Υπολογισμός αντίστασης κατά μήκος και διατομή. Φόρμουλα αντίστασης. Επιρροή γειτονικών αγωγών

Ξέρουμε ποιος είναι ο λόγος ηλεκτρική αντίστασηαγωγός είναι η αλληλεπίδραση ηλεκτρονίων με ιόντα του μεταλλικού κρυσταλλικού πλέγματος (§ 43). Επομένως, μπορούμε να υποθέσουμε ότι η αντίσταση ενός αγωγού εξαρτάται από το μήκος και το εμβαδόν της διατομής του, καθώς και από την ουσία από την οποία είναι κατασκευασμένος.

Το Σχήμα 74 δείχνει τη ρύθμιση για τη διεξαγωγή ενός τέτοιου πειράματος. Στο κύκλωμα πηγής ρεύματος περιλαμβάνονται διάφοροι αγωγοί με τη σειρά τους, για παράδειγμα:

1. σύρματα νικελίου ίδιου πάχους, αλλά διαφορετικού μήκους.
2. σύρματα νικελίου ίδιου μήκους, αλλά διαφορετικού πάχους (διαφορετικές επιφάνειες διατομής).
3. σύρματα νικελίου και νικελίου ίδιου μήκους και πάχους.

Το ρεύμα στο κύκλωμα μετριέται με αμπερόμετρο και η τάση με βολτόμετρο.

Γνωρίζοντας την τάση στα άκρα του αγωγού και το ρεύμα σε αυτόν, χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, μπορείτε να προσδιορίσετε την αντίσταση καθενός από τους αγωγούς.

Ρύζι. 74. Εξάρτηση της αντίστασης του αγωγού από το μέγεθος και το είδος της ουσίας του

Αφού εκτελέσουμε αυτά τα πειράματα, θα διαπιστώσουμε ότι:

1. από δύο σύρματα νικελίου ίδιου πάχους, το μακρύτερο σύρμα έχει μεγαλύτερη αντίσταση.
2. από δύο σύρματα νικελίνης ίδιου μήκους, το σύρμα με μικρότερη διατομή έχει τη μεγαλύτερη αντίσταση.
3. Τα καλώδια νικελίου και νικελίου του ίδιου μεγέθους έχουν διαφορετικές αντιστάσεις.

Ο Ohm ήταν ο πρώτος που μελέτησε πειραματικά την εξάρτηση της αντίστασης ενός αγωγού από το μέγεθός του και την ουσία από την οποία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός. Βρήκε ότι η αντίσταση είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του αγωγού, αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν της διατομής του και εξαρτάται από την ουσία του αγωγού.

Πώς να λάβετε υπόψη την εξάρτηση της αντίστασης από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται ο αγωγός; Για να το κάνετε αυτό, υπολογίστε το λεγόμενο ειδική αντίσταση μιας ουσίας.

Η ειδική αντίσταση είναι ένα φυσικό μέγεθος που καθορίζει την αντίσταση ενός αγωγού κατασκευασμένου από μια δεδομένη ουσία με μήκος 1 m και επιφάνεια διατομής 1 m 2.

Ας εισαγάγουμε ονομασίες γραμμάτων: ρ είναι η ειδική αντίσταση του αγωγού, I είναι το μήκος του αγωγού, S είναι το εμβαδόν της διατομής του. Τότε η αντίσταση του αγωγού R θα εκφραστεί με τον τύπο

Από αυτό παίρνουμε ότι:

Από τον τελευταίο τύπο μπορείτε να προσδιορίσετε τη μονάδα αντίστασης. Εφόσον η μονάδα αντίστασης είναι 1 ohm, η μονάδα εμβαδού διατομής είναι 1 m2 και η μονάδα μήκους είναι 1 m, τότε η μονάδα ειδικής αντίστασης είναι:

Είναι πιο βολικό να εκφράζεται η περιοχή διατομής του αγωγού σε τετραγωνικά χιλιοστά, καθώς είναι συνήθως μικρή. Τότε η μονάδα αντίστασης θα είναι:

Ο Πίνακας 8 δείχνει τις τιμές ειδικής αντίστασης ορισμένων ουσιών στους 20 °C. Η ειδική αντίσταση αλλάζει με τη θερμοκρασία. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι για τα μέταλλα, για παράδειγμα, η ειδική αντίσταση αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Πίνακας 8. Ηλεκτρική ειδική αντίσταση ορισμένων ουσιών (σε t = 20 °C)

Από όλα τα μέταλλα, το ασήμι και ο χαλκός έχουν τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση. Επομένως, το ασήμι και ο χαλκός είναι οι καλύτεροι αγωγοί του ηλεκτρισμού.

Κατά την ανάρτηση ηλεκτρικά κυκλώματαχρησιμοποιήστε σύρματα αλουμινίου, χαλκού και σιδήρου.

Σε πολλές περιπτώσεις χρειάζονται συσκευές με υψηλή αντίσταση. Είναι κατασκευασμένα από ειδικά δημιουργημένα κράματα - ουσίες με υψηλή ειδική αντίσταση. Για παράδειγμα, όπως φαίνεται από τον Πίνακα 8, το κράμα νικρώματος έχει ειδική ειδική αντίσταση σχεδόν 40 φορές μεγαλύτερη από το αλουμίνιο.

Η πορσελάνη και ο εβονίτης έχουν τόσο υψηλή ειδική αντίσταση που σχεδόν δεν μεταφέρουν καθόλου ηλεκτρικό ρεύμα· χρησιμοποιούνται ως μονωτές.

Ερωτήσεις

1. Πώς εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού από το μήκος και το εμβαδόν της διατομής του;
2. Πώς να δείξετε πειραματικά την εξάρτηση της αντίστασης ενός αγωγού από το μήκος, το εμβαδόν της διατομής του και την ουσία από την οποία είναι κατασκευασμένος;
3. Ποια είναι η ειδική αντίσταση ενός αγωγού;
4. Ποιος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της αντίστασης των αγωγών;
5. Σε ποιες μονάδες εκφράζεται η ειδική αντίσταση ενός αγωγού;
6. Από ποιες ουσίες κατασκευάζονται οι αγωγοί που χρησιμοποιούνται στην πράξη;

Το μάθημα αποκαλύπτει λεπτομερώς τις προηγουμένως ανακοινωθείσες παραμέτρους του αγωγού, από τις οποίες εξαρτάται η αντίστασή του. Αποδεικνύεται ότι για τον υπολογισμό της αντίστασης ενός αγωγού, το μήκος του, το εμβαδόν της διατομής του και το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται είναι σημαντικά. Εισάγεται η έννοια της ειδικής αντίστασης ενός αγωγού, η οποία χαρακτηρίζει την ουσία του αγωγού.

Θέμα:Ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα

Μάθημα: Υπολογισμός αντίστασης αγωγού. Αντίσταση

Σε προηγούμενα μαθήματα, θέσαμε ήδη το ερώτημα πώς η ηλεκτρική αντίσταση επηρεάζει την ισχύ του ρεύματος σε ένα κύκλωμα, αλλά δεν συζητήσαμε από ποιους συγκεκριμένους παράγοντες εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού. Στο σημερινό μάθημα θα μάθουμε για τις παραμέτρους ενός αγωγού που καθορίζουν την αντίστασή του και θα μάθουμε πώς ο Georg Ohm ερεύνησε την αντίσταση των αγωγών στα πειράματά του.

Για να αποκτήσει την εξάρτηση του ρεύματος στο κύκλωμα από την αντίσταση, ο Ohm έπρεπε να πραγματοποιήσει έναν τεράστιο αριθμό πειραμάτων στα οποία ήταν απαραίτητο να αλλάξει η αντίσταση του αγωγού. Από αυτή την άποψη, αντιμετώπισε το πρόβλημα της μελέτης της αντίστασης ενός αγωγού ανάλογα με τις επιμέρους παραμέτρους του. Πρώτα απ 'όλα, ο Georg Ohm επέστησε την προσοχή στην εξάρτηση της αντίστασης ενός αγωγού από το μήκος του, η οποία είχε ήδη συζητηθεί εν παρόδω σε προηγούμενα μαθήματα. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι όσο αυξάνεται το μήκος του αγωγού, η αντίστασή του αυξάνεται επίσης σε ευθεία αναλογία. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι η αντίσταση επηρεάζεται επίσης από τη διατομή του αγωγού, δηλαδή το εμβαδόν του σχήματος που προκύπτει από μια εγκάρσια τομή. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή της διατομής, τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση. Από αυτό μπορούμε να συμπεράνουμε ότι όσο πιο παχύ είναι το σύρμα, τόσο μικρότερη είναι η αντίστασή του. Όλα αυτά τα στοιχεία ελήφθησαν πειραματικά.

Εκτός από τις γεωμετρικές παραμέτρους, η αντίσταση ενός αγωγού επηρεάζεται επίσης από μια ποσότητα που περιγράφει τον τύπο της ουσίας από την οποία αποτελείται ο αγωγός. Στα πειράματά του, ο Om χρησιμοποίησε αγωγούς από διάφορα υλικά. Κατά τη χρήση χάλκινων καλωδίων, η αντίσταση ήταν μονόδρομος, ασήμι - άλλος, σίδηρος - άλλος κ.λπ. Η τιμή που χαρακτηρίζει τον τύπο της ουσίας σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται αντίσταση.

Έτσι, μπορούμε να λάβουμε τις ακόλουθες εξαρτήσεις για την αντίσταση του αγωγού (Εικ. 1):

1. Η αντίσταση είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του αγωγού, το οποίο μετράται σε m σε SI.

2. Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν διατομής του αγωγού, το οποίο θα μετρήσουμε σε mm 2 λόγω της μικρότητάς του.

3. Η αντοχή εξαρτάται από την ειδική αντίσταση της ουσίας (διαβάστε «rho»), η οποία είναι μια τιμή πίνακα και συνήθως μετράται σε .

Ρύζι. 1. Εξερευνητής

Για παράδειγμα, εδώ είναι ένας πίνακας με τις τιμές ειδικής αντίστασης ορισμένων μετάλλων, που ελήφθησαν πειραματικά:

Αντίσταση,

Αξίζει να σημειωθεί ότι μεταξύ καλοί οδηγοί, που είναι μέταλλα, τα καλύτερα είναι τα πολύτιμα μέταλλα, ενώ το ασήμι θεωρείται το πιο ο καλύτερος οδηγός, γιατί έχει τη μικρότερη χαμηλή ειδική αντίσταση. Αυτό εξηγεί τη χρήση πολύτιμων μετάλλων κατά τη συγκόλληση ιδιαίτερα σημαντικών στοιχείων στην ηλεκτρική μηχανική. Από τις τιμές ειδικής αντίστασης των ουσιών, μπορεί κανείς να συναγάγει συμπεράσματα σχετικά με αυτές Πρακτική εφαρμογη- ουσίες με υψηλή ειδική αντίσταση είναι κατάλληλες για την κατασκευή μονωτικών υλικών και αυτές με χαμηλή ειδική αντίσταση είναι κατάλληλες για αγωγούς.

Σχόλιο.Σε πολλούς πίνακες, η ειδική αντίσταση μετριέται σε , η οποία σχετίζεται με τη μέτρηση του εμβαδού SI σε m2.

Φυσική έννοια της αντίστασης- αντίσταση αγωγού μήκους 1 m και επιφάνειας διατομής 1 mm 2.

Ο τύπος για τον υπολογισμό της ηλεκτρικής αντίστασης ενός αγωγού, με βάση τις παραπάνω εκτιμήσεις, έχει ως εξής:

Εάν προσέξετε αυτόν τον τύπο, μπορείτε να συμπεράνετε ότι εκφράζει την ειδική αντίσταση του αγωγού, δηλαδή, προσδιορίζοντας το ρεύμα και την τάση στον αγωγό και μετρώντας το μήκος του με το εμβαδόν διατομής, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον νόμο του Ohm και τον καθορισμένο τύπο για τον υπολογισμό της ειδικής αντίστασης. Στη συνέχεια, η τιμή του μπορεί να συγκριθεί με τα δεδομένα του πίνακα και να προσδιοριστεί από ποια ουσία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός.

Όλες οι παράμετροι που επηρεάζουν την αντίσταση των αγωγών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό πολύπλοκων ηλεκτρικών κυκλωμάτων, όπως για παράδειγμα καλώδια ρεύματος. Σε τέτοια έργα, είναι σημαντικό να εξισορροπούνται οι λόγοι των μηκών, των διατομών και των υλικών των αγωγών για να αντισταθμίζεται αποτελεσματικά η θερμική επίδραση του ρεύματος.

Το επόμενο μάθημα θα εξετάσει τη σχεδίαση και την αρχή λειτουργίας μιας συσκευής που ονομάζεται ρεοστάτη, το κύριο χαρακτηριστικό της οποίας είναι η αντίσταση.

Βιβλιογραφία

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Φυσική 8 / Εκδ. Orlova V.A., Roizena I.I. - Μ.: Μνημοσύνη.
2. Peryshkin A.V. Φυσική 8. - Μ.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Φυσική 8. - Μ.: Διαφωτισμός.

1. Διαδικτυακή πύλη Exir.ru ().
2. Δροσερή φυσική ().

Εργασία για το σπίτι

1. Σελίδα 103-106: ερωτήσεις Νο 1-6. Peryshkin A.V. Φυσική 8. - Μ.: Bustard, 2010.
2. Το μήκος και η περιοχή διατομής των συρμάτων αλουμινίου και σιδήρου είναι τα ίδια. Ποιος αγωγός έχει μεγαλύτερη αντίσταση;
3. Ποια είναι η αντίσταση ενός χάλκινου σύρματος μήκους 10 m και επιφάνειας διατομής 0,17 mm 2;
4. Ποια από τις συμπαγείς σιδερένιες ράβδους διαφορετικής διαμέτρου έχει μεγαλύτερη ηλεκτρική αντίσταση; Οι μάζες των ράβδων είναι οι ίδιες.

Γνωρίζοντας την αιτία της ηλεκτρικής αντίστασης, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αντίσταση εξαρτάται από τις διαστάσεις του αγωγού (μήκος και πάχος) και απότο υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο. Η εμπειρία επιβεβαιώνει αυτό το συμπέρασμα.

Το Σχήμα 262 δείχνει μια ρύθμιση για τη διεξαγωγή ενός τέτοιου πειράματος. Το κύκλωμα της πηγής ρεύματος ενεργοποιείται με τη σειρά του διάφοροι αγωγοί, για παράδειγμα:

• σύρματα νικελίου ίδιου πάχους, αλλά διαφορετικού μήκους.
• σύρματα νικελίου ίδιου μήκους, αλλά διαφορετικού πάχους (διαφορετικές επιφάνειες διατομής).
• σύρματα νικελίου και νικελίου ίδιου μήκους και πάχους.

Το ρεύμα στο κύκλωμα μετριέται με αμπερόμετρο και η τάση με βολτόμετρο.

Γνωρίζοντας την τάση στα άκρα του αγωγού και το ρεύμα σε αυτόν, χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, μπορείτε να προσδιορίσετε την αντίσταση καθενός από τους αγωγούς.

Ο Ohm ήταν ο πρώτος που μελέτησε την εξάρτηση της αντίστασης ενός αγωγού από το μέγεθος και το υλικό του μέσω πειραμάτων. Βρήκε αυτή την αντίσταση ευθέως ανάλογο με το μήκος του αγωγού, είναι αντιστρόφως ανάλογο του εμβαδού της διατομής του και εξαρτάται από το υλικό του αγωγού.

Η αντίσταση ενός αγωγού μήκους 1 m με επιφάνεια διατομής 1 m2 ονομάζεται ειδική αντίσταση. Ας παρουσιάσουμε τους χαρακτηρισμούς των γραμμάτων: p - ειδική αντίσταση, I - μήκος και S - περιοχή διατομής του αγωγού. Μετά αντίσταση Ο αγωγός R θα εκφραστεί με τον τύπο:

Από αυτόν τον τύπο μπορείτε να προσδιορίσετε τη μονάδα αντίστασης:

μονάδες p = μονάδες R * μονάδες S/ μονάδες μεγάλο

Δεδομένου ότι οι μονάδες R = 1 Ohm, μονάδες. S = 1 m2, μονάδες. l = 1 m, μετά ανά μονάδα

1 Ohm * 1 m2/1 m, ή 1 Ohm * m

Είναι πιο βολικό να εκφράζεται η περιοχή διατομής του αγωγού σε τετραγωνικά χιλιοστά, καθώς είναι συνήθως μικρή. Μετά από ένα η ειδική αντίσταση θα είναι:

1 Ohm *mm2/m

Θα χρησιμοποιήσουμε αυτή τη μονάδα στο μέλλον.

Ο Πίνακας 13 δείχνει τις τιμές ειδικής αντίστασης ορισμένων ουσιών στους 20° C. (Η θερμοκρασία υποδεικνύεται επειδή αντίσταση αγωγού με αλλαγήαλλαγές θερμοκρασίας.)

Από όλα τα μέταλλα, το ασήμι και ο χαλκός έχουν τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση. Επομένως, το ασήμι και ο χαλκός είναι οι καλύτεροι αγωγοί του ηλεκτρισμού.

Κατά την καλωδίωση ηλεκτρικών κυκλωμάτων, χρησιμοποιούνται σύρματα αλουμινίου, χαλκού και σιδήρου.

Ερωτήσεις. 1. Πώς εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού από το μήκος και το εμβαδόν της διατομής του; 2. Πώς να δείξετε πειραματικά την εξάρτηση της αντίστασης ενός αγωγού από το μήκος, το εμβαδόν της διατομής και το υλικό του; 3. Πώς ονομάζεται ειδική ειδική αντίσταση ενός αγωγού; 4. Ποιος τύπος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της αντίστασης των αγωγών; 5. Σε ποιες μονάδες μετράται η ειδική αντίσταση ενός αγωγού; 6. Ποια από τα μέταλλα που δίνονται στον Πίνακα 13 έχουν τη μικρότερη ειδική αντίσταση; 7. Από τι υλικό κατασκευάζονται οι αγωγοί που χρησιμοποιούνται στην πράξη;

Περιεχόμενο:

Κατά το σχεδιασμό ηλεκτρικά δίκτυαΣε διαμερίσματα ή ιδιωτικές κατοικίες, είναι υποχρεωτικός ο υπολογισμός της διατομής των καλωδίων και των καλωδίων. Για τη διενέργεια υπολογισμών, χρησιμοποιούνται δείκτες όπως η τιμή της κατανάλωσης ενέργειας και η ένταση ρεύματος που θα διαρρέει το δίκτυο. Η αντίσταση δεν λαμβάνεται υπόψη λόγω του μικρού μήκους των γραμμών καλωδίων. Ωστόσο, αυτός ο δείκτης είναι απαραίτητος για μεγάλες γραμμές ισχύος και πτώσεις τάσης σε διαφορετικές περιοχές. Η αντίσταση του χάλκινου σύρματος έχει ιδιαίτερη σημασία. Τέτοια καλώδια χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο στα σύγχρονα δίκτυα, επομένως οι φυσικές τους ιδιότητες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά το σχεδιασμό.

Έννοιες και σημασία της αντίστασης

Η ηλεκτρική αντίσταση των υλικών χρησιμοποιείται ευρέως και λαμβάνεται υπόψη στην ηλεκτρική μηχανική. Αυτή η τιμή σάς επιτρέπει να ορίσετε τις βασικές παραμέτρους των καλωδίων και των καλωδίων, ειδικά με μια κρυφή μέθοδο τοποθέτησής τους. Πρώτα απ 'όλα, καθορίζεται το ακριβές μήκος της γραμμής που έχει τοποθετηθεί και το υλικό που χρησιμοποιείται για την παραγωγή του σύρματος. Έχοντας υπολογίσει τα αρχικά δεδομένα, είναι πολύ πιθανό να μετρήσετε το καλώδιο.

Σε σύγκριση με τις συμβατικές ηλεκτρικές καλωδιώσεις, οι παράμετροι αντίστασης είναι κρίσιμης σημασίας στα ηλεκτρονικά. Θεωρείται και συγκρίνεται σε συνδυασμό με άλλους δείκτες που υπάρχουν στο ηλεκτρονικά κυκλώματα. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η λανθασμένα επιλεγμένη αντίσταση καλωδίου μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία όλων των στοιχείων του συστήματος. Αυτό μπορεί να συμβεί εάν χρησιμοποιείτε ένα καλώδιο που είναι πολύ λεπτό για να συνδεθείτε στο τροφοδοτικό του υπολογιστή. Θα υπάρξει μια μικρή μείωση της τάσης στον αγωγό, η οποία θα προκαλέσει λανθασμένη λειτουργία του υπολογιστή.

Η αντίσταση σε ένα χάλκινο σύρμα εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, και κυρίως από τις φυσικές ιδιότητες του ίδιου του υλικού. Επιπλέον, λαμβάνεται υπόψη η διάμετρος ή η διατομή του αγωγού, που καθορίζεται από έναν τύπο ή έναν ειδικό πίνακα.

Τραπέζι

Η αντίσταση ενός χάλκινου αγωγού επηρεάζεται από πολλά πρόσθετα φυσικά μεγέθη. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να ληφθεί υπόψη η θερμοκρασία περιβάλλοντος. Όλοι γνωρίζουν ότι όσο αυξάνεται η θερμοκρασία ενός αγωγού, η αντίστασή του αυξάνεται. Ταυτόχρονα, το ρεύμα μειώνεται λόγω της αντιστρόφως ανάλογης εξάρτησης και των δύο ποσοτήτων. Αυτό ισχύει κυρίως για μέταλλα με θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Ένα παράδειγμα αρνητικού συντελεστή είναι το κράμα βολφραμίου που χρησιμοποιείται σε λαμπτήρες πυρακτώσεως. Σε αυτό το κράμα, η αντοχή του ρεύματος δεν μειώνεται ακόμη και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Πώς να υπολογίσετε την αντίσταση

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό της αντίστασης ενός χάλκινου σύρματος. Η απλούστερη είναι η έκδοση σε πίνακα, η οποία δείχνει αλληλένδετες παραμέτρους. Επομένως, εκτός από την αντίσταση, προσδιορίζεται η τρέχουσα αντοχή, η διάμετρος ή η διατομή του σύρματος.

Στη δεύτερη περίπτωση χρησιμοποιούνται διάφορα. Ένα σύνολο φυσικών ποσοτήτων σύρματος χαλκού εισάγεται σε καθένα από αυτά, με τη βοήθεια του οποίου λαμβάνονται ακριβή αποτελέσματα. Οι περισσότεροι από αυτούς τους υπολογιστές χρησιμοποιούν 0,0172 Ohm*mm 2 /m. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένας τέτοιος μέσος όρος μπορεί να επηρεάσει την ακρίβεια των υπολογισμών.

Η πιο δύσκολη επιλογή θεωρείται ότι είναι οι χειροκίνητοι υπολογισμοί χρησιμοποιώντας τον τύπο: R = p x L/S, στον οποίο p είναι η ειδική αντίσταση του χαλκού, L είναι το μήκος του αγωγού και S είναι η διατομή αυτού του αγωγού. Πρέπει να σημειωθεί ότι ο πίνακας ορίζει την αντίσταση του χάλκινου σύρματος ως μία από τις χαμηλότερες. Μόνο το ασήμι έχει χαμηλότερη αξία.

Οποιοδήποτε σώμα μέσω του οποίου ρέει ηλεκτρικό ρεύμα παρουσιάζει μια ορισμένη αντίσταση σε αυτό. Η ιδιότητα ενός αγωγού υλικού να εμποδίζει τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται ηλεκτρική αντίσταση.

Όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση ενός αγωγού, τόσο χειρότερα άγει το ηλεκτρικό ρεύμα και, αντίθετα, όσο μικρότερη είναι η αντίσταση του αγωγού, τόσο πιο εύκολο είναι για το ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει από αυτόν τον αγωγό.

Η αντίσταση των διαφόρων αγωγών εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζονται. Για τον χαρακτηρισμό της ηλεκτρικής αντίστασης διαφόρων υλικών, έχει εισαχθεί η έννοια της λεγόμενης ειδικής αντίστασης.

Ειδική αντίσταση είναι η αντίσταση ενός αγωγού με μήκος 1 m και επιφάνεια διατομής 1 mm2. Η αντίσταση συμβολίζεται με το γράμμα p (rho) του ελληνικού αλφαβήτου. Κάθε υλικό από το οποίο κατασκευάζεται ένας αγωγός έχει τη δική του ειδική αντίσταση.

Για παράδειγμα, η ειδική αντίσταση του χαλκού είναι 0,0175, δηλαδή ένας χάλκινος αγωγός με μήκος 1 m και διατομή 1 mm2 έχει αντίσταση 0,0175 ohms. Η ειδική αντίσταση του αλουμινίου είναι 0,029, η ειδική αντίσταση του σιδήρου είναι 0,135, η ειδική αντίσταση της κονταντάνης είναι 0,48 και η ειδική αντίσταση του νικρώμου είναι 1-1,1.

Η αντίσταση ενός αγωγού είναι ευθέως ανάλογη με το μήκος του, δηλαδή όσο μεγαλύτερος είναι ο αγωγός τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτρική του αντίσταση.

Η αντίσταση ενός αγωγού είναι αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν της διατομής του, δηλαδή όσο πιο παχύς είναι ο αγωγός τόσο μικρότερη είναι η αντίστασή του και, αντίθετα, όσο πιο λεπτός είναι ο αγωγός, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίστασή του.

Η αντίσταση του αγωγού μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

όπου r είναι η αντίσταση του αγωγού σε (Ohm); ρ— ειδική αντίσταση αγωγού (Ohm*m); l είναι το μήκος του αγωγού σε (m). S - διατομή αγωγού σε (mm2).

Παράδειγμα:Προσδιορίστε την αντίσταση 200 m χάλκινου σύρματος με διατομή 1,5 mm2.

Παράδειγμα:Προσδιορίστε την αντίσταση 200 m χάλκινου σύρματος με διατομή 2,5 mm2.

Μόνωση

Η μόνωση στην ηλεκτρική μηχανική είναι ένα στοιχείο σχεδιασμού του εξοπλισμού που εμποδίζει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω αυτού, για παράδειγμα, για την προστασία των ανθρώπων.

Για μόνωση χρησιμοποιούνται υλικά με διηλεκτρικές ιδιότητες: γυαλί, κεραμικά, πολλά πολυμερή, μαρμαρυγία. Υπάρχει επίσης μόνωση αέρα, στην οποία ο αέρας παίζει το ρόλο του μονωτή και τα δομικά στοιχεία καθορίζουν τη χωρική διαμόρφωση των μονωμένων αγωγών έτσι ώστε να παρέχουν τα απαραίτητα κενά αέρα.

Μπορούν να παραχθούν μονωτικά καλύμματα:

• κατασκευασμένο από ηλεκτρικό μονωτικό καουτσούκ.
• κατασκευασμένο από πολυαιθυλένιο?
• κατασκευασμένο από διασυνδεδεμένο και αφρώδες πολυαιθυλένιο.
• από καουτσούκ σιλικόνης?
• κατασκευασμένο από πλαστικό πολυβινυλοχλωριδίου (PVC).
• κατασκευασμένο από εμποτισμένο χαρτί καλωδίου.
• κατασκευασμένο από πολυτετραφθοροαιθυλένιο.

Μόνωση από καουτσούκ

Η μόνωση από καουτσούκ μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο με θήκη από καουτσούκ (εάν υπάρχει). Δεδομένου ότι το καουτσούκ από φυσικό καουτσούκ είναι αρκετά ακριβό, σχεδόν όλο το καουτσούκ που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία καλωδίων είναι τεχνητό. Προσθήκη στο καουτσούκ:

• βουλκανιστικοί παράγοντες (στοιχεία που επιτρέπουν τη μετατροπή γραμμικών δεσμών σε καουτσούκ σε χωρικούς δεσμούς στη μόνωση, για παράδειγμα, θείο).
• επιταχυντές βουλκανισμού (μειώνουν την κατανάλωση χρόνου).
• πληρωτικά (μειώνουν την τιμή του υλικού χωρίς να μειώνουν σημαντικά τα τεχνικά χαρακτηριστικά).
• μαλακτικά (αύξηση των πλαστικών ιδιοτήτων).
• αντιοξειδωτικά (προστίθενται στα κελύφη για αντοχή στην ηλιακή ακτινοβολία).
• βαφές (για να δώσει το επιθυμητό χρώμα).

Το καουτσούκ σάς επιτρέπει να εκχωρείτε μεγάλες ακτίνες κάμψης σε προϊόντα καλωδίων, επομένως, μαζί με έναν λανθάνοντα πυρήνα, χρησιμοποιείται σε αγωγούς για κινητές συνδέσεις (καλώδια της μάρκας KG, KGESH, σύρμα RPSh).
Ειδίκευση:χρησιμοποιούνται γενικά βιομηχανικά καλώδια για κινητή σύνδεση καταναλωτών.

Θετικές ιδιότητες:

• χαμηλό κόστος τεχνητού καουτσούκ.
• καλή ευελιξία?
• υψηλά χαρακτηριστικά ηλεκτρικής μόνωσης (6 φορές υψηλότερη από την τιμή για πλαστικό PVC).
• πρακτικά δεν απορροφά υδρατμούς από τον αέρα.

Αρνητικές ιδιότητες:

• μείωση της ηλεκτρικής αντίστασης όταν η θερμοκρασία αυξάνεται στους +80°C.
• έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία (οξείδωση φωτός) ακολουθούμενη από χαρακτηριστική ρωγμή του επιφανειακού στρώματος (ελλείψει κελύφους).
• είναι απαραίτητο να εισαχθούν ειδικές ουσίες στη σύνθεση για να επιτευχθεί μια ορισμένη χημική αντοχή.
• σκορπίζει τη φωτιά.

Διαβάστε επίσης:

Υπολογισμός αντίστασης σύρματος. Ηλεκτρονική αριθμομηχανή.
Εξάρτηση αντίστασης από υλικό αγωγού, μήκος, διάμετρο ή διατομή. Υπολογισμός της διατομής των καλωδίων ανάλογα με την ισχύ φορτίου.

Με την πρώτη ματιά, μπορεί να φαίνεται ότι αυτό το άρθρο προέρχεται από την ενότητα "Σημειώσεις για Ηλεκτρολόγους".
Αφενός, γιατί όχι, αφετέρου, εμείς, οι περίεργοι ηλεκτρονικοί μηχανικοί, χρειάζεται μερικές φορές να υπολογίσουμε την αντίσταση της περιέλιξης ενός επαγωγέα ή μιας αυτοσχέδιας αντίστασης nichrome και, ας είμαστε ειλικρινείς, ένα ακουστικό καλώδιο για υψηλές ποιοτικός εξοπλισμός αναπαραγωγής ήχου.

Ο τύπος εδώ είναι αρκετά απλός R = p*l/S, όπου l και S είναι το μήκος και η περιοχή διατομής του αγωγού, αντίστοιχα, και p είναι η ειδική αντίσταση του υλικού, επομένως αυτοί οι υπολογισμοί μπορούν να πραγματοποιηθούν ανεξάρτητα, οπλισμένος με μια αριθμομηχανή και ο ανήλικος σκέφτηκε ότι όλα τα δεδομένα που συλλέγονται πρέπει να οδηγούνται στο σύστημα SI.

Λοιπόν, για τους κανονικούς τύπους που αποφάσισαν να εξοικονομήσουν χρόνο και να μην νευριάζουν με μικροπράγματα, θα σχεδιάσουμε έναν απλό πίνακα.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗΣ ΑΓΩΓΟΥ

Η σελίδα αποδείχθηκε μοναχική, οπότε θα βάλω έναν πίνακα εδώ για όσους θέλουν να συνδέσουν το χρόνο τους με την τοποθέτηση ηλεκτρικών καλωδίων, να συνδέσουν μια ισχυρή πηγή κατανάλωσης ενέργειας ή απλώς να κοιτάξουν στα μάτια του ηλεκτρολόγου Βασίλι και, " πίνοντας από την κατσαρόλα", κάντε μια δίκαιη ερώτηση: "Γιατί, ακριβώς; Ίσως "Αποφάσισες να με καταστρέψεις; Γιατί χρειάζομαι τέσσερα τετράγωνα χαλκού χωρίς οξυγόνο για δύο λαμπτήρες και ένα ψυγείο; Για τι ακριβώς;"

Και θα κάνουμε αυτούς τους υπολογισμούς όχι ελεύθερα και ούτε καν σύμφωνα με τη λαϊκή σοφία, η οποία λέει ότι "η απαιτούμενη περιοχή διατομής του σύρματος είναι ίση με το μέγιστο ρεύμα διαιρούμενο με 10", αλλά σύμφωνα με αυστηρή συμφωνία κανονιστικά έγγραφαΥπουργείο Ενέργειας της Ρωσίας σχετικά με τους κανόνες για την εγκατάσταση ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.
Αυτοί οι κανόνες αγνοούν τα καλώδια με διατομή μικρότερη από 1,5 mm2. Θα τα αγνοήσω επίσης, αλλά και τα αλουμινένια, λόγω της κραυγαλέας αρχαϊκής φύσης τους.
Ετσι.

Ηλεκτρική αντίσταση και αγωγιμότητα

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΣΥΡΜΑΤΟΣ ΑΝΑΛΟΓΑ ΜΕ ΤΗΝ ΙΣΧΥΣ ΦΟΡΤΙΟΥ

Οι απώλειες στους αγωγούς προκύπτουν λόγω της μη μηδενικής τιμής της αντίστασής τους, η οποία εξαρτάται από το μήκος του σύρματος.
Οι τιμές ισχύος αυτών των απωλειών που απελευθερώνονται με τη μορφή θερμότητας στον περιβάλλοντα χώρο δίνονται στον πίνακα.
Ως αποτέλεσμα, η τάση φτάνει στον καταναλωτή ενέργειας στο άλλο άκρο του καλωδίου σε ελαφρώς μειωμένη μορφή - μικρότερη από ό, τι ήταν στην πηγή. Ο πίνακας δείχνει ότι, για παράδειγμα, με τάση δικτύου 220 V και μήκος καλωδίου 100 μέτρων με διατομή 1,5 mm2, η τάση σε φορτίο που καταναλώνει 4 kW δεν θα είναι 220, αλλά 199 V.
Είναι καλό ή κακό;
Για ορισμένες συσκευές δεν πειράζει, κάποιες θα λειτουργήσουν, αλλά με μειωμένη ισχύ, και κάποιες θα σας στείλουν σε στεγνωτήρα μαλλιών μαζί με τα μακριά καλώδια και τα έξυπνα τραπέζια σας.
Επομένως, το Υπουργείο Ενέργειας είναι το Υπουργείο Ενέργειας και το κεφάλι του καθενός δεν θα πονέσει σε καμία περίπτωση. Εάν η κατάσταση εξελιχθεί με παρόμοιο τρόπο, υπάρχει μια άμεση διαδρομή για την επιλογή συρμάτων με μεγαλύτερη διατομή.

Η ισχύς του ρεύματος σε έναν αγωγό είναι ευθέως ανάλογη με την τάση σε αυτόν.

Αντοχή σύρματος.

Αυτό σημαίνει ότι όσο αυξάνεται η τάση, αυξάνεται και το ρεύμα. Ωστόσο, με την ίδια τάση, αλλά χρησιμοποιώντας διαφορετικούς αγωγούς, η ισχύς του ρεύματος είναι διαφορετική. Μπορείς να το πεις διαφορετικά. Εάν αυξήσετε την τάση, τότε αν και η ισχύς του ρεύματος θα αυξηθεί, θα είναι διαφορετική παντού, ανάλογα με τις ιδιότητες του αγωγού.

Η σχέση ρεύματος προς τάση για τον συγκεκριμένο αγωγό αντιπροσωπεύει την αντίσταση αυτού του αγωγού. Συμβολίζεται με R και βρίσκεται με τον τύπο R = U/I. Δηλαδή, η αντίσταση ορίζεται ως ο λόγος της τάσης προς το ρεύμα. Όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα σε έναν αγωγό σε μια δεδομένη τάση, τόσο μικρότερη είναι η αντίστασή του. Όσο μεγαλύτερη είναι η τάση για ένα δεδομένο ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του αγωγού.

Ο τύπος μπορεί να ξαναγραφτεί σε σχέση με την ισχύ του ρεύματος: I = U/R (νόμος του Ohm). Σε αυτή την περίπτωση, είναι πιο σαφές ότι όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο μικρότερο είναι το ρεύμα.

Μπορούμε να πούμε ότι η αντίσταση εμποδίζει την τάση να δημιουργήσει μεγάλο ρεύμα.

Η ίδια η αντίσταση είναι χαρακτηριστικό του αγωγού. Δεν εξαρτάται από την τάση που εφαρμόζεται σε αυτό. Εάν εφαρμοστεί μεγάλη τάση, το ρεύμα θα αλλάξει, αλλά ο λόγος U/I δεν θα αλλάξει, δηλαδή η αντίσταση δεν θα αλλάξει.

Από τι εξαρτάται η αντίσταση ενός αγωγού; Είναι το φθόνο του

• μήκος αγωγού,
• το εμβαδόν της διατομής του,
• την ουσία από την οποία είναι κατασκευασμένος ο αγωγός,
• θερμοκρασία.

Για τη σύνδεση μιας ουσίας και της αντοχής της, εισάγεται η έννοια της ειδικής αντοχής μιας ουσίας. Δείχνει ποια θα είναι η αντίσταση σε μια δεδομένη ουσία εάν ένας αγωγός που κατασκευάζεται από αυτήν έχει μήκος 1 m και επιφάνεια διατομής 1 m2. Οι αγωγοί ίδιου μήκους και πάχους, κατασκευασμένοι από διαφορετικές ουσίες, θα έχουν διαφορετικές αντιστάσεις. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κάθε μέταλλο (τις περισσότερες φορές είναι αγωγοί) έχει το δικό του κρυσταλλικό πλέγμα, τον δικό του αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων.

Όσο μικρότερη είναι η ειδική αντίσταση μιας ουσίας, τόσο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος είναι. Για παράδειγμα, το ασήμι, ο χαλκός, το αλουμίνιο έχουν χαμηλή ειδική αντίσταση. πολύ περισσότερο για σίδηρο, βολφράμιο? πολύ μεγάλο για διάφορα κράματα.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο αγωγός, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που έχει. Αυτό γίνεται σαφές αν λάβουμε υπόψη ότι η κίνηση των ηλεκτρονίων στα μέταλλα εμποδίζεται από τα ιόντα που αποτελούν το κρυσταλλικό πλέγμα. Όσο περισσότερα από αυτά, δηλαδή όσο μεγαλύτερος είναι ο αγωγός, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα για το ηλεκτρόνιο να επιβραδύνει την πορεία του.

Ωστόσο, η αύξηση του εμβαδού της διατομής κάνει τον δρόμο ευρύτερο. Είναι ευκολότερο για τα ηλεκτρόνια να ρέουν και να μην συγκρούονται με τους κόμβους του κρυσταλλικού πλέγματος. Επομένως, όσο παχύτερος είναι ο αγωγός, τόσο μικρότερη είναι η αντίστασή του.

Έτσι, η αντίσταση είναι ευθέως ανάλογη με την ειδική αντίσταση (ρ) και το μήκος (l) του αγωγού και αντιστρόφως ανάλογη με το εμβαδόν (S) της διατομής του. Παίρνουμε τον τύπο αντίστασης:

Με την πρώτη ματιά, αυτός ο τύπος δεν αντικατοπτρίζει την εξάρτηση της αντίστασης του αγωγού από τη θερμοκρασία του. Ωστόσο, η ειδική αντίσταση μιας ουσίας μετριέται σε μια ορισμένη θερμοκρασία (συνήθως 20 °C). Επομένως, λαμβάνεται υπόψη η θερμοκρασία. Για τους υπολογισμούς, οι αντιστάσεις λαμβάνονται από ειδικούς πίνακες.

Για μεταλλικούς αγωγούς, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, τα ιόντα του πλέγματος αρχίζουν να δονούνται πιο έντονα και παρεμβαίνουν περισσότερο στην κίνηση των ηλεκτρονίων. Ωστόσο, στους ηλεκτρολύτες (διαλύματα όπου το φορτίο μεταφέρεται από ιόντα αντί για ηλεκτρόνια), η αντίσταση μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Εδώ αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερη διάσταση σε ιόντα συμβαίνει και κινούνται πιο γρήγορα στο διάλυμα.