حساب المقاومة على طول والمقطع. صيغة المقاومة. تأثير الموصلات المجاورة

نحن نعرف ما هو السبب المقاومة الكهربائيةالموصل هو تفاعل الإلكترونات مع أيونات الشبكة البلورية المعدنية (الفقرة 43). لذلك، يمكن الافتراض أن مقاومة الموصل تعتمد على طوله ومساحة مقطعه، وكذلك على المادة التي صنع منها.

ويبين الشكل 74 الإعداد لإجراء مثل هذه التجربة. يتم تضمين الموصلات المختلفة في دائرة مصدر التيار بدورها، على سبيل المثال:

1. أسلاك النيكل بنفس السماكة ولكن بأطوال مختلفة؛
2. أسلاك النيكل بنفس الطول، ولكن بسماكات مختلفة (مساحات مستعرضة مختلفة)؛
3. أسلاك النيكل والنيكروم بنفس الطول والسماكة.

يتم قياس التيار في الدائرة باستخدام مقياس التيار الكهربائي، والجهد باستخدام الفولتميتر.

بمعرفة الجهد عند طرفي الموصل والتيار الموجود فيه، باستخدام قانون أوم، يمكنك تحديد مقاومة كل موصل.

أرز. 74. اعتماد مقاومة الموصل على حجمه ونوع المادة

وبعد إجراء هذه التجارب سنتوصل إلى ما يلي:

1. من سلكين من النيكل لهما نفس السماكة، يكون للسلك الأطول مقاومة أكبر؛
2. من سلكين من النيكلين لهما نفس الطول، يكون للسلك ذو المقطع العرضي الأصغر مقاومة أكبر؛
3. تتمتع أسلاك النيكل والنيكروم ذات الحجم نفسه بمقاومات مختلفة.

كان أوم أول من درس بشكل تجريبي اعتماد مقاومة الموصل على حجمه والمادة التي يتكون منها الموصل. ووجد أن المقاومة تتناسب طرديا مع طول الموصل، وتتناسب عكسيا مع مساحة مقطعه، وتعتمد على مادة الموصل.

كيف نأخذ في الاعتبار اعتماد المقاومة على المادة التي يصنع منها الموصل؟ للقيام بذلك، احسب ما يسمى مقاومة المادة.

المقاومة النوعية هي كمية فيزيائية تحدد مقاومة موصل مصنوع من مادة معينة بطول 1 م ومساحة مقطع 1 م 2.

دعنا نقدم تسميات الحروف: ρ هي مقاومة الموصل، I هي طول الموصل، S هي مساحة مقطعه. ثم سيتم التعبير عن مقاومة الموصل R بالصيغة

ومنه نستنتج أن:

من الصيغة الأخيرة يمكنك تحديد وحدة المقاومة. بما أن وحدة المقاومة هي 1 أوم، ووحدة مساحة المقطع هي 1 م2، ووحدة الطول هي 1 م، فإن وحدة المقاومة هي:

من الملائم أكثر التعبير عن مساحة المقطع العرضي للموصل بالملليمتر المربع، لأنه غالبًا ما يكون صغيرًا. إذن وحدة المقاومة ستكون:

ويبين الجدول 8 قيم المقاومة لبعض المواد عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. تتغير المقاومة المحددة مع درجة الحرارة. لقد ثبت تجريبياً أنه بالنسبة للمعادن، على سبيل المثال، تزداد المقاومة مع زيادة درجة الحرارة.

الجدول 8. المقاومة الكهربائية لبعض المواد (عند t = 20 درجة مئوية)

من بين جميع المعادن، تتمتع الفضة والنحاس بأقل مقاومة. ولذلك فإن الفضة والنحاس هما أفضل موصلات الكهرباء.

عند توصيل الدوائر الكهربائية، يتم استخدام أسلاك الألمنيوم والنحاس والحديد.

في كثير من الحالات، تكون هناك حاجة إلى أجهزة ذات مقاومة عالية. إنها مصنوعة من سبائك تم إنشاؤها خصيصًا - مواد ذات مقاومة عالية. على سبيل المثال، كما يتبين من الجدول 8، تتمتع سبيكة النيتشروم بمقاومة أكبر بحوالي 40 مرة من الألومنيوم.

يتمتع البورسلين والإيبونيت بمقاومة عالية لدرجة أنهما لا يوصلان التيار الكهربائي على الإطلاق، بل يتم استخدامهما كعوازل.

أسئلة

1. كيف تعتمد مقاومة الموصل على طوله ومساحة مقطعه؟
2. كيف يمكن إظهار اعتماد مقاومة الموصل بشكل تجريبي على طوله ومساحة مقطعه والمادة التي صنع منها؟
3. ما هي مقاومة الموصل؟
4. ما الصيغة التي يمكن استخدامها لحساب مقاومة الموصلات؟
5. ما هي الوحدات التي يتم التعبير بها عن مقاومة الموصل؟
6. ما هي المواد التي تصنع منها الموصلات المستخدمة عملياً؟

يكشف الدرس بالتفصيل عن معلمات الموصل المعلن عنها مسبقًا والتي تعتمد عليها مقاومته. اتضح أنه لحساب مقاومة الموصل، من المهم طوله ومساحة مقطعه والمادة التي صنع منها. تم تقديم مفهوم مقاومة الموصل الذي يميز مادة الموصل.

موضوع:الظواهر الكهرومغناطيسية

الدرس: حساب مقاومة الموصل. المقاومة النوعية

لقد أثرنا في الدروس السابقة بالفعل مسألة كيفية تأثير المقاومة الكهربائية على قوة التيار في الدائرة، لكننا لم نناقش العوامل المحددة التي تعتمد عليها مقاومة الموصل. في درس اليوم سوف نتعرف على معاملات الموصل التي تحدد مقاومته، وسوف نتعلم كيف قام جورج أوم بالتحقق من مقاومة الموصلات في تجاربه.

للحصول على اعتماد التيار في الدائرة على المقاومة، كان على أوم إجراء عدد كبير من التجارب التي كان من الضروري فيها تغيير مقاومة الموصل. في هذا الصدد، واجه مشكلة دراسة مقاومة الموصل اعتمادًا على معلماته الفردية. بادئ ذي بدء، لفت جورج أوم الانتباه إلى اعتماد مقاومة الموصل على طوله، والذي تمت مناقشته بالفعل بشكل عابر في الدروس السابقة. وخلص إلى أنه مع زيادة طول الموصل، تزداد مقاومته أيضًا بنسبة طردية. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن المقاومة تتأثر أيضًا بالمقطع العرضي للموصل، أي مساحة الشكل الذي يتم الحصول عليه من المقطع العرضي. علاوة على ذلك، كلما زادت مساحة المقطع العرضي، انخفضت المقاومة. من هذا يمكننا أن نستنتج أنه كلما زاد سمك السلك، قلت مقاومته. تم الحصول على كل هذه الحقائق تجريبيا.

بالإضافة إلى المعلمات الهندسية، تتأثر مقاومة الموصل أيضًا بكمية تصف نوع المادة التي يتكون منها الموصل. في تجاربه، استخدم أوم موصلات مصنوعة من مواد مختلفة. عند استخدام الأسلاك النحاسية كانت المقاومة في اتجاه واحد، والفضة في اتجاه آخر، والحديد في اتجاه آخر، وما إلى ذلك. وتسمى القيمة التي تميز نوع المادة في هذه الحالة المقاومة النوعية.

وبالتالي، يمكننا الحصول على التبعيات التالية لمقاومة الموصل (الشكل 1):

1. المقاومة تتناسب طرديا مع طول الموصل، الذي يقاس بالمتر في SI؛

2. المقاومة تتناسب عكسيا مع مساحة المقطع العرضي للموصل والتي سنقيسها بالملم 2 نظرا لصغر حجمها.

3. تعتمد المقاومة على المقاومة النوعية للمادة (اقرأ "rho")، وهي قيمة جدولية وتقاس عادة بـ .

أرز. 1. المستكشف

وكمثال على ذلك، إليك جدول بقيم المقاومة لبعض المعادن التي تم الحصول عليها تجريبيا:

المقاومة النوعية,

ومن الجدير بالذكر أن من بين أدلة جيدةوهي المعادن، وأفضلها المعادن الثمينة، أما الفضة فهي أكثرها أفضل دليللأنه يحتوي على أصغر مقاومة منخفضة. وهذا ما يفسر استخدام المعادن الثمينة عند لحام العناصر ذات الأهمية الخاصة في الهندسة الكهربائية. من قيم المقاومة للمواد، يمكن استخلاص استنتاجات حولها تطبيق عملي- المواد ذات المقاومة العالية تصلح لصناعة المواد العازلة، وتلك ذات المقاومة المنخفضة تصلح للموصلات.

تعليق.في العديد من الجداول، يتم قياس المقاومة بـ، والتي ترتبط بقياس SI للمنطقة بالمتر المربع.

المعنى الفيزيائي للمقاومة- مقاومة موصل بطول 1 م ومساحة مقطع 1 مم 2.

صيغة حساب المقاومة الكهربائية للموصل، بناءً على الاعتبارات المذكورة أعلاه، هي كما يلي:

إذا انتبهت إلى هذه الصيغة، يمكنك استنتاج أنها تعبر عن مقاومة الموصل، أي أنه من خلال تحديد التيار والجهد على الموصل وقياس طوله بمساحة مقطعه، يمكنك استخدام قانون أوم والمعادلة المحددة لحساب المقاومة. ومن ثم يمكن مقارنة قيمتها بالبيانات الموجودة في الجدول وتحديد المادة المصنوعة منها الموصل.

يجب أن تؤخذ في الاعتبار جميع العوامل التي تؤثر على مقاومة الموصلات عند تصميم الدوائر الكهربائية المعقدة، مثل خطوط الكهرباء على سبيل المثال. في مثل هذه المشاريع، من المهم تحقيق التوازن بين نسب الأطوال والمقاطع العرضية ومواد الموصلات للتعويض الفعال عن التأثير الحراري للتيار.

سيتناول الدرس التالي تصميم ومبدأ تشغيل جهاز يسمى المتغير، وخاصيته الرئيسية هي المقاومة.

فهرس

1. جيندنشتاين إل إي، كايدالوف إيه بي، كوزيفنيكوف في بي. فيزياء 8 / إد. أورلوفا في إيه، روزينا آي آي. - م: منيموسين.
2. بيريشكين أ.ف. فيزياء 8. - م: بوستارد، 2010.
3. فاديفا أ.أ.، زاسوف أ.ف.، كيسيليف د.ف. الفيزياء 8. - م: التنوير.

1. بوابة الإنترنت Exir.ru ().
2. فيزياء رائعة ().

العمل في المنزل

1. صفحة 103-106: الأسئلة رقم 1-6. بيريشكين أ.ف. فيزياء 8. - م: بوستارد، 2010.
2. الطول ومساحة المقطع العرضي لأسلاك الألمنيوم والحديد هي نفسها. أي موصل له مقاومة أكبر؟
3. ما مقاومة سلك نحاسي طوله 10 m ومساحة مقطعه 0.17 mm2؟
4. أيٌّ من قضبان الحديد الصلبة ذات الأقطار المختلفة له مقاومة كهربية أكبر؟ كتل القضبان هي نفسها.

وبمعرفة سبب المقاومة الكهربائية، يمكننا أن نستنتج ذلك تعتمد المقاومة على أبعاد الموصل (الطول والسمك) وما فوقالمادة التي صنعت منها. والتجربة تؤكد هذا الاستنتاج.

ويبين الشكل 262 الإعداد لإجراء مثل هذه التجربة. يتم تشغيل دائرة المصدر الحالية بدورها الموصلات المختلفة، على سبيل المثال:

• أسلاك النيكل بنفس السماكة ولكن بأطوال مختلفة؛
• أسلاك النيكل بنفس الطول، ولكن بسماكات مختلفة (مساحات مستعرضة مختلفة)؛
• أسلاك النيكل والنيكروم بنفس الطول والسماكة.

يتم قياس التيار في الدائرة باستخدام مقياس التيار الكهربائي، والجهد باستخدام الفولتميتر.

بمعرفة الجهد عند طرفي الموصل والتيار الموجود فيه، باستخدام قانون أوم، يمكنك تحديد مقاومة كل موصل.

كان أوم أول من درس اعتماد مقاومة الموصل على حجمه والمادة من خلال التجارب. وجد تلك المقاومة يتناسب طرديا مع طول الموصل، يتناسب عكسيا مع مساحة مقطعه ويعتمد على مادة الموصل.

تسمى مقاومة الموصل الذي يبلغ طوله 1 متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع بالمقاومة. دعونا نقدم تسميات الحروف: p - المقاومة، I - الطول و S - مساحة المقطع العرضي للموصل. ثم المقاومة سيتم التعبير عن الموصل R بالصيغة:

من هذه الصيغة يمكنك تحديد وحدة المقاومة:

وحدات ع = الوحدات ص * الوحدات س/ الوحدات ل

منذ الوحدات R = 1 أوم، الوحدات. S = 1 م2، وحدات. ل = 1 م، ثم حسب الوحدة

1 أوم * 1 م2/1 م، أو 1 أوم * م

من الملائم أكثر التعبير عن مساحة المقطع العرضي للموصل بالملليمتر المربع، لأنه غالبًا ما يكون صغيرًا. ثم بواحدة المقاومة ستكون:

1 أوم * مم2/م

سوف نستخدم هذه الوحدة في المستقبل.

ويبين الجدول 13 قيم المقاومة لبعض المواد عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. (يشار إلى درجة الحرارة بسبب مقاومة الموصل مع التغييرالتغيرات في درجات الحرارة.)

من بين جميع المعادن، تتمتع الفضة والنحاس بأقل مقاومة. ولذلك فإن الفضة والنحاس هما أفضل موصلات الكهرباء.

عند توصيل الدوائر الكهربائية، يتم استخدام أسلاك الألمنيوم والنحاس والحديد.

أسئلة. 1. كيف تعتمد مقاومة الموصل على طوله ومساحة مقطعه؟ 2. كيف نظهر تجريبياً اعتماد مقاومة الموصل على طوله ومساحة مقطعه والمادة؟ 3. ما هي مقاومة الموصل؟ 4. ما هي الصيغة التي يمكن استخدامها لحساب مقاومة الموصلات؟ 5. في أي وحدات يتم قياس مقاومة الموصل؟ 6. أي من المعادن الواردة في الجدول 13 له أقل مقاومة؟ 7. ما هي المواد التي تصنع منها الموصلات المستخدمة عملياً؟

محتوى:

عند التصميم الشبكات الكهربائيةفي الشقق أو المنازل الخاصة، من الضروري حساب المقطع العرضي للأسلاك والكابلات. ولإجراء الحسابات، يتم استخدام مؤشرات مثل قيمة استهلاك الطاقة والقوة الحالية التي ستتدفق عبر الشبكة. لا تؤخذ المقاومة بعين الاعتبار بسبب قصر طول خطوط الكابلات. ومع ذلك، فإن هذا المؤشر ضروري لخطوط الكهرباء الطويلة وانخفاض الجهد في مناطق مختلفة. مقاومة الأسلاك النحاسية لها أهمية خاصة. يتم استخدام هذه الأسلاك بشكل متزايد في الشبكات الحديثة، لذلك يجب أن تؤخذ خصائصها الفيزيائية بعين الاعتبار عند التصميم.

مفاهيم ومعنى المقاومة

تستخدم المقاومة الكهربائية للمواد على نطاق واسع وتؤخذ بعين الاعتبار في الهندسة الكهربائية. تتيح لك هذه القيمة ضبط المعلمات الأساسية للأسلاك والكابلات، خاصة مع الطريقة المخفية لوضعها. بادئ ذي بدء، يتم تحديد الطول الدقيق للخط الموضوع والمواد المستخدمة لإنتاج السلك. بعد حساب البيانات الأولية، من الممكن قياس الكابل.

بالمقارنة مع الأسلاك الكهربائية التقليدية، تعتبر معلمات المقاومة ذات أهمية حاسمة في مجال الإلكترونيات. يتم النظر فيه ومقارنته مع المؤشرات الأخرى الموجودة في الدوائر الإلكترونية. في هذه الحالات، يمكن أن تؤدي مقاومة السلك المحددة بشكل غير صحيح إلى حدوث خلل في جميع عناصر النظام. يمكن أن يحدث هذا إذا كنت تستخدم سلكًا رفيعًا جدًا بحيث لا يمكن توصيله بمصدر الطاقة الخاص بالكمبيوتر. سيكون هناك انخفاض طفيف في الجهد الكهربائي في الموصل، مما سيؤدي إلى تشغيل الكمبيوتر بشكل غير صحيح.

تعتمد المقاومة في السلك النحاسي على عوامل كثيرة، وفي المقام الأول على الخواص الفيزيائية للمادة نفسها. بالإضافة إلى ذلك، يتم أخذ القطر أو المقطع العرضي للموصل في الاعتبار، ويتم تحديده بواسطة صيغة أو جدول خاص.

طاولة

تتأثر مقاومة موصل النحاس بعدة كميات فيزيائية إضافية. بادئ ذي بدء، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار درجة الحرارة المحيطة. يعلم الجميع أنه مع زيادة درجة حرارة الموصل، تزداد مقاومته. وفي الوقت نفسه، يتناقص التيار بسبب الاعتماد المتناسب عكسيا بين الكميتين. ينطبق هذا في المقام الأول على المعادن ذات معامل درجة الحرارة الموجب. مثال على المعامل السلبي هو سبائك التنغستن المستخدمة في المصابيح المتوهجة. في هذه السبيكة، لا تنخفض قوة التيار حتى في درجات الحرارة المرتفعة جدًا.

كيفية حساب المقاومة

هناك عدة طرق لحساب مقاومة الأسلاك النحاسية. أبسطها هو الإصدار الجدولي، الذي يعرض المعلمات المترابطة. لذلك، بالإضافة إلى المقاومة، يتم تحديد القوة الحالية أو القطر أو المقطع العرضي للسلك.

وفي الحالة الثانية، يتم استخدام أنواع مختلفة. يتم إدخال مجموعة من الكميات الفيزيائية من الأسلاك النحاسية في كل منها، والتي يتم من خلالها الحصول على نتائج دقيقة. تستخدم معظم هذه الآلات الحاسبة 0.0172 أوم*مم2/م. وفي بعض الحالات، قد يؤثر هذا المتوسط ​​على دقة الحسابات.

يعتبر الخيار الأكثر صعوبة هو الحسابات اليدوية باستخدام الصيغة: R = p x L/S، حيث p هي مقاومة النحاس، وL هو طول الموصل، وS هو المقطع العرضي لهذا الموصل. تجدر الإشارة إلى أن الجدول يحدد مقاومة الأسلاك النحاسية باعتبارها واحدة من أدنى المقاومة. الفضة فقط لها قيمة أقل.

أي جسم يتدفق من خلاله تيار كهربائي يُظهر مقاومة معينة له. خاصية المادة الموصلة لمنع المرور من خلالها التيار الكهربائيتسمى المقاومة الكهربائية .

كلما زادت مقاومة الموصل، كلما كان توصيله للتيار الكهربائي أسوأ، وعلى العكس، كلما انخفضت مقاومة الموصل، أصبح من الأسهل مرور التيار الكهربائي عبر هذا الموصل.

تعتمد مقاومة الموصلات المختلفة على المادة التي صنعت منها. لتوصيف المقاومة الكهربائية لمختلف المواد، تم تقديم مفهوم ما يسمى بالمقاومة.

المقاومة النوعية هي مقاومة موصل بطول 1 متر ومساحة مقطع عرضي 1 مم2. يُشار إلى المقاومة بالحرف p (rho) من الأبجدية اليونانية. كل مادة يصنع منها الموصل لها مقاومتها الخاصة.

على سبيل المثال، مقاومة النحاس هي 0.0175، أي أن موصل النحاس بطول 1 متر ومقطع عرضي 1 مم2 له مقاومة قدرها 0.0175 أوم. مقاومة الألومنيوم 0.029 ومقاومة الحديد 0.135 ومقاومة الكونستانتان 0.48 ومقاومة نيتشروم 1-1.1.

تتناسب مقاومة الموصل طرديا مع طوله، أي أنه كلما زاد طول الموصل، زادت مقاومته الكهربائية.

تتناسب مقاومة الموصل عكسيا مع مساحة مقطعه، أي أنه كلما زاد سمك الموصل، انخفضت مقاومته، وعلى العكس، كلما كان الموصل أرق، زادت مقاومته.

يمكن تحديد مقاومة الموصل بالصيغة:

حيث r هي مقاومة الموصل في (أوم)؛ ρ — مقاومة الموصل (أوم*م)؛ ل هو طول الموصل في (م)؛ S - المقطع العرضي للموصل في (مم2).

مثال:أوجد مقاومة 200 متر من سلك نحاسي بمقطع عرضي 1.5 مم2.

مثال:أوجد مقاومة 200 متر من سلك نحاسي بمقطع عرضي 2.5 مم2.

عازلة

العزل في الهندسة الكهربائية هو أحد عناصر تصميم المعدات التي تمنع مرور التيار الكهربائي من خلالها، على سبيل المثال، لحماية الناس.

تستخدم المواد ذات الخصائص العازلة للعزل: الزجاج والسيراميك والعديد من البوليمرات والميكا. هناك أيضًا عزل للهواء، حيث يلعب الهواء دور العازل، وتقوم العناصر الهيكلية بإصلاح التكوين المكاني للموصلات المعزولة لتوفير الفجوات الهوائية اللازمة.

يمكن إنتاج الأغطية العازلة:

• مصنوعة من المطاط العازل الكهربائي.
• مصنوعة من البولي ايثيلين
• مصنوعة من البولي إيثيلين المتشابك والرغوي؛
• من مطاط السيليكون
• مصنوع من بلاستيك البولي فينيل كلورايد (PVC)؛
• مصنوعة من ورق الكابل المشرب؛
• مصنوعة من مادة البولي تترافلوروإيثيلين.

العزل المطاطي

لا يمكن استخدام العزل المطاطي إلا مع غلاف خرطوم مطاطي (إن وجد). نظرًا لأن المطاط المصنوع من المطاط الطبيعي باهظ الثمن، فإن جميع المطاط المستخدم في صناعة الكابلات تقريبًا يكون صناعيًا. أضف إلى المطاط:

• عوامل الفلكنة (العناصر التي تسمح بتحويل الروابط الخطية في المطاط إلى روابط مكانية في العزل، على سبيل المثال، الكبريت)؛
• مسرعات الفلكنة (تقليل استهلاك الوقت)؛
• الحشو (تقليل سعر المادة دون تقليل الخصائص التقنية بشكل كبير)؛
• الرقائق (زيادة خصائص البلاستيك)؛
• مضادات الأكسدة (تضاف إلى الأصداف لمقاومة الإشعاع الشمسي)؛
• الأصباغ (لإعطاء اللون المطلوب).

يسمح لك المطاط بتخصيص نصف قطر انحناء كبير لمنتجات الكابلات، لذلك، جنبًا إلى جنب مع النواة المجدولة، يتم استخدامه في الموصلات للتوصيلات المتحركة (كابلات من ماركة KG، KGESH، سلك RPSh).
تخصص:تستخدم في الكابلات الصناعية العامة للاتصال المحمول للمستهلكين.

الخصائص الإيجابية:

• انخفاض تكلفة المطاط الاصطناعي.
• مرونة جيدة
• خصائص عزل كهربائي عالية (6 مرات أعلى من قيمة البلاستيك PVC) ؛
• عمليا لا يمتص بخار الماء من الهواء.

الصفات السلبية:

• انخفاض المقاومة الكهربائية عندما ترتفع درجة الحرارة إلى +80 درجة مئوية؛
• التعرض للإشعاع الشمسي (الأكسدة الخفيفة) يليه تكسير مميز للطبقة السطحية (في حالة عدم وجود قشرة)؛
• من الضروري إدخال مواد خاصة في التركيبة للحصول على مقاومة كيميائية معينة.
• ينتشر النار.

إقرأ أيضاً:

حساب مقاومة الأسلاك. آلة حاسبة على الانترنت.
اعتماد المقاومة على مادة الموصل أو الطول أو القطر أو المقطع العرضي. حساب مساحة المقطع العرضي للأسلاك اعتمادا على قوة الحمل.

للوهلة الأولى، قد يبدو أن هذه المقالة من قسم "ملاحظات للكهربائيين".
من ناحية، لماذا لا، من ناحية أخرى، نحن، مهندسي الإلكترونيات الفضوليين، نحتاج في بعض الأحيان إلى حساب مقاومة لف مغو، أو مقاوم نيتشروم محلي الصنع، ولنكون صادقين، كابل صوتي عالي الجودة معدات إعادة إنتاج الصوت عالية الجودة.

الصيغة هنا بسيطة للغاية R = p*l/S، حيث l وS هما الطول ومساحة المقطع العرضي للموصل، على التوالي، وp هي مقاومة المادة، لذلك يمكن إجراء هذه الحسابات بشكل مستقل، مسلحًا بآلة حاسبة وفكر صغير في أن جميع البيانات المجمعة يجب أن تؤدي إلى نظام SI.

حسنًا، بالنسبة للرجال العاديين الذين قرروا توفير وقتهم وعدم الشعور بالتوتر بسبب تفاهات، سنرسم طاولة بسيطة.

جدول لحساب مقاومة الموصل

تبين أن الصفحة كانت وحيدة، لذلك سأضع طاولة هنا لأولئك الذين يرغبون في ربط وقتهم بوضع الأسلاك الكهربائية، أو توصيل مصدر قوي لاستهلاك الطاقة، أو مجرد النظر في عيون الكهربائي فاسيلي و، " اطرح سؤالاً عادلاً: "لماذا بالضبط؟ ربما "هل قررت أن تدمرني؟ لماذا أحتاج إلى أربعة مربعات من النحاس الخالي من الأكسجين لمصباحين كهربائيين وثلاجة؟ لماذا، بالضبط؟"

وسنجري هذه الحسابات ليس بحرية ولا حتى وفقًا للحكمة الشعبية التي تقول إن "مساحة المقطع العرضي المطلوبة للسلك تساوي الحد الأقصى للتيار مقسومًا على 10"، ولكن بشكل صارم الوثائق التنظيميةوزارة الطاقة الروسية بشأن قواعد تركيب التركيبات الكهربائية.
تتجاهل هذه القواعد الأسلاك ذات المقطع العرضي الأصغر من 1.5 مم2. سأتجاهلها أيضًا، والألمنيوم أيضًا، نظرًا لطبيعتها القديمة الصارخة.
لذا.

المقاومة الكهربائية والتوصيل

حساب المساحة المقطعية للأسلاك حسب قوة الحمل

تنشأ الخسائر في الموصلات بسبب القيمة غير الصفرية لمقاومتها، والتي تعتمد على طول السلك.
وترد في الجدول قيم الطاقة لهذه الخسائر المنبعثة في شكل حرارة إلى الفضاء المحيط.
ونتيجة لذلك، يصل الجهد إلى مستهلك الطاقة على الطرف الآخر من السلك بشكل مخفض قليلاً - أقل مما كان عليه عند المصدر. يوضح الجدول، على سبيل المثال، مع جهد شبكة يبلغ 220 فولت وطول سلك 100 متر مع مقطع عرضي 1.5 مم 2، فإن الجهد عند حمل يستهلك 4 كيلوواط لن يكون 220، بل 199 فولت.
هل هو جيد أو سيئ؟
بالنسبة لبعض الأجهزة، لا يهم ذلك، فبعضها سيعمل، ولكن بطاقة منخفضة، والبعض الآخر سيعمل ويرسلك إلى مجفف الشعر مع أسلاكك الطويلة وطاولاتك الذكية.
ولذلك فإن وزارة الطاقة هي وزارة الطاقة، ولن يؤذي المرء رأسه تحت أي ظرف من الظروف. إذا تطور الوضع بطريقة مماثلة، فهناك طريق مباشر لاختيار الأسلاك ذات المقطع العرضي الأكبر.

تتناسب قوة التيار في الموصل بشكل مباشر مع الجهد عبره.

مقاومة الأسلاك.

وهذا يعني أنه مع زيادة الجهد، يزيد التيار أيضًا. ومع ذلك، مع نفس الجهد، ولكن باستخدام موصلات مختلفة، تختلف القوة الحالية. يمكنك أن تقول ذلك بشكل مختلف. إذا قمت بزيادة الجهد، على الرغم من أن القوة الحالية ستزداد، إلا أنها ستكون مختلفة في كل مكان، اعتمادًا على خصائص الموصل.

تمثل العلاقة الحالية مقابل الجهد لهذا الموصل المعين مقاومة هذا الموصل. يتم الإشارة إليه بواسطة R ويتم العثور عليه بالصيغة R = U/I. أي أن المقاومة يتم تعريفها على أنها نسبة الجهد إلى التيار. كلما زاد التيار المار في موصل عند جهد معين، قلت مقاومته. كلما زاد الجهد لتيار معين، زادت مقاومة الموصل.

يمكن إعادة كتابة الصيغة فيما يتعلق بالقوة الحالية: I = U/R (قانون أوم). في هذه الحالة، من الواضح أنه كلما زادت المقاومة، قل التيار.

يمكننا القول أن المقاومة تمنع الجهد من خلق تيار كبير.

المقاومة نفسها هي سمة من سمات الموصل. لا يعتمد على الجهد المطبق عليه. إذا تم تطبيق جهد كبير، فإن التيار سوف يتغير، ولكن نسبة U/I لن تتغير، أي أن المقاومة لن تتغير.

على ماذا تعتمد مقاومة الموصل؟ إنه الحسد

• طول الموصل،
• مساحة مقطعه،
• المادة التي يصنع منها الموصل،
• درجة حرارة.

للربط بين المادة ومقاومتها، يتم تقديم مفهوم المقاومة النوعية للمادة. يوضح المقاومة التي ستكون في مادة معينة إذا كان الموصل المصنوع منها يبلغ طوله 1 متر ومساحة مقطعه 1 متر مربع. الموصلات ذات الطول والسمك نفسه، والمصنوعة من مواد مختلفة، سيكون لها مقاومات مختلفة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن كل معدن (غالبًا ما يكون موصلًا) له شبكة بلورية خاصة به وعدد خاص به من الإلكترونات الحرة.

كلما كانت المقاومة الكهربائية للمادة منخفضة، كانت موصلة للتيار الكهربائي بشكل أفضل. على سبيل المثال، تتمتع الفضة والنحاس والألمنيوم بمقاومة منخفضة؛ أكثر من ذلك بكثير بالنسبة للحديد والتنغستن. كبيرة جدًا لمختلف السبائك.

كلما زاد طول الموصل، زادت مقاومته. ويصبح هذا واضحا إذا أخذنا في الاعتبار أن حركة الإلكترونات في المعادن تعوقها الأيونات التي تشكل الشبكة البلورية. وكلما زاد عددها، أي كلما زاد طول الموصل، زادت فرصة الإلكترون لإبطاء مساره.

ومع ذلك، فإن زيادة مساحة المقطع العرضي يجعل الطريق أوسع. من الأسهل على الإلكترونات أن تتدفق ولا تصطدم بعقد الشبكة البلورية. لذلك، كلما زاد سمك الموصل، انخفضت مقاومته.

وبالتالي، فإن المقاومة تتناسب طرديًا مع المقاومة (ρ) والطول (l) للموصل وتتناسب عكسيًا مع مساحة (S) مقطعه العرضي. نحصل على صيغة المقاومة:

للوهلة الأولى، لا تعكس هذه الصيغة اعتماد مقاومة الموصل على درجة حرارته. ومع ذلك، يتم قياس مقاومة المادة عند درجة حرارة معينة (عادة 20 درجة مئوية). ولذلك، تؤخذ درجة الحرارة في الاعتبار. بالنسبة للحسابات، يتم أخذ المقاومات من جداول خاصة.

بالنسبة للموصلات المعدنية، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت المقاومة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه مع ارتفاع درجة الحرارة، تبدأ أيونات الشبكة في الاهتزاز بقوة أكبر وتتداخل بشكل أكبر مع حركة الإلكترونات. ومع ذلك، في الإلكتروليتات (المحاليل التي تحمل فيها الشحنة الأيونات بدلاً من الإلكترونات)، تتناقص المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد تفكك الأيونات، وتحركها بشكل أسرع في المحلول.