Metālu pretestības tabula. Kas ir elektriskā pretestība

Elektriskā strāva rodas, aizverot ķēdi ar potenciālu starpību starp spailēm. Lauka spēki iedarbojas uz brīvajiem elektroniem, un tie pārvietojas pa vadītāju. Šī ceļojuma laikā elektroni satiekas ar atomiem un nodod tiem daļu savas uzkrātās enerģijas. Rezultātā to ātrums samazinās. Bet ietekmes dēļ elektriskais lauks, tas atkal uzņem apgriezienus. Tādējādi elektroni pastāvīgi izjūt pretestību, tāpēc elektriskā strāva uzsilst.

Vielas īpašība pārveidot elektroenerģiju siltumā, ja tā ir pakļauta strāvai, ir elektriskā pretestība, un to apzīmē ar R, tās mērvienība ir omi. Pretestības apjoms galvenokārt ir atkarīgs no spējām dažādi materiāli vadīt strāvu.
Pirmo reizi par pretestību runāja vācu pētnieks G. Oma.

Lai noskaidrotu strāvas atkarību no pretestības, slavenais fiziķis veica daudzus eksperimentus. Eksperimentiem viņš izmantoja dažādi diriģenti un saņēma dažādus rādītājus.
Pirmā lieta, ko G. Oma noteica, bija tāda, ka pretestība ir atkarīga no vadītāja garuma. Tas ir, ja palielinājās vadītāja garums, pieauga arī pretestība. Rezultātā šīs attiecības tika noteiktas kā tieši proporcionālas.

Otrā saistība ir šķērsgriezuma laukums. To varētu noteikt, veicot vadītāja šķērsgriezumu. Uz griezuma izveidotās figūras laukums ir šķērsgriezuma laukums. Šeit attiecības ir apgriezti proporcionālas. Tas ir, jo lielāks šķērsgriezuma laukums, jo zemāka kļuva vadītāja pretestība.

Un trešais svarīgais lielums, no kura ir atkarīga pretestība, ir materiāls. Tā kā Ohms savos eksperimentos izmantoja dažādus materiālus, viņš atklāja dažādas pretestības īpašības. Visi šie eksperimenti un rādītāji tika apkopoti tabulā, no kuras to var redzēt atšķirīga nozīme dažādu vielu specifiskā pretestība.

Ir zināms, ka labākie vadītāji ir metāli. Kuri metāli ir labākie vadītāji? Tabulā redzams, ka vara un sudraba pretestība ir vismazākā. Varš tiek izmantots biežāk tā zemāko izmaksu dēļ, un sudrabs tiek izmantots vissvarīgākajās un svarīgākajās ierīcēs.

Vielas ar augstu pretestību tabulā slikti vada elektrību, kas nozīmē, ka tās var būt lieliski izolācijas materiāli. Vielas, kurām šī īpašība ir vislielākā mērā, ir porcelāns un ebonīts.

Kopumā konkrēti elektriskā pretestība ir ļoti svarīgs faktors, galu galā, nosakot tā indikatoru, mēs varam uzzināt, no kuras vielas ir izgatavots vadītājs. Lai to izdarītu, jums jāizmēra šķērsgriezuma laukums, jānoskaidro strāva, izmantojot voltmetru un ampērmetru, kā arī jāizmēra spriegums. Tādā veidā mēs zinām nozīmi pretestība un, izmantojot tabulu, mēs varam viegli atrast vielu. Izrādās, ka pretestība ir kā vielas pirkstu nospiedums. Turklāt pretestība ir svarīga, plānojot garas elektriskās ķēdes: mums ir jāzina šis rādītājs, lai saglabātu līdzsvaru starp garumu un laukumu.

Ir formula, kas nosaka, ka pretestība ir 1 oms, ja pie sprieguma 1V tā strāva ir 1A. Tas ir, laukuma vienības un garuma vienības pretestība, kas izgatavota no noteiktas vielas, ir īpatnējā pretestība.

Jāņem vērā arī tas, ka pretestības indikators ir tieši atkarīgs no vielas biežuma. Tas ir, vai tajā ir piemaisījumi. Tomēr, pievienojot tikai vienu procentu mangāna, visvairāk vadošās vielas, vara, pretestība palielinās trīs reizes.

Šajā tabulā parādīta dažu vielu elektriskā pretestība.

Materiāli ar augstu vadītspēju

Varš
Kā jau teicām, varš visbiežāk tiek izmantots kā vadītājs. Tas izskaidrojams ne tikai ar tā zemo pretestību. Vara priekšrocības ir augsta izturība, izturība pret koroziju, ērta lietošana un laba apstrādājamība. Labi zīmoli varš tiek uzskatīts par M0 un M1. Piemaisījumu daudzums tajos nepārsniedz 0,1%.

Metāla augstās izmaksas un tā pārsvars Nesen trūkums mudina ražotājus izmantot alumīniju kā vadītāju. Tiek izmantoti arī vara sakausējumi ar dažādiem metāliem.
Alumīnijs
Šis metāls ir daudz vieglāks par varu, bet alumīnijam ir lielas vērtības siltuma jauda un kušanas temperatūra. Šajā sakarā, lai to nogādātu izkausētā stāvoklī, ir nepieciešams vairāk enerģijas nekā varš. Tomēr jāņem vērā vara deficīta fakts.
Elektrisko izstrādājumu ražošanā parasti tiek izmantots A1 klases alumīnijs. Tas satur ne vairāk kā 0,5% piemaisījumu. Un metāls augstākā frekvence- šī ir alumīnija klase AB0000.
Dzelzs
Dzelzs lētumu un pieejamību aizēno tā augstā pretestība. Turklāt tas ātri sarūsē. Šī iemesla dēļ tērauda vadītāji bieži tiek pārklāti ar cinku. Plaši tiek izmantots tā sauktais bimetāls - tas ir tērauds, kas aizsardzībai pārklāts ar varu.
Nātrijs
Nātrijs ir arī pieejams un daudzsološs materiāls, taču tā izturība ir gandrīz trīs reizes lielāka nekā vara. Turklāt metāliskajam nātrijam ir augsta ķīmiskā aktivitāte, tādēļ šāds vadītājs ir jāpārklāj ar hermētiski noslēgtu aizsardzību. Tam vajadzētu arī aizsargāt vadītāju no mehāniskiem bojājumiem, jo nātrijs ir ļoti mīksts un diezgan trausls materiāls.

Supravadītspēja
Zemāk esošajā tabulā parādīta vielu pretestība 20 grādu temperatūrā. Temperatūras norāde nav nejauša, jo pretestība ir tieši atkarīga no šī indikatora. Tas izskaidrojams ar to, ka karsējot palielinās arī atomu ātrums, kas nozīmē, ka palielināsies arī iespēja, ka tie tiksies ar elektroniem.

Interesanti, kas notiek ar pretestību dzesēšanas apstākļos. Pirmo reizi atomu uzvedība pie ļoti zemas temperatūras atzīmēja G. Kamerlings Onness 1911. gadā. Viņš atdzesēja dzīvsudraba vadu līdz 4K un konstatēja, ka tā pretestība nokritās līdz nullei. Dažu sakausējumu un metālu pretestības indeksa izmaiņas zemas temperatūras apstākļos fiziķis sauc par supravadītspēju.

Atdzesējot supravadītāji nonāk supravadītspējas stāvoklī, un to optiskie un strukturālie raksturlielumi nemainās. Galvenais atklājums ir tas, ka elektriskās un magnētiskās īpašības metāli supravadītāja stāvoklī ļoti atšķiras no to īpašībām normālā stāvoklī, kā arī no citu metālu īpašībām, kas nevar pāriet uz šo stāvokli, temperatūrai pazeminoties.
Supravadītāju izmantošana galvenokārt tiek veikta, lai iegūtu īpaši spēcīgus magnētiskais lauks, kura spēks sasniedz 107 A/m. Tiek izstrādātas arī supravadošu elektropārvades līniju sistēmas.

Līdzīgi materiāli.

Konstantāns (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
Manganīns (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
Niķeļa sudrabs (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
Niķelīns (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
Nihroms (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
Reonāts (84 Cu, 12 Mn, 4 Zn)
Fechral (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)

Nihroma pretestība

Katrs ķermenis, caur kuru tiek izlaista elektriskā strāva, automātiski uzrāda noteiktu pretestību pret to. Vadītāja īpašību izturēt elektrisko strāvu sauc par elektrisko pretestību.

Apskatīsim šīs parādības elektronisko teoriju. Pārvietojoties pa vadītāju, brīvie elektroni savā ceļā pastāvīgi sastopas ar citiem elektroniem un atomiem. Mijiedarbojoties ar tiem, brīvais elektrons zaudē daļu no sava lādiņa. Tādējādi elektroni saskaras ar vadītāja materiāla pretestību. Katram ķermenim ir sava atomu struktūra, kas nodrošina atšķirīgu pretestību elektriskajai strāvai. Pretestības vienība tiek uzskatīta par omi. Materiālu pretestība ir apzīmēta ar R vai r.

Jo zemāka ir vadītāja pretestība, jo vieglāk elektriskā strāva iziet cauri šim ķermenim. Un otrādi: jo lielāka pretestība, jo sliktāk ķermenis vada elektrisko strāvu.

Katra atsevišķa vadītāja pretestība ir atkarīga no tā materiāla īpašībām, no kura tas ir izgatavots. Lai precīzi raksturotu konkrēta materiāla elektrisko pretestību, tika ieviests pretestības jēdziens (nihroms, alumīnijs utt.). Par īpatnējo pretestību tiek uzskatīta līdz 1 m gara vadītāja pretestība, kura šķērsgriezums ir 1 kvadrātmetrs. mm. Šo rādītāju apzīmē ar burtu p. Katram vadītāja ražošanā izmantotajam materiālam ir sava pretestība. Piemēram, ņemiet vērā nihroma un fekrāla pretestību (vairāk nekā 3 mm):

Х15Н60 — 1,13 omi*mm/m
Х23У5Т — 1,39 omi*mm/m
Х20Н80 — 1,12 omi*mm/m
ХН70У — 1,30 omi*mm/m
ХН20УС — 1,02 omi*mm/m

Nihroma un fekrāla pretestība norāda uz to galveno pielietojuma jomu: ierīču ražošanu termiskā darbība, sadzīves tehnika un elektriskā sildelementi rūpnieciskās krāsnis.

Tā kā nihromu un fekrālu galvenokārt izmanto sildelementu ražošanā, visbiežāk sastopamie produkti ir nihroma pavedieni, lentes, sloksnes X15N60 un X20N80, kā arī fekrālais vads X23Yu5T.

Kad aizvērta elektriskā ķēde, kura spailēs ir potenciālu starpība, rodas elektriskā strāva. Brīvie elektroni elektriskā lauka spēku ietekmē pārvietojas pa vadītāju. Savā kustībā elektroni saduras ar vadītāja atomiem un nodrošina tiem savu kinētiskā enerģija. Elektronu kustības ātrums nepārtraukti mainās: elektroniem saduroties ar atomiem, molekulām un citiem elektroniem, tas samazinās, tad elektriskā lauka ietekmē palielinās un atkal samazinās jaunas sadursmes laikā. Tā rezultātā tiek uzstādīts vadītājs vienmērīga kustība elektronu plūsma ar ātrumu vairākas centimetru daļas sekundē. Līdz ar to elektroni, kas iet caur vadītāju, vienmēr saskaras ar pretestību to kustībai no tā sāniem. Ejot garām elektriskā strāva caur vadītāju pēdējais tiek uzkarsēts.

Elektriskā pretestība

Vadītāja elektriskā pretestība, kas ir apzīmēta Latīņu burts r, ir ķermeņa vai vides īpašība pārveidot elektriskā enerģija pārvēršas siltumā, kad caur to iet elektriskā strāva.

Diagrammās elektriskā pretestība ir norādīta, kā parādīts 1. attēlā, A.

Tiek saukta mainīga elektriskā pretestība, kas kalpo strāvas maiņai ķēdē reostats. Diagrammās reostati ir apzīmēti, kā parādīts 1. attēlā, b. IN vispārējs skats Reostats ir izgatavots no vienas vai otras pretestības stieples, kas uztīta uz izolācijas pamatnes. Slīdnis vai reostata svira tiek novietota noteiktā stāvoklī, kā rezultātā ķēdē tiek ievadīta nepieciešamā pretestība.

Garš vadītājs ar mazu šķērsgriezumu rada lielu pretestību strāvai. Īsi vadītāji ar lielu šķērsgriezumu nodrošina mazu pretestību strāvai.

Ja ņemam divus vadītājus no dažādi materiāli, bet vienāds garums un šķērsgriezums, tad vadītāji strāvu vadīs atšķirīgi. Tas parāda, ka vadītāja pretestība ir atkarīga no paša vadītāja materiāla.

Vadītāja temperatūra ietekmē arī tā pretestību. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās metālu pretestība, un samazinās šķidrumu un ogļu pretestība. Tikai daži īpaši metālu sakausējumi (manganīns, konstantāns, niķelis un citi) gandrīz nemaina savu pretestību, palielinoties temperatūrai.

Tātad, mēs redzam, ka vadītāja elektriskā pretestība ir atkarīga no: 1) vadītāja garuma, 2) vadītāja šķērsgriezuma, 3) vadītāja materiāla, 4) vadītāja temperatūras.

Pretestības mērvienība ir viens oms. Om bieži apzīmē ar grieķu lielo burtu Ω (omega). Tāpēc tā vietā, lai rakstītu “Vadītāja pretestība ir 15 omi”, varat vienkārši rakstīt: r= 15 Ω.
1000 omi tiek saukti par 1 kiloomi(1kOhm vai 1kΩ),
1 000 000 omi tiek saukti par 1 megaohm(1 mOhm vai 1MΩ).

Salīdzinot dažādu materiālu vadītāju pretestību, katram paraugam ir jāņem noteikts garums un šķērsgriezums. Tad varēsim spriest, kurš materiāls elektrisko strāvu vada labāk vai sliktāk.

Video 1. Vadītāja pretestība

Elektriskā pretestība

Tiek saukta 1 m gara vadītāja ar 1 mm² šķērsgriezumu pretestība omos pretestība un ir norādīts grieķu burts ρ (ro).

1. tabulā parādītas dažu vadītāju pretestības.

1. tabula

Dažādu vadītāju pretestības

Tabulā redzams, ka dzelzs stieples ar 1 m garumu un 1 mm² šķērsgriezumu pretestība ir 0,13 omi. Lai iegūtu 1 Ohm pretestību, jums jāņem 7,7 m šāda stieples. Sudrabam ir viszemākā pretestība. 1 omu pretestību var iegūt, ņemot 62,5 m sudraba stieples ar 1 mm² šķērsgriezumu. Sudrabs ir labākais vadītājs, taču sudraba izmaksas izslēdz iespēju to masveidā izmantot. Pēc sudraba tabulā nāk varš: 1 m vara stieples ar 1 mm² šķērsgriezumu pretestība ir 0,0175 omi. Lai iegūtu 1 omu pretestību, jums jāņem 57 m šāda stieples.

Ķīmiski tīrs varš, kas iegūts rafinējot, ir plaši izmantots elektrotehnikā vadu, kabeļu, elektrisko mašīnu un ierīču tinumu ražošanā. Alumīnijs un dzelzs tiek plaši izmantoti arī kā vadītāji.

Vadītāja pretestību var noteikt pēc formulas:

Kur r– vadītāja pretestība omos; ρ – vadītāja īpatnējā pretestība; l– vadītāja garums m; S– vadītāja šķērsgriezums mm².

1. piemērs. Nosakiet pretestību 200 m dzelzs stieples ar šķērsgriezumu 5 mm².

2. piemērs. Aprēķiniet pretestību 2 km alumīnija stieples ar šķērsgriezumu 2,5 mm².

No pretestības formulas jūs varat viegli noteikt vadītāja garumu, pretestību un šķērsgriezumu.

3. piemērs. Radio uztvērējam ir nepieciešams uztīt 30 omu pretestību no niķeļa stieples ar šķērsgriezumu 0,21 mm². Nosakiet nepieciešamo stieples garumu.

4. piemērs. Nosakiet 20 m nihroma stieples šķērsgriezumu, ja tā pretestība ir 25 omi.

5. piemērs. Vadam ar šķērsgriezumu 0,5 mm² un garumu 40 m ir 16 omi pretestība. Nosakiet stieples materiālu.

Vadītāja materiāls raksturo tā pretestību.

Pamatojoties uz pretestības tabulu, mēs atklājam, ka svinam ir šāda pretestība.

Iepriekš tika teikts, ka vadītāju pretestība ir atkarīga no temperatūras. Veiksim šādu eksperimentu. Uztīsim vairākus metrus tievu metāla stiepli spirāles formā un savienosim šo spirāli ar akumulatora ķēdi. Lai izmērītu strāvu, ķēdei pievienojam ampērmetru. Kad spole tiek uzkarsēta degļa liesmā, jūs ievērosiet, ka ampērmetra rādījumi samazināsies. Tas parāda, ka metāla stieples pretestība palielinās, karsējot.

Dažiem metāliem, karsējot par 100°, pretestība palielinās par 40–50%. Ir sakausējumi, kas ar karsēšanu nedaudz maina savu pretestību. Dažiem īpašiem sakausējumiem, mainoties temperatūrai, pretestība praktiski nemainās. Metāla vadītāju pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai, savukārt elektrolītu (šķidruma vadītāju), ogļu un dažu cietvielu pretestība, gluži pretēji, samazinās.

Metālu spēja mainīt savu pretestību ar temperatūras izmaiņām tiek izmantota, lai konstruētu pretestības termometrus. Šis termometrs ir platīna stieple, kas uztīta uz vizlas rāmja. Ievietojot termometru, piemēram, krāsnī un izmērot platīna stieples pretestību pirms un pēc karsēšanas, var noteikt temperatūru krāsnī.

Vadītāja pretestības izmaiņas, kad tas tiek uzkarsēts uz 1 omu sākotnējās pretestības un uz 1° temperatūru sauc pretestības temperatūras koeficients un to apzīmē ar burtu α.

Ja temperatūrā t 0 vadītāja pretestība ir r 0 un temperatūrā t vienāds r t, tad pretestības temperatūras koeficients

Piezīme. Aprēķinus, izmantojot šo formulu, var veikt tikai noteiktā temperatūras diapazonā (līdz aptuveni 200°C).

Mēs piedāvājam temperatūras pretestības koeficienta α vērtības dažiem metāliem (2. tabula).

2. tabula

Dažu metālu temperatūras koeficientu vērtības

No temperatūras pretestības koeficienta formulas mēs nosakām r t:

r t = r 0 .

6. piemērs. Nosakiet līdz 200°C sakarsētas dzelzs stieples pretestību, ja tās pretestība 0°C temperatūrā bija 100 omi.

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

7. piemērs. Pretestības termometram, kas izgatavots no platīna stieples, bija 20 omi pretestība telpā 15 ° C temperatūrā. Termometrs tika ievietots cepeškrāsnī un pēc kāda laika tika izmērīts tā pretestība. Tas izrādījās vienāds ar 29,6 omi. Nosakiet temperatūru cepeškrāsnī.

Elektrovadītspēja

Līdz šim mēs esam uzskatījuši vadītāja pretestību par šķērsli, ko vadītājs nodrošina elektriskajai strāvai. Bet tomēr strāva plūst caur vadītāju. Tāpēc vadītājam papildus pretestībai (šķērslim) ir arī spēja vadīt elektrisko strāvu, tas ir, vadītspēju.

Jo lielāka pretestība ir vadītājam, jo mazāka vadītspēja, jo sliktāk tas vada elektrisko strāvu, un otrādi, jo zemāka ir vadītāja pretestība, jo lielāka vadītspēja, jo vieglāk strāvai iziet cauri vadītājam. Tāpēc vadītāja pretestība un vadītspēja ir abpusēji lielumi.

No matemātikas ir zināms, ka 5 apgrieztais ir 1/5 un otrādi, 1/7 apgrieztais ir 7. Tāpēc, ja vadītāja pretestību apzīmē ar burtu r, tad vadītspēja ir definēta kā 1/ r. Vadītspēja parasti tiek apzīmēta ar burtu g.

Elektrisko vadītspēju mēra (1/Ohm) vai siemens.

8. piemērs. Vadītāja pretestība ir 20 omi. Nosakiet tā vadītspēju.

Ja r= 20 omi, tad

9. piemērs. Vadītāja vadītspēja ir 0,1 (1/Ohm). Nosakiet tā pretestību

Ja g = 0,1 (1/Ohm), tad r= 1/0,1 = 10 (omi)

Katra viela spēj vadīt strāvu dažādas pakāpes, šo vērtību ietekmē materiāla pretestība. Vara, alumīnija, tērauda un jebkura cita elementa pretestība ir norādīta ar burtu Grieķu alfabētsρ. Šī vērtība nav atkarīga no tādām vadītāja īpašībām kā izmērs, forma un fiziskais stāvoklis, parastā elektriskā pretestība ņem vērā šos parametrus. Pretestību mēra Omos, reizinot ar mm² un dalot ar metru.

Kategorijas un to apraksti

Jebkurš materiāls spēj izrādīt divu veidu pretestību atkarībā no tam piegādātās elektrības. Strāva var būt mainīga vai nemainīga, kas būtiski ietekmē vielas tehniskos rādītājus. Tātad ir šādas pretestības:

Ohmic. Parādās līdzstrāvas ietekmē. Raksturo berzi, ko rada elektriski lādētu daļiņu kustība vadītājā.
Aktīvs. Tas tiek noteikts pēc tāda paša principa, bet tiek izveidots maiņstrāvas ietekmē.

Šajā sakarā ir arī divas konkrētas vērtības definīcijas. Līdzstrāvai tā ir vienāda ar pretestību, ko rada vadītspējīga materiāla vienības garums ar vienību fiksētu šķērsgriezuma laukumu. Potenciālais elektriskais lauks ietekmē visus vadītājus, kā arī pusvadītājus un risinājumus, kas spēj vadīt jonus. Šī vērtība nosaka paša materiāla vadošās īpašības. Vadītāja forma un izmēri netiek ņemti vērā, tāpēc to var saukt par pamata elektrotehnikā un materiālzinātnē.

Maiņstrāvas caurlaidības gadījumā īpašo vērtību aprēķina, ņemot vērā vadošā materiāla biezumu. Šeit notiek ne tikai potenciālās, bet arī virpuļstrāvas ietekme, un papildus tiek ņemta vērā elektrisko lauku frekvence. Šāda veida pretestība ir lielāka nekā ar līdzstrāvu, jo šeit tiek ņemta vērā pozitīvā pretestības vērtība virpuļa laukam. Šī vērtība ir atkarīga arī no paša vadītāja formas un izmēra. Tieši šie parametri nosaka lādētu daļiņu virpuļkustības raksturu.

Maiņstrāva izraisa noteiktas elektromagnētiskas parādības vadītājos. Tie ir ļoti svarīgi vadošā materiāla elektriskajām īpašībām:

Ādas efektu raksturo elektromagnētiskā lauka pavājināšanās, jo vairāk tas iekļūst vadītāja vidē. Šo parādību sauc arī par virsmas efektu.
Tuvuma efekts samazina strāvas blīvumu blakus esošo vadu tuvuma un to ietekmes dēļ.

Šie efekti ir ļoti svarīgi, aprēķinot vadītāja optimālo biezumu, jo, izmantojot vadu, kura rādiuss ir lielāks par strāvas iespiešanās dziļumu materiālā, pārējā tā masa paliks neizmantota, un tāpēc šī pieeja būs neefektīva. Saskaņā ar veiktajiem aprēķiniem vadošā materiāla efektīvais diametrs dažās situācijās būs šāds:

strāvai 50 Hz - 2,8 mm;
400 Hz - 1 mm;
40 kHz - 0,1 mm.

Ņemot to vērā, augstfrekvences strāvām aktīvi tiek izmantoti plakanie daudzkodolu kabeļi, kas sastāv no daudziem plāniem vadiem.

Metālu raksturojums

Konkrēti metāla vadītāju rādītāji ir ietverti īpašās tabulās. Izmantojot šos datus, varat veikt nepieciešamos turpmākos aprēķinus. Šādas pretestības tabulas piemērs ir redzams attēlā.

Tabulā redzams, ka sudrabam ir vislielākā vadītspēja – tas ir ideāls vadītājs starp visiem esošajiem metāliem un sakausējumiem. Ja parēķināsiet, cik daudz stieples no šī materiāla nepieciešams, lai iegūtu 1 omu pretestību, jūs iegūsit 62,5 m. Dzelzs stieplei tai pašai vērtībai būs nepieciešami pat 7,7 m.

Lai cik brīnišķīgas īpašības būtu sudrabam, tas ir pārāk dārgs materiāls masveida izmantošanai elektrotīklos, tāpēc plašs pielietojums Es atradu varu ikdienā un rūpniecībā. Specifiskā rādītāja ziņā tas ir otrajā vietā aiz sudraba, un izplatības un ieguves viegluma ziņā ir daudz labāks par to. Varam ir citas priekšrocības, kas ļāvušas tam kļūt par visizplatītāko vadītāju. Tie ietver:

Izmantošanai elektrotehnikā tiek izmantots rafinēts varš, kas pēc kausēšanas no sulfīda rūdas iziet grauzdēšanas un pūšanas procesus, un pēc tam obligāti tiek elektrolītiski attīrīts. Pēc šādas apstrādes ir iespējams iegūt materiālu, kas ir ļoti Augstas kvalitātes(M1 un M0 pakāpe), kas saturēs no 0,1 līdz 0,05% piemaisījumu. Svarīga nianse ir skābekļa klātbūtne ārkārtīgi mazos daudzumos, jo tas negatīvi ietekmē vara mehāniskās īpašības.

Bieži vien šis metāls tiek aizstāts ar lētākiem materiāliem – alumīniju un dzelzi, kā arī dažādām bronzām (sakausējumiem ar silīciju, beriliju, magniju, alvu, kadmiju, hromu un fosforu). Šādām kompozīcijām ir lielāka izturība salīdzinājumā ar tīru varu, lai gan tām ir zemāka vadītspēja.

Alumīnija priekšrocības

Lai gan alumīnijam ir lielāka pretestība un tas ir trauslāks, tā plašā izmantošana ir saistīta ar to, ka tā nav tik maz kā vara un tāpēc maksā mazāk. Alumīnija pretestība ir 0,028, un tā zemais blīvums padara to 3,5 reizes vieglāku par varu.

Elektrisko darbu veikšanai tiek izmantots attīrīts A1 klases alumīnijs, kas satur ne vairāk kā 0,5% piemaisījumu. Augstākas klases AB00 izmanto elektrolītisko kondensatoru, elektrodu un alumīnija folijas ražošanai. Piemaisījumu saturs šajā alumīnijā ir ne vairāk kā 0,03%. Ir arī tīrs metāls AB0000, tostarp ne vairāk kā 0,004% piedevu. Arī pašiem piemaisījumiem ir nozīme: niķelis, silīcijs un cinks nedaudz ietekmē alumīnija vadītspēju, un vara, sudraba un magnija saturam šajā metālā ir jūtama ietekme. Tallijs un mangāns visvairāk samazina vadītspēju.

Alumīnijam ir labas pretkorozijas īpašības. Saskaroties ar gaisu, tas tiek pārklāts ar plānu oksīda plēvi, kas pasargā to no turpmākas iznīcināšanas. Uzlabošanai mehāniskās īpašības metāls ir leģēts ar citiem elementiem.

Tērauda un dzelzs indikatori

Dzelzs pretestība, salīdzinot ar varu un alumīniju, ir ļoti augsta, tomēr, pateicoties tā pieejamībai, izturībai un izturībai pret deformācijām, materiāls tiek plaši izmantots elektriskajā ražošanā.

Lai gan dzelzs un tērauda, kuru pretestība ir vēl lielāka, ir būtiski trūkumi, vadītāju materiālu ražotāji ir atraduši metodes, kā tos kompensēt. Jo īpaši zemā izturība pret koroziju tiek pārvarēta, pārklājot tērauda stiepli ar cinku vai varu.

Nātrija īpašības

Nātrija metāls ir arī ļoti perspektīvs vadītāju ražošanā. Pretestības ziņā tas ievērojami pārsniedz varu, bet blīvums ir 9 reizes mazāks par to. Tas ļauj materiālu izmantot īpaši vieglu vadu ražošanā.

Nātrija metāls ir ļoti mīksts un pilnīgi nestabils pret jebkāda veida deformācijām, kas padara tā lietošanu problemātisku - no šī metāla izgatavota stieple ir jāpārklāj ar ļoti spēcīgu apvalku ar ārkārtīgi mazu elastību. Korpusam jābūt noslēgtam, jo neitrālākajos apstākļos nātrijs uzrāda spēcīgu ķīmisko aktivitāti. Gaisā tas uzreiz oksidējas un parādās vardarbīga reakcija ar ūdeni, ieskaitot to, kas atrodas gaisā.

Vēl viena nātrija lietošanas priekšrocība ir tā pieejamība. To var iegūt, elektrolīzes ceļā izkausētam nātrija hlorīdam, kura pasaulē ir neierobežots daudzums. Citi metāli šajā ziņā ir nepārprotami zemāki.

Lai aprēķinātu konkrēta vadītāja veiktspēju, ir nepieciešams dalīt konkrētā vada skaita un garuma reizinājumu ar tā šķērsgriezuma laukumu. Rezultāts būs pretestības vērtība omos. Piemēram, lai noteiktu pretestību 200 m dzelzs stieples ar nominālo šķērsgriezumu 5 mm², 0,13 jāreizina ar 200 un rezultāts jādala ar 5. Atbilde ir 5,2 omi.

Aprēķinu noteikumi un iezīmes

Mikroohmetrus izmanto, lai mērītu metālisku materiālu pretestību. Mūsdienās tie tiek ražoti digitālā versijā, tāpēc ar to palīdzību veiktie mērījumi ir precīzi. To var izskaidrot ar to, ka metāliem ir augsts līmenis vadītspēja un ārkārtīgi zema pretestība. Piemēram, mērinstrumentu apakšējā sliekšņa vērtība ir 10 -7 omi.

Izmantojot mikroohmetrus, var ātri noteikt, cik labs ir kontakts un kādu pretestību uzrāda ģeneratoru, elektromotoru un transformatoru, kā arī elektrisko autobusu tinumi. Ir iespējams aprēķināt cita metāla ieslēgumu klātbūtni lietņā. Piemēram, volframa gabalam, kas pārklāts ar zeltu, ir puse no visa zelta vadītspējas. To pašu metodi var izmantot, lai noteiktu vadītāja iekšējos defektus un dobumus.

Pretestības formula ir šāda: ρ = omi mm 2 /m. Vārdos to var raksturot kā 1 metra vadītāja pretestību, kura šķērsgriezuma laukums ir 1 mm². Tiek pieņemta standarta temperatūra - 20 °C.

Temperatūras ietekme uz mērījumu

Dažu vadītāju sasilšana vai dzesēšana būtiski ietekmē mērinstrumentu darbību. Piemērs ir šāds eksperiments: akumulatoram ir jāpievieno spirāli uztīts vads un ķēdei jāpievieno ampērmetrs.

Jo vairāk vadītājs uzsilst, jo zemāki kļūst ierīces rādījumi. Strāvas stiprums ir apgriezti proporcionāls pretestībai. Līdz ar to varam secināt, ka karsēšanas rezultātā metāla vadītspēja samazinās. Lielākā vai mazākā mērā visi metāli uzvedas šādi, bet dažos sakausējumos vadītspēja praktiski nemainās.

Jāatzīmē, ka šķidriem vadītājiem un dažiem cietiem nemetāliem ir tendence samazināt savu pretestību, paaugstinoties temperatūrai. Taču arī zinātnieki šo metālu spēju ir izmantojuši savā labā. Zinot temperatūras pretestības koeficientu (α), sildot dažus materiālus, iespējams noteikt ārējo temperatūru. Piemēram, platīna stiepli, kas novietota uz vizlas rāmja, ievieto cepeškrāsnī un mēra pretestību. Atkarībā no tā, cik daudz tas ir mainījies, tiek izdarīts secinājums par temperatūru cepeškrāsnī. Šo dizainu sauc par pretestības termometru.

Ja temperatūrā t 0 vadītāja pretestība ir r 0 un temperatūrā t vienāds rt, tad temperatūras pretestības koeficients ir vienāds ar

Aprēķinus, izmantojot šo formulu, var veikt tikai noteiktā temperatūras diapazonā (līdz aptuveni 200 °C).

Elektrisko strāvu I jebkurā vielā rada lādētu daļiņu kustība noteiktā virzienā ārējās enerģijas pielietojuma dēļ (potenciāla starpība U). Katrai vielai ir individuālas īpašības, kas atšķirīgi ietekmē strāvas pāreju tajā. Šīs īpašības novērtē ar elektrisko pretestību R.

Georgs Omas empīriski noteica vielas elektrisko pretestību ietekmējošos faktorus un atvasināja to no sprieguma un strāvas, kas nosaukts viņa vārdā. Pretestības vienība iekšā starptautiskā sistēma SI ir nosaukts viņa vārdā. 1 oms ir pretestības vērtība, kas mērīta 0 ° C temperatūrā viendabīgai masai dzīvsudrabs 106,3 cm garš ar šķērsgriezuma laukumu 1 mm 2.

Definīcija

Novērtēt un praksē izmantot materiālus elektrisko ierīču ražošanai, termins "vadītāja pretestība". Pievienotais īpašības vārds “specifisks” norāda uz koeficientu, kas izmantots attiecīgajai vielai pieņemtā atsauces tilpuma vērtība. Tas ļauj novērtēt dažādu materiālu elektriskos parametrus.

Tiek ņemts vērā, ka vadītāja pretestība palielinās, palielinoties tā garumam un samazinoties šķērsgriezumam. SI sistēmā tiek izmantots viendabīga vadītāja tilpums, kura garums ir 1 metrs un šķērsgriezums 1 m 2. Tehniskajos aprēķinos tiek izmantota novecojusi, bet ērta nesistēmas tilpuma vienība, kas sastāv no 1 metra garuma un 1 mm 2 laukuma. Pretestības ρ formula ir parādīta attēlā.

Lai noteiktu vielu elektriskās īpašības, tika ieviests vēl viens raksturlielums - īpatnējā vadītspēja b. Tas ir apgriezti proporcionāls pretestības vērtībai un nosaka materiāla spēju vadīt elektrisko strāvu: b = 1/ρ.

Kā pretestība ir atkarīga no temperatūras?

Materiāla vadītspēju ietekmē tā temperatūra. Dažādas vielu grupas karsējot vai atdzesējot uzvedas atšķirīgi. Šis īpašums tiek ņemts vērā elektriskajos vados, kas darbojas ārā karstā un aukstā laikā.

Stieples materiāls un pretestība tiek izvēlēta, ņemot vērā ekspluatācijas apstākļus.

Vadītāju pretestības palielināšanās strāvas pārejai sildot ir izskaidrojama ar to, ka, paaugstinoties metāla temperatūrai, palielinās atomu un nesēju kustības intensitāte tajā. elektriskie lādiņi visos virzienos, kas rada nevajadzīgus šķēršļus lādētu daļiņu kustībai vienā virzienā un samazina to plūsmas lielumu.

Samazinot metāla temperatūru, uzlabojas strāvas pārejas apstākļi. Atdzesējot līdz kritiskai temperatūrai, daudziem metāliem ir supravadītspēja, kad to elektriskā pretestība ir praktiski nulle. Šo īpašību plaši izmanto jaudīgos elektromagnētos.

Temperatūras ietekmi uz metāla vadītspēju elektriskajā rūpniecībā izmanto parasto kvēlspuldžu ražošanā. Caur tiem izejot strāvai, tā uzsilst līdz tādam stāvoklim, ka izstaro gaismas plūsmu. Normālos apstākļos nihroma pretestība ir aptuveni 1,05÷1,4 (omi ∙mm 2)/m.

Kad spuldze ir ieslēgta, caur kvēldiegu iziet liela strāva, kas ļoti ātri uzsilda metālu. Tajā pašā laikā palielinās elektriskās ķēdes pretestība, ierobežojot sākotnējo strāvu līdz nominālajai vērtībai, kas nepieciešama apgaismojuma iegūšanai. Tādā veidā strāvas stiprums ir viegli regulējams caur nihroma spirāli, novēršot nepieciešamību izmantot sarežģītus balastus, ko izmanto LED un dienasgaismas avotos.

Kā tiek noteikta tehnoloģijā izmantoto materiālu pretestība?

Krāsainajiem dārgmetāliem ir labākās īpašības elektrovadītspēja. Tāpēc kritiskie kontakti elektriskajās ierīcēs ir izgatavoti no sudraba. Bet tas palielina visa produkta galīgās izmaksas. Vispieņemamākā iespēja ir izmantot lētākus metālus. Piemēram, vara pretestība, kas vienāda ar 0,0175 (ohm ∙mm 2) / m, ir diezgan piemērota šādiem mērķiem.

Cēlmetāli- zelts, sudrabs, platīns, pallādijs, irīdijs, rodijs, rutēnijs un osmijs, kas nosaukti galvenokārt to augstās ķīmiskās izturības un skaistā izskata dēļ rotaslietās. Turklāt zeltam, sudrabam un platīnam ir augsta elastība un metāli platīna grupa- ugunsizturība un, tāpat kā zeltam, ķīmiskā inerce. Šīs priekšrocības cēlmetāli apvienot.

Vara sakausējumi, kuriem ir laba vadītspēja, tiek izmantoti, lai izveidotu šuntus, kas ierobežo lielu strāvu plūsmu caur lieljaudas ampērmetru mērgalvu.

Alumīnija pretestība 0,026÷0,029 (ohm ∙mm 2)/m ir nedaudz augstāka nekā vara, bet šī metāla ražošanas un izmaksas ir zemākas. Turklāt tas ir vieglāks. Tas izskaidro tā plašo izmantošanu enerģētikas nozarē āra vadu un kabeļu serdeņu ražošanai.

Dzelzs pretestība 0,13 (omi ∙mm 2)/m ļauj to izmantot arī elektriskās strāvas pārvadīšanai, taču tas rada lielākus jaudas zudumus. Tērauda sakausējumi ir palielinājuši izturību. Tāpēc augstsprieguma elektrolīniju alumīnija gaisvadu vados tiek ieausti tērauda diegi, kas paredzēti stiepes slodzes izturēšanai.

Tas jo īpaši attiecas uz gadījumiem, kad uz vadiem veidojas ledus vai pūš spēcīgas vēja brāzmas.

Dažiem sakausējumiem, piemēram, konstantīnam un niķelim, noteiktā diapazonā ir termiski stabilas pretestības īpašības. Niķeļa elektriskā pretestība praktiski nemainās no 0 līdz 100 grādiem pēc Celsija. Tāpēc reostatu spirāles ir izgatavotas no niķeļa.

IN mērinstrumenti Plaši tiek izmantota iespēja stingri mainīt platīna pretestības vērtības atkarībā no tā temperatūras. Ja elektriskā strāva no stabilizēta sprieguma avota tiek izlaista caur platīna vadītāju un tiek aprēķināta pretestības vērtība, tas norāda uz platīna temperatūru. Tas ļauj skalu graduēt grādos, kas atbilst Ohm vērtībām. Šī metode ļauj izmērīt temperatūru ar grādu precizitāti.

Dažreiz, lai atrisinātu praktiskas problēmas, jums ir jāzina kabeļa pretestība vai īpatnējā pretestība. Šim nolūkam kabeļu izstrādājumu uzziņu grāmatās ir norādītas viena serdeņa induktīvās un aktīvās pretestības vērtības katrai šķērsgriezuma vērtībai. Ar to palīdzību tiek aprēķinātas pieļaujamās slodzes un radītais siltums, noteikti pieļaujamie ekspluatācijas apstākļi un izvēlēta efektīva aizsardzība.

Ieslēgts vadītspēja metālus ietekmē to apstrādes veids. Spiediena izmantošana, lai izraisītu plastisku deformāciju, sabojā struktūru kristāla režģis, palielina defektu skaitu un palielina pretestību. Lai to samazinātu, tiek izmantota rekristalizācijas atkausēšana.

Metālu stiepšana vai saspiešana izraisa tajos elastīgu deformāciju, no kuras samazinās elektronu termisko vibrāciju amplitūdas un nedaudz samazinās pretestība.

Izstrādājot zemējuma sistēmas, ir jāņem vērā. Tas atšķiras pēc definīcijas no iepriekš minētās metodes un tiek mērīts SI vienībās - Ohm∙metrs. To izmanto, lai novērtētu elektriskās strāvas plūsmas kvalitāti zemē.