Vase eritakistus: kuidas väärtust mõõdetakse, arvutusvalemid, raua ja alumiiniumi näitajad

Iga aine on võimeline juhtima voolu erineval määral, seda väärtust mõjutab materjali takistus. Vase, alumiiniumi, terase ja mis tahes muu elemendi eritakistust tähistatakse kreeka tähestiku tähega ρ. See väärtus ei sõltu juhi sellistest omadustest nagu suurus, kuju ja füüsikaline olek, samas kui tavaline elektritakistus võtab neid parameetreid arvesse. Eritakistust mõõdetakse oomides, korrutatuna mm²-ga ja jagatud meetriga.

Kategooriad ja nende kirjeldus

Iga materjal on võimeline avaldama kahte tüüpi takistust, olenevalt sellele tarnitavast elektrist. Vool võib olla vahelduv või konstantne, mis mõjutab oluliselt aine tehnilisi parameetreid. Niisiis, on selliseid takistusi:

1. Omitšeskoe. See avaldub alalisvoolu mõjul. See iseloomustab hõõrdumist, mis tekib elektriliselt laetud osakeste liikumisel juhis.
2. Aktiivne. See määratakse kindlaks sama põhimõtte järgi, kuid see on juba loodud vahelduvvoolu mõjul.

Sellega seoses on ka kaks konkreetse väärtuse määratlust. Alalisvoolu puhul on see võrdne takistusega, mida avaldab ühikulise fikseeritud ristlõikepindalaga juhtiva materjali pikkusühik. Potentsiaalne elektriväli mõjutab kõiki juhte, samuti pooljuhte ja lahuseid, mis on võimelised ioone juhtima. See väärtus määrab materjali enda juhtivad omadused. Juhi kuju ja selle mõõtmeid ei võeta arvesse, seetõttu võib seda nimetada elektrotehnika ja materjaliteaduse baasiks.

Vahelduvvoolu läbimise tingimustes arvutatakse konkreetne väärtus juhtiva materjali paksust arvesse võttes. Siin ei mõjutata mitte ainult potentsiaali, vaid ka pöörisvoolu, lisaks võetakse arvesse elektriväljade sagedust. Seda tüüpi takistus on suurem kui konstantse voolu korral, kuna siin võetakse arvesse keerisevälja takistuse positiivset väärtust. Samuti sõltub see väärtus juhi enda kujust ja suurusest. Just need parameetrid määravad ära laetud osakeste keerisliikumise olemuse.

Vahelduvvool põhjustab juhtides teatud elektromagnetilisi nähtusi. Need on juhtiva materjali elektrilise jõudluse jaoks väga olulised:

1. Nahaefekti iseloomustab elektromagnetvälja nõrgenemine, mida rohkem see tungib juhi keskkonda. Seda nähtust nimetatakse ka pinnaefektiks.
2. Lähedusefekt vähendab voolutihedust külgnevate juhtmete läheduse ja mõju tõttu.

Need mõjud on väga olulised juhtme optimaalse paksuse arvutamisel, kuna kasutatakse raadiusega traati Suurem voolu tungimise sügavus materjali, jääb ülejäänud mass kasutamata ja seetõttu on selline lähenemine ebaefektiivne. Vastavalt tehtud arvutustele on juhtiva materjali efektiivne läbimõõt mõnes olukorras järgmine:

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

Seda silmas pidades kasutatakse kõrgsagedusvoolude jaoks aktiivselt lamedaid mitmesoonelisi kaableid, mis koosnevad paljudest õhukestest juhtmetest.

Metallide omadused

Metalljuhtide spetsiifilised näitajad on toodud spetsiaalsetes tabelites. Nende andmete põhjal saab teha vajalikud edasised arvutused. Sellise takistustabeli näide on näha pildil.

Tabel näitab, et hõbeda juhtivus on kõrgeim – see on ideaalne juht kõigi olemasolevate metallide ja sulamite seas. Kui arvutada, kui palju sellest materjalist juhtmeid on vaja 1 oomi takistuse saamiseks, siis tuleb välja 62,5 m. Sama väärtusega rauast traati kulub koguni 7,7 m.

Vase voorused

Ükskõik kui imelised omadused hõbedal ka poleks, on see selleks liiga kallis materjal massiline kasutamine elektrivõrkudes, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt igapäevaelus ja tööstuses vask. Spetsiifilise näitaja poolest on see hõbeda järel teisel kohal ning levimuse ja tootmislihtsuse poolest sellest palju parem. Vasel on muid eeliseid, mis on muutnud selle kõige laialdasemalt kasutatavaks juhiks. Need sisaldavad:

• kõrge korrosioonikindlus;
• mehaaniline tugevus;
• vastupidavus deformatsioonile;
• fikseerimise lihtsus jootmise ja keevitamise teel;
• kõrge töödeldavus (oma pehmuse tõttu valtsitakse vask mis tahes paksusega lehtedeks ja venitatakse sellest võib traat olla nii õhuke, et selle ristlõike väärtus on tuhandikud millimeeter).

Elektrotehnikas kasutamiseks kasutatakse rafineeritud vaske, mis pärast sulfiidmaagist sulatamist läbib röstimis- ja puhumisprotsessid ning seejärel tingimata elektrolüütilise puhastamise. Pärast sellist töötlemist saate väga kõrge kvaliteediga materjali (klassid M1 ja M0), mis sisaldab 0,1–0,05% lisandeid. Oluline nüanss on hapniku olemasolu äärmiselt väikestes kogustes, kuna see mõjutab negatiivselt vase mehaanilisi omadusi.

Sageli asendatakse see metall odavamate materjalidega – alumiiniumi ja rauaga, aga ka erinevate pronksidega (sulamid räni, berülliumi, magneesiumi, tina, kaadmiumi, kroomi ja fosforiga). Sellistel kompositsioonidel on suurem tugevus kui puhtal vasel, kuigi juhtivus on väiksem.

Alumiiniumi eelised

Kuigi alumiiniumil on suurem vastupidavus ja habras, on selle laialdane kasutamine tingitud sellest, et seda pole nii vähe kui vaske ja seetõttu on see odavam. Alumiiniumi eritakistus on 0,028 ja selle madal tihedus muudab selle 3,5 korda kergemaks kui vask.

Elektritöödel kasutatakse puhastatud alumiiniumi klassi A1, mis ei sisalda rohkem kui 0,5% lisandeid. Kõrgemat klassi AB00 kasutatakse elektrolüütkondensaatorite, elektroodide ja alumiiniumfooliumi valmistamiseks. Lisandite sisaldus selles alumiiniumis ei ületa 0,03%. Samuti on olemas puhas metall AB0000, sealhulgas mitte rohkem kui 0,004% lisandeid. Samuti on olulised lisandid ise: nikkel, räni ja tsink mõjutavad alumiiniumi juhtivust ebaoluliselt ning vase, hõbeda ja magneesiumi sisaldus selles metallis annab käegakatsutava efekti. Kõige enam vähendavad juhtivust tallium ja mangaan.

Alumiiniumil on head korrosioonivastased omadused. Õhuga kokkupuutel kaetakse see õhukese oksiidkilega, mis kaitseb seda edasise hävimise eest. Mehaaniliste omaduste parandamiseks legeeritakse metall teiste elementidega.

Terase ja raua indikaatorid

Raua eritakistus on vase ja alumiiniumiga võrreldes väga kõrge, aga tänu kättesaadavus, tugevus ja vastupidavus deformatsioonile, kasutatakse materjali laialdaselt elektritööstuses tootmine.

Kuigi raual ja terasel, mille eritakistus on veelgi suurem, on olulisi puudusi, on juhtivate materjalide tootjad leidnud meetodeid nende kompenseerimiseks. Eelkõige saab madalast korrosioonikindlusest üle terastraadi katmise tsingi või vasega.

Naatriumi omadused

Metalliline naatrium on ka juhtmete tootmisel väga paljulubav. Vastupidavuse poolest ületab see oluliselt vaske, kuid selle tihedus on 9 korda väiksem kui sellel. See võimaldab materjali kasutada ülikergete juhtmete valmistamisel.

Metalliline naatrium on väga pehme ja täiesti ebastabiilne igasuguste deformatsioonimõjude suhtes, mis muudab selle kasutamine on problemaatiline - sellest metallist traat peab olema kaetud väga tugeva ümbrisega, millel on äärmiselt väike paindlikkus. Korpus peab olema õhukindel, kuna naatrium on kõige neutraalsemates tingimustes väga reaktiivne. See oksüdeerub õhu käes koheselt ja reageerib ägedalt veega, sealhulgas õhuga.

Teine naatriumi kasutamise eelis on selle kättesaadavus. Seda on võimalik saada sula naatriumkloriidi elektrolüüsi käigus, mida maailmas on piiramatus koguses. Teised metallid on selles osas selgelt kaotamas.

Konkreetse juhi jõudluse arvutamiseks on vaja traadi konkreetse arvu ja pikkuse korrutis jagada selle ristlõike pindalaga. Tulemuseks on takistuse väärtus oomides. Näiteks selleks, et määrata, millega võrdub 5 mm² nimiristlõikega 200 m raudtraadi takistus, peate 0,13 korrutama 200-ga ja jagama tulemuse 5-ga. Vastus on 5,2 oomi.

Arvutusreeglid ja -funktsioonid

Mikrooomeetreid kasutatakse metallilise kandja takistuse mõõtmiseks. Tänapäeval toodetakse neid digitaalsel kujul, seega on nende abiga tehtud mõõtmised täpsed. Seda saab seletada asjaoluga, et metallidel on kõrge juhtivuse tase ja nende takistus on äärmiselt madal. Näiteks näidikute alumine lävi on 10 ^-7 Ohm.

Mikrooommeetrite abil saab kiiresti kindlaks teha, kui hea kontakt on ning millist takistust näitavad generaatorite, elektrimootorite ja trafode, aga ka elektribusside mähised. Võimalik on arvutada ka teiste metallide sisalduse olemasolu valuplokis. Näiteks kullatud volframitüki juhtivus on poole väiksem kui täiskuldse detaili juhtivus. Samamoodi saate tuvastada juhi sisemised defektid ja õõnsused.

Traadi parameetrite - selle pikkuse, läbimõõdu ja takistuse - arvutamiseks peate lihtsalt teadma selle konkreetse väärtuse ρ väärtust.

Eritakistuse valem on järgmine: ρ = Ohmm²/ m. Sõnades võib seda kirjeldada kui juhtme 1 meetri takistustristlõike pindalaga 1 mm². Eeldatakse, et temperatuur on standardne - 20 ° C.

Temperatuuri mõju mõõtmisele

Mõne juhtme soojendamine või jahutamine mõjutab oluliselt mõõtevahendite jõudlust. Näitena võib tuua järgmise katse: akuga on vaja ühendada spiraalselt keritud traat ja vooluringiga ühendada ampermeeter.

Mida rohkem juht soojeneb, seda väiksemaks muutuvad instrumendi näidud. Voolu tugevus on pöördvõrdeline takistusega. Seetõttu võib järeldada, et kuumutamise tulemusena metalli juhtivus väheneb. Suuremal või vähemal määral käituvad nii kõik metallid, kuid mõnedes sulamites juhtivuse muutusi praktiliselt ei täheldata.

Tähelepanuväärne on see, et vedelad juhid ja mõned tahked mittemetallid kipuvad temperatuuri tõustes oma takistust vähendama. Kuid teadlased muutsid selle metallide võime enda kasuks. Teades temperatuuri takistustegurit (α) mõne materjali kuumutamisel, on võimalik määrata välistemperatuur. Näiteks vilgukiviraamile asetatud plaatinatraat pannakse ahju ja mõõdetakse takistust. Sõltuvalt sellest, kui palju see on muutunud, tehakse järeldus ahju temperatuuri kohta. Seda disaini nimetatakse takistustermomeetriks.

Kui temperatuuril t0 juhi takistus on r0 ja temperatuuril t võrdub rt, siis on takistuse temperatuuritegur

Seda valemit saab arvutada ainult teatud temperatuurivahemikus (kuni umbes 200 ° C).