Vad är elektriskt motstånd?

Den elektriska strömmen I i något ämne skapas av rörelsen av laddade partiklar i en viss riktning på grund av appliceringen av extern energi (potentialskillnad U). Varje ämne har individuella egenskaper som påverkar strömflödet i det på olika sätt. Dessa egenskaper utvärderas av det elektriska motståndet R.

Georg Ohm bestämde empiriskt de faktorer som påverkar storleken på det elektriska motståndet för ett givet ämne formeln för dess beroende av spänning och ström som är uppkallad efter honom. SI-enheten för motstånd är uppkallad efter honom. 1 ohm är motståndsvärdet uppmätt vid 0°C för en homogen kolonn av kvicksilver 106,3 cm lång med en tvärsnittsarea på 1 mm2.

Definition

För att utvärdera och i praktiken använda material för tillverkning av elektriska apparater introducerades termen «ledarresistans»... Det tillagda adjektivet "specifik" anger användningskoefficienten för volymreferensvärdet som accepteras för ämnet i fråga. Detta gör det möjligt att utvärdera de elektriska parametrarna för olika material.

I detta fall tas hänsyn till att trådens motstånd ökar med en ökning av dess längd och en minskning av dess tvärsnitt. SI-systemet använder volymen av en homogen tråd 1 meter lång och 1 m2 i tvärsnitt... I tekniska beräkningar används en föråldrad men bekväm volymenhet utanför systemet, bestående av en längd på 1 meter och en area på 1 mm.2... Formeln för motstånd ρ visas i figuren.

För att bestämma ämnens elektriska egenskaper introduceras en annan egenskap — specifik konduktivitet b. Det är omvänt proportionellt mot motståndsvärdet, bestämmer materialets förmåga att leda elektrisk ström: b = 1 / p.

Hur motståndet beror på temperaturen

Konduktiviteten hos ett material påverkas av dess temperatur. Olika grupper av ämnen beter sig inte på samma sätt när de värms eller kyls. Denna egenskap tas med i beräkningen för elektriska ledningar som fungerar utomhus i varmt och kallt väder.

Ledarens material och specifika motstånd väljs med hänsyn till villkoren för dess drift.

Ökningen av ledningarnas motstånd mot passage av ström under uppvärmning förklaras av det faktum att när temperaturen på metallen i den ökar, ökar intensiteten av rörelse hos atomer och bärare av elektriska laddningar i alla riktningar, vilket skapar onödiga hinder för laddade partiklars rörelse i en riktning och minskar värdet av deras flöde.

Om temperaturen på metallen minskar, förbättras förutsättningarna för strömpassage.När den kyls till en kritisk temperatur uppträder fenomenet supraledning i många metaller, när deras elektriska motstånd är praktiskt taget noll. Denna egenskap används ofta i högeffektelektromagneter.

Temperaturens inverkan på metallers ledningsförmåga används av den elektriska industrin vid tillverkning av vanliga glödlampor. Deras nikrom tråd när strömmen passeras värms den upp till ett sådant tillstånd att den avger ett ljusflöde. Under normala förhållanden är motståndet för nikrom cirka 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

När glödlampan slås på under spänning passerar en stor ström genom glödtråden, vilket mycket snabbt värmer upp metallen.Samtidigt ökar motståndet i den elektriska kretsen, vilket begränsar startströmmen till det nominella värdet som krävs för att få belysning . På detta sätt utförs en enkel reglering av strömstyrkan med hjälp av en nikrom spiral, det finns inget behov av att använda komplexa förkopplingsdon som används i LED- och lysrörskällor.

Hur är resistansen hos material som används i teknik

Icke-järnhaltiga ädelmetaller har de bästa elektriska konduktivitetsegenskaperna. Därför är kritiska kontakter i elektriska apparater gjorda av silver. Men detta ökar slutpriset på hela produkten. Det mest acceptabla alternativet är att använda billigare metaller. Till exempel är kopparmotståndet lika med 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m ganska lämpligt för sådana ändamål.

Ädelmetaller - guld, silver, platina, palladium, iridium, rodium, rutenium och osmium, namngivna främst för sin höga kemiska motståndskraft och vackra utseende i smycken.Dessutom har guld, silver och platina hög plasticitet, och metaller från platinagruppen är eldfasta och, liksom guld, är de kemiskt inerta. Dessa fördelar med ädelmetaller kombineras.

Kopparlegeringar med god ledningsförmåga används för att göra shuntar som begränsar flödet av stora strömmar genom mäthuvudet på kraftfulla amperemetrar.

Resistansen hos aluminium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m är något högre än för koppar, men produktionen och priset för denna metall är lägre. Den är också lättare. Detta förklarar dess breda användning inom el för produktion av externa ledningar och kabelkärnor.

Motstånd av järn 0,13 (ohm ∙ mm2) / m tillåter också dess användning för att överföra elektrisk ström, men detta leder till större effektförluster. Stållegeringar har ökad styrka. Därför vävs ståltrådar in i aluminiumledningarna på högspänningsledningar som är konstruerade för att motstå brottbelastningar.

Detta gäller särskilt när det bildas is på ledningar eller kraftiga vindbyar.

Vissa legeringar, till exempel konstantin och nickelin, har termiskt stabila resistiva egenskaper inom ett visst område. Det elektriska motståndet hos Nickeline ändras praktiskt taget inte från 0 till 100 grader Celsius. Därför är reostatspolar gjorda av nickel.

I mätinstrument används i stor utsträckning egenskapen för en strikt förändring av motståndsvärdena för platina med avseende på dess temperatur. Om en elektrisk ström från en stabiliserad spänningskälla leds genom en platinatråd och resistansvärdet beräknas, kommer det att indikera platinatemperaturen.Detta gör att skalan kan graderas i grader som motsvarar ohm-värden. Denna metod låter dig mäta temperaturen med en noggrannhet av bråkdelar av en grad.

Ibland, för att lösa praktiska problem, behöver du känna till kabelns allmänna eller specifika resistans... För detta ändamål tillhandahåller kabelproduktkatalogerna värdena för det induktiva och aktiva motståndet för en enskild kärna för varje värde på tvärsnitt. De används för att beräkna de tillåtna belastningarna, den genererade värmen, bestämma de tillåtna driftförhållandena och välja effektivt skydd.

Den specifika ledningsförmågan hos metaller påverkas av hur de bearbetas. Användningen av tryck för plastisk deformation stör kristallgitterstrukturen, ökar antalet defekter och ökar motståndet. För att minska den används omkristallisationsglödgning.

Sträckning eller komprimering av metaller orsakar elastisk deformation i dem, från vilken amplituderna för elektronernas termiska vibrationer minskar och motståndet minskar något.

Vid utformning av jordningssystem är det nödvändigt att ta hänsyn till jordmotstånd… Den skiljer sig per definition från ovanstående metod och mäts i SI-enheter — Ohm. Meter. Med dess hjälp utvärderas kvaliteten på distributionen av elektrisk ström inuti marken.
Beroende av markens motståndskraft på markens fuktighet och temperatur:

Markens ledningsförmåga påverkas av många faktorer, inklusive markfuktighet, densitet, partikelstorlek, temperatur, koncentration av salter, syror och baser.