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14.04.2018
銅、アルミニウム、その合金、鉄（鋼）で作られた導体は、電気設備の導電部品として使用されます。
銅は最も優れた導電性材料の 1 つです。 20℃での銅の密度は8.95 g/cm 3 、融点は1083℃です。銅は化学的にわずかに活性ですが、容易に溶解します。 硝酸、希塩酸および希硫酸では、酸化剤（酸素）の存在下でのみ溶解します。 空気中では、銅はすぐに黒っぽい酸化物の薄い層で覆われますが、この酸化は金属の奥深くまで浸透せず、さらなる腐食に対する保護として機能します。 銅は加熱せずに鍛造や圧延に適しています。
生産のために使用されます 電解銅純度99.93%の銅を含むインゴットです。
銅の導電率は不純物の量と種類に大きく依存しますが、程度は低いですが機械的処理や熱処理にも依存します。
20℃では0.0172～0.018オーム×mm2/mです。
導体の製造には、比重がそれぞれ 8.9、8.95、8.96 g/cm3 の軟銅、半硬銅、または硬銅が使用されます。 充電部の製造に広く使用されています。他の金属との合金の銅
。 以下の合金が最も広く使用されています。 真鍮は銅と亜鉛の合金で、合金中に少なくとも 50% の銅が含まれ、他の金属が添加されています。 真鍮 0.031 - 0.079 オーム x mm2/m。 銅含有量が 72% 以上の真鍮 - トンバック (高い延性、耐食性、耐摩擦性を備えています) と
アルミニウム、錫、鉛、マンガンを添加した特殊真鍮。
真鍮接点 ブロンズは、銅と錫にさまざまな金属を添加した合金です。 合金中の青銅の主成分の含有量に応じて、錫、アルミニウム、シリコン、リン、カドミウムと呼ばれます。ブロンズの抵抗率
0.021～0.052オーム×mm2/m。
真鍮と青銅は、優れた機械的および物理化学的特性を持っています。 鋳造や射出成形により容易に加工でき、大気腐食にも耐性があります。 アルミニウム - その品質に応じて銅に次ぐ2番目の導電性材料。
アルミニウムの導電率は不純物に大きく依存し、機械的処理や熱処理にはほとんど依存しません。 アルミニウム組成が純粋であればあるほど、導電性が高くなり、化学的影響に対する耐性が向上します。 機械加工、圧延、焼きなましは、アルミニウムの機械的強度に大きく影響します。 アルミニウムを冷間加工すると、硬度、弾性、引張強度が向上します。 アルミニウムの抵抗率 20℃で0.026 - 0.029オーム×mm 2 /m。
銅をアルミニウムに置き換える場合、導電率の観点から導体の断面積を増やす必要があります (つまり 1.63 倍)。
導電率が同じであれば、アルミニウム導体は銅導体よりも 2 倍軽くなります。
導体の製造には、純アルミニウム98%以上、シリコン0.3%以下、鉄0.2%以下を含むアルミニウムが使用されます。
使用する通電部品の部品の製造のため 他の金属とのアルミニウム合金例: ジュラルミン - アルミニウムと銅およびマンガンの合金。
シルミンは、アルミニウムにシリコン、マグネシウム、マンガンを混合した軽量鋳造合金です。
アルミニウム合金は、優れた鋳造特性と高い機械的強度を備えています。
以下は電気工学で最も広く使用されています。 アルミニウム合金:
AD グレードのアルミニウム変形合金。アルミニウム含有量が 98.8 以上で、その他の不純物が 1.2 まで含まれています。
AD1 グレードのアルミニウム変形合金。アルミニウム含有量が少なくとも 99.3 n、その他の不純物が最大 0.7 n 含まれています。
アルミニウム変形合金ブランド AD31、アルミニウム 97.35 ～ 98.15、その他の不純物 1.85 ～ 2.65。
グレード AD および AD1 の合金は、ハードウェア クランプのハウジングとダイの製造に使用されます。 AD31 グレードの合金は、導電体に使用されるプロファイルとバスバーの製造に使用されます。
熱処理の結果、アルミニウム合金で作られた製品は、高い強度と降伏 (クリープ) 限界を獲得します。
鉄 - 融点 1539°C。 鉄の密度は7.87です。 鉄は酸に溶解し、ハロゲンと酸素によって酸化されます。
電気工学では、次のようなさまざまなグレードの鋼が使用されます。
炭素鋼は、鉄と炭素およびその他の冶金学的不純物との可鍛性合金です。
炭素鋼の抵抗率は 0.103 ～ 0.204 オーム x mm 2 /m です。
合金鋼は炭素鋼にクロム、ニッケルなどの添加物を加えた合金です。
鋼には優れた特性があります。
以下は、はんだの製造や導電性金属の製造だけでなく、合金の添加剤としても広く使用されています。
カドミウムは展性のある金属です。 カドミウムの融点は321℃です。 抵抗率 0.1 オーム x mm 2 /m。 電気工学では、カドミウムは低融点はんだの調製や金属表面の保護コーティング (カドミウムめっき) に使用されます。 耐食性の点では、カドミウムは亜鉛に近いですが、カドミウムコーティングは多孔性が低く、亜鉛よりも薄い層で塗布されます。
ニッケル - 融点 1455°C。 ニッケル抵抗率 0.068 - 0.072 オーム x mm 2 /m。 常温では空気中の酸素によって酸化されません。 ニッケルは合金や金属表面の保護コーティング（ニッケルメッキ）に使用されます。
錫 - 融点 231.9°C。 錫の抵抗率は 0.124 ～ 0.116 オーム x mm 2 /m です。 錫は、金属の保護コーティング（錫メッキ）をはんだ付けするために使用されます。 純粋な形他の金属との合金の形でも。
鉛 - 融点 327.4°C。 比抵抗0.217～0.227Ω×mm 2 /m。 鉛は、耐酸性材料として他の金属との合金に使用されます。 はんだ合金（はんだ）に添加されます。
銀は非常に展性があり、展性のある金属です。 銀の融点は960.5℃です。 銀は熱と電流の最良の伝導体です。銀の抵抗率は 0.015 ～ 0.016 オーム x mm 2 /m です。 銀は金属表面の保護コーティング（銀引き）に使用されます。
アンチモンは光沢のある脆い金属で、融点は 631°C です。 アンチモンは、はんだ合金（はんだ）の添加剤として使用されます。
クロムは硬くて光沢のある金属です。 融点1830℃。 常温の空気中では変化しません。 クロムの抵抗率は 0.026 オーム x mm 2 /m です。 クロムは合金や金属表面の保護コーティング（クロムメッキ）に使用されます。
亜鉛 - 融点 419.4°C。 亜鉛の比抵抗 0.053～0.062オーム×mm2/m。 で 湿った空気亜鉛は酸化すると酸化物の層で覆われ、その後の化学的影響から保護されます。 電気工学では、亜鉛は合金やはんだの添加剤として、また金属部品の表面の保護コーティング (亜鉛めっき) として使用されます。
電気が科学者の研究室を離れ、広く実用化され始めるとすぐに、 日常生活、電流の流れに関して特定の、時には完全に反対の特性を持つ材料を検索することについての疑問が生じました。
たとえば、電気エネルギーを長距離伝送する場合、ワイヤの材料には、ジュール発熱と小さな熱伝導性の組み合わせによる損失を最小限に抑える必要がありました。 重量特性。 この例としては、鋼芯を備えたアルミニウム線で作られたよく知られた高圧送電線が挙げられます。
逆に、コンパクトな管状電気ヒーターを作成するには、比較的高い電気抵抗と高い熱安定性を備えた材料が必要でした。 同様の特性を持つ材料を使用する装置の最も単純な例は、通常のキッチンの電気コンロのバーナーです。
生物学や医学で電極、プローブ、プローブとして使用される導体には、低い接触抵抗とともに、高い耐薬品性と生体材料との適合性が必要です。
銀河系の発明家が集結 さまざまな国: イギリス、ロシア、ドイツ、ハンガリー、アメリカ。 トーマス・エジソンは、フィラメントの役割に適した材料の特性をテストするための 1,000 回以上の実験を実施し、プラチナのスパイラルを備えたランプを作成しました。 エジソンのランプは耐用年数は長かったものの、原料のコストが高かったため実用的ではありませんでした。
ロシアの発明家ロディギンによるその後の研究では、比較的安価で抵抗率の高い耐火タングステンとモリブデンをフィラメント材料として使用することを提案した。 実用化。 さらに、ロディギンは白熱灯のシリンダーから空気を汲み出し、不活性ガスや希ガスに置き換えることを提案し、これが現代の白熱灯の誕生につながりました。 手頃な価格で耐久性のある電球の大量生産の先駆者はゼネラル・エレクトリック社で、ロディギン氏はゼネラル・エレクトリック社に特許の権利を譲渡し、その後、同社の研究所で長期間成功裏に働きました。
好奇心旺盛な人間の心は非常に創意に富んでいるため、特定の技術的問題を解決するために、これまでにない特性、またはこれらの特性の信じられないほどの組み合わせを備えた材料が必要になる場合があるため、このリストはさらに続きます。 自然はもはや私たちの食欲に追いつくことができず、世界中の科学者が天然の類似物がない材料を作成する競争に参加しています。
これは、電気機器のケースまたはハウジングを保護接地装置に意図的に接続することです。 通常、接地は鋼鉄または銅のストリップ、パイプ、ロッド、またはコーナーの形で地面に2.5メートル以上の深さまで埋められ、事故が発生した場合に回路デバイスに沿って電流が流れるようにします。ハウジングまたはケーシング - アース - 交流電源の中性線。 この回路の抵抗は 4 オーム以下である必要があります。 この場合、緊急装置の本体の電圧は人間にとって安全な値まで低下し、自動回路保護装置が何らかの方法で緊急装置をオフにします。
保護接地要素を計算する場合、土壌の抵抗率は大きく異なる可能性がありますが、その知識が重要な役割を果たします。
参照テーブルのデータに従って、接地装置の面積が選択され、接地要素の数と装置全体の実際の設計がそこから計算されます。 保護接地装置の構造要素は溶接によって接続されます。
電気断層撮影法
電気探査は、地表近くの地質環境を研究し、さまざまな人工の電気および電磁場の研究に基づいて鉱石、非金属鉱物、その他の物体を探索するために使用されます。 電気探査の特殊な例は電気トモグラフィー (電気抵抗率トモグラフィー) です。これは、岩石の特性を抵抗率によって決定する方法です。
この方法の本質は、電場源の特定の位置でさまざまなプローブで電圧測定を行い、その後電場源を別の場所に移動するか、別の電場源に切り替えて測定を繰り返すことです。 フィールドソースとフィールドレシーバープローブは、表面とウェル内に配置されます。
次に、取得されたデータは最新のコンピューター処理方法を使用して処理および解釈され、情報を 2 次元および 3 次元の画像の形で視覚化することが可能になります。
電気トモグラフィーは非常に正確な検索方法であるため、地質学者、考古学者、古動物学者に非常に貴重な支援を提供します。
鉱床の発生形態とその分布の境界（アウトライン）を決定することにより、鉱脈鉱床の発生を特定することができ、その後の開発コストを大幅に削減できます。
考古学者にとって、この検索方法は古代の埋葬地の場所とその中の遺物の存在に関する貴重な情報を提供するため、発掘コストが削減されます。
古動物学者は電気断層撮影法を使用して古代動物の化石化した遺体を探します。 彼らの研究の成果は、先史時代の巨大動物の骨格の見事な復元という形で自然科学博物館で見ることができます。
さらに、電気トモグラフィーは、高層ビル、ダム、堤防、堤防などの工学構造物の建設とその後の運用中に使用されます。
実際の抵抗率の定義
場合によっては、実際的な問題を解決するために、たとえばポリスチレンフォームを切断するためのワイヤーなど、物質の組成を決定するという作業に直面することがあります。 私たちは、未知のさまざまな素材から作られた適切な直径のワイヤーのコイルを 2 つ用意しています。 この問題を解決するには、電気抵抗率を見つけて、その値の差を使用するか、ルックアップテーブルを使用して、ワイヤの材質を決定する必要があります。
巻尺で測定し、各サンプルから 2 メートルのワイヤーを切り出します。 マイクロメータを使ってワイヤの直径 d₁ と d₂ を測定してみましょう。 マルチメーターを抵抗測定の下限までオンにして、サンプル R1 の抵抗を測定します。 別のサンプルに対してこの手順を繰り返し、その抵抗 R2 も測定します。
ワイヤーの断面積は次の式で計算されることを考慮してください。
S = π ∙ d 2 /4
電気抵抗率を計算する式は次のようになります。
ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L
得られた L、d₁、R₁ の値を上記の記事で与えられた抵抗率の計算式に代入して、最初のサンプルの ρ₁ の値を計算します。
ρ 1 = 0.12 オーム mm 2 /m
得られた L、d₂、R₂ の値を式に代入して、2 番目のサンプルの ρ₂ の値を計算します。
ρ 2 = 1.2 オーム mm 2 /m
ρ₁ および ρ₂ の値と上記の表 2 の参照データとの比較から、最初のサンプルの材質は鋼、2 番目のサンプルはニクロムであると結論付けられ、そこからカッターストリングが作成されます。
彼らは、金属がそれ自体に充電された電流を通過させる能力を呼びます。 つまり、抵抗は材料の特性の 1 つです。 所定の電圧における電気抵抗が大きいほど、導体に沿って向かう荷電電子の移動に対する導体の抵抗力が小さくなります。 電気を流す性質は抵抗の逆数なので、式で表すと比1/Rということになります。
抵抗率は常に、デバイスの製造に使用される材料の品質に依存します。 これは、長さ1メートル、断面積1平方ミリメートルの導体のパラメータに基づいて測定されます。 たとえば、銅の比抵抗特性は常に 0.0175 オームに等しく、アルミニウム - 0.029、鉄 - 0.135、コンスタンタン - 0.48、ニクロム - 1 ～ 1.1 です。 鋼の抵抗率は 2*10-7 Ohm.m という数字に等しくなります。
電流に対する抵抗は、導体が移動する導体の長さに正比例します。 デバイスが長くなるほど、抵抗は高くなります。 この関係は、想像上の 2 組の船舶が相互に通信していると想像すると理解しやすくなります。 接続チューブの一方のペアのデバイスでは薄いままにし、もう一方のデバイスでは厚いままにします。 両方のペアが水で満たされている場合、水の流れに対する抵抗が少なくなるため、太いチューブを通る液体の移動ははるかに速くなります。 この例えで言えば、彼にとっては、細い導体よりも太い導体のほうが通りやすいということになります。
SI 単位としての抵抗率は Ohm.m によって測定されます。 導電率は荷電粒子の平均自由飛行長に依存し、これは材料の構造によって特徴付けられます。 不純物を含まない金属は最も正確な値を持ち、抵抗値は最も低くなります。 逆に、不純物は格子を歪ませるため、その性能が向上します。 金属の抵抗率は、常温での狭い範囲の値にあります：銀から0.016〜10μΩm（鉄とクロムとアルミニウムの合金）。
チャージの動きの特徴について
導体中の電子は温度の影響を受けます。温度が上昇すると、存在するイオンや原子の波動振動の振幅が増加するためです。 その結果、電子が結晶格子内を正常に移動できる自由空間が少なくなります。 これは、秩序ある動作への障害が増加することを意味します。 通常、導体の抵抗率は温度の上昇に伴って直線的に増加します。 反対に、半導体は、電流を直接生成する多くの電荷の放出をもたらすため、段階的に減少するという特徴があります。
一部の金属導体の冷却プロセスは、 希望の温度抵抗率が急激な状態になり、ゼロに下がります。 この現象は 1911 年に発見され、超伝導と呼ばれました。
物理法則のほとんどは実験に基づいています。 実験者の名前はこれらの法則の名で永遠に残ります。 そのうちの1人がゲオルグ・オームでした。
ゲオルグ・オームの実験
金属を含むさまざまな物質と電気の相互作用に関する実験中に、彼は密度、電界強度、および「比導電率」と呼ばれる物質の特性の間の基本的な関係を確立しました。 「オームの法則」と呼ばれる、このパターンに対応する公式は次のとおりです。
j= λE 、その中で
- j— 電流密度。
- λ — 比導電率。「電気伝導率」とも呼ばれます。
- E – 電界の強さ。
場合によっては、ギリシャ文字の別の文字が導電性を示すために使用されます。 σ 。 比導電率は物質の特定のパラメータに依存します。 その値は、温度、物質、気体の場合は圧力、そして最も重要なことに、この物質の構造によって影響されます。 オームの法則は均質な物質に対してのみ適用されます。
より便利な計算のために、比導電率の逆数が使用されます。 それは「抵抗率」と呼ばれ、ギリシャ文字で表される、電流が流れる物質の特性にも関連しています ρ 寸法は Ohm*m です。 しかし、それ以来、 物理現象さまざまな理論的根拠が適用されますが、抵抗率には別の公式が使用される場合があります。 それらは、金属の古典的な電子理論と量子理論を反映しています。
数式
一般の読者にとっては退屈なこれらの公式には、ボルツマン定数、アボガドロ定数、プランク定数などの因子が登場します。 これらの定数は、導体内の電子の自由行程、熱移動中の電子の速度、イオン化の程度、物質の濃度および密度を考慮した計算に使用されます。 つまり、専門家ではない人にとってはすべてが非常に複雑です。 根拠のないことを避けるために、以下ですべてが実際にどのように見えるかを理解してください。
金属の特徴
電子の動きは物質の均一性に依存するため、金属導体中の電流はその構造に応じて流れ、不均一性を考慮した導体中の電子の分布に影響を与えます。 それは、不純物含有物の存在だけでなく、亀裂や空隙などの物理的欠陥によっても決まります。 導体の不均質性により抵抗率が増加しますが、これはマティーセンの法則によって決まります。
このわかりやすい規則は、基本的に、電流が流れる導体ではいくつかの個別の抵抗率を区別できることを示しています。 そして、結果として得られる値はそれらの合計になります。 構成要素は、金属結晶格子の抵抗率、不純物、導体欠陥になります。 このパラメータは物質の性質に依存するため、混合物質を含め、対応する法則がそれを計算するために定義されています。
合金も金属ではありますが、カオス構造を持つ溶液とみなされるため、抵抗率を計算するには合金にどの金属が含まれているかが重要になります。 基本的に、遷移金属に属さない 2 つの成分からなる合金のほとんどは、希土類金属と同様に、ノードハイムの法則の説明に当てはまります。
金属薄膜の抵抗率は別のトピックとして考慮されます。 その値が同じ金属で作られたバルク導体の値よりも大きいはずであると仮定するのは非常に論理的です。 しかし同時に、抵抗率と膜厚の相互依存性を説明する特別な経験的なフックスの式が膜に導入されます。 膜中の金属は半導体の性質を示すことが分かりました。
そして、電荷移動のプロセスは、膜の厚さ方向に移動し、「縦方向」電荷の移動を妨げる電子の影響を受けます。 同時に、それらはフィルム導体の表面で反射されるため、1 つの電子がその 2 つの表面の間で非常に長い時間振動します。 抵抗率を増加させるもう 1 つの重要な要因は、導体の温度です。 温度が高くなるほど抵抗は大きくなります。 逆に、温度が低くなると抵抗は低くなります。
金属は、いわゆる「室温」で抵抗率が最も低い物質です。 導体としての使用が正当化される唯一の非金属は炭素です。 その一種であるグラファイトは、摺動接点の製造に広く使用されています。 彼はとても 良い組み合わせ抵抗率や滑り摩擦係数などの特性。 したがって、黒鉛は電動機のブラシやその他の摺動接点に不可欠な材料です。 工業用に使用されている主な物質の比抵抗値は下表のとおりです。
超電導
ガスの液化に相当する温度、つまり摂氏 -273 度に等しい液体ヘリウムの温度までは、抵抗率はほぼ完全に消失するまで減少します。 銀、銅、アルミニウムなどの優れた金属導体だけではありません。 ほぼすべての金属。 超伝導と呼ばれるこのような条件下では、金属の構造は電場の影響下での電荷の移動を阻害する効果がありません。 したがって、水銀とほとんどの金属は超伝導体になります。
しかし、20 世紀の 80 年代という比較的最近になって、ある種のセラミックも超電導性を持つことが判明しました。 さらに、これには液体ヘリウムを使用する必要はありません。 このような物質は高温超伝導体と呼ばれました。 しかし、すでに数十年が経過し、高温導体の範囲は大幅に拡大しました。 しかし、このような高温超電導素子の大量使用は観察されていない。 一部の国では、従来の銅導体を高温超電導体に置き換えて単独で設置されています。 高温超伝導の通常の状態を維持するには、液体窒素が必要です。 そして、これはあまりにも高価な技術的解決策であることが判明しました。
したがって、銅とアルミニウムは、自然によって与えられた低い抵抗率の値により、依然としてさまざまな電気導体の製造にとってかけがえのない材料となっています。
耐性があることが実験的に証明されています。 R金属導体はその長さに正比例します Lそしてその断面積に反比例します あ:
R = ρ L/ あ (26.4)
係数はどこにありますか ρ は抵抗率と呼ばれ、導体を構成する物質の特性として機能します。 これは常識です。太いワイヤでは電子がより広い領域を移動できるため、太いワイヤは細いワイヤよりも抵抗が小さくなるはずです。 また、導体の長さが長くなると、電子の流れに対する障害物の数が増えるため、抵抗が増加することが予想されます。
代表的な値 ρ のために 異なる素材表の最初の列に示されています。 26.2. （実際の値は純度、熱処理、温度等により異なります。）
|
表26.2。 比抵抗と抵抗温度係数（TCR）（20℃時） |
||
| 物質 | ρ 、オーム | TKS α 、℃ -1 |
| 導体 | ||
| 銀 | 1.59・10 -8 | 0,0061 |
| 銅 | 1.68・10 -8 | 0,0068 |
| アルミニウム | 2.65・10 -8 | 0,00429 |
| タングステン | 5.6・10 -8 | 0,0045 |
| 鉄 | 9.71・10 -8 | 0,00651 |
| 白金 | 10.6・10 -8 | 0,003927 |
| 水銀 | 98・10 -8 | 0,0009 |
| ニクロム（Ni、Fe、Crの合金） | 100・10 -8 | 0,0004 |
| 半導体1) | ||
| カーボン（グラファイト） | (3-60)・10 -5 | -0,0005 |
| ゲルマニウム | (1-500)・10 -5 | -0,05 |
| シリコン | 0,1 - 60 | -0,07 |
| 誘電体 | ||
| ガラス | 10 9 - 10 12 | |
| 硬質ゴム | 10 13 - 10 15 | |
| 1) 実際の値は、たとえ少量の不純物の存在にも大きく依存します。 | ||
銀は抵抗率が最も低いため、最良の導体であることがわかります。 ただし高価です。 銅は銀よりわずかに劣ります。 ワイヤーが銅で作られることが多い理由は明らかです。
アルミニウムは銅よりも抵抗率が高くなりますが、密度がはるかに低く、同じ質量のアルミニウム線の抵抗が銅よりも低いため、一部の用途 (電力線など) では好まれます。 抵抗率の逆数はよく使用されます。
σ = 1/ρ (26.5)
σ 比導電率といいます。 比導電率は (オーム・m) -1 の単位で測定されます。
物質の抵抗率は温度に依存します。 一般に、金属の抵抗は温度とともに増加します。 これは驚くべきことではありません。温度が上昇すると、原子の移動が速くなり、その配列の規則性が失われ、電子の流れをより妨げることが予想されます。 狭い温度範囲では、金属の抵抗率は温度とともにほぼ直線的に増加します。
どこ ρT- 温度における抵抗率 T, ρ 0 - 標準温度での抵抗率 T 0、a α - 抵抗温度係数 (TCR)。 aの値を表に示します。 26.2. 半導体の場合、TCR は負になる可能性があることに注意してください。 温度が上昇すると自由電子の数が増加し、物質の導電特性が向上するため、これは明らかです。 したがって、温度が上昇すると半導体の抵抗が減少する可能性があります (常にではありませんが)。
aの値は温度に依存するため、温度範囲に注意する必要があります。 与えられた値（例えば物理量の参考書による）。 温度変化の範囲が広いことが判明した場合、線形性が損なわれるため、(26.6) の代わりに、温度の 2 乗と 3 乗に依存する項を含む式を使用する必要があります。
ρT = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),
係数はどこにありますか β そして γ 通常は非常に小さいです（ T 0 = 0°С)、ただし一般的には Tこれらのメンバーの貢献は重要になります。
非常に低い温度では、一部の金属、合金、化合物の抵抗率は、最新の測定精度の範囲内でゼロに低下します。 この性質は超伝導と呼ばれます。 これは、1911 年にオランダの物理学者ガイケ・カメルリング・オンネス (1853-1926) によって、水銀が 4.2 K 以下に冷却されたときに初めて観察されました。この温度では、水銀の電気抵抗が突然ゼロに低下しました。
超伝導体は、通常は数ケルビン (絶対零度のすぐ上) の転移温度未満で超伝導状態に入ります。 超電導リング内で電流が観察され、数年間電圧が存在しなくても事実上弱まることはありませんでした。
で 近年超伝導は、そのメカニズムを解明し、より高温で超伝導を示す材料を見つけるために、集中的に研究されています。 高温非常に低い温度まで冷却しなければならないコストと不便さを軽減します。 最初に成功した超電導理論は、1957 年にバーディーン、クーパー、シュリーファーによって作成されました。超電導体はすでに大きな磁石に使用されており、電流によって磁場が生成され (第 28 章を参照)、エネルギー消費が大幅に削減されます。 もちろん、超伝導体を低温に維持するにはエネルギーも必要です。
コメントや提案は歓迎です。
コンテンツ：回路が閉じているとき、端子に電位差が発生すると、電流が発生します。 導体内の自由電子の移動は、電場の影響下で行われます。 電子は移動するにつれて原子と衝突し、蓄積されたエネルギーの一部を原子に伝達します。 これは移動速度の低下につながります。 その後、電場の影響を受けて、電子の移動速度が再び増加します。 この抵抗の結果、電流が流れる導体が加熱されます。 がある いろいろな方法でこの値の計算には、個々の物理的特性を持つ材料に使用される抵抗率の計算式が含まれます。
電気抵抗率
電気抵抗の本質は、電流の作用中に電気エネルギーを熱エネルギーに変換する物質の能力にあります。 この量は記号 R で示され、測定単位はオームです。 それぞれの場合の抵抗値は、いずれかの能力に関連付けられています。
研究中に、抵抗力への依存性が確立されました。 この材料の主な特性の 1 つは、導体の長さに応じて変化する抵抗率です。 つまり、ワイヤの長さが増加すると、抵抗値も増加します。 この依存性は正比例として定義されます。
材料のもう 1 つの特性は断面積です。 これは、その構成に関係なく、導体の断面の寸法を表します。 この場合、断面積が増加すると断面積が減少するので、反比例の関係が得られます。
抵抗に影響を与えるもう 1 つの要因は、材料自体です。 研究中に、材料ごとに異なる抵抗が判明しました。 このようにして、各物質の電気抵抗率の値が得られた。
金属が最良の導体であることが判明しました。 その中でも銀は抵抗が最も低く、導電性が高いという特徴もあります。 さらに、銅は比較的低コストであるため、電子回路の最も重要な場所で使用されます。
抵抗率が非常に高い物質は、電流を流しにくいと考えられます。 したがって、それらは断熱材として使用されます。 誘電特性は磁器とエボナイトの最も特徴的なものです。
したがって、導体の抵抗率は、導体の材料を決定するために使用できるため、非常に重要です。 これを行うには、断面積を測定し、電流と電圧を決定します。 これにより、電気抵抗率の値を設定でき、その後、特別なテーブルを使用して物質を簡単に決定できます。 したがって、抵抗率は特定の材料の最も特徴的な機能の 1 つです。 このインジケータを使用すると、バランスが維持されるように電気回路の最適な長さを決定できます。
式
得られたデータに基づいて、抵抗率は単位面積および単位長さの任意の材料の抵抗とみなされると結論付けることができます。 つまり、電圧 1 ボルト、電流 1 アンペアでは 1 オームに等しい抵抗が発生します。 この指標は材料の純度の影響を受けます。 たとえば、銅にわずか 1% のマンガンを添加すると、銅の抵抗は 3 倍に増加します。
材料の抵抗率と導電率
導電率と抵抗率は、一般に 20 ℃ の温度で考慮されます。これらの特性は金属によって異なります。
- 銅。 ワイヤーやケーブルの製造に最もよく使用されます。 高強度、耐食性があり、加工も容易です。 良質な銅では、不純物の割合は 0.1% 以下です。 必要に応じて、銅を他の金属と合金にして使用できます。
- アルミニウム。 比重は銅より小さいですが、熱容量と融点が高くなります。 アルミニウムを溶かすには、銅よりもはるかに多くのエネルギーが必要です。 高品質アルミニウムの不純物は 0.5% を超えません。
- 鉄。 この材料は入手可能で低コストであることに加えて、高い抵抗率を持っています。 また、耐食性も低いです。 したがって、鋼製導体を銅または亜鉛でコーティングすることが行われています。
低温での抵抗率の式は別途考慮されます。 この場合、同じ材料でも性質が全く異なります。 それらの中には、抵抗がゼロになるものもあります。 この現象は超伝導と呼ばれ、材料の光学的および構造的特性は変化しません。
- アクティブ - またはオーミック、抵抗 - 電流が流れるときに導体 (金属) を加熱する際に電気が消費されることによって生じます。
- 反応性 - 容量性または誘導性 - 電界の導体を通過する電流の変化の生成による避けられない損失から発生する場合、導体の抵抗率には 2 つの種類があります。
一般的な導体 (金属および合金) の抵抗率。 鋼の抵抗率
鉄、アルミニウム、その他の導体の抵抗率
長距離にわたって電気を伝送するには、電線を構成する導体の抵抗を超える電流によって生じる損失を最小限に抑えるように注意する必要があります。 もちろん、これは、特に回路や民生用デバイスで発生するこのような損失が問題にならないという意味ではありません。
したがって、使用されるすべての要素と材料のパラメーターを知ることが重要です。 電気だけでなく機械も。 また、さまざまな材料の特性を比較し、タスクが最も生産的であると設定されているエネルギー送電線の特定の状況で最適なものを設計および運用に正確に選択できる便利な参考資料を自由に利用できます。つまり、高効率でエネルギーを消費者に届けるために、損失の経済性と送電線自体の仕組みの両方が考慮されます。 ラインの最終的な経済効率は、力学、つまり、導体、絶縁体、サポート、昇圧/降圧変圧器の装置と配置、長距離に張られたワイヤを含むすべての構造の重量と強度、それぞれの構造要素に選択された材料、その作業および運用コストも同様です。 さらに、電力を送電する送電線では、送電線自体と送電線が通過する周囲のすべての安全性を確保するためのより高い要件が求められます。 そして、これにより、電気配線の設置とすべての構造物の追加の安全マージンの両方にコストがかかります。
比較のために、データは通常、単一の比較可能な形式に縮小されます。 多くの場合、そのような特性には「特定の」という形容詞が追加され、値自体は物理パラメータによって統一された特定の基準に基づいて考慮されます。 たとえば、電気抵抗率は、使用される測定単位系 (通常は SI) における単位長さと単位断面積を持つ金属 (銅、アルミニウム、鋼、タングステン、金) で作られた導体の抵抗 (オーム) です。 ）。 さらに、加熱すると導体の抵抗が異なる動作をする可能性があるため、温度も指定されます。 通常の平均動作条件は摂氏 20 度での値となります。 また、環境パラメーター (温度、圧力) を変更するときに特性が重要になる場合、係数が導入され、追加の表と依存関係グラフが編集されます。
抵抗率の種類
抵抗が発生するため、次のようになります。
- 直流に対する比電気抵抗（抵抗性を有する）および
- 交流に対する比電気抵抗（反応性の性質を持つ）。
ここで、タイプ 2 の抵抗率は複素数値です。抵抗性抵抗はその性質に関係なく、電流が流れるときに常に存在し、無効性抵抗は回路内の電流が変化した場合にのみ発生するため、アクティブとリアクティブの 2 つの TC 成分で構成されます。 直流回路では、リアクタンスは次の場合にのみ発生します。 移行プロセス、これらは、電流のオン (電流が 0 から公称値への変化) またはオフ (公称値から 0 への差) に関連付けられます。 そして、それらは通常、過負荷保護を設計する場合にのみ考慮されます。
交流回路では、リアクタンスに関連する現象はさらに多様になります。 それらは、特定の断面を通る電流の実際の通過だけでなく、導体の形状にも依存し、その依存性は線形ではありません。
実際のところ、交流は、それが流れる導体の周囲と導体自体の両方に電界を誘導します。 そして、この磁場から渦電流が発生し、導体の断面全体の深さからその表面まで、実際の主な電荷の動きを「押し出す」効果、いわゆる「表皮効果」を与えます（皮膚 - 皮膚）。 渦電流が導体の断面を「盗む」ようであることがわかりました。 電流は表面に近い特定の層を流れ、導体の残りの厚さは使用されず、抵抗は減少せず、導体の厚さを増やすことにはまったく意味がありません。 特に高周波ではそうです。 したがって、交流の場合、抵抗は導体の断面全体が表面付近とみなせるような部分で測定されます。 このようなワイヤは薄いと呼ばれ、その厚さはこの表面層の深さの 2 倍に等しく、渦電流が導体を流れる有効な主電流を置き換えます。
もちろん、丸線の太さを減らしても、有効な交流の伝導が損なわれるわけではありません。 導体を薄くすると同時にテープ状に平らにすることで、丸線よりも断面積が大きくなり、それに応じて抵抗が低くなります。 さらに、単純に表面積を増やすと、有効断面積が増加する効果があります。 単芯の代わりに撚り線を使用することでも同様のことが実現できます。さらに、撚り線は単芯線よりも柔軟性があり、多くの場合、価値があります。 一方、線材の表皮効果を考慮して、鋼などの強度特性は良いが電気特性が低い金属を芯材として複合化することも可能です。 この場合、抵抗率が低いアルミニウム編組がスチールの上に作成されます。
表皮効果に加えて、導体内の交流の流れは、周囲の導体の渦電流の励起によって影響を受けます。 このような電流は誘導電流と呼ばれ、配線の役割を果たさない金属（耐荷重構造要素）と、他の相、中性線の役割を果たす導電性複合体全体のワイヤーの両方に誘導されます。 、接地。
これらの現象はすべて、あらゆる電気構造で発生するため、さまざまな材料に関する包括的なリファレンスを用意することがさらに重要になります。
導体の抵抗率は、配線には抵抗が最も低い金属が選択されるため、長さ 1 メートルおよび平方メートルあたりオーム * 10-6 のオーダーで、非常に高感度で精密な機器で測定されます。 mm。 セクション。 逆に、絶縁抵抗率を測定するには、非常に広い範囲を持つ測定器が必要です。 大きな値抵抗 - 通常はメガオーム。 導体はよく伝導しなければならず、絶縁体はよく絶縁しなければならないことは明らかです。
テーブル
電気工学における導体としての鉄
鉄は、自然界およびテクノロジーにおいて最も一般的な金属です (同じく金属である水素に次いで)。 最も安価で強度特性に優れているため、強度の基礎としてあらゆる場所に使用されています。 さまざまなデザイン.
電気工学では、物理的強度と柔軟性が必要な場合、鉄は柔軟な鋼線の形で導体として使用され、適切な断面によって必要な抵抗を実現できます。
さまざまな金属や合金の抵抗率の表があれば、さまざまな導体から作られたワイヤの断面積を計算できます。
例として、銅、タングステン、ニッケル、鉄線などのさまざまな材料で作られた導体の電気的に等価な断面積を見つけてみましょう。 最初のワイヤとして、断面 2.5 mm のアルミニウム ワイヤを取り上げます。
これらすべての金属で作られたワイヤの抵抗が、長さ 1 m にわたって元のワイヤの抵抗と等しい必要があります。 長さ 1 m、断面 2.5 mm あたりのアルミニウムの抵抗は次のようになります。
ここで、R は抵抗、ρ は表からの金属の抵抗率、S は断面積、L は長さです。元の値を代入すると、1 メートルの長さのアルミニウム線の抵抗がオーム単位で得られます。
この後、S の公式を解いてみましょう。
、表の値を代入して、さまざまな金属の断面積を取得します。
表の抵抗率は長さ 1 m のワイヤで 1 mm2 セクションあたりのマイクロオームで測定されているため、マイクロオームで求められます。 オーム単位で取得するには、値を 10-6 倍する必要があります。 ただし、最終結果は mm2 で求められるため、小数点以下 6 個のゼロを含むオーム数値を取得する必要は必ずしもありません。
ご覧のとおり、鉄の抵抗はかなり高く、ワイヤーは太くなっています。
しかし、ニッケルやコンスタンタンなど、さらに高い材料もあります。
関連記事：
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電気工学における金属および合金の電気抵抗率の表
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金属の比抵抗。
合金の比抵抗。
値は t = 20°C の温度で与えられます。合金の抵抗は、その正確な組成によって異なります。tab.wikimassa.org
電気抵抗率 | 溶接の世界
材料の電気抵抗率
電気抵抗率（抵抗率）は、電流の通過を妨げる物質の能力です。
測定単位 (SI) - オーム m。 オームcmおよびオームmm2/mでも測定されます。
| 金属 | ||
| アルミニウム | 20 | 0.028・10-6 |
| ベリリウム | 20 | 0.036・10-6 |
| リン青銅 | 20 | 0.08・10-6 |
| バナジウム | 20 | 0.196・10-6 |
| タングステン | 20 | 0.055・10-6 |
| ハフニウム | 20 | 0.322・10-6 |
| ジュラルミン | 20 | 0.034・10-6 |
| 鉄 | 20 | 0.097 10-6 |
| 金 | 20 | 0.024・10-6 |
| イリジウム | 20 | 0.063・10-6 |
| カドミウム | 20 | 0.076・10-6 |
| カリウム | 20 | 0.066・10-6 |
| カルシウム | 20 | 0.046・10-6 |
| コバルト | 20 | 0.097 10-6 |
| シリコン | 27 | 0.58 10-4 |
| 真鍮 | 20 | 0.075・10-6 |
| マグネシウム | 20 | 0.045・10-6 |
| マンガン | 20 | 0.050・10-6 |
| 銅 | 20 | 0.017 10-6 |
| マグネシウム | 20 | 0.054・10-6 |
| モリブデン | 20 | 0.057 10-6 |
| ナトリウム | 20 | 0.047 10-6 |
| ニッケル | 20 | 0.073 10-6 |
| ニオブ | 20 | 0.152・10-6 |
| 錫 | 20 | 0.113・10-6 |
| パラジウム | 20 | 0.107 10-6 |
| 白金 | 20 | 0.110・10-6 |
| ロジウム | 20 | 0.047 10-6 |
| 水銀 | 20 | 0.958 10-6 |
| 鉛 | 20 | 0.221・10-6 |
| 銀 | 20 | 0.016・10-6 |
| 鋼鉄 | 20 | 0.12・10-6 |
| タンタル | 20 | 0.146・10-6 |
| チタン | 20 | 0.54・10-6 |
| クロム | 20 | 0.131・10-6 |
| 亜鉛 | 20 | 0.061・10-6 |
| ジルコニウム | 20 | 0.45 10-6 |
| 鋳鉄 | 20 | 0.65・10-6 |
| プラスチック | ||
| ゲティナックス | 20 | 109–1012 |
| カプロン | 20 | 1010–1011 |
| ラヴサン | 20 | 1014–1016 |
| 有機ガラス | 20 | 1011–1013 |
| 発泡プラスチック | 20 | 1011 |
| ポリ塩化ビニル | 20 | 1010–1012 |
| ポリスチレン | 20 | 1013–1015 |
| ポリエチレン | 20 | 1015 |
| グラスファイバー | 20 | 1011–1012 |
| テクソライト | 20 | 107–1010 |
| セルロイド | 20 | 109 |
| エボナイト | 20 | 1012–1014 |
| ゴム | ||
| ゴム | 20 | 1011–1012 |
| 液体 | ||
| 変圧器油 | 20 | 1010–1013 |
| ガス | ||
| 空気 | 0 | 1015–1018 |
| 木 | ||
| 乾燥した木材 | 20 | 109–1010 |
| ミネラル | ||
| 石英 | 230 | 109 |
| 雲母 | 20 | 1011–1015 |
| 各種素材 | ||
| ガラス | 20 | 109–1013 |
文学
- アルファとオメガ。 クイックリファレンスブック / タリン: Printest、1991 – 448 p.
- 初等物理ハンドブック / N.N. コシュキン、MG シルケビッチ。 M.、科学。 1976. 256 p.
- 非鉄金属溶接ハンドブック / S.M. グレビッチ。 キエフ：ナウコヴァ・ドゥムカ。 1990. 512 p.
weldworld.ru
金属、電解質、物質の抵抗率（表）
金属と絶縁体の抵抗率
参照表には、18〜20℃の温度における一部の金属および絶縁体の抵抗率p値がオームcmで表されています。 金属の p の値は不純物に大きく依存します。表には、化学的に純粋な金属の p の値が示されており、絶縁体の場合はおおよその値が与えられます。 金属と絶縁体は、p 値が大きい順に表に並べられています。
金属の抵抗率表
| 純金属 | 104ρ(オーム・センチメートル) | 純金属 | 104ρ(オーム・センチメートル) |
| アルミニウム | |||
| ジュラルミン | |||
| プラチナニット2) | |||
| アルゼンタン | |||
| マンガン | |||
| マンガニン | |||
| タングステン | コンスタンタン | ||
| モリブデン | 木合金3) | ||
| アロイローズ4) | |||
| パラジウム | フェクラル6) | ||
絶縁体の比抵抗表
| 絶縁体 | 絶縁体 | ||
| 乾燥した木材 | |||
| セルロイド | |||
| ロジン | |||
| ゲティナックス | クォーツ_|_軸 | ||
| ソーダガラス | ポリスチレン | ||
| パイレックスガラス | |||
| クォーツ || 軸 | |||
| 溶融石英 |
低温における純金属の抵抗率
表には、低温 (0°C) でのいくつかの純粋な金属の抵抗値 (オーム cm 単位) が示されています。
温度T°Kおよび273°Kにおける純金属の抵抗比Rt/Rq。
参照表には、温度 T°K および 273°K における純金属の抵抗の比 Rt/Rq が示されています。
| 純金属 | ||
| アルミニウム | ||
| タングステン | ||
| モリブデン | ||
電解質の比抵抗
表には、18℃の温度での電解質の抵抗率の値がオームcmで示されています。溶液の濃度はパーセンテージで示されており、100 gの溶液中の無水塩または酸のグラム数が決まります。
情報源: 簡単な物理的および技術ガイド / 第 1 巻、- M.: 1960。
infotables.ru
電気抵抗率 - スチール
1ページ目
鋼の電気抵抗率は温度の上昇とともに増加し、キュリー点温度まで加熱すると最大の変化が観察されます。 キュリー点を超えると、電気抵抗率はわずかに変化しますが、1000℃を超える温度では実質的に一定のままです。
鋼鉄の電気抵抗率が高いため、これらの iuKii は流量の減少に非常に大きな減速をもたらします。 100 A コンタクタではドロップオフ時間は 0 07 秒、600 A コンタクタでは 0 23 秒です。 KMV シリーズのコンタクタは、オイル スイッチ ドライブの電磁石をオン/オフするように設計されているため、特別な要件があるため、これらのコンタクタの電磁機構により、リターン スプリングの力を調整することで作動電圧と解放電圧を調整できます。そして特別なブレイクオフスプリング。 KMV タイプのコンタクタは、深い電圧降下で動作する必要があります。 したがって、これらのコンタクタの最小動作電圧は 65% UH まで低下する可能性があります。 このように動作電圧が低いと、定格電圧で巻線に電流が流れ、コイルの発熱が増加します。
シリコン添加剤は、シリコン含有量にほぼ比例して鋼の電気抵抗率を増加させるため、交流磁場で動作するときに鋼に発生する渦電流による損失の低減に役立ちます。
シリコン添加剤は鋼の電気抵抗率を高め、渦電流損失の低減に役立ちますが、同時にシリコンは鋼の機械的特性を悪化させ、鋼を脆化させます。
オーム - mm2/m - 鋼の電気抵抗率。
渦電流を低減するために、0 5 ～ 4 8% のシリコンを含む鋼の電気抵抗率を高めた鋼種で作られたコアが使用されます。
これを行うために、軟磁性鋼で作られた薄いスクリーンが、最適な SM-19 合金で作られた巨大なローター上に置かれました。 鋼の電気抵抗率は合金の抵抗率とほとんど変わりませんが、鋼の CG は約 1 桁高くなります。 スクリーンの厚さは、歯の 1 次高調波の侵入深さに応じて選択され、0 ～ 8 mm に等しくなります。 比較のために、基本的なかご型ローターと、SM-19 合金で作られた巨大なシリンダーと銅のエンドリングを備えた 2 層ローターの追加損失 W を示します。
主な磁気伝導性材料は、2 ～ 5% のシリコンを含む合金電磁鋼板です。 シリコン添加剤は鋼の電気抵抗率を増加させ、その結果渦電流損失が減少し、鋼は酸化や老化に対して耐性を持ちますが、より脆くなります。 近年、圧延方向の磁気特性を高めた冷延方向性鋼が広く使用されています。 渦電流による損失を低減するために、磁気コアは打ち抜き鋼板から組み立てられたパッケージの形で作られています。
電磁鋼板は低炭素鋼です。 改善するには 磁気特性シリコンが導入されると、鋼の電気抵抗率が増加します。 これは渦電流損失の低減につながります。
機械的処理の後、磁気回路はアニールされます。 鋼中の渦電流は減速の生成に関与するため、アーマチュアの吸引位置における鋼の電気抵抗率の値 (Pc (Iu-15) 10 - 6 ohm cm 程度) に注目する必要があります。システムは非常に高度に飽和しているため、さまざまな磁気システムでの初期誘導は非常に小さな制限内で変動し、鋼グレード E Vn1 6 ～ 1 7 ch では変動します。 示された誘導値は、鋼内の磁場強度をヤン程度に維持します。
変圧器の磁気システム (磁気コア) の製造には、シリコン含有量が高い (最大 5%) 特殊な薄板電磁鋼板が使用されます。 シリコンは鋼の脱炭を促進し、これにより透磁率が増加し、ヒステリシス損失が減少し、電気抵抗率が増加します。 鋼の電気抵抗率を高めると、渦電流による鋼の損失を減らすことができます。 さらに、シリコンは鋼の経年劣化（時間の経過とともに鋼の損失が増加すること）を弱め、磁歪（磁化中の本体の形状とサイズの変化）を低減し、その結果、変圧器のノイズを低減します。 同時に、鋼中にシリコンが存在すると脆性が増大し、鋼の脆化が困難になります。 機械加工.
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抵抗率 | ウィキトロニクス ウィキ
抵抗率は、電流を流す能力を決定する材料の特性です。 電界と電流密度の比として定義されます。 一般に、これはテンソルですが、異方性特性を示さないほとんどの材料では、スカラー量として受け入れられます。
指定 - ρ
$ \vec E = \rho \vec j, $
$ \vec E $ - 電界強度、$ \vec j $ - 電流密度。
SI 測定単位はオームメーター (ohm m、Ω m) です。
長さ l、断面 S の材料の円柱または角柱 (両端の間) の比抵抗は次のように求められます。
$ R = \frac(\rho l)(S)。 $
技術では、抵抗率の定義は、単位断面積および単位長さの導体の抵抗として使用されます。
電気工学で使用される一部の材料の抵抗率 編集
| 銀 | 1.59・10⁻⁸ | 4.10・10⁻³ |
| 銅 | 1.67・10⁻⁸ | 4.33・10⁻³ |
| 金 | 2.35・10⁻⁸ | 3.98・10⁻³ |
| アルミニウム | 2.65・10⁻⁸ | 4.29・10⁻³ |
| タングステン | 5.65・10⁻⁸ | 4.83・10⁻³ |
| 真鍮 | 6.5・10⁻⁸ | 1.5・10⁻³ |
| ニッケル | 6.84・10⁻⁸ | 6.75・10⁻³ |
| 鉄（α） | 9.7・10⁻⁸ | 6.57・10⁻³ |
| 錫灰色 | 1.01・10⁻⁷ | 4.63・10⁻³ |
| 白金 | 1.06・10⁻⁷ | 6.75・10⁻³ |
| 白い缶 | 1.1・10⁻⁷ | 4.63・10⁻³ |
| 鋼鉄 | 1.6・10⁻⁷ | 3.3・10⁻³ |
| 鉛 | 2.06・10⁻⁷ | 4.22・10⁻³ |
| ジュラルミン | 4.0・10⁻⁷ | 2.8・10⁻³ |
| マンガニン | 4.3・10⁻⁷ | ±2・10⁻⁵ |
| コンスタンタン | 5.0・10⁻⁷ | ±3・10⁻⁵ |
| 水銀 | 9.84・10⁻⁷ | 9.9・10⁻⁴ |
| ニクロム80/20 | 1.05・10⁻⁶ | 1.8・10⁻⁴ |
| カンタル A1 | 1.45・10⁻⁶ | 3・10⁻⁵ |
| カーボン（ダイヤモンド、グラファイト） | 1.3・10⁻⁵ | |
| ゲルマニウム | 4.6・10⁻¹ | |
| シリコン | 6.4・10㎡ | |
| エタノール | 3・10㎥ | |
| 水、蒸留水 | 5・10㎥ | |
| エボナイト | 10⁸ | |
| 硬い紙 | 10¹⁰ | |
| 変圧器油 | 10¹¹ | |
| 通常のガラス | 5・10¹¹ | |
| ポリビニール | 10¹² | |
| 磁器 | 10¹² | |
| 木材 | 10¹² | |
| PTFE(テフロン) | >10¹3 | |
| ゴム | 5・10¹3 | |
| 石英ガラス | 10¹⁴ | |
| ワックスペーパー | 10¹⁴ | |
| ポリスチレン | >10¹⁴ | |
| 雲母 | 5・10¹⁴ | |
| パラフィン | 10¹⁵ | |
| ポリエチレン | 3・10¹⁵ | |
| アクリル樹脂 | 10¹⁹ |
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電気抵抗率 | 式、体積測定、表
電気抵抗率は 物理量、材料が電流の通過にどの程度抵抗できるかを示します。 混乱してしまう人もいるかもしれません この特性普通の電気抵抗です。 概念は似ていますが、それらの違いは、特定の用語は物質を指し、2 番目の用語はもっぱら導体を指し、その製造材料に依存することです。
この材料の逆数値が導電率です。 このパラメータが高いほど、物質を流れる電流が良くなります。 したがって、抵抗が大きいほど、 さらなる損失出口で予想される。
計算式と測定値
特定の電気抵抗の測定方法を考慮すると、パラメータの表示にオーム・m の単位が使用されるため、非特定の電気抵抗との関係を追跡することも可能です。 量そのものはρとして表されます。 この値を使用すると、特定の場合における物質のサイズに基づいてその抵抗を決定することができます。 この測定単位は SI システムに対応していますが、他の単位が発生する可能性があります。 テクノロジーでは、時代遅れの表記 Ohm mm2/m が定期的に見られます。 このシステムから国際システムに変換する場合、1 オーム mm2/m は 10-6 オーム m に等しいため、複雑な式を使用する必要はありません。
電気抵抗率の式は次のとおりです。
R= (ρ l)/S、ここで:
- R – 導体抵抗。
- Ρ – 材料の抵抗率。
- l – 導体の長さ。
- S – 導体の断面。
温度依存性
電気抵抗率は温度に依存します。 しかし、物質のグループはすべて、変化すると異なった形で現れます。 特定の条件下で動作するワイヤを計算するときは、これを考慮する必要があります。 たとえば、気温の値が季節によって異なる街頭では、必要な材料は摂氏 -30 度から +30 度の範囲の変化の影響を受けにくくなります。 同じ条件下で動作する機器で使用する場合は、特定のパラメータに合わせて配線を最適化する必要もあります。 素材は常に用途を考慮して選択されます。
公称表では、電気抵抗率は摂氏 0 度の温度で測定されています。 パフォーマンスの向上 このパラメータ物質が加熱されると、物質内の原子の運動の強度が増加し始めるという事実によるものです。 電荷キャリアはあらゆる方向にランダムに散乱するため、粒子の移動に障害が生じます。 電気の流れの量が減少します。
温度が下がると、電流が流れる条件が良くなります。 金属ごとに異なりますが、ある温度に達すると超伝導が現れ、その温度では問題の特性がほぼゼロになります。
パラメータの差は非常に大きな値に達することがあります。 高性能な材料は絶縁体として使用できます。 配線を短絡や人的接触から保護するのに役立ちます。 一部の物質は、このパラメータの値が高い場合、電気工学にまったく適用できません。 他のプロパティがこれを妨げる可能性があります。 たとえば、水の電気伝導率はありません。 非常に重要なこの地域のために。 以下は、高い指標を持ついくつかの物質の値です。
| 高抵抗材料 | ρ (オーム) |
| ベークライト | 1016 |
| ベンゼン | 1015...1016 |
| 紙 | 1015 |
| 蒸留水 | 104 |
| 海水 | 0.3 |
| 乾燥した木材 | 1012 |
| 地面が濡れています | 102 |
| 石英ガラス | 1016 |
| 灯油 | 1011 |
| 大理石 | 108 |
| パラフィン | 1015 |
| パラフィンオイル | 1014 |
| プレキシガラス | 1013 |
| ポリスチレン | 1016 |
| ポリ塩化ビニル | 1013 |
| ポリエチレン | 1012 |
| シリコーンオイル | 1013 |
| 雲母 | 1014 |
| ガラス | 1011 |
| 変圧器油 | 1010 |
| 磁器 | 1014 |
| スレート | 1014 |
| エボナイト | 1016 |
| アンバー | 1018 |
電気工学では、性能の低い物質がより積極的に使用されます。 これらは多くの場合、導体として機能する金属です。 それらの間には多くの違いもあります。 銅やその他の材料の電気抵抗率を調べるには、参照表を参照する価値があります。
| 低抵抗材料 | ρ (オーム) |
| アルミニウム | 2.7・10-8 |
| タングステン | 5.5・10-8 |
| 黒鉛 | 8.0・10-6 |
| 鉄 | 1.0・10-7 |
| 金 | 2.2・10-8 |
| イリジウム | 4.74 10-8 |
| コンスタンタン | 5.0・10-7 |
| 鋳鋼 | 1.3・10-7 |
| マグネシウム | 4.4・10-8 |
| マンガニン | 4.3・10-7 |
| 銅 | 1.72・10-8 |
| モリブデン | 5.4・10-8 |
| 洋白 | 3.3・10-7 |
| ニッケル | 8.7 10-8 |
| ニクロム | 1.12・10-6 |
| 錫 | 1.2・10-7 |
| 白金 | 1.07 10-7 |
| 水銀 | 9.6・10-7 |
| 鉛 | 2.08・10-7 |
| 銀 | 1.6・10-8 |
| ねずみ鋳鉄 | 1.0・10-6 |
| カーボンブラシ | 4.0・10-5 |
| 亜鉛 | 5.9・10-8 |
| ニケリン | 0.4・10-6 |
体積電気抵抗率
このパラメータは、物質の体積に電流を流す能力を特徴付けます。 測定するには、電位を印加する必要があります。 異なる側面製品が電気回路に組み込まれる材料。 定格パラメータで電流が供給されます。 通過後、出力データを測定します。
電気工学での使用
パラメーターを変更するとき 異なる温度電気工学で広く使用されています。 ほとんど 簡単な例ニクロムフィラメントを使用した白熱電球です。 加熱すると発光し始めます。 電流が流れると発熱し始めます。 加熱が増加すると、抵抗も増加します。 したがって、点灯するために必要な初期電流は制限されます。 ニクロムスパイラルは、同じ原理を使用して、さまざまなデバイスのレギュレータとして機能します。
電気工学に適した特性を持つ貴金属も広く使用されています。 高速性が必要な重要な回路には、銀接点が選択されます。 それらは高価ですが、材料の量が比較的少ないことを考えると、その使用は非常に正当化されます。 銅は銀よりも導電性が劣りますが、価格が手頃なため、ワイヤーの作成によく使用されます。
最大限に活用できる状況で 低温、超電導体が使われています。 室温や屋外での使用には必ずしも適しているとは限りません。温度が上昇すると導電率が低下し始めるため、そのような条件ではアルミニウム、銅、銀が依然として有力です。
実際には、多くのパラメータが考慮されますが、これは最も重要なパラメータの 1 つです。 すべての計算は設計段階で実行され、参考資料が使用されます。
