Što je električni otpor?

Električna struja I u bilo kojoj tvari nastaje kretanjem nabijenih čestica u određenom smjeru zbog primjene vanjske energije (potencijalna razlika U). Svaka tvar ima individualna svojstva koja na različite načine utječu na tok struje u njoj. Ova svojstva se procjenjuju električnim otporom R.

Georg Ohm empirijski je odredio čimbenike koji utječu na veličinu električnog otpora određene tvari formula njegove ovisnosti napona i struje koja je po njemu nazvana. Po njemu je nazvana SI jedinica otpora. 1 ohm je vrijednost otpora izmjerena na 0°C za homogeni stupac žive duljine 106,3 cm s površinom poprečnog presjeka od 1 mm2.

Definicija

Kako bi se ocijenili i u praksi primijenili materijali za proizvodnju električnih uređaja, uveden je pojam «otpor vodiča»... Dodani pridjev "specifičan" označava koeficijent iskorištenja referentne vrijednosti volumena koji je prihvaćen za predmetnu tvar. To omogućuje procjenu električnih parametara različitih materijala.

U ovom slučaju, uzima se u obzir da se otpor žice povećava s povećanjem njezine duljine i smanjenjem poprečnog presjeka. SI sustav koristi volumen homogene žice duljine 1 metar i poprečnog presjeka 1 m2... U tehničkim proračunima koristi se zastarjela, ali prikladna jedinica volumena izvan sustava, koja se sastoji od duljine 1 metra i površine od 1 mm.2... Formula za otpor ρ prikazana je na slici.

Za određivanje električnih svojstava tvari uvodi se još jedna karakteristika — specifična vodljivost b. Obrnuto je proporcionalan vrijednosti otpora, određuje sposobnost materijala da provodi električnu struju: b = 1 / p.

Kako otpor ovisi o temperaturi

Na vodljivost materijala utječe njegova temperatura. Različite skupine tvari ne ponašaju se jednako kada se zagrijavaju ili hlade. Ovo se svojstvo uzima u obzir za električne žice koje rade na otvorenom po toplom i hladnom vremenu.

Materijal i specifični otpor vodiča odabiru se uzimajući u obzir uvjete njegovog rada.

Povećanje otpora žica prolasku struje tijekom zagrijavanja objašnjava se činjenicom da se s povećanjem temperature metala u njemu povećava intenzitet kretanja atoma i nositelja električnih naboja u svim smjerovima, što stvara nepotrebne prepreke na kretanje nabijenih čestica u jednom smjeru i smanjuje vrijednost njihova toka.

Ako se temperatura metala smanji, tada se poboljšavaju uvjeti za prolaz struje.Kada se ohlade na kritičnu temperaturu, pojava supravodljivosti pojavljuje se u mnogim metalima, kada je njihov električni otpor praktički jednak nuli. Ovo se svojstvo naširoko koristi u elektromagnetima velike snage.

Utjecaj temperature na vodljivost metala koristi se u elektroindustriji u proizvodnji običnih žarulja sa žarnom niti. Njihova nichrome nit kada prođe struja, zagrijava se do takvog stanja da emitira svjetlosni tok. U normalnim uvjetima, otpor nikroma je oko 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Kada je žarulja uključena pod naponom, velika struja prolazi kroz žarnu nit, koja vrlo brzo zagrijava metal.Istodobno se povećava otpor električnog kruga, ograničavajući početnu struju na nazivnu vrijednost potrebnu za dobivanje osvjetljenja . Na ovaj način se pomoću nikrom spirale provodi jednostavna regulacija jakosti struje, nema potrebe za korištenjem složenih prigušnica koje se koriste u LED i fluorescentnim izvorima.

Kako je otpornost materijala koji se koriste u tehnici

Plemeniti metali koji ne sadrže željezo imaju najbolja svojstva električne vodljivosti. Stoga su kritični kontakti u električnim uređajima izrađeni od srebra. Ali to povećava konačnu cijenu cijelog proizvoda. Najprihvatljivija opcija je korištenje jeftinijih metala. Na primjer, otpor bakra jednak 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m sasvim je prikladan za takve svrhe.

Plemeniti metali - zlato, srebro, platina, paladij, iridij, rodij, rutenij i osmij, nazvani uglavnom zbog svoje visoke kemijske otpornosti i lijepog izgleda u nakitu.Također, zlato, srebro i platina imaju visoku plastičnost, a metali platinske skupine su vatrostalni i poput zlata kemijski inertan. Kombiniraju se ove prednosti plemenitih metala.

Bakrene legure dobre vodljivosti koriste se za izradu šantova koji ograničavaju protok velikih struja kroz mjernu glavu snažnih ampermetara.

Otpor aluminija 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m nešto je veći od otpora bakra, ali je proizvodnja i cijena ovog metala niža. Također je lakši. To objašnjava njegovu široku upotrebu u elektricitetu za proizvodnju vanjskih žica i kabelskih jezgri.

Otpor željeza od 0,13 (ohm ∙ mm2) / m također omogućuje njegovu upotrebu za prijenos električne struje, ali to dovodi do većih gubitaka snage. Čelične legure imaju povećanu čvrstoću. Stoga su čelične niti utkane u aluminijske nadzemne vodiče visokonaponskih vodova koji su projektirani da izdrže prekidna opterećenja.

To je osobito istinito kada se na žicama stvara led ili jaki udari vjetra.

Neke legure, na primjer konstantin i niklein, imaju toplinski stabilne otporne karakteristike unutar određenog raspona. Električni otpor Nickelinea praktički se ne mijenja od 0 do 100 stupnjeva Celzijusa. Stoga se svici reostata izrađuju od nikla.

U mjernim instrumentima naširoko se koristi svojstvo stroge promjene vrijednosti otpora platine u odnosu na njezinu temperaturu. Ako se električna struja iz stabiliziranog izvora napona propusti kroz platinastu žicu i izračuna se vrijednost otpora, to će pokazati temperaturu platine.To omogućuje stupnjevanje ljestvice u stupnjevima koji odgovaraju ohmskim vrijednostima. Ova metoda omogućuje vam mjerenje temperature s točnošću od frakcija stupnja.

Ponekad, da biste riješili praktične probleme, trebate znati opći ili specifični otpor kabela... U tu svrhu, imenici kabelskih proizvoda daju vrijednosti induktivnog i aktivnog otpora jedne jezgre za svaku vrijednost poprečni presjek. Pomoću njih se izračunavaju dopuštena opterećenja, proizvedena toplina, određuju dopušteni pogonski uvjeti i bira učinkovita zaštita.

Na specifičnu vodljivost metala utječe način njihove obrade. Korištenje pritiska za plastičnu deformaciju remeti strukturu kristalne rešetke, povećava broj defekata i povećava otpornost. Da bi se to smanjilo, koristi se rekristalizacijsko žarenje.

Istezanje ili sabijanje metala uzrokuje elastičnu deformaciju u njima, od čega se amplitude toplinskih vibracija elektrona smanjuju, a otpor se donekle smanjuje.

Pri projektiranju sustava uzemljenja potrebno je voditi računa otpor tla… Po definiciji se razlikuje od gornje metode i mjeri se u SI jedinicama — Ohmima. Metar. Uz njegovu pomoć procjenjuje se kvaliteta distribucije električne struje unutar zemlje.
Ovisnost otpora tla o vlažnosti i temperaturi tla:

Na vodljivost tla utječu mnogi čimbenici, uključujući vlažnost tla, gustoću, veličinu čestica, temperaturu, koncentraciju soli, kiselina i baza.