ความต้านทานของตัวนำนิกเกิล ความต้านทาน

ในทางปฏิบัติมักจำเป็นต้องคำนวณความต้านทานของสายไฟต่างๆ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้สูตรหรือใช้ข้อมูลที่ระบุในตาราง 1.

ผลกระทบของวัสดุตัวนำถูกนำมาพิจารณาโดยใช้ความต้านทานซึ่งแสดงด้วยตัวอักษรกรีก? และมีความยาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 มม. 2 ความต้านทานต่ำสุด? = 0.016 โอห์ม mm2/m มีสีเงิน ให้เราหาค่าเฉลี่ยของความต้านทานของตัวนำบางตัว:

เงิน - 0.016 , ตะกั่ว - 0.21, ทองแดง - 0.017, นิกเกิล - 0.42, อลูมิเนียม - 0.026, แมงกานีส - 0.42, ทังสเตน - 0.055, คอนสแตนตัน - 0.5, สังกะสี - 0.06, ปรอท - 0.96, ทองเหลือง - 0.07, นิโครม - 1.05, เหล็ก - 0.1, Fechral - 1.2, ฟอสเฟอร์บรอนซ์ - 0.11, โครมัล - 1.45

ด้วยปริมาณสิ่งสกปรกที่แตกต่างกันและอัตราส่วนของส่วนประกอบที่แตกต่างกันซึ่งรวมอยู่ในองค์ประกอบของโลหะผสมรีโอสแตติก ความต้านทานอาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย

ความต้านทานคำนวณโดยใช้สูตร:

โดยที่ R คือความต้านทาน, โอห์ม; ความต้านทาน (โอห์ม mm2)/m; ล. - ความยาวสายไฟ, ม.; s - พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด mm2

หากทราบเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด d พื้นที่หน้าตัดจะเท่ากับ:

วิธีที่ดีที่สุดคือวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวดโดยใช้ไมโครมิเตอร์ แต่ถ้าคุณไม่มี คุณควรพันลวด 10 หรือ 20 รอบบนดินสอให้แน่น แล้ววัดความยาวของขดลวดด้วยไม้บรรทัด เมื่อหารความยาวของขดลวดด้วยจำนวนรอบเราจะพบเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด

ในการกำหนดความยาวของเส้นลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่รู้จักซึ่งทำจากวัสดุที่กำหนดซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้ความต้านทานที่ต้องการ ให้ใช้สูตร

ตารางที่ 1.

บันทึก. 1. ข้อมูลสำหรับสายไฟที่ไม่อยู่ในตารางควรถือเป็นค่าเฉลี่ยบางส่วน ตัวอย่างเช่น สำหรับลวดนิกเกิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.18 มม. เราสามารถประมาณได้ว่าพื้นที่หน้าตัดคือ 0.025 mm2 ความต้านทานของหนึ่งเมตรคือ 18 โอห์ม และกระแสไฟฟ้าที่อนุญาตคือ 0.075 A

2. สำหรับค่าความหนาแน่นกระแสที่แตกต่างกัน ข้อมูลในคอลัมน์สุดท้ายจะต้องเปลี่ยนแปลงตามนั้น ตัวอย่างเช่น ที่ความหนาแน่นกระแส 6 A/mm2 ควรเพิ่มเป็นสองเท่า

ตัวอย่างที่ 1 ค้นหาความต้านทานของลวดทองแดง 30 ม. ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1 มม.

สารละลาย. เรากำหนดตามตาราง ความต้านทาน 1 เส้นของลวดทองแดง 1 ม. มีค่าเท่ากับ 2.2 โอห์ม ดังนั้นความต้านทานของสายไฟ 30 ม. จะเท่ากับ R = 30 2.2 = 66 โอห์ม

การคำนวณโดยใช้สูตรให้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้: พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด: s = 0.78 0.12 = 0.0078 mm2 เนื่องจากความต้านทานของทองแดงคือ 0.017 (โอห์ม mm2)/m เราจึงได้ R = 0.017 · 30/0.0078 = 65.50 ม.

ตัวอย่างที่ 2 ต้องใช้ลวดนิกเกิลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 มม. เท่าใดในการสร้างลิโน่ที่มีความต้านทาน 40 โอห์ม

สารละลาย. ตามตารางครับ 1 เรากำหนดความต้านทาน 1 ม. ของสายนี้: R = 2.12 โอห์ม: ดังนั้นเพื่อสร้างลิโน่ที่มีความต้านทาน 40 โอห์มคุณต้องใช้ลวดที่มีความยาว l = 40/2.12 = 18.9 ม.

ลองทำการคำนวณแบบเดียวกันโดยใช้สูตร เราพบพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด s = 0.78 · 0.52 = 0.195 mm2 และความยาวของเส้นลวดจะเท่ากับ l = 0.195 40/0.42 = 18.6 ม.

เนื้อหา:

ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า องค์ประกอบหลักอย่างหนึ่งของวงจรไฟฟ้าคือสายไฟ หน้าที่ของพวกเขาคือส่งกระแสไฟฟ้าโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด มีการพิจารณามานานแล้วว่าเพื่อลดการสูญเสียไฟฟ้า สายไฟจึงทำมาจากเงินได้ดีที่สุด เป็นโลหะที่ให้คุณสมบัติของตัวนำที่มีความต้านทานน้อยที่สุดในหน่วยโอห์ม แต่เนื่องจากโลหะมีตระกูลนี้มีราคาแพง การใช้ในอุตสาหกรรมจึงมีจำกัดมาก

อลูมิเนียมและทองแดงกลายเป็นโลหะหลักสำหรับสายไฟ น่าเสียดายที่ความต้านทานของเหล็กในฐานะตัวนำไฟฟ้าสูงเกินไปที่จะสร้างลวดที่ดีได้ แม้จะมีต้นทุนที่ต่ำกว่า แต่ก็ใช้เป็นฐานรองสำหรับสายไฟเท่านั้น

แนวต้านต่างกันขนาดนี้

ความต้านทานวัดเป็นโอห์ม แต่สำหรับสายไฟค่านี้จะถือว่าน้อยมาก หากคุณพยายามทำการวัดด้วยเครื่องทดสอบในโหมดการวัดความต้านทาน จะทำให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องได้ยาก ยิ่งไปกว่านั้นไม่ว่าเราจะต่อสายอะไรก็ตาม ผลลัพธ์บนหน้าจออุปกรณ์จะแตกต่างกันเล็กน้อย แต่ไม่ได้หมายความว่าในความเป็นจริงความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟเหล่านี้จะมีผลเช่นเดียวกันกับการสูญเสียไฟฟ้า เพื่อยืนยันสิ่งนี้ คุณต้องวิเคราะห์สูตรที่ใช้คำนวณความต้านทาน:

สูตรนี้ใช้ปริมาณเช่น:

ปรากฎว่าความต้านทานเป็นตัวกำหนดความต้านทาน มีความต้านทานคำนวณโดยสูตรโดยใช้ความต้านทานอื่น ความต้านทานไฟฟ้า ρ (อักษรกรีก rho) คือสิ่งที่กำหนดข้อดีของโลหะชนิดใดชนิดหนึ่งในฐานะตัวนำไฟฟ้า:

ดังนั้นหากคุณใช้ทองแดง เหล็ก เงิน หรือวัสดุอื่นใดเพื่อสร้างสายไฟหรือตัวนำที่เหมือนกันซึ่งมีการออกแบบพิเศษ วัสดุนั้นจะมีบทบาทสำคัญในคุณสมบัติทางไฟฟ้า

แต่ในความเป็นจริง สถานการณ์ที่มีการต่อต้านนั้นซับซ้อนกว่าการคำนวณโดยใช้สูตรที่ให้ไว้ข้างต้น สูตรเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงอุณหภูมิและรูปร่างของเส้นผ่านศูนย์กลางตัวนำ และเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของทองแดงก็เหมือนกับโลหะอื่นๆ ที่จะมากขึ้น ตัวอย่างที่ชัดเจนของเรื่องนี้ก็คือหลอดไฟแบบไส้ คุณสามารถวัดความต้านทานของเกลียวได้ด้วยเครื่องทดสอบ จากนั้นเมื่อวัดกระแสในวงจรด้วยหลอดไฟนี้แล้ว ให้ใช้กฎของโอห์มเพื่อคำนวณความต้านทานในสถานะเรืองแสง ผลลัพธ์จะยิ่งใหญ่กว่าการวัดความต้านทานด้วยเครื่องทดสอบมาก

ในทำนองเดียวกันทองแดงจะไม่ให้ประสิทธิภาพที่คาดหวังที่กระแสสูงหากละเลยรูปร่างหน้าตัดของตัวนำ ผลกระทบที่ผิวหนังซึ่งเกิดขึ้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้า ทำให้ตัวนำที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมไม่ได้ผล แม้ว่าจะใช้เงินหรือทองแดงก็ตาม ด้วยเหตุนี้ ความต้านทานของลวดทองแดงกลมที่กระแสไฟฟ้าสูงอาจสูงกว่าความต้านทานของลวดอลูมิเนียมแบบแบน

ยิ่งไปกว่านั้น แม้ว่าพื้นที่เส้นผ่านศูนย์กลางจะเท่ากันก็ตาม ด้วยกระแสสลับ เอฟเฟกต์สกินก็จะปรากฏขึ้นเช่นกัน โดยจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ของกระแสที่เพิ่มขึ้น ผลกระทบทางผิวหนัง หมายถึง แนวโน้มของกระแสที่จะไหลเข้าใกล้พื้นผิวของตัวนำมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ในบางกรณีการใช้สายไฟเคลือบเงินจึงมีประโยชน์มากกว่า ความต้านทานพื้นผิวของตัวนำทองแดงชุบเงินแม้ลดลงเล็กน้อยก็ช่วยลดการสูญเสียสัญญาณได้อย่างมาก

ลักษณะทั่วไปของแนวคิดเรื่องความต้านทาน

เช่นเดียวกับในกรณีอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแสดงขนาด ความต้านทานจะแสดงในระบบหน่วยต่างๆ SI (ระบบหน่วยสากล) ใช้ ohm m แต่ก็สามารถใช้ Ohm*kV mm/m ได้เช่นกัน (ซึ่งเป็นหน่วยต้านทานที่ไม่เป็นระบบ) แต่ในตัวนำจริง ค่าความต้านทานไม่คงที่ เนื่องจากวัสดุทั้งหมดมีความบริสุทธิ์ที่แน่นอน ซึ่งอาจแตกต่างกันไปในแต่ละจุด จึงจำเป็นต้องสร้างความต้านทานที่สอดคล้องกันในวัสดุจริง การสำแดงนี้เป็นกฎของโอห์มในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล:

กฎหมายนี้มีแนวโน้มว่าจะไม่นำไปใช้กับการชำระเงินของครัวเรือน แต่ในระหว่างการออกแบบชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น ตัวต้านทาน องค์ประกอบคริสตัล ก็ถูกนำมาใช้อย่างแน่นอน เนื่องจากช่วยให้คุณสามารถคำนวณตามจุดที่กำหนดซึ่งมีความหนาแน่นกระแสและความแรงของสนามไฟฟ้า และค่าความต้านทานที่สอดคล้องกัน สูตรนี้ใช้สำหรับสารไอโซโทรปิกที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและสารแอนไอโซโทรปิก (ผลึก การปล่อยก๊าซ ฯลฯ)

วิธีรับทองแดงบริสุทธิ์

เพื่อลดการสูญเสียในสายทองแดงและแกนสายเคเบิล จะต้องบริสุทธิ์เป็นพิเศษ สิ่งนี้ทำได้โดยกระบวนการทางเทคโนโลยีพิเศษ:

• ขึ้นอยู่กับลำแสงอิเล็กตรอนและการหลอมโซน
• การทำความสะอาดด้วยกระแสไฟฟ้าซ้ำหลายครั้ง

เนื้อหา:

ความต้านทานของโลหะคือความสามารถในการต้านทานกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านได้ หน่วยวัดสำหรับปริมาณนี้คือ โอห์ม*ม (โอห์ม-เมตร) สัญลักษณ์ที่ใช้คืออักษรกรีก ρ (rho) ค่าความต้านทานสูงหมายถึงค่าการนำไฟฟ้าที่ไม่ดีโดยวัสดุเฉพาะ

ข้อมูลจำเพาะของเหล็ก

ก่อนที่จะพิจารณาความต้านทานของเหล็กโดยละเอียด คุณควรทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลพื้นฐานของเหล็กก่อน เนื่องจากมีคุณสมบัติ วัสดุนี้จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคการผลิตและด้านอื่น ๆ ของชีวิตและกิจกรรมของผู้คน

เหล็ก คือ โลหะผสมของเหล็กและคาร์บอน มีปริมาณไม่เกิน 1.7% นอกจากคาร์บอนแล้ว เหล็กยังมีสิ่งเจือปนจำนวนหนึ่ง เช่น ซิลิคอน แมงกานีส ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส ในแง่ของคุณภาพมันดีกว่าเหล็กหล่อมากสามารถชุบแข็งปลอมแปลงรีดและแปรรูปประเภทอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดาย เหล็กทุกประเภทมีความแข็งแรงและความเหนียวสูง

ตามวัตถุประสงค์ เหล็กแบ่งออกเป็นโครงสร้าง เครื่องมือ และยังมีคุณสมบัติทางกายภาพพิเศษอีกด้วย แต่ละรายการมีจำนวนคาร์บอนที่แตกต่างกันซึ่งทำให้วัสดุได้รับคุณสมบัติเฉพาะบางอย่างเช่นความต้านทานความร้อนความต้านทานความร้อนความต้านทานต่อสนิมและการกัดกร่อน

สถานที่พิเศษถูกครอบครองโดยเหล็กไฟฟ้าที่ผลิตในรูปแบบแผ่นและใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้า เพื่อให้ได้วัสดุนี้ ซิลิคอนจะถูกเจือซึ่งสามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางแม่เหล็กและทางไฟฟ้าได้

เพื่อให้เหล็กไฟฟ้าได้รับคุณสมบัติที่จำเป็นต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดและเงื่อนไขบางประการ วัสดุจะต้องถูกทำให้เป็นแม่เหล็กและทำให้เป็นแม่เหล็กได้ง่าย กล่าวคือ มีการซึมผ่านของแม่เหล็กสูง เหล็กดังกล่าวมี ดี และการกลับตัวของแม่เหล็กจะดำเนินการโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุด

ขนาดและน้ำหนักของแกนแม่เหล็กและขดลวดตลอดจนประสิทธิภาพของหม้อแปลงและอุณหภูมิในการทำงานขึ้นอยู่กับการปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ การปฏิบัติตามเงื่อนไขได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย รวมถึงความต้านทานของเหล็ก

ความต้านทานและตัวชี้วัดอื่น ๆ

ค่าความต้านทานไฟฟ้าคืออัตราส่วนของความแรงของสนามไฟฟ้าในโลหะและความหนาแน่นกระแสที่ไหลในโลหะ สำหรับการคำนวณเชิงปฏิบัติจะใช้สูตร: ซึ่ง ρ คือความต้านทานของโลหะ (Ohm*m) อี- ความแรงของสนามไฟฟ้า (V/m) และ เจ- ความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าในโลหะ (A/m2) ที่มีความแรงของสนามไฟฟ้าสูงมากและมีความหนาแน่นกระแสต่ำ ความต้านทานของโลหะจะสูง

มีปริมาณอีกปริมาณหนึ่งที่เรียกว่าการนำไฟฟ้า ซึ่งมีค่าผกผันของความต้านทาน ซึ่งระบุระดับที่วัสดุนำกระแสไฟฟ้า กำหนดโดยสูตรและแสดงเป็นหน่วย S/m - ซีเมนส์ต่อเมตร

ความต้านทานมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความต้านทานไฟฟ้า อย่างไรก็ตามพวกเขามีความแตกต่างกันเอง ในกรณีแรก นี่คือคุณสมบัติของวัสดุ รวมทั้งเหล็กด้วย และในกรณีที่สอง คุณสมบัติของวัตถุทั้งหมดจะถูกกำหนด คุณภาพของตัวต้านทานได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัยร่วมกัน โดยหลักแล้วคือรูปร่างและความต้านทานของวัสดุที่ใช้ในการผลิต ตัวอย่างเช่น หากใช้ลวดเส้นบางและยาวเพื่อสร้างตัวต้านทานแบบลวดพัน ความต้านทานของมันจะมากกว่าตัวต้านทานที่ทำจากลวดหนาและสั้นที่เป็นโลหะชนิดเดียวกัน

อีกตัวอย่างหนึ่งคือตัวต้านทานที่ทำจากสายไฟที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวเท่ากัน อย่างไรก็ตามหากวัสดุตัวใดตัวหนึ่งมีความต้านทานสูงและอีกตัวหนึ่งมีค่าต่ำดังนั้นความต้านทานไฟฟ้าในตัวต้านทานตัวแรกจะสูงกว่าตัวที่สอง

เมื่อทราบคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุแล้ว คุณสามารถใช้ความต้านทานของเหล็กเพื่อกำหนดค่าความต้านทานของตัวนำเหล็กได้ ในการคำนวณ นอกเหนือจากความต้านทานไฟฟ้า คุณจะต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของเส้นลวดด้วย การคำนวณดำเนินการโดยใช้สูตรต่อไปนี้: ซึ่งในนั้น รคือ (โอห์ม) ρ - ความต้านทานของเหล็ก (Ohm*m) ล- สอดคล้องกับความยาวของเส้นลวด ก- พื้นที่หน้าตัดของมัน

ความต้านทานของเหล็กและโลหะอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ในการคำนวณส่วนใหญ่จะใช้อุณหภูมิห้อง - 20 0 C การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดภายใต้อิทธิพลของปัจจัยนี้จะถูกนำมาพิจารณาโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ

ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะหรือเพียงแค่ความต้านทานของสารคือปริมาณทางกายภาพที่แสดงถึงความสามารถของสารในการป้องกันการผ่านของกระแสไฟฟ้า

ความต้านทานแสดงด้วยตัวอักษรกรีก ρ ส่วนกลับของความต้านทานเรียกว่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ (การนำไฟฟ้า) ต่างจากความต้านทานไฟฟ้าซึ่งเป็นคุณสมบัติของตัวนำและขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปร่าง และขนาดของตัวนำ ความต้านทานไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติของสารเท่านั้น

ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีความต้านทาน ρ ความยาว l และพื้นที่หน้าตัด S สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร (สมมติว่าพื้นที่หรือรูปร่างหน้าตัดไม่เปลี่ยนแปลงไปตามตัวนำ) ดังนั้น สำหรับ ρ เรามี

จากสูตรสุดท้ายมีดังนี้: ความหมายทางกายภาพของความต้านทานของสารคือมันแสดงถึงความต้านทานของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งมีหน่วยความยาวและมีพื้นที่หน้าตัดเป็นหน่วยที่ทำจากสารนี้

หน่วยของความต้านทานในระบบหน่วยสากล (SI) คือโอห์ม m

จากความสัมพันธ์เป็นไปตามที่หน่วยวัดความต้านทานในระบบ SI เท่ากับความต้านทานของสารที่ตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันยาว 1 ม. มีพื้นที่หน้าตัด 1 ม. ² ที่ทำจากสารนี้มี ความต้านทานเท่ากับ 1 โอห์ม ดังนั้นความต้านทานของสารที่กำหนดเองซึ่งแสดงเป็นหน่วย SI จะเท่ากับตัวเลขความต้านทานของส่วนของวงจรไฟฟ้าที่ทำจากสารที่กำหนดซึ่งมีความยาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 ตารางเมตร

ในเทคโนโลยี หน่วยที่ไม่ใช่ระบบที่ล้าสมัยยังใช้โอห์ม mm²/m เท่ากับ 10 −6 ของ 1 โอห์ม m หน่วยนี้เท่ากับความต้านทานของสารที่ตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันยาว 1 ม. มีพื้นที่หน้าตัด 1 มม. ²ซึ่งทำจากสารนี้มีความต้านทานเท่ากับ 1 โอห์ม ดังนั้นความต้านทานของสารที่แสดงในหน่วยเหล่านี้จะเท่ากับตัวเลขความต้านทานของส่วนของวงจรไฟฟ้าที่ทำจากสารนี้ยาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 มม. ²

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) เป็นปริมาณทางกายภาพแบบสเกลาร์ที่แสดงลักษณะการทำงานของแรงภายนอก กล่าวคือ แรงใดๆ ที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่กระทำในวงจร DC หรือ AC กึ่งคงที่ ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด EMF จะเท่ากับงานของแรงเหล่านี้ในการเคลื่อนย้ายประจุบวกหนึ่งประจุไปทั่วทั้งวงจร

โดยการเปรียบเทียบกับความแรงของสนามไฟฟ้า ได้มีการนำแนวคิดเรื่องความแรงของแรงภายนอกมาใช้ ซึ่งเข้าใจว่าเป็นปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์เท่ากับอัตราส่วนของแรงภายนอกที่กระทำต่อประจุไฟฟ้าทดสอบต่อขนาดของประจุนี้ จากนั้นในวงปิด EMF จะเท่ากับ:

องค์ประกอบเส้นขอบอยู่ที่ไหน

EMF เช่นเดียวกับแรงดันไฟฟ้า วัดเป็นโวลต์ในระบบหน่วยสากล (SI) เราสามารถพูดถึงแรงเคลื่อนไฟฟ้าได้ที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจร นี่เป็นงานเฉพาะของแรงภายนอกที่ไม่ทั่วทั้งวงจร แต่เฉพาะในพื้นที่ที่กำหนดเท่านั้น EMF ของเซลล์กัลวานิกเป็นการทำงานของแรงภายนอกเมื่อประจุบวกหนึ่งประจุภายในองค์ประกอบจากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่ง งานของแรงภายนอกไม่สามารถแสดงออกผ่านความต่างศักย์ได้ เนื่องจากแรงภายนอกไม่มีศักย์ และงานของมันขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถี ตัวอย่างเช่นการทำงานของแรงภายนอกเมื่อเคลื่อนย้ายประจุระหว่างขั้วของกระแสภายนอกนั้นเอง? แหล่งที่มาเป็นศูนย์

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องทราบพารามิเตอร์ขององค์ประกอบและวัสดุทั้งหมดที่ใช้ และไม่ใช่แค่ไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเครื่องกลด้วย และมีวัสดุอ้างอิงที่สะดวกสบายในการกำจัดของคุณซึ่งช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบลักษณะของวัสดุที่แตกต่างกันและเลือกการออกแบบและการทำงานได้อย่างแม่นยำว่าอะไรจะเหมาะสมที่สุดในสถานการณ์เฉพาะ
ในสายส่งพลังงาน ซึ่งภารกิจคือการส่งมอบพลังงานให้กับผู้บริโภคอย่างมีประสิทธิผลสูงสุด กล่าวคือ มีประสิทธิภาพสูง โดยคำนึงถึงความประหยัดของการสูญเสียและกลไกของสายส่งด้วย ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจขั้นสุดท้ายของสายการผลิตขึ้นอยู่กับกลไก กล่าวคือ อุปกรณ์และการจัดเรียงตัวนำ ฉนวน ตัวรองรับ หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ/สเต็ปดาวน์ น้ำหนักและความแข็งแรงของโครงสร้างทั้งหมด รวมถึงสายไฟที่ทอดยาวในระยะทางไกล รวมถึงวัสดุที่เลือกสำหรับองค์ประกอบโครงสร้างแต่ละส่วน งานและต้นทุนการดำเนินงาน นอกจากนี้ ในสายส่งไฟฟ้า มีข้อกำหนดที่สูงกว่าในการรับรองความปลอดภัยของทั้งสายส่งและทุกสิ่งรอบตัวที่ผ่าน และนี่เป็นการเพิ่มต้นทุนทั้งสำหรับการเดินสายไฟฟ้าและเพื่อความปลอดภัยเพิ่มเติมของโครงสร้างทั้งหมด

สำหรับการเปรียบเทียบ ข้อมูลมักจะถูกลดขนาดให้อยู่ในรูปแบบเดียวที่เทียบเคียงได้ บ่อยครั้งที่มีการเพิ่มฉายา "เฉพาะ" ให้กับคุณลักษณะดังกล่าวและค่าต่างๆ จะถูกพิจารณาตามมาตรฐานบางอย่างที่รวมเป็นหนึ่งเดียวกันโดยพารามิเตอร์ทางกายภาพ ตัวอย่างเช่น ความต้านทานไฟฟ้าคือความต้านทาน (โอห์ม) ของตัวนำที่ทำจากโลหะบางชนิด (ทองแดง อลูมิเนียม เหล็ก ทังสเตน ทอง) ซึ่งมีหน่วยความยาวและมีหน้าตัดเป็นหน่วยในระบบหน่วยที่ใช้ (ปกติคือ SI) นอกจากนี้ยังระบุอุณหภูมิเนื่องจากเมื่อถูกความร้อนความต้านทานของตัวนำอาจมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป สภาพการทำงานโดยเฉลี่ยปกติถือเป็นพื้นฐาน - ที่ 20 องศาเซลเซียส และในกรณีที่คุณสมบัติมีความสำคัญเมื่อเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์สภาพแวดล้อม (อุณหภูมิ ความดัน) จะมีการนำค่าสัมประสิทธิ์มาใช้ และจะรวบรวมตารางและกราฟการขึ้นต่อกันเพิ่มเติม

ประเภทของความต้านทาน

เนื่องจากการต่อต้านเกิดขึ้น:

• แอคทีฟ - หรือโอห์มมิก, ตัวต้านทาน - เป็นผลมาจากค่าใช้จ่ายไฟฟ้าในการทำความร้อนตัวนำ (โลหะ) เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านและ
• ปฏิกิริยา - คาปาซิทีฟหรืออุปนัย - ซึ่งเกิดขึ้นจากการสูญเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากการสร้างการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำของสนามไฟฟ้าจากนั้นความต้านทานของตัวนำจะมีสองแบบ:

1. ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะต่อกระแสตรง (มีลักษณะต้านทาน) และ
2. ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะต่อไฟฟ้ากระแสสลับ (มีลักษณะเป็นปฏิกิริยา)

ที่นี่ ความต้านทานประเภท 2 เป็นค่าที่ซับซ้อน ประกอบด้วยส่วนประกอบ TC สองส่วน - แอคทีฟและรีแอกทีฟ เนื่องจากความต้านทานของตัวต้านทานจะมีอยู่เสมอเมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านโดยไม่คำนึงถึงลักษณะของมัน และความต้านทานของปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรเท่านั้น ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง รีแอกแทนซ์จะเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างกระบวนการชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับการเปิดกระแส (การเปลี่ยนแปลงกระแสจาก 0 เป็นค่าระบุ) หรือการปิด (ความแตกต่างจากค่าเล็กน้อยเป็น 0) และมักจะนำมาพิจารณาเฉพาะเมื่อออกแบบการป้องกันการโอเวอร์โหลดเท่านั้น

ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับรีแอกแตนซ์มีความหลากหลายมากกว่ามาก พวกเขาไม่เพียงขึ้นอยู่กับกระแสที่เกิดขึ้นจริงผ่านหน้าตัดบางส่วนเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับรูปร่างของตัวนำด้วยและการพึ่งพาไม่เป็นเส้นตรง

ความจริงก็คือว่ากระแสสลับทำให้เกิดสนามไฟฟ้าทั้งรอบตัวนำที่มันไหลผ่านและในตัวนำนั้นเอง และจากสนามนี้กระแสน้ำวนเกิดขึ้นซึ่งให้ผลของการ "ดัน" การเคลื่อนที่หลักที่แท้จริงของประจุจากส่วนลึกของหน้าตัดทั้งหมดของตัวนำไปจนถึงพื้นผิวซึ่งเรียกว่า "เอฟเฟกต์ผิวหนัง" (จาก ผิว-ผิว) ปรากฎว่ากระแสน้ำวนดูเหมือนจะ "ขโมย" หน้าตัดของมันจากตัวนำ กระแสไฟฟ้าไหลในชั้นบางชั้นใกล้กับพื้นผิว ความหนาที่เหลือของตัวนำยังคงไม่ได้ใช้ ไม่ลดความต้านทาน และไม่มีจุดใดที่จะเพิ่มความหนาของตัวนำ โดยเฉพาะที่ความถี่สูง ดังนั้นสำหรับกระแสสลับ ความต้านทานจึงถูกวัดในส่วนต่างๆ ของตัวนำ โดยที่ทั้งส่วนนั้นถือว่าอยู่ใกล้พื้นผิว ลวดดังกล่าวเรียกว่าเส้นลวดบางซึ่งมีความหนาเท่ากับสองเท่าของความลึกของชั้นผิวนี้ โดยที่กระแสน้ำวนจะเข้ามาแทนที่กระแสหลักที่มีประโยชน์ซึ่งไหลอยู่ในตัวนำ

แน่นอนว่าการลดความหนาของสายไฟกลมไม่ได้ทำให้การนำไฟฟ้ากระแสสลับมีประสิทธิภาพลดลง ตัวนำสามารถผอมลงได้ แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้แบนในรูปแบบของเทปจากนั้นหน้าตัดจะสูงกว่าลวดกลมและความต้านทานจะลดลงตามไปด้วย นอกจากนี้การเพิ่มพื้นที่ผิวเพียงอย่างเดียวจะส่งผลต่อการเพิ่มหน้าตัดที่มีประสิทธิภาพ สามารถทำได้โดยใช้ลวดตีเกลียวแทนลวดแบบแกนเดี่ยว นอกจากนี้ ลวดตีเกลียวยังมีความยืดหยุ่นมากกว่าลวดแบบแกนเดี่ยวซึ่งมักจะมีคุณค่า ในทางกลับกัน เมื่อคำนึงถึงผลกระทบที่ผิวหนังของสายไฟแล้ว ก็เป็นไปได้ที่จะทำลวดคอมโพสิตโดยการทำแกนจากโลหะที่มีลักษณะความแข็งแรงที่ดี เช่น เหล็ก แต่มีลักษณะทางไฟฟ้าต่ำ ในกรณีนี้ จะมีการถักเปียอะลูมิเนียมไว้บนเหล็กซึ่งมีความต้านทานต่ำกว่า

นอกจากผลกระทบที่ผิวหนังแล้ว การไหลของกระแสสลับในตัวนำยังได้รับผลกระทบจากการกระตุ้นของกระแสไหลวนในตัวนำที่อยู่รอบๆ กระแสดังกล่าวเรียกว่ากระแสเหนี่ยวนำและพวกมันถูกเหนี่ยวนำทั้งในโลหะที่ไม่มีบทบาทในการเดินสาย (องค์ประกอบโครงสร้างรับน้ำหนัก) และในสายไฟของคอมเพล็กซ์ตัวนำทั้งหมด - เล่นบทบาทของสายไฟของเฟสอื่น ๆ เป็นกลาง , สายดิน

ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในโครงสร้างทางไฟฟ้าทั้งหมด การมีข้อมูลอ้างอิงที่ครอบคลุมสำหรับวัสดุที่หลากหลายจึงมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น

ความต้านทานของตัวนำวัดด้วยเครื่องมือที่ละเอียดอ่อนและแม่นยำมากเนื่องจากเลือกโลหะที่มีความต้านทานต่ำที่สุดสำหรับการเดินสาย - ตามลำดับของโอห์ม * 10 -6 ต่อความยาวเมตรและตร.ม. มม. ส่วนต่างๆ ในการวัดความต้านทานของฉนวน คุณต้องมีเครื่องมือที่มีช่วงค่าความต้านทานที่สูงมาก - โดยปกติแล้วจะเป็นเมกะโอห์ม เห็นได้ชัดว่าตัวนำต้องนำไฟฟ้าได้ดี และฉนวนต้องหุ้มฉนวนอย่างดี

โต๊ะ

ตารางความต้านทานของตัวนำ (โลหะและโลหะผสม)
วัสดุตัวนำ	ส่วนประกอบ (สำหรับโลหะผสม)	ความต้านทาน ρ mΩ × มม. 2/ม
	ทองแดง สังกะสี ดีบุก นิกเกิล ตะกั่ว แมงกานีส เหล็ก ฯลฯ
อลูมิเนียม
ทังสเตน
โมลิบดีนัม
	ทองแดง ดีบุก อลูมิเนียม ซิลิคอน เบริลเลียม ตะกั่ว ฯลฯ (ยกเว้นสังกะสี)
	เหล็กคาร์บอน
	ทองแดง นิกเกิล สังกะสี
แมงกานิน	ทองแดง, นิกเกิล, แมงกานีส
คอนสตันตัน	ทองแดง นิกเกิล อลูมิเนียม
	นิกเกิล โครเมียม เหล็ก แมงกานีส
	เหล็ก, โครเมียม, อลูมิเนียม, ซิลิคอน, แมงกานีส

เหล็กเป็นตัวนำในงานวิศวกรรมไฟฟ้า

เหล็กเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในธรรมชาติและเทคโนโลยี (รองจากไฮโดรเจน ซึ่งก็คือโลหะด้วย) มีราคาถูกที่สุดและมีลักษณะความแข็งแรงที่ดีเยี่ยมจึงใช้ทุกที่เป็นพื้นฐานสำหรับความแข็งแรงของโครงสร้างต่างๆ

ในวิศวกรรมไฟฟ้า เหล็กถูกใช้เป็นตัวนำในรูปแบบของลวดเหล็กอ่อน ซึ่งจำเป็นต้องมีความแข็งแรงทางกายภาพและความยืดหยุ่น และความต้านทานที่ต้องการสามารถทำได้ผ่านหน้าตัดที่เหมาะสม

ด้วยตารางความต้านทานของโลหะและโลหะผสมต่างๆ คุณสามารถคำนวณหน้าตัดของสายไฟที่ทำจากตัวนำที่แตกต่างกันได้

ตัวอย่างเช่น ลองค้นหาหน้าตัดของตัวนำที่เทียบเท่าทางไฟฟ้าที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน: ลวดทองแดง ทังสเตน นิกเกิล และเหล็ก ลองใช้ลวดอะลูมิเนียมที่มีหน้าตัดขนาด 2.5 มม. เป็นเส้นแรก

เราต้องการให้ความต้านทานของเส้นลวดที่ทำจากโลหะทั้งหมดนี้มีความยาวเกิน 1 ม. เท่ากับความต้านทานของเส้นลวดดั้งเดิม ความต้านทานของอลูมิเนียมต่อความยาว 1 ม. และหน้าตัด 2.5 มม. จะเท่ากับ

ที่ไหน ร- ความต้านทาน, ρ – ความต้านทานของโลหะจากโต๊ะ ส– พื้นที่หน้าตัด ล- ความยาว.

แทนที่ค่าเดิม เราจะได้ความต้านทานของเส้นลวดอะลูมิเนียมยาวหนึ่งเมตรในหน่วยโอห์ม

หลังจากนี้มาแก้สูตรของ S กัน

เราจะทดแทนค่าจากตารางและรับพื้นที่หน้าตัดสำหรับโลหะชนิดต่างๆ

เนื่องจากความต้านทานในตารางวัดบนสายไฟยาว 1 ม. ในหน่วยไมโครโอห์มต่อส่วน 1 มม. 2 เราจึงได้เป็นไมโครโอห์ม หากต้องการให้เป็นโอห์ม คุณต้องคูณค่าด้วย 10 -6 แต่เราไม่จำเป็นต้องได้ตัวเลขโอห์มที่มีศูนย์ 6 ตัวหลังจุดทศนิยม เนื่องจากเรายังคงพบผลลัพธ์สุดท้ายในหน่วย mm2

อย่างที่คุณเห็นความต้านทานของเหล็กค่อนข้างสูงลวดก็หนา

แต่มีวัสดุบางอย่างที่มันยิ่งใหญ่กว่า เช่น นิกเกิลหรือคอนสแตนตัน