Какво е електрическо съпротивление

Електрическият ток I във всяко вещество се създава от движението на заредени частици в определена посока поради прилагането на външна енергия (потенциална разлика U). Всяко вещество има индивидуални свойства, които влияят на протичането на ток в него по различни начини. Тези свойства се оценяват чрез електрическото съпротивление R.

Георг Ом емпирично е определил факторите, влияещи върху величината на електрическото съпротивление на дадено вещество формула на нейната зависимост от напрежение и ток, който е кръстен на него. Единицата за съпротива на SI е кръстена на него. 1 ом е стойността на съпротивлението, измерена при 0ОС при хомогенна колона от живак с дължина 106,3 cm с площ на напречното сечение 1 mm2.

Определение

За да се оцени и приложи на практика материали за производството на електрически устройства, терминът е въведен «Съпротивление на проводника»… Добавеното прилагателно „специфично“ показва коефициента на използване на референтната стойност на обема, приета за въпросното вещество. Това дава възможност за оценка на електрическите параметри на различни материали.

В този случай се взема предвид, че съпротивлението на проводника се увеличава с увеличаване на дължината му и намаляване на напречното му сечение. Системата SI използва обема на хомогенен проводник с дължина 1 метър и напречно сечение 1 m2… При техническите изчисления се използва остаряла, но удобна единица за обем извън системата, състояща се от дължина 1 метър и площ от 1 мм.2… Формулата за съпротивление ρ е показана на фигурата.

За определяне на електрическите свойства на веществата се въвежда друга характеристика — специфична проводимост b. Той е обратно пропорционален на стойността на съпротивлението, определя способността на материала да провежда електрически ток: b = 1 / p.

Как съпротивлението зависи от температурата

Проводимостта на материала се влияе от неговата температура. Различните групи вещества не се държат еднакво при нагряване или охлаждане. Това свойство се взема предвид при електрическите проводници, работещи на открито при горещо и студено време.

Материалът и специфичното съпротивление на проводника се избират, като се вземат предвид условията на неговата работа.

Увеличаването на съпротивлението на проводниците към преминаване на ток по време на нагряване се обяснява с факта, че с повишаване на температурата на метала в него се увеличава интензивността на движение на атоми и носители на електрически заряди във всички посоки, което създава ненужни пречки за движението на заредени частици в една посока и намалява стойността на техния поток.

Ако температурата на метала се намали, тогава условията за преминаване на ток се подобряват. Когато се охлади до критична температура, явлението свръхпроводимост се появява в много метали, когато тяхното електрическо съпротивление е практически нула. Това свойство се използва широко в електромагнити с висока мощност.

Влиянието на температурата върху проводимостта на металите се използва от електрическата промишленост при производството на обикновени лампи с нажежаема жичка. Техен нихромова нишка когато токът премине, той се нагрява до такова състояние, че излъчва светлинен поток. При нормални условия съпротивлението на нихром е около 1,05 ÷ 1,4 (ом ∙ мм2) / м.

Когато крушката е включена под напрежение, през нишката преминава голям ток, който много бързо загрява метала.В същото време съпротивлението на електрическата верига се увеличава, ограничавайки началния ток до номиналната стойност, необходима за получаване на осветление. По този начин се извършва просто регулиране на силата на тока чрез нихромова спирала, няма нужда да се използват сложни баласти, използвани в светодиодни и луминесцентни източници.

Как е съпротивлението на материалите, използвани в инженерството

Цветните благородни метали имат най-добрите свойства на електропроводимост. Следователно критичните контакти в електрическите устройства са изработени от сребро. Но това увеличава крайната цена на целия продукт. Най -приемливият вариант е да се използват по -евтини метали. Например, съпротивлението на медта е равно на 0,0175 (ом ∙ mm2) / m е доста подходящ за такива цели.

Благородни метали — злато, сребро, платина, паладий, иридий, родий, рутений и осмий, наречени главно поради високата си химическа устойчивост и красиви поява в бижутата. Също злато, сребро и платина имат висока пластичност и метали от платинова група — огнеупорни и, подобно на златото, той е химически инертен. Тези предимства на благородните метали се комбинират.

Медни сплави с добра проводимост се използват за направата на шунтове, които ограничават потока на големи токове през измервателната глава на мощни амперметри.

Съпротивление на алуминий 0,026 ÷ 0,029 (ом ∙ мм2) / м е малко по -висок от този на медта, но производството и цената на този метал са по -ниски. Освен това е и по -лек. Това обяснява широкото му използване в електроенергията за производство на външни проводници и кабелни жила.

Съпротивление на желязо 0,13 (ом ∙ мм2) / m също позволява използването му за предаване на електрически ток, но това води до по -големи загуби на мощност. Стоманените сплави имат повишена якост. Следователно, стоманените нишки са вплетени в алуминиевите въздушни проводници на електропроводи с високо напрежение, които са проектирани да издържат на скъсващи натоварвания.

Това е особено вярно, когато ледът се образува по проводници или силни пориви на вятъра.

Някои сплави, например константин и никелин, имат термостабилни резистивни характеристики в определен диапазон. Електрическото съпротивление на Nickeline практически не се променя от 0 до 100 градуса по Целзий. Следователно спиралите за реостати са направени от никел.

В измервателните уреди широко се използва свойството на строга промяна в стойностите на съпротивлението на платината спрямо нейната температура. Ако електрически ток от стабилизиран източник на напрежение преминава през платинен проводник и стойността на съпротивлението се изчислява, той ще покаже температурата на платината. Това позволява скалата да бъде градуирана в градуси, съответстващи на стойностите на Ом. Този метод ви позволява да измервате температурата с точност на части от градуса.

Понякога, за да разрешите практически проблеми, трябва да знаете общо или специфично съпротивление на кабела… За тази цел директориите на кабелните продукти предоставят стойностите на индуктивното и активното съпротивление на едно ядро ​​за всяка стойност на напречното сечение. Те се използват за изчисляване на допустимите натоварвания, генерираната топлина, определяне на допустимите условия на работа и избор на ефективна защита.

Специфичната проводимост на металите се влияе от начина, по който се обработват. Използването на налягане за пластична деформация нарушава структурата на кристалната решетка, увеличава броя на дефектите и увеличава съпротивлението. За да се намали, се използва рекристализационно отгряване.

Разтягането или компресирането на метали причинява еластична деформация в тях, от която амплитудите на топлинните вибрации на електроните намаляват, а съпротивлението намалява донякъде.

При проектирането на заземителни системи е необходимо да се вземе предвид съпротивление на почвата… Той се различава по дефиниция от горния метод и се измерва в единици SI — Ом. Метър. С негова помощ се оценява качеството на разпространение на електрически ток вътре в земята.
Зависимост на съпротивлението на почвата от почвената влага и температурата:

Проводимостта на почвата се влияе от много фактори, включително влажност на почвата, плътност, размер на частиците, температура, концентрация на соли, киселини и основи.