14.04.2018

Conductorii din cupru, aluminiu, aliajele acestora și fier (oțel) sunt utilizați ca piese conductoare în instalațiile electrice.

Cuprul este unul dintre cele mai bune materiale conductoare. Densitatea cuprului la 20°C este de 8,95 g/cm3, punctul de topire este de 1083°C. Cuprul este ușor activ din punct de vedere chimic, dar se dizolvă ușor acid azotic, iar în acizii clorhidric și sulfuric diluați se dizolvă numai în prezența agenților de oxidare (oxigen). În aer, cuprul devine rapid acoperit cu un strat subțire de oxid întunecat, dar această oxidare nu pătrunde adânc în metal și servește ca protecție împotriva coroziunii ulterioare. Cuprul se pretează bine la forjare și laminare fără încălzire.

Pentru producție se folosește cupru electroliticîn lingouri care conţin 99,93% cupru pur.

Conductivitatea electrică a cuprului depinde puternic de cantitatea și tipul de impurități și, într-o măsură mai mică, de tratamentul mecanic și termic.

la 20°C este 0,0172-0,018 ohm x mm2/m.

Pentru fabricarea conductorilor se folosește cupru moale, semidur sau dur cu greutatea specifică de 8,9, 8,95 și, respectiv, 8,96 g/cm3. Este utilizat pe scară largă pentru fabricarea pieselor sub tensiune. cupru în aliaje cu alte metale

. Următoarele aliaje sunt cele mai utilizate. Alama este un aliaj de cupru și zinc, care conține cel puțin 50% cupru în aliaj, cu adaos de alte metale. alama 0,031 - 0,079 ohm x mm2/m. Există alamă - tombak cu un conținut de cupru de peste 72% (are ductilitate ridicată, proprietăți anticorozive și anti-fricțiune) și

alamă specială cu adaos de aluminiu, staniu, plumb sau mangan.

Contact din alamă Bronzul este un aliaj de cupru și staniu cu aditivi din diferite metale. În funcție de conținutul principalului component al bronzului din aliaj, ele se numesc staniu, aluminiu, siliciu, fosfor și cadmiu. Rezistivitatea bronzului

0,021 - 0,052 ohmi x mm 2 /m.

Alama și bronzul au proprietăți mecanice și fizico-chimice bune. Sunt ușor de prelucrat prin turnare și injecție și sunt rezistente la coroziunea atmosferică. Aluminiu - în funcție de calitățile sale al doilea material conductor după cupru.

Conductivitatea electrică a aluminiului depinde foarte mult de impurități și puțin de tratamentul mecanic și termic. Cu cât compoziția aluminiului este mai pură, cu atât conductivitatea electrică a acestuia este mai mare și o rezistență mai bună la influențele chimice. Prelucrarea, laminarea și recoacerea afectează în mod semnificativ rezistența mecanică a aluminiului. Prelucrarea la rece a aluminiului crește duritatea, elasticitatea și rezistența la tracțiune. Rezistivitatea aluminiului la 20° C 0,026 - 0,029 ohm x mm2/m.

La înlocuirea cuprului cu aluminiu, secțiunea transversală a conductorului trebuie mărită în ceea ce privește conductivitatea, adică de 1,63 ori.

Cu o conductivitate egală, un conductor de aluminiu va fi de 2 ori mai ușor decât unul de cupru.

Pentru fabricarea conductorilor se folosește aluminiu, care conține cel puțin 98% aluminiu pur, siliciu nu mai mult de 0,3%, fier nu mai mult de 0,2%

Pentru fabricarea pieselor de piese purtătoare de curent le folosesc aliaje de aluminiu cu alte metale, de exemplu: duraluminiu - un aliaj de aluminiu cu cupru și mangan.

Silumin este un aliaj ușor de turnare din aluminiu cu un amestec de siliciu, magneziu și mangan.

Aliajele de aluminiu au proprietăți bune de turnare și rezistență mecanică ridicată.

Următoarele sunt cele mai utilizate pe scară largă în inginerie electrică: aliaje de aluminiu:

Aliaj deformabil din aluminiu de clasa AD, cu un conținut de aluminiu de cel puțin 98,8 și alte impurități până la 1,2.

Aliaj deformabil din aluminiu de calitate AD1, cu conținut de aluminiu de cel puțin 99,3 n și alte impurități de până la 0,7.

Aliaj deformabil din aluminiu AD31, având aluminiu 97,35 - 98,15 și alte impurități 1,85 -2,65.

Aliajele de clase AD și AD1 sunt utilizate pentru fabricarea carcaselor și matrițelor de cleme de feronerie. Aliajul de calitate AD31 este utilizat pentru realizarea de profile și bare colectoare utilizate pentru conductorii electrici.

Ca urmare a tratamentului termic, produsele din aliaje de aluminiu dobândesc limite ridicate de rezistență și de curgere (fluaj).

Fier - punct de topire 1539°C. Densitatea fierului este de 7,87. Fierul se dizolvă în acizi și este oxidat de halogeni și oxigen.

În inginerie electrică sunt utilizate diferite clase de oțel, de exemplu:

Oțelurile carbon sunt aliaje maleabile de fier cu carbon și alte impurități metalurgice.

Rezistivitatea oțelurilor carbon este de 0,103 - 0,204 ohm x mm 2 /m.

Oțelurile aliate sunt aliaje cu aditivi de crom, nichel și alte elemente adăugate oțelului carbon.

Oțelurile au proprietăți bune.

Următoarele sunt utilizate pe scară largă ca aditivi în aliaje, precum și pentru fabricarea de lipituri și producerea de metale conductoare:

Cadmiul este un metal maleabil. Punctul de topire al cadmiului este de 321°C. Rezistivitate 0,1 ohm x mm 2 /m. În inginerie electrică, cadmiul este utilizat pentru prepararea lipiturilor cu punct de topire scăzut și pentru acoperiri de protecție (placare cu cadmiu) pe suprafețe metalice. În proprietățile sale anticorozive, cadmiul este aproape de zinc, dar straturile de cadmiu sunt mai puțin poroase și sunt aplicate într-un strat mai subțire decât zincul.

Nichel - punct de topire 1455°C. Rezistivitatea nichelului 0,068 - 0,072 ohm x mm 2 /m. La temperaturi obișnuite nu este oxidat de oxigenul atmosferic. Nichelul este utilizat în aliaje și pentru acoperirea de protecție (nichelare) a suprafețelor metalice.

Staniu - punct de topire 231,9°C. Rezistivitatea staniului este de 0,124 - 0,116 ohm x mm 2 /m. Staniul este folosit pentru lipirea stratului de protecție (cositorirea) metalelor în formă purăși sub formă de aliaje cu alte metale.

Plumb - punct de topire 327,4°C. Rezistenta specifica 0,217 - 0,227 ohm x mm 2 /m. Plumbul este folosit în aliaje cu alte metale ca material rezistent la acizi. Adăugat la aliajele de lipit (lipituri).

Argintul este un metal foarte maleabil, maleabil. Punctul de topire al argintului este de 960,5°C. Argintul este cel mai bun conductor de căldură și curent electric. Rezistivitatea argintului este de 0,015 - 0,016 ohm x mm 2 /m. Argintul este folosit pentru acoperirea de protecție (argintirea) suprafețelor metalice.

Antimoniul este un metal strălucitor, fragil, cu un punct de topire de 631°C. Antimoniul este folosit ca aditiv în aliajele de lipit (lipituri).

Cromul este un metal dur, strălucitor. Punct de topire 1830°C. În aer la temperatură obișnuită nu se modifică. Rezistivitatea cromului este de 0,026 ohm x mm 2 /m. Cromul este utilizat în aliaje și pentru acoperirea de protecție (cromarea) a suprafețelor metalice.

Zinc - punct de topire 419,4°C. Rezistivitatea zincului 0,053 - 0,062 ohmi x mm 2 /m. În aer umed zincul se oxidează, devenind acoperit cu un strat de oxid, care protejează împotriva influențelor chimice ulterioare. În inginerie electrică, zincul este utilizat ca aditivi în aliaje și lipituri, precum și pentru acoperirea de protecție (zincarea) a suprafețelor pieselor metalice.

De îndată ce electricitatea a părăsit laboratoarele oamenilor de știință și a început să fie introdusă pe scară largă în practică viata de zi cu zi, a apărut întrebarea despre căutarea materialelor care au anumite caracteristici, uneori complet opuse, în raport cu fluxul de curent electric prin ele.

De exemplu, atunci când se transmitea energie electrică pe distanțe lungi, materialul de sârmă a fost necesar pentru a minimiza pierderile datorate încălzirii Joule în combinație cu mici caracteristici de greutate. Un exemplu în acest sens sunt liniile electrice de înaltă tensiune cunoscute, realizate din fire de aluminiu cu miez de oțel.

Sau, invers, pentru a crea încălzitoare electrice tubulare compacte, au fost necesare materiale cu rezistență electrică relativ mare și stabilitate termică ridicată. Cel mai simplu exemplu de dispozitiv care utilizează materiale cu proprietăți similare este arzătorul unei sobe electrice obișnuite de bucătărie.

Conductorii utilizați în biologie și medicină ca electrozi, sonde și sonde necesită rezistență chimică ridicată și compatibilitate cu biomaterialele, combinate cu rezistență scăzută la contact.

O întreagă galaxie de inventatori din diferite țări: Anglia, Rusia, Germania, Ungaria și SUA. Thomas Edison, după ce a efectuat mai mult de o mie de experimente testând proprietățile materialelor potrivite pentru rolul filamentelor, a creat o lampă cu o spirală de platină. Lămpile lui Edison, deși aveau o durată de viață lungă, nu erau practice din cauza costului ridicat al materialului sursă.

Lucrările ulterioare ale inventatorului rus Lodygin, care a propus utilizarea tungstenului și molibdenului relativ ieftine, refractare, cu o rezistivitate mai mare ca materiale filamentare, au descoperit aplicare practică. În plus, Lodygin a propus pomparea aerului din cilindrii lămpilor incandescente, înlocuindu-l cu gaze inerte sau nobile, ceea ce a dus la crearea lămpilor cu incandescență moderne. Pionierul producției în masă a lămpilor electrice accesibile și durabile a fost compania General Electric, căreia Lodygin i-a cesionat drepturile asupra patentelor sale și apoi a lucrat cu succes în laboratoarele companiei pentru o lungă perioadă de timp.

Această listă poate fi continuată, întrucât mintea umană iscoditoare este atât de inventivă încât uneori, pentru a rezolva o anumită problemă tehnică, are nevoie de materiale cu proprietăți fără precedent până acum sau cu combinații incredibile ale acestor proprietăți. Natura nu mai poate ține pasul cu apetitul nostru, iar oamenii de știință din întreaga lume s-au alăturat cursei pentru a crea materiale care nu au analogi naturali.

Este conectarea intenționată a unei carcase sau a carcasei dispozitivelor electrice la un dispozitiv de protecție la pământ. De obicei, împământarea se realizează sub formă de benzi de oțel sau cupru, țevi, tije sau colțuri îngropate în pământ la o adâncime mai mare de 2,5 metri, care în caz de accident asigură fluxul de curent de-a lungul dispozitivului de circuit - carcasă sau carcasă - masă - fir neutru al sursei de curent alternativ. Rezistența acestui circuit nu trebuie să fie mai mare de 4 ohmi. În acest caz, tensiunea de pe corpul dispozitivului de urgență este redusă la valori care sunt sigure pentru oameni, iar dispozitivele automate de protecție a circuitelor opresc într-un fel sau altul dispozitivul de urgență.

La calcularea elementelor de împământare de protecție, cunoașterea rezistivității solurilor, care poate varia foarte mult, joacă un rol semnificativ.

În conformitate cu datele din tabelele de referință, aria dispozitivului de împământare este selectată, numărul de elemente de împământare și proiectarea reală a întregului dispozitiv sunt calculate din aceasta. Elementele structurale ale dispozitivului de împământare de protecție sunt conectate prin sudare.

Tomografia electrică

Prospectarea electrică studiază mediul geologic din apropierea suprafeței și este folosită pentru a căuta minereu și minerale nemetalice și alte obiecte pe baza studiului diferitelor câmpuri electrice și electromagnetice artificiale. Un caz special de prospectare electrică este tomografia electrică (Electrical Resistivity Tomography) - o metodă de determinare a proprietăților rocilor prin rezistivitate.

Esența metodei este că la o anumită poziție a sursei de câmp electric se fac măsurători de tensiune pe diverse sonde, apoi sursa de câmp este mutată în altă locație sau comutată în altă sursă și măsurătorile sunt repetate. Sursele de câmp și sondele receptor de câmp sunt plasate la suprafață și în puțuri.

Apoi datele obținute sunt prelucrate și interpretate folosind metode moderne de procesare computerizată, care fac posibilă vizualizarea informațiilor sub formă de imagini bidimensionale și tridimensionale.

Fiind o metodă de căutare foarte precisă, tomografia electrică oferă o asistență neprețuită geologilor, arheologilor și paleozoologilor.

Determinarea formei de apariție a zăcămintelor de minerale și a limitelor distribuției lor (conturarea) ne permite să identificăm apariția zăcămintelor de minerale, ceea ce reduce semnificativ costurile dezvoltării lor ulterioare.

Pentru arheologi, această metodă de căutare oferă informații valoroase despre locația înmormântărilor antice și prezența artefactelor în acestea, reducând astfel costurile de excavare.

Paleozoologii folosesc tomografia electrică pentru a căuta rămășițele fosilizate ale animalelor antice; rezultatele muncii lor pot fi văzute în muzeele de științe naturale sub formă de reconstituiri uimitoare ale scheletelor megafaunei preistorice.

În plus, tomografia electrică este utilizată în timpul construcției și exploatării ulterioare a structurilor de inginerie: clădiri înalte, diguri, diguri, terasamente și altele.

Definiții ale rezistivității în practică

Uneori, pentru a rezolva probleme practice, ne putem confrunta cu sarcina de a determina compoziția unei substanțe, de exemplu, un fir pentru tăierea spumei de polistiren. Avem două bobine de sârmă de diametru adecvat din diverse materiale necunoscute nouă. Pentru a rezolva problema, este necesar să găsiți rezistivitatea lor electrică și apoi, folosind diferența dintre valorile găsite sau folosind un tabel de căutare, să determinați materialul firului.

Măsurăm cu o bandă de măsurare și tăiem 2 metri de sârmă din fiecare probă. Să determinăm diametrele firelor d₁ și d₂ cu un micrometru. După ce am pornit multimetrul la limita inferioară a măsurării rezistenței, măsurăm rezistența probei R₁. Repetăm ​​procedura pentru o altă probă și, de asemenea, îi măsurăm rezistența R₂.

Să luăm în considerare faptul că aria secțiunii transversale a firelor este calculată prin formula

S = π ∙ d 2 /4

Acum formula pentru calcularea rezistivității electrice va arăta astfel:

ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L

Înlocuind valorile obținute ale lui L, d₁ și R₁ în formula de calcul a rezistivității din articolul de mai sus, calculăm valoarea lui ρ₁ pentru prima probă.

ρ 1 = 0,12 ohm mm 2 /m

Înlocuind valorile obținute ale lui L, d₂ și R₂ în formulă, calculăm valoarea lui ρ₂ pentru a doua probă.

ρ 2 = 1,2 ohm mm 2 /m

Dintr-o comparație a valorilor lui ρ₁ și ρ₂ cu datele de referință din tabelul 2 de mai sus, concluzionăm că materialul primului eșantion este oțel, iar al doilea este nicrom, din care vom face șirul de tăiere.

Ei numesc capacitatea unui metal de a trece un curent încărcat prin el însuși. La rândul său, rezistența este una dintre caracteristicile unui material. Cu cât este mai mare rezistența electrică la o anumită tensiune, cu atât va fi mai mică. Caracterizează forța de rezistență a unui conductor la mișcarea electronilor încărcați direcționați de-a lungul acestuia. Deoarece proprietatea de transmitere a energiei electrice este reciproca rezistenței, înseamnă că aceasta va fi exprimată sub formă de formule ca raport 1/R.

Rezistivitatea depinde întotdeauna de calitatea materialului utilizat la fabricarea dispozitivelor. Se măsoară pe baza parametrilor unui conductor cu o lungime de 1 metru și o secțiune transversală de 1 milimetru pătrat. De exemplu, proprietatea de rezistență specifică a cuprului este întotdeauna egală cu 0,0175 Ohm, pentru aluminiu - 0,029, fier - 0,135, constantan - 0,48, nicrom - 1-1,1. Rezistivitatea oțelului este egală cu numărul 2*10-7 Ohm.m

Rezistența la curent este direct proporțională cu lungimea conductorului de-a lungul căruia se mișcă. Cu cât dispozitivul este mai lung, cu atât rezistența este mai mare. Va fi mai ușor de înțeles această relație dacă vă imaginați două perechi imaginare de vase comunicând între ele. Lăsați tubul de conectare să rămână mai subțire pentru o pereche de dispozitive și mai gros pentru celălalt. Când ambele perechi sunt umplute cu apă, transferul lichidului printr-un tub gros va fi mult mai rapid, deoarece va avea mai puțină rezistență la curgerea apei. Prin această analogie, este mai ușor pentru el să treacă de-a lungul unui conductor gros decât unul subțire.

Rezistivitatea, ca unitate SI, se măsoară cu Ohm.m. Conductibilitatea depinde de lungimea medie de zbor liber a particulelor încărcate, care este caracterizată de structura materialului. Metalele fără impurități, care au cele mai corecte valori, au cele mai scăzute valori de rezistență. În schimb, impuritățile distorsionează rețeaua, crescând astfel performanța acesteia. Rezistivitatea metalelor este situată într-un interval restrâns de valori la temperaturi normale: de la argint de la 0,016 la 10 μΩm (aliaje de fier și crom cu aluminiu).

Despre caracteristicile mișcării încărcatului

electronii dintr-un conductor sunt influențați de temperatură, deoarece pe măsură ce aceasta crește, amplitudinea oscilațiilor undei ale ionilor și atomilor existenți crește. Ca rezultat, electronii au mai puțin spațiu liber pentru a se mișca normal în rețeaua cristalină. Aceasta înseamnă că obstacolul în calea mișcării ordonate crește. Rezistivitatea oricărui conductor, ca de obicei, crește liniar odată cu creșterea temperaturii. Semiconductorii, dimpotrivă, se caracterizează printr-o scădere cu grade crescătoare, deoarece aceasta are ca rezultat eliberarea multor sarcini care creează direct un curent electric.

Procesul de răcire a unor conductori metalici este cunoscut temperatura dorită aduce rezistivitatea lor la o stare bruscă și scade la zero. Acest fenomen a fost descoperit în 1911 și numit supraconductivitate.

Majoritatea legilor fizicii se bazează pe experimente. Numele experimentatorilor sunt imortalizate în numele acestor legi. Unul dintre ei a fost Georg Ohm.

Experimentele lui Georg Ohm

În timpul experimentelor privind interacțiunea electricității cu diferite substanțe, inclusiv metale, el a stabilit o relație fundamentală între densitate, puterea câmpului electric și proprietatea unei substanțe, care a fost numită „conductivitate specifică”. Formula corespunzătoare acestui model, numită „Legea lui Ohm”, este următoarea:

j= λE , în care

• j— densitatea curentului electric;
• λ — conductivitate specifică, numită și „conductivitate electrică”;
• E – intensitatea câmpului electric.

În unele cazuri, o literă diferită a alfabetului grecesc este folosită pentru a indica conductivitatea - σ . Conductivitatea specifică depinde de anumiți parametri ai substanței. Valoarea acestuia este influențată de temperatură, substanțe, presiune, dacă este un gaz și, cel mai important, de structura acestei substanțe. Legea lui Ohm este respectată numai pentru substanțele omogene.

Pentru calcule mai convenabile, se folosește inversul conductivității specifice. Se numește „rezistivitate”, care este, de asemenea, asociată cu proprietățile substanței în care curge curentul electric, notate cu litera greacă. ρ și are dimensiunea Ohm*m. Dar din moment ce pentru diferit fenomene fizice Deși se aplică diferite justificări teoretice, formulele alternative pot fi utilizate pentru rezistivitate. Ele sunt o reflectare a teoriei electronice clasice a metalelor, precum și a teoriei cuantice.

Formule

În aceste formule, care sunt plictisitoare pentru cititorii obișnuiți, apar factori precum constanta lui Boltzmann, constanta lui Avogadro și constanta lui Planck. Aceste constante sunt utilizate pentru calcule care iau în considerare calea liberă a electronilor într-un conductor, viteza lor în timpul mișcării termice, gradul de ionizare, concentrația și densitatea substanței. Pe scurt, totul este destul de complicat pentru un nespecialist. Pentru a nu fi nefondat, mai jos vă puteți familiariza cu cum arată de fapt totul:

Caracteristicile metalelor

Deoarece mișcarea electronilor depinde de omogenitatea substanței, curentul dintr-un conductor metalic circulă în funcție de structura acestuia, ceea ce afectează distribuția electronilor în conductor, ținând cont de eterogenitatea acestuia. Este determinată nu numai de prezența incluziunilor de impurități, ci și de defecte fizice - fisuri, goluri etc. Eterogenitatea conductorului crește rezistivitatea acestuia, care este determinată de regula lui Matthiesen.

Această regulă ușor de înțeles spune în esență că mai multe rezistivități separate pot fi distinse într-un conductor care poartă curent. Iar valoarea rezultată va fi suma lor. Componentele vor fi rezistivitatea rețelei cristaline metalice, impuritățile și defectele conductorului. Deoarece acest parametru depinde de natura substanței, au fost definite legi corespunzătoare pentru a-l calcula, inclusiv pentru substanțele amestecate.

În ciuda faptului că aliajele sunt și metale, ele sunt considerate soluții cu o structură haotică, iar pentru calcularea rezistivității, contează ce metale sunt incluse în aliaj. Practic, majoritatea aliajelor din două componente care nu aparțin metalelor de tranziție, precum și metalele pământurilor rare, se încadrează în descrierea legii lui Nodheim.

Rezistivitatea filmelor subțiri metalice este considerată ca un subiect separat. Este destul de logic să presupunem că valoarea sa ar trebui să fie mai mare decât cea a unui conductor în vrac din același metal. Dar, în același timp, pentru film este introdusă o formulă Fuchs empirică specială, care descrie interdependența rezistivității și a grosimii filmului. Se pare că metalele din filme prezintă proprietăți semiconductoare.

Și procesul de transfer al sarcinii este influențat de electroni, care se mișcă în direcția grosimii filmului și interferează cu mișcarea sarcinilor „longitudinale”. În același timp, ele sunt reflectate de suprafața conductorului de film și, astfel, un electron oscilează între cele două suprafețe ale sale pentru o perioadă destul de lungă de timp. Un alt factor semnificativ în creșterea rezistivității este temperatura conductorului. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât rezistența este mai mare. Dimpotrivă, cu cât temperatura este mai mică, cu atât rezistența este mai mică.

Metalele sunt substanțele cu cea mai scăzută rezistivitate la așa-numita temperatură „camere”. Singurul nemetal care justifică utilizarea sa ca conductor este carbonul. Grafitul, care este una dintre soiurile sale, este utilizat pe scară largă pentru realizarea de contacte glisante. Are o foarte buna combinatie proprietăți precum rezistivitatea și coeficientul de frecare de alunecare. Prin urmare, grafitul este un material indispensabil pentru periile motoarelor electrice și alte contacte glisante. Valorile de rezistivitate ale principalelor substanțe utilizate în scopuri industriale sunt prezentate în tabelul de mai jos.

Supraconductivitate

La temperaturi corespunzătoare lichefierii gazelor, adică până la temperatura heliului lichid, care este egală cu -273 grade Celsius, rezistivitatea scade aproape până la dispariția completă. Și nu doar conductoare metalice bune, cum ar fi argintul, cuprul și aluminiul. Aproape toate metalele. În astfel de condiții, numite supraconductivitate, structura metalului nu are efect inhibitor asupra mișcării sarcinilor sub influența unui câmp electric. Prin urmare, mercurul și majoritatea metalelor devin supraconductori.

Dar, după cum sa dovedit, relativ recent, în anii 80 ai secolului XX, unele tipuri de ceramică sunt, de asemenea, capabile de supraconductivitate. Mai mult, nu trebuie să utilizați heliu lichid pentru aceasta. Astfel de materiale au fost numite supraconductori la temperatură înaltă. Cu toate acestea, au trecut deja câteva decenii, iar gama de conductori de înaltă temperatură s-a extins semnificativ. Dar utilizarea în masă a unor astfel de elemente supraconductoare la temperatură ridicată nu a fost observată. În unele țări s-au realizat instalații unice cu înlocuirea conductorilor convenționali de cupru cu supraconductori de temperatură înaltă. Pentru a menține regimul normal de supraconductivitate la temperatură înaltă, este necesar azotul lichid. Și aceasta se dovedește a fi o soluție tehnică prea costisitoare.

Prin urmare, valoarea scăzută a rezistivității dată de Natură cuprului și aluminiului le face în continuare materiale de neînlocuit pentru fabricarea diverșilor conductori electrici.

S-a stabilit experimental că rezistența R conductorul metalic este direct proporțional cu lungimea sa Lși invers proporțional cu aria secțiunii sale transversale O:

R = ρ L/ O (26.4)

unde este coeficientul ρ se numeste rezistivitate si serveste ca o caracteristica a substantei din care este realizat conductorul. Acesta este de bun simț: un fir gros ar trebui să aibă mai puțină rezistență decât un fir subțire, deoarece electronii se pot deplasa pe o zonă mai mare într-un fir gros. Și ne putem aștepta la o creștere a rezistenței odată cu creșterea lungimii conductorului, pe măsură ce crește numărul de obstacole în calea fluxului de electroni.

Valori tipice ρ Pentru materiale diferite sunt date în prima coloană a tabelului. 26.2. (Valorile reale variază în funcție de puritate, tratament termic, temperatură și alți factori.)

Tabelul 26.2. Rezistență specifică și coeficient de rezistență la temperatură (TCR) (la 20 °C)
Substanţă	ρ , Ohm m	TKS α ,°C -1
Dirijori
Argint	1,59·10 -8	0,0061
Cupru	1,68·10 -8	0,0068
Aluminiu	2,65·10 -8	0,00429
Tungsten	5,6·10 -8	0,0045
Fier	9,71·10 -8	0,00651
Platină	10,6·10 -8	0,003927
Mercur	98·10 -8	0,0009
Nicrom (aliaj de Ni, Fe, Cr)	100·10 -8	0,0004
Semiconductori 1)
Carbon (grafit)	(3-60)·10 -5	-0,0005
germaniu	(1-500)·10 -5	-0,05
Siliciu	0,1 - 60	-0,07
Dielectrice
Sticlă	10 9 - 10 12
Cauciuc dur	10 13 - 10 15
1) Valorile reale depind puternic de prezența chiar și a unor cantități mici de impurități.

Argintul are cea mai scăzută rezistivitate, care se dovedește astfel a fi cel mai bun conductor; oricum este scump. Cuprul este ușor inferior argintului; Este clar de ce firele sunt cel mai adesea făcute din cupru.

Aluminiul are o rezistivitate mai mare decât cuprul, dar are o densitate mult mai mică și este preferat în unele aplicații (de exemplu, în liniile electrice) deoarece rezistența firelor de aluminiu de aceeași masă este mai mică decât cea a cuprului. Se folosește adesea reciproca rezistivității:

σ = 1/ρ (26.5)

σ numită conductivitate specifică. Conductivitatea specifică se măsoară în unități (Ohm m) -1.

Rezistivitatea unei substanțe depinde de temperatură. De regulă, rezistența metalelor crește odată cu temperatura. Acest lucru nu ar trebui să fie surprinzător: pe măsură ce temperatura crește, atomii se mișcă mai repede, aranjamentul lor devine mai puțin ordonat și ne putem aștepta ca ei să interfereze mai mult cu fluxul de electroni. În intervale înguste de temperatură, rezistivitatea metalului crește aproape liniar cu temperatura:

Unde ρ T- rezistivitate la temperatura T, ρ 0 - rezistivitate la temperatura standard T 0, a α - coeficientul de rezistență la temperatură (TCR). Valorile lui a sunt date în tabel. 26.2. Rețineți că pentru semiconductori, TCR poate fi negativ. Acest lucru este evident, deoarece odată cu creșterea temperaturii, numărul de electroni liberi crește și ei îmbunătățesc proprietățile conductoare ale substanței. Astfel, rezistența unui semiconductor poate scădea odată cu creșterea temperaturii (deși nu întotdeauna).

Valorile lui depind de temperatură, așa că ar trebui să acordați atenție intervalului de temperatură în care valoare dată(de exemplu, conform unei cărți de referință a cantităților fizice). Dacă intervalul de schimbări de temperatură se dovedește a fi larg, atunci liniaritatea va fi încălcată și, în loc de (26.6), este necesar să se folosească o expresie care să conțină termeni care depind de a doua și a treia putere a temperaturii:

ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + yT 3),

unde sunt coeficienții β Şi γ de obicei foarte mici (punem T 0 = 0°С), dar în general T contribuţiile acestor membri devin semnificative.

La temperaturi foarte scăzute, rezistivitatea unor metale, precum și a aliajelor și compușilor, scade la zero, în limitele preciziei măsurătorilor moderne. Această proprietate se numește supraconductivitate; a fost observat pentru prima dată de fizicianul olandez Geike Kamerling-Onnes (1853-1926) în 1911, când mercurul a fost răcit sub 4,2 K. La această temperatură, rezistența electrică a mercurului a scăzut brusc la zero.

Supraconductorii intră într-o stare supraconductivă sub temperatura de tranziție, care este de obicei de câteva grade Kelvin (chiar peste zero absolut). Un curent electric a fost observat într-un inel supraconductor, care practic nu s-a slăbit în absența tensiunii timp de câțiva ani.

ÎN ultimii ani supraconductivitatea este studiată intens pentru a elucida mecanismul său și pentru a găsi materiale care prezintă supraconductivitate la temperaturi mai ridicate. temperaturi ridicate pentru a reduce costul și inconvenientul de a fi nevoit să se răcească la temperaturi foarte scăzute. Prima teorie de succes a supraconductivității a fost creată de Bardeen, Cooper și Schrieffer în 1957. Supraconductorii sunt deja utilizați la magneții mari, unde câmpul magnetic este creat de un curent electric (vezi capitolul 28), ceea ce reduce semnificativ consumul de energie. Desigur, menținerea unui supraconductor la o temperatură scăzută necesită și energie.

Comentariile și sugestiile sunt acceptate și binevenite!

Conţinut:

Apariția curentului electric are loc atunci când circuitul este închis, când apare o diferență de potențial la bornele. Mișcarea electronilor liberi într-un conductor se realizează sub influența unui câmp electric. Pe măsură ce se mișcă, electronii se ciocnesc cu atomii și le transferă parțial energia acumulată. Acest lucru duce la o scădere a vitezei lor de mișcare. Ulterior, sub influența câmpului electric, viteza de mișcare a electronilor crește din nou. Rezultatul acestei rezistențe este încălzirea conductorului prin care trece curentul. Sunt diverse moduri calculele acestei valori, inclusiv formula de rezistivitate utilizată pentru materiale cu proprietăți fizice individuale.

Rezistivitatea electrică

Esența rezistenței electrice constă în capacitatea unei substanțe de a transforma energia electrică în energie termică în timpul acțiunii curentului. Această mărime este notă cu simbolul R, iar unitatea de măsură este Ohm. Valoarea rezistenței în fiecare caz este asociată cu capacitatea unuia sau altuia.

În timpul cercetării s-a stabilit o dependență de rezistență. Una dintre principalele calități ale materialului este rezistivitatea acestuia, care variază în funcție de lungimea conductorului. Adică, pe măsură ce lungimea firului crește, crește și valoarea rezistenței. Această dependență este definită ca fiind direct proporțională.

O altă proprietate a unui material este aria sa transversală. Reprezintă dimensiunile secțiunii transversale a conductorului, indiferent de configurația acestuia. În acest caz, se obține o relație invers proporțională atunci când cu creșterea ariei secțiunii transversale scade.

Un alt factor care influențează rezistența este materialul în sine. În timpul cercetării, s-au găsit diferite rezistențe pentru diferite materiale. Astfel, s-au obținut valorile rezistivității electrice pentru fiecare substanță.

S-a dovedit că metalele sunt cei mai buni conductori. Dintre acestea, argintul are, de asemenea, cea mai scăzută rezistență și o conductivitate ridicată. Sunt folosite în cele mai critice locuri în circuitele electronice în plus, cuprul are un cost relativ scăzut.

Substanțele a căror rezistivitate este foarte mare sunt considerate conductoare slabe de curent electric. Prin urmare, ele sunt folosite ca materiale izolante. Proprietățile dielectrice sunt cele mai caracteristice porțelanului și ebonitei.

Astfel, rezistivitatea unui conductor este de mare importanță deoarece poate fi folosită pentru a determina materialul din care a fost realizat conductorul. Pentru a face acest lucru, se măsoară aria secțiunii transversale, se determină curentul și tensiunea. Acest lucru vă permite să setați valoarea rezistivității electrice, după care, folosind un tabel special, puteți determina cu ușurință substanța. În consecință, rezistivitatea este una dintre cele mai caracteristice trăsături ale unui anumit material. Acest indicator vă permite să determinați cea mai optimă lungime a circuitului electric, astfel încât echilibrul să fie menținut.

Formula

Pe baza datelor obținute, putem concluziona că rezistivitatea va fi considerată rezistența oricărui material cu unitate de suprafață și unitate de lungime. Adică, o rezistență egală cu 1 ohm apare la o tensiune de 1 volt și un curent de 1 amper. Acest indicator este influențat de gradul de puritate a materialului. De exemplu, dacă adăugați doar 1% mangan la cupru, rezistența acestuia va crește de 3 ori.

Rezistivitatea și conductivitatea materialelor

Conductivitatea și rezistivitatea sunt considerate în general la o temperatură de 20 0 C. Aceste proprietăți vor diferi pentru diferite metale:

• Cupru. Cel mai adesea folosit pentru fabricarea de fire și cabluri. Are rezistență ridicată, rezistență la coroziune, prelucrare ușoară și simplă. În cuprul bun, proporția de impurități nu este mai mare de 0,1%. Dacă este necesar, cuprul poate fi utilizat în aliaje cu alte metale.
• Aluminiu. Greutatea sa specifică este mai mică decât cea a cuprului, dar are o capacitate termică și un punct de topire mai mare. Topirea aluminiului necesită mult mai multă energie decât cuprul. Impuritățile din aluminiu de înaltă calitate nu depășesc 0,5%.
• Fier. Alături de disponibilitatea sa și costul redus, acest material are rezistivitate ridicată. În plus, are rezistență scăzută la coroziune. Prin urmare, se practică acoperirea conductoarelor de oțel cu cupru sau zinc.

Formula pentru rezistivitate la temperaturi scăzute este luată în considerare separat. În aceste cazuri, proprietățile acelorași materiale vor fi complet diferite. Pentru unii dintre ei, rezistența poate scădea la zero. Acest fenomen se numește supraconductivitate, în care caracteristicile optice și structurale ale materialului rămân neschimbate.

Rezistivitatea conductoarelor populare (metale și aliaje). Rezistivitatea oțelului

Rezistivitatea fierului, aluminiului și a altor conductori

Transmiterea energiei electrice pe distanțe mari necesită atenție pentru a minimiza pierderile rezultate din depășirea curentului de rezistență a conductorilor care alcătuiesc linia electrică. Desigur, acest lucru nu înseamnă că astfel de pierderi, care apar în mod specific în circuite și dispozitive de consum, nu joacă un rol.

Prin urmare, este important să cunoașteți parametrii tuturor elementelor și materialelor utilizate. Și nu numai electrice, ci și mecanice. Și aveți la dispoziție câteva materiale de referință convenabile care vă permit să comparați caracteristicile diferitelor materiale și să alegeți pentru proiectare și funcționare exact ceea ce va fi optim într-o anumită situație, în cazul în care sarcina este setat să fie cea mai productivă. adică cu randament ridicat, pentru a aduce energie consumatorului, se ține cont atât de economia pierderilor, cât și de mecanica liniilor în sine. Eficiența economică finală a liniei depinde de mecanică - adică de dispozitivul și aranjarea conductoarelor, izolatoarelor, suporturilor, transformatoarelor step-up/descendente, greutatea și rezistența tuturor structurilor, inclusiv firele întinse pe distanțe lungi, precum și materialele selectate pentru fiecare element structural, lucrările acestuia și costurile de exploatare. În plus, în liniile care transmit energie electrică, există cerințe mai mari pentru asigurarea siguranței atât a liniilor în sine, cât și a tot ceea ce înconjoară pe unde trec. Și acest lucru adaugă costuri atât pentru furnizarea cablajului electric, cât și pentru o marjă suplimentară de siguranță a tuturor structurilor.

Pentru comparație, datele sunt de obicei reduse la o singură formă, comparabilă. Adesea, la astfel de caracteristici se adaugă epitetul „specific”, iar valorile însele sunt considerate pe baza anumitor standarde unificate de parametri fizici. De exemplu, rezistivitatea electrică este rezistența (ohmi) a unui conductor realizat dintr-un metal (cupru, aluminiu, oțel, wolfram, aur) având o unitate de lungime și o unitate de secțiune transversală în sistemul de unități utilizate (de obicei SI). În plus, temperatura este specificată, deoarece la încălzire, rezistența conductorilor se poate comporta diferit. Condițiile medii normale de funcționare sunt luate ca bază - la 20 de grade Celsius. Și acolo unde proprietățile sunt importante atunci când se modifică parametrii de mediu (temperatură, presiune), sunt introduși coeficienți și sunt compilate tabele suplimentare și grafice de dependență.

Tipuri de rezistivitate

Deoarece apare rezistența:

• activ - sau ohmic, rezistiv - rezultat din consumul de energie electrică pentru încălzirea conductorului (metal) atunci când trece un curent electric prin acesta și
• reactiv - capacitiv sau inductiv - care apare din pierderile inevitabile datorate creării oricăror modificări ale curentului care trece prin conductorul câmpurilor electrice, atunci rezistivitatea conductorului vine în două variante:

1. Rezistenta electrica specifica la curent continuu (avand natura rezistiva) si
2. Rezistenta electrica specifica la curent alternativ (avand natura reactiva).

Aici, rezistivitatea de tip 2 este o valoare complexă; constă din două componente TC - activă și reactivă, deoarece rezistența rezistivă există întotdeauna atunci când trece curentul, indiferent de natura sa, iar rezistența reactivă apare numai cu orice modificare a curentului în circuite. În circuitele DC, reactanța apare numai atunci când procese de tranziție, care sunt asociate cu pornirea curentului (modificarea curentului de la 0 la nominal) sau cu oprirea (diferență de la nominal la 0). Și de obicei sunt luate în considerare numai atunci când se proiectează protecția la suprasarcină.

În circuitele de curent alternativ, fenomenele asociate cu reactanța sunt mult mai diverse. Ele depind nu numai de trecerea reală a curentului printr-o anumită secțiune transversală, ci și de forma conductorului, iar dependența nu este liniară.

Cert este că curentul alternativ induce un câmp electric atât în ​​jurul conductorului prin care circulă, cât și în conductorul însuși. Și din acest câmp apar curenți turbionari, care dau efectul de „împingere” a mișcării principale efective a sarcinilor, de la adâncimea întregii secțiuni transversale a conductorului până la suprafața acestuia, așa-numitul „efect de piele” (de la piele – piele). Se pare că curenții turbionari par să-și „fure” secțiunea transversală din conductor. Curentul curge într-un anumit strat aproape de suprafață, grosimea rămasă a conductorului rămâne nefolosită, nu își reduce rezistența și pur și simplu nu are rost să creștem grosimea conductorilor. Mai ales la frecvențe înalte. Prin urmare, pentru curentul alternativ, rezistența este măsurată în astfel de secțiuni ale conductorilor în care întreaga sa secțiune poate fi considerată aproape de suprafață. Un astfel de fir se numește subțire; grosimea sa este egală cu de două ori adâncimea acestui strat de suprafață, unde curenții turbionari înlocuiesc curentul principal util care curge în conductor.

Desigur, reducerea grosimii firelor rotunde nu epuizează conducția efectivă a curentului alternativ. Conductorul poate fi subțiat, dar în același timp făcut plat sub formă de bandă, atunci secțiunea transversală va fi mai mare decât cea a unui fir rotund și, în consecință, rezistența va fi mai mică. În plus, simpla creștere a suprafeței va avea ca efect creșterea secțiunii transversale efective. Același lucru poate fi obținut prin utilizarea sârmei cu toroane în loc de sârmă cu un singur nucleu. Pe de altă parte, ținând cont de efectul de piele în fire, este posibil să se facă firele compozite făcând miezul dintr-un metal care are caracteristici bune de rezistență, de exemplu, oțel, dar caracteristici electrice scăzute. În acest caz, peste oțel se realizează o împletitură de aluminiu, care are o rezistivitate mai mică.

Pe lângă efectul de piele, fluxul de curent alternativ în conductori este afectat de excitarea curenților turbionari în conductorii din jur. Astfel de curenți se numesc curenți de inducție și sunt induși atât în ​​metale care nu joacă rolul de cablare (elemente structurale portante), cât și în firele întregului complex conductor - jucând rolul de fire de alte faze, neutru. , împământare.

Toate aceste fenomene apar în toate structurile electrice, ceea ce face și mai important să existe o referință cuprinzătoare pentru o mare varietate de materiale.

Rezistivitatea conductorilor este măsurată cu instrumente foarte sensibile și precise, deoarece metalele cu cea mai mică rezistență sunt selectate pentru cablare - de ordinul ohmii * 10-6 pe metru lungime și metru pătrat. mm. secțiuni. Pentru a măsura rezistența specifică de izolație, aveți nevoie de instrumente, dimpotrivă, care au intervale foarte mari valori mari rezistență - de obicei megaohmi. Este clar că conductorii trebuie să conducă bine, iar izolatorii trebuie să izoleze bine.

Masă

Fierul ca conductor în electrotehnică

Fierul este cel mai comun metal în natură și tehnologie (după hidrogen, care este și un metal). Este cel mai ieftin și are caracteristici excelente de rezistență, așa că este folosit peste tot ca bază pentru rezistență. diverse modele.

În inginerie electrică, fierul este folosit ca conductor sub formă de fire de oțel flexibile unde sunt necesare rezistență fizică și flexibilitate, iar rezistența necesară poate fi atinsă prin secțiunea transversală corespunzătoare.

Având un tabel de rezistivități ale diferitelor metale și aliaje, puteți calcula secțiunile transversale ale firelor din diferiți conductori.

De exemplu, să încercăm să găsim secțiunea transversală echivalentă electric a conductorilor din diferite materiale: cupru, wolfram, nichel și sârmă de fier. Să luăm sârmă de aluminiu cu o secțiune transversală de 2,5 mm ca cea inițială.

Avem nevoie ca pe o lungime de 1 m rezistenta firului din toate aceste metale sa fie egala cu rezistenta celui original. Rezistența aluminiului pe 1 m lungime și 2,5 mm secțiune va fi egală cu

, unde R este rezistența, ρ este rezistivitatea metalului din tabel, S este aria secțiunii transversale, L este lungimea.

Înlocuind valorile originale, obținem rezistența unei bucăți de sârmă de aluminiu lungă de un metru în ohmi.

După aceasta, să rezolvăm formula pentru S

, vom înlocui valorile din tabel și vom obține zonele secțiunii transversale pentru diferite metale.

Deoarece rezistivitatea din tabel este măsurată pe un fir de 1 m lungime, în microohmi pe secțiune de 1 mm2, atunci am obținut-o în microohmi. Pentru a-l obține în ohmi, trebuie să înmulțiți valoarea cu 10-6. Dar nu trebuie neapărat să obținem numărul ohm cu 6 zerouri după virgulă zecimală, deoarece încă găsim rezultatul final în mm2.

După cum puteți vedea, rezistența fierului de călcat este destul de mare, firul este gros.

Dar există materiale pentru care este și mai mare, de exemplu, nichel sau constantan.

Articole înrudite:

domelectrik.ru

Tabel de rezistivitate electrică a metalelor și aliajelor în electrotehnică

Acasă > y >



Rezistența specifică a metalelor.

Rezistența specifică a aliajelor.

Valorile sunt date la o temperatură de t = 20° C. Rezistențele aliajelor depind de compoziția lor exactă.

tab.wikimassa.org

Rezistivitate electrică | Lumea sudurii

Rezistivitatea electrică a materialelor

Rezistivitatea electrică (rezistivitatea) este capacitatea unei substanțe de a împiedica trecerea curentului electric.

Unitate de măsură (SI) - Ohm m; măsurată și în Ohm cm și Ohm mm2/m.

Temperatura materialului, °C Rezistivitate electrică, Ohm m

Metalele
Aluminiu	20	0,028 10-6
Beriliu	20	0,036·10-6
Bronz fosforic	20	0,08·10-6
Vanadiu	20	0,196·10-6
Tungsten	20	0,055·10-6
hafniu	20	0,322·10-6
Duraluminiu	20	0,034·10-6
Fier	20	0,097 10-6
Aur	20	0,024·10-6
Iridiu	20	0,063·10-6
Cadmiu	20	0,076·10-6
Potasiu	20	0,066·10-6
Calciu	20	0,046·10-6
Cobalt	20	0,097 10-6
Siliciu	27	0,58 10-4
Alamă	20	0,075·10-6
Magneziu	20	0,045·10-6
Mangan	20	0,050·10-6
Cupru	20	0,017 10-6
Magneziu	20	0,054·10-6
Molibden	20	0,057 10-6
Sodiu	20	0,047 10-6
Nichel	20	0,073 10-6
Niobiu	20	0,152·10-6
Staniu	20	0,113·10-6
Paladiu	20	0,107 10-6
Platină	20	0,110.10-6
Rodiu	20	0,047 10-6
Mercur	20	0,958 10-6
Duce	20	0,221.10-6
Argint	20	0,016·10-6
Oţel	20	0,12·10-6
Tantal	20	0,146.10-6
Titan	20	0,54.10-6
Crom	20	0,131·10-6
Zinc	20	0,061·10-6
zirconiu	20	0,45.10-6
Fontă	20	0,65.10-6
Materiale plastice
Getinax	20	109–1012
Capron	20	1010–1011
Lavsan	20	1014–1016
Sticla organica	20	1011–1013
Spumă de plastic	20	1011
Clorura de polivinil	20	1010–1012
Polistiren	20	1013–1015
Polietilenă	20	1015
Fibră de sticlă	20	1011–1012
Textolit	20	107–1010
Celuloid	20	109
Ebonită	20	1012–1014
Cauciucuri
Cauciuc	20	1011–1012
Lichide
Ulei de transformator	20	1010–1013
Gaze
Aer	0	1015–1018
Copac
Lemn uscat	20	109–1010
Minerale
Cuarţ	230	109
Mica	20	1011–1015
Materiale diverse
Sticlă	20	109–1013

LITERATURĂ

• Alfa și Omega. Carte de referință rapidă / Tallinn: Printest, 1991 – 448 p.
• Manual de fizică elementară / N.N. Koshkin, M.G. Shirkevici. M., Știință. 1976. 256 p.
• Manual de sudare a metalelor neferoase / S.M. Gurevici. Kiev: Naukova Dumka. 1990. 512 p.

weldworld.ru

Rezistivitatea metalelor, electroliților și substanțelor (Tabel)

Rezistivitatea metalelor și izolatorilor

Tabelul de referință oferă valorile rezistivității p ale unor metale și izolatori la o temperatură de 18-20 ° C, exprimate în ohm cm. Valoarea lui p pentru metale depinde în mare măsură de impurități; tabelul arată valorile p pentru metale pure din punct de vedere chimic, iar pentru izolatori sunt date aproximativ. Metalele și izolatorii sunt aranjați în tabel în ordinea crescătoare a valorilor p.

Masa de rezistivitate metalica

Metale pure	104 ρ (ohm cm)	Metale pure	104 ρ (ohm cm)
Aluminiu
Duraluminiu
		Platinit 2)
		Argentan
Mangan
		Manganin
Tungsten		Constantan
Molibden		Aliaj de lemn 3)
		Trandafir din aliaj 4)
Paladiu		Fechral 6)

Tabelul rezistivității izolatorilor

Izolatoare		Izolatoare
Lemn uscat
Celuloid
		Colofoniu
Getinax		Axa _|_ de cuarț
Sticlă de sodă		Polistiren
Sticlă Pyrex
Cuarț || topoare
Cuarț topit

Rezistivitatea metalelor pure la temperaturi scăzute

Tabelul oferă valorile rezistivității (în ohm cm) ale unor metale pure la temperaturi scăzute (0°C).

Raportul de rezistență Rt/Rq al metalelor pure la temperaturi T°K și 273°K.

Tabelul de referință oferă raportul Rt/Rq al rezistențelor metalelor pure la temperaturi T°K și 273°K.

Metale pure
Aluminiu
Tungsten
Molibden

Rezistența specifică a electroliților

Tabelul oferă valorile rezistivității electroliților în ohm cm la o temperatură de 18 ° C. Concentrația soluțiilor este dată în procente, care determină numărul de grame de sare anhidră sau acid în 100 g de soluție.

Sursa de informare: SCURT GHID FIZICO-TEHNIC / Volumul 1, - M.: 1960.

infotables.ru

Rezistivitate electrică - oțel

Pagina 1

Rezistivitatea electrică a oțelului crește odată cu creșterea temperaturii, cele mai mari modificări fiind observate atunci când este încălzit la temperatura punctului Curie. După punctul Curie, rezistivitatea electrică se modifică ușor și la temperaturi peste 1000 C rămâne practic constantă.  

Datorită rezistivității electrice ridicate a oțelului, aceste iuKii creează o încetinire foarte mare a declinului debitului. La contactoarele de 100 A, timpul de oprire este de 0 07 sec, iar la contactoarele de 600 A - 0 23 sec. Datorită cerințelor speciale pentru contactoarele din seria KMV, care sunt proiectate pentru a porni și opri electromagneții acționărilor comutatoarelor de ulei, mecanismul electromagnetic al acestor contactoare permite reglarea tensiunii de acționare și a tensiunii de eliberare prin reglarea forței arcului de retur. și un arc special de rupere. Contactoarele de tip KMV trebuie să funcționeze cu o cădere mare de tensiune. Prin urmare, tensiunea minimă de funcționare pentru acești contactori poate scădea la 65% UH. O astfel de tensiune de funcționare scăzută are ca rezultat curentul care curge prin înfășurare la tensiunea nominală, rezultând o încălzire crescută a bobinei.  

Aditivul de siliciu crește rezistivitatea electrică a oțelului aproape proporțional cu conținutul de siliciu și, prin urmare, ajută la reducerea pierderilor datorate curenților turbionari care apar în oțel atunci când funcționează într-un câmp magnetic alternativ.  

Aditivul de siliciu crește rezistivitatea electrică a oțelului, ceea ce ajută la reducerea pierderilor de curenți turbionari, dar, în același timp, siliciul înrăutățește proprietățile mecanice ale oțelului și îl face casant.  

Ohm - mm2/m - rezistivitatea electrică a oțelului.  

Pentru a reduce curenții turbionari, se folosesc miezuri din clase de oțel cu rezistivitate electrică crescută a oțelului, care conțin 0 5 - 4 8% siliciu.  

Pentru a face acest lucru, un ecran subțire din oțel magnetic moale a fost pus pe un rotor masiv din aliajul optim SM-19. Rezistivitatea electrică a oțelului diferă puțin de rezistivitatea aliajului, iar CG-ul oțelului este cu aproximativ un ordin de mărime mai mare. Grosimea ecranului este selectată în funcție de adâncimea de penetrare a armonicilor dentare de ordinul întâi și este egală cu 0,8 mm. Pentru comparație, pierderile suplimentare, W, sunt date pentru un rotor cu colivie de bază și un rotor cu două straturi cu un cilindru masiv din aliaj SM-19 și cu inele de capăt din cupru.  

Principalul material conductiv magnetic este tabla de oțel electric aliat care conține de la 2 la 5% siliciu. Aditivul de siliciu mărește rezistivitatea electrică a oțelului, drept urmare pierderile de curenți turbionari sunt reduse, oțelul devine rezistent la oxidare și îmbătrânire, dar devine mai fragil. În ultimii ani, oțelul laminat la rece, orientat spre cereale, cu proprietăți magnetice mai mari în direcția de laminare, a fost utilizat pe scară largă. Pentru a reduce pierderile de la curenții turbionari, miezul magnetic este realizat sub forma unui pachet asamblat din foi de oțel ștanțate.  

Oțelul electric este oțel cu conținut scăzut de carbon. Pentru a îmbunătăți caracteristici magneticeÎn el este introdus siliciu, ceea ce determină o creștere a rezistivității electrice a oțelului. Acest lucru duce la o reducere a pierderilor de curenți turbionari.  

După tratarea mecanică, miezul magnetic este recoacet. Deoarece curenții turbionari din oțel participă la crearea decelerației, ar trebui să se concentreze asupra valorii rezistivității electrice a oțelului de ordinul Pc (Iu-15) 10 - 6 ohm cm în poziția atrasă a armăturii, magnetică sistemul este destul de saturat, prin urmare inducția inițială în diferite sisteme magnetice fluctuează în limite foarte mici și pentru oțel de calitate E Vn1 6 - 1 7 ch. Valoarea indicată de inducție menține intensitatea câmpului în oțel de ordinul Yang.  

Pentru fabricarea sistemelor magnetice (nuclee magnetice) ale transformatoarelor, se folosesc oțeluri electrice speciale cu tablă subțire cu un conținut ridicat (până la 5%) de siliciu. Siliciul favorizează decarburarea oțelului, ceea ce duce la creșterea permeabilității magnetice, reduce pierderile de histerezis și crește rezistivitatea electrică a acestuia. Creșterea rezistivității electrice a oțelului face posibilă reducerea pierderilor din acesta din cauza curenților turbionari. În plus, siliciul slăbește îmbătrânirea oțelului (creșterea pierderilor de oțel în timp), reduce magnetostricția acestuia (modificări ale formei și dimensiunii unui corp în timpul magnetizării) și, în consecință, zgomotul transformatoarelor. În același timp, prezența siliciului în oțel crește fragilitatea acestuia și îngreunează prelucrare.  

Pagini:      1    2

www.ngpedia.ru

Rezistivitate | Wikitronics wiki

Rezistivitatea este o caracteristică a unui material care determină capacitatea acestuia de a conduce curentul electric. Definit ca raportul dintre câmpul electric și densitatea curentului. În cazul general, este un tensor, dar pentru majoritatea materialelor care nu prezintă proprietăți anizotrope, este acceptat ca mărime scalară.

Denumire - ρ

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

$ \vec E $ - intensitatea câmpului electric, $ \vec j $ - densitatea curentului.

Unitatea de măsură SI este ohmimetrul (ohm m, Ω m).

Rezistența de rezistivitate a unui cilindru sau a unei prisme (între capete) a unui material cu lungimea l și secțiunea S se determină după cum urmează:

$ R = \frac(\rho l)(S). $

În tehnologie, definiția rezistivității este utilizată ca rezistență a unui conductor cu o unitate de secțiune transversală și unitate de lungime.

Rezistivitatea unor materiale utilizate în electrotehnică Edit

Material ρ la 300 K, Ohm m TKS, K⁻¹

argint	1,59.10⁻⁸	4,10.10⁻³
cupru	1,67.10⁻⁸	4,33.10⁻³
aur	2,35.10⁻⁸	3,98.10⁻³
aluminiu	2,65.10⁻⁸	4,29.10⁻³
tungsten	5,65.10⁻⁸	4,83.10⁻³
alamă	6,5.10⁻⁸	1,5.10⁻³
nichel	6,84.10⁻⁸	6,75.10⁻³
fier (α)	9,7.10⁻⁸	6,57.10⁻³
gri cositor	1,01·10⁻⁷	4,63.10⁻³
platină	1,06·10⁻⁷	6,75.10⁻³
tablă albă	1,1·10⁻⁷	4,63.10⁻³
oţel	1,6·10⁻⁷	3,3.10⁻³
duce	2,06·10⁻⁷	4,22.10⁻³
duraluminiu	4,0·10⁻⁷	2,8.10⁻³
manganina	4,3·10⁻⁷	±2·10⁻⁵
constantan	5,0·10⁻⁷	±3.10⁻⁵
Mercur	9,84·10⁻⁷	9,9.10⁻⁴
nicrom 80/20	1,05·10⁻⁶	1,8.10⁻⁴
Cantal A1	1,45·10⁻⁶	3·10⁻⁵
carbon (diamant, grafit)	1,3.10⁻⁵
germaniu	4,6.10⁻¹
siliciu	6,4·10²
etanol	3·10³
apa, distilata	5,10³
ebonită	10⁸
hârtie tare	10¹⁰
ulei de transformator	10¹¹
sticla obisnuita	5·10¹¹
polivinil	10¹²
porţelan	10¹²
lemn	10¹²
PTFE (teflon)	>10¹³
cauciuc	5·10¹³
sticlă de cuarț	10¹⁴
hârtie ceară	10¹⁴
polistiren	>10¹⁴
mica	5·10¹⁴
parafină	10¹⁵
polietilenă	3·10¹⁵
rășină acrilică	10¹⁹

ro.electronics.wikia.com

Rezistivitate electrică | formulă, volumetrică, tabel

Rezistivitatea electrică este mărime fizică, care arată măsura în care un material poate rezista trecerii curentului electric prin el. Unii oameni pot fi confuzi această caracteristică cu rezistență electrică obișnuită. În ciuda asemănării conceptelor, diferența dintre ele este că specificul se referă la substanțe, iar al doilea termen se referă exclusiv la conductori și depinde de materialul de fabricare a acestora.

Valoarea reciprocă a acestui material este conductivitatea electrică. Cu cât este mai mare acest parametru, cu atât mai bine curge curentul prin substanță. În consecință, cu cât rezistența este mai mare, cu atât mai multe pierderi asteptat la iesire.

Formula de calcul și valoarea de măsurare

Având în vedere modul în care se măsoară rezistența electrică specifică, este posibilă de asemenea urmărirea conexiunii cu nespecifice, deoarece unitățile de Ohm m sunt folosite pentru a desemna parametrul. Mărimea însăși este notată cu ρ. Cu această valoare, este posibil să se determine rezistența unei substanțe într-un anumit caz, pe baza dimensiunii acesteia. Această unitate de măsură corespunde sistemului SI, dar pot apărea și alte variații. În tehnologie puteți vedea periodic denumirea învechită Ohm mm2/m. Pentru a converti din acest sistem în cel internațional, nu va trebui să utilizați formule complexe, deoarece 1 Ohm mm2/m este egal cu 10-6 Ohm m.

Formula pentru rezistivitatea electrică este următoarea:

R= (ρ l)/S, unde:

• R – rezistența conductorului;
• Ρ – rezistivitatea materialului;
• l – lungimea conductorului;
• S – secțiunea conductorului.

Dependența de temperatură

Rezistivitatea electrică depinde de temperatură. Dar toate grupurile de substanțe se manifestă diferit atunci când se schimbă. Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când se calculează firele care vor funcționa în anumite condiții. De exemplu, pe stradă, unde valorile temperaturii depind de perioada anului, materialele necesare sunt mai puțin susceptibile la schimbări în intervalul de la -30 la +30 de grade Celsius. Dacă intenționați să îl utilizați în echipamente care vor funcționa în aceleași condiții, atunci trebuie, de asemenea, să optimizați cablarea pentru parametri specifici. Materialul este întotdeauna selectat ținând cont de utilizare.

În tabelul nominal, rezistivitatea electrică este luată la o temperatură de 0 grade Celsius. Creșterea performanței acest parametru când materialul este încălzit, se datorează faptului că intensitatea mișcării atomilor din substanță începe să crească. Purtătorii de sarcină electrică se împrăștie aleatoriu în toate direcțiile, ceea ce duce la crearea de obstacole în calea mișcării particulelor. Cantitatea de flux electric scade.

Pe măsură ce temperatura scade, condițiile pentru curgerea curentului devin mai bune. La atingerea unei anumite temperaturi, care va fi diferită pentru fiecare metal, apare supraconductibilitatea, la care caracteristica în cauză aproape ajunge la zero.

Diferențele de parametri ajung uneori la valori foarte mari. Acele materiale care au performante ridicate pot fi folosite ca izolatori. Ele ajută la protejarea cablajului de scurtcircuite și contact uman neintenționat. Unele substanțe nu sunt deloc aplicabile pentru inginerie electrică dacă au o valoare mare a acestui parametru. Alte proprietăți pot interfera cu acest lucru. De exemplu, conductibilitatea electrică a apei nu va avea de mare importanță pentru acest domeniu. Iată valorile unor substanțe cu indicatori înalți.

Materiale cu rezistivitate mare	ρ (Ohm m)
Bachelită	1016
Benzen	1015...1016
Hârtie	1015
Apă distilată	104
Apa de mare	0.3
Lemn uscat	1012
Pământul este ud	102
Sticlă de cuarț	1016
Kerosenul	1011
Marmură	108
Parafină	1015
Ulei de parafină	1014
Plexiglas	1013
Polistiren	1016
Clorura de polivinil	1013
Polietilenă	1012
Ulei de silicon	1013
Mica	1014
Sticlă	1011
Ulei de transformator	1010
Porţelan	1014
Ardezie	1014
Ebonită	1016
Chihlimbar	1018

Substanțele cu performanță scăzută sunt utilizate mai activ în inginerie electrică. Acestea sunt adesea metale care servesc drept conductori. Există, de asemenea, multe diferențe între ele. Pentru a afla rezistivitatea electrică a cuprului sau a altor materiale, merită să vă uitați la tabelul de referință.

Materiale cu rezistivitate scăzută	ρ (Ohm m)
Aluminiu	2,7·10-8
Tungsten	5,5·10-8
Grafit	8,0·10-6
Fier	1,0·10-7
Aur	2.2·10-8
Iridiu	4,74 10-8
Constantan	5,0·10-7
Oţel turnat	1.3·10-7
Magneziu	4.4·10-8
Manganin	4.3·10-7
Cupru	1,72·10-8
Molibden	5.4·10-8
Nichel-argint	3.3·10-7
Nichel	8,7 10-8
Nicrom	1.12·10-6
Staniu	1.2·10-7
Platină	1,07 10-7
Mercur	9,6·10-7
Duce	2.08·10-7
Argint	1,6·10-8
Fontă gri	1,0·10-6
Perii de cărbune	4,0·10-5
Zinc	5,9·10-8
Nikelin	0,4·10-6

Rezistivitatea electrică volumetrică specifică

Acest parametru caracterizează capacitatea de a trece curent prin volumul unei substanțe. Pentru a măsura, este necesar să se aplice un potențial de tensiune cu laturi diferite material din care produsul va fi inclus în circuitul electric. Este alimentat cu curent cu parametri nominali. După trecere, datele de ieșire sunt măsurate.

Utilizare în inginerie electrică

Modificarea parametrului când temperaturi diferite utilizat pe scară largă în inginerie electrică. Cele mai multe exemplu simplu este o lampă incandescentă care folosește un filament de nicrom. Când este încălzit, începe să strălucească. Când trece curentul prin ea, începe să se încălzească. Pe măsură ce încălzirea crește, crește și rezistența. În consecință, curentul inițial necesar pentru obținerea iluminatului este limitat. O spirală de nicrom, folosind același principiu, poate deveni un regulator pe diferite dispozitive.

Metalele prețioase, care au caracteristici adecvate pentru inginerie electrică, sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă. Pentru circuitele critice care necesită viteză mare, sunt selectate contacte de argint. Sunt scumpe, dar având în vedere cantitatea relativ mică de materiale, utilizarea lor este destul de justificată. Cuprul este inferior argintului ca conductivitate, dar are un preț mai accesibil, motiv pentru care este mai des folosit pentru a crea fire.

In conditiile in care se poate face o utilizare maxima temperaturi scăzute, se folosesc supraconductori. Pentru temperatura camerei și utilizarea în aer liber nu sunt întotdeauna adecvate, deoarece pe măsură ce temperatura crește conductivitatea lor va începe să scadă, astfel încât în ​​astfel de condiții aluminiul, cuprul și argintul rămân lideri.

În practică, sunt luați în considerare mulți parametri și acesta este unul dintre cei mai importanți. Toate calculele sunt efectuate în faza de proiectare, pentru care sunt utilizate materiale de referință.