• vezetők;
• dielektrikumok (szigetelő tulajdonságokkal);
• félvezetők.

Elektronok és áram

Az elektromos áram modern koncepciója azon a feltételezésen alapul, hogy anyagi részecskékből - töltésekből áll. Különböző fizikai és kémiai kísérletek azonban alapot adnak annak állítására, hogy ezek a töltéshordozók különböző típusúak lehetnek ugyanabban a vezetőben. És a részecskék ezen heterogenitása befolyásolja az áramsűrűséget. Az elektromos áram paramétereivel kapcsolatos számításokhoz bizonyos fizikai mennyiségeket használnak. Ezek között a vezetőképesség és az ellenállás fontos helyet foglal el.

• A vezetőképesség a kölcsönös ellenállással függ össze fordított kapcsolat.

Ismeretes, hogy amikor egy elektromos áramkörre bizonyos feszültséget kapcsolunk, elektromos áram jelenik meg benne, amelynek nagysága ennek az áramkörnek a vezetőképességéhez kapcsolódik. Ezt az alapvető felfedezést egy időben Georg Ohm német fizikus tette. Azóta az Ohm-törvény nevű törvényt használják. számára létezik különböző lehetőségeket láncok. Ezért a képletek eltérhetnek egymástól, mivel teljesen más feltételeknek felelnek meg.

Minden elektromos áramkörnek van vezetője. Ha egyfajta töltéshordozó részecske van benne, akkor a vezetőben lévő áram hasonló a folyadék áramlásához, amelynek bizonyos sűrűsége van. Ezt a következő képlet határozza meg:

A legtöbb fém azonos típusú töltött részecskéknek felel meg, amelyeknek köszönhetően létezik elektromos áram. Fémeknél fajlagos számítás elektromos vezetőképesség a következő képlet szerint állítják elő:

Mivel a vezetőképesség kiszámítható, az elektromos ellenállás meghatározása ma már egyszerű. Fentebb már említettük, hogy a vezető ellenállása a vezetőképesség reciproka. Ennélfogva,

Ebben a képletben a görög ábécé ρ (rho) betűje az elektromos ellenállás jelölésére szolgál. Ezt a megnevezést leggyakrabban a szakirodalomban használják. Találhatunk azonban némileg eltérő képleteket is, amelyeket a vezetők ellenállásának kiszámításához használnak. Ha a számításokhoz a fémek és az elektronikus vezetőképesség klasszikus elméletét használjuk, akkor az ellenállást a következő képlettel számítjuk ki:

Van azonban egy „de”. A fémvezetőben lévő atomok állapotát befolyásolja az ionizációs folyamat időtartama, amelyet elektromos tér hajt végre. Egy vezető egyetlen ionizáló hatásával a benne lévő atomok egyetlen ionizációt kapnak, ami egyensúlyt teremt az atomok és a szabad elektronok koncentrációja között. És ezeknek a koncentrációknak az értéke egyenlő lesz. Ebben az esetben a következő függőségek és képletek lépnek fel:

A vezetőképesség és ellenállás eltérései

Ezután megvizsgáljuk, hogy mitől függ a fajlagos vezetőképesség, amely fordítottan arányos az ellenállással. Az anyag ellenállása meglehetősen elvont fizikai mennyiség. Minden vezető egy adott minta formájában létezik. Különféle szennyeződések és hibák jelenléte jellemzi a belső szerkezetben. Ezeket a Matthiessen-szabály szerint az ellenállást meghatározó kifejezés külön terminusaiként vesszük figyelembe. Ez a szabály figyelembe veszi a mozgó elektronáram szóródását is a minta kristályrácsának hőmérséklettől függően ingadozó csomópontjaiban.

A belső hibák, például különböző szennyeződések és mikroszkopikus üregek jelenléte szintén növeli az ellenállást. A mintákban lévő szennyeződések mennyiségének meghatározásához az anyagok ellenállását a mintaanyag két hőmérsékletére mérjük. Az egyik hőmérsékleti érték szobahőmérséklet, a másik a folyékony héliumnak felel meg. A szobahőmérsékleten mért mérési eredményt a folyékony hélium hőmérsékleten elért eredményhez viszonyítva olyan együtthatót kapunk, amely szemlélteti az anyag szerkezeti tökéletességét és kémiai tisztaságát. Az együtthatót β betűvel jelöljük.

Ha szilárd oldatszerkezetű, rendezetlen fémötvözetet tekintünk elektromos áram vezetőjének, akkor a maradó ellenállás értéke lényegesen nagyobb lehet, mint az ellenállás. A két olyan komponensből álló fémötvözetek ezen jellemzője, amelyek nem kapcsolódnak ritkaföldfém-elemekhez, valamint átmeneti elemekhez, külön törvény hatálya alá tartoznak. Nordheim törvényének hívják.

Az elektronikai modern technológiák egyre inkább a miniatürizálás felé haladnak. És olyannyira, hogy hamarosan a „nanoáramkör” szó jelenik meg a mikroáramkör helyett. Az ilyen eszközök vezetői olyan vékonyak, hogy helyes lenne fémfóliának nevezni őket. Nyilvánvaló, hogy a filmminta ellenállásában nagyobb mértékben fog eltérni egy nagyobb vezetőtől. A filmben lévő fém kis vastagsága félvezető tulajdonságok megjelenéséhez vezet benne.

Megjelenik az arányosság a fém vastagsága és az elektronok szabad útja között ebben az anyagban. Kevés hely marad az elektronok mozgására. Ezért elkezdik rendezetten zavarni egymás mozgását, ami az ellenállás növekedéséhez vezet. Fémfóliák esetén az ellenállást egy speciális, kísérletek alapján kapott képlet segítségével számítják ki. A képlet Fuchsról, egy tudósról kapta a nevét, aki a filmek ellenállását tanulmányozta.

A filmek nagyon specifikus képződmények, amelyeket nehéz reprodukálni, így több minta tulajdonságai megegyeznek. A filmek értékelésénél az elfogadható pontosság érdekében egy speciális paramétert használnak - a fajlagos felületi ellenállást.

Az ellenállásokat fémfóliákból alakítják ki a mikroáramkörök hordozóján. Emiatt az ellenállásszámítás nagyon keresett feladat a mikroelektronikában. A fajlagos ellenállás értékét nyilvánvalóan befolyásolja a hőmérséklet, és egyenes arányossági viszonyban áll vele. A legtöbb fém esetében ennek a függőségnek van lineáris része egy bizonyos hőmérsékleti tartományban. Ebben az esetben az ellenállást a következő képlet határozza meg:

A fémekben az elektromos áram nagyszámú szabad elektron miatt lép fel, amelyek koncentrációja viszonylag magas. Ráadásul az elektronok a fémek nagyobb hővezető képességét is meghatározzák. Emiatt az elektromos vezetőképesség és a hővezető képesség között egy speciális törvénnyel összefüggés jött létre, amit kísérletileg igazoltak. Ezt a Wiedemann-Franz törvényt a következő képletek jellemzik:

A szupravezetés lenyűgöző kilátásai

A legcsodálatosabb folyamatok azonban a folyékony hélium műszakilag elérhető minimális hőmérsékletén mennek végbe. Ilyen hűtési körülmények között gyakorlatilag minden fém elveszíti ellenállását. A folyékony hélium hőmérsékletére hűtött rézhuzalok többszörösen nagyobb áramot képesek vezetni, mint normál körülmények között. Ha ez a gyakorlatban lehetővé válna, a gazdasági hatás felbecsülhetetlen lenne.

Még meglepőbb volt a magas hőmérsékletű vezetők felfedezése. Normál körülmények között az ilyen típusú kerámiák ellenállása nagyon távol állt a fémektől. De körülbelül háromtíz fokkal a folyékony hélium feletti hőmérsékleten szupravezetőkké váltak. A nemfémes anyagok ezen viselkedésének felfedezése a kutatás erőteljes ösztönzőjévé vált. A szupravezetés gyakorlati alkalmazásának legnagyobb gazdasági következményei miatt igen jelentős anyagi források kerültek ebbe az irányba, és nagyszabású kutatások kezdődtek.

De egyelőre, ahogy mondani szokás, „még megvannak a dolgok”... A kerámia anyagok gyakorlati használatra alkalmatlannak bizonyultak. A szupravezető állapot fenntartásának feltételei olyan nagy kiadásokat követeltek meg, hogy a használatából származó összes előny megsemmisült. A szupravezetéssel kapcsolatos kísérletek azonban folytatódnak. Van haladás. A szupravezetést 165 Kelvin fokos hőmérsékleten már sikerült elérni, de ez megköveteli magas nyomású. Az ilyen speciális feltételek megteremtése és fenntartása ismét megtagadja ennek a műszaki megoldásnak a kereskedelmi felhasználását.

További befolyásoló tényezők

Jelenleg minden megy tovább a maga útján, és a réz, alumínium és néhány más fém esetében az ellenállás továbbra is biztosítja azok ipari felhasználását vezetékek és kábelek gyártásához. Végezetül érdemes még egy kis információt hozzátenni, hogy nem csak a vezető anyagának ellenállása és a környezeti hőmérséklet befolyásolja az elektromos áram áthaladása során keletkező veszteségeket. A vezető geometriája nagyon fontos, ha nagy feszültségű frekvencián és nagy áramerősségen használják.

Ilyen körülmények között az elektronok hajlamosak a vezeték felületéhez közel koncentrálni, és a vezető vastagsága elveszti értelmét. Ezért indokoltan lehet csökkenteni a réz mennyiségét a vezetékben, ha csak a vezető külső részét készítik belőle. Egy másik tényező a vezető ellenállásának növelésében a deformáció. Ezért egyes elektromosan vezető anyagok nagy teljesítménye ellenére előfordulhat, hogy bizonyos körülmények között nem jelennek meg. Az adott feladatokhoz a megfelelő vezetőket kell kiválasztani. Az alábbi táblázatok segítenek ebben.

Ellenállás A fémek mennyisége annak mértéke, hogy mennyire képesek ellenállni az elektromos áram áthaladásának. Ezt az értéket Ohm-méterben (Ohm⋅m) fejezzük ki. Az ellenállás szimbóluma a görög ρ (rho) betű. A nagy ellenállás azt jelenti, hogy az anyag rossz elektromos töltésvezető.

Ellenállás

Az elektromos ellenállást a feszültség arányaként határozzuk meg elektromos mező a fém belsejében a benne lévő áramsűrűséghez:

Ahol:
ρ – fém ellenállása (Ohm⋅m),
E - elektromos térerősség (V/m),
J az elektromos áram sűrűségének értéke a fémben (A/m2)

Ha egy fémben az elektromos térerősség (E) nagyon nagy és az áramsűrűség (J) nagyon kicsi, ez azt jelenti, hogy a fém nagy ellenállással rendelkezik.

Az ellenállás reciproka az elektromos vezetőképesség, amely azt jelzi, hogy egy anyag milyen jól vezeti az elektromos áramot:

σ az anyag vezetőképessége, siemens per méterben (S/m) kifejezve.

Elektromos ellenállás

Az elektromos ellenállás, az egyik összetevő, ohmban (Ohm) van kifejezve. Meg kell jegyezni, hogy az elektromos ellenállás és az ellenállás nem ugyanaz. Az ellenállás egy anyag tulajdonsága, míg az elektromos ellenállás egy tárgy tulajdonsága.

Az ellenállás elektromos ellenállását az alakja és az anyag ellenállása határozza meg, amelyből készült.

Például egy hosszú és vékony huzalból készült huzalellenállás nagyobb ellenállással rendelkezik, mint az azonos fémből készült rövid és vastag huzalból készült ellenállás.

Ugyanakkor a nagy ellenállású anyagból készült huzalellenállás nagyobb elektromos ellenállással rendelkezik, mint az alacsony ellenállású anyagból készült ellenállás. És mindez annak ellenére, hogy mindkét ellenállás azonos hosszúságú és átmérőjű huzalból készül.

Ennek szemléltetésére egy analógiát vonhatunk le egy hidraulikus rendszerrel, ahol a vizet csöveken keresztül szivattyúzzák.

• Minél hosszabb és vékonyabb a cső, annál nagyobb a vízállósága.
• A homokkal töltött cső jobban ellenáll a víznek, mint a homok nélküli cső.

Vezeték ellenállása

A huzalellenállás mértéke három paramétertől függ: a fém ellenállásától, magának a huzalnak a hosszától és átmérőjétől. A huzalellenállás kiszámításának képlete:

Ahol:
R - vezeték ellenállás (Ohm)
ρ - fém ellenállás (Ohm.m)
L - vezeték hossza (m)
A - a vezeték keresztmetszete (m2)

Példaként vegyünk egy nikróm huzalos ellenállást, amelynek ellenállása 1,10×10-6 Ohm.m. A huzal hossza 1500 mm, átmérője 0,5 mm. E három paraméter alapján kiszámítjuk a nikrómhuzal ellenállását:

R=1,1*10-6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ohm

A nikrómot és a konstantánt gyakran használják ellenálló anyagként. Az alábbi táblázatban a leggyakrabban használt fémek ellenállását láthatja.

Felületi ellenállás

A felületi ellenállás értékét ugyanúgy számítjuk ki, mint a vezeték ellenállását. Ebben az esetben a keresztmetszeti terület w és t szorzataként ábrázolható:

Egyes anyagok, például vékony filmek esetében az ellenállás és a filmvastagság közötti kapcsolatot RS lemezellenállásnak nevezik:

ahol az RS-t ohmban mérjük. Ehhez a számításhoz a filmvastagságnak állandónak kell lennie.

Az ellenállásgyártók gyakran vágják a pályákat a fóliába, hogy növeljék az ellenállást, hogy növeljék az elektromos áram útját.

Ellenálló anyagok tulajdonságai

A fém ellenállása a hőmérséklettől függ. Értékeiket általában szobahőmérsékletre (20°C) adják meg. A hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező ellenállás-változást hőmérsékleti együtthatóval jellemezzük.

Például a termisztorok (termisztorok) ezt a tulajdonságot használják a hőmérséklet mérésére. Másrészt a precíziós elektronikában ez meglehetősen nemkívánatos hatás.
A fémfilm ellenállások kiváló hőmérséklet-stabilitási tulajdonságokkal rendelkeznek. Ez nemcsak az anyag alacsony ellenállása miatt érhető el, hanem magának az ellenállásnak a mechanikai kialakítása is.

Az ellenállások gyártása során számos különféle anyagot és ötvözetet használnak. A nikrómot (nikkel és króm ötvözete) nagy ellenállása és magas hőmérsékleten történő oxidációval szembeni ellenálló képessége miatt gyakran használják huzalellenállások előállítására. Hátránya, hogy nem forrasztható. A Constantan, egy másik népszerű anyag, könnyen forrasztható és alacsonyabb hőmérsékleti együtthatóval rendelkezik.

Sokan hallottak Ohm törvényéről, de nem mindenki tudja, mi az. A tanulás iskolai fizika kurzussal kezdődik. Részletesebben oktatják őket a Fizikai és Elektrodinamikai Karon. Ez a tudás valószínűleg nem lesz hasznos az átlagember számára, de szükséges általános fejlődés, és egyesek számára egy leendő szakma. Másrészt az elektromos áramról, annak szerkezetéről és jellemzőiről szóló alapvető ismeretek otthon segítenek megvédeni magát a károktól. Nem véletlenül nevezik Ohm törvényét az elektromosság alapvető törvényének. Az otthoni ezermesternek elektromos ismeretekkel kell rendelkeznie, hogy megelőzze a túlfeszültséget, ami terhelésnövekedéshez és tüzet okozhat.

Az elektromos ellenállás fogalma

Az elektromos áramkör alapvető fizikai mennyiségei - ellenállás, feszültség, áramerősség - közötti kapcsolatot Georg Simon Ohm német fizikus fedezte fel.

A vezető elektromos ellenállása egy olyan érték, amely az elektromos árammal szembeni ellenállását jellemzi. Más szóval, a vezetőre ható elektromos áram hatására az elektronok egy része elhagyja helyét a kristályrácsban, és a vezető pozitív pólusára irányul. Néhány elektron a rácsban marad, és továbbra is forog a nukleáris atom körül. Ezek az elektronok és atomok elektromos ellenállást képeznek, amely megakadályozza a felszabaduló részecskék mozgását.

A fenti folyamat minden fémre vonatkozik, de az ellenállás eltérően lép fel bennük. Ennek oka a vezető méretének, alakjának és anyagának különbsége. Ennek megfelelően a kristályrács méretei különböző anyagok esetén eltérő alakúak, ezért a rajtuk áthaladó áram mozgásának elektromos ellenállása nem azonos.

Ebből a fogalomból következik az anyag fajlagos ellenállásának meghatározása, amely minden fémre külön-külön egyedi mutató. Az elektromos ellenállás (SER) egy fizikai mennyiség, amelyet a görög ρ betűvel jelölnek, és egy fém azon képessége jellemzi, hogy megakadályozza az elektromosság áthaladását rajta.

A réz a vezetők fő anyaga

Az anyag ellenállását a képlet segítségével számítják ki, ahol az egyik fontos mutató az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója. A táblázat három ismert fém ellenállásértékét tartalmazza 0 és 100°C közötti hőmérséklet-tartományban.

Ha a rendelkezésre álló anyagok közül a vas ellenállását 0,1 Ohmnak vesszük, akkor 1 Ohmhoz 10 méterre lesz szükség. Az ezüstnek van a legkisebb elektromos ellenállása, 1 ohmos értékéhez képest 66,7 méter lesz. Jelentős különbség, de az ezüst drága fém, amelyet nem mindenhol praktikus használni. A következő legjobb mutató a réz, ahol 1 ohmonként 57,14 méter szükséges. Az ezüsthöz képest elérhetősége és költsége miatt a réz az egyik legnépszerűbb anyag az elektromos hálózatokban. A rézhuzal alacsony ellenállása vagy a rézhuzal ellenállása lehetővé teszi a rézvezető használatát a tudomány, a technológia számos ágában, valamint ipari és háztartási célokra.

Ellenállási érték

Az ellenállás értéke nem állandó, a következő tényezőktől függően változik:

• Méret. Minél nagyobb a vezető átmérője, annál több elektront enged át magán. Ezért minél kisebb a mérete, annál nagyobb az ellenállás.
• Hossz. Az elektronok áthaladnak az atomokon, így minél hosszabb a vezeték, annál több elektronnak kell áthaladnia rajtuk. A számítások elvégzésekor figyelembe kell venni a vezeték hosszát és méretét, mert minél hosszabb vagy vékonyabb a vezeték, annál nagyobb az ellenállása és fordítva. A használt berendezés terhelésének kiszámításának elmulasztása a vezeték túlmelegedéséhez és tüzet okozhat.
• Hőfok. Ismeretes, hogy a hőmérséklet különböző módon nagy hatással van az anyagok viselkedésére. A fém, mint semmi más, különböző hőmérsékleteken megváltoztatja tulajdonságait. A réz ellenállása közvetlenül függ a réz ellenállási hőmérsékleti együtthatójától, és melegítéskor növekszik.
• Korrózió. A korrózió kialakulása jelentősen növeli a terhelést. Ez a környezeti hatások, nedvesség, só, szennyeződés stb. megnyilvánulásai miatt következik be. Javasoljuk, hogy minden csatlakozást, kivezetést, csavart szigeteljen és védjen, az utcán elhelyezkedő berendezésekre védőelemet szereljen fel, és haladéktalanul cserélje ki a sérült vezetékeket, alkatrészeket és szerelvényeket.

Ellenállás számítás

A különféle célú és felhasználású tárgyak tervezésénél számításokat végeznek, mert mindenki életfenntartóját az elektromosság biztosítja. Mindent figyelembe vesznek, a világítótestektől a műszakilag összetett berendezésekig. Otthon is hasznos lenne számítást végezni, főleg, ha tervezik az elektromos vezetékek cseréjét. A magánlakások építéséhez ki kell számítani a terhelést, különben az elektromos vezetékek „azonnali” összeszerelése tüzet okozhat.

A számítás célja az összes használt eszköz vezetékeinek teljes ellenállásának meghatározása, figyelembe véve azok műszaki paramétereit. Kiszámítása az R=p*l/S képlettel történik, ahol:

R – számított eredmény;

p – ellenállásjelző a táblázatból;

l – vezeték (vezető) hossza;

S – szakaszátmérő.

Egységek

A Fizikai Mennyiségek Egységek Nemzetközi Rendszerében (SI) az elektromos ellenállást ohmban (Ohm) mérik. Az ellenállás mértékegysége az SI rendszer szerint megegyezik egy anyag ellenállásával, amelynél egy 1 m hosszú, 1 négyzetméter keresztmetszetű, egy anyagból készült vezető van. m ellenállása 1 Ohm. A táblázatban jól látható az 1 ohm/m használata különböző fémeknél.

Az ellenállás jelentősége

Az ellenállás és a vezetőképesség kapcsolata reciprok mennyiségnek tekinthető. Hogyan több mutató az egyik vezető, minél alacsonyabb a másik mutatója, és fordítva. Ezért az elektromos vezetőképesség számításakor az 1/r számítást alkalmazzuk, mert X inverze 1/X és fordítva. A fajlagos jelzőt g betű jelöli.

Az elektrolitikus réz előnyei

A réz előnye nem korlátozódik alacsony ellenállási indexére (az ezüst után). Jellemzőiben egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, nevezetesen a plaszticitásban és a nagy alakíthatóságban. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően az elektrolitikus rezet nagy tisztaságban állítják elő az elektromos készülékekben, számítástechnikai berendezésekben, az elektromos iparban és az autóiparban használt kábelek gyártásához.

Az ellenállási index hőmérséklettől való függése

A hőmérsékleti együttható egy olyan érték, amely megegyezik az áramkör egy részének feszültségében és a fém ellenállásában a hőmérséklet változása következtében bekövetkező változással. A legtöbb fém hajlamos növelni az ellenállást a hőmérséklet emelkedésével a kristályrács hőrezgései miatt. A réz hőmérsékleti ellenállási együtthatója befolyásolja a rézhuzal ellenállását, és 0 és 100°C közötti hőmérsékleten 4,1 10−3 (1/Kelvin). Az ezüst esetében ez a mutató azonos feltételek mellett 3,8, a vas esetében pedig 6,0. Ez ismét bizonyítja a réz vezetőként való felhasználásának hatékonyságát.

Az elektromos áram vezetésére képes anyagokat vezetőknek nevezzük. A többi dielektrikumnak minősül. De nincsenek tiszta dielektrikumok, mindegyik vezeti az áramot is, de annak nagysága nagyon kicsi.

De a vezetők is másképp vezetik az áramot. Georg Ohm képlete szerint a vezetőn átfolyó áram lineárisan arányos a rákapcsolt feszültség nagyságával, és fordítottan arányos az ellenállásnak nevezett mennyiséggel.

Az ellenállás mértékegységét Ohmnak nevezték el annak a tudósnak a tiszteletére, aki felfedezte ezt az összefüggést. De kiderült, hogy a különböző anyagokból készült és azonos geometriai méretekkel rendelkező vezetékek elektromos ellenállása eltérő. Az ismert hosszúságú és keresztmetszetű vezető ellenállásának meghatározásához bevezették az ellenállás fogalmát - az anyagtól függő együtthatót.

Ennek eredményeként egy ismert hosszúságú és keresztmetszetű vezető ellenállása egyenlő lesz

Az ellenállás nem csak szilárd anyagokra vonatkozik, hanem folyadékokra is. De az értéke az alapanyag szennyeződéseitől vagy egyéb összetevőitől is függ. A tiszta víz nem vezet elektromos áramot, mivel dielektrikum. De desztillált víz nem létezik a természetben, mindig tartalmaz sókat, baktériumokat és egyéb szennyeződéseket. Ez a koktél ellenállásos elektromos áram vezető.

Különféle adalékanyagok fémekbe való bejuttatásával új anyagok nyerhetők - ötvözetek, amelynek fajlagos ellenállása eltér az eredeti anyagétól, még akkor is, ha a hozzáadás százalékos aránya elenyésző.

Az ellenállás függése a hőmérséklettől

Az anyagok fajlagos ellenállását a szobahőmérséklethez (20 °C) közeli hőmérsékletre vonatkozó referenciakönyvek adják meg. A hőmérséklet növekedésével az anyag ellenállása nő. Miért történik ez?

Az elektromos áramot az anyag belsejében vezetik szabad elektronok. Elektromos tér hatására elkülönülnek atomjaiktól, és e tér által meghatározott irányban mozognak közöttük. Egy anyag atomjai kristályrácsot alkotnak, amelynek csomópontjai között elektronáram, más néven „elektrongáz” mozog. A hőmérséklet hatására a rácscsomók (atomok) rezegnek. Maguk az elektronok sem egyenes vonalban, hanem bonyolult úton mozognak. Ugyanakkor gyakran ütköznek atomokkal, megváltoztatva pályájukat. Egyes időpontokban az elektronok az elektromos áram irányával ellentétes irányba mozoghatnak.

A hőmérséklet növekedésével az atomi rezgések amplitúdója nő. Az elektronok ütközése velük gyakrabban fordul elő, az elektronok áramlásának mozgása lelassul. Fizikailag ez az ellenállás növekedésében fejeződik ki.

Az ellenállás hőmérséklettől való függésének alkalmazására példa az izzólámpa működése. A wolframspirál, amelyből az izzószál készül, a bekapcsolás pillanatában alacsony ellenállással rendelkezik. A bekapcsolás pillanatában fellépő áram gyorsan felmelegíti, az ellenállás nő, az áram pedig csökken, névlegessé válik.

Ugyanez a folyamat megy végbe a nikróm fűtőelemekkel is. Ezért lehetetlen kiszámítani működési módjukat az ismert keresztmetszetű nikrómhuzal hosszának meghatározásával a szükséges ellenállás létrehozásához. A számításokhoz szükség van a fűtött vezeték ellenállására, és a referenciakönyvek szobahőmérséklet értékeket adnak meg. Ezért a nikrómspirál végső hosszát kísérletileg állítjuk be. A számítások meghatározzák a hozzávetőleges hosszt, és beállításkor fokozatosan szakaszonként rövidítik a szálat.

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatója

De nem minden eszközben előnyös, ha a vezetők ellenállása függ a hőmérséklettől. A méréstechnikában az áramköri elemek ellenállásának megváltoztatása hibához vezet.

Az anyagellenállás hőmérséklettől való függésének számszerűsítésére a fogalom hőmérsékleti ellenállási együttható (TCR). Megmutatja, hogy mennyit változik egy anyag ellenállása, ha a hőmérséklet 1°C-kal változik.

Elektronikus alkatrészek gyártásához - mérőberendezések áramköreiben használt ellenállások, alacsony TCR-ű anyagokat használnak. Drágábbak, de a készülék paraméterei nem változnak a környezeti hőmérséklet széles tartományában.

De a magas TCS-vel rendelkező anyagok tulajdonságait is használják. Egyes hőmérséklet-érzékelők működése azon anyag ellenállásán alapul, amelyből a mérőelem készül. Ehhez stabil tápfeszültséget kell fenntartania, és meg kell mérnie az elemen áthaladó áramot. Az áramerősséget mérő készülék skáláját egy szabványos hőmérőhöz képest kalibrálva elektronikus hőmérsékletmérőt kapunk. Ezt az elvet nemcsak méréseknél, hanem túlmelegedés-érzékelőknél is alkalmazzák. Az eszköz letiltása rendellenes működési körülmények esetén, ami a transzformátorok vagy a teljesítmény-félvezető elemek tekercseinek túlmelegedéséhez vezet.

Az elektrotechnikában olyan elemeket is használnak, amelyek ellenállásukat nem a környezeti hőmérséklettől, hanem a rajtuk áthaladó áramtól változtatják - termisztorok. Alkalmazásukra példa a televíziók és monitorok katódsugárcsövéihez használt lemágnesezési rendszerek. Feszültség alkalmazásakor az ellenállás ellenállása minimális, és az áram átmegy rajta a lemágnesező tekercsbe. De ugyanaz az áram melegíti a termisztor anyagát. Ellenállása növekszik, csökkentve az áramot és a feszültséget a tekercsen. És így tovább, amíg teljesen el nem tűnik. Ennek eredményeként a tekercsre egyenletesen csökkenő amplitúdójú szinuszos feszültség kerül, ami ugyanazt a mágneses teret hozza létre a tekercsben. Az eredmény az, hogy mire a csőszál felmelegszik, már lemágnesezett. És a vezérlő áramkör zárva marad, amíg a készüléket ki nem kapcsolják. Ezután a termisztorok lehűlnek, és újra munkára készek.

A szupravezetés jelensége

Mi történik, ha az anyag hőmérsékletét csökkentjük? Az ellenállás csökkenni fog. Van egy határ, ameddig a hőmérséklet csökken, ún abszolút nulla. ez - 273 °C. E határérték alatt nincs hőmérséklet. Ezen az értéken bármely vezető ellenállása nulla.

Az abszolút nullánál a kristályrács atomjai abbahagyják a rezgést. Ennek eredményeként az elektronfelhő úgy mozog a rácscsomópontok között, hogy nem ütközik velük. Az anyag ellenállása nullává válik, ami lehetővé teszi, hogy kis keresztmetszetű vezetékekben végtelenül nagy áramot kapjunk.

A szupravezetés jelensége új távlatokat nyit az elektrotechnika fejlődése előtt. De továbbra is nehézségekbe ütközik az e hatás eléréséhez szükséges ultraalacsony hőmérséklet hazai körülmények közötti elérése. A problémák megoldása után az elektrotechnika új fejlesztési szintre lép.

Példák az ellenállásértékek használatára a számításokban

Már megismerkedtünk a fűtőelem készítéséhez szükséges nikrómhuzal hosszának kiszámításának elveivel. De vannak más helyzetek is, amikor az anyagok ellenállásának ismerete szükséges.

Számításhoz a földelő eszközök körvonalai jellemző talajoknak megfelelő együtthatókat alkalmazunk. Ha a talajhurok helyén nem ismert a talaj típusa, akkor a helyes számításokhoz először a fajlagos ellenállását kell megmérni. Így a számítási eredmények pontosabbak, ami kiküszöböli az áramköri paraméterek gyártás közbeni beállítását: az elektródák számának hozzáadását, ami a földelő berendezés geometriai méreteinek növekedéséhez vezet.

Az aktív ellenállás kiszámításához azon anyagok fajlagos ellenállását használják, amelyekből kábelvezetékek és gyűjtősínek készülnek. Ezt követően a névleges terhelési áram mellett használja a vonal végén lévő feszültségértéket számítjuk ki. Ha az értéke nem bizonyul elegendőnek, akkor a vezetékek keresztmetszete előre megnövelésre kerül.

Hossz- és távolságátalakító Tömegátalakító Tömeg- és élelmiszermennyiség-átalakító Terület-átalakító Térfogat- és mértékegység-átalakító kulináris receptek Hőmérséklet-átalakító Nyomás, mechanikai igénybevétel, Young-féle modulus-átalakító Energia- és munkaátalakító Teljesítmény-átalakító Erő-átalakító Időváltó Lineáris fordulatszám-átalakító Laposszög-átalakító Hő- és üzemanyag-hatékonyság-átalakító Számok átalakítója különböző számrendszerekben Információmennyiség mértékegység-átalakítója Valuta árfolyamok Női ruházat és cipő méretei Férfi ruházat és lábbeli méretei Szögsebesség és forgási frekvenciaváltó Gyorsulás konverter Átalakító szöggyorsulás Sűrűség átalakító fajlagos térfogat átalakító tehetetlenségi nyomaték konvertáló erő nyomaték konvertáló nyomaték átalakító fajlagos hőégés (tömeg szerint) Átalakító energiasűrűsége és fajhője (térfogatban) Hőmérséklet-különbség-átalakító Hőtágulási konverter Hőellenállás-átalakító Hővezetőképesség-átalakító Fajlagos hőteljesítmény-átalakító Energiaterhelés és hősugárzás teljesítmény-átalakító Sűrűség-átalakító hőáramlás Hőátbocsátási tényező konverter Térfogatáram-átalakító Tömegáram-átalakító Moláris áramlási sebesség átalakító Tömegáram-sűrűség-átalakító Moláris koncentráció-átalakító Tömegkoncentráció az oldatban Dinamikus (abszolút) viszkozitás-átalakító Kinematikus viszkozitás-átalakító Felületfeszültség-átalakító Gőzáteresztő-átalakító Vízgőzáram-sűrűség-átalakító Hangszint konverter Mikrofon érzékenység átalakító Átalakító Hangnyomásszint (SPL) Hangnyomásszint átalakító választható referencianyomás-fényerősség-átalakítóval Fényerősség-átalakító Fényerő-átalakító Számítógépes grafika Felbontás-átalakító Frekvencia- és hullámhossz-átalakító Dioptria teljesítmény és gyújtótávolság-átalakító elektromos teljesítmény és gyújtótávolság-dioptria teljesítmény és Lineáris töltéssűrűség-átalakító Felületi töltéssűrűség-átalakító Térfogat-töltéssűrűség-átalakító Elektromos áramátalakító Lineáris áramsűrűség-átalakító Felületi áramsűrűség-átalakító Elektromos térerősség-átalakító Elektrosztatikus potenciál- és feszültségátalakító Elektromos ellenállás-átalakító Elektromos ellenállás-átalakító Elektromos vezetőképesség-átalakító Elektromos vezetőképesség-átalakító Amerikai vezetőképesség-átalakító Elektromos kapacitás-átalakító Induktivitás mérőműszer-átalakító Szintek dBm-ben (dBm vagy dBmW), dBV-ben (dBV), wattban és egyéb mértékegységekben Magnetomotoros erő átalakító Mágneses térerősség-átalakító Mágneses fluxus átalakító Mágneses indukciós konverter Sugárzás. Ionizáló sugárzás elnyelt dózisteljesítmény átalakító Radioaktivitás. Radioaktív bomlási konverter Sugárzás. Expozíciós dózis átalakító Sugárzás. Elnyelt dózis átalakító Decimális előtag konverter adatátvitel Tipográfia és képfeldolgozó egységek konvertáló fa térfogategység konverter számítása moláris tömeg Periódusos táblázat kémiai elemek D. I. Mengyelejev

1 ohm centiméter [Ohm cm] = 0,01 ohm méter [Ohm m]

Kezdő érték

Átszámított érték

ohm méter ohm centiméter ohm hüvelyk mikroohm centiméter mikroohm hüvelyk abom centiméter statom centiméterenként körkörös mil ohm per láb ohm sq. milliméter méterenként

Bővebben az elektromos ellenállásról

Általános információ

Amint az elektromosság elhagyta a tudósok laboratóriumait, és elkezdték széles körben bevezetni a gyakorlatba Mindennapi élet, felmerült a kérdés, hogy olyan anyagokat keressünk, amelyek bizonyos, esetenként teljesen ellentétes tulajdonságokkal rendelkeznek a rajtuk átfolyó elektromos áram áramlásával kapcsolatban.

Például az elektromos energia nagy távolságokra történő átvitelekor a huzalanyagnak minimálisra kellett csökkentenie a Joule-melegítés és az alacsony tömegjellemzők miatti veszteségeket. Példa erre az ismert nagyfeszültségű vezetékek, amelyek alumíniumhuzalból készülnek, acél maggal.

Vagy fordítva, a kompakt cső alakú elektromos fűtőberendezések létrehozásához viszonylag nagy elektromos ellenállású és magas hőstabilitású anyagokra volt szükség. A hasonló tulajdonságokkal rendelkező anyagokat használó készülék legegyszerűbb példája egy hagyományos konyhai elektromos tűzhely égője.

A biológiában és az orvostudományban elektródákként, szondákként és szondákként használt vezetők nagy kémiai ellenállást és bioanyagokkal való kompatibilitást igényelnek, és alacsony érintkezési ellenállással párosulnak.

Erőfeszítéseivel hozzájárult egy olyan ma már ismert eszköz kifejlesztéséhez, mint az izzólámpa egy egész galaxis feltalálók különböző országokból: Anglia, Oroszország, Németország, Magyarország és az USA. Thomas Edison több mint ezer kísérletet végzett az izzószálak szerepére alkalmas anyagok tulajdonságait vizsgálva, platinaspirállal rendelkező lámpát készített. Az Edison lámpái, bár hosszú élettartamúak voltak, nem voltak praktikusak az alapanyag magas költsége miatt.

Az orosz feltaláló, Lodygin későbbi munkája, aki viszonylag olcsó, tűzálló wolfram és nagyobb ellenállású molibdén használatát javasolta szálas anyagként, megállapította, hogy gyakorlati használat. Ezenkívül Lodygin javasolta a levegő kiszivattyúzását az izzólámpák hengereiből, inert vagy nemesgázokkal helyettesítve, ami modern izzólámpák létrehozásához vezetett. A megfizethető és tartós elektromos lámpák tömeggyártásának úttörője a General Electric cég volt, amelyre Lodygin átruházta szabadalmai jogait, majd hosszú ideig sikeresen dolgozott a cég laboratóriumaiban.

Ez a lista folytatható, mivel a kíváncsi emberi elme annyira találékony, hogy néha egy-egy technikai probléma megoldásához olyan anyagokra van szüksége, amelyek eddig példátlan tulajdonságokkal vagy e tulajdonságok hihetetlen kombinációival rendelkeznek. A természet már nem tud lépést tartani étvágyunkkal, és a világ minden tájáról érkező tudósok csatlakoztak a versenyhez, hogy olyan anyagokat hozzanak létre, amelyeknek nincs természetes analógja.

Mind a természetes, mind a szintetikus anyagok egyik legfontosabb jellemzője az elektromos ellenállás. Példa egy olyan elektromos készülékre, amelyben ezt a tulajdonságot tiszta formában használják, egy biztosíték, amely megvédi elektromos és elektronikus berendezéseinket a megengedett értékeket meghaladó áramhatástól.

Meg kell jegyezni, hogy a szabványos biztosítékok házi készítésű helyettesítői, amelyeket az anyag ellenállásának ismerete nélkül készítettek, néha nemcsak az elektromos áramkörök különböző elemeinek kiégését, hanem a házakban és az autók vezetékeinek tüzét is okozzák.

Ugyanez vonatkozik az elektromos hálózatok biztosítékainak cseréjére is, amikor az alacsonyabb névleges értékű biztosíték helyett egy nagyobb névleges üzemi áramú biztosítékot szerelnek be. Ez az elektromos vezetékek túlmelegedéséhez, és ennek következtében súlyos következményekkel járó tüzekhez vezet. Ez különösen igaz a keretes házakra.

Történelmi hivatkozás

A fajlagos elektromos ellenállás fogalma a híres német fizikus, Georg Ohm munkáinak köszönhetően jelent meg, aki elméletileg alátámasztotta és számos kísérlettel bebizonyította az összefüggést az áramerősség, az akkumulátor elektromotoros ereje és az akkumulátor minden részének ellenállása között. áramkört, így fedezte fel az akkor róla elnevezett elemi elektromos áramkör törvényét. Ohm vizsgálta az átfolyó áram nagyságának függését a rákapcsolt feszültség nagyságától, a vezető anyagának hosszától és alakjától, valamint a vezető közegként használt anyag típusától.

Ugyanakkor tisztelegnünk kell Sir Humphry Davy angol kémikus, fizikus és geológus munkája előtt, aki elsőként állapította meg a vezető elektromos ellenállásának hosszától és keresztmetszeti területétől való függését, ill. megjegyezte az elektromos vezetőképesség hőmérséklettől való függését is.

Tanulmányozva az elektromos áram áramlásának az anyagok típusától való függőségét, Ohm felfedezte, hogy minden rendelkezésére álló vezetőképes anyag rendelkezik valamilyen jellemző tulajdonsággal az áram áramlásával szembeni ellenállásra, amely csak abban rejlik.

Megjegyzendő, hogy Ohm idejében a manapság egyik legelterjedtebb vezető – az alumínium – különösen nemesfém státuszú volt, ezért Ohm a rézzel, ezüsttel, arannyal, platinával, cinkkel, ónnal, ólommal és vassal végzett kísérletekre korlátozódott. .

Végül Ohm bevezette az anyag elektromos ellenállásának fogalmát, mint alapvető jellemzőt, és egyáltalán nem tudott a fémekben folyó áram természetéről vagy ellenállásuk hőmérséklettől való függéséről.

Fajlagos elektromos ellenállás. Meghatározás

Az elektromos ellenállás vagy egyszerűen az ellenállás a vezetőképes anyagok alapvető fizikai jellemzője, amely az anyag azon képességét jellemzi, hogy megakadályozza az elektromos áram áramlását. A görög ρ (ejtsd: rho) betűvel van jelölve, és a Georg Ohm által az ellenállás számítására szolgáló tapasztalati képlet alapján számítják ki.

vagy innen

ahol R az ellenállás ohmban, S a terület m²/-ben, L a hossz m-ben

Az elektromos ellenállás mérete in Nemzetközi rendszer Az SI mértékegységeit ohm m-ben fejezzük ki.

Ez egy 1 m hosszú és 1 m² / 1 ohm keresztmetszetű vezető ellenállása.

Az elektrotechnikában a számítások megkönnyítése érdekében az elektromos ellenállás értékének Ohm mm²/m-ben kifejezett deriváltját szokás használni. A legelterjedtebb fémek és ötvözeteik ellenállási értékei megtalálhatók a megfelelő referenciakönyvekben.

Az 1. és 2. táblázat a különféle legelterjedtebb anyagok fajlagos ellenállásértékeit mutatja.

1. táblázat: Egyes fémek ellenállása

2. táblázat: A közönséges ötvözetek ellenállása

Különböző közegek fajlagos elektromos ellenállásai. A jelenségek fizikája

Fémek és ötvözeteik, félvezetők és dielektrikumok elektromos ellenállása

Ma már tudással felvértezve képesek vagyunk bármilyen természetes és szintetizált anyag elektromos ellenállását előre kiszámítani kémiai összetétele és várható fizikai állapota alapján.

Ez a tudás segít abban, hogy jobban ki tudjuk használni a néha egészen egzotikus és egyedi anyagok adottságait.

Az uralkodó elképzelések miatt, fizika szempontjából szilárd anyagok kristályos, polikristályos és amorf anyagokra oszthatók.

A fajlagos ellenállás műszaki számítása vagy mérése szempontjából a legegyszerűbb módszer az amorf anyagokkal. Nem rendelkeznek kifejezett kristályszerkezettel (bár lehetnek bennük ilyen anyagok mikroszkopikus zárványai), viszonylag homogének kémiai összetételükben, és az adott anyagra jellemző tulajdonságokat mutatnak.

Azon polikristályos anyagok esetében, amelyeket viszonylag kis, azonos kémiai összetételű kristályok halmaza képez, a tulajdonságok viselkedése nem sokban különbözik az amorf anyagok viselkedésétől, mivel az elektromos ellenállást általában az egységek integrált kumulatív tulajdonságaként határozzák meg. adott anyagminta.

A helyzet ennél bonyolultabb kristályos anyagok, különösen olyan egykristályok esetében, amelyek elektromos ellenállása és egyéb elektromos jellemzői a kristályaik szimmetriatengelyéhez képest eltérőek. Ezt a tulajdonságot kristályanizotrópiának nevezik, és széles körben használják a technológiában, különösen a kvarcoszcillátorok rádióáramköreiben, ahol a frekvenciastabilitást pontosan az adott kvarckristályban rejlő frekvenciák generálása határozza meg.

Mindannyian, számítógép, táblagép, mobiltelefon vagy okostelefon tulajdonosai, beleértve az elektronikus órákat az iWatch-ig, egy kvarckristály tulajdonosai is vagyunk. Ebből ítélhetjük meg a kvarc rezonátorok elektronikai felhasználásának mértékét, tízmilliárdokat tesz ki.

Emellett számos anyag, különösen a félvezetők ellenállása hőmérsékletfüggő, ezért a referenciaadatokat általában a mérési hőmérsékleten, általában 20°C-on adják meg.

A platina egyedi tulajdonságai, amelynek elektromos ellenállásának állandó és jól tanulmányozott hőmérsékletfüggősége, valamint nagy tisztaságú fém előállítási lehetősége előfeltétele volt a széles hőmérsékleten alapuló érzékelők létrehozásának. hatótávolság.

A fémek esetében az ellenállás referenciaértékeinek terjedését a minták előkészítésének módja és az adott minta fémének kémiai tisztasága határozza meg.

Az ötvözetek esetében a referencia-ellenállási értékek nagyobb szórása a minták előkészítésének módszereiből és az ötvözet összetételének változékonyságából adódik.

Folyadékok (elektrolitok) fajlagos elektromos ellenállása

A folyadékok ellenállásának megértése a termikus disszociáció, valamint a kationok és anionok mozgékonyságának elméletein alapul. Például a Föld leggyakoribb folyadékában - a közönséges vízben - egyes molekulái a hőmérséklet hatására ionokra bomlanak: H+ kationok és OH- anionok. Ha a vízbe merített elektródákra normál körülmények között külső feszültséget kapcsolunk, akkor a fent említett ionok mozgása miatt áram keletkezik. Mint kiderült, molekulák egész asszociációi jönnek létre víz-klaszterekben, néha H+ kationokkal vagy OH- anionokkal kombinálva. Ezért az ionok átvitele a klaszterek által a hatás alatt elektromos feszültség Ez történik: az egyik oldalon az alkalmazott elektromos tér irányába iont fogadva a klaszter a másik oldalról egy hasonló iont „kidob”. A klaszterek jelenléte a vízben tökéletesen megmagyarázza ezt tudományos tény hogy 4 °C körüli hőmérsékleten a víznek a legnagyobb a sűrűsége. A vízmolekulák többsége a hidrogén és a kovalens kötések, gyakorlatilag kvázikristályos állapotban; a termikus disszociáció minimális, a kisebb sűrűségű jégkristályok képződése (a jég vízben úszik) még nem kezdődött el.

Általában a folyadékok ellenállása jobban függ a hőmérséklettől, ezért ezt a karakterisztikát mindig 293 K hőmérsékleten mérjük, ami 20 °C-os hőmérsékletnek felel meg.

A vízen kívül számos más oldószer is létezik, amelyek oldható anyagok kationjait és anionjait képezhetik. Az ilyen megoldások fajlagos ellenállásának ismerete és mérése is nagy gyakorlati jelentőséggel bír.

Mert vizes oldatok sók, savak és lúgok, az oldott anyag koncentrációja jelentős szerepet játszik az oldat ellenállásának meghatározásában. Példa erre a következő táblázat, amely a 18 °C-os vízben oldott különféle anyagok fajlagos ellenállását mutatja:

3. táblázat: Különféle anyagok fajlagos ellenállásának értékei vízben 18 °C hőmérsékleten

A táblázat adatai a Brief Physical and Technical Reference Book 1. kötetéből származnak, - M.: 1960

Szigetelők fajlagos ellenállása

Az elektrotechnika, az elektronika, a rádiótechnika és a robotika területén a különféle anyagok egész osztálya, amelyek viszonylag nagy ellenállásúak, nagy jelentőséggel bírnak. Függetlenül tőlük az összesítés állapota, legyen az szilárd, folyékony vagy gáz, az ilyen anyagokat szigetelőknek nevezzük. Az ilyen anyagokat az elektromos áramkörök egyes részeinek egymástól való elkülönítésére használják.

A szilárd szigetelőkre példa a jól ismert rugalmas elektromos szalag, amelynek köszönhetően a különböző vezetékek csatlakoztatásakor helyreállítjuk a szigetelést. Sokan ismerik a légvezetékek porcelán felfüggesztő szigetelőit, a legtöbb elektronikai termékben található elektronikai alkatrészeket tartalmazó textolit lapokat, kerámiát, üveget és sok más anyagot. A modern, műanyag és elasztomer alapú tömör szigetelőanyagok biztonságossá teszik a különféle feszültségű elektromos áramok használatát a legkülönfélébb eszközökben és műszerekben.

A szilárd szigetelők mellett széles körű alkalmazás Az elektrotechnikában nagy ellenállású folyékony szigetelők találhatók. Az elektromos hálózatok teljesítménytranszformátoraiban a folyékony transzformátorolaj megakadályozza az önindukciós EMF okozta meghibásodásokat, megbízhatóan szigetelve a tekercsek fordulatait. Az olajkapcsolókban az olajat az áramforrások váltása során fellépő elektromos ív eloltására használják. A kondenzátorolajat nagy teljesítményű kompakt kondenzátorok készítésére használják elektromos jellemzők; Ezen olajok mellett folyékony szigetelőként természetes ricinusolajat és szintetikus olajokat is használnak.

Normál légköri nyomáson minden gáz és keverékeik elektrotechnikai szempontból kiváló szigetelő, de a nemesgázok (xenon, argon, neon, kripton) tehetetlenségük miatt nagyobb ellenállásúak, amit széles körben alkalmaznak a technológia egyes területei.

De a leggyakoribb szigetelő a levegő, amely főleg molekuláris nitrogénből (75 tömeg%), molekuláris oxigénből (23,15 tömeg%), argonból (1,3 tömeg%) áll, szén-dioxid, hidrogén, víz és különféle nemesgázok egyes keverékei. Leválasztja a hagyományos háztartási villanykapcsolók, relé alapú áramkapcsolók, mágneses indítók és mechanikus kapcsolók áramát. Meg kell jegyezni, hogy a gázok vagy keverékeik nyomásának a légköri nyomás alá történő csökkenése elektromos ellenállásuk növekedéséhez vezet. Ebben az értelemben az ideális szigetelő a vákuum.

Különféle talajok elektromos ellenállása

Az egyik legfontosabb módja annak, hogy megvédjük az embert az elektromos áram káros hatásaitól az elektromos szerelési balesetek során, a védőföldelés.

Ez az elektromos készülékek házának vagy házának szándékos csatlakoztatása egy védőföldelő berendezéshez. A földelést jellemzően acél- vagy rézszalagok, csövek, rudak vagy sarkok formájában végzik, amelyeket 2,5 méternél mélyebbre temetnek a földbe, amelyek baleset esetén biztosítják az áram áramlását az áramköri eszköz mentén - ház vagy burkolat - föld - a váltakozó áramforrás nulla vezetéke. Ennek az áramkörnek az ellenállása nem lehet több 4 ohmnál. Ebben az esetben a vészhelyzeti eszköz testének feszültsége az emberek számára biztonságos értékekre csökken, és az automatikus áramkör-védelmi eszközök valamilyen módon kikapcsolják a vészhelyzeti eszközt.

A védőföldelő elemek számításánál jelentős szerepet kap a talajok fajlagos ellenállásának ismerete, amely igen változatos lehet.

A referenciatáblázatokban szereplő adatoknak megfelelően kiválasztják a földelő eszköz területét, ebből számítják ki a földelő elemek számát és a teljes eszköz tényleges kialakítását. A védőföldelő szerkezet szerkezeti elemei hegesztéssel vannak összekötve.

Elektromos tomográfia

Az elektromos kutatás a felszín közeli geológiai környezetet vizsgálja, és érc- és nemfémes ásványok és egyéb objektumok felkutatására szolgál különféle mesterséges elektromos és elektromágneses terek vizsgálata alapján. Az elektromos kutatások speciális esete az elektromos tomográfia (Electrical Resistivity Tomography) – egy módszer a kőzetek tulajdonságainak fajlagos ellenállásuk alapján történő meghatározására.

A módszer lényege, hogy az elektromos térforrás egy bizonyos pozíciójában különböző szondákon feszültségméréseket végzünk, majd a térforrást más helyre mozgatjuk, vagy másik forrásra kapcsoljuk és a méréseket megismételjük. A terepi forrásokat és a terepi vevőszondákat a felszínen és a kutakban helyezik el.

Ezután a kapott adatokat modern számítógépes feldolgozási módszerekkel dolgozzák fel és értelmezik, amelyek lehetővé teszik az információk kétdimenziós és háromdimenziós képek formájában történő megjelenítését.

Az elektromos tomográfia nagyon pontos keresési módszerként felbecsülhetetlen segítséget nyújt a geológusok, régészek és paleozoológusok számára.

Az ásványlelőhelyek előfordulási formájának és elterjedési határainak meghatározása (kontúrozás) lehetővé teszi az ásványok vénás lerakódásai előfordulásának azonosítását, ami jelentősen csökkenti a későbbi fejlesztés költségeit.

A régészek számára ez a keresési módszer értékes információkkal szolgál az ókori temetkezések helyéről és a bennük található leletekről, ezáltal csökkentve a feltárási költségeket.

A paleozoológusok elektromos tomográfiával kutatják az ősi állatok megkövesedett maradványait; munkájuk eredményei a természettudományi múzeumokban láthatók az őskori megafauna csontvázainak lenyűgöző rekonstrukciói formájában.

Ezenkívül az elektromos tomográfiát mérnöki építmények építése és későbbi üzemeltetése során használják: sokemeletes épületek, gátak, gátak, töltések és mások.

Az ellenállás definíciói a gyakorlatban

A gyakorlati problémák megoldása érdekében néha azzal a feladattal kell szembenéznünk, hogy meghatározzuk egy anyag összetételét, például egy polisztirolhab vágására szolgáló huzalt. Van két megfelelő átmérőjű huzaltekercsünk különböző, számunkra ismeretlen anyagokból. A probléma megoldásához meg kell találni az elektromos ellenállásukat, majd a talált értékek különbségével vagy egy keresőtáblázat segítségével meg kell határozni a huzal anyagát.

Mérőszalaggal mérünk és minden mintából 2 méter drótot vágunk. Határozzuk meg mikrométerrel a d₁ és d2 vezetékek átmérőjét. Miután bekapcsolta a multimétert az ellenállásmérés alsó határáig, megmérjük az R1 minta ellenállását. Ismételjük meg az eljárást egy másik mintára, és mérjük meg az ellenállását is R₂.

Vegyük figyelembe, hogy a vezetékek keresztmetszete a képlet alapján kerül kiszámításra

S = π d 2 /4

Most az elektromos ellenállás kiszámításának képlete így fog kinézni:

ρ = R π d 2 /4 L

Ha a kapott L, d₁ és R₁ értékeket behelyettesítjük a fenti cikkben megadott ellenállás számítási képletébe, kiszámítjuk az első minta ρ₁ értékét.

ρ 1 = 0,12 ohm mm 2 /m

A kapott L, d₂ és R₂ értékeket behelyettesítve a képletbe, kiszámítjuk a második minta ρ₂ értékét.

ρ 2 = 1,2 ohm mm 2 /m

A ρ₁ és ρ₂ értékeinek a fenti 2. táblázatban szereplő referenciaadatokkal való összehasonlításából arra a következtetésre jutunk, hogy az első minta anyaga acél, a második pedig nikróm, amelyből a vágószálat készítjük.

Nehezen tudja lefordítani a mértékegységeket egyik nyelvről a másikra? A kollégák készen állnak a segítségére. Tegyen fel kérdést a TCTerms-benés néhány percen belül választ kap.