Ce este rezistența electrică?

Curentul electric I din orice substanță este creat de mișcarea particulelor încărcate într-o anumită direcție datorită aplicării energiei externe (diferența de potențial U). Fiecare substanță are proprietăți individuale care afectează fluxul de curent în ea în moduri diferite. Aceste proprietăți sunt evaluate prin rezistența electrică R.

Georg Ohm a determinat empiric factorii care afectează mărimea rezistenței electrice a unei substanțe date formula dependenței sale de tensiune şi curent care poartă numele lui. Unitatea SI de rezistență poartă numele lui. 1 ohm este valoarea rezistenței măsurată la 0°C pentru o coloană omogenă de mercur cu lungimea de 106,3 cm cu o suprafață a secțiunii transversale de 1 mm2.

Definiție

Pentru evaluarea și aplicarea în practică a materialelor pentru producția de dispozitive electrice a fost introdus termenul «Rezistența conductorului»... Adjectivul adăugat „specific” indică coeficientul de utilizare al valorii de referință de volum acceptat pentru substanța în cauză. Acest lucru face posibilă evaluarea parametrilor electrici ai diferitelor materiale.

În acest caz, se ține cont de faptul că rezistența firului crește odată cu creșterea lungimii și scăderea secțiunii sale transversale. Sistemul SI folosește volumul unui fir omogen de 1 metru lungime și 1 m2 în secțiune transversală... În calculele tehnice se folosește o unitate de volum învechită, dar convenabilă, în afara sistemului, constând dintr-o lungime de 1 metru și o suprafață. de 1 mm.2... Formula pentru rezistența ρ este prezentată în figură.

Pentru a determina proprietățile electrice ale substanțelor, se introduce o altă caracteristică — conductivitatea specifică b. Este invers proporțional cu valoarea rezistenței, determină capacitatea materialului de a conduce curentul electric: b = 1 / p.

Cum depinde rezistența de temperatură

Conductivitatea unui material este afectată de temperatura acestuia. Diferitele grupuri de substanțe nu se comportă la fel când sunt încălzite sau răcite. Această proprietate este luată în considerare pentru firele electrice care funcționează în aer liber pe vreme caldă și rece.

Materialul și rezistența specifică a conductorului sunt selectate ținând cont de condițiile de funcționare a acestuia.

Creșterea rezistenței firelor la trecerea curentului în timpul încălzirii se explică prin faptul că, pe măsură ce temperatura metalului din acesta crește, crește intensitatea mișcării atomilor și purtătorilor de sarcini electrice în toate direcțiile, ceea ce creează obstacole inutile. la mișcarea particulelor încărcate într-o direcție și reduce valoarea fluxului lor.

Dacă temperatura metalului scade, atunci condițiile de trecere a curentului se îmbunătățesc.Când este răcit la o temperatură critică, fenomenul de supraconductivitate apare la multe metale, când rezistența lor electrică este practic nulă. Această proprietate este utilizată pe scară largă în electromagneții de mare putere.

Efectul temperaturii asupra conductivității metalelor este utilizat de industria electrică la fabricarea lămpilor cu incandescență obișnuite. A lor fir de nicrom când trece curentul, acesta este încălzit într-o astfel de stare încât emite un flux luminos. În condiții normale, rezistența nicromului este de aproximativ 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Cand becul este pornit sub tensiune, prin filament trece un curent mare care incalzeste foarte repede metalul.Totodata creste rezistenta circuitului electric, limitand curentul de pornire la valoarea nominala necesara obtinerii iluminatului. . În acest fel, se realizează o simplă reglare a puterii curentului prin intermediul unei spirale de nicrom, nefiind nevoie să se utilizeze balasturi complexe utilizate în sursele LED și fluorescente.

Cum este rezistența materialelor utilizate în inginerie

Metalele prețioase neferoase au cele mai bune proprietăți de conductivitate electrică. Prin urmare, contactele critice din dispozitivele electrice sunt realizate din argint. Dar acest lucru crește prețul final al întregului produs. Cea mai acceptabilă opțiune este utilizarea metalelor mai ieftine. De exemplu, rezistența cuprului egală cu 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m este destul de potrivită pentru astfel de scopuri.

Metale nobile - aur, argint, platină, paladiu, iridiu, rodiu, ruteniu și osmiu, numite în principal pentru rezistența lor chimică ridicată și aspectul frumos în bijuterii.De asemenea, aurul, argintul și platina au plasticitate ridicată, iar metalele din grupa platinei sunt refractare și, ca și aurul, este inert din punct de vedere chimic. Aceste avantaje ale metalelor prețioase se combină.

Aliajele de cupru cu conductivitate bună sunt folosite pentru a realiza șunturi care limitează fluxul de curenți mari prin capul de măsurare al ampermetrelor puternice.

Rezistența aluminiului 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m este puțin mai mare decât cea a cuprului, dar producția și prețul acestui metal sunt mai mici. Este si mai usor. Aceasta explică utilizarea pe scară largă în energie electrică pentru producerea de fire externe și miezuri de cablu.

Rezistența fierului 0,13 (ohm ∙ mm2) / m permite, de asemenea, utilizarea acestuia pentru a transmite curent electric, dar acest lucru duce la pierderi de putere mai mari. Aliajele de oțel au o rezistență crescută. Prin urmare, firele de oțel sunt țesute în conductoarele aeriene de aluminiu ale liniilor electrice de înaltă tensiune care sunt proiectate să reziste la sarcini de rupere.

Acest lucru este valabil mai ales atunci când se formează gheață pe fire sau rafale puternice de vânt.

Unele aliaje, de exemplu constantina și nichelina, au caracteristici rezistive stabile termic într-un anumit interval. Rezistența electrică a Nickeline practic nu se schimbă de la 0 la 100 de grade Celsius. Prin urmare, bobinele reostatului sunt fabricate din nichel.

În instrumentele de măsură, proprietatea unei modificări stricte a valorilor rezistenței platinei în raport cu temperatura sa este utilizată pe scară largă. Dacă un curent electric de la o sursă de tensiune stabilizată este trecut printr-un fir de platină și se calculează valoarea rezistenței, aceasta va indica temperatura platinei.Acest lucru permite ca scara să fie gradată în grade corespunzătoare valorilor ohmilor. Această metodă vă permite să măsurați temperatura cu o precizie de fracțiuni de grad.

Uneori, pentru a rezolva probleme practice, trebuie să cunoașteți rezistența generală sau specifică a cablului... În acest scop, directoarele de produse de cablu oferă valorile rezistenței inductive și active ale unui singur miez pentru fiecare valoare a cablului. secțiune transversală. Acestea sunt utilizate pentru a calcula sarcinile admise, căldura generată, pentru a determina condițiile de funcționare admise și pentru a alege o protecție eficientă.

Conductivitatea specifică a metalelor este afectată de modul în care sunt procesate. Utilizarea presiunii pentru deformarea plastică perturbă structura rețelei cristaline, crește numărul de defecte și crește rezistența. Pentru a o reduce, se utilizează recoacere de recristalizare.

Întinderea sau comprimarea metalelor provoacă în ele deformare elastică, din care amplitudinele vibrațiilor termice ale electronilor scad, iar rezistența scade oarecum.

La proiectarea sistemelor de împământare, este necesar să se țină cont rezistenta solului… Diferă prin definiție de metoda de mai sus și se măsoară în unități SI — Ohmi. Metru. Cu ajutorul acestuia se evaluează calitatea distribuției curentului electric în interiorul pământului.
Dependența rezistenței solului de umiditatea și temperatura solului:

Conductivitatea solului este afectată de mulți factori, inclusiv umiditatea solului, densitatea, dimensiunea particulelor, temperatura, concentrația de săruri, acizi și baze.