Uzunluk ve kesit boyunca direncin hesaplanması. Direnç formülü. Komşu iletkenlerin etkisi

Sebebinin ne olduğunu biliyoruz elektrik direnci iletken, elektronların metal kristal kafesin iyonlarıyla etkileşimidir (§ 43). Bu nedenle, bir iletkenin direncinin, iletkenin uzunluğuna, kesit alanına ve yapıldığı maddeye bağlı olduğu varsayılabilir.

Şekil 74 böyle bir deneyin gerçekleştirilmesine yönelik kurulumu göstermektedir. Akım kaynağı devresine sırasıyla çeşitli iletkenler dahil edilir, örneğin:

1. aynı kalınlıkta ancak farklı uzunluklarda nikel teller;
2. aynı uzunlukta fakat farklı kalınlıklarda (farklı kesit alanları) nikel teller;
3. aynı uzunluk ve kalınlıkta nikel ve nikrom teller.

Devredeki akım bir ampermetre ile, voltaj ise bir voltmetre ile ölçülür.

İletkenin uçlarındaki gerilimi ve içindeki akımı bilerek Ohm yasasını kullanarak her bir iletkenin direncini belirleyebilirsiniz.

Pirinç. 74. İletken direncinin boyutuna ve madde türüne bağlılığı

Bu deneyleri yaptıktan sonra şunu tespit edeceğiz:

1. aynı kalınlıktaki iki nikel telden daha uzun olanın direnci daha fazladır;
2. aynı uzunluktaki iki nikelin telden, daha küçük kesitli tel daha büyük dirence sahiptir;
3. Aynı boyuttaki nikel ve nikrom teller farklı dirençlere sahiptir.

Ohm, bir iletkenin direncinin büyüklüğüne ve iletkenin yapıldığı maddeye bağımlılığını deneysel olarak inceleyen ilk kişiydi. Direncin iletkenin uzunluğuyla doğru orantılı, kesit alanıyla ters orantılı olduğunu ve iletkenin maddesine bağlı olduğunu buldu.

Direncin iletkenin yapıldığı malzemeye bağımlılığı nasıl dikkate alınır? Bunu yapmak için sözde hesaplayın bir maddenin direnci.

Spesifik direnç, belirli bir maddeden yapılmış, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına sahip bir iletkenin direncini belirleyen fiziksel bir niceliktir.

Hadi tanıştıralım harf atamaları: ρ iletkenin direncidir, I iletkenin uzunluğudur, S kesit alanıdır. Daha sonra iletken direnci R formülle ifade edilecektir.

Ondan şunu anlıyoruz:

Son formülden direnç birimini belirleyebilirsiniz. Direnç birimi 1 ohm, kesit alanı birimi 1 m2, uzunluk birimi 1 m olduğuna göre özdirenç birimi:

İletkenin kesit alanını milimetre kare cinsinden ifade etmek daha uygundur çünkü çoğunlukla küçüktür. O zaman direnç birimi şöyle olacaktır:

Tablo 8'de bazı maddelerin 20 °C'deki direnç değerleri gösterilmektedir. Spesifik direnç sıcaklıkla değişir. Örneğin metaller için direncin artan sıcaklıkla arttığı deneysel olarak tespit edilmiştir.

Tablo 8. Bazı maddelerin elektriksel direnci (t = 20 °C'de)

Tüm metaller arasında gümüş ve bakır en düşük dirence sahiptir. Bu nedenle gümüş ve bakır elektriği en iyi iletenlerdir.

Elektrik devrelerini kablolarken alüminyum, bakır ve demir teller kullanılır.

Çoğu durumda yüksek dirençli cihazlara ihtiyaç duyulur. Özel olarak oluşturulmuş alaşımlardan, yani yüksek dirence sahip maddelerden yapılırlar. Örneğin Tablo 8'de görüldüğü gibi nikrom alaşımı alüminyumdan neredeyse 40 kat daha fazla dirence sahiptir.

Porselen ve ebonitin direnci o kadar yüksektir ki elektrik akımını neredeyse hiç iletmezler, yalıtkan olarak kullanılırlar.

Sorular

1. Bir iletkenin direnci, uzunluğuna ve kesit alanına nasıl bağlıdır?
2. Bir iletkenin direncinin uzunluğuna, kesit alanına ve yapıldığı maddeye bağımlılığı deneysel olarak nasıl gösterilir?
3. Bir iletkenin direnci nedir?
4. İletkenlerin direncini hesaplamak için hangi formül kullanılabilir?
5. Bir iletkenin direnci hangi birimlerle ifade edilir?
6. Pratikte kullanılan iletkenler hangi maddelerden yapılır?

Ders, direncinin bağlı olduğu iletkenin önceden duyurulan parametrelerini ayrıntılı olarak ortaya koymaktadır. Bir iletkenin direncini hesaplamak için uzunluğunun, kesit alanının ve yapıldığı malzemenin önemli olduğu ortaya çıktı. İletkenin özünü karakterize eden bir iletkenin direnç kavramı tanıtıldı.

Ders:Elektromanyetik olaylar

Ders: İletken direncinin hesaplanması. Direnç

Önceki derslerde, elektrik direncinin bir devredeki akım gücünü nasıl etkilediği sorusunu zaten gündeme getirmiştik ancak bir iletkenin direncinin hangi spesifik faktörlere bağlı olduğunu tartışmadık. Bugünkü dersimizde bir iletkenin direncini belirleyen parametrelerini öğreneceğiz ve Georg Ohm'un deneylerinde iletkenlerin direncini nasıl araştırdığını öğreneceğiz.

Devredeki akımın dirence bağımlılığını elde etmek için Ohm, iletkenin direncini değiştirmenin gerekli olduğu çok sayıda deney yapmak zorunda kaldı. Bu bağlamda, bir iletkenin direncini bireysel parametrelerine bağlı olarak inceleme sorunuyla karşı karşıya kaldı. Her şeyden önce Georg Ohm, önceki derslerde tartışılan bir iletkenin direncinin uzunluğuna bağlı olduğuna dikkat çekti. İletkenin uzunluğu arttıkça direncinin de doğru orantılı olarak arttığı sonucuna vardı. Ayrıca direncin iletkenin kesitinden, yani enine kesitten elde edilen şeklin alanından da etkilendiği bulunmuştur. Ayrıca kesit alanı ne kadar büyük olursa direnç o kadar düşük olur. Bundan, tel ne kadar kalın olursa direncinin o kadar düşük olduğu sonucuna varabiliriz. Bütün bu gerçekler deneysel olarak elde edildi.

Bir iletkenin direnci, geometrik parametrelere ek olarak, iletkeni oluşturan maddenin türünü tanımlayan miktardan da etkilenir. Om, deneylerinde çeşitli malzemelerden yapılmış iletkenler kullandı. Bakır teller kullanıldığında direnç bir yönde, gümüş - başka, demir - başka, vb. Bu durumda maddenin türünü karakterize eden değere denir. direnç.

Böylece iletken direnci için aşağıdaki bağımlılıkları elde edebiliriz (Şekil 1):

1. Direnç, SI cinsinden m cinsinden ölçülen iletkenin uzunluğuyla doğru orantılıdır;

2. Direnç, küçük olmasından dolayı mm2 cinsinden ölçeceğimiz iletkenin kesit alanı ile ters orantılıdır;

3. Direnç, tablo halinde bir değer olan ve genellikle cinsinden ölçülen maddenin spesifik direncine (“rho” olarak okunur) bağlıdır.

Pirinç. 1. Kaşif

Örnek olarak bazı metallerin deneysel olarak elde edilen direnç değerlerinin bir tablosu:

Direnç,

arasında olduğunu belirtmekte fayda var. iyi rehberler metallerden en iyileri değerli metallerdir, gümüş ise en çok kabul edilir en iyi rehber, çünkü en küçük düşük dirence sahiptir. Bu, elektrik mühendisliğinde özellikle önemli elemanların lehimlenmesinde değerli metallerin kullanımını açıklamaktadır. Maddelerin direnç değerlerinden, bunların hakkında sonuçlar çıkarılabilir. pratik uygulama- direnci yüksek olan maddeler yalıtkan malzemelerin imalatına uygundur, direnci düşük olanlar ise iletkenlerin imalatına uygundur.

Yorum. Birçok tabloda özdirenç, m2 cinsinden alanın SI ölçümüyle ilişkili olarak ölçülür.

Direncin fiziksel anlamı- 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip bir iletkenin direnci.

Yukarıdaki hususlara dayanarak bir iletkenin elektrik direncini hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:

Bu formüle dikkat ederseniz iletkenin direncini ifade ettiği sonucuna varabilirsiniz yani iletken üzerindeki akımı ve gerilimi belirleyip uzunluğunu kesit alanıyla ölçerek Ohm yasasını ve belirtilen formülü kullanabilirsiniz. Direnci hesaplamak için. Daha sonra değeri tablodaki verilerle karşılaştırılarak iletkenin hangi maddeden yapıldığı belirlenebilir.

Örneğin elektrik hatları gibi karmaşık elektrik devreleri tasarlanırken iletkenlerin direncini etkileyen tüm parametreler dikkate alınmalıdır. Bu tür projelerde akımın termal etkisini etkili bir şekilde telafi etmek için iletkenlerin uzunluk, kesit ve malzeme oranlarının dengelenmesi önemlidir.

Bir sonraki derste, ana özelliği direnç olan, reostat adı verilen bir cihazın tasarımına ve çalışma prensibine bakacağız.

Kaynakça

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

1. İnternet portalı Exir.ru ().
2. Harika fizik ().

Ev ödevi

1. Sayfa 103-106: 1-6 numaralı sorular. Peryshkin A.V. Fizik 8. - M .: Bustard, 2010.
2. Alüminyum ve demir tellerin uzunluğu ve kesit alanı aynıdır. Hangi iletken daha büyük dirence sahiptir?
3. 10 m uzunluğunda ve kesit alanı 0,17 mm2 olan bir bakır telin direnci nedir?
4. Farklı çaplardaki katı demir çubuklardan hangisinin elektrik direnci daha büyüktür? Çubukların kütleleri aynıdır.

Elektrik direncinin nedenini bilerek şu sonuca varabiliriz: Direnç iletkenin boyutlarına (uzunluk ve kalınlık) ve yapıldığı malzeme. Deneyim bu sonucu doğrulamaktadır.

Şekil 262 böyle bir deneyin gerçekleştirilmesine yönelik düzeni göstermektedir. Akım kaynağı devresi sırayla açılır çeşitli iletkenler, örneğin:

• aynı kalınlıkta ancak farklı uzunluklarda nikel teller;
• aynı uzunlukta fakat farklı kalınlıklarda (farklı kesit alanları) nikel teller;
• aynı uzunluk ve kalınlıkta nikel ve nikrom teller.

Devredeki akım bir ampermetre ile, voltaj ise bir voltmetre ile ölçülür.

İletkenin uçlarındaki gerilimi ve içindeki akımı bilerek Ohm yasasını kullanarak her bir iletkenin direncini belirleyebilirsiniz.

Ohm, bir iletkenin direncinin boyutuna ve malzemesine bağımlılığını deneyler yoluyla inceleyen ilk kişiydi. Bu direnci buldu iletkenin uzunluğuyla doğru orantılıdır, kesit alanıyla ters orantılıdır ve iletkenin malzemesine bağlıdır.

1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına sahip bir iletkenin direncine direnç denir. Harf tanımlarını tanıtalım: p - direnç, I - uzunluk ve S - iletkenin kesit alanı. Daha sonra direniş iletken R aşağıdaki formülle ifade edilecektir:

Bu formülden direnç birimini belirleyebilirsiniz:

birimler p = birimler R* birimleri S/birimler ben

Birimlerden beri R = 1 Ohm, birim. S = 1 m2, birim. l = 1 m, ardından birim olarak

1 Ohm * 1 m2/1 m veya 1 Ohm * m

İletkenin kesit alanını milimetre kare cinsinden ifade etmek daha uygundur çünkü çoğunlukla küçüktür. Sonra birer birer direnç şöyle olacaktır:

1 Ohm *mm2/m

Bu cihazı gelecekte kullanacağız.

Tablo 13'te bazı maddelerin 20°C'deki direnç değerleri gösterilmektedir. (Sıcaklık belirtilmiştir çünkü değişimle iletken direnci Sıcaklık değişiklikleri.)

Tüm metaller arasında gümüş ve bakır en düşük dirence sahiptir. Bu nedenle gümüş ve bakır elektriği en iyi iletenlerdir.

Elektrik devrelerini kablolarken alüminyum, bakır ve demir teller kullanılır.

Sorular. 1. Bir iletkenin direnci onun uzunluğuna ve kesit alanına nasıl bağlıdır? 2. Bir iletkenin direncinin uzunluğuna, kesit alanına ve malzemesine bağımlılığı deneysel olarak nasıl gösterilir? 3. Bir iletkenin direncine ne denir? 4. İletkenlerin direncini hesaplamak için hangi formül kullanılabilir? 5. Bir iletkenin direnci hangi birimlerle ölçülür? 6. Tablo 13'te verilen metallerden hangisinin direnci en düşüktür? 7. Uygulamada kullanılan iletkenler hangi malzemeden yapılmıştır?

İçerik:

Tasarlarken elektrik ağları Dairelerde veya özel evlerde tel ve kabloların kesitinin hesaplanması zorunludur. Hesaplamalar yapmak için güç tüketiminin değeri ve ağdan akacak akım gücü gibi göstergeler kullanılır. Kablo hatlarının kısa olması nedeniyle direnç dikkate alınmaz. Ancak bu gösterge uzun enerji hatları ve farklı bölgelerdeki voltaj düşüşleri için gereklidir. Bakır telin direnci özellikle önemlidir. Bu tür teller modern ağlarda giderek daha fazla kullanılmaktadır, bu nedenle tasarım sırasında fiziksel özelliklerinin dikkate alınması gerekir.

Direnç kavramı ve anlamı

Malzemelerin elektriksel direnci elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmakta ve dikkate alınmaktadır. Bu değer, tellerin ve kabloların temel parametrelerini, özellikle de bunları gizli bir şekilde döşeme yöntemiyle ayarlamanıza olanak tanır. Öncelikle döşenen hattın tam uzunluğu ve teli üretmek için kullanılan malzeme belirlenir. İlk verileri hesapladıktan sonra kabloyu ölçmek oldukça mümkündür.

Geleneksel elektrik kablolarıyla karşılaştırıldığında direnç parametreleri elektronikte kritik öneme sahiptir. Raporda mevcut olan diğer göstergelerle birlikte dikkate alınır ve karşılaştırılır. elektronik devreler. Bu durumlarda yanlış seçilmiş tel direnci sistemin tüm elemanlarının arızalanmasına neden olabilir. Bilgisayarın güç kaynağına bağlanamayacak kadar ince bir kablo kullanırsanız bu durum meydana gelebilir. İletkendeki voltajda hafif bir azalma olacak ve bu da bilgisayarın hatalı çalışmasına neden olacaktır.

Bakır telin direnci birçok faktöre ve öncelikle malzemenin fiziksel özelliklerine bağlıdır. Ek olarak, bir formül veya özel bir tablo ile belirlenen iletkenin çapı veya kesiti de dikkate alınır.

Masa

Bir bakır iletkenin direnci birkaç ek fiziksel nicelikten etkilenir. Öncelikle ortam sıcaklığı dikkate alınmalıdır. Herkes bir iletkenin sıcaklığı arttıkça direncinin arttığını bilir. Aynı zamanda her iki miktarın ters orantılı bağımlılığı nedeniyle akım azalır. Bu öncelikle pozitif sıcaklık katsayısına sahip metaller için geçerlidir. Negatif katsayıya bir örnek, akkor lambalarda kullanılan tungsten alaşımıdır. Bu alaşımda çok yüksek sıcaklıklarda dahi akım dayanımı azalmaz.

Direnç nasıl hesaplanır

Bakır telin direncini hesaplamak için çeşitli yöntemler vardır. En basiti, birbiriyle ilişkili parametreleri gösteren tablo versiyonudur. Bu nedenle direncin yanı sıra telin akım gücü, çapı veya kesiti de belirlenir.

İkinci durumda çeşitli olanlar kullanılır. Her birine bir dizi fiziksel miktarda bakır tel yerleştirilir ve bunların yardımıyla doğru sonuçlar elde edilir. Bu hesap makinelerinin çoğu 0,0172 Ohm*mm2 /m kullanır. Bazı durumlarda böyle bir ortalama, hesaplamaların doğruluğunu etkileyebilir.

En zor seçeneğin şu formülü kullanarak manuel hesaplamalar olduğu kabul edilir: R = p x L/S, burada p bakırın direncidir, L iletkenin uzunluğudur ve S bu iletkenin kesitidir. Tablonun bakır telin direncini en düşüklerden biri olarak tanımladığı unutulmamalıdır. Yalnızca gümüşün değeri daha düşüktür.

İçinden elektrik akımı geçen herhangi bir cisim, ona karşı belirli bir direnç gösterir. İletken malzemenin içinden geçişi engelleme özelliği elektrik akımı elektriksel direnç denir.

Bir iletkenin direnci ne kadar büyük olursa, elektrik akımını o kadar kötü iletir ve tersine iletkenin direnci ne kadar düşük olursa, elektrik akımının bu iletkenden geçmesi o kadar kolay olur.

Çeşitli iletkenlerin direnci, yapıldıkları malzemeye bağlıdır. Çeşitli malzemelerin elektriksel direncini karakterize etmek için direnç adı verilen kavram tanıtılmıştır.

Özgül direnç, uzunluğu 1 m ve kesit alanı 1 mm2 olan bir iletkenin direncidir. Direnç Yunan alfabesinde p (rho) harfiyle gösterilir. İletkenin yapıldığı her malzemenin kendi direnci vardır.

Örneğin bakırın direnci 0,0175'tir, yani 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesitli bir bakır iletkenin direnci 0,0175 ohm'dur. Alüminyumun direnci 0,029, demirin direnci 0,135, konstantanın direnci 0,48 ve nikromun direnci 1-1,1'dir.

Bir iletkenin direnci uzunluğuyla doğru orantılıdır; yani iletken ne kadar uzun olursa elektrik direnci de o kadar büyük olur.

Bir iletkenin direnci kesit alanıyla ters orantılıdır; yani iletken ne kadar kalınsa direnci o kadar düşük olur ve bunun tersi olarak iletken ne kadar ince olursa direnci de o kadar büyük olur.

İletken direnci aşağıdaki formülle belirlenebilir:

burada r, (Ohm) cinsinden iletken direncidir; ρ—iletken direnci (Ohm*m); l, (m) cinsinden iletkenin uzunluğudur; S - (mm2) cinsinden iletken kesiti.

Örnek: 1,5 mm2 kesitli 200 m bakır telin direncini belirleyin.

Örnek: 2,5 mm2 kesitli 200 m bakır telin direncini belirleyin.

Yalıtım

Elektrik mühendisliğinde yalıtım, örneğin insanları korumak için elektrik akımının içinden geçişini önleyen bir ekipman tasarım öğesidir.

Yalıtım için dielektrik özelliklere sahip malzemeler kullanılır: cam, seramik, çok sayıda polimer, mika. Havanın bir yalıtkan rolü oynadığı bir hava yalıtımı da vardır ve yapısal elemanlar, gerekli hava boşluklarını sağlayacak şekilde yalıtılmış iletkenlerin mekansal konfigürasyonunu sabitler.

Yalıtım örtüleri üretilebilir:

• elektrik yalıtımlı kauçuktan yapılmıştır;
• polietilenden yapılmış;
• çapraz bağlı ve köpüklü polietilenden yapılmıştır;
• silikon kauçuktan;
• polivinil klorür plastikten (PVC) yapılmıştır;
• emprenye edilmiş kablo kağıdından yapılmıştır;
• politetrafloroetilenden yapılmıştır.

Kauçuk izolasyon

Kauçuk izolasyon yalnızca kauçuk hortum kılıfıyla (varsa) kullanılabilir. Doğal kauçuktan üretilen kauçuk oldukça pahalı olduğundan kablo sektöründe kullanılan kauçukların neredeyse tamamı yapaydır. Kauçuğa ekleyin:

• vulkanize edici maddeler (kauçuktaki doğrusal bağların izolasyondaki uzamsal bağlara dönüştürülmesine izin veren elementler, örneğin kükürt);
• vulkanizasyon hızlandırıcıları (zaman tüketimini azaltır);
• dolgu maddeleri (teknik özellikleri önemli ölçüde azaltmadan malzemenin fiyatını düşürür);
• yumuşatıcılar (plastik özellikleri arttırın);
• antioksidanlar (güneş ışınlarına karşı direnç için kabuklara eklenir);
• boyalar (istenen rengi vermek için).

Kauçuk, kablo ürünlerine büyük bükülme yarıçapları atamanıza izin verir, bu nedenle çok telli bir çekirdekle birlikte hareketli bağlantılar için iletkenlerde kullanılır (KG, KGESH marka kablolar, RPSh teli).
Uzmanlık: Tüketicilerin mobil bağlantısı için genel endüstriyel kablolarda kullanılır.

Olumlu özellikler:

• suni kauçuğun düşük maliyeti;
• iyi esneklik;
• yüksek elektrik yalıtım özellikleri (PVC plastik değerinden 6 kat daha yüksek);
• pratik olarak havadaki su buharını emmez.

Olumsuz nitelikler:

• sıcaklık +80°C'ye yükseldiğinde elektrik direncinde azalma;
• güneş radyasyonuna maruz kalma (ışık oksidasyonu) ve ardından yüzey katmanının karakteristik çatlaması (kabuk yokluğunda);
• belirli bir kimyasal direnç elde etmek için bileşime özel maddelerin eklenmesi gerekir;
• ateşi yayar.

Ayrıca okuyun:

Tel direncinin hesaplanması. Cevrimici hesap makinesi.
Direncin iletken malzemeye, uzunluğa, çapa veya kesite bağlılığı. Yük gücüne bağlı olarak tellerin kesit alanının hesaplanması.

İlk bakışta bu yazı “Elektrikçiler için Notlar” bölümünden alınmış gibi görünebilir.
Bir yandan neden olmasın, diğer yandan biz meraklı elektronik mühendisleri bazen bir indüktör sargısının veya ev yapımı bir nikrom direncin ve dürüst olalım, yüksek gerilim için bir akustik kablonun direncini hesaplamamız gerekir. kaliteli ses üreten ekipman.

Buradaki formül oldukça basit R = p*l/S'dir; burada l ve S sırasıyla iletkenin uzunluğu ve kesit alanıdır ve p malzemenin direncidir, dolayısıyla bu hesaplamalar yapılabilir bağımsız olarak, bir hesap makinesiyle donanmış ve A minör, toplanan tüm verilerin SI sistemine yönlendirilmesi gerektiğini düşünüyordu.

Zamandan tasarruf etmeye ve önemsiz şeyler yüzünden sinirlenmemeye karar veren normal erkekler için basit bir tablo çizeceğiz.

İLETKEN DİRENCİNİ HESAPLAMA TABLOSU

Sayfa yalnız çıktı, bu yüzden zamanlarını elektrik kablolarının döşenmesiyle bağlamak, güçlü bir enerji tüketimi kaynağı bağlamak veya sadece elektrikçi Vasily'nin gözlerine bakmak isteyenler için buraya bir masa koyacağım ve, " "Çömlekten yudumlarken" adil bir soru sorun: "Neden, tam olarak? Belki "Beni mahvetmeye mi karar verdin? İki ampul ve bir buzdolabı için neden dört kare oksijensiz bakıra ihtiyacım var? Tam olarak ne için?"

Ve bu hesaplamaları özgürce değil, hatta "telin gerekli kesit alanı maksimum akımın 10'a bölünmesine eşittir" diyen halk bilgeliğine uygun olarak değil, tam olarak uygun olarak yapacağız. düzenleyici belgeler Rusya Enerji Bakanlığı elektrik tesisatlarının kurulumuna ilişkin kurallar hakkında.
Bu kurallar, kesiti 1,5 mm2'den küçük olan kabloları dikkate almaz. Ayrıca bariz arkaik doğaları nedeniyle onları ve alüminyum olanları da görmezden geleceğim.
Bu yüzden.

Elektriksel direnç ve iletkenlik

YÜK GÜCÜNE BAĞLI OLARAK TEL KESİT ALANI HESAPLANMASI

İletkenlerdeki kayıplar, telin uzunluğuna bağlı olarak dirençlerinin sıfır olmayan değeri nedeniyle ortaya çıkar.
Isı şeklinde çevreye salınan bu kayıpların güç değerleri tabloda verilmiştir.
Sonuç olarak voltaj, telin diğer ucundaki enerji tüketicisine, kaynakta olduğundan biraz daha düşük bir biçimde ulaşır. Tablo, örneğin 220 V'luk bir ağ voltajı ve 1,5 mm2 kesitli 100 metrelik bir kablo uzunluğu ile 4 kW tüketen bir yükteki voltajın 220 değil 199 V olacağını göstermektedir.
İyi mi kötü mü?
Bazı cihazlar için sorun yok, bazıları daha düşük güçle çalışacak, bazıları ise sizi uzun kablolarınız ve akıllı masalarınızla birlikte saç kurutma makinesine gönderecek.
Dolayısıyla Enerji Bakanlığı Enerji Bakanlığıdır ve insanın kendi başı hiçbir şekilde zarar görmez. Durum benzer şekilde gelişirse, daha büyük kesitli telleri seçmenin doğrudan bir yolu vardır.

Bir iletkendeki akım gücü, üzerindeki voltajla doğru orantılıdır.

Tel direnci.

Bu, gerilim arttıkça akımın da arttığı anlamına gelir. Bununla birlikte, aynı voltajda ancak farklı iletkenler kullanıldığında akım gücü farklıdır. Farklı söyleyebilirsin. Gerilimi arttırırsanız, akım gücü artsa da iletkenin özelliklerine bağlı olarak her yerde farklı olacaktır.

Söz konusu iletken için akım-voltaj ilişkisi o iletkenin direncini temsil eder. R ile gösterilir ve R = U/I formülüyle bulunur. Yani direnç, voltajın akıma oranı olarak tanımlanır. Belirli bir voltajda bir iletkendeki akım ne kadar büyük olursa direnci o kadar düşük olur. Belirli bir akım için voltaj ne kadar büyük olursa, iletkenin direnci de o kadar büyük olur.

Formül mevcut güce göre yeniden yazılabilir: I = U/R (Ohm yasası). Bu durumda direnç ne kadar büyük olursa akımın o kadar az olacağı açıktır.

Direncin voltajın büyük bir akım oluşturmasını engellediğini söyleyebiliriz.

Direncin kendisi iletkenin bir özelliğidir. Kendisine uygulanan voltaja bağlı değildir. Büyük bir voltaj uygulanırsa akım değişecektir ancak U/I oranı değişmeyecektir, yani direnç değişmeyecektir.

Bir iletkenin direnci neye bağlıdır? Bu kıskançlık

• iletken uzunluğu,
• kesit alanı,
• iletkenin yapıldığı madde,
• sıcaklık.

Bir maddeyi ve onun direncini birbirine bağlamak için, bir maddenin spesifik direnci kavramı tanıtılmaktadır. Belirli bir maddeden yapılmış bir iletkenin uzunluğu 1 m ve kesit alanı 1 m2 ise direncin ne olacağını gösterir. Farklı maddelerden yapılmış aynı uzunluk ve kalınlıktaki iletkenler farklı dirençlere sahip olacaktır. Bunun nedeni, her metalin (çoğunlukla iletkendirler) kendi kristal kafesine, kendi serbest elektron sayısına sahip olmasıdır.

Bir maddenin direnci ne kadar düşükse, elektrik akımını o kadar iyi iletir. Örneğin gümüş, bakır, alüminyumun direnci düşüktür; demir ve tungsten için çok daha fazlası; çeşitli alaşımlar için çok büyüktür.

İletken ne kadar uzun olursa direnci de o kadar büyük olur. Metallerdeki elektronların hareketinin kristal kafesi oluşturan iyonlar tarafından engellendiğini hesaba katarsak bu daha da netleşir. Bunlardan ne kadar çoksa, yani iletken ne kadar uzunsa, elektronun yolunu yavaşlatma şansı da o kadar artar.

Ancak kesit alanının arttırılması yolun daha geniş olmasını sağlar. Elektronların akması ve kristal kafesin düğümleriyle çarpışmaması daha kolaydır. Bu nedenle iletken ne kadar kalınsa direnci de o kadar düşük olur.

Dolayısıyla direnç, iletkenin direnci (ρ) ve uzunluğu (l) ile doğru orantılı, kesit alanı (S) ile ters orantılıdır. Direnç formülünü elde ederiz:

İlk bakışta bu formül, iletkenin direncinin sıcaklığına bağımlılığını yansıtmamaktadır. Ancak bir maddenin özdirenci belirli bir sıcaklıkta (genellikle 20 °C) ölçülür. Bu nedenle sıcaklık dikkate alınır. Hesaplamalar için dirençler özel tablolardan alınmıştır.

Metal iletkenler için sıcaklık ne kadar yüksek olursa direnç de o kadar büyük olur. Bunun nedeni sıcaklık arttıkça kafes iyonlarının daha güçlü titremeye başlaması ve elektronların hareketine daha fazla müdahale etmesidir. Ancak elektrolitlerde (yükün elektronlar yerine iyonlar tarafından taşındığı çözeltiler) sıcaklık arttıkça direnç azalır. Bunun nedeni, sıcaklık ne kadar yüksek olursa, iyonlara ayrışmanın o kadar fazla olması ve çözelti içinde daha hızlı hareket etmeleridir.