом

Сложнее дело обстоит с кристаллическими веществами, особенно с монокристаллами, которые имеют различное удельное электрическое сопротивление и другие электрические характеристики относительно осей симметрии их кристаллов. Это свойство называется анизотропией кристалла и широко используется в технике, в частности, в радиотехнических схемах кварцевых генераторов, где стабильность частоты определяется именно генерацией частот, присущих данному кристаллу кварца.

Каждый из нас, являясь обладателем компьютера, планшета, мобильного телефона или смартфона, включая владельцев наручных электронных часов вплоть до iWatch, одновременно является обладателем кристаллика кварца. По этому можно судить о масштабах использования в электронике кварцевых резонаторов, исчисляемых десятками миллиардов.

Помимо прочего, удельное сопротивление многих материалов, особенно полупроводников, зависит от температуры, поэтому справочные данные обычно приводятся с указанием температуры измерения, обычно равной 20 °С.

Уникальные свойства платины, имеющей постоянную и хорошо изученную зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, а также возможность получения металла высокой чистоты послужили предпосылкой создания на её основе датчиков в широком диапазоне температур.

Для металлов разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и химической чистотой металла данного образца.

Для сплавов более сильный разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и непостоянством состава сплава.

Удельное электрическое сопротивление жидкостей (электролитов)

Вода имеет максимальную плотность при 4 °С

В основе понимания удельного сопротивления жидкостей лежат теории термической диссоциации и подвижности катионов и анионов. Например, в самой распространённой жидкости на Земле – обыкновенной воде, некоторая часть её молекул под воздействием температуры распадается на ионы: катионы Н+ и анионы ОН– . При подаче внешнего напряжения на электроды, погружённые в воду при обычных условиях, возникает ток, обусловленный перемещением вышеупомянутых ионов. Как выяснилось, в воде образуются целые ассоциации молекул — кластеры, порой соединяющимися с катионами Н+ или анионами ОН–. Поэтому передача ионов кластерами под воздействием электрического напряжения происходит так: принимая ион в направлении приложенного электрического поля с одной стороны, кластер «сбрасывает» аналогичный ион с другой стороны. Наличие в воде кластеров прекрасно объясняет тот научный факт, что при температуре около 4 °C вода имеет наибольшую плотность. Большая часть молекул воды при этом находится в кластерах из-за действия водородных и ковалентных связей, практически в квазикристаллическом состоянии; термодиссоциация при этом минимальна, а образование кристаллов льда, который имеет более низкую плотность (лёд плавает в воде), ещё не началось.

В целом проявляется более сильная зависимость удельного сопротивления жидкостей от температуры, поэтому эта характеристика всегда измеряется при температуре в 293 K, что соответствует температуре 20 °C.

Помимо воды имеется большое число других растворителей, способных создавать катионы и анионы растворяемых веществ. Знание и измерение удельного сопротивления таких растворов также имеет большое практическое значение.

Для водных растворов солей, кислот и щелочей существенную роль в определении удельного сопротивления раствора играет концентрация растворённого вещества. Примером может служить следующая таблица, в которой приведены значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С:

Таблица 3. Значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С

 Удельное сопротивление, Ом•м
Концентрация c, %NH₄ClNaClZnSO₄CuSO₄КОНNaOHH₂SO₄
5,010,914,952,452,95,85,14,8
15,03,96,124,123,82,42,91,8
25,02,54,720,81,93,71,4

Данные таблиц взяты из Краткого физико-технического справочника, Том 1, — М.: 1960

 

Цветная гибкая полихлорвиниловая и жидкая изоленты

Удельное сопротивление изоляторов

Огромное значение в отраслях электротехники, электроники, радиотехники и робототехники играет целый класс различных веществ, имеющий относительно высокое удельное сопротивление. Вне зависимости от их агрегатного состояния, будь оно твёрдое, жидкое или газообразное, такие вещества называются изоляторами. Такие материалы используются для изолирования отдельных частей электрических схем друг от друга.

Примером твёрдых изоляторов может служить всем знакомая гибкая изолента, благодаря которой мы восстанавливаем изоляцию при соединении различных проводов. Многим знакомы фарфоровые изоляторы подвески воздушных линий электропередач, текстолитовые платы с электронными компонентами, входящими в состав большинства изделий электронной техники, керамика, стекло и многие другие материалы. Современные твёрдые изоляционные материалы на базе пластмасс и эластомеров делают безопасным использование электрического тока различных напряжений в самых разнообразных устройствах и приборах.

Мощные понижающие трансформаторы на трансформаторной подстанции в Торонто, Канада

Помимо твёрдых изоляторов широкое применение в электротехнике находят жидкие изоляторы с высоким удельным сопротивлением. В силовых трансформаторах электросетей жидкое трансформаторное масло предотвращает межвитковые пробои из-за ЭДС самоиндукции, надёжно изолируя витки обмоток. В масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, которая возникает при переключении источников тока. Конденсаторное масло используется для создания компактных конденсаторов с высокими электрическими характеристиками; помимо этих масел в качестве жидких изоляторов используются природное касторовое масло и синтетические масла.

При нормальном атмосферном давлении все газы и их смеси являются с точки зрения электротехники отличными изоляторами, но благородные газы (ксенон, аргон, неон, криптон) в силу их инертности обладают более высоким удельным сопротивлением, что широко используется в некоторых областях техники.

Но самым распространённым изолятором служит воздух, в основном состоящий из молекулярного азота (75% по массе), молекулярного кислорода (23,15% по массе), аргона (1,3% по массе), углекислого газа, водорода, воды и некоторой примеси различных благородных газов. Он изолирует протекание тока в обычных бытовых выключателях света, переключателях тока на основе реле, магнитных пускателях и механических рубильниках. Необходимо отметить, что снижение давления газов или их смесей ниже атмосферного приводит к росту их удельного электрического сопротивления. Идеальным изолятором в этом смысле является вакуум.

Красными стрелками показано заземление оборудования столба высоковольтной линии электропередачи в жилом районе. На желтом фоне написано, что заземляющий провод изготовлен из омеднённой стали и не представляет ценности при сдаче в металлолом.

Удельное электрическое сопротивление различных грунтов

Одним из важнейших способов защиты человека от поражающего действия электрического тока при авариях электроустановок является устройство защитного заземления.

Оно представляет собой преднамеренное соединение кожуха или корпуса электроустройств с защитным заземляющим устройством. Обычно заземление выполняется в виде зарытых в землю на глубину более 2,5 метра стальных или медных полос, труб, стержней или уголков, которые в случае аварии обеспечивают протекание тока по контуру устройство — корпус или кожух — земля — нулевой провод источника переменного тока. Сопротивление этого контура должно быть не более 4 Ом. В этом случае напряжение на корпусе аварийного устройства снижается до безопасного для человека величин, а автоматические устройства защиты электрической цепи тем или иным способом производят отключение аварийного устройства.

При расчёте элементов защитного заземления существенную роль играет знание удельного сопротивления грунтов, которое может варьироваться в широких пределах.

Сообразуясь с данными справочных таблиц, выбирается площадь заземляющего устройства, по ней вычисляется количество заземляющих элементов и собственно конструкция всего устройства. Соединение элементов конструкции устройства защитного заземления производится сваркой.

Электротомография

Электроразведка изучает приповерхностную геологическую среду, применяется для поиска рудных и нерудных полезных ископаемых и других объектов на основе исследования различных искусственных электрических и электромагнитных полей. Частным случаем электроразведки является электротомография (Electrical Resistivity Tomography) — метод определения свойств горных пород по их удельному сопротивлению.

Суть метода заключается в том, что при определённом положении источника электрического поля проводятся замеры напряжения на различных зондах, затем источник поля перемещают в другое место или переключают на другой источник и повторяют измерения. Источники поля и зонды-приёмники поля размещают на поверхности и в скважинах.

Затем полученные данные обрабатываются и интерпретируются с помощью современных компьютерных методов обработки, позволяющих визуализировать информацию в виде двухмерных и трёхмерных изображений.

Электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам

Являясь очень точным методом поиска, электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам.

Определение формы залегания месторождений полезных ископаемых и границ их распространения (оконтуривание) позволяет выявить залегание жильных залежей полезных ископаемых, что существенно снижает затраты на их последующую разработку.

Археологам этот метод поиска даёт ценную информацию о расположении древних захоронений и наличия в них артефактов, тем самым сокращая затраты на раскопки.

Палеозоологи с помощью электротомографии ищут окаменевшие останки древних животных; результаты их работ можно увидеть в музеях естественных наук в виде поражающих воображение реконструкций скелетов доисторической мегафауны.

Кроме того, электротомография применяется при возведении и при последующей эксплуатации инженерных сооружений: высотных зданий, плотин, дамб, насыпей и других.

Определение диаметра проволоки

Определения удельного сопротивления на практике

Порой для решения практических задач перед нами может встать задача определения состава вещества, например, проволоки для резака пенополистирола. Имеем два мотка проволоки подходящего диаметра из различных неизвестных нам материалов. Для решения задачи необходимо найти их удельное электрическое сопротивление и далее по разнице найденных значений или по справочной таблице определить материал проволоки.

Отмерим рулеткой и отрежем по 2 метра проволоки от каждого образца. Определим диаметры проволок d₁ и d₂ микрометром. Включив мультиметр на нижний предел измерения сопротивлений, измеряем сопротивление образца R₁. Повторяем процедуру для другого образца и также измеряем его сопротивление R₂.

Учтём, что площадь поперечного сечения проволок рассчитывается по формуле

S = π · d2/4

Теперь формула для расчёта удельного электрического сопротивления будет выглядеть следующим образом

Измерение сопротивления куска проволоки

ρ = R · π · d2/4 · L

Подставляя полученные значения L, d₁ и R₁ в формулу для расчёта удельного сопротивления, приведенную в статье выше, вычисляем значение ρ₁ для первого образца.

ρ1 = 0,12 ом мм2

Подставляя полученные значения L, d₂ и R₂ в формулу, вычисляем значение ρ₂ для второго образца.

ρ2 = 1,2 ом мм2

Из сравнения значений ρ₁ и ρ₂ со справочными данными вышеприведенной Таблицы 2, делаем вывод, что материалом первого образца является сталь, а второго — нихром, из которого и изготовим струну резака.

Автор статьи: Сергей Акишкин

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Электрическое сопротивление проводника

Электрическое сопротивление — физическая величина, которая показывает, какое препятствие создается току при его прохождении по проводнику. Единицами измерения служат Омы, в честь Георга Ома. В своем законе он вывел формулу для нахождения сопротивления, которая приведена ниже. 

Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Металлы имеют внутреннее строение в виде кристаллической решетки. Эта решетка имеет строгую упорядоченность, а её узлами являются положительно заряженные ионы. Носителями заряда в металле выступают “свободные” электроны, которые не принадлежат определенному атому, а хаотично перемещаются между узлами решетки. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. То есть электрон в проводнике движется со скоростью света (практически), и доказано, что он проявляет свойства не только как частица, но еще и как волна. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн (то есть электронов) на тепловых колебаниях решетки и её дефектах.  При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия. Эту энергию можно вычислить при постоянном токе, благодаря закону Джоуля-Ленца – Q=I2Rt. Как видите чем больше сопротивление, тем больше энергии выделяется. 

Удельное сопротивление

Существует такое важное понятие как удельное сопротивление, это тоже самое сопротивление, только в единице длины. У каждого металла оно свое, например у меди оно равно 0,0175 Ом*мм2/м, у алюминия 0,0271 Ом*мм2/м .  Это значит, брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 будет иметь сопротивление 0,0175 Ом, а такой же брусок, но из алюминия будет иметь сопротивление 0,0271 Ом. Выходит что электропроводность меди выше чем у алюминия. У каждого металла удельное сопротивление свое, а рассчитать сопротивление всего проводника можно по формуле   

где p – удельное сопротивление металла, l – длина проводника, s – площадь поперечного сечения.

Значения удельных сопротивлений приведены в таблице удельных сопротивлений металлов (20°C)   

Вещество

p, Ом*мм2/2

α,10-3 1/K

Алюминий

0.0271

3.8

Вольфрам

0.055

4.2

Железо

0.098

6

Золото

0.023

4

Латунь

0.025-0.06

1

Манганин

0.42-0.48

0,002-0,05

Медь

0.0175

4.1

Никель

0.1

2.7

Константан

0.44-0.52

0.02

Нихром

1.1

0.15

Серебро

0.016

4

Цинк

0.059

2.7

Кроме удельного сопротивления в таблице есть значения ТКС, об этом коэффициенте чуть позже.

Зависимость удельного сопротивления от деформаций


При холодной обработке металлов давлением, металл испытывает пластическую деформацию. При пластической деформации кристаллическая решетка искажается, количество дефектов становится больше. С увеличением дефектов кристаллической решетки, сопротивление течению электронов по проводнику растет, следовательно, удельное сопротивление металла увеличивается. К примеру, проволоку изготавливают методом протяжки, это значит, что металл испытывает пластическую деформацию, в результате чего, удельное сопротивление растет. На практике для уменьшения сопротивления применяют рекристаллизационный отжиг, это сложный технологический процесс, после которого кристаллическая решетка как бы, “расправляется” и количество дефектов уменьшается, следовательно, и сопротивление металла тоже.

При растяжении или сжатии, металл испытывает упругую деформацию. При упругой деформации вызванной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки увеличиваются, следовательно, электроны испытывают большие затруднения, и в связи с этим, увеличивается удельное сопротивление. При упругой деформации вызванной сжатием, амплитуды тепловых колебаний узлов уменьшаются, следовательно, электронам проще двигаться, и удельное сопротивление уменьшается.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Как мы уже выяснили выше, причиной сопротивления в металле являются узлы кристаллической решетки и их колебания. Так вот, при увеличении температуры, тепловые колебания узлов увеличиваются, а значит, удельное сопротивление также увеличивается. Существует такая величина как температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который показывает насколько увеличивается, или уменьшается удельное сопротивление металла при нагреве или охлаждении. Например, температурный коэффициент меди при 20 градусах по цельсию равен 4.1 · 10 − 3 1/градус. Это означает что при нагреве, к примеру, медной проволоки на 1 градус цельсия, её удельное сопротивление увеличится на 4.1 · 10 − 3  Ом. Удельное сопротивление при изменении температуры можно вычислить по формуле 

где r это удельное сопротивление после нагрева, r0 – удельное сопротивление до нагрева, a – температурный коэффициент сопротивления, t2 – температура до нагрева, t1  — температура после нагрева. 

Подставив наши значения, мы получим: r=0,0175*(1+0.0041*(154-20))=0,0271 Ом*мм2/м. Как видите наш брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, после нагрева до 154 градусов, имел бы сопротивление, как у такого же бруска, только из алюминия и при температуре равной 20 градусов цельсия. 

Свойство изменения сопротивления при изменении температуры, используется в термометрах сопротивления. Эти приборы могут измерять температуру основываясь на показаниях сопротивления. У термометров сопротивления высокая точность измерений, но малые диапазоны температур.

На практике, свойства проводников препятствовать прохождению тока используются очень широко.  Примером может служить лампа накаливания, где нить из вольфрама, нагревается за счет высокого сопротивления металла, большой длины и узкого сечения. Или любой нагревательный прибор, где спираль разогревается благодаря высокому сопротивлению. В электротехнике, элемент главным свойством которого является сопротивление, называется – резистор. Резистор применяется практически в любой электрической схеме. 

  • Просмотров: 12980
  • Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

    Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

    Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

    Формула расчета и величина измерения

    Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.

    Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

    R= (ρ·l)/S, где:

    • R – сопротивление проводника;
    • Ρ – удельное сопротивление материал;
    • l – длина проводника;
    • S – сечение проводника.

    Зависимость от температуры

    Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

    В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

    При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

    Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

    Материалы с высоким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
    Бакелит 1016
    Бензол 1015…1016
    Бумага 1015
    Вода дистиллированная 104
    Вода морская 0.3
    Дерево сухое 1012
    Земля влажная 102
    Кварцевое стекло 1016
    Керосин 1011
    Мрамор 108
    Парафин 1015
    Парафиновое масло 1014
    Плексиглас 1013
    Полистирол 1016
    Полихлорвинил 1013
    Полиэтилен 1012
    Силиконовое масло 1013
    Слюда 1014
    Стекло 1011
    Трансформаторное масло 1010
    Фарфор 1014
    Шифер 1014
    Эбонит 1016
    Янтарь 1018

    Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

    Материалы с низким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
    Алюминий 2.7·10-8
    Вольфрам 5.5·10-8
    Графит 8.0·10-6
    Железо 1.0·10-7
    Золото 2.2·10-8
    Иридий 4.74·10-8
    Константан 5.0·10-7
    Литая сталь 1.3·10-7
    Магний 4.4·10-8
    Манганин 4.3·10-7
    Медь 1.72·10-8
    Молибден 5.4·10-8
    Нейзильбер 3.3·10-7
    Никель 8.7·10-8
    Нихром 1.12·10-6
    Олово 1.2·10-7
    Платина 1.07·10-7
    Ртуть 9.6·10-7
    Свинец 2.08·10-7
    Серебро 1.6·10-8
    Серый чугун 1.0·10-6
    Угольные щетки 4.0·10-5
    Цинк 5.9·10-8
    Никелин 0,4·10-6

    Удельное объемное электрическое сопротивление

    Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

    Использование в электротехнике

    Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

    Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

    В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

    На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

    Читайте также:

    Сопротивление проволоки, как узнать электрическое сопротивление провода, шнура, кабеля.

    В области электротехники, электроники понятие электрического сопротивления является фундаментальным. Оно относится к основным электрическим величинам, которое повсеместно используется как в теории, так и на практике. Любой электрический проводник имеет свое определенное сопротивление, которое во многом зависит от таких основных факторов: материала проводника, его размер (длина и сечение), температура. Помимо этого стоит учитывать, что сопротивление может быть активным и реактивным.

    Электрическое сопротивление провода можно вычислить по следующей простой формуле, в которой присутствуют такие величины: удельное сопротивление материала, из которого сделан провод, его сечение и длина:

    Есть такое понятие как удельное сопротивление материала (вещества). У каждого проводника, сделанного из того или иного материала свое удельное сопротивление. Это обуславливается особенностями внутренней структуры (на атомном уровне) самого вещества. То есть, у каждого отдельно взятого материала (проводника тока) при одних и тех же размерах и условиях будет различное сопротивление. Это удельное сопротивление выражается как Ом на метр (при сечении 1 миллиметр квадратный). Удельное сопротивление каждого отдельного материала проводника нужно смотреть в специальной таблице (в справочниках, интернете).

    Нахождением сопротивления по формуле имеет смысл при теоретических расчетах, на практике же намного проще воспользоваться обычным измерителем (электронным тестером, мультиметром, омметром). Стоит учитывать, что измерения электрического сопротивления должны производиться при отключенном электропитании схемы, участка цепи, провода. Если на схеме (измеряемом проводе) будет присутствовать хоть какое-то напряжение, то в лучшем случае это повлечет за собой неверные результаты измерения, ну, а в худшем может выйти из строя и сам измерительный прибор.

    Само же измерение электрического сопротивления мультиметром сводится к его включению и выбору на нём определённого диапазона измерения (Ом, килоОм, мегаОм). Наиболее малым сопротивлением является Ом. 1000 Ом, это 1 кОм (килоом). 1000 000 Ом или 1000 кОм, это 1 мОм (мегаом). В обычных проводах (шнуры питания, небольшие куски кабеля и проводов) сопротивление будет примерно до десятков Ом. Сопротивление от десятков и до тысяч Ом уже можно встретить к примеру у обмоток трансформатора, катушек электромагнита, звонка и т.д. Ну, а мегаомным сопротивлением уже обладает электрическая изоляция кабелей и проводов.

    В электротехнике в большинстве случаев в роли электрического проводника используют медь. Именно она имеет достаточно хорошую электрическую проводимость при относительно низкой цене (если сравнивать с серебром, золотом). В линиях электропередач и на отдельных участках бытовой электросети также широко применяют алюминий, хотя его электрическая проводимость хуже, чем у меди, зато стоит меньше. И медь и алюминий (если говорить о сопротивлении небольших участков электрической сети, кабеля и шнуры питания) имеет электрическое сопротивление в пределах единиц и десятков Ом. Ну, естественно, чем длиннее и тоньше будет проводник, тем сопротивление будет увеличиваться (допустим у трансформаторной первичной обмотки на 220 вольт сопротивление уже от десятков до нескольких тысяч Ом, в зависимости от мощности транса).

    Для чего может, собственно, пригодится известная величина электрического сопротивления? Наиболее используемой в электрике и электронике является формула закона Ома. Она гласит, что сила тока равна электрическое напряжение разделенное на сопротивление. Следовательно, зная любые две величины из трех (тока, напряжения и сопротивления) можно всегда найти одну неизвестную. К примеру, нам нужно узнать, какой ток будет протекать по спирали нагревателя. Нам известно, что этот нагреватель рассчитан на напряжение 220 вольт. Берём мультиметр и измеряем его сопротивление (допустим это 100 Ом). Используя формулу закона Ома мы легко вычислим силу тока: 220 вольт / 100 Ом = 2,2 ампера.

    P.S. При нахождении электрического сопротивления через формулу учитывайте, что реальные величины могут слегка отличаться от теоретических (по причине материальных факторов, условий окружающей среды и т.д.). При нахождении сопротивления путем простого измерения учитывайте, что измерительные приборы имеют свою погрешность (хоть она и достаточно мала, но всё же есть).

    Удельное электрическое сопротивление | Определение, формула, символ, единицы измерения

    Что такое удельное электрическое сопротивление?

    Удельное электрическое сопротивление – это электрическое сопротивление конкретного образца материала единичной длины и единичной площади поперечного сечения. Удельное электрическое сопротивление показывает сопротивление тока проводника.

    Если сопротивление образца материала длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 квадратный метр составляет 1 Ом. Это означает, что удельное сопротивление материала составляет 1 Ом-метр.

    Чем сильнее сопротивление, тем выше удельное сопротивление и меньше ток, проходящий через него. Поэтому удельное сопротивление материала имеет первостепенное значение в электротехнике.

    Легко сравнить использование различных материалов на основе их удельного сопротивления.

    Удельное сопротивление различных материалов указано в таблице ниже.

    Материал Удельное сопротивление (Ом-м) при 20°C
    Серебро 1.59 × 10 -8 -8
    1 60025 1,68 × 10 -8
    Gold × 10 -8
    алюминий 2,82 × 10 -8
    Tungsten
    Tungsten 5,60 × 10 -8
    Zink 5.90 × 10 -8
    Nickle 6.99 × 10 -8

    Silver имеет наименьшее удельное сопротивление среди всех металлов.Медь имеет меньшее удельное сопротивление по сравнению с алюминием. Поэтому медь является лучшим проводником электричества.

    Удельное сопротивление изоляторов находится в диапазоне от 1012 до 1020 Ом·метров. Таким образом, изоляторы обладают отличным свойством блокировки тока.

    Удельное сопротивление проводящих материалов увеличивается с повышением температуры. Электроны сталкиваются и препятствуют прохождению электрического тока при более высоких температурах. В результате удельное сопротивление проводника увеличивается с повышением температуры.

    В противоположность этому удельное сопротивление изоляторов и полупроводников уменьшается с повышением температуры. В результате эти материалы начинают легко пропускать через себя электрический ток. Если повышение температуры превышает максимально допустимый температурный предел, изолятор выходит из строя.

    Точно так же удельное сопротивление полупроводников уменьшается с повышением температуры. Следовательно, изоляторы и полупроводники надежно функционируют, если температура остается значительно ниже максимально допустимого диапазона температур,

    Символ удельного сопротивления

    , численно равно сопротивлению R образца материала, такого как шина, умноженному на его площадь поперечного сечения A и деленному на его длину L; ( ρ =RA/L).

    Формула удельного электрического сопротивления

    Сопротивление проводника зависит от следующих параметров.

    • Удельное сопротивление материала
    • площадь поперечного сечения
    • длина
    • длина

    Вывод уравнения электрического сопротивления / формулы

    R α 0 ρ — (1) R α л — (2) R α 1/ A — (3)

    Таким образом,

    R = 0 ρ l / a— (4)
    ρ = RA/L ——-(5)

    Здесь R — сопротивление в Ом ( Ом )
    A = Площадь поперечного сечения в см 2 или м 2
    L = Длина проводника в сантиметрах (см) или метрах (м)
    ρ = Удельное сопротивление материала ( Ом см) или ( Ом см)

    Единица удельного сопротивления

    5 удельное электрическое сопротивление материала прямо

    пропорционально площади поперечного сечения и обратно пропорционально пропорциональна длине.

    ρ α RA, также ρ α L
    Следовательно,
    ρ α R (A / L)

    сверху Удельное сопротивление составляет
    ρ α R(A/L)
    ρ Ом(см 2 /см) Ом-сантиметры

    Единицей сопротивления является Ом. В системе мкс (метр-килограмм-секунда) соотношение площади и длины упрощается до нескольких метров.Так, в системе МКС единицей удельного сопротивления является ом-метр. Если длина и площадь поперечного сечения выражены в сантиметрах и квадратных сантиметрах соответственно, то единицей удельного сопротивления является Ом-сантиметр.

    Обратной величиной удельного сопротивления является проводимость. Электропроводность показывает способность материала пропускать через себя электрический ток.

    Решенные задачи по удельному электрическому сопротивлению

    Задача 1:

    Рассчитать удельное сопротивление данного материала, сопротивление, площадь поперечного сечения и длина которого равны 4 Ом , 50см 5

    Данные приведены,

    R = 4 Ом
    l = 30 см = 0.3 м
    a = 50 см 2 = 0,25 м 2

    Формула удельного сопротивления составляет

    ρ = Ra / L
    = (4 x 0,25) /0.3
    = 3.33 ωm

    Проблема 2 :

    Токопроводящий провод имеет длину, площадь и сопротивление 0,4 м, 1,5 м 2 и 2 Ом соответственно. Вычислить удельное сопротивление?

    Указанные
    R = 2 Ω
    L = 0,4 м и
    A = 1,5 м 2

    Формула удельного сопротивления составляет

    ρ = Ra / L
    = (2 х 1.5)/0,4
    = 7,5 Ом·м

    Задача 3:

    Рассчитать сопротивление 100-метрового провода с однородной площадью поперечного сечения 0,2 мм 2 , если провод изготовлен из манганина с удельное сопротивление 50 × 10 -8 Ом-м.

    ℓ = 100 метров
    a = 0,2 мм 2 = 0,2 x 10 -6 м 2
    ρ = 50 × 10 -8 ω — м.

    Задача 4

    Сопротивление проводника сечением 1 мм2 и длиной 40 м равно 0.692 Ом. Определить удельное сопротивление проводящего материала.

    = 10 м
    A = 1 мм 2 = 1 X 10 -6 м
    R = 0,692 Ом
    ρ = ?

    Читать дальше:

    Пожалуйста, следите за нами и лайкайте:

    Похожие сообщения

    Что такое удельное электрическое сопротивление? — Matmatch

    Удельное электрическое сопротивление — это свойство, уникальное для каждого материала, которое необходимо понимать перед созданием и проектированием электрических и электронных систем.Знание того, как материалы различаются по удельному сопротивлению, дает информацию для выбора подходящих материалов, используемых для создания двигателей, электрических цепей, диэлектриков, резистивного нагрева и сверхпроводящих приложений.

    Что такое удельное электрическое сопротивление материала?

    Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (rho), является мерой сопротивления определенного материала заданного размера проводимости электрического тока, протекающего через него. Его также называют удельным электрическим сопротивлением или объемным сопротивлением [1].Единица удельного электрического сопротивления в системе СИ выражается в ом-метрах (Ом·м). Он также находится в единицах (мкОм·см). Изоляторы имеют высокие значения удельного электрического сопротивления в диапазоне 10 10 Ом·м и более, тогда как металлические проводники имеют очень низкие значения удельного сопротивления в диапазоне 10 -8 Ом·м.

    Какова формула удельного электрического сопротивления?

    Удельное электрическое сопротивление (ρ) твердого объекта определяется путем пропускания электрического тока через образец и последующего измерения результирующего падения напряжения на определенной длине.Он выражается связью между электрическим полем внутри материала и протекающим электрическим током.

    Фундаментальное соотношение между сопротивлением материала потоку электронов представлено законом Ома [2]:

    где,

    В = I . Р

    В — приложенное напряжение, (вольты: В)

    Я электрика

    л расход тока (ампер: А)

    R — сопротивление материала (Ом: Ом)

    Изображение 1 Источник для справки — https://www.subsurfaceinsights.com/images/ohmslaw.png

    Разделив напряжение на длину образца L, образующую электрическое поле E, и ток на площадь поперечного сечения A, дающую плотность тока J, электрическое сопротивление можно описать как внутреннее свойство материала следующим образом:

    ρ — удельное электрическое сопротивление материала (Ом-метр: Ом·м)

    E — величина электрического поля в материале (вольт/метр: В/м)

    Дж — величина плотности электрического тока в материале (ампер/кв.м: А/м 2 )

     

    Для идеального резистора или проводника с однородным поперечным сечением, физическим составом и однородным током формула удельного электрического сопротивления может быть записана как:

    где,

     

     R – электрическое сопротивление однородного образца (Ом: Ом)

     A – площадь поперечного сечения образца (квадратные метры: м 2 )  

     L — длина образца (метры: м) [2]

     

    Проводимость, в отличие от удельного сопротивления, является свойством материала, которое относится к легкости, с которой электрический ток может протекать в материале.Это величина, обратная удельному сопротивлению, выражается как 1/ρ с единицей Сименс/метр (См/м). Сверхпроводник имеет практически нулевое омическое сопротивление и бесконечную проводимость [3].

    Удельное сопротивление против сопротивления

    Удельное сопротивление и сопротивление не следует путать друг с другом. Удельное сопротивление — это свойство материала, имеющее внутреннюю ценность, как и теплопроводность, в то время как сопротивление зависит от формы, геометрии и удельного сопротивления. Рассмотрим два образца стержня из проводящего материала одинакового состава и длины, но разного диаметра.Ожидается, что удельное сопротивление будет одинаковым в обоих случаях, однако тот, у которого площадь поперечного сечения меньше, будет иметь относительно большее сопротивление. Если же диаметры были одинаковыми, а длину одного стержня увеличить, то более длинный стержень будет иметь большее сопротивление. Следовательно, можно сказать, что для проводника сопротивление пропорционально его длине (R ∝ L) [4].

    Удельное сопротивление и температура

    Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры, и для большинства материалов табличные значения обычно приводятся при комнатной температуре (20°C).У металлических проводников удельное сопротивление обычно увеличивается пропорционально температуре, тогда как удельное сопротивление полупроводников, таких как кремний, уменьшается с повышением температуры. Это делает полупроводники идеальными для применения в электронике [2].

    Удельное сопротивление и выбор материала

    Электрические и электронные системы используют удельное электрическое сопротивление в качестве ключевого параметра при выборе материала. Это позволяет дизайнерам определить правильный материал, который будет использоваться для данного приложения.Системы распределения электроэнергии, например, полагаются на удельное электрическое сопротивление для оценки линий электропередачи, заземления и материала почвы.

    Материалы, которые служат проводниками, нуждаются в низком уровне удельного сопротивления, несмотря на то, что они вытянуты в длинные тонкие провода. Знание удельного электрического сопротивления различных материалов дает информацию о практичности их использования и позволяет исследовать подходящие альтернативы. Например, хотя серебро и золото имеют низкое удельное сопротивление и являются отличными проводниками, они дороже меди.Медь также обладает высокой пластичностью и высокой электропроводностью, поэтому она является лучшим вариантом. Удельное сопротивление также важно для определения материалов, которые должны действовать как изоляторы для размещения проводов и соединений.

    Что такое удельное электрическое сопротивление? — Электропроводность

    Удельное электрическое сопротивление [ρ] (rho) является характеристикой материалов и измеряется в омметрах. Удельное сопротивление показывает, насколько материал сопротивляется прохождению электрического тока.

    Удельное сопротивление [ρ] (rho) определяется по формуле: ρ = R*A/L.где:

    • A – площадь поперечного сечения (м 2 ).
    • ρ — удельное сопротивление, (Ом-метр).
    • L — длина материала (метры).
    • R — значение электрического сопротивления (Ом).

    Из предыдущей формулы следует, что номинал резистора зависит от его конструкции, удельного сопротивления (материал, из которого он изготовлен), его длины и площади поперечного сечения.

    Очищая «R» (значение резистора) из предыдущей формулы, получаем: R = ρ*L/A.

    Если проанализировать формулу, то следует, что:

    • Чем больше длина и чем меньше площадь поперечного сечения элемента, тем больше сопротивление.
    • Чем меньше длина и больше площадь поперечного сечения элемента, тем меньше сопротивление.

    В следующей таблице приведены типичные значения удельного сопротивления различных материалов при 23°C:

    Удельное сопротивление зависит от температуры

    Удельное сопротивление не остается постоянным при изменении температуры.Удельное сопротивление металлов увеличивается при повышении температуры, в отличие от полупроводников, где это значение уменьшается.

    Что такое проводимость?

    Проводимость или электрическая проводимость  – мера способности материала проводить электрический ток. Проводимость (σ) [сигма] является обратной величиной удельного сопротивления, и ее формула такова: σ = 1/ρ = 1/(R*A/L) = L/R*A.

    Пример 1

    Сопротивление 25-метрового медного провода с площадью поперечного сечения 3 мм 2 можно рассчитать как:

    (удельное сопротивление медного провода равно 1.7 x 10 -8 Ом·м).

    R = ρ * L / A = (1,7 x 10 -8 Ом·м) (25 м) / ((3,00 мм 2 )(10 -6 м 2 /мм 2 ) ) = = 0,1417 Ом.

    Примечание: 1 мм 2 = 1 x 10 -6 м 2 .

    Пример 2

    Приведенный выше медный провод уменьшен до площади поперечного сечения 0,50 мм 2 . Увеличение сопротивления можно рассчитать следующим образом:

    R = ρ * L / A. = (1,7 x 10 -8 Ом·м) (25 м) / ((0.50 мм 2 )(10–6 м 2 /мм 2 )) = 0,85 Ом.

    Примечание: 1 мм 2 = 1 x 10 -6 м 2 .

    Формула удельного сопротивления – объяснение, примеры решений и часто задаваемые вопросы

    Удельное электрическое сопротивление – это сопротивление материала движению тока от одного конца к другому. Это простая и информативная метрика для описания материала. Это обратная величина электропроводности. Удельное сопротивление обозначается ρ и пропорционально как сопротивлению материала, так и объему.Площадь поперечного сечения данного материала обратно пропорциональна его удельному сопротивлению.

     

    Сопротивление R образца, например провода, умноженное на площадь его поперечного сечения A и деленное на его длину l, равно удельному сопротивлению, которое обычно обозначается греческой буквой rho; \[ \rho = \frac{RA}{I} \]. Ом – это единица сопротивления. Отношение площади в квадратных метрах к длине в метрах упрощается до нескольких метров в схеме метр-килограмм-секунда (мкс).Единицей удельного сопротивления в системе метр-килограмм-секунда является ом-метр. Если расстояния измеряются в сантиметрах, удельное сопротивление может быть выражено в ом-сантиметрах.

     

    При температуре 200°C (680 F) удельное сопротивление очень прочного электрического проводника, такого как твердотянутая медь, составляет 1,77 x 10 -8 Ом-метр или 1,77 x 10 -6 Ом-сантиметр. Электрические изоляторы, с другой стороны, имеют удельное сопротивление в диапазоне от 10 12 до 10 12 Ом-метров.

     

    На значение удельного сопротивления часто влияет температура материала; В таблицах удельного сопротивления обычно указаны значения при 200°C.Удельное сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры, в то время как удельное сопротивление полупроводников, таких как углерод и кремний, уменьшается с повышением температуры. — l — толщина материала, A — площадь поперечного сечения.

     

    Формула сопротивления

    Электрическое сопротивление пропорционально длине проводника (L) и обратно пропорционально площади его поперечного сечения (A).Следующее соотношение дает формулу сопротивления.

     

    \[ R = \frac{\rho L }{A} \]

     

    где ρ — удельное сопротивление материала (измеряется в Ом·м, Ом·метр)

     

    связь между электрическим током и разностью потенциалов определяется законом Ома.

     

    Если все физические условия и температура остаются постоянными, закон Ома гласит, что напряжение на проводнике прямо пропорционально протекающему по нему току.

    Математически формула закона Ома может быть записана как

     

    В = IR

     

    Сопротивление является константой пропорциональности в уравнении, с единицами измерения Ом и символом R.

      9 Ток и сопротивление можно рассчитать по той же формуле, переписав ее следующим образом:

     

    \[ I = \frac{V}{R} \]

     

    \[ R = \frac{V}{I} \]

    В чем разница между сопротивлением и удельным сопротивлением?

    Сопротивление материала относится к противодействию потока электронов в материале, в то время как удельное сопротивление возникает в материале при воздействии сопротивления.Сопротивление рассчитывается как отношение напряжения (В) к току (I), приложенному к материалу, а удельное сопротивление представляет собой отношение электрического поля (Е) к плотности тока (Дж). Сопротивление измеряется в единицах Ом, тогда как удельное сопротивление измеряется в единицах Ом-метр. Символом для представления сопротивления является R, а символом для представления удельного сопротивления является ρ. Сопротивление материала зависит от таких факторов, как длина проводника, площадь поперечного сечения проводника и температура проводника, тогда как удельное сопротивление проводника зависит только от температуры проводника.

     

    Резисторы, соединенные параллельно Формула

    Когда оба вывода резистора соединены с каждым выводом другого резистора или резисторов, говорят, что они соединены параллельно.

     

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

     

    Поскольку ток питания будет течь в разных направлениях, ток может быть неодинаков во всех ветвях параллельной сети. Однако в параллельной резистивной сети падение напряжения на всех резисторах одинаково.Тогда все параллельно соединенные элементы имеют на себе общее напряжение, и это справедливо для всех параллельно соединенных резисторов.

     

    На приведенной выше схеме три резистора соединены параллельно. Пусть R1, R2 и R3 — индивидуальные сопротивления.

     

    Резисторы в параллельной формуле приведены ниже

     

    \[ \frac{1}{R_{T}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2 }} + \frac{1}{R_{3}} \]

     

    Решаемые Примеры:

    1. Рассчитайте удельное сопротивление материала с сопротивлением 2, площадью поперечного сечения и длиной 25 см 2 и 15 см соответственно.

    Sol: Дано

    R = 2 Ом

    l = 15 см = 0,15 м

    A = 25 см² = 0,25 м²

    Мы знаем, что формула удельного сопротивления:

    \[\rho = \frac A}\]

    Подставьте значение R, A и l в приведенную выше формулу

    2. Длина и сечение провода 0,2 м и 0,5 м² соответственно. Вычислите удельное сопротивление того провода, сопротивление которого равно 3 Ом.

    Ответ: Дано

    R = 3 Ом

    l = 0,2 м и

    A = 0,5 м²

    Формула удельного сопротивления

    \[ \rho = \frac{RA}{I} \] 9 9 значение R, A и l в формуле выше Самооценка

    Вот несколько вопросов, которые помогут вам попрактиковаться и проверить свои знания по данной теме.

     

    Вопрос 1: Рассчитайте сопротивление между двумя противоположными сторонами, если имеется тонкий квадратный лист со стороной L и толщиной t.

     

    Вопрос 2: Что вы увидите, если охладить куски меди и германия до 80 К по сравнению с комнатной температурой?

     

    Вопрос 3: Каково будет сопротивление провода при 0 градусов Цельсия, если его сопротивление при 50 градусах Цельсия равно 5 Ом, а при 100 градусах Цельсия — 6 Ом?

     

    Вопрос 4: Каким будет удельное сопротивление материала, если его сопротивление равно 2 Ом, площадь поперечного сечения равна 25 см2, а длина 15 см?

     

    Вопрос 5: Каково будет удельное сопротивление металлической проволоки длиной 2 м и диаметром 0.6 мм при сопротивлении 50 Ом?

     

    (Совет: используйте одинаковые единицы длины и диаметра в системе СИ)

     

    Вопрос 6. Рассчитайте удельное сопротивление провода длиной 0,2 м, площадью 0,5 квадратных метра и сопротивлением 3 Ом.

     

    Вопрос 7: Какой фактор может уменьшить сопротивление материала через электрический шнур?

     

    Вопрос 8. Как изменится удельное сопротивление материала, если площадь его поперечного сечения удвоится, а сопротивление и длина останутся постоянными?

     

    Вопрос 9: Что нам делать, если мы хотим уменьшить сопротивление провода в 2 раза?

     

    Вопрос 10. Как изменится сопротивление изолятора при повышении температуры?

     

    Вопрос 11. Какой материал имеет сопротивление, равное нулю?

     

    Заключение

    В приведенной выше статье мы обсудили удельное сопротивление и формулы для расчета удельного сопротивления.Сопротивление проводника (R) пропорционально его длине (L) как R ∝ L. Мы видели, от каких факторов зависит удельное сопротивление. Мы также обсудили закон Ома и резисторы в параллельных формулах.

    Калькулятор сопротивления — инструменты для электротехники и электроники

    Обзор

    Наш калькулятор удельного сопротивления поможет вам рассчитать удельное сопротивление материала, которое зависит от его значения сопротивления, длины и площади поперечного сечения.

     

    Уравнение

    $$\rho = \frac{RA}{L}$$

    Где:

    $$\rho$$ = удельное сопротивление материала в Ом-м (Ом-м)

    $$R$$ = сопротивление материала в омах (Ом).

    $$L$$ = длина материала в метрах (м).

    $$A$$ = площадь поперечного сечения материала в квадратных метрах (м 2 ).

    Удельное сопротивление материала — это сопротивление, которое он может оказывать току в зависимости от его размеров. Это на самом деле присуще конкретному материалу, поскольку каждый тип имеет свои значения удельного сопротивления. Обычно мы рассчитываем сопротивление R материала, учитывая его удельное сопротивление и размеры.

    Из приведенной выше формулы можно сказать, что удельное сопротивление прямо пропорционально площади поперечного сечения материала и обратно пропорционально его длине.Это означает, что материал с большим поперечным сечением или меньшей длиной будет иметь более высокое значение удельного сопротивления. И наоборот, материал с меньшим поперечным сечением или большей длиной будет иметь меньшее значение удельного сопротивления. Сопротивление материала также является фактором и прямо пропорционально его удельному сопротивлению.

    Проводники, как правило, имеют низкое удельное сопротивление, в то время как изоляторы имеют высокое удельное сопротивление.

    Проводимость, обычно обозначаемая как $$\sigma$$, является обратной величиной удельного сопротивления, $$\sigma = \frac{1}{\rho}$$.

    Примечания

    • Удельное сопротивление графена, специального углеродного материала, составляет 1 x 10 -8 Ом-м
    • Удельное сопротивление тефлона, используемого в сковородах с антипригарным покрытием, составляет 1 x 10 25 Ом-м
    • Полупроводники имеют удельные сопротивления между проводниками и изоляторами
    • Удельное сопротивление материала зависит от температуры. Его можно рассчитать по формуле: 

    $$\rho = \rho_{0}[1 + \alpha(T — T_{0})]$$

    Дополнительное чтение

    Учебник — Удельное сопротивление

    Рабочий лист — Удельное сопротивление проводников

    Удельное сопротивление — AP Physics 1

    Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже.Если университетские наставники примут меры в ответ на ан Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

    Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как так как ChillingEffects.org.

    Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.

    Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:

    Вы должны включить следующее:

    Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.

    Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:

    Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
    101 S. Hanley Rd, Suite 300
    Сент-Луис, Миссури 63105

    Или заполните форму ниже:

     

    Удельное электрическое сопротивление | Основы резистора

    Что такое удельное электрическое сопротивление?

    Удельное электрическое сопротивление — это мера свойства материала сопротивляться прохождению электрического тока.Это выражается в Ом-метрах (Ом⋅м). Символ удельного сопротивления обычно представляет собой греческую букву ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

    Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между электрическим полем внутри материала и, как следствие, электрическим током через него:

    $$\rho = \frac{E}{J}$$

    , где ρ — удельное сопротивление материала (Ом⋅м),

    E — величина электрического поля в материале (В/м),

    Дж — величина плотности электрического тока в материале (А/м 2 )

    Если электрическое поле ( E ) через материал очень велико, а ток ( Дж ) очень мал, это означает, что материал имеет высокое удельное сопротивление.

    Электропроводность — это инверсия удельного сопротивления и показатель того, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

    $$\sigma = \frac{1}{\rho} = \frac{J}{E}$$

    , где σ — проводимость материала, выраженная в сименсах на метр (См/м). В электротехнике вместо σ часто используется κ (каппа).

    Электрическое сопротивление

    Электрическое сопротивление выражается в омах и не совпадает с удельным сопротивлением. В то время как удельное сопротивление является свойством материала, сопротивление является свойством объекта.Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельного сопротивления материала. Например, проволочный резистор с длинным тонким проводом имеет более высокое сопротивление, чем с более коротким и толстым проводом. Резистор с проволочной обмоткой, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, имеет более высокое значение сопротивления, чем резистор с низким удельным сопротивлением. Можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается по трубе. Чем длиннее и тоньше труба, тем выше будет сопротивление.Труба, заполненная песком, будет сопротивляться потоку воды больше, чем труба без песка (свойство удельного сопротивления).

    Гидравлический аналог электрического сопротивления

    Сопротивление провода

    Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления, длины и диаметра. Формула для расчета сопротивления провода выглядит следующим образом:

    $$R = \rho (\frac{l}{A})$$

    где R сопротивление (Ом),

    ρ — удельное сопротивление материала (Ом⋅м),

    l длина материала (м),

    A площадь поперечного сечения материала (м 2 )

    Значение сопротивления провода зависит от трех параметров; его удельное сопротивление, площадь поперечного сечения и длину.{-6}} = 3,3 \Омега$$

    Нихром и константан часто используются в качестве проволоки сопротивления. Посмотрите в таблице удельное сопротивление материалов для часто используемых материалов.

    Листовое сопротивление

    Значение сопротивления листа рассчитывается точно так же, как сопротивление провода. Площадь поперечного сечения может быть записана как произведение w и t :

    .

    $$R = \rho (\frac{l}{A}) = \rho (\frac{l}{wt})$$

    Для некоторых применений, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностным сопротивлением R с :

    $$R = \rho (\frac{l}{wt}) = R_s (\frac{l}{w})$$

    , в котором Rs выражается в омах на квадрат (Ом/□).Толщина пленки должна быть одинаковой для этого расчета.

    Часто производители резисторов увеличивают сопротивление, вырезая рисунок на пленке, чтобы увеличить путь электрического тока.

    Электрическое сопротивление листа зависит от длины, ширины, толщины пленки и удельного сопротивления. Сопротивление можно увеличить, вырезав на листе узор.

    Резистивные свойства материалов

    Удельное сопротивление материала зависит от температуры и обычно дается для комнатной температуры (20°C).Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры описывается температурным коэффициентом. Например, термисторы используют это свойство для измерения температуры. С другой стороны, в прецизионной электронике это обычно нежелательный эффект. Резисторы из металлической фольги обладают превосходными свойствами по температурной стабильности. Это достигается не только низким удельным сопротивлением материала, но и механической конструкцией компонента.

    Для изготовления резисторов используется множество различных материалов и сплавов.Нихром, сплав никеля и хрома, часто используется в качестве материала резисторной проволоки из-за его высокого удельного сопротивления и из-за того, что он не окисляется при высоких температурах. Недостатком является то, что припой не прилипает к нему. Другой популярный материал константан легко паяется и имеет низкий температурный коэффициент.

    Материал ρ (Ом⋅м) при 20°C σ (См/м) при 20°C Температурный коэффициент (1/°C) x10 -3
    Серебро 1.59×10 −8 6,30×10 7 3,8
    Медь 1,68×10 −8 5,96×10 7 3,9
    Золото 2,44×10 −8 4,10×10 7 3,4
    Алюминий 2,82×10 −8 3,5×10 7 3,9
    Вольфрам 5.60×10 −8 1,79×10 7 4,5
    Цинк 5,90×10 −8 1,69×10 7 3,7
    Никель 6,99×10 −8 1,43×10 7 6
    Литий 9,28×10 −8 1,08×10 7 6
    Железо 1.0×10 −7 1,00×10 7 5
    Платина 1,06×10 −7 9,43×10 6 3,9
    Олово 1,09×10 −7 9,17×10 6 4,5
    Свинец 2,2×10 −7 4,55×10 6 3,9
    Манганин 4.82×10 −7 2,07×10 6 0,002
    Константан 4,9×10 −7 2,04×10 6 0,008
    Меркурий 9,8×10 −7 1,02×10 6 0,9
    Нихром 1,10×10 −6 9,09×10 5 0,4
    Углерод (аморфный) 5×10 −4 до 8×10 −4 1.

    0 comments on “Удельное электрическое сопротивление формула: Удельное электрическое сопротивление проводника

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.