Во пракса, често е неопходно да се пресмета отпорноста на различни жици. Ова може да се направи со помош на формули или со користење на податоците дадени во табелата. 1.
Ефектот на материјалот на спроводникот се зема предвид со користење на отпорноста, означена со грчката буква? и има должина од 1 m и површина на пресек од 1 mm2. Најмал отпор? = 0,016 Ом mm2/m има сребро. Да ја дадеме просечната вредност на отпорноста на некои проводници:
Сребро - 0,016 , Олово - 0,21, бакар - 0,017, никелин - 0,42, алуминиум - 0,026, манганин - 0,42, волфрам - 0,055, константа - 0,5, цинк - 0,06, жива - 0,96, месинг - 0,07, 0,07, Нихром - 1,05, челик - 0,1, Фешарал - 1,2, Фосфор бронза - 0,11, Хромал - 1,45.Со различни количини на нечистотии и со различни соодноси на компоненти вклучени во составот на реостатските легури, отпорноста може малку да се промени.
Отпорот се пресметува со формулата:
каде што R е отпор, Ом; отпорност, (Ом mm2)/m; l - должина на жица, m; s - површина на пресек на жицата, mm2.
Ако дијаметарот на жицата d е познат, тогаш неговата површина на пресек е еднаква на:
Најдобро е да го измерите дијаметарот на жицата со помош на микрометар, но ако го немате, треба цврсто да навивате 10 или 20 вртења на жица на молив и да ја измерите должината на намотувањето со линијар. Поделувајќи ја должината на ликвидацијата со бројот на вртења, го наоѓаме дијаметарот на жицата.
За да се одреди должината на жица со познат дијаметар направена од даден материјал неопходен за да се добие потребниот отпор, користете ја формулата
Табела 1.
Забелешка. 1. Податоците за жици кои не се наведени во табелата треба да се земат како некои просечни вредности. На пример, за никелова жица со дијаметар од 0,18 mm, приближно можеме да претпоставиме дека површината на пресек е 0,025 mm2, отпорот од еден метар е 18 Ом, а дозволената струја е 0,075 А.
2. За различна вредност на густината на струјата, податоците во последната колона мора соодветно да се променат; на пример, при густина на струја од 6 A/mm2, тие треба да се удвојат.
Пример 1. Најдете го отпорот од 30 m бакарна жица со дијаметар од 0,1 mm.
Решение. Ние одредуваме според табелата. 1 отпор од 1 m бакарна жица, тоа е еднакво на 2,2 Ом. Затоа, отпорот од 30 m жица ќе биде R = 30 2,2 = 66 Ohms.
Пресметката со помош на формулите ги дава следните резултати: површина на пресек на жицата: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Бидејќи отпорноста на бакар е 0,017 (Ом mm2)/m, добиваме R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.
Пример 2. Колку никел жица со дијаметар од 0,5 mm е потребна за да се направи реостат со отпор од 40 Ом?
Решение. Според табелата 1, го одредуваме отпорот од 1 m од оваа жица: R = 2,12 Ohm: Затоа, за да направите реостат со отпор од 40 Ohm, потребна ви е жица чија должина е l = 40/2,12 = 18,9 m.
Ајде да ја направиме истата пресметка користејќи ги формулите. Ја наоѓаме површината на пресекот на жицата s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. И должината на жицата ќе биде l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m.
Електричниот отпор, изразен во оми, се разликува од концептот на отпорност. За да разбереме што е отпорност, треба да ја поврземе со физичките својства на материјалот.
За спроводливост и отпорност
Протокот на електрони не се движи непречено низ материјалот. При константна температура, елементарните честички се нишаат околу состојба на мирување. Покрај тоа, електроните во проводниот опсег се мешаат едни со други преку меѓусебно одбивање поради слично полнење. Така настанува отпор.
Спроводливоста е суштинска карактеристика на материјалите и ја квантификува леснотијата со која полнежите можат да се движат кога супстанцијата е изложена на електрично поле. Отпорноста е реципроцитет на материјалот и го опишува степенот на тешкотија со кој се среќаваат електроните додека се движат низ материјалот, давајќи индикација за тоа колку е добар или лош проводникот.
Важно!Електричната отпорност со висока вредност покажува дека материјалот е слаб спроводник, додека отпорноста со мала вредност укажува на добар спроводник.
Специфичната спроводливост е означена со буквата σ и се пресметува со формулата:
Отпорноста ρ, како инверзен индикатор, може да се најде на следниов начин:
Во овој израз, E е интензитетот на создаденото електрично поле (V/m), а J е густината на електричната струја (A/m²). Тогаш мерната единица ρ ќе биде:
V/m x m²/A = ом m.
За спроводливост σ, единицата во која се мери е S/m или Сименс на метар.
Видови материјали
Според отпорноста на материјалите, тие можат да се класифицираат во неколку типови:
- Диригенти. Тие ги вклучуваат сите метали, легури, раствори дисоцирани во јони, како и термички возбудени гасови, вклучително и плазма. Меѓу неметалите, графитот може да се наведе како пример;
- Полупроводници, кои всушност се непроводливи материјали, чии кристални решетки се намерно допирани со вклучување на туѓи атоми со поголем или помал број врзани електрони. Како резултат на тоа, во структурата на решетката се формираат квази-слободни вишок електрони или дупки, кои придонесуваат за спроводливоста на струјата;
- Диелектриците или дисоцираните изолатори се сите материјали кои во нормални услови немаат слободни електрони.
За транспорт на електрична енергија или во електрични инсталации за домашни и индустриски цели, често користен материјал е бакар во форма на едножилни или повеќежилни кабли. Алтернативен метал е алуминиумот, иако отпорноста на бакарот е 60% од онаа на алуминиумот. Но, тој е многу полесен од бакар, што ја предодреди неговата употреба во високонапонски далноводи. Златото се користи како проводник во електрични кола за специјална намена.
Интересно.Електричната спроводливост на чистиот бакар беше усвоена од Меѓународната електротехничка комисија во 1913 година како стандард за оваа вредност. По дефиниција, спроводливоста на бакарот измерена на 20° е 0,58108 S/m. Оваа вредност се нарекува 100% LACS, а спроводливоста на преостанатите материјали се изразува како одреден процент од LACS.
Повеќето метали имаат вредност на спроводливост помала од 100% LACS. Сепак, постојат исклучоци, како што се среброто или специјалниот бакар со многу висока спроводливост, означени соодветно C-103 и C-110.
Диелектриците не спроведуваат струја и се користат како изолатори. Примери на изолатори:
- стакло,
- керамика,
- пластика,
- гума,
- мика,
- восок,
- хартија,
- суво дрво,
- порцелан,
- некои масти за индустриска и електрична употреба и бакелит.
Помеѓу трите групи транзициите се течни. Со сигурност се знае: нема апсолутно неспроводливи медиуми и материјали. На пример, воздухот е изолатор на собна температура, но кога е изложен на силен нискофреквентен сигнал, може да стане проводник.
Одредување на спроводливост
При споредување на електричната отпорност на различни супстанции, потребни се стандардизирани услови за мерење:
- Во случај на течности, лоши спроводници и изолатори, се користат кубни примероци со должина на работ од 10 mm;
- Вредностите на отпорноста на почвите и геолошките формации се одредуваат на коцки со должина на секој раб од 1 m;
- Спроводливоста на растворот зависи од концентрацијата на неговите јони. Концентрираниот раствор е помалку дисоциран и има помалку носители на полнеж, што ја намалува спроводливоста. Како што се зголемува разредувањето, се зголемува бројот на јонски парови. Концентрацијата на растворите е поставена на 10%;
- За да се одреди отпорноста на металните проводници, се користат жици со должина од метар и пресек од 1 mm².
Ако некој материјал, како што е металот, може да обезбеди слободни електрони, тогаш кога ќе се примени потенцијална разлика, електрична струја ќе тече низ жицата. Како што се зголемува напонот, повеќе електрони се движат низ супстанцијата во временската единица. Ако сите дополнителни параметри (температура, површина на пресек, должина и жичен материјал) се непроменети, тогаш односот на струјата и применетиот напон е исто така константен и се нарекува спроводливост:
Според тоа, електричниот отпор ќе биде:
Резултатот е во оми.
За возврат, проводникот може да биде со различни должини, големини на пресек и изработен од различни материјали, што ја одредува вредноста на Р. Математички, оваа врска изгледа вака:
Материјалниот фактор го зема предвид коефициентот ρ.
Од ова можеме да ја изведеме формулата за отпорност:
Ако вредностите на S и l одговараат на дадените услови за компаративна пресметка на отпорност, т.е. 1 mm² и 1 m, тогаш ρ = R. Кога се менуваат димензиите на проводникот, се менува и бројот на оми.
Кога е затворено електрично коло, на чии терминали има потенцијална разлика, се јавува електрична струја. Слободните електрони, под влијание на силите на електричното поле, се движат по спроводникот. Во нивното движење, електроните се судираат со атомите на спроводникот и им даваат снабдување со нивната кинетичка енергија. Брзината на движење на електроните постојано се менува: кога електроните се судираат со атомите, молекулите и другите електрони, таа се намалува, а потоа под влијание на електричното поле се зголемува и повторно се намалува при нов судир. Како резултат на тоа, во проводникот се воспоставува рамномерен проток на електрони со брзина од неколку фракции од сантиметар во секунда. Следствено, електроните кои минуваат низ проводникот секогаш наидуваат на отпор на нивното движење од неговата страна. Кога електричната струја поминува низ проводник, вториот се загрева.
Електричен отпор
Електричниот отпор на проводникот, кој се означува со латиница р, е својство на тело или медиум да ја претвора електричната енергија во топлинска енергија кога низ него поминува електрична струја.
На дијаграмите, електричниот отпор е означен како што е прикажано на слика 1, А.
Се нарекува променлив електричен отпор, кој служи за промена на струјата во колото реостат. На дијаграмите, реостатите се означени како што е прикажано на Слика 1, б. Во принцип, реостат е направен од жица со еден или друг отпор, намотана на изолациона основа. Лизгачот или рачката на реостатот се поставува во одредена положба, како резултат на што потребниот отпор се внесува во колото.
Долг проводник со мал пресек создава голем отпор на струја. Кратките проводници со голем пресек нудат мал отпор на струја.
Ако земете два проводници од различни материјали, но со иста должина и пресек, тогаш проводниците ќе ја спроведуваат струјата поинаку. Ова покажува дека отпорноста на проводникот зависи од материјалот на самиот проводник.
Температурата на проводникот исто така влијае на неговата отпорност. Како што се зголемува температурата, отпорот на металите се зголемува, а отпорноста на течностите и јагленот се намалува. Само некои специјални метални легури (манганин, константан, никел и други) тешко ја менуваат нивната отпорност со зголемување на температурата.
Значи, гледаме дека електричниот отпор на проводникот зависи од: 1) должината на спроводникот, 2) напречниот пресек на спроводникот, 3) материјалот на спроводникот, 4) температурата на спроводникот.
Единицата на отпор е еден ом. Ом често се претставува со грчката голема буква Ω (омега). Затоа, наместо да напишете „Отпорот на проводникот е 15 оми“, можете едноставно да напишете: р= 15 Ω.
1.000 оми се нарекуваат 1 килооми(1kOhm или 1kΩ),
1.000.000 оми се нарекува 1 мегаом(1mOhm или 1MΩ).
При споредување на отпорноста на спроводниците од различни материјали, потребно е да се земе одредена должина и пресек за секој примерок. Тогаш ќе можеме да процениме кој материјал подобро или полошо спроведува електрична струја.
Видео 1. Отпорност на проводникот
Електрична отпорност
Се нарекува отпор во оми на проводник долг 1 m, со пресек од 1 mm² отпорности се означува со грчката буква ρ (ро).
Табела 1 ги прикажува отпорностите на некои спроводници.
Табела 1
Отпорност на различни проводници
Табелата покажува дека железна жица со должина од 1 m и пресек од 1 mm² има отпор од 0,13 Ohm. За да добиете отпор од 1 Ohm, треба да земете 7,7 m од таквата жица. Среброто има најниска отпорност. Отпорност од 1 ом може да се добие со земање 62,5 m сребрена жица со пресек од 1 mm². Среброто е најдобриот проводник, но цената на среброто ја исклучува можноста за негова масовна употреба. По среброто во табелата доаѓа бакар: 1 m бакарна жица со пресек од 1 mm² има отпор од 0,0175 Ohm. За да добиете отпор од 1 ом, треба да земете 57 m таква жица.
Хемиски чист бакар, добиен со рафинирање, најде широка употреба во електротехниката за производство на жици, кабли, намотки на електрични машини и уреди. Алуминиумот и железото исто така широко се користат како проводници.
Отпорот на проводникот може да се одреди со формулата:
Каде р– отпорност на проводникот во оми; ρ – специфичен отпор на проводникот; л– должина на спроводникот во m; С– пресек на спроводникот во mm².
Пример 1.Определете ја отпорноста на 200 m железна жица со пресек од 5 mm².
Пример 2.Пресметајте го отпорот на 2 km алуминиумска жица со пресек од 2,5 mm².
Од формулата за отпор лесно можете да ја одредите должината, отпорноста и пресекот на проводникот.
Пример 3.За радио приемник, потребно е да се навива отпор од 30 Ohm од никелова жица со пресек од 0,21 mm². Одредете ја потребната должина на жицата.
Пример 4.Определете го пресекот од 20 m нихромна жица ако нејзиниот отпор е 25 Ом.
Пример 5.Жицата со пресек од 0,5 mm² и должина од 40 m има отпор од 16 оми. Одреди го материјалот на жицата.
Материјалот на проводникот ја карактеризира неговата отпорност.
Врз основа на табелата за отпорност, откриваме дека оловото го има овој отпор.
Погоре беше наведено дека отпорноста на проводниците зависи од температурата. Ајде да го направиме следниот експеримент. Ајде да навиваме неколку метри тенка метална жица во форма на спирала и да ја поврземе оваа спирала со колото на батеријата. За да ја измериме струјата, поврзуваме амперметар со колото. Кога серпентина се загрева во пламенот на горилникот, ќе забележите дека отчитувањата на амперметарот ќе се намалат. Ова покажува дека отпорноста на металната жица се зголемува со загревање.
За некои метали, кога се загреваат за 100°, отпорот се зголемува за 40-50%. Постојат легури кои малку ја менуваат нивната отпорност со загревање. Некои специјални легури практично не покажуваат промена во отпорот при промена на температурата. Отпорот на металните спроводници се зголемува со зголемување на температурата, додека отпорноста на електролитите (течни спроводници), јагленот и некои цврсти материи, напротив, се намалува.
Способноста на металите да ја менуваат својата отпорност со промена на температурата се користи за конструирање на отпорни термометри. Овој термометар е платина жица намотана на рамка од мика. Со поставување на термометар, на пример, во печка и мерење на отпорноста на платинската жица пред и по загревањето, може да се одреди температурата во печката.
Промената на отпорноста на проводникот кога се загрева на 1 ом од почетната отпорност и на 1° температура се вика температурен коефициент на отпори се означува со буквата α.
Ако на температура тОтпорот на проводникот е 0 р 0 и на температура теднакви р т, потоа температурниот коефициент на отпор
Забелешка.Пресметката со оваа формула може да се направи само во одреден температурен опсег (до приближно 200°C).
Ги прикажуваме вредностите на температурниот коефициент на отпор α за некои метали (Табела 2).
табела 2
Вредности на температурни коефициенти за некои метали
Од формулата за температурен коефициент на отпор одредуваме р т:
р т = р 0 .
Пример 6.Определете го отпорот на железна жица загреана на 200°C ако нејзиниот отпор на 0°C е 100 Ohms.
р т = р 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 оми.
Пример 7.Отпорен термометар направен од платина жица имал отпор од 20 оми во просторија на 15°C. Термометарот беше ставен во рерната и по извесно време беше измерен неговиот отпор. Се покажа дека е еднакво на 29,6 Ом. Одредете ја температурата во рерната.
Електрична спроводливост
Отпорот на проводникот досега го сметавме како пречка што проводникот ја дава на електричната струја. Но, сепак, струјата тече низ проводникот. Затоа, спроводникот освен отпор (пречка) има и способност да спроведува електрична струја, односно спроводливост.
Колку поголем отпор има проводникот, толку е помала спроводливоста, толку полошо ја спроведува електричната струја и, обратно, колку е помал отпорот на проводникот, толку е поголема спроводливоста, толку полесно е струјата да помине низ проводникот. Според тоа, отпорот и спроводливоста на проводникот се реципрочни величини.
Од математиката е познато дека инверзната 5 е 1/5 и обратно, инверзната 1/7 е 7. Затоа, ако отпорот на проводникот се означува со буквата р, тогаш спроводливоста е дефинирана како 1/ р. Спроводливоста обично се симболизира со буквата g.
Електричната спроводливост се мери во (1/Ом) или во сименс.
Пример 8.Отпорот на проводникот е 20 оми. Одреди ја неговата спроводливост.
Ако р= 20 Ом, тогаш
Пример 9.Спроводливоста на проводникот е 0,1 (1/Ом). Одреди го неговиот отпор
Ако g = 0,1 (1/Ом), тогаш р= 1 / 0,1 = 10 (Ом)
Содржина:
Во електротехниката, еден од главните елементи на електричните кола се жиците. Нивната задача е да поминуваат електрична струја со минимални загуби. Одамна експериментално е утврдено дека за да се минимизираат загубите на електрична енергија, жиците најдобро се прават од сребро. Токму овој метал ги обезбедува својствата на проводникот со минимален отпор во оми. Но, бидејќи овој благороден метал е скап, неговата употреба во индустријата е многу ограничена.
Алуминиумот и бакарот станаа главни метали за жици. За жал, отпорноста на железото како спроводник на електрична енергија е превисока за да се направи добра жица. И покрај пониската цена, се користи само како потпорна основа за жици на далноводи.
Вакви различни отпори
Отпорот се мери во оми. Но, за жици оваа вредност се покажува како многу мала. Ако се обидете да направите мерења со тестер во режим на мерење отпор, ќе биде тешко да го добиете точниот резултат. Покрај тоа, без разлика каква жица ќе земеме, резултатот на екранот на уредот малку ќе се разликува. Но, тоа не значи дека всушност електричниот отпор на овие жици ќе има ист ефект врз загубите на електрична енергија. За да го потврдите ова, треба да ја анализирате формулата што се користи за пресметување на отпорот:
Оваа формула користи количини како што се:
Излегува дека отпорот го одредува отпорот. Постои отпор пресметан со формула користејќи друг отпор. Оваа електрична отпорност ρ (грчката буква rho) е она што ја одредува предноста на одреден метал како електричен проводник:
Затоа, ако користите бакар, железо, сребро или кој било друг материјал за да направите идентични жици или проводници со посебен дизајн, материјалот ќе ја игра главната улога во неговите електрични својства.
Но, всушност, ситуацијата со отпорот е посложена отколку едноставно пресметување користејќи ги формулите дадени погоре. Овие формули не ги земаат предвид температурата и обликот на дијаметарот на проводникот. И со зголемување на температурата, отпорноста на бакар, како и секој друг метал, станува поголема. Многу јасен пример за ова ќе биде блескаво сијалица. Отпорот на неговата спирала можете да го измерите со тестер. Потоа, откако ја измеривте струјата во колото со оваа светилка, користете го Омовиот закон за да го пресметате неговиот отпор во состојба на сјај. Резултатот ќе биде многу поголем отколку при мерење на отпорот со тестер.
Исто така, бакарот нема да ја даде очекуваната ефикасност при високи струи ако се занемари обликот на напречниот пресек на проводникот. Ефектот на кожата, кој се јавува правопропорционално со зголемувањето на струјата, ги прави проводниците со кружен пресек неефикасни, дури и ако се користи сребро или бакар. Поради оваа причина, отпорот на тркалезна бакарна жица при висока струја може да биде поголем од оној на рамна алуминиумска жица.
Покрај тоа, дури и ако нивните области со дијаметар се исти. Со наизменична струја, се појавува и ефектот на кожата, кој се зголемува како што се зголемува фреквенцијата на струјата. Ефектот на кожата значи тенденција на струја да тече поблиску до површината на проводникот. Поради оваа причина, во некои случаи е попрофитабилно да се користи сребрена обвивка на жици. Дури и мало намалување на отпорноста на површината на сребрениот бакарен проводник значително ја намалува загубата на сигналот.
Генерализација на концептот на отпорност
Како и во секој друг случај што е поврзан со прикажување на димензиите, отпорноста се изразува во различни системи на единици. SI (Меѓународен систем на единици) користи ом m, но исто така е прифатливо да се користи Ohm*kV mm/m (ова е несистемска единица на отпорност). Но, во вистински проводник, вредноста на отпорноста не е константна. Бидејќи сите материјали имаат одредена чистота, која може да варира од точка до точка, неопходно беше да се создаде соодветна претстава за отпорот во вистинскиот материјал. Оваа манифестација беше Омовиот закон во диференцијална форма:
Овој закон најверојатно нема да важи за плаќањата на домаќинствата. Но, при дизајнирање на различни електронски компоненти, на пример, отпорници, кристални елементи, секако се користи. Бидејќи ви овозможува да вршите пресметки врз основа на дадена точка за која има густина на струја и јачина на електричното поле. И соодветната отпорност. Формулата се користи за нехомогени изотропни како и анизотропни супстанции (кристали, празнење на гас, итн.).
Како да се добие чист бакар
За да се минимизираат загубите во бакарните жици и јадрата на кабелот, тој мора да биде особено чист. Ова се постигнува со посебни технолошки процеси:
- врз основа на електронски сноп и зонско топење;
- повторено чистење со електролиза.
Затоа, важно е да се знаат параметрите на сите употребени елементи и материјали. И не само електрични, туку и механички. И имајте на располагање неколку пригодни референтни материјали кои ви дозволуваат да ги споредите карактеристиките на различни материјали и да изберете за дизајн и работа токму она што ќе биде оптимално во одредена ситуација.
Во енергетските далноводи, каде што целта е да се испорача енергија до потрошувачот на најпродуктивен начин, односно со висока ефикасност, се земаат предвид и економичноста на загубите и механиката на самите водови. Конечната економска ефикасност на водот зависи од механиката - односно, уредот и распоредот на спроводниците, изолаторите, носачите, трансформаторите што се зголемуваат/намалуваат, тежината и цврстината на сите конструкции, вклучувајќи ги и жиците што се протегаат на долги растојанија, како и материјалите избрани за секој конструктивен елемент, неговата работа и оперативните трошоци. Дополнително, во линиите што пренесуваат електрична енергија, има повисоки барања за обезбедување на безбедноста и на самите линии и на се околу нив каде што поминуваат. И ова ги зголемува трошоците и за обезбедување на електрични жици и за дополнителна маргина на безбедност на сите структури.
За споредба, податоците обично се сведуваат на единствена, споредлива форма. Честопати, на таквите карактеристики се додава епитетот „специфичен“, а самите вредности се разгледуваат врз основа на одредени стандарди обединети со физички параметри. На пример, електричната отпорност е отпор (оми) на проводник направен од некој метал (бакар, алуминиум, челик, волфрам, злато) кој има единечна должина и единечен пресек во системот на мерни единици што се користат (обично SI ). Покрај тоа, температурата е наведена, бидејќи кога се загрева, отпорот на проводниците може да се однесува поинаку. Како основа се земаат нормални просечни услови за работа - на 20 степени Целзиусови. И онаму каде што својствата се важни кога се менуваат параметрите на животната средина (температура, притисок), се воведуваат коефициенти и се составуваат дополнителни табели и графикони на зависност.
Видови на отпорност
Бидејќи отпорот се случува:
- активен - или омски, отпорен - што произлегува од трошењето на електрична енергија за загревање на проводникот (металот) кога електрична струја поминува низ него, и
- реактивни - капацитивни или индуктивни - што се јавуваат од неизбежните загуби поради создавање на какви било промени во струјата што минува низ проводникот на електричните полиња, тогаш отпорноста на проводникот доаѓа во две варијанти:
- Специфичен електричен отпор на еднонасочна струја (што има отпорна природа) и
- Специфичен електричен отпор на наизменична струја (има реактивна природа).
Овде, отпорноста од тип 2 е сложена вредност, таа се состои од две TC компоненти - активна и реактивна, бидејќи отпорниот отпор секогаш постои кога поминува струја, без оглед на неговата природа, а реактивен отпор се јавува само со каква било промена на струјата во кола. Во DC кола, реактансата се јавува само за време на минливи процеси кои се поврзани со вклучување на струјата (промена на струјата од 0 на номинална) или исклучување (разлика од номинална до 0). И тие обично се земаат предвид само при дизајнирање на заштита од преоптоварување.
Во кола на наизменична струја, феномените поврзани со реактансата се многу поразновидни. Тие зависат не само од вистинскиот премин на струја низ одреден пресек, туку и од обликот на проводникот, а зависноста не е линеарна.
Факт е дека наизменичната струја предизвикува електрично поле и околу проводникот низ кој тече и во самиот проводник. И од ова поле произлегуваат вртложни струи, кои даваат ефект на „туркање“ на вистинското главно движење на полнежите, од длабочините на целиот пресек на проводникот до неговата површина, таканаречениот „ефект на кожа“ (од кожа - кожа). Излегува дека вртложните струи се чини дека го „крадат“ неговиот пресек од проводникот. Струјата тече во одреден слој блиску до површината, преостанатата дебелина на проводникот останува неискористена, не ја намалува неговата отпорност и едноставно нема смисла да се зголеми дебелината на проводниците. Особено на високи фреквенции. Затоа, за наизменична струја, отпорот се мери во такви делови на проводници каде што целиот негов дел може да се смета за блиску до површината. Таквата жица се нарекува тенка, нејзината дебелина е еднаква на двапати поголема од длабочината на овој површински слој, каде што вртложните струи ја поместуваат корисната главна струја што тече во проводникот.
Се разбира, намалувањето на дебелината на тркалезните жици не ја исцрпува ефективната спроводливост на наизменичната струја. Проводникот може да се разреди, но во исто време да се направи рамно во форма на лента, тогаш пресекот ќе биде повисок од оној на тркалезна жица, и соодветно на тоа, отпорот ќе биде помал. Дополнително, едноставното зголемување на површината ќе има ефект на зголемување на ефективниот пресек. Истото може да се постигне со користење на заглавена жица наместо едножилна; згора на тоа, заглавената жица е пофлексибилна од едножилната жица, која често е вредна. Од друга страна, земајќи го предвид ефектот на кожата кај жиците, можно е жиците да се направат композитни со тоа што јадрото ќе се направи од метал кој има добри цврсти карактеристики, на пример, челик, но ниски електрични карактеристики. Во овој случај, над челикот се прави алуминиумска плетенка, која има помала отпорност.
Покрај ефектот на кожата, протокот на наизменична струја во проводниците е под влијание на возбудувањето на вртложни струи во околните проводници. Ваквите струи се нарекуваат индукциски струи, и тие се индуцирани и кај металите кои не играат улога на жици (носечки структурни елементи), така и во жиците на целиот спроводлив комплекс - играат улога на жици од други фази, неутрални , заземјување.
Сите овие појави се случуваат во сите електрични структури, што го прави уште поважно да се има сеопфатна референца за широк спектар на материјали.
Отпорноста на проводниците се мери со многу чувствителни и прецизни инструменти, бидејќи за жици се избираат метали со најмал отпор - по редослед на оми * 10 -6 по метар должина и квадратни метри. мм. секции. За да се измери отпорноста на изолацијата, потребни ви се инструменти, напротив, кои имаат опсег на многу големи вредности на отпор - обично мегоми. Јасно е дека проводниците мора добро да се спроведат, а изолаторите мора добро да изолираат.
Табела
| Табела на отпорност на проводници (метали и легури) |
||||
| Проводен материјал | Состав (за легури) | Отпорност ρ mΩ × mm 2/m |
||
| бакар, цинк, калај, никел, олово, манган, железо итн. | ||||
| Алуминиум | ||||
| Волфрам | ||||
| Молибден | ||||
| бакар, калај, алуминиум, силициум, берилиум, олово итн. (освен цинк) | ||||
| железо, јаглерод | ||||
| бакар, никел, цинк | ||||
| Манганин | бакар, никел, манган | |||
| Константан | бакар, никел, алуминиум | |||
| никел, хром, железо, манган | ||||
| железо, хром, алуминиум, силициум, манган | ||||
Железото како проводник во електротехниката
Железото е најчестиот метал во природата и технологијата (по водородот, кој исто така е метал). Тој е најевтин и има одлични карактеристики на јачина, затоа се користи насекаде како основа за јачината на различни структури.
Во електротехниката, железото се користи како спроводник во форма на флексибилни челични жици каде што е потребна физичка сила и флексибилност, а потребната отпорност може да се постигне преку соодветниот пресек.
Имајќи табела за отпорност на разни метали и легури, можете да ги пресметате пресеците на жиците направени од различни проводници.
Како пример, да се обидеме да го најдеме електрично еквивалентниот пресек на проводниците направени од различни материјали: бакар, волфрам, никел и железна жица. Ајде да земеме алуминиумска жица со пресек од 2,5 mm како почетна.
Ни треба во должина од 1 m отпорноста на жицата направена од сите овие метали да биде еднаква на отпорноста на оригиналната. Отпорот на алуминиум по должина од 1 m и дел од 2,5 mm ќе биде еднаков на
Каде Р- отпор, ρ – отпорност на металот од масата, С- површина на пресек, Л- должина.
Заменувајќи ги оригиналните вредности, го добиваме отпорот на парче алуминиумска жица долга метар во оми.
После ова, да ја решиме формулата за С
Ќе ги замениме вредностите од табелата и ќе ги добиеме пресечните површини за различни метали.
Бидејќи отпорноста во табелата се мери на жица долга 1 m, во микрооми на дел од 1 mm 2, тогаш го добивме во микрооми. За да го добиете во оми, треба да ја помножите вредноста со 10 -6. Но, не мора нужно да го добиеме бројот Ом со 6 нули по децималната точка, бидејќи сè уште го наоѓаме конечниот резултат во mm2.
Како што можете да видите, отпорот на железото е доста висок, жицата е густа.
Но, постојат материјали за кои е уште поголем, на пример, никел или константан.