Resistanssin laskeminen pituudella ja poikkileikkauksella. Resistanssin kaava. Naapurijohtimien vaikutus

Tiedämme, mikä on syy sähköinen vastus johdin on elektronien vuorovaikutus metallikidehilan ionien kanssa (§ 43). Siksi voidaan olettaa, että johtimen resistanssi riippuu sen pituudesta ja poikkileikkausalasta sekä aineesta, josta se on valmistettu.

Kuva 74 näyttää kokoonpanon tällaisen kokeen suorittamiseksi. Virtalähdepiiriin sisältyy vuorotellen erilaisia ​​johtimia, esimerkiksi:

1. saman paksuiset, mutta eripituiset nikkelilangat;
2. samanpituiset, mutta eripaksuudet nikkelilangat (eri poikkileikkausalat);
3. samanpituisia ja -paksuisia nikkeli- ja nikromilankoja.

Piirin virta mitataan ampeerimittarilla ja jännite volttimittarilla.

Kun tiedät johtimen päissä olevan jännitteen ja siinä olevan virran Ohmin lain avulla, voit määrittää kunkin johtimen resistanssin.

Riisi. 74. Johtimen resistanssin riippuvuus sen koosta ja aineen tyypistä

Näiden kokeiden suorittamisen jälkeen toteamme, että:

1. kahdesta saman paksuisesta nikkelilangasta pidemmällä langalla on suurempi vastus;
2. kahdesta samanpituisesta nikkelilangasta poikkileikkaukseltaan pienemmällä langalla on suurempi vastus;
3. Samankokoisilla nikkeli- ja nikromilangoilla on erilaiset resistanssit.

Ohm oli ensimmäinen, joka tutki kokeellisesti johtimen resistanssin riippuvuutta sen koosta ja aineesta, josta johdin on valmistettu. Hän havaitsi, että vastus on suoraan verrannollinen johtimen pituuteen, kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan ja riippuu johtimen aineesta.

Kuinka ottaa huomioon vastuksen riippuvuus materiaalista, josta johdin on valmistettu? Tätä varten lasketaan ns aineen resistanssi.

Ominaisvastus on fysikaalinen suure, joka määrittää tietystä aineesta valmistetun johtimen resistanssin, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 m 2.

Esittelemme kirjainmerkit: ρ on johtimen ominaisvastus, I on johtimen pituus, S on sen poikkipinta-ala. Sitten johtimen resistanssi R ilmaistaan ​​kaavalla

Siitä saamme, että:

Viimeisestä kaavasta voit määrittää resistiivisyyden yksikön. Koska resistanssin yksikkö on 1 ohm, poikkipinta-alan yksikkö on 1 m2 ja pituusyksikkö 1 m, resistanssin yksikkö on:

On helpompi ilmaista johtimen poikkipinta-ala neliömillimetreinä, koska se on useimmiten pieni. Sitten resistanssin yksikkö on:

Taulukossa 8 on esitetty joidenkin aineiden ominaisvastusarvot 20 °C:ssa. Ominaisvastus muuttuu lämpötilan mukaan. Kokeellisesti on todettu, että esimerkiksi metallien ominaisvastus kasvaa lämpötilan noustessa.

Taulukko 8. Joidenkin aineiden sähkövastus (lämpötilassa t = 20 °C)

Kaikista metalleista hopealla ja kuparilla on pienin ominaisvastus. Siksi hopea ja kupari ovat parhaita sähkönjohtimia.

Kun lähetät sähköpiirit käytä alumiini-, kupari- ja rautalankoja.

Monissa tapauksissa tarvitaan laitteita, joilla on suuri vastus. Ne on valmistettu erityisesti luoduista seoksista - aineista, joilla on korkea resistanssi. Esimerkiksi, kuten taulukosta 8 voidaan nähdä, nikromiseoksen resistiivisyys on lähes 40 kertaa suurempi kuin alumiinin.

Posliinilla ja eboniitilla on niin suuri resistiivisyys, että ne eivät johda sähkövirtaa lähes ollenkaan, niitä käytetään eristeenä.

Kysymyksiä

1. Miten johtimen resistanssi riippuu sen pituudesta ja poikkipinta-alasta?
2. Kuinka osoittaa kokeellisesti johtimen resistanssin riippuvuus sen pituudesta, poikkileikkausalasta ja aineesta, josta se on valmistettu?
3. Mikä on johtimen resistanssi?
4. Millä kaavalla voidaan laskea johtimien resistanssi?
5. Missä yksiköissä johtimen ominaisvastus ilmaistaan?
6. Mistä aineista käytännössä käytetään johtimia?

Oppitunti paljastaa yksityiskohtaisesti aiemmin ilmoitetut johtimen parametrit, joista sen vastus riippuu. Osoittautuu, että johtimen resistanssin laskemiseksi sen pituus, poikkipinta-ala ja materiaali, josta se on valmistettu, ovat tärkeitä. Otetaan käyttöön johtimen resistiivisyyden käsite, joka kuvaa johtimen substanssia.

Aihe:Sähkömagneettiset ilmiöt

Oppitunti: Johtimen resistanssin laskenta. Resistanssi

Otimme jo aikaisemmilla tunneilla esille kysymyksen siitä, miten sähkövastus vaikuttaa piirin virranvoimakkuuteen, mutta emme pohtineet, mistä tekijöistä johtimen resistanssi riippuu. Tämän päivän oppitunnilla opimme johtimen parametreista, jotka määräävät sen vastuksen, ja opimme kuinka Georg Ohm tutki johtimien resistanssia kokeissaan.

Saadakseen piirin virran riippuvuuden resistanssista Ohmin oli suoritettava valtava määrä kokeita, joissa johtimien resistanssia oli muutettava. Tältä osin hän kohtasi ongelman tutkia johtimen vastusta riippuen sen yksittäisistä parametreista. Ensinnäkin Georg Ohm kiinnitti huomiota johtimen resistanssin riippuvuuteen sen pituudesta, jota käsiteltiin jo ohimennen aiemmilla tunneilla. Hän päätteli, että johtimen pituuden kasvaessa myös sen vastus kasvaa suoraan verrannollisesti. Lisäksi todettiin, että resistanssiin vaikuttaa myös johtimen poikkileikkaus, eli poikittaisleikkauksesta saadun kuvan pinta-ala. Lisäksi mitä suurempi poikkileikkausala, sitä pienempi vastus. Tästä voimme päätellä, että mitä paksumpi lanka, sitä pienempi sen vastus. Kaikki nämä tosiasiat saatiin kokeellisesti.

Geometristen parametrien lisäksi johtimen resistanssiin vaikuttaa myös suure, joka kuvaa aineen tyyppiä, josta johtime koostuu. Kokeissaan Om käytti eri materiaaleista valmistettuja johtimia. Kuparilankoja käytettäessä vastus oli yksisuuntainen, hopea - toinen, rauta - toinen jne. Ainetyyppiä kuvaava arvo tässä tapauksessa on ns. vastus.

Siten voimme saada seuraavat riippuvuudet johtimen resistanssille (kuva 1):

1. Resistanssi on suoraan verrannollinen johtimen pituuteen, joka mitataan metreinä SI:nä;

2. Resistanssi on kääntäen verrannollinen johtimen poikkileikkauspinta-alaan, jonka mittaamme mm 2 sen pienuuden vuoksi;

3. Resistanssi riippuu aineen ominaisresistanssista (lue "rho"), joka on taulukkoarvo ja mitataan yleensä .

Riisi. 1. Explorer

Esimerkkinä tässä on taulukko joidenkin metallien ominaisvastusarvoista, jotka on saatu kokeellisesti:

Resistanssi,

On syytä huomata, että joukossa hyvät oppaat, jotka ovat metalleja, parhaat ovat jalometallit, kun taas hopeaa pidetään eniten paras opas, koska sillä on pienin alhainen resistanssi. Tämä selittää jalometallien käytön sähkötekniikan erityisen tärkeitä elementtejä juotettaessa. Aineiden ominaisvastusarvoista voidaan tehdä johtopäätöksiä niistä käytännön sovellus- Eristysmateriaalien valmistukseen soveltuvat aineet, joilla on suuri resistiivisyys, ja matalaresistiiviset soveltuvat johtimiin.

Kommentti. Monissa taulukoissa resistanssi mitataan yksiköissä, mikä liittyy pinta-alan SI-mittaukseen m2.

Resistanssin fyysinen merkitys- johtimen vastus, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 mm 2.

Kaava johtimen sähkövastuksen laskemiseksi edellä esitettyjen näkökohtien perusteella on seuraava:

Jos kiinnität huomiota tähän kaavaan, voit päätellä, että se ilmaisee johtimen ominaisvastusta, eli määrittämällä johtimen virran ja jännitteen sekä mittaamalla sen pituuden poikkileikkausalalla, voit käyttää Ohmin lakia ja määritettyä kaavaa. resistanssin laskemiseen. Sitten sen arvoa voidaan verrata taulukon tietoihin ja määrittää, mistä aineesta johdin on valmistettu.

Monimutkaisia ​​sähköpiirejä, kuten esimerkiksi voimalinjoja, suunniteltaessa on otettava huomioon kaikki parametrit, jotka vaikuttavat johtimien resistanssiin. Tällaisissa projekteissa on tärkeää tasapainottaa johtimien pituuksien, poikkileikkausten ja materiaalien suhteita, jotta virran lämpövaikutus voidaan kompensoida tehokkaasti.

Seuraavalla oppitunnilla tarkastellaan reostaatiksi kutsutun laitteen suunnittelua ja toimintaperiaatetta, jonka pääominaisuus on vastus.

Bibliografia

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fysiikka 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fysiikka 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fysiikka 8. - M.: Valaistuminen.

1. Internet-portaali Exir.ru ().
2. Siistiä fysiikkaa ().

Kotitehtävät

1. Sivu 103-106: kysymykset nro 1-6. Peryshkin A.V. Fysiikka 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Alumiini- ja rautalankojen pituus ja poikkipinta-ala ovat samat. Kummalla johtimella on suurempi vastus?
3. Mikä on kuparilangan, jonka pituus on 10 m ja jonka poikkipinta-ala on 0,17 mm 2, vastus?
4. Millä eri halkaisijaltaan olevista umpirautatangoista on suurempi sähkövastus? Tankojen massat ovat samat.

Kun tiedämme sähkövastuksen syyn, voimme päätellä, että vastus riippuu johtimen mitoista (pituus ja paksuus) ja mm materiaali, josta se on valmistettu. Kokemus vahvistaa tämän päätelmän.

Kuva 262 esittää kokoonpanon tällaisen kokeen suorittamiseksi. Virtalähdepiiri kytketään päälle vuorotellen erilaisia ​​johtimia, esim.

• saman paksuiset, mutta eripituiset nikkelilangat;
• samanpituiset, mutta eripaksuudet nikkelilangat (eri poikkileikkausalat);
• samanpituisia ja -paksuisia nikkeli- ja nikromilankoja.

Piirin virta mitataan ampeerimittarilla ja jännite volttimittarilla.

Kun tiedät johtimen päissä olevan jännitteen ja siinä olevan virran Ohmin lain avulla, voit määrittää kunkin johtimen resistanssin.

Ohm oli ensimmäinen, joka tutki kokein johtimen resistanssin riippuvuutta sen koosta ja materiaalista. Hän löysi tämän vastustuksen suoraan verrannollinen johtimen pituuteen, on kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan ja riippuu johtimen materiaalista.

1 m pitkän johtimen resistanssia, jonka poikkileikkauspinta-ala on 1 m2, kutsutaan resistanssiksi. Esittelemme kirjainmerkinnät: p - resistanssi, I - pituus ja S - johtimen poikkipinta-ala. Sitten vastustusta johdin R ilmaistaan ​​kaavalla:

Tästä kaavasta voit määrittää resistiivisyyden yksikön:

yksiköitä p = yksikköä R * yksikköä S/ yksikköä l

Yksiköistä lähtien R = 1 ohm, yksikköä. S = 1 m2, yksikköä. l = 1 m, sitten yksiköllä

1 Ohm * 1 m2/1 m tai 1 Ohm * m

On helpompi ilmaista johtimen poikkipinta-ala neliömillimetreinä, koska se on useimmiten pieni. Sitten yhdellä vastus on:

1 ohm *mm2/m

Käytämme tätä yksikköä jatkossa.

Taulukossa 13 on esitetty joidenkin aineiden ominaisvastusarvot 20 °C:ssa. (Lämpötila on ilmoitettu, koska johtimen vastus muutoksella lämpötilan vaihtelut.)

Kaikista metalleista hopealla ja kuparilla on pienin ominaisvastus. Siksi hopea ja kupari ovat parhaita sähkönjohtimia.

Sähköpiirien johdotuksessa käytetään alumiini-, kupari- ja rautajohtoja.

Kysymyksiä. 1. Miten johtimen resistanssi riippuu sen pituudesta ja poikkipinta-alasta? 2. Kuinka osoittaa kokeellisesti johtimen resistanssin riippuvuus sen pituudesta, poikkileikkausalasta ja materiaalista? 3. Millä nimellä kutsutaan johtimen ominaisvastusta? 4. Millä kaavalla voidaan laskea johtimien resistanssi? 5. Millä yksiköillä johtimen ominaisvastus mitataan? 6. Millä taulukossa 13 olevista metalleista on pienin ominaisvastus? 7. Mistä materiaalista käytännössä käytetyt johtimet on valmistettu?

Sisältö:

Suunniteltaessa sähköverkot Asunnoissa tai omakotitaloissa on pakollista laskea johtojen ja kaapeleiden poikkileikkaus. Laskelmien suorittamiseen käytetään indikaattoreita, kuten virrankulutuksen arvoa ja verkon läpi kulkevaa virran voimakkuutta. Resistanssia ei oteta huomioon kaapelilinjojen lyhyen pituuden vuoksi. Tämä indikaattori on kuitenkin välttämätön pitkille voimalinjoille ja jännitehäviöille eri alueilla. Kuparilangan resistanssi on erityisen tärkeä. Tällaisia ​​johtoja käytetään yhä enemmän nykyaikaisissa verkoissa, joten niiden fyysiset ominaisuudet on otettava huomioon suunnittelussa.

Vastarinnan käsitteet ja merkitys

Materiaalien sähkövastusta käytetään laajasti ja se otetaan huomioon sähkötekniikassa. Tämän arvon avulla voit asettaa johtojen ja kaapeleiden perusparametrit, erityisesti piilotetulla menetelmällä. Ensin määritetään vedetyn linjan tarkka pituus ja langan valmistukseen käytetty materiaali. Alkutietojen laskemisen jälkeen on täysin mahdollista mitata kaapeli.

Perinteisiin sähköjohtoihin verrattuna vastusparametrit ovat elektroniikassa kriittisiä. Sitä tarkastellaan ja verrataan yhdessä muiden julkaisussa olevien indikaattorien kanssa elektroniset piirit. Näissä tapauksissa väärin valittu johdinresistanssi voi aiheuttaa toimintahäiriön kaikissa järjestelmän osissa. Tämä voi tapahtua, jos käytät liian ohutta johtoa liitettäväksi tietokoneen virtalähteeseen. Johtimen jännite laskee hieman, mikä saa tietokoneen toimimaan väärin.

Kuparilangan vastus riippuu monista tekijöistä ja ennen kaikkea itse materiaalin fysikaalisista ominaisuuksista. Lisäksi otetaan huomioon johtimen halkaisija tai poikkileikkaus, joka määritetään kaavalla tai erityisellä taulukolla.

Pöytä

Kuparijohtimen resistanssiin vaikuttavat useat lisäfysikaaliset suureet. Ensinnäkin ympäristön lämpötila on otettava huomioon. Kaikki tietävät, että kun johtimen lämpötila nousee, sen vastus kasvaa. Samaan aikaan virta pienenee johtuen molempien suureiden kääntäen verrannollisesta riippuvuudesta. Tämä koskee ensisijaisesti metalleja, joilla on positiivinen lämpötilakerroin. Esimerkki negatiivisesta kertoimesta on hehkulampuissa käytetty volframiseos. Tässä seoksessa virran voimakkuus ei laske edes erittäin korkeissa lämpötiloissa.

Kuinka laskea vastus

Kuparilangan resistanssin laskemiseen on useita menetelmiä. Yksinkertaisin on taulukkoversio, joka näyttää toisiinsa liittyvät parametrit. Siksi vastuksen lisäksi määritetään langan virranvoimakkuus, halkaisija tai poikkileikkaus.

Toisessa tapauksessa käytetään erilaisia. Jokaiseen niistä asetetaan joukko fysikaalisia määriä kuparilankaa, joiden avulla saadaan tarkat tulokset. Useimmat näistä laskimista käyttävät 0,0172 ohmia*mm 2 /m. Joissakin tapauksissa tällainen keskiarvo voi vaikuttaa laskelmien tarkkuuteen.

Vaikeimpana vaihtoehdona pidetään manuaalisia laskelmia kaavalla: R = p x L/S, jossa p on kuparin ominaisvastus, L on johtimen pituus ja S on tämän johtimen poikkileikkaus. On huomattava, että taulukko määrittelee kuparilangan resistanssin yhdeksi pienimmistä. Vain hopealla on pienempi arvo.

Jokaisella kappaleella, jonka läpi sähkövirta kulkee, on tietty vastus sille. Johdinmateriaalin ominaisuutta estää sähkövirtaa kulkemasta sen läpi kutsutaan sähkövastukseksi.

Mitä suurempi johtimen resistanssi on, sitä huonommin se johtaa sähkövirtaa, ja päinvastoin, mitä pienempi johtimen vastus, sitä helpompi sähkövirran kulkee tämän johtimen läpi.

Erilaisten johtimien resistanssi riippuu materiaalista, josta ne on valmistettu. Eri materiaalien sähkövastuksen karakterisoimiseksi on otettu käyttöön ns. resistanssin käsite.

Ominaisvastus on johtimen resistanssi, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 mm2. Resistanssi on merkitty kreikkalaisten aakkosten kirjaimella p (rho). Jokaisella materiaalilla, josta johdin on valmistettu, on oma ominaisvastus.

Esimerkiksi kuparin ominaisvastus on 0,0175, eli kuparijohtimen, jonka pituus on 1 m ja poikkileikkaus 1 mm2, resistanssi on 0,0175 ohmia. Alumiinin resistiivisyys on 0,029, raudan 0,135, konstantaan 0,48 ja nikromin 1-1,1.

Johtimen resistanssi on suoraan verrannollinen sen pituuteen, eli mitä pidempi johtime, sitä suurempi sen sähkövastus.

Johtimen resistanssi on kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan, eli mitä paksumpi johdin on, sitä pienempi sen vastus, ja päinvastoin, mitä ohuempi johtime, sitä suurempi sen vastus.

Johtimen resistanssi voidaan määrittää kaavalla:

missä r on johtimen resistanssi yksikössä (Ohm); ρ - johtimen ominaisvastus (Ohm*m); l on johtimen pituus (m); S - johtimen poikkipinta-ala (mm2).

Esimerkki: Määritä 200 m:n kuparilangan, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm2, resistanssi.

Esimerkki: Määritä resistanssi 200 m kuparilangalle, jonka poikkileikkaus on 2,5 mm2.

Eristys

Sähkötekniikan eristys on laitteiden suunnitteluelementti, joka estää sähkövirran kulkeutumisen sen läpi esimerkiksi ihmisten suojelemiseksi.

Eristykseen käytetään materiaaleja, joilla on dielektriset ominaisuudet: lasi, keramiikka, lukuisat polymeerit, kiille. Siellä on myös ilmaeristys, jossa ilma toimii eristimenä ja rakenneosat kiinnittävät eristettyjen johtimien tilarakenteen siten, että saadaan tarvittavat ilmaraot.

Eristäviä kansia voidaan valmistaa:

• valmistettu sähköä eristävästä kumista;
• valmistettu polyeteenistä;
• valmistettu silloitetusta ja vaahdotetusta polyeteenistä;
• silikonikumista;
• valmistettu polyvinyylikloridimuovista (PVC);
• valmistettu kyllästetystä kaapelipaperista;
• valmistettu polytetrafluorietyleenistä.

Kumieristys

Kumieristystä voidaan käyttää vain kumiletkun vaipan kanssa (jos saatavilla). Koska luonnonkumista valmistettu kumi on melko kallista, lähes kaikki kaapeliteollisuudessa käytettävä kumi on keinotekoista. Lisää kumiin:

• vulkanointiaineet (elementit, jotka mahdollistavat kumin lineaaristen sidosten muuttamisen tilasidoksiksi eristeessä, esimerkiksi rikki);
• vulkanointikiihdyttimet (vähentää ajankulutusta);
• täyteaineet (alenna materiaalin hintaa heikentämättä merkittävästi teknisiä ominaisuuksia);
• pehmennysaineet (lisäävät muoviominaisuuksia);
• antioksidantit (lisätty kuoriin auringon säteilyn kestämiseksi);
• väriaineet (halutun värin saamiseksi).

Kumi mahdollistaa suurten taivutussäteiden määrittämisen kaapelituotteisiin, joten sitä käytetään yhdessä kierretyn sydämen kanssa liikkuvien liitäntöjen johtimissa (KG-, KGESH-tuotemerkin kaapelit, RPSh-johto).
Erikoistuminen: käytetään yleisissä teollisuuskaapeleissa kuluttajien mobiiliyhteyksiin.

Positiiviset ominaisuudet:

• alhaiset keinotekoisen kumin kustannukset;
• hyvä joustavuus;
• korkeat sähköeristysominaisuudet (6 kertaa korkeammat kuin PVC-muovin arvo);
• ei käytännössä ime vesihöyryä ilmasta.

Negatiiviset ominaisuudet:

• sähkövastuksen pieneneminen lämpötilan noustessa +80°C:een;
• altistuminen auringonsäteilylle (kevyt hapetus), jota seuraa pintakerroksen tyypillinen halkeilu (kuoren puuttuessa);
• koostumukseen on lisättävä erityisiä aineita tietyn kemiallisen kestävyyden saavuttamiseksi;
• levittää tulta.

Lue myös:

Johdon resistanssin laskenta. Online-laskin.
Resistanssin riippuvuus johtimen materiaalista, pituudesta, halkaisijasta tai poikkileikkauksesta. Johtojen poikkipinta-alan laskenta kuormitustehosta riippuen.

Ensi silmäyksellä saattaa vaikuttaa siltä, ​​että tämä artikkeli on "Huomautuksia sähköasentajille" -osiosta.
Toisaalta, miksi ei, toisaalta meidän, uteliaiden elektroniikkainsinöörien, täytyy joskus laskea kelan käämin resistanssi tai kotitekoinen nikromivastus, ja ollaan rehellisiä, akustinen kaapeli korkealle laadukkaat äänentoistolaitteet.

Kaava tässä on melko yksinkertainen R = p*l/S, missä l ja S ovat vastaavasti johtimen pituus ja poikkipinta-ala ja p on materiaalin ominaisvastus, joten nämä laskelmat voidaan suorittaa itsenäisesti, aseistettuna laskimella ja a-molli ajatteli, että kaikki kerätyt tiedot on johdettava SI-järjestelmään.

No, tavallisille kavereille, jotka päättivät säästää aikaansa ja olla hermostumatta pienistä asioista, piirrämme yksinkertaisen taulukon.

TAULUKKO JOHDISTUSVASTUKSEN LASKEMISTA

Sivu osoittautui yksinäiseksi, joten laitan tänne taulukon niille, jotka haluavat yhdistää aikansa sähköjohtojen asennukseen, kytkeä voimakkaan energiankulutuslähteen tai vain katsoa sähköasentaja Vasilyn silmiin ja " kattilasta siemaillen", kysy reilu kysymys: "Miksi, juuri? Ehkä "Oletko päättänyt pilata minut? Miksi tarvitsen neljä neliötä hapetonta kuparia kahteen hehkulamppuun ja jääkaappiin? Mihin tarkalleen?"

Ja emme tee näitä laskelmia vapaasti eikä edes kansan viisauden mukaisesti, jonka mukaan "johdon vaadittava poikkileikkauspinta-ala on yhtä suuri kuin maksimivirta jaettuna 10:llä", mutta tiukasti noudattaen säädösasiakirjat Venäjän energiaministeriö sähköasennusten säännöistä.
Näissä säännöissä ei oteta huomioon johdot, joiden poikkileikkaus on pienempi kuin 1,5 mm2. Jätän myös ne huomiotta, ja myös alumiiniset, niiden räikeän arkaaisen luonteen vuoksi.
Niin.

Sähkövastus ja johtavuus

JOHDAN POIKKA-ALUEEN LASKEMINEN KUORMITUSTEHOSTA RIIPPUVAT

Johtimien häviöt johtuvat niiden resistanssin nollasta poikkeavasta arvosta, joka riippuu langan pituudesta.
Näiden lämmön muodossa ympäröivään tilaan vapautuvien häviöiden tehoarvot on esitetty taulukossa.
Tämän seurauksena jännite saavuttaa energiankuluttajan johtimen toisessa päässä hieman pienentyneessä muodossa - vähemmän kuin se oli lähteellä. Taulukosta käy ilmi, että esimerkiksi verkkojännitteellä 220 V ja 100 metrin johdonpituudella, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm2, jännite 4 kW:a kuluttavalla kuormalla ei ole 220, vaan 199 V.
Onko se hyvä vai huono?
Joillekin laitteille sillä ei ole väliä, jotkin toimivat, mutta pienemmällä teholla, ja toiset nousevat ja lähettävät sinut hiustenkuivaajaan pitkien johtojesi ja älypöytiesi mukana.
Energiaministeriö on siis energiaministeriö, eikä oma pää satu missään olosuhteissa. Jos tilanne kehittyy vastaavalla tavalla, on suora tie valita poikkileikkaukseltaan suuremmat johdot.

Johtimen virranvoimakkuus on suoraan verrannollinen sen ylitse kulkevaan jännitteeseen.

Johdon vastus.

Tämä tarkoittaa, että kun jännite kasvaa, myös virta kasvaa. Kuitenkin samalla jännitteellä, mutta käyttämällä eri johtimia, virran voimakkuus on erilainen. Voit sanoa sen toisin. Jos lisäät jännitettä, vaikka virran voimakkuus kasvaa, se on erilainen kaikkialla johtimen ominaisuuksista riippuen.

Tämän tietyn johtimen virran ja jännitteen välinen suhde edustaa kyseisen johtimen vastusta. Sitä merkitään R:llä ja se löytyy kaavasta R = U/I. Toisin sanoen resistanssi määritellään jännitteen ja virran suhteena. Mitä suurempi virta johtimessa on tietyllä jännitteellä, sitä pienempi on sen vastus. Mitä suurempi on tietyn virran jännite, sitä suurempi on johtimen vastus.

Kaava voidaan kirjoittaa uudelleen suhteessa virran voimakkuuteen: I = U/R (Ohmin laki). Tässä tapauksessa on selvempää, että mitä suurempi vastus, sitä pienempi virta.

Voidaan sanoa, että vastus estää jännitettä luomasta suurta virtaa.

Vastus itsessään on johtimen ominaisuus. Se ei riipu siihen kytketystä jännitteestä. Jos käytetään suurta jännitettä, virta muuttuu, mutta U/I-suhde ei muutu, eli vastus ei muutu.

Mistä johtimen resistanssi riippuu? Se on kateutta

• johtimen pituus,
• sen poikkileikkausala,
• aine, josta johdin on valmistettu,
• lämpötila.

Aineen ja sen vastustuskyvyn yhdistämiseksi otetaan käyttöön aineen ominaisresistanssin käsite. Se osoittaa, mikä resistanssi on tietyssä aineessa, jos siitä tehdyn johtimen pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 m2. Samanpituisilla ja -paksuisilla eri aineista valmistetuilla johtimilla on erilaiset resistanssit. Tämä johtuu siitä, että jokaisella metallilla (useimmiten ne ovat johtimia) on oma kidehila, oma määrä vapaita elektroneja.

Mitä pienempi aineen ominaisvastus on, sitä parempi sähkövirtaa se johtaa. Esimerkiksi hopealla, kuparilla, alumiinilla on alhainen resistanssi; paljon enemmän raudalle, volframille; erittäin suuri erilaisille seoksille.

Mitä pidempi johdin on, sitä suurempi vastus sillä on. Tämä käy selväksi, jos otamme huomioon, että elektronien liikkumista metalleissa estävät kidehilan muodostavat ionit. Mitä enemmän niitä, eli mitä pidempi johdin on, sitä suurempi on elektronin mahdollisuus hidastaa matkaansa.

Poikkileikkausalan kasvattaminen tekee tiestä kuitenkin leveämmän. Elektronien on helpompi virrata eikä törmätä kidehilan solmuihin. Siksi mitä paksumpi johdin on, sitä pienempi sen vastus.

Siten vastus on suoraan verrannollinen johtimen resistiivisuuteen (ρ) ja pituuteen (l) ja kääntäen verrannollinen sen poikkileikkauksen pinta-alaan (S). Saamme vastuskaavan:

Ensi silmäyksellä tämä kaava ei heijasta johtimen vastuksen riippuvuutta sen lämpötilasta. Aineen ominaisvastus mitataan kuitenkin tietyssä lämpötilassa (yleensä 20 °C). Siksi lämpötila otetaan huomioon. Laskelmia varten resistiivisteet otetaan erityisistä taulukoista.

Metallijohtimien osalta mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi vastus. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan noustessa hila-ionit alkavat värähdellä voimakkaammin ja häiritä enemmän elektronien liikettä. Kuitenkin elektrolyyteissä (ratkaisuissa, joissa varausta kuljettavat ionit eikä elektronit) vastus pienenee lämpötilan noustessa. Tässä tämä johtuu siitä, että mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän tapahtuu dissosiaatiota ioneiksi ja ne liikkuvat nopeammin liuoksessa.