المقاومة الكهربائية لسلك الألمنيوم r. المقاومة النوعية لموصل النيكل. مقاومة كهربائية محددة. تعريف

لذلك ، من المهم معرفة معلمات جميع العناصر والمواد المستخدمة. وليست كهربائية فحسب ، بل ميكانيكية أيضًا. وتحت تصرفك بعض المواد المرجعية الملائمة التي تسمح لك بمقارنة خصائص المواد المختلفة واختيار التصميم والعمل بالضبط ما سيكون الأمثل في موقف معين.
في خطوط نقل الطاقة ، حيث يتم تعيين المهمة بالطريقة الأكثر إنتاجية ، أي بكفاءة عالية ، لتوفير الطاقة للمستهلك ، يتم أخذ كل من اقتصاد الخسائر وآليات الخطوط نفسها في الاعتبار. تعتمد الكفاءة الاقتصادية النهائية للخط على الميكانيكا - أي الجهاز وموقع الموصلات والعوازل والدعامات ومحولات الصعود / التنحي ووزن وقوة جميع الهياكل ، بما في ذلك الأسلاك الممتدة لفترة طويلة المسافات والمواد المختارة لكل عنصر إنشائي وعمله وتكاليف تشغيله. بالإضافة إلى ذلك ، في الخطوط التي تنقل الكهرباء ، هناك متطلبات أعلى لضمان سلامة كل من الخطوط نفسها وكل شيء حولها حيث تمر. وهذا يضيف تكاليف لكل من توفير الأسلاك الكهربائية وهامش أمان إضافي لجميع الهياكل.

للمقارنة ، يتم تقديم البيانات عادة في شكل واحد قابل للمقارنة. في كثير من الأحيان ، يتم إضافة لقب "محدد" إلى هذه الخصائص ، ويتم اعتبار القيم نفسها في بعض المعايير الموحدة من حيث المعلمات الفيزيائية. على سبيل المثال ، المقاومة الكهربائية هي مقاومة (أوم) موصل مصنوع من نوع ما من المعدن (النحاس ، والألمنيوم ، والصلب ، والتنغستن ، والذهب) التي لها طول وحدة وقسم عرضي للوحدة في نظام الوحدات المستخدمة (عادةً في SI). بالإضافة إلى ذلك ، يتم التفاوض على درجة الحرارة ، لأنه عند تسخينها ، يمكن أن تتصرف مقاومة الموصلات بشكل مختلف. يعتمد على متوسط ​​ظروف التشغيل العادية - عند 20 درجة مئوية. وحيث تكون الخصائص مهمة عند تغيير معلمات الوسيط (درجة الحرارة ، الضغط) ، يتم إدخال المعاملات ويتم وضع جداول ورسوم بيانية إضافية للاعتمادات.

أنواع المقاومة

منذ حدوث المقاومة:

• نشط - أو أومي ، مقاوم - ناشئ عن استهلاك الكهرباء لتسخين موصل (معدن) عندما يمر تيار كهربائي عبره ، و
• رد الفعل - سعوي أو حثي - والذي يأتي من الخسائر الحتمية بسبب إنشاء جميع أنواع التغييرات في التيار المار عبر موصل المجالات الكهربائية ، ثم تكون مقاومة الموصل من نوعين:

1. مقاومة كهربائية محددة للتيار المباشر (لها طابع مقاوم) و
2. مقاومة كهربائية محددة للتيار المتردد (لها طابع تفاعلي).

هنا ، تعتبر المقاومة من النوع 2 قيمة معقدة ، فهي تتكون من مكونين TP - نشط ومتفاعل ، حيث توجد المقاومة المقاومة دائمًا عندما يمر التيار ، بغض النظر عن طبيعته ، والمقاومة التفاعلية تحدث فقط مع أي تغيير في التيار في الدوائر. في دوائر التيار المستمر ، تنشأ المفاعلة فقط أثناء العمليات العابرة المرتبطة بتشغيل التيار (تغيير التيار من 0 إلى التصنيف المقدر) أو إيقاف التشغيل (التغيير من التصنيف إلى 0). وعادة ما يتم أخذها في الاعتبار فقط عند تصميم الحماية من الحمل الزائد.

في دوائر التيار المتناوب ، تكون الظواهر المرتبطة بالتفاعلات أكثر تنوعًا. إنها لا تعتمد فقط على المرور الفعلي للتيار عبر قسم معين ، ولكن أيضًا على شكل الموصل ، والاعتماد ليس خطيًا.

الحقيقة هي أن التيار المتردد يحث على مجال كهربائي حول كل من الموصل الذي يتدفق من خلاله ، وفي الموصل نفسه. ومن هذا المجال ، تنشأ تيارات إيدي ، والتي تعطي تأثير "دفع" الحركة الرئيسية الفعلية للشحنات ، من عمق قسم الموصل بأكمله إلى سطحه ، ما يسمى بـ "تأثير الجلد" (من الجلد - جلد). اتضح أن التيارات الدوامة يبدو أنها "تسرق" المقطع العرضي من الموصل. يتدفق التيار في طبقة معينة قريبة من السطح ، ويظل باقي سمك الموصل غير مستخدم ، ولا يقلل من مقاومته ، ولا فائدة من زيادة سمك الموصلات. خاصة عند الترددات العالية. لذلك ، بالنسبة للتيار المتناوب ، يتم قياس المقاومة في المقاطع العرضية للموصل ، حيث يمكن اعتبار المقطع العرضي بأكمله بالقرب من السطح. يسمى هذا السلك رقيقًا ، وسمكه يساوي ضعف عمق هذه الطبقة السطحية ، حيث تحل تيارات إيدي محل التيار الرئيسي المفيد المتدفق في الموصل.

بالطبع ، لا يتم استنفاد التوصيل الفعال للتيار المتردد من خلال تقليل سمك الأسلاك الدائرية في المقطع العرضي. يمكن ترقق الموصل ، ولكن في نفس الوقت يصبح مسطحًا على شكل شريط ، ثم يكون المقطع العرضي أعلى من السلك المستدير ، على التوالي ، وتكون المقاومة أقل. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مجرد زيادة مساحة السطح سيكون له تأثير في زيادة القسم الفعال. يمكن تحقيق الشيء نفسه باستخدام سلك مجدول بدلاً من سلك أحادي النواة ، علاوة على ذلك ، فإن السلك متعدد النواة متفوق في المرونة على السلك أحادي النواة ، والذي غالبًا ما يكون ذا قيمة أيضًا. من ناحية أخرى ، مع الأخذ في الاعتبار تأثير الجلد في الأسلاك ، من الممكن جعل الأسلاك مركبة عن طريق صنع لب من المعدن بخصائص قوة جيدة ، مثل الفولاذ ، ولكن كهربائية منخفضة. في هذه الحالة ، يتم صنع جديلة من الألومنيوم فوق الفولاذ ، والذي يتمتع بمقاومة أقل.

بالإضافة إلى تأثير الجلد ، يتأثر تدفق التيار المتردد في الموصلات بإثارة التيارات الدوامة في الموصلات المحيطة. تسمى هذه التيارات بالتيارات الحثية ، ويتم تحفيزها في كل من المعادن التي لا تلعب دور الأسلاك (العناصر الهيكلية الحاملة) ، وفي أسلاك مجمع التوصيل بأكمله - تلعب دور الأسلاك في المراحل الأخرى ، صفر ، التأريض.

توجد كل هذه الظواهر في جميع الهياكل المرتبطة بالكهرباء ، وهذا يعزز بشكل أكبر أهمية وجود ملخص للمعلومات المرجعية حول مجموعة متنوعة من المواد تحت تصرفك.

يتم قياس مقاومة الموصلات بأدوات دقيقة وحساسة للغاية ، حيث يتم اختيار المعادن ذات المقاومة الأقل للأسلاك - بترتيب أوم * 10-6 لكل متر من الطول والمربع. مم. الجزء. لقياس المقاومة المحددة للعزل ، هناك حاجة إلى أجهزة ، على العكس من ذلك ، لها نطاقات من قيم المقاومة العالية جدًا - عادةً ميغا أوم. من الواضح أن الموصلات يجب أن تعمل بشكل جيد ، ويجب عزل العوازل جيدًا.

طاولة

جدول المقاومة للموصلات (المعادن والسبائك)
مادة موصل	التركيب (للسبائك)	المقاومة النوعية ρ أوم × مم 2 / م
	النحاس والزنك والقصدير والنيكل والرصاص والمنغنيز والحديد ، إلخ.
الألومنيوم
التنغستن
الموليبدينوم
	النحاس والقصدير والألمنيوم والسيليكون والبريليوم والرصاص وما إلى ذلك (باستثناء الزنك)
	الحديد والكربون
	النحاس والنيكل والزنك
المنجانين	النحاس والنيكل والمنغنيز
قسنطينة	النحاس والنيكل والألمنيوم
	النيكل والكروم والحديد والمنغنيز
	الحديد والكروم والألمنيوم والسيليكون والمنغنيز

الحديد كموصل في الهندسة الكهربائية

الحديد هو أكثر المعادن انتشارًا في الطبيعة والتكنولوجيا (بعد الهيدروجين ، وهو أيضًا معدن). إنه أرخص وله خصائص قوة ممتازة ، لذلك يتم استخدامه في كل مكان كأساس لقوة الهياكل المختلفة.

في الهندسة الكهربائية ، يتم استخدام الحديد كموصل على شكل أسلاك فولاذية مرنة حيث تكون هناك حاجة إلى القوة المادية والمرونة ، ويمكن تحقيق المقاومة المطلوبة بسبب المقطع العرضي المناسب.

بوجود جدول بمقاومات محددة لمختلف المعادن والسبائك ، يمكنك حساب المقاطع العرضية للأسلاك المصنوعة من موصلات مختلفة.

على سبيل المثال ، دعنا نحاول إيجاد مقطع عرضي مكافئ كهربائيًا للموصلات المصنوعة من مواد مختلفة: النحاس والتنغستن والنيكل وسلك الحديد. بالنسبة للأول ، نأخذ سلكًا من الألومنيوم بمقطع عرضي 2.5 مم.

نحتاج إلى مقاومة السلك من كل هذه المعادن لتكون مساوية لمقاومة السلك الأصلي على طول 1 متر. ستساوي مقاومة الألمنيوم لكل متر واحد من الطول و 2.5 ملم من المقطع العرضي

أين ر- مقاومة، ρ - مقاومة المعدن من الطاولة ، س- مساحة المقطع العرضي، إل- الطول.

باستبدال القيم الأولية ، نحصل على مقاومة قطعة متر من سلك الألومنيوم بالأوم.

بعد ذلك نحل صيغة S.

سنقوم باستبدال القيم من الجدول والحصول على مناطق المقطع العرضي للمعادن المختلفة.

نظرًا لأن المقاومة في الجدول تقاس على سلك طوله 1 متر ، بالميكرو أوم لكل مقطع 1 مم 2 ، فقد حصلنا عليها في ميكرو أوم. للحصول عليه بالأوم ، اضرب القيمة في 10 -6. لكن الرقم أوم الذي يحتوي على 6 أصفار بعد الفاصلة العشرية ليس ضروريًا على الإطلاق بالنسبة لنا ، حيث لا تزال النتيجة النهائية موجودة بالمليمتر 2.

كما ترون ، مقاومة الحديد كبيرة جدًا ، السلك سميك.

لكن هناك مواد تحتوي على المزيد منها ، على سبيل المثال ، النيكل أو الكستانتان.

على الرغم من حقيقة أن هذا الموضوع قد يبدو عاديًا تمامًا ، إلا أنني سأجيب فيه على سؤال مهم جدًا حول حساب فقد الجهد وحساب تيارات الدائرة القصيرة. أعتقد أن هذا سيكون بالنسبة للكثيرين منكم نفس الاكتشاف الذي كان بالنسبة لي.

لقد درست مؤخرًا واحدة من GOST مثيرة جدًا للاهتمام:

GOST R 50571.5.52-2011 تركيبات كهربائية منخفضة الجهد. الجزء 5-52. اختيار وتركيب المعدات الكهربائية. الأسلاك الكهربائية.

تقدم هذه الوثيقة صيغة لحساب فقد الجهد وتنص على ما يلي:

p هي مقاومة الموصلات في الظروف العادية ، تؤخذ مساوية للمقاومة عند درجة الحرارة في ظل الظروف العادية ، أي 1.25 مقاومة عند 20 درجة مئوية ، أو 0.0225 أوم مم 2 / م للنحاس و 0.036 أوم مم 2 / م للألمنيوم ؛

لم أفهم شيئًا =) على ما يبدو ، عند حساب فقد الجهد وعند حساب تيارات الدائرة القصيرة ، يجب أن نأخذ في الاعتبار مقاومة الموصلات ، كما هو الحال في الظروف العادية.

تجدر الإشارة إلى أن جميع قيم الجدول معطاة عند درجة حرارة 20 درجة.

ما هي الظروف الطبيعية؟ اعتقدت 30 درجة مئوية.

لنتذكر الفيزياء ونحسب درجة الحرارة التي ستزداد بها مقاومة النحاس (الألومنيوم) بمقدار 1.25 مرة.

R1 = R0

R0 - مقاومة عند 20 درجة مئوية ؛

R1 - المقاومة عند T1 درجة مئوية ؛

T0 - 20 درجة مئوية ؛

α = 0.004 لكل درجة مئوية (النحاس والألمنيوم متماثلان تقريبًا) ؛

1.25 = 1 + α (T1-T0)

T1 = (1.25-1) / α + T0 = (1.25-1) / 0.004 + 20 = 82.5 درجة مئوية.

كما ترى ، هذه ليست 30 درجة على الإطلاق. على ما يبدو ، يجب إجراء جميع الحسابات بأقصى درجات حرارة الكابلات المسموح بها. أقصى درجة حرارة تشغيل للكابل هي 70-90 درجة ، حسب نوع العزل.

لأكون صادقًا ، أنا لا أتفق مع هذا ، لأنه تتوافق درجة الحرارة هذه عمليًا مع وضع الطوارئ للتركيبات الكهربائية.

في برامجي ، حددت مقاومة النحاس - 0.0175 أوم · مم 2 / م ، والألمنيوم - 0.028 أوم · مم 2 / م.

إذا كنت تتذكر ، فقد كتبت أنه في برنامجي لحساب تيارات الدائرة القصيرة ، تكون النتيجة أقل بحوالي 30٪ من قيم الجدول. هناك ، يتم حساب مقاومة حلقة الطور الصفري تلقائيًا. حاولت العثور على الخطأ ، لكنني لم أستطع. على ما يبدو ، فإن عدم دقة الحساب تكمن في المقاومة المستخدمة في البرنامج. ويمكن للجميع أن يسألوا المقاومة ، لذلك يجب ألا تكون هناك أسئلة للبرنامج إذا أشرت إلى المقاومة من المستند أعلاه.

لكن في برامج حساب فقد الجهد ، سأضطر على الأرجح إلى إجراء تغييرات. سيؤدي ذلك إلى زيادة نتائج الحساب بنسبة 25٪. على الرغم من أنه في برنامج ELECTRIC ، فإن خسائر الجهد هي نفسها تقريبًا.

إذا أتيت إلى هذه المدونة لأول مرة ، فيمكنك التعرف على جميع برامجي على الصفحة

في رأيك ، في أي درجة حرارة ينبغي النظر في فقدان الجهد: 30 أو 70-90 درجة؟ هل هناك وثائق تنظيمية تجيب على هذا السؤال؟

المواد والمواد القادرة على توصيل التيار الكهربائي تسمى الموصلات. يتم تصنيف الباقي على أنه عازل. لكن لا توجد عوازل نقية ، فهي جميعها تعمل أيضًا بالتيار ، لكن قيمتها صغيرة جدًا.

لكن الموصلات تجري التيار بطرق مختلفة. وفقًا لصيغة جورج أوم ، يتناسب التيار المتدفق عبر موصل خطيًا مع مقدار الجهد المطبق عليه ، ويتناسب عكسياً مع قيمة تسمى المقاومة.

سميت وحدة قياس المقاومة أوم على اسم العالم الذي اكتشف هذا الاعتماد. لكن اتضح أن الموصلات المصنوعة من مواد مختلفة ولها نفس الأبعاد الهندسية لها مقاومة كهربائية مختلفة. لتحديد مقاومة موصل بطول ومقطع عرضي معروفين ، تم تقديم مفهوم المقاومة - وهو معامل يعتمد على المادة.

نتيجة لذلك ، فإن مقاومة الموصل ذي الطول والمقطع العرضي المعروفين ستكون مساوية لـ

لا تنطبق المقاومة على المواد الصلبة فحسب ، بل على السوائل أيضًا. لكن قيمتها تعتمد أيضًا على الشوائب أو المكونات الأخرى في مادة البداية. المياه النقية لا توصل الكهرباء ، كونها عازلة للكهرباء. لكن في الطبيعة ، الماء المقطر غير موجود ؛ توجد دائمًا الأملاح والبكتيريا والشوائب الأخرى فيه. هذا الكوكتيل هو موصل مقاوم للتيار الكهربائي.

من خلال إدخال إضافات مختلفة في المعادن ، يتم الحصول على مواد جديدة - سبائكتختلف مقاومتها عن مادة البداية ، حتى لو كانت الإضافة إليها بالنسبة المئوية ضئيلة.

المقاومة مقابل درجة الحرارة

يتم إعطاء مقاومات المواد في الكتب المرجعية لدرجات حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة (20 درجة مئوية). مع ارتفاع درجة الحرارة ، تزداد مقاومة المادة. لماذا يحدث ذلك؟

يجري التيار الكهربائي داخل المادة الإلكترونات الحرة... تحت تأثير مجال كهربائي ، ينفصلون عن ذراتهم ويتنقلون بينهم في الاتجاه الذي يحدده هذا المجال. تشكل ذرات المادة شبكة بلورية ، بين العقد التي يتحرك فيها تيار من الإلكترونات ، وتسمى أيضًا "غاز الإلكترون". تهتز المواقع الشبكية (الذرات) تحت تأثير درجة الحرارة. تتحرك الإلكترونات نفسها أيضًا ليس في خط مستقيم ، ولكن على طول مسار متشابك. في الوقت نفسه ، غالبًا ما تصطدم بالذرات ، مما يغير مسار الحركة. في بعض اللحظات ، يمكن للإلكترونات أن تتحرك في الاتجاه المعاكس لاتجاه التيار الكهربائي.

مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد اتساع الاهتزازات الذرية. يحدث تصادم الإلكترونات معها في كثير من الأحيان ، وتتباطأ حركة تدفق الإلكترونات. جسديًا ، يتم التعبير عن هذا في زيادة المقاومة.

مثال على استخدام المقاومة لدرجة الحرارة هو تشغيل المصباح المتوهج. يتميز ملف التنغستن ، الذي يتكون منه الفتيل ، في لحظة التشغيل بمقاومة منخفضة. يسخن تيار الاندفاع في لحظة التبديل بسرعة ، وتزداد المقاومة ، وينخفض ​​التيار ، ليصبح اسميًا.

تحدث نفس العملية مع عناصر تسخين نيتشروم. لذلك ، من المستحيل حساب وضع التشغيل الخاص بهم عن طريق تحديد طول سلك نيتشروم لقسم معروف لإنشاء المقاومة المطلوبة. للحسابات ، هناك حاجة إلى مقاومة السلك المسخن ، وتعطي الكتب المرجعية قيمًا لدرجة حرارة الغرفة. لذلك ، يتم تعديل الطول النهائي لولب نيتشروم بشكل تجريبي. تحدد الحسابات الطول التقريبي ، وعند التركيب ، يتم تقصير الخيط تدريجيًا قسمًا تلو الآخر.

معامل درجة حرارة المقاومة

ولكن ليس في جميع الأجهزة ، من المفيد وجود اعتماد لمقاومة الموصلات على درجة الحرارة. في تقنية القياس ، يؤدي التغيير في مقاومة عناصر الدائرة إلى ظهور خطأ.

لتحديد اعتماد مقاومة المواد على درجة الحرارة كميًا ، تم تقديم المفهوم معامل درجة الحرارة للمقاومة (TCR)... يوضح مدى تغير مقاومة المادة عندما تتغير درجة الحرارة بمقدار 1 درجة مئوية.

لتصنيع المكونات الإلكترونية - المقاومات المستخدمة في دوائر معدات القياس ، يتم استخدام المواد ذات TCR المنخفض. إنها أغلى ثمناً ، لكن معلمات الجهاز لا تتغير في نطاق واسع من درجات الحرارة المحيطة.

ولكن يتم أيضًا استخدام خصائص المواد ذات TCS العالية. يعتمد تشغيل بعض مستشعرات درجة الحرارة على تغيير في مقاومة المادة التي يتكون منها عنصر القياس. للقيام بذلك ، تحتاج إلى الحفاظ على جهد إمداد ثابت وقياس التيار الذي يمر عبر العنصر. بعد معايرة مقياس الجهاز الذي يقيس التيار بميزان حرارة مرجعي ، يتم الحصول على مقياس درجة حرارة إلكتروني. يستخدم هذا المبدأ ليس فقط للقياسات ، ولكن أيضًا لأجهزة الاستشعار المحمومة. فصل الجهاز في حالة وجود أوضاع تشغيل غير طبيعية تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة لفات المحولات أو عناصر أشباه موصلات الطاقة.

تستخدم في الهندسة الكهربائية والعناصر التي تغير مقاومتها ليس من درجة الحرارة المحيطة ولكن من التيار من خلالها - الثرمستورات... مثال على استخدامها هو أنظمة إزالة مغناطيسية أنابيب أشعة الكاثود في أجهزة التلفزيون والشاشات. عندما يتم تطبيق الجهد ، تكون مقاومة المقاوم في حدها الأدنى ، ويمر التيار من خلاله إلى ملف إزالة المغناطيسية. لكن نفس التيار يسخن مادة الثرمستور. تزداد مقاومته ، مما يقلل من تيار الملف والجهد. وهكذا - حتى اختفائها التام. نتيجة لذلك ، يتم تطبيق جهد جيبي ذو سعة متناقصة بسلاسة على الملف ، مما يؤدي إلى إنشاء نفس المجال المغناطيسي في مساحته. والنتيجة هي أنه بحلول الوقت الذي يتم فيه تسخين خيوط الأنبوب ، يكون قد تم إزالته بالفعل. وتظل دائرة التحكم مغلقة حتى يتم إيقاف تشغيل الجهاز. ثم تبرد الثرمستورات وتكون جاهزة للعمل مرة أخرى.

ظاهرة الموصلية الفائقة

ماذا يحدث إذا انخفضت درجة حرارة المادة؟ المقاومة سوف تنخفض. هناك حد تنخفض فيه درجة الحرارة ، يسمى الصفر المطلق... هو - هي - 273 درجة مئوية... لا توجد درجة حرارة أقل من هذا الحد. عند هذه القيمة ، فإن مقاومة أي موصل هي صفر.

عند الصفر المطلق ، تتوقف ذرات الشبكة البلورية عن الاهتزاز. نتيجة لذلك ، تتحرك سحابة الإلكترون بين مواقع الشبكة دون الاصطدام بها. تصبح مقاومة المادة صفرية ، مما يفتح إمكانيات الحصول على تيارات عالية بشكل لا نهائي في الموصلات ذات المقاطع العرضية الصغيرة.

تفتح ظاهرة الموصلية الفائقة آفاقًا جديدة لتطوير الهندسة الكهربائية. ولكن لا تزال هناك صعوبات مرتبطة بالحصول في الظروف المحلية على درجات الحرارة شديدة الانخفاض اللازمة لإحداث هذا التأثير. عندما يتم حل المشكلات ، ستنتقل الهندسة الكهربائية إلى مستوى جديد من التطور.

أمثلة على استخدام قيم المقاومة في العمليات الحسابية

لقد تعرفنا بالفعل على مبادئ حساب طول سلك نيتشروم لتصنيع عنصر التسخين. ولكن هناك حالات أخرى تتطلب معرفة مقاومة المواد.

للحساب دوائر أجهزة التأريضيتم استخدام المعاملات المقابلة للتربة النموذجية. إذا كان نوع التربة في موقع جهاز الحلقة الأرضية غير معروف ، عندئذٍ للحسابات الصحيحة ، يتم قياس مقاومتها بشكل أولي. وبالتالي ، تصبح نتائج الحساب أكثر دقة ، مما يستبعد تعديل معلمات الكنتور أثناء التصنيع: إضافة عدد الأقطاب الكهربائية ، مما يؤدي إلى زيادة الأبعاد الهندسية لجهاز التأريض.

تُستخدم مقاومة المواد التي تُصنع منها خطوط الكابلات وأشرطة التوصيل لحساب مقاومتها النشطة. في المستقبل ، في تصنيف الحمل الحالي بمساعدتها يتم حساب قيمة الجهد في نهاية الخط... إذا تبين أن قيمتها غير كافية ، فسيتم زيادة المقاطع العرضية للموصلات مسبقًا.

14.04.2018

تستخدم الموصلات المصنوعة من النحاس والألمنيوم وسبائكها والحديد (الصلب) كأجزاء موصلة في التركيبات الكهربائية.

يعتبر النحاس من أفضل المواد الموصلة للكهرباء. كثافة النحاس عند 20 درجة مئوية هي 8.95 جم / سم 3 ، ونقطة الانصهار 1083 درجة مئوية ، والنحاس نشط كيميائيًا قليلًا ، ولكنه يذوب بسهولة في حمض النيتريك ، ويذوب في حمض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخفف فقط في وجود الأكسدة عوامل (أكسجين). في الهواء ، يتم تغطية النحاس بسرعة بطبقة رقيقة من أكسيد داكن اللون ، ولكن هذه الأكسدة لا تتغلغل بعمق في المعدن وتعمل كحماية ضد المزيد من التآكل. النحاس يفسح المجال بشكل جيد للتزوير والدرفلة بدون تسخين.

تستخدم للتصنيع النحاس الالكتروليتيفي سبائك تحتوي على 99.93٪ من النحاس النقي.

تعتمد الموصلية الكهربائية للنحاس بشدة على كمية ونوع الشوائب ، وبدرجة أقل ، على المعالجة الميكانيكية والحرارية. عند 20 درجة مئوية هي 0.0172-0.018 أوم × مم 2 / م.

لتصنيع الموصلات ، يتم استخدام النحاس الناعم أو شبه الصلب أو الصلب بجاذبية محددة ، على التوالي ، 8.9 و 8.95 و 8.96 جم / سم 3.

لتصنيع أجزاء من الأجزاء الحية تستخدم على نطاق واسع النحاس في سبائك مع معادن أخرى... السبائك التالية هي الأكثر استخدامًا.

النحاس هو سبيكة من النحاس بالزنك ، تحتوي على 50٪ على الأقل من النحاس في السبيكة ، مع إضافات من معادن أخرى. نحاس 0.031 - 0.079 أوم × مم 2 / م. يميز بين النحاس الأصفر - تومباك الذي يحتوي على نسبة نحاسية تزيد عن 72٪ (يتميز بخصائص ليونة عالية ومضادة للتآكل ومضادة للاحتكاك) و نحاس خاص مع إضافات الألمنيوم أو القصدير أو الرصاص أو المنغنيز.

اتصال نحاسي

البرونز هو سبيكة من النحاس والقصدير مع إضافات من معادن مختلفة. اعتمادًا على محتوى المكون الرئيسي للبرونز في السبيكة ، يطلق عليهم القصدير والألمنيوم والسيليكون والفوسفور والكادميوم. المقاومة البرونزية 0.021 - 0.052 أوم × مم 2 / م.

يتميز النحاس والبرونز بخواص ميكانيكية وكيميائية فيزيائية جيدة. من السهل معالجتها عن طريق الصب والضغط ، فهي مقاومة للتآكل الجوي.

الألمنيوم - بصفاته ثاني مادة موصلة بعد النحاس.نقطة الانصهار 659.8 درجة مئوية.كثافة الألومنيوم عند درجة حرارة 20 درجة 2.7 جم / سم 3. الألمنيوم سهل الصب ويعمل بشكل جيد. عند درجة حرارة 100-150 درجة مئوية ، يكون الألمنيوم مطروقًا ومرنًا (يمكن دحرجته إلى صفائح يصل سمكها إلى 0.01 مم).

الموصلية الكهربائية للألمنيوم تعتمد بشكل كبير على الشوائب وقليلًا على المعالجة الميكانيكية والحرارية. كلما كان تركيب الألمنيوم أنقى ، زادت موصليةه الكهربائية ومقاومته للهجوم الكيميائي. تؤثر المعالجة والدرفلة والتعدين بشكل كبير على القوة الميكانيكية للألمنيوم. يزيد العمل البارد للألمنيوم من صلابته ومرونته وقوة الشد. مقاومة الألمنيومعند 20 درجة مئوية 0.026 - 0.029 أوم × مم 2 / م.

عند استبدال النحاس بالألمنيوم ، يجب زيادة المقطع العرضي للموصل بالنسبة إلى الموصلات ، أي بمقدار 1.63 مرة.

مع الموصلية المتساوية ، يكون موصل الألمنيوم أخف مرتين من الموصل النحاسي.

لتصنيع الموصلات ، يستخدم الألمنيوم الذي يحتوي على 98٪ على الأقل من الألمنيوم النقي ، والسيليكون لا يزيد عن 0.3٪ ، والحديد لا يزيد عن 0.2٪

لتصنيع أجزاء من الأجزاء الحية تستخدم سبائك الألومنيوم مع معادن أخرى، على سبيل المثال: Duralumin - سبيكة من الألومنيوم مع النحاس والمنغنيز.

Silumin عبارة عن سبيكة ألمنيوم مسبوكة خفيفة مع خليط من السيليكون والمغنيسيوم والمنغنيز.

سبائك الألومنيوم لها خصائص صب جيدة وقوة ميكانيكية عالية.

ما يلي هو الأكثر استخدامًا في الهندسة الكهربائية سبائك الألومنيوم:

سبائك الألومنيوم المشغولة من ماركة AD ، بها ألومنيوم لا يقل عن 98.8 وشوائب أخرى تصل إلى 1.2.

سبائك الألومنيوم المطاوع من الدرجة AD1 ، بها ألومنيوم لا يقل عن 99.3 وشوائب أخرى حتى 0.7.

سبائك الألومنيوم المطاوع درجة AD31 ، بها ألومنيوم 97.35 - 98.15 وشوائب أخرى 1.85 - 2.65.

تُستخدم سبائك الدرجات AD و AD1 لتصنيع العلب وقوالب لمشابك الأجهزة. التشكيلات والإطارات المستخدمة في الموصلات الكهربائية مصنوعة من سبيكة AD31.

تكتسب المنتجات المصنوعة من سبائك الألومنيوم نتيجة للمعالجة الحرارية قوة قصوى عالية وقوة خضوع (زحف).

الحديد - نقطة الانصهار 1539 درجة مئوية. كثافة الحديد 7.87. يذوب الحديد في الأحماض ، ويتأكسد بالهالوجينات والأكسجين.

تستخدم درجات مختلفة من الفولاذ في الهندسة الكهربائية ، على سبيل المثال:

الفولاذ الكربوني عبارة عن سبائك قابلة للطرق من الحديد مع الكربون والشوائب المعدنية الأخرى.

المقاومة النوعية للفولاذ الكربوني هي 0.103 - 0.204 أوم × مم 2 / م.

فولاذ مخلوط - سبائك مضاف إليها إضافات إضافية من الفولاذ الكربوني من الكروم والنيكل وعناصر أخرى.

الفولاذ جيد.

كإضافات للسبائك ، وكذلك لتصنيع الجنود وتنفيذ المعادن الموصلة ، يتم استخدام ما يلي على نطاق واسع:

الكادميوم معدن مرن. درجة انصهار الكادميوم هي 321 درجة مئوية. المقاومة 0.1 أوم × مم 2 / م. في الهندسة الكهربائية ، يستخدم الكادميوم لتحضير جنود ذوبان منخفض ولطلاءات واقية (طلاء الكادميوم) على سطح المعادن. الكادميوم في خواصه المضادة للتآكل قريب من الزنك ، لكن طلاءات الكادميوم أقل مسامية ويتم تطبيقها في طبقة أرق من الزنك.

النيكل - نقطة الانصهار 1455 درجة مئوية. مقاومة النيكل 0.068 - 0.072 أوم × مم 2 / م. في درجات الحرارة العادية ، لا يتأكسد بالأكسجين الجوي. يستخدم النيكل في السبائك وللطلاء الواقي (طلاء النيكل) لأسطح المعادن.

القصدير - نقطة الانصهار 231.9 درجة مئوية. المقاومة النوعية للقصدير هي 0.124 - 0.116 أوم × مم 2 / م. يستخدم القصدير في لحام طلاء واقي (تعليب) للمعادن في شكلها النقي وفي شكل سبائك مع معادن أخرى.

الرصاص - نقطة الانصهار 327.4 درجة مئوية. المقاومة النوعية 0.217 - 0.227 أوم × مم 2 / م. يستخدم الرصاص في السبائك مع معادن أخرى كمادة مقاومة للأحماض. يضاف إلى سبائك اللحام (الجنود).

الفضة معدن قابل للطرق للغاية. نقطة انصهار الفضة هي 960.5 درجة مئوية. الفضة هي أفضل موصل للحرارة والتيار الكهربائي.المقاومة النوعية للفضة هي 0.015 - 0.016 أوم × مم 2 / م. تستخدم الفضة في الطلاء الواقي (الجدرانيات) لأسطح المعادن.

الأنتيمون معدن هش لامع بدرجة انصهار تبلغ 631 درجة مئوية. يستخدم الأنتيمون كمضافات في سبائك اللحام (الجنود).

الكروم معدن صلب ولامع. نقطة الانصهار 1830 درجة مئوية. لا يتغير في الهواء في درجات الحرارة العادية. المقاومة النوعية للكروم هي 0.026 أوم × مم 2 / م. يستخدم الكروم في صناعة السبائك وللطلاء الواقي (طلاء الكروم) للأسطح المعدنية.

الزنك - نقطة الانصهار 419.4 درجة مئوية. مقاومة الزنك 0.053 - 0.062 أوم × مم 2 / م. في الهواء الرطب ، يتأكسد الزنك ، ويصبح مغطى بطبقة من الأكسيد ، والتي تحمي من التأثيرات الكيميائية اللاحقة. في الهندسة الكهربائية ، يستخدم الزنك كمادة مضافة في السبائك والجنود ، وكذلك كطلاء واقي (جلفنة) لأسطح الأجزاء المعدنية.

بمجرد أن غادرت الكهرباء مختبرات العلماء وبدأ إدخالها على نطاق واسع في ممارسة الحياة اليومية ، نشأ سؤال حول البحث عن مواد ذات خصائص معينة ، وأحيانًا معاكسة تمامًا ، فيما يتعلق بتدفق التيار الكهربائي من خلالها.

على سبيل المثال ، عند نقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة ، تم فرض متطلبات تقليل الخسائر الناتجة عن تسخين جول مع خصائص الوزن المنخفض على مادة السلك. مثال على ذلك هو خطوط الطاقة المألوفة عالية الجهد المصنوعة من أسلاك الألمنيوم مع قلب فولاذي.

أو ، على العكس من ذلك ، لإنشاء سخانات كهربائية أنبوبية مدمجة ، كانت هناك حاجة إلى مواد ذات مقاومة كهربائية عالية نسبيًا ومقاومة درجات حرارة عالية. أبسط مثال على جهاز يستخدم مواد ذات خصائص مماثلة هو الموقد الكهربائي للمطبخ العادي.

تتطلب الموصلات المستخدمة في علم الأحياء والطب مثل الأقطاب الكهربية والتحقيقات والمجسات مقاومة كيميائية عالية وتوافقًا مع المواد الحيوية ، جنبًا إلى جنب مع مقاومة تلامس منخفضة.

مجرة كاملة من المخترعين من بلدان مختلفة: إنكلترا وروسيا وألمانيا والمجر والولايات المتحدة الأمريكية بذلوا جهودهم لتطوير مثل هذا الجهاز ، المألوف الآن للجميع ، كمصباح متوهج. قام توماس إديسون ، بعد أن أجرى أكثر من ألف تجربة لاختبار خصائص المواد المناسبة لدور الشعيرات ، بإنشاء مصباح به دوامة بلاتينية. مصابيح Edison ، على الرغم من أن لها عمر خدمة طويل ، إلا أنها لم تكن عملية بسبب التكلفة العالية لمواد البداية.

وجدت الأعمال اللاحقة للمخترع الروسي Lodygin ، الذي اقترح استخدام تنجستن وموليبدينوم حراريان رخيصان نسبيًا مع مقاومة أعلى كخيوط ، تطبيقًا عمليًا. بالإضافة إلى ذلك ، اقترح Lodygin ضخ الهواء من اسطوانات المصابيح المتوهجة ، واستبدالها بغازات خاملة أو نبيلة ، مما أدى إلى إنشاء مصابيح متوهجة حديثة. كانت شركة جنرال إلكتريك هي الرائدة في الإنتاج الضخم للمصابيح الكهربائية ذات الأسعار المعقولة والمتينة ، والتي منحها Lodygin حقوق براءات الاختراع الخاصة به ثم عمل بنجاح في مختبرات الشركة لفترة طويلة.

يمكن متابعة هذه القائمة ، نظرًا لأن العقل البشري الفضولي مبتكر جدًا لدرجة أنه في بعض الأحيان ، لحل مشكلة تقنية معينة ، يحتاج إلى مواد ذات خصائص غير مسبوقة أو بمجموعات رائعة من هذه الخصائص. لم تعد الطبيعة قادرة على مواكبة شهيتنا وقد انضم علماء من جميع أنحاء العالم إلى السباق لإنشاء مواد ليس لها نظائر طبيعية.

إنه التوصيل المتعمد لغلاف أو مبيت الأجهزة الكهربائية بجهاز التأريض الواقي. عادة ، يتم إجراء التأريض على شكل شرائح فولاذية أو نحاسية أو أنابيب أو قضبان أو زوايا مدفونة في الأرض على عمق يزيد عن 2.5 متر ، والتي ، في حالة الطوارئ ، تضمن تدفق التيار على طول الدائرة للجهاز - مبيت أو غلاف - أرضي - سلك محايد لمصدر التيار المتردد. يجب ألا تزيد مقاومة هذه الدائرة عن 4 أوم. في هذه الحالة ، يتم تقليل الجهد على جسم جهاز الطوارئ إلى قيم آمنة للإنسان ، وتقوم أجهزة الحماية التلقائية للدائرة الكهربائية بطريقة أو بأخرى بفصل جهاز الطوارئ.

عند حساب عناصر التأريض الوقائي ، تلعب معرفة مقاومة التربة دورًا أساسيًا يمكن أن يختلف على نطاق واسع.

وفقًا لبيانات الجداول المرجعية ، يتم تحديد مساحة جهاز التأريض ، ويتم حساب عدد عناصر التأريض والتصميم الفعلي للجهاز بأكمله منه. يتم توصيل العناصر الهيكلية لجهاز التأريض الواقي عن طريق اللحام.

تخطيط كهربية القلب

يدرس الاستكشاف الكهربائي البيئة الجيولوجية القريبة من السطح ، ويستخدم للبحث عن المعادن الخام وغير المعدنية وغيرها من الأشياء بناءً على دراسة مختلف المجالات الكهربائية والكهرومغناطيسية الاصطناعية. يعتبر التصوير المقطعي بالمقاومة الكهربائية حالة خاصة من الاستكشافات الكهربائية - وهي طريقة لتحديد خصائص الصخور بمقاومتها.

جوهر الطريقة هو أنه في موضع معين من مصدر المجال الكهربائي ، يتم قياس الجهد على مجسات مختلفة ، ثم يتم نقل مصدر المجال إلى مكان آخر أو التبديل إلى مصدر آخر وتكرر القياسات. توضع المصادر الميدانية ومجسات الاستقبال الميدانية على السطح وفي الآبار.

ثم تتم معالجة البيانات التي تم الحصول عليها وتفسيرها باستخدام طرق المعالجة الحاسوبية الحديثة التي تسمح بتصور المعلومات في شكل صور ثنائية وثلاثية الأبعاد.

كطريقة بحث دقيقة للغاية ، يعد التصوير الكهربائي وسيلة مساعدة لا تقدر بثمن للجيولوجيين وعلماء الآثار وعلماء الحفريات القديمة.

إن تحديد شكل حدوث الرواسب المعدنية وحدود توزيعها (الترسيم) يجعل من الممكن تحديد حدوث رواسب معادن في الوريد ، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف تطورها اللاحق.

بالنسبة لعلماء الآثار ، توفر طريقة البحث هذه معلومات قيمة حول موقع المدافن القديمة ووجود القطع الأثرية فيها ، مما يقلل من تكاليف الحفر.

يبحث علماء الحفريات القديمة عن بقايا متحجرة للحيوانات القديمة باستخدام التصوير الكهربائي. يمكن رؤية نتائج عملهم في متاحف العلوم الطبيعية في شكل إعادة بناء مذهلة لهياكل عظمية للحيوانات الضخمة التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام التخطيط الكهربائي في البناء والتشغيل اللاحق للهياكل الهندسية: المباني الشاهقة والسدود والسدود والجسور وغيرها.

تحديد المقاومة في الممارسة

في بعض الأحيان ، من أجل حل المشكلات العملية ، قد نواجه مهمة تحديد تكوين مادة ، على سبيل المثال ، سلك لقطع رغوة البوليسترين. لدينا ملفان من الأسلاك بقطر مناسب من مواد مختلفة غير معروفة. لحل المشكلة ، من الضروري إيجاد مقاومتهم الكهربائية ومن ثم ، بالاختلاف في القيم الموجودة أو من الجدول المرجعي ، تحديد مادة السلك.

قم بالقياس باستخدام شريط قياس وقطع 2 متر من الأسلاك من كل عينة. أوجد أقطار السلك d₁ و d₂ بالميكرومتر. عند تشغيل جهاز القياس المتعدد إلى الحد الأدنى لقياس المقاومة ، نقيس مقاومة العينة R₁. نكرر الإجراء لعينة أخرى ونقيس أيضًا مقاومتها R₂.

سوف نأخذ في الاعتبار أن مساحة المقطع العرضي للأسلاك يتم حسابها بواسطة الصيغة

S = π ∙ د 2/4

الآن ستبدو صيغة حساب المقاومة الكهربائية على هذا النحو

ρ = ص π ∙ د 2/4 ∙ ل

باستبدال القيم التي تم الحصول عليها من L و d₁ و R₁ في صيغة حساب المقاومة الواردة في المقالة أعلاه ، نحسب قيمة ρ₁ للعينة الأولى.

ρ 1 = 0.12 أوم مم 2 / م

باستبدال القيم التي تم الحصول عليها من L و d₂ و R₂ في الصيغة ، نحسب قيمة ρ₂ للعينة الثانية.

ρ 2 = 1.2 أوم مم 2 / م

من مقارنة قيم ρ₁ و بالبيانات المرجعية للجدول 2 أعلاه ، نستنتج أن مادة العينة الأولى من الفولاذ ، والثانية هي نيتشروم ، والتي سنصنع منها سلسلة القاطع.

يسمون قدرة المعدن على تمرير تيار مشحون من خلال نفسه. المقاومة بدورها هي إحدى خصائص المادة. كلما زادت المقاومة الكهربائية عند جهد معين ، كلما قلت ، وهي تميز قوة مقاومة الموصل لحركة الإلكترونات المشحونة الموجهة على طوله. نظرًا لأن خاصية نقل الكهرباء هي مقاومة متبادلة ، فهذا يعني أنه سيتم التعبير عنها في شكل صيغ مثل النسبة 1 / R.

تعتمد المقاومة دائمًا على جودة المادة المستخدمة في تصنيع الأجهزة. يتم قياسه بناءً على معلمات موصل بطول متر واحد ومساحة مقطع عرضي تبلغ 1 مليمتر مربع. على سبيل المثال ، فإن خاصية المقاومة المحددة للنحاس تساوي دائمًا 0.0175 أوم ، للألمنيوم - 0.029 ، والحديد - 0.135 ، وكونستانتان - 0.48 ، والنيكروم - 1-1.1. المقاومة النوعية للصلب تساوي الرقم 2 * 10-7 أوم م

معارضة التيار تتناسب طرديًا مع طول الموصل الذي يتحرك على طوله. كلما زاد طول الجهاز ، زادت قيمة المقاومة. سيكون من الأسهل استيعاب هذا الاعتماد إذا تخيلنا زوجان وهميان من السفن يتواصلان مع بعضهما البعض. دع أنبوب التوصيل يظل أرق لزوج واحد من الأجهزة ، وأكثر سمكًا للآخر. عندما يمتلئ كلا الزوجين بالماء ، فإن انتقال السائل في الأنبوب السميك سينتهي بشكل أسرع ، لأنه سيكون لديه مقاومة أقل لفيضان الماء. من خلال هذا القياس ، من الأسهل بالنسبة له أن يمشي على طول موصل سميك أكثر من كونه رفيعًا.

المقاومة ، كوحدة SI ، تقاس بالأوم. تعتمد الموصلية على متوسط ​​طول الرحلة المجانية للجسيمات المشحونة ، والتي تتميز ببنية المادة. المعادن التي لا تحتوي على شوائب ، حيث يكون للراجح أقل قيم مقاومة. على العكس من ذلك ، فإن الشوائب تشوه الشبكة ، وبالتالي تزيد من أدائها. تقع مقاومة المعادن في نطاق ضيق من القيم في درجات الحرارة العادية: من الفضة من 0.016 إلى 10 ميكرومتر م (سبائك الحديد والكروم مع الألومنيوم).

عن ملامح الحركة المشحونة

من الإلكترونات في الموصل تتأثر بدرجة الحرارة ، لأنه مع زيادتها ، تزداد سعة اهتزازات الموجة للأيونات والذرات الموجودة. نتيجة لذلك ، تمتلك الإلكترونات مساحة خالية أقل للحركة الطبيعية في الشبكة البلورية. هذا يعني أن عقبة الحركة المنظمة آخذة في الازدياد. مقاومة أي موصل ، كالعادة ، تزداد خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. وبالنسبة لأشباه الموصلات ، على العكس من ذلك ، فإن الانخفاض مع زيادة الدرجات هو سمة مميزة ، لأنه بسبب هذا ، يتم إطلاق العديد من الشحنات ، والتي تخلق مباشرة تيارًا كهربائيًا.

تؤدي عملية تبريد بعض الموصلات المعدنية إلى درجة حرارة معروفة إلى نقل مقاومتها إلى حالة مفاجئة وتنخفض إلى الصفر. تم اكتشاف هذه الظاهرة في عام 1911 وأطلق عليها اسم الموصلية الفائقة.

المقاومة الكهربائية -الكمية المادية التي توضح نوع العائق الذي يتم إنشاؤه بواسطة التيار عندما يمر عبر الموصل... وحدات القياس هي أومز ، تكريما لجورج أوم. في قانونه ، اشتق صيغة لإيجاد المقاومة ، والتي ترد أدناه.

ضع في اعتبارك مقاومة الموصلات باستخدام المعادن كمثال. المعادن لها هيكل داخلي على شكل شبكة بلورية. هذه الشبكة لديها ترتيب صارم ، ومواقعها عبارة عن أيونات موجبة الشحنة. حاملات الشحنة في المعدن هي إلكترونات "حرة" ، والتي لا تنتمي إلى ذرة معينة ، ولكنها تتحرك بشكل عشوائي بين مواقع الشبكة. من المعروف من فيزياء الكم أن حركة الإلكترونات في المعدن هي انتشار لموجة كهرومغناطيسية في مادة صلبة. أي أن إلكترونًا في موصل يتحرك بسرعة الضوء (عمليًا) ، وقد ثبت أنه يعرض خصائص ليس فقط كجسيم ، ولكن أيضًا كموجة. وتنشأ مقاومة المعدن نتيجة تشتت الموجات الكهرومغناطيسية (أي الإلكترونات) على الاهتزازات الحرارية للشبيكة وعيوبها. عندما تصطدم الإلكترونات بمواقع الشبكة البلورية ، يتم نقل جزء من الطاقة إلى المواقع ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الطاقة. يمكن حساب هذه الطاقة بالتيار الثابت ، وذلك بفضل قانون جول لينز - Q = I 2 Rt. كما ترى ، كلما زادت المقاومة ، تم إطلاق المزيد من الطاقة.

المقاومة النوعية

هناك مفهوم مهم مثل المقاومة ، هذه هي المقاومة نفسها ، فقط في وحدة الطول. لكل معدن خاص به ، على سبيل المثال ، بالنسبة للنحاس فهو 0.0175 أوم * مم 2 / م ، للألمنيوم 0.0271 أوم * مم 2 / م. هذا يعني أن قضيبًا من النحاس بطول 1 متر ومساحة مقطع عرضي 1 مم 2 سيكون له مقاومة 0.0175 أوم ، ونفس القضيب ، ولكنه مصنوع من الألومنيوم ، سيكون له مقاومة 0.0271 أوم. اتضح أن الموصلية الكهربائية للنحاس أعلى من تلك الخاصة بالألمنيوم. كل معدن له مقاومته الخاصة ، ويمكنك حساب مقاومة الموصل بأكمله باستخدام الصيغة

أين صهي مقاومة المعدن ، l طول الموصل ، s هي منطقة المقطع العرضي.

يتم إعطاء قيم المقاومة في جدول المقاومة المعدنية(20 درجة مئوية)

مستوى	صأوم * مم 2/2	α ، 10 -3 1 / ك
الألومنيوم	0.0271
التنغستن	0.055
حديد	0.098
ذهب	0.023
نحاس	0.025-0.06
المنجانين	0.42-0.48	0,002-0,05
نحاس	0.0175
نيكل
قسنطينة	0.44-0.52	0.02
نيتشروم		0.15
فضة	0.016
الزنك	0.059

بالإضافة إلى المقاومة ، يحتوي الجدول على قيم TCR ، حول هذا المعامل بعد ذلك بقليل.

اعتماد المقاومة على التشوهات

أثناء التشغيل البارد للمعادن بالضغط ، يخضع المعدن لتشوه بلاستيكي. أثناء تشوه البلاستيك ، يتم تشويه الشبكة البلورية ، ويصبح عدد العيوب أكبر. مع زيادة عيوب الشبكة البلورية ، تزداد مقاومة تدفق الإلكترونات عبر الموصل ، وبالتالي تزداد مقاومة المعدن. على سبيل المثال ، يتم صنع السلك عن طريق السحب ، مما يعني أن المعدن يتعرض لتشوه بلاستيكي ، مما يؤدي إلى زيادة المقاومة. من الناحية العملية ، لتقليل المقاومة ، يتم استخدام التلدين لإعادة التبلور ، وهي عملية تكنولوجية معقدة ، وبعدها يتم "تقويم" الشبكة البلورية ، كما كانت ، ويقل عدد العيوب ، وبالتالي تقل مقاومة المعدن أيضًا.

عند شد المعدن أو ضغطه ، يخضع المعدن لتشوه مرن. مع التشوه المرن الناتج عن التمدد ، تزداد اتساع الاهتزازات الحرارية لعقد الشبكة البلورية ، وبالتالي تواجه الإلكترونات صعوبات كبيرة ، وفي هذا الصدد ، تزداد المقاومة. مع التشوه المرن الناتج عن الانضغاط ، تنخفض اتساع الاهتزازات الحرارية للعقد ، وبالتالي ، يسهل على الإلكترونات الحركة ، وتقل المقاومة.

تأثير درجة الحرارة على المقاومة

كما اكتشفنا أعلاه ، فإن سبب المقاومة في المعدن هو عُقد الشبكة البلورية واهتزازاتها. لذلك ، مع زيادة درجة الحرارة ، تزداد الاهتزازات الحرارية للعقد ، مما يعني أن المقاومة تزداد أيضًا. هناك كمية مثل معامل درجة حرارة المقاومة(TCS) ، والذي يوضح مقدار زيادة أو نقصان مقاومة المعدن عند تسخينه أو تبريده. على سبيل المثال ، معامل درجة حرارة النحاس عند 20 درجة مئوية هو 4.1 · 10 - 3 1 / درجة. هذا يعني أنه عندما يتم تسخين الأسلاك النحاسية على سبيل المثال بمقدار درجة واحدة مئوية ، فإن مقاومته ستزداد بمقدار 4.1 · 10 - 3 أوم. يمكن حساب المقاومة مع تغير درجة الحرارة بواسطة الصيغة

حيث r هي المقاومة بعد التسخين ، r 0 هي المقاومة قبل التسخين ، a هي معامل درجة الحرارة للمقاومة ، t 2 هي درجة الحرارة قبل التسخين ، t 1 هي درجة الحرارة بعد التسخين.

باستبدال قيمنا ، نحصل على: r = 0.0175 * (1 + 0.0041 * (154-20)) = 0.0271 أوم * مم 2 / م. كما ترون ، فإن قضيبنا من النحاس ، بطول 1 متر وبمساحة مقطعية 1 مم 2 ، بعد التسخين إلى 154 درجة ، سيكون له مقاومة مثل نفس القضيب ، مصنوع فقط من الألمنيوم وعند درجة حرارة 20 درجة مئوية.

خاصية التغيير في المقاومة عند تغير درجة الحرارة ، وتستخدم في موازين الحرارة المقاومة. يمكن لهذه الأدوات قياس درجة الحرارة بناءً على قراءات المقاومة. تتميز موازين الحرارة المقاومة بدقة عالية في القياس ، ولكن تتراوح درجات الحرارة الصغيرة.

في الممارسة العملية ، تمنع خصائص الموصلات مرورتيار تستخدم على نطاق واسع جدا. مثال على ذلك المصباح المتوهج ، حيث يتم تسخين خيوط التنغستن بسبب المقاومة العالية للمعدن والطول الطويل والمقطع الضيق. أو أي جهاز تسخين حيث يسخن الملف بسبب مقاومته العالية. في الهندسة الكهربائية ، يُطلق على العنصر الذي تعتبر مقاومته خاصية رئيسية تسمى المقاوم. يستخدم المقاوم في أي دائرة كهربائية تقريبًا.