ความต้านทานไฟฟ้าของลวดอลูมิเนียม r. ความต้านทานของตัวนำนิกเกิล ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ คำนิยาม

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบพารามิเตอร์ขององค์ประกอบและวัสดุทั้งหมดที่ใช้ และไม่เพียงแต่ไฟฟ้าเท่านั้นแต่ยังรวมถึงกลไกด้วย และมีเอกสารอ้างอิงที่สะดวกให้คุณเปรียบเทียบคุณสมบัติต่างๆ ได้ วัสดุต่างๆและเลือกออกแบบและทำงานได้อย่างเหมาะสมในสถานการณ์เฉพาะ
ในสายส่งไฟฟ้าที่งานมีประสิทธิผลมากที่สุดนั่นคือเพื่อนำพลังงานมาสู่ผู้บริโภคด้วยประสิทธิภาพสูงโดยคำนึงถึงเศรษฐศาสตร์ของการสูญเสียและกลไกของเส้นด้วยตัวมันเอง จากกลศาสตร์ - นั่นคืออุปกรณ์และตำแหน่งของตัวนำ, ฉนวน, ตัวรองรับ, หม้อแปลง step-up / step-down, น้ำหนักและความแข็งแรงของโครงสร้างทั้งหมดรวมถึงสายไฟที่ยืดออกไปในระยะทางไกลรวมถึงวัสดุที่เลือกสำหรับแต่ละโครงสร้าง องค์ประกอบสุดท้าย ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจสายงานและต้นทุนการดำเนินงาน นอกจากนี้ ในสายไฟฟ้าที่ส่งไฟฟ้า ข้อกำหนดสำหรับการรับรองความปลอดภัยของทั้งสายไฟฟ้าเองและสิ่งแวดล้อมที่ผ่านนั้นสูงกว่า และสิ่งนี้จะเพิ่มค่าใช้จ่ายทั้งเพื่อให้แน่ใจว่าการเดินสายไฟฟ้าและเพื่อเพิ่มความปลอดภัยให้กับโครงสร้างทั้งหมด

สำหรับการเปรียบเทียบ ข้อมูลมักจะถูกลดขนาดให้อยู่ในรูปแบบที่เปรียบเทียบได้เพียงรูปแบบเดียว บ่อยครั้งที่มีการเพิ่มฉายา "เฉพาะ" ให้กับลักษณะดังกล่าวและค่านิยมนั้นได้รับการพิจารณาในมาตรฐานบางอย่างที่รวมเป็นหนึ่งในแง่ของพารามิเตอร์ทางกายภาพ ตัวอย่างเช่น ค่าความต้านทานไฟฟ้าคือความต้านทาน (โอห์ม) ของตัวนำที่ทำจากโลหะบางชนิด (ทองแดง อะลูมิเนียม เหล็ก ทังสเตน ทอง) ที่มีความยาวหน่วยและส่วนของหน่วยในระบบหน่วยที่ใช้ (ปกติอยู่ใน SI) นอกจากนี้ยังมีการระบุอุณหภูมิเนื่องจากเมื่อถูกความร้อนความต้านทานของตัวนำอาจแตกต่างกันไป สภาพการทำงานเฉลี่ยปกติเป็นพื้นฐาน - ที่ 20 องศาเซลเซียส และในกรณีที่คุณสมบัติมีความสำคัญเมื่อเปลี่ยนพารามิเตอร์ของตัวกลาง (อุณหภูมิ ความดัน) ค่าสัมประสิทธิ์จะถูกแนะนำและรวบรวมตารางและกราฟเพิ่มเติมของการพึ่งพา

ประเภทของความต้านทาน

เพราะแนวต้านคือ:

• แอคทีฟ - หรือโอห์มมิก, ความต้านทาน - เป็นผลมาจากค่าไฟฟ้าเพื่อให้ความร้อนแก่ตัวนำ (โลหะ) เมื่อผ่านมัน กระแสไฟฟ้า, และ
• ปฏิกิริยา - คาปาซิทีฟหรืออุปนัย - ซึ่งมาจากการสูญเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เพื่อสร้างการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในกระแสที่ไหลผ่านตัวนำของสนามไฟฟ้าจากนั้นความต้านทานของตัวนำสามารถเป็นได้สองแบบ:

1. ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะต่อกระแสตรง (มีลักษณะต้านทาน) และ
2. ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะต่อกระแสสลับ (มีลักษณะปฏิกิริยา)

ที่นี่ค่าความต้านทานแบบที่ 2 เป็นค่าที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยสององค์ประกอบของ TP - แอ็คทีฟและรีแอกทีฟเนื่องจากความต้านทานตัวต้านทานจะมีอยู่เสมอเมื่อกระแสไหลผ่านโดยไม่คำนึงถึงลักษณะของมันและปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงของกระแสในวงจรเท่านั้น ในวงจร DC ค่ารีแอกแตนซ์เกิดขึ้นเฉพาะในช่วงชั่วคราวที่เกี่ยวข้องกับกระแสเปิด (เปลี่ยนกระแสจาก 0 เป็นค่าเล็กน้อย) หรือปิด (ความแตกต่างจากค่าเล็กน้อยถึง 0) และมักจะนำมาพิจารณาเมื่อออกแบบการป้องกันโอเวอร์โหลดเท่านั้น

ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับรีแอกแตนซ์มีความหลากหลายมากขึ้น พวกมันไม่เพียงขึ้นอยู่กับกระแสผ่านจริงผ่านส่วนใดส่วนหนึ่งเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับรูปร่างของตัวนำด้วยและการพึ่งพาอาศัยกันไม่ใช่เชิงเส้น

ความจริงก็คือกระแสสลับเหนี่ยวนำ สนามไฟฟ้าทั้งรอบตัวนำที่ไหลผ่านและในตัวตัวนำเอง และจากสนามนี้กระแสน้ำวนเกิดขึ้นซึ่งให้ผลของ "การผลัก" การเคลื่อนที่หลักของประจุที่เกิดขึ้นจริงจากความลึกของส่วนทั้งหมดของตัวนำไปยังพื้นผิวที่เรียกว่า "ผลกระทบของผิวหนัง" (จากผิวหนัง - ผิว). ปรากฎว่ากระแสน้ำวนเหมือนที่เคยเป็น "ขโมย" ส่วนตัดขวางจากตัวนำ กระแสไหลในชั้นใดชั้นหนึ่งใกล้กับพื้นผิว ความหนาของตัวนำที่เหลือยังคงไม่ได้ใช้ มันไม่ลดความต้านทานของตัวนำ และไม่มีจุดที่จะเพิ่มความหนาของตัวนำ โดยเฉพาะที่ความถี่สูง ดังนั้นสำหรับกระแสสลับ ความต้านทานจะถูกวัดในส่วนตัดขวางของตัวนำ โดยที่ส่วนตัดขวางทั้งหมดนั้นถือได้ว่าเป็นพื้นผิวใกล้พื้นผิว ลวดดังกล่าวเรียกว่าเส้นบางความหนาเท่ากับสองเท่าของความลึกของชั้นผิวนี้โดยที่กระแสน้ำวนจะแทนที่กระแสหลักที่มีประโยชน์ซึ่งไหลในตัวนำ

แน่นอนว่าการลดความหนาของเส้นลวดในส่วนหน้าตัดไม่ได้จำกัดอยู่แค่ การนำไปใช้อย่างมีประสิทธิภาพกระแสสลับ. ตัวนำสามารถทำให้ผอมบางได้ แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้แบนในรูปแบบของเทปจากนั้นส่วนตัดขวางจะสูงกว่าลวดกลมตามลำดับและความต้านทานจะต่ำกว่า นอกจากนี้ การเพิ่มพื้นที่ผิวเพียงอย่างเดียวจะส่งผลต่อการเพิ่มหน้าตัดที่มีประสิทธิภาพ สามารถทำได้เช่นเดียวกันโดยใช้ลวดเกลียวแทนที่จะเป็นเกลียวเดียว นอกจากนี้ ลวดตีเกลียวยังมีความยืดหยุ่นเหนือกว่าเกลียวเพียงเส้นเดียว ซึ่งมักจะมีคุณค่าเช่นกัน ในทางกลับกัน เมื่อพิจารณาถึงผลกระทบของผิวในสายไฟแล้ว เป็นไปได้ที่จะทำลวดคอมโพสิตโดยทำให้แกนของโลหะมีลักษณะความแข็งแรงที่ดี เช่น เหล็ก แต่มีลักษณะทางไฟฟ้าต่ำ ในขณะเดียวกันก็มีการถักเปียอลูมิเนียมบนเหล็กซึ่งมีความต้านทานต่ำกว่า

นอกจากผลกระทบทางผิวหนังแล้ว การไหลของกระแสสลับในตัวนำยังได้รับผลกระทบจากการกระตุ้นของกระแสน้ำวนในตัวนำที่อยู่รอบๆ กระแสดังกล่าวเรียกว่ากระแสปิ๊กอัพและถูกเหนี่ยวนำทั้งในโลหะที่ไม่มีบทบาทในการเดินสาย (องค์ประกอบโครงสร้างที่มีแบริ่ง) และในสายของตัวนำไฟฟ้าทั้งหมด - เล่นบทบาทของสายไฟของเฟสอื่น, ศูนย์, การต่อสายดิน .

ปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้มีอยู่ในการออกแบบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า ซึ่งเป็นการตอกย้ำถึงความสำคัญของการมีข้อมูลอ้างอิงโดยสรุปสำหรับการกำจัดวัสดุประเภทต่างๆ

ความต้านทานสำหรับตัวนำนั้นวัดด้วยเครื่องมือที่มีความละเอียดอ่อนและแม่นยำมากเนื่องจากโลหะถูกเลือกสำหรับการเดินสายและมีความต้านทานต่ำสุด - ตามลำดับโอห์ม * 10 -6 ต่อความยาวและตารางเมตร มม. ส่วนต่างๆ ในการวัดความต้านทานของฉนวน ในทางกลับกัน เครื่องมือจำเป็นต้องมีช่วงมาก มูลค่ามหาศาลความต้านทานมักจะเป็นเมกะโอห์ม เป็นที่ชัดเจนว่าตัวนำต้องทำงานได้ดีและฉนวนต้องมีฉนวนอย่างดี

ตาราง

ตารางค่าความต้านทานจำเพาะของตัวนำ (โลหะและโลหะผสม)
วัสดุตัวนำ	องค์ประกอบ (สำหรับโลหะผสม)	ความต้านทาน ρ mΩ × มม. 2 / m
	ทองแดง สังกะสี ดีบุก นิกเกิล ตะกั่ว แมงกานีส เหล็ก ฯลฯ
อลูมิเนียม
ทังสเตน
โมลิบดีนัม
	ทองแดง ดีบุก อะลูมิเนียม ซิลิกอน เบริลเลียม ตะกั่ว ฯลฯ (ยกเว้นสังกะสี)
	เหล็กคาร์บอน
	ทองแดง นิกเกิล สังกะสี
แมงกานิน	ทองแดง นิกเกิล แมงกานีส
คอนสแตนตาน	ทองแดง นิกเกิล อะลูมิเนียม
	นิกเกิล โครเมียม เหล็ก แมงกานีส
	เหล็ก โครเมียม อลูมิเนียม ซิลิกอน แมงกานีส

เหล็กเป็นตัวนำในงานวิศวกรรมไฟฟ้า

เหล็กเป็นโลหะที่พบมากที่สุดในธรรมชาติและเทคโนโลยี (หลังจากไฮโดรเจน ซึ่งเป็นโลหะด้วย) มันถูกที่สุดและมีลักษณะความแข็งแรงที่ยอดเยี่ยมดังนั้นจึงถูกใช้ทุกที่เพื่อเป็นพื้นฐานของความแข็งแกร่ง การออกแบบต่างๆ.

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า เหล็กถูกใช้เป็นตัวนำในรูปแบบของลวดเหล็กที่มีความยืดหยุ่นซึ่งจำเป็นต้องมีความแข็งแรงทางกายภาพและความยืดหยุ่น และสามารถรับความต้านทานที่ต้องการได้เนื่องจากส่วนที่เหมาะสม

การมีตารางค่าความต้านทานจำเพาะของโลหะและโลหะผสมต่างๆ ทำให้สามารถคำนวณส่วนตัดขวางของเส้นลวดที่ทำจากตัวนำชนิดต่างๆ ได้

ตัวอย่างเช่น ลองหาหน้าตัดที่เทียบเท่าทางไฟฟ้าของตัวนำที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน: ลวดทองแดง ทังสเตน นิกเกิล และเหล็ก ขั้นแรก ให้ใช้ลวดอลูมิเนียมที่มีหน้าตัด 2.5 มม.

เราต้องการความยาวมากกว่า 1 ม. ความต้านทานของเส้นลวดจากโลหะเหล่านี้ทั้งหมดเท่ากับความต้านทานของลวดเดิม ความต้านทานของอะลูมิเนียมต่อความยาว 1 ม. และหน้าตัด 2.5 มม. จะเท่ากับ

ที่ไหน R- ความต้านทาน, ρ - ความต้านทานของโลหะจากโต๊ะ ส- พื้นที่หน้าตัด หลี่- ระยะเวลา.

แทนที่ค่าเริ่มต้น เราได้ค่าความต้านทานของเส้นลวดอะลูมิเนียมยาวหนึ่งเมตรในหน่วยโอห์ม

หลังจากนั้นเราแก้สูตรหา S

เราจะแทนที่ค่าจากตารางและรับพื้นที่หน้าตัดของโลหะต่างๆ

เนื่องจากความต้านทานในตารางวัดด้วยลวดที่ยาว 1 ม. ในหน่วยไมโครโอห์มต่อส่วน 1 มม. 2 เราจึงได้ค่าเป็นไมโครโอห์ม เพื่อให้ได้หน่วยโอห์ม คุณต้องคูณค่านั้นด้วย 10 -6 แต่จำนวนโอห์มที่มีศูนย์ 6 ตัวหลังจุดทศนิยมนั้นไม่จำเป็นสำหรับเราที่จะได้ เนื่องจากเรายังคงพบผลลัพธ์สุดท้ายในหน่วย mm 2

อย่างที่คุณเห็น ความต้านทานของเหล็กค่อนข้างมาก ลวดก็หนา

แต่มีวัสดุที่มีมากกว่าเช่นนิกเกิลหรือคอนสแตนติน

แม้ว่า หัวข้อนี้อาจดูค่อนข้างซ้ำซากจำเจในนั้นฉันจะตอบคำถามที่สำคัญอย่างหนึ่งเกี่ยวกับการคำนวณการสูญเสียแรงดันและการคำนวณกระแสลัดวงจร ฉันคิดว่าสำหรับพวกคุณหลายๆ คน นี่จะเป็นการเปิดเผยมากพอๆ กับที่สำหรับฉัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันศึกษา GOST ที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง:

GOST R 50571.5.52-2011 การติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงต่ำ ตอนที่ 5-52. การเลือกและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า การเดินสายไฟ

เอกสารนี้แสดงสูตรการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟและสถานะ:

p คือความต้านทานของตัวนำภายใต้สภาวะปกติซึ่งเท่ากับความต้านทานที่อุณหภูมิภายใต้สภาวะปกตินั่นคือความต้านทาน 1.25 ที่ 20 ° C หรือ 0.0225 Ohm mm 2 / m สำหรับทองแดงและ 0.036 Ohm mm 2 / m สำหรับอลูมิเนียม

ฉันไม่เข้าใจอะไรเลย =) เห็นได้ชัดว่าเมื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าและเมื่อคำนวณกระแสลัดวงจรเราต้องคำนึงถึงความต้านทานของตัวนำด้วยภายใต้สภาวะปกติ

เป็นที่น่าสังเกตว่าค่าตารางทั้งหมดถูกกำหนดที่อุณหภูมิ 20 องศา

เงื่อนไขปกติคืออะไร? ฉันคิดว่า 30 องศาเซลเซียส

ลองจำฟิสิกส์และคำนวณว่าความต้านทานของทองแดง (อลูมิเนียม) จะเพิ่มขึ้น 1.25 เท่าที่อุณหภูมิใด

R1=R0

R0 - ความต้านทานที่ 20 องศาเซลเซียส

R1 - ความต้านทานที่ T1 องศาเซลเซียส

T0 - 20 องศาเซลเซียส;

α \u003d 0.004 ต่อองศาเซลเซียส (ทองแดงและอลูมิเนียมเกือบเท่ากัน)

1.25=1+α (T1-T0)

Т1=(1.25-1)/α+Т0=(1.25-1)/0.004+20=82.5 องศาเซลเซียส

อย่างที่คุณเห็น มันไม่ใช่ 30 องศาเลย เห็นได้ชัดว่าการคำนวณทั้งหมดต้องทำที่ระดับสูงสุด อุณหภูมิที่อนุญาตสายเคเบิล อุณหภูมิใช้งานสูงสุดของสายเคเบิลอยู่ที่ 70-90 องศา ขึ้นอยู่กับชนิดของฉนวน

พูดตามตรงฉันไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้เพราะ อุณหภูมิที่กำหนดสอดคล้องกับโหมดฉุกเฉินเกือบทั้งหมดของการติดตั้งระบบไฟฟ้า

ในโปรแกรมของฉัน ฉันวางค่าความต้านทานของทองแดง - 0.0175 Ohm mm 2 / m และสำหรับอลูมิเนียม - 0.028 Ohm mm 2 / m

ถ้าคุณจำได้ ฉันเขียนว่าในโปรแกรมคำนวณกระแสลัดวงจร ผลลัพธ์จะน้อยกว่าค่าตารางประมาณ 30% ความต้านทานของลูปเฟสศูนย์จะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติ ฉันพยายามค้นหาข้อผิดพลาดแต่ทำไม่ได้ เห็นได้ชัดว่าความไม่ถูกต้องของการคำนวณอยู่ในความต้านทานซึ่งใช้ในโปรแกรม และทุกคนสามารถถามค่าความต้านทานได้ ดังนั้นจึงไม่ควรมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับโปรแกรม หากคุณระบุค่าความต้านทานจากเอกสารข้างต้น

แต่ฉันมักจะต้องทำการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมเพื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้ผลการคำนวณเพิ่มขึ้น 25% แม้ว่าในโปรแกรม ELECTRIC การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าเกือบจะเหมือนกับของฉัน

หากนี่เป็นครั้งแรกของคุณบนบล็อกนี้ คุณสามารถทำความคุ้นเคยกับโปรแกรมทั้งหมดของฉันบนเพจ

คุณคิดอย่างไรเมื่อพิจารณาถึงการสูญเสียแรงดันไฟ: ที่ 30 หรือ 70-90 องศา? ไม่ว่าจะมี กฎระเบียบใครจะตอบคำถามนี้?

สารและวัสดุที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้เรียกว่าตัวนำ ส่วนที่เหลือจัดเป็นไดอิเล็กทริก แต่ไม่มีไดอิเล็กทริกบริสุทธิ์พวกมันทั้งหมดนำกระแสด้วย แต่ค่าของมันมีขนาดเล็กมาก

แต่ตัวนำนำกระแสในรูปแบบต่างๆ ตามสูตรของ Georg Ohm กระแสที่ไหลผ่านตัวนำนั้นเป็นสัดส่วนเชิงเส้นตรงกับปริมาณของแรงดันไฟที่ใช้กับตัวนำนั้น และแปรผกผันกับค่าที่เรียกว่าความต้านทาน

หน่วยวัดความต้านทานได้รับการตั้งชื่อว่าโอห์มตามนักวิทยาศาสตร์ที่ค้นพบการพึ่งพาอาศัยกันนี้ แต่ปรากฎว่าตัวนำที่ทำจากวัสดุต่างกันและมีมิติทางเรขาคณิตเหมือนกันมีความต้านทานไฟฟ้าต่างกัน เพื่อหาค่าความต้านทานของตัวนำที่มีความยาวและหน้าตัดที่ทราบ แนวคิดของความต้านทานได้ถูกนำมาใช้ ซึ่งเป็นค่าสัมประสิทธิ์ที่ขึ้นอยู่กับวัสดุ

เป็นผลให้ความต้านทานของตัวนำที่ทราบความยาวและหน้าตัดจะเท่ากับ

ความต้านทานไม่เพียงใช้กับวัสดุที่เป็นของแข็งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงของเหลวด้วย แต่ค่าของมันก็ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนหรือส่วนประกอบอื่นๆ ในวัสดุตั้งต้นด้วย น้ำบริสุทธิ์ไม่นำกระแสไฟฟ้า เป็นไดอิเล็กตริก แต่โดยธรรมชาติแล้ว น้ำกลั่นไม่มีอยู่จริง เกลือ แบคทีเรียและสิ่งสกปรกอื่นๆ มักพบอยู่ในน้ำ ค็อกเทลนี้เป็นตัวนำไฟฟ้าต้านทานของกระแสไฟฟ้า

ด้วยการแนะนำสารเติมแต่งต่าง ๆ ลงในโลหะ ได้วัสดุใหม่ - โลหะผสมความต้านทานที่แตกต่างจากวัสดุเดิมแม้ว่าเปอร์เซ็นต์ที่เพิ่มเข้าไปจะไม่มีนัยสำคัญก็ตาม

ความต้านทานกับอุณหภูมิ

ความต้านทานของวัสดุระบุไว้ในหนังสืออ้างอิงสำหรับอุณหภูมิที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้อง (20 ° C) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของวัสดุจะเพิ่มขึ้น ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

กระแสไฟฟ้าภายในวัสดุดำเนินการ อิเล็กตรอนอิสระ. พวกเขาอยู่ภายใต้อิทธิพล สนามไฟฟ้าแยกออกจากอะตอมและเคลื่อนที่ไปมาระหว่างกันในทิศทางที่กำหนดโดยสนามนี้ อะตอมของสารก่อตัวเป็นโครงผลึก ซึ่งอยู่ระหว่างโหนดที่มีกระแสอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ เรียกอีกอย่างว่า "แก๊สอิเล็กตรอน" ไซต์ขัดแตะ (อะตอม) สั่นสะเทือนภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ อิเล็กตรอนเองก็ไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่เคลื่อนที่ไปตามวิถีที่พันกัน ในการทำเช่นนั้น พวกเขามักจะชนกับอะตอม ทำให้วิถีการเคลื่อนที่เปลี่ยนไป ในบางช่วงเวลา อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของกระแสไฟฟ้าได้

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของอะตอมจะเพิ่มขึ้น การชนกันของอิเล็กตรอนกับพวกมันเกิดขึ้นบ่อยขึ้นการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะช้าลง ทางกายภาพ สิ่งนี้แสดงออกในความต้านทานที่เพิ่มขึ้น

ตัวอย่างของการใช้การพึ่งพาอุณหภูมิของความต้านทานคือการทำงานของหลอดไส้ ขดลวดทังสเตนซึ่งทำจากเส้นใยในขณะที่เปิดเครื่องมีความต้านทานต่ำ กระแสไฟไหลเข้าในขณะที่เปิดเครื่องจะทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ความต้านทานเพิ่มขึ้น และกระแสไฟลดลง กลายเป็นค่าเล็กน้อย

กระบวนการเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับองค์ประกอบความร้อนนิกโครม ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะคำนวณโหมดการทำงานโดยกำหนดความยาวของลวดนิกโครมของส่วนที่รู้จักเพื่อสร้างความต้านทานที่ต้องการ สำหรับการคำนวณ คุณต้องมีความต้านทานของลวดความร้อน และหนังสืออ้างอิงจะให้ค่าสำหรับอุณหภูมิห้อง ดังนั้นความยาวสุดท้ายของเกลียวนิกโครมจึงถูกปรับโดยการทดลอง การคำนวณจะกำหนดความยาวโดยประมาณ และเมื่อทำการติดตั้ง ด้ายจะค่อยๆ สั้นลงทีละส่วน

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

แต่ไม่ใช่ในทุกอุปกรณ์ การพึ่งพาความต้านทานของตัวนำที่อุณหภูมิจะเป็นประโยชน์ ในเทคโนโลยีการวัด การเปลี่ยนแปลงความต้านทานขององค์ประกอบวงจรทำให้เกิดข้อผิดพลาด

เพื่อกำหนดปริมาณการพึ่งพาความต้านทานของวัสดุกับอุณหภูมิ แนวคิดจึงถูกนำมาใช้ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิความต้านทาน (TCR). มันแสดงให้เห็นว่าความต้านทานของวัสดุเปลี่ยนไปมากเพียงใดเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 ° C

สำหรับการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ - ตัวต้านทานที่ใช้ในวงจรของอุปกรณ์วัดจะใช้วัสดุที่มี TCR ต่ำ มีราคาแพงกว่า แต่พารามิเตอร์ของอุปกรณ์ไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงอุณหภูมิกว้าง สิ่งแวดล้อม.

แต่ยังใช้คุณสมบัติของวัสดุที่มี TCS สูงอีกด้วย การทำงานของเซ็นเซอร์อุณหภูมิบางตัวขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของวัสดุที่ใช้ทำองค์ประกอบการวัด ในการทำเช่นนี้ คุณต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้คงที่และวัดกระแสที่ไหลผ่านองค์ประกอบ เมื่อปรับเทียบมาตราส่วนของอุปกรณ์ที่วัดกระแสด้วยเทอร์โมมิเตอร์อ้างอิงแล้วจะได้รับเครื่องวัดอุณหภูมิอิเล็กทรอนิกส์ หลักการนี้ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการวัดเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับเซ็นเซอร์ที่มีความร้อนสูงเกินไปด้วย อุปกรณ์ตัดการเชื่อมต่อในกรณีที่โหมดการทำงานผิดปกติทำให้ขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือส่วนประกอบกึ่งตัวนำร้อนเกินไป

ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้าและองค์ประกอบที่เปลี่ยนความต้านทานไม่ได้มาจากอุณหภูมิแวดล้อม แต่จากกระแสที่ไหลผ่าน - เทอร์มิสเตอร์. ตัวอย่างการใช้งาน - ระบบล้างสนามแม่เหล็ก หลอดรังสีแคโทดทีวีและจอภาพ เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า ความต้านทานของตัวต้านทานจะน้อยที่สุด กระแสที่ไหลผ่านเข้าไปในขดลวดล้างอำนาจแม่เหล็ก แต่กระแสเดียวกันทำให้วัสดุเทอร์มิสเตอร์ร้อนขึ้น ความต้านทานเพิ่มขึ้นลดกระแสและแรงดันของคอยล์ จนกระทั่งหายสาบสูญไปโดยสมบูรณ์ เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าไซน์ที่มีแอมพลิจูดลดลงอย่างราบรื่นถูกนำไปใช้กับขดลวดซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กเดียวกันในพื้นที่ของมัน ผลที่ได้คือเมื่อถึงเวลาที่ไส้หลอดของหลอดร้อนขึ้น มันก็จะถูกล้างอำนาจแม่เหล็กแล้ว และวงจรควบคุมยังคงล็อคอยู่จนกว่าอุปกรณ์จะปิด จากนั้นเทอร์มิสเตอร์จะเย็นลงและพร้อมที่จะทำงานอีกครั้ง

ปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวด

จะเกิดอะไรขึ้นหากอุณหภูมิของวัสดุลดลง? ความต้านทานจะลดลง มีขีดจำกัดอุณหภูมิลดลงเรียกว่า ศูนย์สัมบูรณ์ . นี้ - 273 ° C. ไม่มีอุณหภูมิต่ำกว่าขีดจำกัดนี้ ที่ค่านี้ ความต้านทานของตัวนำใดๆ จะเป็นศูนย์

ที่ ศูนย์สัมบูรณ์อะตอมของตาข่ายคริสตัลหยุดสั่นสะเทือน เป็นผลให้เมฆอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ระหว่างไซต์ขัดแตะโดยไม่ชนกับพวกเขา ความต้านทานของวัสดุจะเท่ากับศูนย์ ซึ่งเปิดโอกาสในการรับกระแสขนาดใหญ่อย่างอนันต์ในตัวนำของส่วนตัดขวางขนาดเล็ก

ปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวดเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับการพัฒนาวิศวกรรมไฟฟ้า แต่ก็ยังมีปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการได้รับอุณหภูมิต่ำพิเศษที่จำเป็นในการสร้างผลกระทบนี้ในสภาพภายในประเทศ เมื่อแก้ไขปัญหาได้แล้ว วิศวกรรมไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็น ระดับใหม่การพัฒนา.

ตัวอย่างการใช้ค่าความต้านทานในการคำนวณ

เราได้ทำความคุ้นเคยกับหลักการคำนวณความยาวของลวดนิกโครมสำหรับการผลิตองค์ประกอบความร้อนแล้ว แต่มีบางสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับความต้านทานของวัสดุ

สำหรับการคำนวณ วงจรของอุปกรณ์กราวด์ใช้ค่าสัมประสิทธิ์ที่สอดคล้องกับดินทั่วไป หากไม่ทราบชนิดของดินที่ไซต์ของอุปกรณ์กราวด์กราวด์สำหรับการคำนวณที่ถูกต้องจะมีการวัดค่าความต้านทานเบื้องต้น ดังนั้นผลการคำนวณจึงแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งไม่รวมการปรับพารามิเตอร์ของวงจรระหว่างการผลิต: การเพิ่มจำนวนอิเล็กโทรด ส่งผลให้มิติทางเรขาคณิตของอุปกรณ์ต่อสายดินเพิ่มขึ้น

ความต้านทานของวัสดุที่ใช้ทำสายเคเบิลและบัสบาร์ถูกนำมาใช้ในการคำนวณความต้านทานเชิงแอ็คทีฟ ในอนาคตที่พิกัดกระแสโหลดด้วยความช่วยเหลือ คำนวณค่าแรงดันที่ปลายสาย. ถ้าค่าของมันไม่เพียงพอ ค่าภาคตัดขวางของตัวนำจะเพิ่มขึ้นล่วงหน้า

14.04.2018

ในฐานะที่เป็นชิ้นส่วนนำไฟฟ้าในการติดตั้งระบบไฟฟ้า ตัวนำที่ทำจากทองแดง อลูมิเนียม โลหะผสม และเหล็ก (เหล็ก) ถูกนำมาใช้

ทองแดงเป็นหนึ่งในวัสดุนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด ความหนาแน่นของทองแดงที่ 20 ° C คือ 8.95 g / cm 3 จุดหลอมเหลวคือ 1083 ° C ทองแดงมีปฏิกิริยาทางเคมีเล็กน้อย แต่ละลายได้ง่ายในกรดไนตริกและละลายในกรดไฮโดรคลอริกและกรดซัลฟิวริกเจือจางในที่ที่มีออกซิไดซ์เท่านั้น ตัวแทน (ออกซิเจน) ในอากาศ ทองแดงถูกเคลือบด้วยออกไซด์สีเข้มบางๆ อย่างรวดเร็ว แต่การเกิดออกซิเดชันนี้จะไม่แทรกซึมลึกเข้าไปในโลหะและทำหน้าที่ป้องกันการกัดกร่อนเพิ่มเติม ทองแดงสามารถหลอมและรีดได้โดยไม่ต้องใช้ความร้อน

ใช้สำหรับการผลิต ทองแดงด้วยไฟฟ้าเป็นแท่งที่มีทองแดงบริสุทธิ์ 99.93%

ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงขึ้นอยู่กับปริมาณและชนิดของสิ่งเจือปนอย่างมาก และในระดับที่น้อยกว่านั้น ขึ้นอยู่กับกระบวนการทางกลและทางความร้อน ที่ 20 ° C คือ 0.0172-0.018 โอห์ม x mm2 / m

สำหรับการผลิตตัวนำไฟฟ้า ทองแดงอ่อน กึ่งแข็ง หรือแข็งจะใช้กับความถ่วงจำเพาะ 8.9, 8.95 และ 8.96 g / cm 3 ตามลำดับ

สำหรับการผลิตชิ้นส่วนของชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าใช้กันอย่างแพร่หลาย ทองแดงในโลหะผสมกับโลหะอื่นๆ. โลหะผสมที่ใช้กันมากที่สุดคือ:

ทองเหลืองเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสี ซึ่งมีทองแดงอย่างน้อย 50% ในโลหะผสม พร้อมกับการเติมโลหะอื่นๆ ทองเหลือง 0.031 - 0.079 โอห์ม x มม.2/ม. มีทองเหลือง - ทอมแพ็คที่มีปริมาณทองแดงมากกว่า 72% (มีความเหนียวสูงมีคุณสมบัติป้องกันการกัดกร่อนและป้องกันแรงเสียดทาน) และ ทองเหลืองพิเศษที่เติมอะลูมิเนียม ดีบุก ตะกั่วหรือแมงกานีส

หน้าสัมผัสทองเหลือง

บรอนซ์เป็นโลหะผสมของทองแดงและดีบุกที่มีสารเติมแต่งของโลหะต่างๆ ทองแดงเรียกว่าดีบุก อลูมิเนียม ซิลิกอน ฟอสฟอรัส และแคดเมียม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของส่วนประกอบหลักในโลหะผสม ความต้านทานของบรอนซ์ 0.021 - 0.052 โอห์ม x มม. 2 /ม.

ทองเหลืองและทองแดงมีความโดดเด่นด้วยกลไกที่ดีและ คุณสมบัติทางเคมีกายภาพ. ง่ายต่อการประมวลผลโดยการหล่อและแรงดัน ทนต่อการกัดกร่อนในบรรยากาศ

อลูมิเนียม - ด้วยคุณสมบัติ วัสดุนำไฟฟ้าที่สองรองจากทองแดงจุดหลอมเหลว 659.8 ° C ความหนาแน่นของอลูมิเนียมที่อุณหภูมิ 20 ° - 2.7 g / cm 3 อลูมิเนียมหล่อง่ายและกลึงอย่างดี ที่อุณหภูมิ 100 - 150 ° C อลูมิเนียมหลอมและเหนียว (สามารถรีดเป็นแผ่นหนาสูงสุด 0.01 มม.)

ค่าการนำไฟฟ้าของอะลูมิเนียมขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนอย่างมาก และอาศัยการอบชุบทางกลและความร้อนเพียงเล็กน้อย ยิ่งองค์ประกอบของอะลูมิเนียมบริสุทธิ์มากเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นและทนต่อการโจมตีทางเคมีได้ดียิ่งขึ้น การตัดเฉือน การรีด และการหลอมจะส่งผลต่อความแข็งแรงเชิงกลของอะลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญ อะลูมิเนียมสำหรับงานเย็นจะเพิ่มความแข็ง ความยืดหยุ่น และความต้านทานแรงดึง ความต้านทานของอลูมิเนียมที่ 20 ° C 0.026 - 0.029 โอห์ม x มม. 2 / ม.

เมื่อเปลี่ยนทองแดงเป็นอะลูมิเนียม หน้าตัดของตัวนำจะต้องเพิ่มขึ้นในแง่ของการนำไฟฟ้า เช่น 1.63 เท่า

ด้วยค่าการนำไฟฟ้าที่เท่ากัน ตัวนำอะลูมิเนียมจะเบากว่าตัวนำทองแดง 2 เท่า

สำหรับการผลิตตัวนำไฟฟ้านั้นใช้อะลูมิเนียมที่มีอะลูมิเนียมบริสุทธิ์อย่างน้อย 98% ซิลิกอนไม่เกิน 0.3% เหล็กไม่เกิน 0.2%

สำหรับการผลิตชิ้นส่วนของชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟให้ใช้ โลหะผสมอลูมิเนียมกับโลหะอื่นๆตัวอย่างเช่น Duralumin - โลหะผสมอลูมิเนียมที่มีทองแดงและแมงกานีส

Silumin เป็นโลหะผสมอลูมิเนียมหล่อน้ำหนักเบาที่มีส่วนผสมของซิลิกอน แมกนีเซียม แมงกานีส

โลหะผสมอลูมิเนียมมีคุณสมบัติการหล่อที่ดีและมีความแข็งแรงเชิงกลสูง

ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานวิศวกรรมไฟฟ้ามีดังต่อไปนี้ โลหะผสมอลูมิเนียม:

อะลูมิเนียมอัลลอยเกรด AD มีอะลูมิเนียมไม่ต่ำกว่า 98.8 และสิ่งสกปรกอื่นๆ ได้ถึง 1.2

อลูมิเนียมอัลลอยด์ ตรา AD1 มีอะลูมิเนียมไม่ต่ำกว่า 99.3 สิ่งสกปรกอื่นๆ ได้ถึง 0.7

อลูมิเนียมอัลลอยด์ ตรา AD31 มีอลูมิเนียม 97.35 - 98.15 และสิ่งสกปรกอื่นๆ 1.85 -2.65

โลหะผสมของเกรด AD และ AD1 ใช้สำหรับการผลิตเคสและดายของแคลมป์ฮาร์ดแวร์ โปรไฟล์และยางที่ใช้สำหรับตัวนำไฟฟ้าทำจากโลหะผสมเกรด AD31

ผลิตภัณฑ์ที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมซึ่งเป็นผลมาจากการอบชุบด้วยความร้อนจะมีค่าความต้านทานแรงดึงและผลตอบแทนสูง (คืบ)

เหล็ก - จุดหลอมเหลว 1539°C. ความหนาแน่นของเหล็กเท่ากับ 7.87 เหล็กละลายในกรด ออกซิไดซ์ด้วยฮาโลเจนและออกซิเจน

ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าใช้เหล็กเกรดต่างๆ เช่น

เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นโลหะผสมที่หลอมได้ของเหล็กกับคาร์บอนและสิ่งเจือปนทางโลหะวิทยาอื่นๆ

ความต้านทานจำเพาะของเหล็กกล้าคาร์บอนคือ 0.103 - 0.204 โอห์ม x มม. 2 /ม.

เหล็กกล้าผสมเป็นโลหะผสมที่เติมโครเมียม นิกเกิล และองค์ประกอบอื่นๆ ลงในเหล็กกล้าคาร์บอน

เหล็กก็ดี

ในฐานะที่เป็นสารเติมแต่งในโลหะผสม เช่นเดียวกับการผลิตบัดกรีและการนำโลหะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า มีการใช้กันอย่างแพร่หลายดังต่อไปนี้:

แคดเมียมเป็นโลหะอ่อน จุดหลอมเหลวของแคดเมียมคือ 321°C ความต้านทาน 0.1 โอห์ม x มม. 2 /ม. ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า แคดเมียมใช้สำหรับการเตรียมบัดกรีที่หลอมละลายต่ำและสำหรับการเคลือบป้องกัน (แคดเมียม) บนพื้นผิวโลหะ ในแง่ของคุณสมบัติต้านการกัดกร่อน แคดเมียมอยู่ใกล้กับสังกะสี แต่การเคลือบแคดเมียมมีรูพรุนน้อยกว่าและใช้ในชั้นที่บางกว่าสังกะสี

นิกเกิล - จุดหลอมเหลว 1455 องศาเซลเซียส ความต้านทานจำเพาะของนิกเกิลคือ 0.068 - 0.072 โอห์ม x มม. 2 /ม. ที่อุณหภูมิปกติ ออกซิเจนในบรรยากาศจะไม่ถูกออกซิไดซ์ นิกเกิลใช้ในโลหะผสมและสำหรับการเคลือบป้องกัน (การชุบนิกเกิล) ของพื้นผิวโลหะ

ดีบุก - จุดหลอมเหลว 231.9 ° C ความต้านทานจำเพาะของดีบุกคือ 0.124 - 0.116 โอห์ม x มม. 2 /ม. ดีบุกใช้สำหรับบัดกรีสารเคลือบป้องกัน (การทำให้เป็นดีบุก) ของโลหะในรูปแบบบริสุทธิ์และในรูปของโลหะผสมกับโลหะอื่นๆ

ตะกั่ว - จุดหลอมเหลว 327.4°C ความต้านทาน 0.217 - 0.227 โอห์ม x มม. 2 /ม. ตะกั่วใช้ในโลหะผสมกับโลหะอื่น ๆ เป็นวัสดุที่ทนกรด มันถูกเพิ่มเข้าไปในโลหะผสมบัดกรี (บัดกรี)

เงินเป็นโลหะที่อ่อนตัวได้มาก จุดหลอมเหลวของเงินคือ 960.5 องศาเซลเซียส เงินเป็นตัวนำความร้อนและกระแสไฟฟ้าที่ดีที่สุดความต้านทานจำเพาะของเงินคือ 0.015 - 0.016 โอห์ม x มม. 2 / ม. เงินใช้สำหรับเคลือบป้องกัน (สีเงิน) ของพื้นผิวโลหะ

พลวงเป็นโลหะเปราะเป็นมันเงา มีจุดหลอมเหลว 631°C พลวงใช้ในรูปแบบของสารเติมแต่งในโลหะผสมบัดกรี (ประสาน)

Chrome เป็นโลหะที่แข็งและเป็นมันเงา จุดหลอมเหลว 1830 องศาเซลเซียส ไม่เปลี่ยนแปลงในอากาศที่อุณหภูมิปกติ ความต้านทานจำเพาะของโครเมียมคือ 0.026 โอห์ม x มม. 2 /ม. โครเมียมใช้ในโลหะผสมและสำหรับการเคลือบป้องกัน (การชุบโครเมียม) ของพื้นผิวโลหะ

สังกะสี - จุดหลอมเหลว 419.4°C ความต้านทานของสังกะสี 0.053 - 0.062 โอห์ม x มม. 2 /ม. ในอากาศชื้น สังกะสีออกซิไดซ์ ปกคลุมด้วยชั้นออกไซด์ ซึ่งป้องกันการโจมตีทางเคมีในภายหลัง ในงานวิศวกรรมไฟฟ้า สังกะสีถูกใช้เป็นสารเติมแต่งในโลหะผสมและโลหะบัดกรี เช่นเดียวกับการเคลือบป้องกัน (สังกะสี) ของพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะ

ทันทีที่ไฟฟ้าออกจากห้องปฏิบัติการของนักวิทยาศาสตร์ และเริ่มนำไปใช้จริงอย่างกว้างขวาง ชีวิตประจำวัน, คำถามที่เกิดขึ้นจากการค้นหาวัสดุที่มีลักษณะบางอย่างที่ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงกับการไหลของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านพวกเขา

เช่น เมื่อโอน พลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกล ต้องใช้วัสดุลวดเพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากการให้ความร้อนแบบจูลร่วมกับคุณลักษณะน้ำหนักเบา ตัวอย่างนี้คือสายไฟฟ้าแรงสูงที่คุ้นเคยซึ่งทำจากสายอะลูมิเนียมที่มีแกนเหล็ก

หรือในทางกลับกัน ในการสร้างเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าแบบท่อขนาดกะทัดรัด จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีความต้านทานไฟฟ้าค่อนข้างสูงและมีเสถียรภาพทางความร้อนสูง ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของอุปกรณ์ที่ใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันคือหัวเตาของเตาไฟฟ้าในครัวทั่วไป

ตัวนำที่ใช้ในชีววิทยาและการแพทย์เป็นอิเล็กโทรด หัววัด และหัววัดต้องการความทนทานต่อสารเคมีสูงและเข้ากันได้กับวัสดุชีวภาพ รวมกับความต้านทานการสัมผัสต่ำ

ดาราจักรทั้งดาราจักรจาก ประเทศต่างๆ: อังกฤษ รัสเซีย เยอรมนี ฮังการี และสหรัฐอเมริกา โทมัสเอดิสันได้ทำการทดลองมากกว่าหนึ่งพันครั้งเพื่อทดสอบคุณสมบัติของวัสดุที่เหมาะสมกับบทบาทของเส้นใยจึงสร้างโคมไฟที่มีเกลียวทองคำขาว หลอดไฟ Edison แม้ว่าจะมีอายุการใช้งานยาวนาน แต่ก็ไม่สามารถใช้งานได้เนื่องจากวัสดุต้นทางมีราคาสูง

ผลงานที่ตามมาของนักประดิษฐ์ชาวรัสเซีย Lodygin ซึ่งเสนอให้ใช้ทังสเตนและโมลิบดีนัมทนไฟที่ค่อนข้างถูกซึ่งมีความต้านทานสูงกว่าเป็นเส้นใยพบ การใช้งานจริง. นอกจากนี้ Lodygin เสนอให้สูบลมออกจากหลอดไส้แทนที่ด้วยก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซมีตระกูลซึ่งนำไปสู่การสร้างหลอดไส้ที่ทันสมัย ผู้บุกเบิกการผลิตหลอดไฟฟ้าราคาไม่แพงและทนทานจำนวนมากคือ General Electric ซึ่ง Lodygin ได้มอบหมายสิทธิ์ในสิทธิบัตรของเขาและทำงานสำเร็จในห้องปฏิบัติการของบริษัทมาเป็นเวลานาน

รายการนี้สามารถดำเนินการต่อได้เนื่องจากจิตใจของมนุษย์ที่อยากรู้อยากเห็นมีความคิดสร้างสรรค์มากจนบางครั้งเพื่อแก้ปัญหาบางอย่าง งานด้านเทคนิคเขาต้องการวัสดุที่มีคุณสมบัติที่ไม่เคยมีมาก่อน หรือมีส่วนผสมที่เหลือเชื่อของคุณสมบัติเหล่านี้ ธรรมชาติไม่เป็นไปตามความอยากอาหารของเราอีกต่อไป และนักวิทยาศาสตร์จากทั่วทุกมุมโลกได้เข้าร่วมการแข่งขันเพื่อสร้างวัสดุที่ไม่มีความคล้ายคลึงตามธรรมชาติ

เป็นการเชื่อมต่อโดยเจตนาของกล่องหุ้มหรือตัวเรือนไฟฟ้ากับอุปกรณ์ต่อสายดินป้องกัน โดยปกติการต่อสายดินจะดำเนินการในรูปของเหล็กหรือแถบทองแดง, ท่อ, แท่งหรือมุมที่ฝังอยู่ในพื้นดินให้มีความลึกมากกว่า 2.5 เมตรซึ่งในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุให้แน่ใจว่ากระแสไฟไหลไปตามวงจร อุปกรณ์ - เคสหรือเคส - สายดิน - สายกลางของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ ความต้านทานของวงจรนี้ไม่ควรเกิน 4 โอห์ม ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าในกรณีของอุปกรณ์ฉุกเฉินจะลดลงเป็นค่าที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์และอุปกรณ์ป้องกันอัตโนมัติ วงจรไฟฟ้าไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง อุปกรณ์ฉุกเฉินจะปิดลง

เมื่อคำนวณองค์ประกอบของการป้องกันกราวด์ ความรู้เรื่องความต้านทานของดินจะมีบทบาทสำคัญ ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ในช่วงกว้าง

ตามข้อมูลของตารางอ้างอิง พื้นที่ของอุปกรณ์กราวด์ถูกเลือก จำนวนขององค์ประกอบกราวด์และการออกแบบจริงของอุปกรณ์ทั้งหมดจะถูกคำนวณจากมัน การเชื่อมต่อองค์ประกอบโครงสร้างของอุปกรณ์ต่อสายดินป้องกันทำได้โดยการเชื่อม

การตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ

การสำรวจทางไฟฟ้าศึกษาสภาพแวดล้อมทางธรณีวิทยาใกล้พื้นผิว ใช้เพื่อค้นหาแร่แร่และแร่ธาตุที่ไม่ใช่โลหะ และวัตถุอื่น ๆ ตามการศึกษาสนามไฟฟ้าและแม่เหล็กไฟฟ้าเทียมต่างๆ กรณีพิเศษของการสำรวจทางไฟฟ้าคือการตรวจเอกซเรย์ความต้านทานไฟฟ้า - วิธีการกำหนดคุณสมบัติ หินตามสภาพต้านทานของพวกมัน

สาระสำคัญของวิธีการนี้อยู่ที่ตำแหน่งที่แน่นอนของแหล่งกำเนิดสนามไฟฟ้า การวัดแรงดันจะถูกใช้บนโพรบต่างๆ จากนั้นแหล่งกำเนิดสนามจะถูกย้ายไปยังที่อื่นหรือเปลี่ยนไปใช้แหล่งอื่นและทำการวัดซ้ำ แหล่งกำเนิดภาคสนามและหัววัดตัวรับภาคสนามวางอยู่บนพื้นผิวและในหลุม

จากนั้นข้อมูลที่ได้รับจะถูกประมวลผลและตีความโดยใช้วิธีการประมวลผลด้วยคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ที่ช่วยให้มองเห็นข้อมูลในรูปของภาพสองมิติและสามมิติ

ด้วยวิธีการค้นหาที่แม่นยำมาก Electrotomography จึงให้ความช่วยเหลืออันล้ำค่าแก่นักธรณีวิทยา นักโบราณคดี และนักบรรพชีวินวิทยา

การกำหนดรูปแบบการเกิดขึ้นของแหล่งแร่และขอบเขตของการกระจาย (โครงร่าง) ทำให้สามารถระบุการเกิดขึ้นของแหล่งสะสมของแร่ธาตุในเส้นเลือด ซึ่งช่วยลดต้นทุนของการพัฒนาในภายหลังได้อย่างมาก

สำหรับนักโบราณคดี วิธีค้นหานี้จะให้ข้อมูลที่มีค่าเกี่ยวกับสถานที่ฝังศพโบราณและการมีอยู่ของสิ่งประดิษฐ์ในนั้น ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการขุด

นักบรรพชีวินวิทยาใช้ electrotomography เพื่อค้นหาซากฟอสซิลของสัตว์โบราณ สามารถชมผลงานได้ในพิพิธภัณฑ์ วิทยาศาสตร์ธรรมชาติในรูปแบบของการสร้างโครงกระดูกของสัตว์เมก้ายุคก่อนประวัติศาสตร์อันน่าทึ่ง

นอกจากนี้ เอกซ์เรย์ไฟฟ้ายังใช้ในการก่อสร้างและการใช้งานโครงสร้างทางวิศวกรรมในภายหลัง ได้แก่ อาคารสูง เขื่อน เขื่อน เขื่อน และอื่นๆ

คำจำกัดความความต้านทานในทางปฏิบัติ

ในบางครั้ง เพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ เราอาจต้องเผชิญกับงานในการกำหนดองค์ประกอบของสาร เช่น ลวดสำหรับเครื่องตัดโฟมโพลีสไตรีน เรามีขดลวดสองเส้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมจากวัสดุต่างๆ ที่เราไม่รู้จัก ในการแก้ปัญหา จำเป็นต้องหาค่าความต้านทานไฟฟ้าแล้วกำหนดวัสดุของเส้นลวดโดยใช้ความแตกต่างระหว่างค่าที่พบหรือใช้ตารางอ้างอิง

เราวัดด้วยเทปวัดและตัดลวด 2 เมตรออกจากแต่ละตัวอย่าง มากำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด d₁ และ d₂ ด้วยไมโครมิเตอร์กัน เมื่อเปิดมัลติมิเตอร์ไปที่ขีดจำกัดล่างของการวัดความต้านทาน เราจะวัดความต้านทานของตัวอย่างR₁ เราทำซ้ำขั้นตอนสำหรับตัวอย่างอื่นและวัดความต้านทาน R₂ ด้วย

เราคำนึงว่าพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดคำนวณโดยสูตร

S \u003d π ∙ d 2 / 4

ตอนนี้สูตรคำนวณความต้านทานไฟฟ้าจะมีลักษณะดังนี้:

ρ = R ∙ π ∙ d 2/4 ∙ L

แทนที่ค่าที่ได้รับของ L, d₁ และ R₁ ลงในสูตรสำหรับคำนวณความต้านทานที่ระบุในบทความด้านบน เราจะคำนวณค่าของ ρ₁ สำหรับตัวอย่างแรก

ρ 1 \u003d 0.12 โอห์ม มม. 2 / m

แทนที่ค่าที่ได้รับของ L, d₂ และ R₂ ลงในสูตร เราจะคำนวณค่าของ ρ₂ สำหรับตัวอย่างที่สอง

ρ 2 \u003d 1.2 โอห์ม มม. 2 / m

จากการเปรียบเทียบค่าของ ρ₁ และ ρ₂ กับข้อมูลอ้างอิงของตารางที่ 2 ข้างต้น เราสรุปได้ว่าวัสดุของตัวอย่างแรกคือเหล็กกล้า และตัวอย่างที่สองคือ nichrome ซึ่งเราจะทำสตริงคัตเตอร์

ความสามารถของโลหะในการส่งกระแสที่มีประจุผ่านตัวมันเองเรียกว่า ในทางกลับกัน ความต้านทานเป็นคุณลักษณะหนึ่งของวัสดุ ยิ่งความต้านทานไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดมากเท่าใด ก็จะยิ่งเล็กลง แสดงถึงลักษณะความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่มีประจุซึ่งพุ่งไปตามทางนั้น เนื่องจากคุณสมบัติการส่งผ่านของกระแสไฟฟ้าเป็นส่วนกลับของความต้านทาน หมายความว่าจะแสดงในรูปของสูตรในอัตราส่วน 1 / R

ความต้านทานมักขึ้นอยู่กับคุณภาพของวัสดุที่ใช้ในการผลิตอุปกรณ์ วัดตามพารามิเตอร์ของตัวนำที่มีความยาว 1 เมตรและพื้นที่หน้าตัด 1 ตารางมิลลิเมตร ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติของความต้านทานจำเพาะสำหรับทองแดงคือ 0.0175 โอห์มเสมอ สำหรับอลูมิเนียม - 0.029 เหล็ก - 0.135 ค่าคงที่ - 0.48 นิโครม - 1-1.1 ค่าความต้านทานเฉพาะของเหล็กมีค่าเท่ากับ 2 * 10-7 Ohm.m

ความต้านทานกระแสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของตัวนำที่เคลื่อนที่ อุปกรณ์ยิ่งยาว ความต้านทานยิ่งสูง มันจะง่ายกว่าที่จะเรียนรู้การพึ่งพาอาศัยกันนี้ถ้าคุณนึกภาพเรือสองคู่ในจินตนาการสื่อสารกัน ปล่อยให้ท่อเชื่อมต่อยังคงบางลงสำหรับอุปกรณ์หนึ่งคู่ และหนาขึ้นสำหรับอุปกรณ์อีกคู่หนึ่ง เมื่อเติมน้ำทั้งสองคู่ การเปลี่ยนของเหลวเป็นท่อหนาจะเร็วขึ้นมาก เพราะจะมีความต้านทานน้อยกว่าต่อการไหลของน้ำ โดยการเปรียบเทียบนี้ มันง่ายกว่าสำหรับเขาที่จะผ่านตัวนำที่หนากว่าตัวนำที่บาง

ความต้านทานเป็นหน่วย SI วัดเป็นโอห์ม.ม. ค่าการนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับเส้นทางเฉลี่ยของอนุภาคที่มีประจุซึ่งมีลักษณะโครงสร้างของวัสดุ โลหะที่ไม่มีสิ่งเจือปนซึ่งมีความถูกต้องที่สุด ค่าที่น้อยที่สุดการตอบโต้ ในทางกลับกัน สิ่งเจือปนบิดเบือนโครงตาข่าย ซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ ความต้านทานของโลหะอยู่ในช่วงค่าที่แคบที่ อุณหภูมิปกติ: จากเงิน 0.016 ถึง 10 µOhm.m (โลหะผสมของเหล็กและโครเมียมกับอลูมิเนียม)

เกี่ยวกับคุณสมบัติของการเคลื่อนที่ของประจุ

อิเล็กตรอนในตัวนำได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ เนื่องจากเมื่อเพิ่มขึ้น แอมพลิจูดของการสั่นของคลื่นของไอออนและอะตอมที่มีอยู่จะเพิ่มขึ้น เป็นผลให้อิเล็กตรอนมีพื้นที่ว่างน้อยลงสำหรับการเคลื่อนไหวตามปกติในโครงผลึก และนี่หมายความว่าอุปสรรคต่อการเคลื่อนไหวอย่างมีระเบียบเพิ่มมากขึ้น ความต้านทานของตัวนำใด ๆ ตามปกติจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ในทางกลับกัน การลดลงตามองศาที่เพิ่มขึ้นนั้นเป็นลักษณะเฉพาะ เนื่องจากเหตุนี้ จึงมีการปล่อยประจุจำนวนมากที่สร้างกระแสไฟฟ้าตรง

กระบวนการทำให้ตัวนำโลหะเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ทำให้ความต้านทานของตัวนำนั้นอยู่ในสถานะเหมือนการกระโดดและลดลงเป็นศูนย์ ปรากฏการณ์นี้ถูกค้นพบในปี 1911 และเรียกว่าตัวนำยิ่งยวด

ความต้านทานไฟฟ้า -ปริมาณทางกายภาพที่แสดงสิ่งที่กีดขวางที่กระแสสร้างขึ้นเมื่อผ่านตัวนำ. หน่วยวัดคือโอห์มเพื่อเป็นเกียรติแก่จอร์จโอห์ม ในกฎของเขา เขาได้รับสูตรสำหรับการค้นหาการต่อต้าน ซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง

พิจารณาความต้านทานของตัวนำที่ใช้โลหะเป็นตัวอย่าง โลหะมี โครงสร้างภายในในรูปแบบของตาข่ายคริสตัล ตาข่ายนี้มีการสั่งซื้อที่เข้มงวดและไซต์ของมันคือไอออนที่มีประจุบวก ตัวพาประจุในโลหะนั้นเป็นอิเล็กตรอน "อิสระ" ซึ่งไม่ได้เป็นของอะตอมใดอะตอมหนึ่ง แต่จะเคลื่อนที่แบบสุ่มระหว่างไซต์ขัดแตะ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วจากฟิสิกส์ควอนตัมว่าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในโลหะเป็นการแพร่ขยายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในของแข็ง นั่นคืออิเล็กตรอนในตัวนำเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง (ในทางปฏิบัติ) และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีคุณสมบัติไม่เพียง แต่เป็นอนุภาค แต่ยังเป็นคลื่นด้วย และความต้านทานของโลหะก็เกิดจากการกระเจิง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(เช่นอิเล็กตรอน) ต่อการสั่นสะเทือนทางความร้อนของโครงตาข่ายและข้อบกพร่อง เมื่ออิเล็กตรอนชนกับที่ตั้งของโครงผลึก พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังไซต์ซึ่งเป็นผลมาจากพลังงานที่ปล่อยออกมา พลังงานนี้สามารถคำนวณได้ที่กระแสคงที่ด้วยกฎ Joule-Lenz - Q = I 2 Rt อย่างที่คุณเห็น ยิ่งมีความต้านทานมากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งถูกปลดปล่อยออกมามากขึ้นเท่านั้น

ความต้านทาน

มีแนวคิดที่สำคัญเช่น สภาพต้านทาน ซึ่งเป็นความต้านทานแบบเดียวกัน ในหน่วยความยาวเท่านั้น โลหะแต่ละชนิดมีของมันเอง ตัวอย่างเช่น สำหรับทองแดง จะมีค่า 0.0175 Ohm * mm2 / m สำหรับอลูมิเนียม 0.0271 Ohm * mm2 / m ซึ่งหมายความว่าแท่งทองแดงที่มีความยาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 mm2 จะมีความต้านทาน 0.0175 โอห์ม และแท่งเดียวกันแต่ทำจากอลูมิเนียมจะมีความต้านทาน 0.0271 โอห์ม ปรากฎว่าค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงสูงกว่าอลูมิเนียม โลหะแต่ละชนิดมีความต้านทานเฉพาะของตัวเอง และคุณสามารถคำนวณความต้านทานของตัวนำทั้งหมดได้โดยใช้สูตร

ที่ไหน พีคือความต้านทานของโลหะ l คือความยาวของตัวนำ s คือพื้นที่หน้าตัด

ค่าความต้านทานจำเพาะจะได้รับใน ตารางความต้านทานโลหะ(20 ° C)

สาร	พี, โอห์ม * มม. 2/2	α, 10 -3 1 / K
อลูมิเนียม	0.0271
ทังสเตน	0.055
เหล็ก	0.098
ทอง	0.023
ทองเหลือง	0.025-0.06
แมงกานิน	0.42-0.48	0,002-0,05
ทองแดง	0.0175
นิกเกิล
คอนสแตนตาน	0.44-0.52	0.02
นิโครม		0.15
เงิน	0.016
สังกะสี	0.059

นอกจากค่าความต้านทานแล้ว ตารางยังมีค่า TCR เกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์นี้ในภายหลัง

การพึ่งพาความต้านทานในการเสียรูป

ในระหว่างการหล่อเย็นของโลหะด้วยแรงกด โลหะจะเกิดการเสียรูปของพลาสติก ในระหว่างการเปลี่ยนรูปของพลาสติก โครงตาข่ายคริสตัลจะบิดเบี้ยว และจำนวนของข้อบกพร่องจะมากขึ้น ด้วยข้อบกพร่องของผลึกขัดแตะที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อการไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้น ตัวอย่างเช่น ลวดถูกสร้างขึ้นโดยการดึง ซึ่งหมายความว่าโลหะผ่านการเสียรูปของพลาสติกอันเป็นผลมาจากความต้านทานที่เพิ่มขึ้น ในทางปฏิบัติ การหลอมผลึกซ้ำจะใช้เพื่อลดความต้านทาน ซึ่งเป็นความซับซ้อน กระบวนการทางเทคโนโลยีหลังจากนั้นโครงตาข่ายคริสตัลก็ "ยืดออก" เหมือนเดิม และจำนวนของข้อบกพร่องก็ลดลง ดังนั้นความต้านทานของโลหะก็เช่นกัน

เมื่อยืดหรือบีบอัด โลหะจะเกิดการเสียรูปยืดหยุ่น ด้วยการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นที่เกิดจากการยืด แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนจากความร้อนของโหนดของผลึกตาข่ายจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงประสบปัญหาอย่างมาก และในเรื่องนี้ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น ด้วยการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นที่เกิดจากการบีบอัด แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนจากความร้อนของโหนดจึงลดลง ดังนั้นจึงเป็นการง่ายกว่าสำหรับอิเล็กตรอนที่จะเคลื่อนที่และความต้านทานจะลดลง

ผลของอุณหภูมิต่อความต้านทาน

ดังที่เราได้ค้นพบไปแล้วข้างต้น สาเหตุของความต้านทานในโลหะคือโหนดของผลึกขัดแตะและการสั่นของพวกมัน ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือนจากความร้อนของโหนดจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าความต้านทานจะเพิ่มขึ้นด้วย มีปริมาณเช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน(TCS) ซึ่งแสดงความต้านทานของโลหะที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อถูกความร้อนหรือเย็นลง ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของทองแดงที่ 20 องศาเซลเซียส คือ 4.1 · 10 - 3 1 / องศา หมายความว่า เมื่อลวดทองแดงถูกทำให้ร้อน 1 องศาเซลเซียส ความต้านทานของลวดทองแดงจะเพิ่มขึ้น 4.1 · 10 - 3 โอห์ม ค่าความต้านทานกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสามารถคำนวณได้จากสูตร

โดยที่ r คือความต้านทานหลังจากความร้อน r 0 คือความต้านทานก่อนความร้อน a คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน t 2 คืออุณหภูมิก่อนความร้อน t 1 คืออุณหภูมิหลังการให้ความร้อน

แทนที่ค่าของเรา เราได้รับ: r = 0.0175 * (1 + 0.0041 * (154-20)) = 0.0271 Ohm * mm 2 / m อย่างที่คุณเห็นแท่งทองแดงของเรายาว 1 ม. และพื้นที่หน้าตัด 1 มม. 2 หลังจากให้ความร้อนถึง 154 องศาแล้วจะมีความต้านทานเหมือนแท่งเดียวกันทำจากอลูมิเนียมเท่านั้นและที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส.

คุณสมบัติของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง ใช้ในเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน เครื่องมือเหล่านี้สามารถวัดอุณหภูมิตามการอ่านค่าความต้านทาน เทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทานมีความแม่นยำในการวัดสูง แต่มีช่วงอุณหภูมิที่เล็ก

ในทางปฏิบัติคุณสมบัติของตัวนำป้องกันการผ่านของหมุนเวียน ใช้กันอย่างแพร่หลายมาก ตัวอย่างคือหลอดไส้ที่ไส้หลอดทังสเตนร้อนขึ้นเนื่องจากความต้านทานสูงของโลหะ ความยาวด้านยาวและส่วนที่แคบ หรืออุปกรณ์ทำความร้อนใดๆ ที่คอยล์ร้อนขึ้นเนื่องจากมีความต้านทานสูง ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า องค์ประกอบที่มีคุณสมบัติหลักคือความต้านทานเรียกว่าตัวต้านทาน ตัวต้านทานใช้ในวงจรไฟฟ้าเกือบทุกชนิด