SI sisteminde bakırın direnci. Spesifik elektrik direnci

Bu nedenle kullanılan tüm eleman ve malzemelerin parametrelerinin bilinmesi önemlidir. Ve sadece elektrik değil, aynı zamanda mekanik. Ve biraz rahat ol referans malzemeleri, farklı malzemelerin özelliklerini karşılaştırmanıza ve belirli bir durumda tam olarak neyin en uygun olacağını tasarım ve çalışma için seçmenize izin verir.
Görevin en verimli, yani enerjiyi tüketiciye ulaştırmak olduğu enerji nakil hatlarında, hem kayıpların ekonomisi hem de hatların kendi mekaniği dikkate alınır. Hattın nihai ekonomik verimliliği mekaniğe bağlıdır - yani, iletkenlerin, yalıtkanların, desteklerin, yükseltici / düşürücü transformatörlerin düzenlenmesi ve düzenlenmesi, uzun mesafeler boyunca gerilmiş teller dahil tüm yapıların ağırlığı ve gücü, yanı sıra her bir yapı elemanı için seçilen malzemeler, işi ve işletme maliyetleri. Ayrıca elektriği ileten hatlarda hem hatların kendisinin hem de geçtikleri ortamın güvenliğini sağlama gereksinimleri daha yüksektir. Bu da hem elektriğin kablolanmasını sağlamak için hem de tüm yapılar için ek bir güvenlik marjı için maliyetler ekler.

Karşılaştırma için, veriler genellikle tek, karşılaştırılabilir bir forma indirgenir. Çoğu zaman, bu tür özelliklere “spesifik” sıfatı eklenir ve değerlerin kendileri, fiziksel parametreler açısından birleştirilmiş bazı standartlarda kabul edilir. Örneğin, belirli elektrik direnci- bu, kullanılan birimler sisteminde (genellikle SI'de) birim uzunluğa ve birim kesite sahip bazı metallerden (bakır, alüminyum, çelik, tungsten, altın) yapılmış bir iletkenin direncidir (ohm). Ek olarak, sıcaklık belirtilir, çünkü ısıtıldığında iletkenlerin direnci farklı davranabilir. Normal ortalama çalışma koşulları temel alınır - 20 santigrat derecede. Ve ortamın parametrelerini (sıcaklık, basınç) değiştirirken özelliklerin önemli olduğu yerlerde, katsayılar tanıtılır ve ek bağımlılık tabloları ve grafikleri derlenir.

Direnç türleri

Çünkü direnç:

aktif - veya omik, dirençli - içinden geçerken iletkeni (metal) ısıtmak için elektrik maliyetinden kaynaklanan elektrik akımı, ve
reaktif - kapasitif veya endüktif - elektrik alanlarının iletkeninden geçen akımda herhangi bir değişiklik yaratmak için kaçınılmaz kayıplardan gelen, iletkenin direnci iki çeşit olabilir:

Doğru akıma özel elektrik direnci (dirençli karaktere sahip) ve
Alternatif akıma karşı spesifik elektrik direnci (reaktif karaktere sahip).

Burada, tip 2 özdirenç karmaşık bir değerdir, TP'nin iki bileşeninden oluşur - aktif ve reaktif, çünkü direnç direnci, doğasından bağımsız olarak akım geçtiğinde her zaman bulunur ve reaktif direnç, yalnızca devrelerdeki akımdaki herhangi bir değişiklikle oluşur. DC devrelerinde, reaktans yalnızca akım açık (0'dan nominale akım değişikliği) veya kapalı (nominalden 0'a fark) ile ilişkili geçici olaylar sırasında meydana gelir. Ve genellikle yalnızca aşırı yük koruması tasarlanırken dikkate alınırlar.

AC devrelerinde, reaktanslarla ilgili olaylar çok daha çeşitlidir. Sadece akımın belirli bir bölümden gerçek geçişine değil, aynı zamanda iletkenin şekline de bağlıdırlar ve bağımlılık doğrusal değildir.

Gerçek şu ki, alternatif akım indükler Elektrik alanı hem içinden geçtiği iletkenin etrafında hem de iletkenin kendisinde. Ve bu alandan, yüklerin gerçek ana hareketini "dışarı itme" etkisini veren, iletkenin tüm bölümünün derinliğinden yüzeyine, "cilt etkisi" (deriden) olarak adlandırılan girdap akımları ortaya çıkar. - deri). Girdap akımlarının olduğu gibi iletkenden kesitini “çaldığı” ortaya çıktı. Akım yüzeye yakın belirli bir katmanda akar, iletken kalınlığının geri kalanı kullanılmadan kalır, direncini azaltmaz ve iletkenlerin kalınlığını arttırmanın bir anlamı yoktur. Özellikle yüksek frekanslarda. Bu nedenle, alternatif akım için dirençler, tüm kesitinin yüzeye yakın olarak kabul edilebileceği bu tür iletken kesitlerinde ölçülür. Böyle bir tele ince denir, kalınlığı, girdap akımlarının iletkende akan faydalı ana akımın yerini aldığı bu yüzey tabakasının derinliğinin iki katına eşittir.

Tabii ki, enine kesitte yuvarlak tellerin kalınlığındaki azalma, bunlarla sınırlı değildir. etkili uygulama alternatif akım. İletken inceltilebilir, ancak aynı zamanda bir bant şeklinde düz hale getirilebilir, o zaman kesiti sırasıyla yuvarlak telden daha yüksek olacak ve direnç daha düşük olacaktır. Ek olarak, yüzey alanını basitçe artırmak, etkin enine kesiti artırma etkisine sahip olacaktır. Aynısı, tek bir büküm yerine bükümlü bir tel kullanılarak da elde edilebilir, ek olarak, bükümlü bir tel, çoğu zaman değerli olan tek bir bükümden daha esnektir. Öte yandan tellerdeki deri etkisi de dikkate alınarak, çelik gibi mukavemet özellikleri iyi fakat elektriksel özellikleri düşük olan bir metalden çekirdek yapılarak tellerin kompozit hale getirilmesi mümkündür. Aynı zamanda direnci daha düşük olan çelik üzerine alüminyum örgü yapılır.

Deri etkisine ek olarak, iletkenlerdeki alternatif akımın akışı, çevreleyen iletkenlerdeki girdap akımlarının uyarılmasından etkilenir. Bu tür akımlara başlatma akımları denir ve hem kablolama rolünü oynamayan (yapısal elemanlar taşıyan) metallerde hem de tüm iletken kompleksin tellerinde indüklenir - diğer fazların tellerinin rolünü oynar, sıfır, topraklama .

Tüm bu fenomenler, elektrikle ilgili tüm tasarımlarda bulunur; bu, çok çeşitli malzemeler için emrinizde özet referans bilgilerinin bulunmasının önemini daha da güçlendirir.

İletkenler için direnç, kablolama için metaller seçildiğinden ve en düşük dirence sahip olduğundan, çok hassas ve doğru aletlerle ölçülür - metre uzunluk ve kare başına ohm * 10 -6 düzeyinde. mm. bölümler. Yalıtımın direncini ölçmek için, aksine, çok büyük direnç değerleri aralığına sahip cihazlara ihtiyaç vardır - genellikle megohm. İletkenlerin iyi iletmesi gerektiği ve yalıtkanların iyi yalıtılması gerektiği açıktır.

Masa

İletkenlerin spesifik dirençleri tablosu (metaller ve alaşımlar)
İletken malzemesi	Bileşim (alaşımlar için)	özdirenç ρ mΩ × mm 2 / m
İletken malzemesi	Bileşim (alaşımlar için)



	bakır, çinko, kalay, nikel, kurşun, manganez, demir vb.
Alüminyum


Tungsten

Molibden

	bakır, kalay, alüminyum, silikon, berilyum, kurşun vb. (çinko hariç)

	demir, karbon


	bakır, nikel, çinko
manganin	bakır, nikel, manganez
Köstence	bakır, nikel, alüminyum


	nikel, krom, demir, manganez


	demir, krom, alüminyum, silikon, manganez

Elektrik mühendisliğinde iletken olarak demir

Demir, doğada ve teknolojide en yaygın metaldir (aynı zamanda bir metal olan hidrojenden sonra). Aynı zamanda en ucuzudur ve mükemmel mukavemet özelliklerine sahiptir, bu nedenle her yerde çeşitli yapıların mukavemetinin temeli olarak kullanılır.

Elektrik mühendisliğinde demir, fiziksel mukavemet ve esnekliğin gerekli olduğu yerlerde çelik esnek teller şeklinde iletken olarak kullanılır ve uygun kesit sayesinde istenilen direnç elde edilebilir.

Çeşitli metal ve alaşımların spesifik dirençlerini gösteren bir tabloya sahip olarak, farklı iletkenlerden yapılmış tellerin kesitlerini hesaplamak mümkündür.

Örnek olarak, farklı malzemelerden yapılmış iletkenlerin elektriksel olarak eşdeğer kesitini bulmaya çalışalım: bakır, tungsten, nikel ve demir teller. İlk olarak, 2,5 mm kesitli alüminyum tel alın.

1 m uzunluğunda, tüm bu metallerden gelen telin direncinin orijinalinin direncine eşit olmasına ihtiyacımız var. 1 m uzunluk ve 2,5 mm kesit başına alüminyumun direnci şuna eşit olacaktır:

Neresi R- direnç, ρ - masadaki metalin direnci, S- kesit alanı, L- uzunluk.

Başlangıç değerlerini değiştirerek, metre uzunluğundaki bir alüminyum tel parçasının ohm cinsinden direncini elde ederiz.

Bundan sonra, S formülünü çözüyoruz.

Tablodaki değerleri değiştireceğiz ve farklı metaller için kesit alanlarını alacağız.

Tablodaki direnç 1 m uzunluğunda bir tel üzerinde, 1 mm 2 bölüm başına mikroohm cinsinden ölçüldüğünden, mikroohm olarak aldık. Ohm cinsinden elde etmek için değeri 10 -6 ile çarpmanız gerekir. Ancak, ondalık noktadan sonra 6 sıfırlı ohm sayısını almamız için gerekli değildir, çünkü nihai sonucu hala mm 2 olarak buluruz.

Gördüğünüz gibi, demirin direnci oldukça büyük, tel kalın.

Ancak nikelin veya konstantan gibi daha da fazlasına sahip malzemeler var.

kapanırken elektrik devresi, potansiyel farkı olan terminallerde bir elektrik akımı ortaya çıkar. Elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altındaki serbest elektronlar iletken boyunca hareket eder. Hareketlerinde elektronlar iletkenin atomlarıyla çarpışır ve onlara kinetik enerjilerinin bir rezervini verir. Elektronların hareket hızı sürekli değişiyor: elektronlar atomlar, moleküller ve diğer elektronlarla çarpıştığında azalır, daha sonra bir elektrik alanının etkisi altında artar ve yeni bir çarpışma ile tekrar azalır. Sonuç olarak, iletken ayarlanır düzenli hareket Saniyede bir santimetrenin birkaç kesri hızında elektron akışı. Sonuç olarak, bir iletkenden geçen elektronlar, hareketlerine karşı daima iletken tarafından dirençle karşılaşırlar. Bir iletkenden elektrik akımı geçtiğinde iletken ısınır.

Elektrik direnci

İle gösterilen bir iletkenin elektrik direnci Latince harf r dönüştürmek için bir cismin veya çevrenin özelliği olarak adlandırılır. elektrik enerjisi içinden bir elektrik akımı geçtiğinde ısıya dönüşür.

Şemalarda, elektrik direnci Şekil 1'de gösterildiği gibi gösterilir, a.

Devredeki akımı değiştirmeye yarayan değişken elektrik direncine denir. reosta. Diyagramlarda, reostatlar Şekil 1'de gösterildiği gibi gösterilir, b. AT Genel görünüm Reosta, yalıtkan bir tabana sarılmış bir veya daha fazla dirençli bir telden yapılır. Reostatın kaydırıcısı veya kolu belirli bir konuma yerleştirilir, bunun sonucunda devreye istenen direnç verilir.

Küçük kesitli uzun bir iletken, akıma karşı yüksek bir direnç oluşturur. Büyük kesitli kısa iletkenler akıma karşı çok az dirence sahiptir.

Farklı malzemelerden, ancak aynı uzunluk ve kesitte iki iletken alırsak, iletkenler akımı farklı şekillerde iletir. Bu, bir iletkenin direncinin iletkenin malzemesine bağlı olduğunu gösterir.

Bir iletkenin sıcaklığı da direncini etkiler. Sıcaklık arttıkça metallerin direnci artar, sıvıların ve kömürün direnci azalır. Sadece bazı özel metal alaşımları (manganin, konstantan, nikel ve diğerleri) artan sıcaklıkla dirençlerini hemen hemen değiştirmezler.

Böylece, iletkenin elektrik direncinin şunlara bağlı olduğunu görüyoruz: 1) iletkenin uzunluğu, 2) iletkenin kesiti, 3) iletkenin malzemesi, 4) iletkenin sıcaklığı.

Direnç birimi bir ohm'dur. Om genellikle Yunanca ile gösterilir. büyük harfΩ (omega). Yani "İletkenin direnci 15 ohm" yazmak yerine basitçe şunu yazabilirsiniz: r= 15Ω.
1000 ohm 1 denir kiloohm(1kΩ veya 1kΩ),
1.000.000 ohm 1 olarak adlandırılır megaohm(1mgOhm veya 1MΩ).

Farklı malzemelerden iletkenlerin direncini karşılaştırırken, her numune için belirli bir uzunluk ve kesit almak gerekir. O zaman hangi malzemenin elektrik akımını daha iyi veya daha kötü ilettiğine karar verebileceğiz.

Video 1. İletken direnci

Spesifik elektrik direnci

1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir iletkenin ohm cinsinden direncine ne ad verilir? direnç ve Yunan harfi ile gösterilir ρ (ro).

Tablo 1, bazı iletkenlerin spesifik dirençlerini vermektedir.

tablo 1

Çeşitli iletkenlerin direnci

Tablo, 1 m uzunluğunda ve 1 mm² kesitli bir demir telin 0.13 ohm'luk bir dirence sahip olduğunu göstermektedir. 1 ohm direnç elde etmek için 7,7 m böyle bir tel almanız gerekir. Gümüş en düşük dirence sahiptir. 1 mm² kesitli 62,5 m gümüş tel alınarak 1 ohm direnç elde edilebilir. Gümüş en iyi iletkendir, ancak gümüşün maliyeti yaygın kullanımını engellemektedir. Tablodaki gümüşten sonra bakır gelir: 1 mm² kesitli 1 m bakır tel 0.0175 ohm dirence sahiptir. 1 ohm'luk bir direnç elde etmek için 57 m'lik bir tel almanız gerekir.

Kimyasal olarak saf, rafine edilerek elde edilen bakır, elektrik mühendisliğinde tellerin, kabloların, elektrikli makinelerin ve cihazların sargılarının imalatında yaygın bir kullanım alanı bulmuştur. Alüminyum ve demir de iletken olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bir iletkenin direnci aşağıdaki formülle belirlenebilir:

nerede r- ohm cinsinden iletken direnci; ρ - iletkenin spesifik direnci; ben iletkenin m cinsinden uzunluğu; S– mm² cinsinden iletken kesiti.

örnek 1 5 mm² kesitli 200 m demir telin direncini belirleyin.

Örnek 2 2.5 mm² kesitli 2 km alüminyum telin direncini hesaplayın.

Direnç formülünden iletkenin uzunluğunu, özdirencini ve kesitini kolayca belirleyebilirsiniz.

Örnek 3 Bir radyo alıcısı için, 0,21 mm² kesitli nikel telden 30 ohm'luk bir direnç sarmak gerekir. Gerekli tel uzunluğunu belirleyin.

Örnek 4 Direnci 25 ohm ise 20 m nikrom telin kesitini belirleyin.

Örnek 5 0,5 mm² kesitli ve 40 m uzunluğunda bir telin direnci 16 ohm'dur. Telin malzemesini belirleyin.

Bir iletkenin malzemesi, direncini karakterize eder.

Direnç tablosuna göre, kurşunun böyle bir dirence sahip olduğunu görüyoruz.

Yukarıda iletkenlerin direncinin sıcaklığa bağlı olduğu belirtilmişti. Aşağıdaki deneyi yapalım. Birkaç metre ince metal teli spiral şeklinde sarıyoruz ve bu spirali pil devresine çeviriyoruz. Devredeki akımı ölçmek için ampermetreyi açın. Spiral brülörün alevinde ısıtırken ampermetre okumalarının azalacağını görebilirsiniz. Bu, metal telin direncinin ısıtma ile arttığını gösterir.

Bazı metaller için 100° ısıtıldığında direnç %40 - %50 artar. Isı ile direncini biraz değiştiren alaşımlar vardır. Bazı özel alaşımlar sıcaklıkla direnci pek değiştirmez. Metal iletkenlerin direnci artan sıcaklıkla artar, aksine elektrolitlerin (sıvı iletkenler), kömürün ve bazı katıların direnci azalır.

Metallerin sıcaklık değişiklikleriyle dirençlerini değiştirme yeteneği, direnç termometreleri oluşturmak için kullanılır. Böyle bir termometre, mika çerçeveye sarılmış bir platin teldir. Örneğin bir fırına bir termometre yerleştirerek ve ısıtmadan önce ve sonra platin telin direncini ölçerek fırındaki sıcaklık belirlenebilir.

İletkenin ısıtıldığında, ilk direncin 1 ohm'u ve 1 ° sıcaklık başına direncindeki değişime denir. direnç sıcaklık katsayısı ve α harfi ile gösterilir.

bir sıcaklıkta ise t 0 iletken direnci r 0 ve sıcaklıkta t eşittir r t, daha sonra direnç sıcaklık katsayısı

Not. Bu formül yalnızca belirli bir sıcaklık aralığında (yaklaşık 200°C'ye kadar) hesaplanabilir.

Bazı metaller için sıcaklık direnç katsayısı α değerlerini veriyoruz (tablo 2).

Tablo 2

Bazı metaller için sıcaklık katsayısı değerleri

Direnç sıcaklık katsayısı formülünden belirleriz r t:

r t = r 0 .

Örnek 6 200°C'ye ısıtılmış bir demir telin 0°C'deki direnci 100 ohm ise direncini belirleyin.

r t = r 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 ohm.

Örnek 7 15°C sıcaklıktaki bir odada platin telden yapılmış bir direnç termometresi 20 ohm'luk bir dirence sahipti. Termometre fırına yerleştirildi ve bir süre sonra direnci ölçüldü. 29.6 ohm'a eşit olduğu ortaya çıktı. Fırındaki sıcaklığı belirleyin.

elektiriksel iletkenlik

Şimdiye kadar iletkenin direncini iletkenin elektrik akımına sağladığı bir engel olarak düşündük. Ancak iletken üzerinden akım geçer. Bu nedenle, dirence (engellere) ek olarak, iletken ayrıca elektrik akımını, yani iletkenliği iletme yeteneğine de sahiptir.

Bir iletken ne kadar fazla dirence sahipse, o kadar az iletkenliğe sahipse, elektrik akımını o kadar kötü iletir ve tersine, bir iletkenin direnci ne kadar düşükse, iletkenliği o kadar fazla olursa, akımın iletkenden geçmesi o kadar kolay olur. Bu nedenle, iletkenin direnci ve iletkenliği karşılıklı niceliklerdir.

Matematikten 5'in tersinin 1/5 olduğu ve tersine 1/7'nin tersinin 7 olduğu bilinmektedir. r, daha sonra iletkenlik 1/ olarak tanımlanır. r. İletkenlik genellikle g harfi ile gösterilir.

Elektriksel iletkenlik (1/ohm) veya siemens cinsinden ölçülür.

Örnek 8İletken direnci 20 ohm'dur. İletkenliğini belirleyin.

Eğer bir r= 20 Ohm, o zaman

Örnek 9İletken iletkenliği 0,1 (1/ohm)'dir. Direncini belirle

g \u003d 0.1 (1 / Ohm) ise, o zaman r= 1 / 0.1 = 10 (ohm)

Herhangi bir maddedeki elektrik akımı I, harici enerjinin uygulanması nedeniyle yüklü parçacıkların belirli bir yönde hareketiyle oluşturulur (potansiyel fark U). Her maddenin, içindeki akımın geçişini farklı şekillerde etkileyen bireysel özellikleri vardır. Bu özellikler elektrik direnci R ile değerlendirilir.

Georg Ohm, kendi adıyla anılan bir maddenin voltaj ve akımdan elde edilen elektrik direncinin büyüklüğünü etkileyen faktörleri ampirik olarak belirledi. Direnç birimi uluslararası sistem SI, onun adıyla anılır. 1 Ohm homojen bir ortam için 0°C sıcaklıkta ölçülen direnç değeridir. cıva sütunu 1 mm 2 kesit alanı ile 106,3 cm uzunluğunda.

Tanım

Elektrikli cihazların üretimi için malzemeleri değerlendirmek ve uygulamaya koymak için, terim "iletken direnci". Eklenen "spesifik" sıfatı, söz konusu madde için kabul edilen referans hacim değerini kullanma faktörünü ifade eder. Bu, farklı malzemelerin elektriksel parametrelerinin değerlendirilmesini mümkün kılar.

Aynı zamanda, iletkenin direncinin, uzunluğundaki bir artış ve kesitinde bir azalma ile arttığı dikkate alınır. SI sistemi, 1 metre uzunluğunda ve 1 m2 kesitli homojen bir iletkenin hacmini kullanır. Teknik hesaplamalarda, 1 metre uzunluğunda ve 1 mm2'lik bir alandan oluşan eski ancak uygun sistem dışı bir hacim birimi kullanılır. Direnç ρ formülü şekilde gösterilmiştir.

belirlemek için elektriksel özellikler maddeler, başka bir özellik tanıtıldı - spesifik iletkenlik b. Özdirenç değeriyle ters orantılıdır, malzemenin elektrik akımını iletme yeteneğini belirler: b = 1/ρ.

Direnç sıcaklığa nasıl bağlıdır?

Bir malzemenin iletkenliği sıcaklığından etkilenir. Çeşitli gruplar maddeler ısıtıldığında veya soğutulduğunda farklı davranır. Bu özellik, açık havada sıcak ve soğukta çalışan elektrik tellerinde dikkate alınır.

Telin malzemesi ve direnci, çalışma koşulları dikkate alınarak seçilir.

İletkenlerin ısıtma sırasında akımın geçişine karşı direncindeki artış, içindeki metalin sıcaklığındaki bir artışla atomların ve taşıyıcıların hareket yoğunluğunun artmasıyla açıklanmaktadır. elektrik ücretleri yüklü parçacıkların bir yönde hareketi için gereksiz engeller yaratan her yöne, akışlarının büyüklüğünü azaltır.

Metalin sıcaklığı düşürülürse, akımın geçiş koşulları iyileşir. Kritik bir sıcaklığa soğutulduğunda, birçok metalde süperiletkenlik olgusu, elektriksel dirençleri pratik olarak sıfır olduğunda ortaya çıkar. Bu özellik, güçlü elektromıknatıslarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sıcaklığın metalin iletkenliği üzerindeki etkisi, elektrik endüstrisi tarafından sıradan akkor lambaların imalatında kullanılır. Akım geçişi sırasında, bir ışık akısı yayan bir duruma kadar ısınırlar. Normal koşullar altında, nikromun özgül direnci yaklaşık 1.05 ÷ 1.4 (ohm ∙ mm 2) / m'dir.

Ampul açıldığında, metali çok hızlı bir şekilde ısıtan filamandan büyük bir akım geçer. Aynı zamanda, elektrik devresinin direnci artar ve ilk akımı aydınlatma elde etmek için gereken nominal değerle sınırlar. Bu şekilde, bir nikrom spiral aracılığıyla akım gücünün basit bir regülasyonu gerçekleştirilir, LED ve ışıldayan kaynaklarda kullanılan karmaşık balastların kullanılmasına gerek yoktur.

Malzemelerin direnci mühendislikte nasıl kullanılır?

Demir dışı soy metallerin sahip olduğu en iyi özellikler elektiriksel iletkenlik. Bu nedenle elektrikli cihazlarda kritik kontaklar gümüşten yapılmıştır. Ancak bu, tüm ürünün nihai maliyetini artırır. En kabul edilebilir seçenek daha ucuz metaller kullanmaktır. Örneğin, 0,0175 (ohm ∙ mm 2) / m'ye eşit bakırın direnci bu amaçlar için oldukça uygundur.

asil metaller- Altın, gümüş, platin, paladyum, iridyum, rodyum, rutenyum ve osmiyum, esas olarak yüksek kimyasal dirençleri ve mücevherlerdeki güzel görünümleri nedeniyle adlandırılmıştır. Ayrıca altın, gümüş ve platin yüksek sünekliğe sahipken, platin grubu metaller yüksek erime noktasına ve altın gibi kimyasal inertliğe sahiptir. Soy metallerin bu avantajları birleştirilir.

İyi iletkenliğe sahip bakır alaşımları, yüksek güçlü ampermetrelerin ölçüm kafasından yüksek akımların akışını sınırlayan şöntler yapmak için kullanılır.

Alüminyum 0.026 ÷ 0.029 (ohm ∙ mm 2) / m'nin özgül direnci bakırdan biraz daha yüksektir, ancak bu metalin üretimi ve maliyeti daha düşüktür. Ayrıca, daha kolay. Bu onu açıklıyor geniş uygulama açık havada çalışan tellerin ve kablo damarlarının üretimi için enerji endüstrisinde.

Demir 0.13 (ohm ∙ mm 2) / m'nin özgül direnci, elektrik akımının iletimi için kullanılmasına da izin verir, ancak bu durumda büyük güç kayıpları vardır. Çelik alaşımları artan mukavemete sahiptir. Bu nedenle, çelik teller, çekme gerilimlerine dayanacak şekilde tasarlanmış yüksek voltajlı güç hatlarının alüminyum havai tellerine dokunur.

Bu, özellikle teller üzerinde buz oluştuğunda veya kuvvetli rüzgar estiğinde geçerlidir.

Konstantin ve nikel gibi bazı alaşımlar, belirli bir aralıkta termal olarak kararlı direnç özelliklerine sahiptir. Nikelin içinde, elektrik direnci pratik olarak 0 ila 100 santigrat derece arasında değişmez. Bu nedenle, reostatlar için spiraller nikelden yapılmıştır.

Ölçüm cihazlarında, platinin özdirenç değerlerinde sıcaklığından katı bir değişiklik olma özelliği yaygın olarak kullanılmaktadır. Stabilize bir voltaj kaynağından platin bir iletkenden elektrik akımı geçirilirse ve direnç değeri hesaplanırsa, platinin sıcaklığını gösterecektir. Bu, ölçeği Ohm değerlerine karşılık gelen derece cinsinden kalibre etmenize olanak tanır. Bu yöntem, sıcaklığı bir derecenin kesirleri doğruluğu ile ölçmenizi sağlar.

Bazen, pratik sorunları çözmek için bilmeniz gerekir. kablo empedansı veya direnci. Bunu yapmak için, kablo ürünleri referans kitaplarında, kesitin her değeri için bir çekirdeğin endüktif ve aktif direncinin değerleri verilmiştir. Onların yardımıyla izin verilen yükler, üretilen ısı hesaplanır, izin verilen çalışma koşulları belirlenir ve etkin korumalar seçilir.

Metallerin özgül iletkenliği, işlenme şekillerinden etkilenir. Yapı kırılmalarını plastik olarak deforme etmek için basınç kullanma kristal kafes, kusur sayısını artırır ve direnci artırır. Bunu azaltmak için yeniden kristalleştirme tavlaması kullanılır.

Metallerin gerilmesi veya sıkıştırılması, elektronların termal salınımlarının genliklerinin azaldığı ve direncin biraz azaldığı elastik deformasyona neden olur.

Topraklama sistemleri tasarlanırken dikkate alınması gerekir. Yukarıdaki yöntemden farklı tanımlamalara sahiptir ve SI sisteminin birimleriyle ölçülür - Ohm∙metre. Yardımı ile elektrik akımının yeryüzüne yayılmasının kalitesi değerlendirilir.

Toprak iletkenliği, toprak nemi, toprak yoğunluğu, parçacık boyutu, sıcaklık, tuz, asit ve alkali konsantrasyonları gibi birçok faktörden etkilenir.

İçerik:

Elektrik mühendisliğinde elektrik devrelerinin ana unsurlarından biri tellerdir. Görevleri, elektrik akımını minimum kayıpla geçirmektir. Deneysel olarak, uzun zamandır güç kayıplarını en aza indirmek için tellerin en iyi gümüşten yapıldığı tespit edilmiştir. Ohm cinsinden minimum dirençli bir iletkenin özelliklerini sağlayan bu metaldir. Ancak bu soy metal pahalı olduğu için endüstride kullanımı çok sınırlıdır.

Ve teller için ana metaller alüminyum ve bakırdır. Ne yazık ki, bir elektrik iletkeni olarak demirin direnci, ondan iyi bir tel yapmak için çok büyüktür. Düşük maliyetine rağmen, sadece güç iletim hattı kabloları için taşıyıcı taban olarak kullanılır.

Böyle farklı dirençler

Direnç ohm cinsinden ölçülür. Ancak teller için bu değer çok küçüktür. Direnç ölçüm modunda bir test cihazı ile ölçmeye çalışırsanız, doğru sonuç zor olacak. Ayrıca, hangi kabloyu alırsak alalım, gösterge panelindeki sonuç çok az farklılık gösterecektir. Ancak bu, aslında bu tellerin elektrik direncinin elektrik kaybını eşit olarak etkileyeceği anlamına gelmez. Bunu doğrulamak için direncin hesaplandığı formülü analiz etmek gerekir:

Bu formül aşağıdaki gibi miktarları kullanır:

Direncin direnci belirlediği ortaya çıktı. Başka bir direnç kullanılarak formülle hesaplanmış bir direnç var. Bu özel elektrik direnci ρ (Yunanca harf ro), elektrik iletkeni olarak belirli bir metalin avantajını belirler:

Bu nedenle, aynı telleri veya özel tasarım iletkenleri yapmak için bakır, demir, gümüş veya başka bir malzeme kullanılıyorsa, başrol elektriksel özelliklerinde oynayacak olan malzemedir.

Ama aslında, dirençle ilgili durum, yukarıdaki formülleri kullanarak yapılan hesaplamalardan daha karmaşıktır. Bu formüller, iletken çapının sıcaklığını ve şeklini dikkate almaz. Ve artan sıcaklıkla, diğer metaller gibi bakırın direnci de artar. Bunun çok açık bir örneği akkor ampul olabilir. Spiralinin direncini bir test cihazı ile ölçebilirsiniz. Daha sonra bu lamba ile devredeki akımı ölçerek Ohm kanununa göre ışıma durumundaki direncini hesaplayınız. Sonuç, bir test cihazı ile direnci ölçmekten çok daha büyük olacaktır.

Benzer şekilde, iletkenin enine kesitinin şeklini ihmal edersek, bakır yüksek bir akımda beklenen verimi vermez. Akımdaki artışla doğru orantılı olarak kendini gösteren cilt etkisi, gümüş veya bakır kullanılsa bile yuvarlak kesitli iletkenleri verimsiz hale getirir. Bu nedenle yuvarlak bakır telin yüksek akımdaki direnci yassı alüminyum telden daha yüksek olabilir.

Üstelik kesit alanları aynı olsa bile. Alternatif akımla birlikte deri etkisi de kendini gösterir, akımın frekansı arttıkça artar. Deri etkisi, akımın iletkenin yüzeyine daha yakın akma eğiliminde olduğu anlamına gelir. Bu nedenle bazı durumlarda tellerin gümüş kaplama kullanılması daha avantajlıdır. Gümüş kaplı bakır iletkenin yüzey direncindeki hafif bir düşüş bile sinyal kaybını önemli ölçüde azaltır.

Direnç kavramının genelleştirilmesi

Boyutların gösterimi ile ilgili diğer herhangi bir durumda olduğu gibi, özdirenç cinsinden ifade edilir. farklı sistemler birimler. SI (Uluslararası Birimler Sistemi) ohm m kullanır, ancak ohm*kV mm/m kullanılması da kabul edilebilir (bu, sistemik olmayan bir direnç birimidir). Ancak gerçek bir iletkende özdirenç değeri sabit değildir. Tüm malzemeler, noktadan noktaya değişebilen belirli bir saflıkla karakterize edildiğinden, gerçek bir malzemede direncin uygun bir temsilini oluşturmak gerekiyordu. Ohm'un diferansiyel formdaki yasası böyle bir tezahür haline geldi:

Bu yasa, büyük olasılıkla, hanehalkı hesaplamalarına uygulanmayacaktır. Ancak, örneğin dirençler, kristal elemanlar gibi çeşitli elektronik bileşenlerin tasarımı sırasında kesinlikle kullanılır. Akım yoğunluğu ve elektrik alan kuvveti olan belirli bir noktaya dayalı hesaplamalar yapmanıza izin verdiği için. Ve karşılık gelen direnç. Formül, homojen olmayan izotropik ve anizotropik maddelere (kristaller, gaz deşarjı, vb.) uygulanır.

Saf bakır nasıl elde edilir?

Bakırdan yapılmış tel ve kablo damarlarındaki kayıpları en aza indirmek için özellikle saf olması gerekir. Bu, özel teknolojik süreçlerle sağlanır:

elektron ışını ve bölge erimesi temelinde;
tekrarlanan elektroliz temizliği.

Birçoğu Ohm yasasını duydu, ancak herkes bunun ne olduğunu bilmiyor. Çalışma fizikte bir okul kursu ile başlar. Daha ayrıntılı olarak, fiziksel fakülte ve elektrodinamikten geçin. Bu bilginin sıradan bir meslekten olmayan kişi için faydalı olması pek olası değildir, ancak genel gelişim ve birileri için gereklidir. Geleceğin Mesleği. Öte yandan, elektrik, yapısı, evdeki özellikleri hakkında temel bilgiler, kendinizi belaya karşı uyarmanıza yardımcı olacaktır. Ohm yasasının elektriğin temel yasası olarak adlandırılmasına şaşmamalı. Ev sahibi, yükün artmasına ve yangına neden olabilecek aşırı gerilimi önlemek için elektrik alanında bilgi sahibi olmalıdır.

Elektrik direnci kavramı

Bir elektrik devresinin temel fiziksel büyüklükleri - direnç, voltaj, akım gücü arasındaki ilişki Alman fizikçi Georg Simon Ohm tarafından keşfedildi.

Bir iletkenin elektrik direnci, elektrik akımına karşı direncini karakterize eden bir değerdir. Başka bir deyişle, iletken üzerinde bir elektrik akımının etkisi altındaki elektronların bir kısmı kristal kafes içindeki yerini terk eder ve iletkenin pozitif kutbuna gider. Elektronların bir kısmı kafeste kalır ve çekirdeğin atomu etrafında dönmeye devam eder. Bu elektronlar ve atomlar, salınan parçacıkların hareketini önleyen bir elektrik direnci oluşturur.

Yukarıdaki işlem tüm metaller için geçerlidir, ancak içlerindeki direnç farklı şekillerde ortaya çıkar. Bunun nedeni, iletkenin oluştuğu boyut, şekil ve malzemedeki farklılıktır. Buna göre, kristal kafesin boyutları farklı malzemeler için eşit olmayan bir şekle sahiptir, bu nedenle akımın içlerinden hareketine karşı elektriksel direnç aynı değildir.

Bu kavramdan, her metal için ayrı bir gösterge olan bir maddenin özdirencinin tanımı gelir. Elektriksel özdirenç (SER), Yunanca ρ harfi ile gösterilen ve bir metalin içinden elektriğin geçişini engelleme yeteneği ile karakterize edilen fiziksel bir niceliktir.

Bakır iletkenler için ana malzemedir

Bir maddenin direnci, önemli göstergelerden birinin elektrik direncinin sıcaklık katsayısı olduğu formülle hesaplanır. Tablo, 0 ila 100°C sıcaklık aralığında bilinen üç metalin direnç değerlerini içerir.

Mevcut malzemelerden biri olarak 0,1 Ohm'a eşit olan demirin direnç indeksini alırsak, 1 Ohm için 10 metre gerekli olacaktır. Gümüş en düşük elektrik direncine sahiptir; 1 Ohm göstergesi için 66.7 metre çıkacaktır. Önemli bir fark, ancak gümüş, yaygın olarak kullanılmayan pahalı bir metaldir. Performans açısından bir sonraki bakırdır, burada 1 ohm 57.14 metre gerektirir. Bulunabilirliği, gümüşe kıyasla maliyeti nedeniyle bakır, elektrik şebekelerinde kullanım için en popüler malzemelerden biridir. Bakır telin düşük özdirenci veya bakır telin direnci, bakır iletkenin birçok bilim, teknoloji dalında, endüstriyel ve evsel amaçlarla kullanılmasını mümkün kılmaktadır.

Direnç değeri

Direnç değeri sabit değildir, aşağıdaki faktörlere bağlı olarak değişir:

Boyut. İletkenin çapı ne kadar büyük olursa, içinden o kadar çok elektron geçer. Bu nedenle, boyutu ne kadar küçük olursa, direnç o kadar büyük olur.
Uzunluk. Elektronlar atomlardan geçer, bu nedenle tel ne kadar uzun olursa, o kadar çok elektronun içinden geçmesi gerekir. Hesaplarken, telin uzunluğunu, boyutunu dikkate almak gerekir, çünkü tel ne kadar uzun, ince olursa, direnci o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Kullanılan ekipmanın yükünün hesaplanmaması, telin aşırı ısınmasına ve yangına neden olabilir.
Sıcaklık. Biliniyor ki sıcaklık rejimi sahip büyük önem maddelerin davranışları üzerinde farklı şekillerde Metal, başka hiçbir şey gibi, özelliklerini farklı sıcaklıklarda değiştirir. Bakırın direnci doğrudan bakırın sıcaklık direnci katsayısına bağlıdır ve ısıtıldığında artar.
Aşınma. Korozyon oluşumu yükü önemli ölçüde artırır. Bu etki nedeniyle olur çevre, nem girişi, tuz, kir vb. belirtiler. Tüm bağlantıları, terminalleri, bükülmeleri izole etmeniz, korumanız, sokakta bulunan ekipman için koruma kurmanız, hasarlı kabloları, tertibatları, tertibatları zamanında değiştirmeniz önerilir.

Direnç hesabı

Çeşitli amaçlar ve kullanımlar için nesneler tasarlanırken hesaplamalar yapılır, çünkü her birinin yaşam desteği elektrikten gelir. Aydınlatma armatürlerinden teknik olarak karmaşık ekipmanlara kadar her şey dikkate alınır. Evde, özellikle kablolamanın değiştirilmesi planlanıyorsa, bir hesaplama yapmak da faydalı olacaktır. Özel konut inşaatı için yükü hesaplamak gerekir, aksi takdirde elektrik kablolarının “el işi” montajı yangına neden olabilir.

Hesaplamanın amacı, kullanılan tüm cihazların iletkenlerinin teknik parametrelerini dikkate alarak toplam direncini belirlemektir. R=p*l/S formülüyle hesaplanır, burada:

R hesaplanan sonuçtur;

p, tablodaki özdirenç indeksidir;

l telin (iletken) uzunluğudur;

S, bölümün çapıdır.

Birimler

Uluslararası birimler sisteminde fiziksel özellikler(SI) elektrik direnci ohm (ohm) cinsinden ölçülür. SI sistemine göre direnç ölçüm birimi, 1 m uzunluğunda bir malzemeden yapılmış bir iletkenin 1 metrekare kesitli bir maddenin böyle bir direncine eşittir. m. 1 ohm'luk bir dirence sahiptir. 1 ohm/m'nin farklı metallere göre kullanımı tabloda açıkça gösterilmiştir.

Direncin Önemi

Direnç ve iletkenlik arasındaki ilişki karşılıklı olarak görülebilir. Bir iletkenin indeksi ne kadar yüksek olursa, diğerinin indeksi o kadar düşük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, elektriksel iletkenlik hesaplanırken 1 / r hesaplaması kullanılır, çünkü X'e karşılık gelen sayı 1 / X'tir ve bunun tersi de geçerlidir. Spesifik gösterge g harfi ile gösterilir.

Elektrolitik bakırın faydaları

Düşük direnç (gümüşten sonra) bir avantaj olarak, bakır sınırlı değildir. Özelliklerinde benzersiz özelliklere sahiptir, yani plastisite, yüksek dövülebilirlik. Bu nitelikler sayesinde, yüksek derece elektrikli cihazlarda kullanılan kabloların üretimi için saf elektrolitik bakır, bilgisayar Teknolojisi, elektrik endüstrisi ve otomotiv endüstrisi.

Direnç indeksinin sıcaklığa bağımlılığı

Sıcaklık katsayısı, devrenin bir parçasının voltajındaki değişime ve sıcaklıktaki değişiklikler sonucunda metalin direncine eşit olan bir değerdir. Çoğu metal, kristal kafesin termal titreşimleri nedeniyle artan sıcaklıkla direnci artırma eğilimindedir. Bakırın direnç sıcaklık katsayısı bakır telin özgül direncini etkiler ve 0 ila 100°C arasındaki sıcaklıklarda 4,1 10−3(1/Kelvin)'dir. Gümüş için, aynı koşullar altında bu gösterge 3.8 ve demir için 6.0 değerine sahiptir. Bu, bakırın iletken olarak kullanılmasının etkinliğini bir kez daha kanıtlıyor.