Trong thực tế, người ta thường phải tính toán điện trở của các dây khác nhau. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các công thức hoặc sử dụng dữ liệu được đưa ra trong bảng. 1.
Ảnh hưởng của vật liệu dẫn điện được xét đến bằng điện trở suất, ký hiệu bằng chữ Hy Lạp? và có chiều dài 1 m và diện tích mặt cắt ngang là 1 mm2. Điện trở suất thấp nhất? = 0,016 Ohm mm2/m có bạc. Hãy tính giá trị trung bình của điện trở suất của một số dây dẫn:
Bạc - 0,016 , Chì - 0,21, Đồng - 0,017, Niken - 0,42, Nhôm - 0,026, Manganin - 0,42, Vonfram - 0,055, Constantan - 0,5, Kẽm - 0,06, Thủy ngân - 0,96, Đồng thau - 0,07, Nichrom - 1,05, Thép - 0,1, Fechral - 1,2, Đồng lân - 0,11, Chromal - 1,45.Với lượng tạp chất khác nhau và với tỷ lệ khác nhau của các thành phần có trong thành phần của hợp kim lưu biến, điện trở suất có thể thay đổi một chút.
Điện trở được tính bằng công thức:
trong đó R là điện trở, Ohm; điện trở suất, (Ohm mm2)/m; l - chiều dài dây, m; s - diện tích mặt cắt ngang của dây, mm2.
Nếu biết đường kính dây d thì diện tích mặt cắt ngang của nó bằng:
Tốt nhất nên đo đường kính của dây bằng micromet, nhưng nếu không có thì bạn nên quấn chặt 10 hoặc 20 vòng dây vào bút chì và đo chiều dài của cuộn dây bằng thước kẻ. Lấy chiều dài của cuộn dây chia cho số vòng dây ta tìm được đường kính của dây.
Để xác định chiều dài của dây có đường kính đã biết được làm bằng vật liệu nhất định cần thiết để đạt được điện trở yêu cầu, hãy sử dụng công thức
Bảng 1.
Ghi chú. 1. Dữ liệu cho các dây không được liệt kê trong bảng phải được lấy dưới dạng một số giá trị trung bình. Ví dụ, đối với dây niken có đường kính 0,18 mm, chúng ta có thể giả sử gần đúng rằng diện tích mặt cắt ngang là 0,025 mm2, điện trở của một mét là 18 Ohms và dòng điện cho phép là 0,075 A.
2. Đối với giá trị mật độ dòng điện khác, dữ liệu ở cột cuối cùng phải được thay đổi tương ứng; ví dụ, ở mật độ dòng điện là 6 A/mm2, chúng phải tăng gấp đôi.
Ví dụ 1. Tìm điện trở của 30 m dây đồng có đường kính 0,1 mm.
Giải pháp. Chúng tôi xác định theo bảng. 1 điện trở của 1 m dây đồng thì bằng 2,2 Ohms. Do đó, điện trở của dây dài 30 m sẽ là R = 30 2,2 = 66 Ohms.
Tính toán theo các công thức cho kết quả như sau: diện tích mặt cắt ngang của dây: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Vì điện trở suất của đồng là 0,017 (Ohm mm2)/m nên ta có R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.
Ví dụ 2. Cần bao nhiêu dây niken có đường kính 0,5 mm để làm một biến trở có điện trở 40 Ohms?
Giải pháp. Theo bảng 1, ta xác định điện trở 1 m của dây này: R = 2,12 Ohm: Do đó, để chế tạo một biến trở có điện trở 40 Ohms, bạn cần một dây có chiều dài l = 40/2,12 = 18,9 m.
Hãy thực hiện phép tính tương tự bằng cách sử dụng các công thức. Ta tìm được tiết diện của dây s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. Và chiều dài của dây sẽ là l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m.
Nội dung:
Trong kỹ thuật điện, một trong những thành phần chính của mạch điện là dây dẫn. Nhiệm vụ của họ là truyền dòng điện với tổn thất tối thiểu. Từ lâu, người ta đã xác định bằng thực nghiệm rằng để giảm thiểu tổn thất điện, dây dẫn tốt nhất nên được làm bằng bạc. Chính kim loại này cung cấp các đặc tính của dây dẫn với điện trở tối thiểu tính bằng ohm. Nhưng vì kim loại quý này đắt tiền nên việc sử dụng nó trong công nghiệp rất hạn chế.
Nhôm và đồng trở thành kim loại chính để làm dây dẫn. Thật không may, điện trở của sắt với vai trò là chất dẫn điện quá cao để tạo ra một sợi dây tốt. Mặc dù giá thành thấp hơn nhưng nó chỉ được sử dụng làm đế đỡ cho dây điện.
Các điện trở khác nhau như vậy
Điện trở được đo bằng ohm. Nhưng đối với dây dẫn, giá trị này rất nhỏ. Nếu bạn cố gắng thực hiện phép đo bằng máy thử ở chế độ đo điện trở thì sẽ khó có được kết quả chính xác. Hơn nữa, cho dù chúng ta sử dụng loại dây nào thì kết quả trên màn hình thiết bị sẽ khác nhau rất ít. Nhưng điều này không có nghĩa là trên thực tế điện trở của các dây này sẽ có tác động tương tự đến tổn thất điện năng. Để xác minh điều này, bạn cần phân tích công thức được sử dụng để tính điện trở:
Công thức này sử dụng các đại lượng như:
Hóa ra kháng cự quyết định kháng cự. Có một điện trở được tính bằng công thức sử dụng một điện trở khác. Điện trở suất ρ (chữ cái Hy Lạp rho) này là yếu tố quyết định ưu điểm của một kim loại cụ thể làm chất dẫn điện:
Do đó, nếu bạn sử dụng đồng, sắt, bạc hoặc bất kỳ vật liệu nào khác để tạo ra các dây hoặc dây dẫn giống hệt nhau có thiết kế đặc biệt, vật liệu đó sẽ đóng vai trò chính trong tính chất điện của nó.
Nhưng trên thực tế, tình huống có lực cản phức tạp hơn việc tính toán đơn giản bằng các công thức nêu trên. Những công thức này không tính đến nhiệt độ và hình dạng của đường kính dây dẫn. Và khi nhiệt độ ngày càng tăng, điện trở suất của đồng, giống như bất kỳ kim loại nào khác, sẽ trở nên lớn hơn. Một ví dụ rất rõ ràng về điều này là bóng đèn sợi đốt. Bạn có thể đo điện trở xoắn ốc của nó bằng máy kiểm tra. Sau đó, sau khi đo dòng điện trong mạch của đèn này, hãy sử dụng định luật Ohm để tính điện trở của nó ở trạng thái phát sáng. Kết quả sẽ lớn hơn nhiều so với khi đo điện trở bằng máy kiểm tra.
Tương tự như vậy, đồng sẽ không mang lại hiệu quả như mong đợi ở dòng điện cao nếu bỏ qua hình dạng mặt cắt ngang của dây dẫn. Hiệu ứng bề mặt, xảy ra tỷ lệ thuận với sự gia tăng dòng điện, làm cho dây dẫn có tiết diện tròn không hiệu quả, ngay cả khi sử dụng bạc hoặc đồng. Vì lý do này, điện trở của dây đồng tròn ở dòng điện cao có thể cao hơn điện trở của dây nhôm dẹt.
Hơn nữa, ngay cả khi diện tích đường kính của chúng bằng nhau. Với dòng điện xoay chiều, hiệu ứng bề mặt cũng xuất hiện, tăng dần khi tần số dòng điện tăng lên. Hiệu ứng bề mặt có nghĩa là xu hướng dòng điện chạy gần bề mặt vật dẫn hơn. Vì lý do này, trong một số trường hợp, việc sử dụng dây mạ bạc sẽ có lợi hơn. Ngay cả việc giảm một chút điện trở suất bề mặt của dây dẫn đồng mạ bạc cũng làm giảm đáng kể sự mất tín hiệu.
Khái quát hóa khái niệm điện trở suất
Như trong bất kỳ trường hợp nào khác liên quan đến việc hiển thị kích thước, điện trở suất được biểu thị bằng các hệ đơn vị khác nhau. SI (Hệ thống đơn vị quốc tế) sử dụng ohm m, nhưng cũng có thể sử dụng Ohm*kV mm/m (đây là đơn vị điện trở suất phi hệ thống). Nhưng trong một dây dẫn thực, giá trị điện trở suất không phải là hằng số. Vì tất cả các vật liệu đều có độ tinh khiết nhất định và có thể thay đổi theo từng điểm, nên cần phải tạo ra biểu diễn điện trở tương ứng trong vật liệu thực tế. Biểu hiện này là định luật Ohm ở dạng vi phân:
Luật này rất có thể sẽ không áp dụng cho các khoản thanh toán hộ gia đình. Nhưng trong quá trình thiết kế các linh kiện điện tử khác nhau, chẳng hạn như điện trở, các phần tử tinh thể, nó chắc chắn được sử dụng. Vì nó cho phép bạn thực hiện các phép tính dựa trên một điểm nhất định có mật độ dòng điện và cường độ điện trường. Và điện trở suất tương ứng. Công thức này được sử dụng cho các chất đẳng hướng không đồng nhất cũng như các chất dị hướng (tinh thể, khí thải, v.v.).
Cách thu được đồng nguyên chất
Để giảm thiểu tổn thất trên dây đồng và lõi cáp thì dây đồng và lõi cáp phải đặc biệt sạch. Điều này đạt được bằng các quy trình công nghệ đặc biệt:
- dựa trên chùm tia điện tử và vùng nóng chảy;
- làm sạch điện phân lặp đi lặp lại.
Điện trở suất của kim loại là khả năng chống lại dòng điện chạy qua chúng. Đơn vị đo của đại lượng này là Ohm*m (Ohm-mét). Ký hiệu được sử dụng là chữ cái Hy Lạp ρ (rho). Giá trị điện trở suất cao có nghĩa là độ dẫn điện kém của một vật liệu cụ thể.
Thông số kỹ thuật thép
Trước khi xem xét chi tiết điện trở suất của thép, bạn nên tự làm quen với các tính chất cơ lý cơ bản của nó. Do chất lượng của nó, vật liệu này được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sản xuất và các lĩnh vực khác của đời sống và hoạt động của con người.
Thép là hợp kim của sắt và cacbon, hàm lượng không quá 1,7%. Ngoài carbon, thép còn chứa một lượng tạp chất nhất định - silicon, mangan, lưu huỳnh và phốt pho. Về chất lượng, nó tốt hơn nhiều so với gang; nó có thể dễ dàng được làm cứng, rèn, cán và các kiểu gia công khác. Tất cả các loại thép được đặc trưng bởi độ bền và độ dẻo cao.
Theo mục đích của nó, thép được chia thành kết cấu, công cụ và cũng có các tính chất vật lý đặc biệt. Mỗi loại trong số chúng chứa một lượng carbon khác nhau, nhờ đó vật liệu có được những phẩm chất cụ thể nhất định, chẳng hạn như khả năng chịu nhiệt, chịu nhiệt, chống gỉ và ăn mòn.
Một vị trí đặc biệt được chiếm giữ bởi thép điện, được sản xuất ở dạng tấm và được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm điện. Để thu được vật liệu này, silicon được pha tạp chất, có thể cải thiện tính chất điện và từ của nó.
Để thép điện có được những đặc tính cần thiết thì phải đáp ứng một số yêu cầu và điều kiện nhất định. Vật liệu phải dễ dàng bị từ hóa và tái từ hóa, tức là có tính thấm từ cao. Những loại thép như vậy có đặc tính tốt và quá trình đảo ngược từ hóa của chúng được thực hiện với tổn thất tối thiểu.
Kích thước và trọng lượng của lõi từ và cuộn dây cũng như hiệu suất của máy biến áp và nhiệt độ vận hành của chúng phụ thuộc vào việc tuân thủ các yêu cầu này. Việc đáp ứng các điều kiện bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có điện trở suất của thép.
Điện trở suất và các chỉ số khác
Giá trị của điện trở suất là tỉ số giữa cường độ điện trường trong kim loại và mật độ dòng điện chạy trong nó. Để tính toán thực tế, công thức được sử dụng: trong đó ρ là điện trở suất của kim loại (Ohm*m), E- cường độ điện trường (V/m), và J- mật độ dòng điện trong kim loại (A/m2). Ở cường độ điện trường rất cao và mật độ dòng điện thấp, điện trở suất của kim loại sẽ cao.
Có một đại lượng khác gọi là độ dẫn điện, nghịch đảo của điện trở suất, biểu thị mức độ dẫn điện của vật liệu. Nó được xác định theo công thức và biểu thị bằng đơn vị S/m - siemens trên mét.
Điện trở suất có quan hệ chặt chẽ với điện trở. Tuy nhiên, họ có sự khác biệt giữa họ. Trong trường hợp đầu tiên, đây là tính chất của vật liệu, bao gồm cả thép, và trong trường hợp thứ hai, tính chất của toàn bộ vật thể được xác định. Chất lượng của điện trở bị ảnh hưởng bởi sự kết hợp của nhiều yếu tố, chủ yếu là hình dạng và điện trở suất của vật liệu chế tạo ra nó. Ví dụ, nếu một sợi dây mỏng và dài được sử dụng để làm điện trở quấn dây thì điện trở của nó sẽ lớn hơn điện trở của một điện trở làm từ một sợi dây dày và ngắn của cùng một kim loại.
Một ví dụ khác là điện trở làm bằng dây có cùng đường kính và chiều dài. Tuy nhiên, nếu vật liệu ở một trong số chúng có điện trở suất cao và vật liệu kia có điện trở suất thấp, thì theo đó, điện trở ở điện trở thứ nhất sẽ cao hơn ở vật liệu thứ hai.
Biết được các tính chất cơ bản của vật liệu, bạn có thể sử dụng điện trở suất của thép để xác định giá trị điện trở của dây dẫn thép. Để tính toán, ngoài điện trở suất, bạn sẽ cần đường kính và chiều dài của dây. Việc tính toán được thực hiện theo công thức sau: , trong đó R là (Ôm), ρ - điện trở suất của thép (Ohm*m), L- tương ứng với chiều dài của dây, MỘT- diện tích mặt cắt ngang của nó.
Có sự phụ thuộc của điện trở suất của thép và các kim loại khác vào nhiệt độ. Trong hầu hết các tính toán, nhiệt độ phòng được sử dụng - 20 0 C. Tất cả những thay đổi dưới tác động của yếu tố này đều được tính đến bằng hệ số nhiệt độ.
Điện trở cụ thể, hay đơn giản là điện trở suất của một chất, là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng của một chất ngăn chặn dòng điện đi qua.
Điện trở suất được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp ρ. Nghịch đảo của điện trở suất được gọi là độ dẫn điện riêng (độ dẫn điện). Không giống như điện trở, là một tính chất của dây dẫn và phụ thuộc vào vật liệu, hình dạng và kích thước của nó, điện trở suất chỉ là một tính chất của một chất.
Điện trở của một dây dẫn đồng nhất có điện trở suất ρ, chiều dài l và diện tích mặt cắt ngang S có thể được tính bằng công thức (giả sử rằng diện tích và hình dạng mặt cắt ngang không thay đổi dọc theo dây dẫn). Theo đó, với ρ chúng ta có
Từ công thức cuối cùng, nó như sau: ý nghĩa vật lý của điện trở suất của một chất là nó biểu thị điện trở của một dây dẫn đồng nhất có chiều dài đơn vị và có tiết diện đơn vị được làm từ chất này.
Đơn vị điện trở suất trong Hệ đơn vị quốc tế (SI) là Ohm m.
Từ mối quan hệ, đơn vị đo điện trở suất trong hệ SI bằng điện trở suất của một chất mà tại đó một dây dẫn đồng nhất dài 1 m với diện tích mặt cắt ngang 1 mét vuông, được làm từ chất này, có điện trở bằng 1 Ohm. Theo đó, điện trở suất của một chất tùy ý, biểu thị bằng đơn vị SI, bằng số với điện trở của một đoạn mạch điện làm từ một chất nhất định có chiều dài 1 m và diện tích mặt cắt ngang là 1 m2.
Trong công nghệ, đơn vị phi hệ thống lỗi thời Ohm mm2/m cũng được sử dụng, bằng 10 −6 của 1 Ohm m. Đơn vị này bằng điện trở suất của một chất mà tại đó một dây dẫn đồng nhất dài 1 m có tiết diện 1 mm2, được làm từ chất này, có điện trở bằng 1 Ohm. Theo đó, điện trở suất của một chất, biểu thị bằng các đơn vị này, về mặt số lượng bằng điện trở của một đoạn mạch điện làm bằng chất này, dài 1 m và diện tích mặt cắt ngang là 1 mm2.
Lực điện động (EMF) là một đại lượng vật lý vô hướng đặc trưng cho công của các ngoại lực, nghĩa là bất kỳ lực nào có nguồn gốc phi điện tác dụng trong các mạch DC hoặc AC gần như cố định. Trong một mạch dẫn kín, EMF bằng công của các lực này để di chuyển một điện tích dương dọc theo toàn bộ mạch.
Bằng cách tương tự với cường độ điện trường, khái niệm cường độ ngoại lực được đưa ra, được hiểu là một đại lượng vật lý vectơ bằng tỷ số giữa ngoại lực tác dụng lên một điện tích thử nghiệm với độ lớn của điện tích này. Khi đó trong một vòng kín EMF sẽ bằng:
phần tử đường viền ở đâu.
EMF, giống như điện áp, được đo bằng vôn trong Hệ đơn vị quốc tế (SI). Chúng ta có thể nói về suất điện động ở bất kỳ phần nào của mạch điện. Đây là công cụ thể của các ngoại lực không xuyên suốt toàn bộ mạch mà chỉ trong một khu vực nhất định. EMF của tế bào điện là công của ngoại lực khi di chuyển một điện tích dương bên trong phần tử từ cực này sang cực khác. Công của các ngoại lực không thể được biểu diễn thông qua hiệu điện thế, vì ngoại lực là không có thế năng và công của chúng phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo. Vì vậy, ví dụ, công của các ngoại lực khi di chuyển một điện tích giữa các cực của dòng điện bên ngoài chính nó? nguồn bằng không.
Vì vậy, điều quan trọng là phải biết các thông số của tất cả các yếu tố và vật liệu được sử dụng. Và không chỉ điện, mà còn cả cơ khí. Và có sẵn một số tài liệu tham khảo thuận tiện cho phép bạn so sánh các đặc tính của các vật liệu khác nhau và chọn thiết kế và làm việc chính xác những gì sẽ tối ưu trong một tình huống cụ thể.
Trong các đường dây truyền tải năng lượng, nơi nhiệm vụ là cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng theo cách hiệu quả nhất, nghĩa là với hiệu suất cao, cả tính kinh tế của tổn thất và cơ chế của đường dây đều được tính đến. Hiệu quả kinh tế cuối cùng của đường dây phụ thuộc vào cơ học - nghĩa là thiết bị và cách bố trí dây dẫn, chất cách điện, giá đỡ, máy biến áp tăng/giảm, trọng lượng và độ bền của tất cả các kết cấu, bao gồm cả dây được kéo dài trên một khoảng cách dài, cũng như các vật liệu được lựa chọn cho từng phần tử kết cấu, công việc và chi phí vận hành của nó. Ngoài ra, trong các đường dây truyền tải điện, có yêu cầu cao hơn về việc đảm bảo an toàn cho cả đường dây và mọi thứ xung quanh nơi chúng đi qua. Và điều này làm tăng thêm chi phí cho việc cung cấp hệ thống dây điện và tăng thêm mức độ an toàn cho tất cả các công trình.
Để so sánh, dữ liệu thường được rút gọn thành một dạng duy nhất có thể so sánh được. Thông thường, biểu tượng "cụ thể" được thêm vào các đặc điểm như vậy và bản thân các giá trị được xem xét dựa trên các tiêu chuẩn nhất định được thống nhất bởi các thông số vật lý. Ví dụ, điện trở suất là điện trở (ohms) của một dây dẫn làm bằng một số kim loại (đồng, nhôm, thép, vonfram, vàng) có chiều dài đơn vị và tiết diện đơn vị trong hệ đơn vị đo lường được sử dụng (thường là SI). ). Ngoài ra, nhiệt độ cũng được chỉ định, vì khi đun nóng, điện trở của dây dẫn có thể hoạt động khác nhau. Điều kiện hoạt động trung bình bình thường được lấy làm cơ sở - ở 20 độ C. Và khi các đặc tính đóng vai trò quan trọng khi thay đổi các thông số môi trường (nhiệt độ, áp suất), các hệ số sẽ được đưa ra và các bảng bổ sung cũng như biểu đồ phụ thuộc sẽ được biên soạn.
Các loại điện trở suất
Vì sự kháng cự xảy ra:
- hoạt động - hoặc ohmic, điện trở - do việc tiêu tốn điện năng để làm nóng dây dẫn (kim loại) khi có dòng điện đi qua nó, và
- phản ứng - điện dung hoặc cảm ứng - xảy ra do những tổn thất không thể tránh khỏi do tạo ra bất kỳ thay đổi nào trong dòng điện đi qua dây dẫn của điện trường, khi đó điện trở suất của dây dẫn có hai loại:
- Điện trở riêng đối với dòng điện một chiều (có tính chất điện trở) và
- Điện trở cụ thể đối với dòng điện xoay chiều (có tính chất phản ứng).
Ở đây, điện trở suất loại 2 là một giá trị phức tạp; nó bao gồm hai thành phần TC - hoạt động và phản kháng, vì điện trở luôn tồn tại khi dòng điện chạy qua, bất kể bản chất của nó và điện trở phản kháng chỉ xảy ra khi có bất kỳ thay đổi nào về dòng điện trong mạch. Trong mạch DC, điện kháng chỉ xảy ra trong các quá trình nhất thời liên quan đến việc bật dòng điện (thay đổi dòng điện từ 0 thành danh định) hoặc tắt (chênh lệch từ danh nghĩa đến 0). Và chúng thường chỉ được tính đến khi thiết kế bảo vệ quá tải.
Trong mạch điện xoay chiều, hiện tượng liên quan đến phản ứng đa dạng hơn nhiều. Chúng không chỉ phụ thuộc vào dòng điện đi qua một mặt cắt nhất định mà còn phụ thuộc vào hình dạng của dây dẫn và sự phụ thuộc này không phải là tuyến tính.
Thực tế là dòng điện xoay chiều tạo ra một điện trường xung quanh dây dẫn mà nó chạy qua và trong chính dây dẫn đó. Và từ trường này, các dòng điện xoáy xuất hiện, tạo ra tác dụng “đẩy” chuyển động chính thực sự của điện tích, từ độ sâu của toàn bộ mặt cắt ngang của dây dẫn đến bề mặt của nó, cái gọi là “hiệu ứng bề mặt” (từ da - da). Hóa ra dòng điện xoáy dường như “đánh cắp” tiết diện của nó khỏi dây dẫn. Dòng điện chạy trong một lớp nhất định gần bề mặt, độ dày còn lại của dây dẫn vẫn không được sử dụng, nó không làm giảm điện trở của nó và đơn giản là không có ích gì khi tăng độ dày của dây dẫn. Đặc biệt là ở tần số cao. Do đó, đối với dòng điện xoay chiều, điện trở được đo ở những phần dây dẫn mà toàn bộ phần của nó có thể được coi là gần bề mặt. Một sợi dây như vậy được gọi là mỏng; độ dày của nó bằng hai lần độ sâu của lớp bề mặt này, nơi dòng điện xoáy thay thế dòng điện chính hữu ích chạy trong dây dẫn.
Tất nhiên, việc giảm độ dày của dây tròn không làm giảm khả năng dẫn điện hiệu quả của dòng điện xoay chiều. Dây dẫn có thể được làm mỏng hơn nhưng đồng thời được làm phẳng dưới dạng băng, khi đó tiết diện sẽ cao hơn dây tròn và do đó điện trở sẽ thấp hơn. Ngoài ra, chỉ cần tăng diện tích bề mặt sẽ có tác dụng tăng tiết diện hiệu dụng. Điều tương tự có thể đạt được bằng cách sử dụng dây bện thay vì dây lõi đơn; hơn nữa, dây bện linh hoạt hơn dây lõi đơn, thường có giá trị. Mặt khác, có tính đến hiệu ứng bề mặt của dây dẫn, có thể chế tạo dây bằng cách chế tạo lõi từ kim loại có đặc tính bền tốt, ví dụ như thép, nhưng đặc tính điện thấp. Trong trường hợp này, một dây bện bằng nhôm được làm trên thép, có điện trở suất thấp hơn.
Ngoài hiệu ứng bề mặt, dòng điện xoay chiều trong dây dẫn còn bị ảnh hưởng bởi sự kích thích của dòng điện xoáy trong dây dẫn xung quanh. Dòng điện như vậy được gọi là dòng điện cảm ứng, và chúng được tạo ra cả trong các kim loại không đóng vai trò dẫn dây (các phần tử kết cấu chịu tải) và trong dây dẫn của toàn bộ tổ hợp dẫn điện - đóng vai trò là dây của các pha khác, trung tính , nối đất.
Tất cả những hiện tượng này xảy ra trong tất cả các cấu trúc điện, điều quan trọng hơn là phải có một tài liệu tham khảo toàn diện cho nhiều loại vật liệu.
Điện trở suất của dây dẫn được đo bằng các dụng cụ rất nhạy và chính xác, vì kim loại có điện trở thấp nhất được chọn để nối dây - theo thứ tự ohms * 10 -6 trên một mét chiều dài và m2. mm. phần. Ngược lại, để đo điện trở cách điện, bạn cần các dụng cụ có phạm vi giá trị điện trở rất lớn - thường là megohm. Rõ ràng là dây dẫn phải dẫn điện tốt và chất cách điện phải cách điện tốt.
Bàn
| Bảng điện trở suất của dây dẫn (kim loại và hợp kim) |
||||
| Vật liệu dẫn điện | Thành phần (đối với hợp kim) | Điện trở suất ρ mΩ × mm 2/m |
||
| đồng, kẽm, thiếc, niken, chì, mangan, sắt, v.v. | ||||
| Nhôm | ||||
| vonfram | ||||
| Molypden | ||||
| đồng, thiếc, nhôm, silicon, berili, chì, v.v. (trừ kẽm) | ||||
| sắt, cacbon | ||||
| đồng, niken, kẽm | ||||
| Manganin | đồng, niken, mangan | |||
| Constantan | đồng, niken, nhôm | |||
| niken, crom, sắt, mangan | ||||
| sắt, crom, nhôm, silicon, mangan | ||||
Sắt làm chất dẫn điện trong kỹ thuật điện
Sắt là kim loại phổ biến nhất trong tự nhiên và công nghệ (sau hydro, cũng là một kim loại). Nó rẻ nhất và có đặc tính cường độ tuyệt vời, do đó nó được sử dụng ở mọi nơi làm cơ sở cho cường độ của các cấu trúc khác nhau.
Trong kỹ thuật điện, sắt được sử dụng làm dây dẫn ở dạng dây thép dẻo, nơi cần có độ bền vật lý và tính linh hoạt, đồng thời có thể đạt được điện trở cần thiết thông qua mặt cắt thích hợp.
Có bảng điện trở suất của các kim loại và hợp kim khác nhau, bạn có thể tính toán tiết diện của dây được làm từ các dây dẫn khác nhau.
Ví dụ, chúng ta hãy thử tìm mặt cắt tương đương về điện của dây dẫn làm bằng các vật liệu khác nhau: dây đồng, vonfram, niken và sắt. Hãy lấy dây nhôm có tiết diện 2,5 mm làm vật liệu ban đầu.
Chúng ta cần rằng trên chiều dài 1 m, điện trở của dây làm bằng tất cả các kim loại này bằng điện trở của dây ban đầu. Điện trở của nhôm trên 1 m chiều dài và 2,5 mm sẽ bằng
Ở đâu R- sức chống cự, ρ - điện trở suất của kim loại trên bàn, S- diện tích mặt cắt ngang, L- chiều dài.
Thay thế các giá trị ban đầu, chúng ta nhận được điện trở của một đoạn dây nhôm dài hàng mét tính bằng ohm.
Sau đó giải công thức S
Chúng tôi sẽ thay thế các giá trị từ bảng và thu được diện tích mặt cắt ngang của các kim loại khác nhau.
Vì điện trở suất trong bảng được đo trên một sợi dây dài 1 m, tính bằng microohms trên 1 mm 2, nên chúng ta nhận được nó tính bằng microohms. Để có được nó trong ohms, bạn cần nhân giá trị với 10 -6. Nhưng chúng ta không nhất thiết phải lấy số ohm có 6 số 0 sau dấu thập phân, vì chúng ta vẫn tìm thấy kết quả cuối cùng tính bằng mm2.
Như bạn thấy, điện trở của bàn ủi khá cao, dây dày.
Nhưng có những vật liệu thậm chí còn có giá trị cao hơn, chẳng hạn như niken hoặc hằng số.