Kaip keičiasi elektrinė varža? Laidininkų savitoji varža: varis, aliuminis, plienas
Elektros srovė I bet kurioje medžiagoje sukuriama įkrautoms dalelėms judant tam tikra kryptimi dėl išorinės energijos taikymo (potencialų skirtumas U). Kiekviena medžiaga turi individualių savybių, kurios skirtingai veikia srovės praėjimą joje. Šios savybės įvertinamos pagal elektrinę varžą R.
Georgas Ohmas empiriškai nustatė veiksnius, turinčius įtakos medžiagos elektrinei varžai, ir išvedė ją iš įtampos ir srovės, kuri pavadinta jo vardu. Jo vardu pavadintas pasipriešinimo matavimo vienetas tarptautinėje SI sistemoje. 1 omas yra vienalytės, 106,3 cm ilgio gyvsidabrio stulpelio, kurio plotas, atsparumo vertė, išmatuota 0 ° C temperatūroje skerspjūvis per 1 mm2.
Apibrėžimas
Įvertinti ir praktiškai pritaikyti medžiagas elektros prietaisų gamybai, terminas "laidininko varža". Pridėtas būdvardis „specifinis“ nurodo veiksnį, pagal kurį naudojamas atitinkamos medžiagos pamatinio tūrio vertė. Tai leidžia įvertinti įvairių medžiagų elektrinius parametrus.
Atsižvelgiama į tai, kad laidininko varža didėja didėjant jo ilgiui ir mažėjant skerspjūviui. SI sistemoje naudojamas vienalyčio, 1 metro ilgio ir 1 m 2 skerspjūvio laidininko tūris. Techniniuose skaičiavimuose naudojamas pasenęs, bet patogus nesisteminis tūrio vienetas, susidedantis iš 1 metro ilgio ir 1 mm 2 ploto. Atsparumo ρ formulė parodyta paveikslėlyje.
Medžiagų elektrinėms savybėms nustatyti buvo įvesta kita charakteristika - savitasis laidumas b. Jis atvirkščiai proporcingas savitosios varžos dydžiui ir lemia medžiagos gebėjimą pravesti elektros srovę: b = 1/ρ.
Kaip varža priklauso nuo temperatūros?
Medžiagos laidumą įtakoja jos temperatūra. Skirtingos medžiagų grupės kaitinamos ar vėsinamos skirtingai. Į šią savybę atsižvelgiama elektros laidai dirba už lauke karštyje ir šaltyje.
Laido medžiaga ir savitoji varža parenkama atsižvelgiant į eksploatavimo sąlygas.
Padidėjęs laidininkų atsparumas srovei kaitinant paaiškinamas tuo, kad kylant metalo temperatūrai didėja atomų ir elektros krūvininkų judėjimo visomis kryptimis intensyvumas, o tai sukuria nereikalingas kliūtis judėjimui. įkrautų dalelių viena kryptimi ir sumažina jų srauto kiekį.
Jei sumažinsite metalo temperatūrą, pagerės srovės praėjimo sąlygos. Kai atšaldoma iki kritinės temperatūros, daugelis metalų turi superlaidumo reiškinį, kai jų elektrinė varža praktiškai lygi nuliui. Ši savybė plačiai naudojama galinguose elektromagnetuose.
Temperatūros poveikį metalo laidumui naudoja elektros pramonė, gamindama įprastas kaitinamąsias lempas. Kai per juos praeina srovė, ji įkaista iki tokios būsenos, kad skleidžia šviesos srautą. Normaliomis sąlygomis nichromo savitoji varža yra apie 1,05÷1,4 (omų ∙mm 2)/m.
Kai įjungiama lemputė, per kaitrinį siūlą praeina didelė srovė, kuri labai greitai įkaitina metalą. Tuo pačiu metu didėja pasipriešinimas elektros grandinė, ribojant pradinę srovę iki vardinės vertės, reikalingos apšvietimui sukurti. Tokiu būdu srovės stiprumas lengvai reguliuojamas per nichromo spiralę, todėl nereikia naudoti sudėtingų balastų, naudojamų LED ir fluorescenciniuose šaltiniuose.
Kaip technologijoje naudojamų medžiagų savitoji varža?
Spalvotieji taurieji metalai pasižymi geresnėmis savybėmis elektros laidumas. Todėl kritiniai elektros prietaisų kontaktai yra pagaminti iš sidabro. Tačiau tai padidina galutinę viso produkto kainą. Pats priimtiniausias variantas – naudoti pigesnius metalus. Pavyzdžiui, vario savitoji varža, lygi 0,0175 (omų ∙mm 2)/m, yra gana tinkama tokiems tikslams.
Taurieji metalai- auksas, sidabras, platina, paladis, iridis, rodis, rutenis ir osmis, pavadinti daugiausia dėl didelio cheminio atsparumo ir gražios išvaizdos papuošaluose. Be to, auksas, sidabras ir platina pasižymi dideliu lankstumu, o platinos grupės metalai – atsparumu ugniai ir, kaip ir auksui, cheminiu inertiškumu. Šie tauriųjų metalų privalumai yra sujungti.
Vario lydiniai, turintys gerą laidumą, naudojami šuntams, ribojantiems didelių srovių srautą per didelės galios ampermetrų matavimo galvutę, gaminti.
Atsparumas aliuminio 0,026÷0,029 (omų ∙mm 2)/m yra šiek tiek didesnis nei vario, tačiau šio metalo gamyba ir savikaina yra mažesnė. Be to, jis lengvesnis. Tai paaiškina platų jo naudojimą energetikos sektoriuje lauko laidų ir kabelių gyslų gamybai.
Geležies savitoji varža 0,13 (omo ∙mm 2)/m taip pat leidžia ją naudoti perdavimui elektros srovė, tačiau tai lemia didesnius galios nuostolius. Plieno lydiniai padidino stiprumą. Todėl į aukštos įtampos elektros linijų aliuminio viršutinius laidus įaudžiami plieniniai siūlai, kurie skirti atlaikyti tempimo apkrovas.
Tai ypač aktualu, kai ant laidų susidaro ledas arba pučia stiprūs vėjo gūsiai.
Kai kurie lydiniai, pavyzdžiui, konstantinas ir nikelis, tam tikrame diapazone turi termiškai stabilias varžines charakteristikas. Nikelio elektrinė savitoji varža išlieka beveik nepakitusi nuo 0 iki 100 laipsnių Celsijaus. Todėl spiralės reostatams yra pagamintos iš nikelio.
Matavimo priemonėse plačiai naudojama savybė griežtai keisti platinos varžos vertes priklausomai nuo jos temperatūros. Jei elektros srovė iš stabilizuotos įtampos šaltinio praeina per platinos laidininką ir apskaičiuojama varžos vertė, tai parodys platinos temperatūrą. Tai leidžia skalę sugraduoti laipsniais, atitinkančiais Ohm vertes. Šis metodas leidžia išmatuoti temperatūrą laipsnių dalių tikslumu.
Kartais norint išspręsti praktines problemas, reikia žinoti kabelio varža arba savitoji varža. Šiuo tikslu kabelių gaminių žinynuose pateikiamos vienos šerdies indukcinės ir aktyviosios varžos vertės kiekvienai skerspjūvio vertei. Jų pagalba apskaičiuojamos leistinos apkrovos ir susidaro šiluma, nustatomos priimtinos eksploatavimo sąlygos ir parenkama efektyvi apsauga.
Metalų laidumui įtakos turi jų apdirbimo būdas. Naudojant slėgį plastinei deformacijai, suardoma kristalinės gardelės struktūra, padidėja defektų skaičius ir padidėja atsparumas. Jai sumažinti naudojamas rekristalizacinis atkaitinimas.
Metalus tempiant arba gniuždant juose atsiranda tamprioji deformacija, nuo kurios mažėja elektronų šiluminių virpesių amplitudės ir kažkiek sumažėja varža.
Projektuojant įžeminimo sistemas, būtina atsižvelgti. Jis skiriasi nuo aukščiau pateikto metodo apibrėžimu ir matuojamas SI vienetais - Ohm∙metras. Jis naudojamas elektros srovės tekėjimo žemėje kokybei įvertinti.
Dirvožemio laidumui įtakos turi daug veiksnių, įskaitant dirvožemio drėgmę, tankį, dalelių dydį, temperatūrą, druskų, rūgščių ir šarmų koncentraciją.
- Konstantanas (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
- Manganinas (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
- Nikelio sidabras (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
- Nikelinas (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
- Nichromas (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
- Reonatas (84 Cu, 12 Mn, 4 Zn)
- Fechral (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)
Nichromo varža
Kiekvienas kūnas, per kurį teka elektros srovė, automatiškai turi tam tikrą pasipriešinimą. Laidininko savybė atsispirti elektros srovei vadinama elektrine varža.
Pasvarstykime elektronų teorija šis reiškinys. Judėdami laidininku, laisvieji elektronai savo kelyje nuolat susiduria su kitais elektronais ir atomais. Sąveikaujant su jais laisvasis elektronas praranda dalį savo krūvio. Taigi elektronai susiduria su laidininko medžiagos pasipriešinimu. Kiekvienas kūnas turi savo atominę struktūrą, kuri suteikia skirtingą atsparumą elektros srovei. Atsparumo vienetas laikomas omu. Medžiagų atsparumas žymimas R arba r.
Kuo mažesnė laidininko varža, tuo lengviau elektros srovė praeina per šį kūną. Ir atvirkščiai: kuo didesnė varža, tuo blogiau kūnas praleidžia elektros srovę.
Kiekvieno atskiro laidininko varža priklauso nuo medžiagos, iš kurios jis pagamintas, savybių. Norint tiksliai apibūdinti tam tikros medžiagos elektrinę varžą, buvo įvesta varžos sąvoka (nichromas, aliuminis ir kt.). Savitoji varža laikoma iki 1 m ilgio laidininko, kurio skerspjūvis yra 1 kvadratinis metras, varža. mm. Šis rodiklis žymimas raide p. Kiekviena laidininko gamyboje naudojama medžiaga turi savo varžą. Pavyzdžiui, apsvarstykite nichromo ir fechralio varžą (daugiau nei 3 mm):
- Х15Н60 – 1,13 omo*mm/m
- Х23У5Т — 1,39 Ohm*mm/m
- Х20Н80 – 1,12 omo*mm/m
- ХН70У - 1,30 Ohm*mm/m
- ХН20УС — 1,02 Ohm*mm/m
Nichromo ir fechralio varža rodo pagrindinę jų taikymo sritį: prietaisų gamybą terminis veiksmas, buitine technika ir elektro šildymo elementai pramoninės krosnys.
Kadangi nichromas ir fechralas daugiausia naudojami šildymo elementų gamyboje, dažniausiai naudojami gaminiai nichromo siūlas, juosta, juostelė X15N60 ir X20N80, taip pat fechralinė viela X23Yu5T.
Kiekvienam laidininkui yra savitoji varža. Ši vertė susideda iš omų, padaugintų iš kvadratinio milimetro, tada padalijus iš vieno metro. Kitaip tariant, tai yra laidininko, kurio ilgis yra 1 metras, o skerspjūvis yra 1 mm 2, varža. Tas pats pasakytina apie vario, unikalaus metalo, plačiai naudojamo elektrotechnikoje ir energetikoje, varžą.
Vario savybės
Dėl savo savybių šis metalas buvo vienas pirmųjų pradėtas naudoti elektros srityje. Visų pirma, varis yra kalioji ir kali medžiaga, turinti puikias elektros laidumo savybes. Vis dar nėra lygiavertis pakeitimasšiam dirigentui.
Ypatingai vertinamos ypatingo elektrolitinio vario, kuris pasižymi dideliu grynumu, savybės. Ši medžiaga leido gaminti laidus su minimalus storis 10 mikronų.
Be didelio elektros laidumo, varis puikiai tinka skardavimui ir kitokiam apdorojimui.
Varis ir jo varža
Bet kuris laidininkas turi pasipriešinimą, jei per jį praeina elektros srovė. Reikšmė priklauso nuo laidininko ilgio ir jo skerspjūvio, taip pat nuo tam tikrų temperatūrų poveikio. Todėl laidininkų savitoji varža priklauso ne tik nuo pačios medžiagos, bet ir nuo specifinio jos ilgio bei skerspjūvio ploto. Kuo lengviau medžiaga praleidžia krūvį per save, tuo mažesnė jo varža. Vario savitoji varža yra 0,0171 omo x 1 mm 2 /1 m ir yra tik šiek tiek prastesnė nei sidabro. Tačiau pramoniniu mastu sidabro naudojimas nėra ekonomiškai pelningas, todėl varis yra geriausias laidininkas, naudojamas energetikoje.
Vario savitoji varža taip pat susijusi su dideliu jo laidumu. Šios vertės yra tiesiogiai priešingos viena kitai. Vario, kaip laidininko, savybės taip pat priklauso nuo atsparumo temperatūros koeficiento. Tai ypač pasakytina apie varžą, kuriai įtakos turi laidininko temperatūra.
Taigi dėl savo savybių varis plačiai paplito ne tik kaip laidininkas. Šis metalas naudojamas daugumoje instrumentų, prietaisų ir mazgų, kurių veikimas yra susijęs su elektros srove.
Uždarius elektros grandinę, kurios gnybtuose yra potencialų skirtumas, atsiranda elektros srovė. Laisvieji elektronai, veikiami elektrinio lauko jėgų, juda išilgai laidininko. Judėdami elektronai susiduria su laidininko atomais ir suteikia jiems kinetinės energijos tiekimą. Elektronų judėjimo greitis nuolat kinta: elektronams susidūrus su atomais, molekulėmis ir kitais elektronais jis mažėja, tada veikiamas elektrinio lauko didėja ir vėl mažėja naujo susidūrimo metu. Dėl to laidininke susidaro vienodas elektronų srautas kelių centimetro dalių per sekundę greičiu. Todėl elektronai, einantys per laidininką, visada susiduria su pasipriešinimu jų judėjimui iš jo pusės. Kai elektros srovė praeina per laidininką, pastarasis įkaista.
Elektrinė varža
Laidininko elektrinė varža, kuri žymima lotyniška raide r, yra kūno ar terpės savybė elektros energiją paversti šilumine energija, kai per ją teka elektros srovė.
Diagramose elektrinė varža nurodyta, kaip parodyta 1 paveiksle, A.
Kintama elektrinė varža, skirta pakeisti srovę grandinėje, vadinama reostatas. Diagramose reostatai pažymėti kaip parodyta 1 paveiksle, b. IN bendras vaizdas Reostatas pagamintas iš vienokios ar kitokios varžos vielos, apvyniotos ant izoliuojančio pagrindo. Slankiklis arba reostato svirtis dedama į tam tikrą padėtį, dėl kurios į grandinę įvedamas reikiamas pasipriešinimas.
Ilgas laidininkas su mažu skerspjūviu sukuria didelį pasipriešinimą srovei. Trumpi laidai su dideliu skerspjūviu suteikia mažą atsparumą srovei.
Jei paimtume du laidininkus iš skirtingos medžiagos, bet vienodo ilgio ir skerspjūvio, tada laidininkai srovę ves skirtingai. Tai rodo, kad laidininko varža priklauso nuo paties laidininko medžiagos.
Laidininko temperatūra taip pat turi įtakos jo varžai. Kylant temperatūrai, metalų atsparumas didėja, o skysčių ir anglies atsparumas mažėja. Tik kai kurie specialūs metalų lydiniai (manganinas, konstantanas, nikelis ir kiti) beveik nekeičia savo atsparumo kylant temperatūrai.
Taigi, matome, kad laidininko elektrinė varža priklauso nuo: 1) laidininko ilgio, 2) laidininko skerspjūvio, 3) laidininko medžiagos, 4) laidininko temperatūros.
Atsparumo vienetas yra vienas omas. Om dažnai žymimas didžiąja graikiška raide Ω (omega). Todėl užuot rašę „Laidžio varža yra 15 omų“, galite tiesiog parašyti: r= 15 Ω.
1000 omų vadinamas 1 kiloomų(1kOhm arba 1kΩ),
1 000 000 omų vadinamas 1 megaohmas(1 mOhm arba 1MΩ).
Lyginant laidininkų varžą nuo įvairios medžiagos Kiekvienam mėginiui reikia paimti tam tikrą ilgį ir skerspjūvį. Tada galėsime spręsti, kuri medžiaga geriau ar blogiau praleidžia elektros srovę.
Vaizdo įrašas 1. Laidininko varža
Elektrinė varža
Vadinama 1 m ilgio, 1 mm² skerspjūvio laidininko varža omuose varža ir žymimas graikiška raide ρ (ro).
1 lentelėje parodytos kai kurių laidininkų savitosios varžos.
1 lentelė
Įvairių laidininkų varžos
Lentelėje parodyta, kad 1 m ilgio ir 1 mm² skerspjūvio geležinės vielos varža yra 0,13 omo. Norint gauti 1 Ohm varžą, reikia paimti 7,7 m tokio laido. Sidabras turi mažiausią varžą. 1 omo varžą galima gauti paėmus 62,5 m sidabrinės vielos, kurios skerspjūvis yra 1 mm². Sidabras yra geriausias laidininkas, tačiau sidabro kaina neįtraukia jo masinio naudojimo galimybės. Po sidabro lentelėje atsiranda varis: 1 m varinė viela kurio skerspjūvis yra 1 mm², jo varža yra 0,0175 omo. Norint gauti 1 omo varžą, reikia paimti 57 m tokio laido.
Chemiškai grynas varis, gautas rafinuojant, buvo plačiai naudojamas elektros inžinerijoje, gaminant laidus, kabelius ir apvijas. elektros mašinos ir prietaisai. Aliuminis ir geležis taip pat plačiai naudojami kaip laidininkai.
Laidininko varžą galima nustatyti pagal formulę:
Kur r– laidininko varža omais; ρ – specifinė laidininko varža; l– laidininko ilgis m; S– laidininko skerspjūvis mm².
1 pavyzdys. Nustatykite 200 m geležinės vielos, kurios skerspjūvis 5 mm², varžą.
2 pavyzdys. Apskaičiuokite 2 km aliuminio vielos, kurios skerspjūvis 2,5 mm², varžą.
Iš varžos formulės galite lengvai nustatyti laidininko ilgį, varžą ir skerspjūvį.
3 pavyzdys. Radijo imtuvui reikia apvynioti 30 omų rezistorių iš nikelio vielos, kurios skerspjūvis yra 0,21 mm². Nustatykite reikiamą laido ilgį.
4 pavyzdys. Nustatykite 20 m nichrominės vielos skerspjūvį, jei jo varža yra 25 omai.
5 pavyzdys. 0,5 mm² skerspjūvio ir 40 m ilgio vielos varža yra 16 omų. Nustatykite vielos medžiagą.
Laidininko medžiaga apibūdina jo varžą.
Remdamiesi varžos lentele, nustatome, kad švinas turi tokią varžą.
Aukščiau buvo nurodyta, kad laidininkų varža priklauso nuo temperatūros. Atlikime tokį eksperimentą. Suvyniokime kelis metrus plonos metalinės vielos spiralės pavidalu ir prijunkite šią spiralę prie akumuliatoriaus grandinės. Norėdami išmatuoti srovę, prie grandinės prijungiame ampermetrą. Kai spiralė kaitinama degiklio liepsnoje, pastebėsite, kad ampermetro rodmenys sumažės. Tai rodo, kad kaitinant metalinės vielos varža didėja.
Kai kurių metalų, kaitinant 100°, varža padidėja 40–50%. Yra lydinių, kurie kaitinant šiek tiek keičia savo atsparumą. Kai kurie specialūs lydiniai, keičiantis temperatūrai, beveik nekeičia atsparumo. Metalinių laidininkų varža didėja kylant temperatūrai, o elektrolitų (skysčių laidininkų), anglies ir kai kurių kietųjų medžiagų varža, priešingai, mažėja.
Konstruojant varžos termometrus, naudojamas metalų gebėjimas keisti savo varžą keičiantis temperatūrai. Šis termometras yra platinos viela, suvyniota ant žėručio rėmo. Įdėjus termometrą, pavyzdžiui, į krosnį ir išmatavus platinos vielos varžą prieš ir po kaitinimo, galima nustatyti temperatūrą krosnyje.
Laidininko varžos pokytis kaitinant jį 1 omu pradinės varžos ir 1° temperatūros vadinamas atsparumo temperatūros koeficientas ir žymimas raide α.
Jei esant temperatūrai t 0 laidininko varža yra r 0 ir esant temperatūrai t lygus r t, tada atsparumo temperatūros koeficientas
Pastaba. Skaičiavimas pagal šią formulę gali būti atliekamas tik esant tam tikram temperatūros diapazonui (iki maždaug 200°C).
Pateikiame kai kurių metalų atsparumo temperatūros koeficiento α reikšmes (2 lentelė).
2 lentelė
Kai kurių metalų temperatūros koeficiento vertės
Iš temperatūros pasipriešinimo koeficiento formulės nustatome r t:
r t = r 0 .
6 pavyzdys. Nustatykite geležinės vielos, įkaitintos iki 200 ° C, varžą, jei jos varža 0 ° C temperatūroje buvo 100 omų.
r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 omai.
7 pavyzdys. Atsparumo termometras, pagamintas iš platinos vielos, turėjo 20 omų varžą 15 ° C temperatūroje. Termometras buvo įdėtas į orkaitę ir po kurio laiko buvo išmatuotas jo atsparumas. Paaiškėjo, kad jis yra lygus 29,6 omo. Nustatykite temperatūrą orkaitėje.
Elektros laidumas
Iki šiol laidininko varžą laikėme kliūtimi, kurią laidininkas suteikia elektros srovei. Bet vis tiek srovė teka per laidininką. Todėl, be pasipriešinimo (kliūties), laidininkas taip pat turi galimybę praleisti elektros srovę, tai yra laidumą.
Kuo laidininkas turi didesnę varžą, tuo mažesnis jo laidumas, blogiau praleidžia elektros srovę, ir atvirkščiai, kuo mažesnė laidininko varža, tuo didesnis laidumas, tuo lengviau srovei pereiti laidininką. Todėl laidininko varža ir laidumas yra abipusiai dydžiai.
Iš matematikos žinoma, kad atvirkštinė 5 yra 1/5 ir atvirkščiai, atvirkštinė 1/7 yra 7. Todėl jei laidininko varža žymima raide r, tada laidumas apibrėžiamas kaip 1/ r. Laidumą dažniausiai simbolizuoja raidė g.
Elektros laidumas matuojamas (1/Ohm) arba siemens.
8 pavyzdys. Laidininko varža yra 20 omų. Nustatykite jo laidumą.
Jeigu r= tada 20 omų
9 pavyzdys. Laidininko laidumas yra 0,1 (1/Ohm). Nustatykite jo atsparumą
Jei g = 0,1 (1 / Ohm), tada r= 1 / 0,1 = 10 (omų)
Ilgio ir atstumo keitiklis Masės keitiklis Tūrio keitiklis birių produktų ir maisto produktai Ploto keitiklis Tūrio ir vienetų keitiklis in kulinariniai receptai Temperatūros keitiklis Slėgis, mechaninis įtempis, Youngo modulio keitiklis Energijos ir darbo keitiklis Galios keitiklis Jėgos keitiklis Laiko keitiklis linijinis greitis Plokščiojo kampo šiluminio efektyvumo ir degalų efektyvumo keitiklio skaičiaus keitiklis į įvairios sistemos notation Informacijos kiekio matavimo vienetų keitiklis Valiutų kursai Matmenys moteriški drabužiai ir batai Vyriškų drabužių ir avalynės dydžiai Kampinio greičio ir sukimosi greičio keitiklis Pagreičio keitiklis Kampinio pagreičio keitiklis Tankio keitiklis Specifinio tūrio keitiklis Inercijos momento keitiklis Sukimo momento keitiklis Sukimo momento keitiklis Savitosios degimo šilumos keitiklis (pagal masę) Energijos tankio ir savitosios degimo šilumos keitiklis kuro (masės) tūrio) Temperatūros skirtumo keitiklis Šiluminio plėtimosi keitiklio koeficientas Šiluminės varžos keitiklis Šilumos laidumo keitiklis Savitosios šilumos talpos keitiklis Energijos poveikio ir galios keitiklis šiluminė spinduliuotėŠilumos srauto tankio keitiklis Šilumos perdavimo koeficiento keitiklis Tūrio srauto keitiklis Masės srauto keitiklis Molinis srauto keitiklis Masės srauto tankio keitiklis Molinės koncentracijos keitiklis Masės koncentracijos tirpale keitiklis Dinaminis (absoliutinis) klampos keitiklis Kinematinis klampos keitiklis Paviršiaus įtempio keitiklis Garų pralaidumo keitiklis Garų pralaidumo keitiklis garų perdavimo greičio keitiklis Lygio keitiklio garsas Mikrofono jautrumo keitiklis Garso slėgio lygio (SPL) keitiklis Garso slėgio lygio keitiklis su pasirenkamu etaloniniu slėgiu Skaisčio keitiklis Šviesos intensyvumo keitiklis Apšvietimo keitiklis Kompiuterinės grafikos raiškos keitiklis Dažnio ir bangos ilgio keitiklis Optinė galia dioptrijomis ir židinio nuotolis Optinė galia dioptrijų ir didinančių lęšių (×) keitiklis elektros krūvis Konverteris linijinis tankisĮkrovimo keitiklis paviršiaus tankisĮkrovimo tūris Įkrovimo tankio keitiklis Elektros srovės keitiklis Linijinės srovės tankio keitiklis Paviršiaus srovės tankio keitiklis Elektrostatinio lauko stiprumo keitiklis Elektrostatinio potencialo ir įtampos keitiklis Elektros varžos keitiklis Elektros savitumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis Elektros laidumo keitiklis dBm (dBm arba dBmW), dBV (dBV), vatai ir kiti vienetai Magnetovaros jėgos keitiklis Magnetinio lauko stiprumo keitiklis Magnetinio srauto keitiklis Magnetinės indukcijos keitiklis Spinduliuotė. Jonizuojančiosios spinduliuotės sugertos dozės galios keitiklis Radioaktyvumas. Radioaktyvaus skilimo keitiklis Radiacija. Ekspozicijos dozės keitiklis Radiacija. Absorbuotos dozės keitiklis Dešimtainio priešdėlio keitiklis Duomenų perdavimo tipografijos ir vaizdo gavimo vienetų keitiklis Medienos tūrio vieneto keitiklis Molinės masės skaičiavimas Periodinė lentelė cheminiai elementai D. I. Mendelejevas
1 omo centimetras [omų cm] = 0,01 omo metras [omų m]
Pradinė vertė
Konvertuota vertė
omų metras omų centimetrų omų colių mikroomų centimetrų mikroomų colių abom centimetro statomas centimetre apskritas mil omų pėdoje omų kv. milimetras vienam metrui
Daugiau apie elektrinę varžą
Bendra informacija
Kai tik elektra paliko mokslininkų laboratorijas ir buvo pradėta plačiai diegti praktikoje kasdienybė, iškilo klausimas ieškant medžiagų, kurios turi tam tikras, kartais visiškai priešingas charakteristikas, susijusias su elektros srovės tekėjimu per jas.
Pavyzdžiui, perduodant elektros energiją dideliais atstumais, vielos medžiaga buvo reikalinga siekiant sumažinti nuostolius dėl Džaulio šildymo kartu su mažo svorio charakteristikomis. To pavyzdys yra žinomos aukštos įtampos elektros linijos, pagamintos iš aliuminio laidai su plienine šerdimi.
Arba, priešingai, norint sukurti kompaktiškus vamzdinius elektrinius šildytuvus, reikėjo medžiagų, turinčių santykinai didelę elektrinę varžą ir aukštą šiluminį stabilumą. Paprasčiausias prietaiso, kuriame naudojamos panašių savybių medžiagos, pavyzdys yra paprastos virtuvės elektrinės viryklės degiklis.
Biologijoje ir medicinoje kaip elektrodai, zondai ir zondai naudojamiems laidininkams reikalingas didelis cheminis atsparumas ir suderinamumas su biomedžiagomis, kartu su mažu kontaktiniu atsparumu.
Visa išradėjų galaktika iš skirtingos šalys: Anglija, Rusija, Vokietija, Vengrija ir JAV. Tomas Edisonas, atlikęs daugiau nei tūkstantį eksperimentų, išbandęs gijų vaidmeniui tinkamų medžiagų savybes, sukūrė lempą su platinos spirale. Edisono lempos, nors ir tarnavo ilgą laiką, nebuvo praktiškos dėl brangios žaliavos.
Vėlesnis rusų išradėjo Lodygino darbas, siūlęs naudoti palyginti pigų, ugniai atsparų volframą ir didesnės varžos molibdeną kaip gijines medžiagas, nustatė. praktinis pritaikymas. Be to, Lodyginas pasiūlė siurbti orą iš kaitinamųjų lempų cilindrų, pakeičiant jį inertinėmis arba tauriosiomis dujomis, todėl buvo sukurtos modernios kaitrinės lempos. Įperkamų ir patvarių elektros lempų masinės gamybos pradininkė buvo „General Electric“ įmonė, kuriai Lodyginas perdavė teises į savo patentus ir vėliau ilgą laiką sėkmingai dirbo įmonės laboratorijose.
Šį sąrašą galima tęsti, nes smalsus žmogaus protas yra toks išradingas, kad kartais tam tikrai techninei problemai išspręsti prireikia medžiagų, turinčių iki šiol precedento neturinčių savybių arba su neįtikėtinais šių savybių deriniais. Gamta nebegali neatsilikti nuo mūsų apetito, o mokslininkai iš viso pasaulio įsitraukė į lenktynes, siekdami sukurti medžiagas, kurios neturi natūralių analogų.
Vienas iš svarbiausias savybes tiek natūralių, tiek sintetinių medžiagų yra elektrinė varža. Pavyzdys elektros prietaisas, kuriame ši savybė naudojama gryna forma, gali tarnauti kaip saugiklis, apsaugantis mūsų elektros ir elektroninę įrangą nuo srovės, viršijančios leistinas vertes.
Pažymėtina, kad naminiai standartinių saugiklių pakaitalai, pagaminti nežinant apie medžiagos varžą, kartais sukelia ne tik įvairių elementų perdegimą. elektros schemos, bet ir gaisrai namuose bei laidų gaisrai automobiliuose.
Tas pats pasakytina ir apie saugiklių keitimą elektros tinkluose, kai vietoj žemesnės vertės saugiklio įrengiamas didesnės darbinės srovės saugiklis. Tai veda prie elektros laidų perkaitimo ir netgi gaisrų, turinčių baisių pasekmių. Tai ypač pasakytina apie karkasinius namus.
Istorinis fonas
Konkrečios elektrinės varžos koncepcija atsirado dėl garsaus vokiečių fiziko Georgo Ohmo darbų, kurie teoriškai pagrindė ir daugybe eksperimentų įrodė ryšį tarp srovės stiprumo, akumuliatoriaus elektrovaros ir visų akumuliatoriaus dalių atsparumo. grandinę, taip atrasdamas elementarios elektros grandinės dėsnį, kuris tada buvo pavadintas jo vardu. Ohmas ištyrė tekančios srovės dydžio priklausomybę nuo naudojamos įtampos dydžio, nuo laidininko medžiagos ilgio ir formos, taip pat nuo medžiagos, naudojamos kaip laidžioji terpė, tipo.
Tuo pat metu turime pagerbti sero Humphry Davy, anglų chemiko, fiziko ir geologo, kuris pirmasis nustatė laidininko elektrinės varžos priklausomybę nuo jo ilgio ir skerspjūvio ploto, darbą. taip pat pažymėjo elektros laidumo priklausomybę nuo temperatūros.
Tyrinėdamas elektros srovės srauto priklausomybę nuo medžiagų rūšies, Ohmas atrado, kad kiekviena jam prieinama laidžioji medžiaga turi tam tikrą atsparumo srovei, būdingą tik jai, charakteristiką.
Pažymėtina, kad Ohmo laikais vienas iš šiandien labiausiai paplitusių laidininkų – aliuminis – turėjo ypač tauriojo metalo statusą, todėl Ohmas apsiribojo eksperimentais su variu, sidabru, auksu, platina, cinku, alavu, švinu ir geležimi. .
Galiausiai Ohmas įvedė medžiagos elektrinės varžos sąvoką kaip pagrindinę charakteristiką, visiškai nieko nežinodamas apie srovės srauto metaluose prigimtį ar jų atsparumo priklausomybę nuo temperatūros.
Savitoji elektrinė varža. Apibrėžimas
Elektrinė varža arba tiesiog savitoji varža yra pagrindinė laidžios medžiagos fizikinė savybė, apibūdinanti medžiagos gebėjimą neleisti tekėti elektros srovei. Jis žymimas graikiška raide ρ (tariama rho) ir apskaičiuojamas pagal Georgo Ohmo gautą empirinę atsparumo skaičiavimo formulę.
arba iš čia
kur R yra varža omais, S yra plotas m²/, L yra ilgis m
Elektrinės varžos matmuo tarptautinėje vienetų sistemoje SI išreiškiamas omų m.
Tai 1 m ilgio ir 1 m² skerspjūvio ploto / 1 omo vertės laidininko varža.
Elektrotechnikoje skaičiavimų patogumui įprasta naudoti elektrinės varžos vertės išvestinę, išreikštą omų mm²/m. Labiausiai paplitusių metalų ir jų lydinių varžos vertes galima rasti atitinkamose žinynuose.
1 ir 2 lentelėse parodytos įvairių dažniausiai naudojamų medžiagų varžos vertės.
1 lentelė. Kai kurių metalų savitoji varža
2 lentelė. Įprastų lydinių varža
Įvairių terpių savitoji elektrinė varža. Reiškinių fizika
Metalų ir jų lydinių, puslaidininkių ir dielektrikų savitoji varža
Šiandien, apsiginklavę žiniomis, galime iš anksto apskaičiuoti bet kurios natūralios ir sintetinės medžiagos elektrinę varžą, remdamiesi ja. cheminė sudėtis ir numatomą fizinę būklę.
Šios žinios padeda geriau išnaudoti medžiagų, kartais gana egzotiškų ir unikalių, galimybes.
Dėl vyraujančių idėjų, fizikos požiūriu kietosios medžiagos skirstomos į kristalines, polikristalines ir amorfines medžiagas.
Paprasčiausias būdas techniniu varžos skaičiavimu ar jos matavimu yra su amorfinėmis medžiagomis. Jie neturi ryškios kristalinės struktūros (nors gali turėti mikroskopinių tokių medžiagų intarpų), yra gana vienalytės cheminės sudėties ir pasižymi būdingomis savybėmis. šios medžiagos savybių.
Polikristalinėse medžiagose, kurias sudaro santykinai mažų tos pačios cheminės sudėties kristalų rinkinys, savybių elgsena labai nesiskiria nuo amorfinių medžiagų, nes elektrinė varža, kaip taisyklė, apibrėžiama kaip vientisa visuminė savybė. šio pavyzdžio medžiaga.
Padėtis yra sudėtingesnė su kristalinėmis medžiagomis, ypač su pavieniais kristalais, kurių elektrinė varža ir kitos elektrinės charakteristikos skiriasi, palyginti su jų kristalų simetrijos ašimis. Ši savybė vadinama kristalų anizotropija ir plačiai naudojama technologijoje, ypač kvarcinių generatorių radijo grandinėse, kur dažnio stabilumą lemia būtent tam tikram kvarco kristalui būdingų dažnių generavimas.
Kiekvienas iš mūsų, būdamas kompiuterio, planšetinio kompiuterio, mobilusis telefonas arba išmaniojo telefono, įskaitant rankinių laikrodžių savininkus elektroninis laikrodis iki iWatch, tuo pačiu yra kvarco kristalo savininkas. Iš to galime spręsti apie kvarcinių rezonatorių panaudojimo elektronikoje mastą, siekiantį dešimtis milijardų.
Be to, daugelio medžiagų, ypač puslaidininkių, savitoji varža priklauso nuo temperatūros, todėl atskaitos duomenys paprastai pateikiami matavimo temperatūroje, dažniausiai 20°C.
Unikalios platinos savybės, turinčios nuolatinę ir gerai ištirtą elektrinės varžos priklausomybę nuo temperatūros, taip pat galimybė gauti labai gryną metalą, buvo būtina sąlyga norint sukurti jos pagrindu veikiančius jutiklius plačioje temperatūroje. diapazonas.
Metalų varžos pamatinių verčių sklaida nustatoma pagal mėginių paruošimo metodus ir tam tikro mėginio metalo cheminį grynumą.
Lydinių atveju didesnis etaloninės varžos verčių išsibarstymas atsiranda dėl mėginių paruošimo metodų ir lydinio sudėties kintamumo.
Skysčių (elektrolitų) savitoji elektrinė varža
Skysčių varžos supratimas remiasi terminės disociacijos ir katijonų bei anijonų judrumo teorijomis. Pavyzdžiui, labiausiai paplitusiame skystyje Žemėje - paprastas vanduo, kai kurios jo molekulės, veikiamos temperatūros, suyra į jonus: H+ katijonus ir OH– anijonus. Įprastomis sąlygomis į vandenį panardintus elektrodus įjungus išorinę įtampą, dėl minėtų jonų judėjimo atsiranda srovė. Kaip paaiškėjo, vandens telkiniuose susidaro ištisos molekulių asociacijos, kartais susijungiančios su H+ katijonais arba OH– anijonais. Todėl jonų perdavimas klasteriais, veikiant elektros įtampai, vyksta taip: iš vienos pusės gavęs joną veikiančio elektrinio lauko kryptimi, klasteris „nuleidžia“ panašų joną iš kitos pusės. Tai puikiai paaiškina sankaupų buvimas vandenyje mokslinis faktas kad maždaug 4 °C temperatūroje vandens tankis yra didžiausias. Dauguma vandens molekulių yra klasteriuose dėl vandenilio ir kovalentinių ryšių, beveik kvazikristalinės būsenos; terminė disociacija minimali, o ledo kristalai, kurių tankis mažesnis (ledas plūduriuoja vandenyje), dar neprasidėjo.
Apskritai skysčių savitoji varža labiau priklauso nuo temperatūros, todėl ši charakteristika visada matuojama esant 293 K temperatūrai, kuri atitinka 20 °C temperatūrą.
Be vandens yra didelis skaičius kiti tirpikliai, galintys sudaryti tirpių medžiagų katijonus ir anijonus. Tokių sprendimų savitosios varžos išmanymas ir matavimas taip pat turi didelę praktinę reikšmę.
Vandeniniams druskų, rūgščių ir šarmų tirpalams tirpios medžiagos koncentracija vaidina svarbų vaidmenį nustatant tirpalo varžą. Pavyzdys yra ši lentelė, kurioje parodytos įvairių medžiagų, ištirpusių vandenyje 18 °C temperatūroje, varžos vertės:
3 lentelė. Įvairių medžiagų, ištirpusių vandenyje 18 °C temperatūroje, varžos vertės
Lentelės duomenys paimti iš Trumpos fizinės ir techninės žinyno, 1 tomo, - M.: 1960 m.
Izoliatorių savitoji varža
Elektros inžinerijos, elektronikos, radijo inžinerijos ir robotikos srityse didelę reikšmę turi visa klasė įvairių medžiagų, kurių savitoji varža yra gana didelė. Nepriklausomai nuo jų agregacijos būsenos – kietos, skystos ar dujinės – tokios medžiagos vadinamos izoliatoriais. Tokios medžiagos naudojamos atskiroms elektros grandinių dalims atskirti viena nuo kitos.
Kietųjų izoliatorių pavyzdys yra pažįstama lanksti elektros juosta, kurios dėka atstatome izoliaciją jungdami įvairūs laidai. Daugelis žmonių yra susipažinę su porcelianiniais pakabos izoliatoriais. oro linijos galios perdavimas, tekstolitinės plokštės su elektroniniais komponentais, įtrauktos į daugumą elektronikos gaminių, keramika, stiklas ir daugelis kitų medžiagų. Šiuolaikinis tvirtas izoliacinės medžiagos pagaminti iš plastikų ir elastomerų, leidžia saugiai naudoti įvairios įtampos elektros srovę įvairiuose įrenginiuose ir prietaisuose.
Be kietųjų izoliatorių, elektrotechnikoje plačiai naudojami skysti izoliatoriai, turintys didelę varžą. Elektros tinklų galios transformatoriuose skysta transformatorių alyva apsaugo nuo pertrūkių dėl saviindukcijos EMF, patikimai izoliuodama apvijų posūkius. Alyvos jungikliai gesinimui naudoja alyvą elektros lankas, kuris atsiranda perjungiant srovės šaltinius. Kondensatorių alyva naudojama kuriant kompaktiškus kondensatorius, pasižyminčius dideliu elektriniu našumu; be šių alyvų, kaip skysti izoliatoriai naudojamos natūralios medžiagos ricinos aliejus ir sintetiniai aliejai.
Esant normaliam atmosferos slėgiui visos dujos ir jų mišiniai elektrotechnikos požiūriu yra puikūs izoliatoriai, tačiau tauriosios dujos (ksenonas, argonas, neonas, kriptonas) dėl savo inertiškumo pasižymi didesne varža, kuri plačiai naudojama kai kurios technologijos sritys.
Tačiau labiausiai paplitęs izoliatorius yra oras, daugiausia susidedantis iš molekulinio azoto (75% masės), molekulinio deguonies (23,15% masės), argono (1,3% masės), anglies dioksido, vandenilio, vandens ir kai kurių priemaišų, įvairių tauriųjų dujų. Jis izoliuoja srovės srautą įprastuose buitiniuose šviesos jungikliuose, relės srovės jungikliuose, magnetiniuose starteriuose ir mechaniniuose jungikliuose. Reikėtų pažymėti, kad dujų ar jų mišinių slėgio sumažėjimas žemiau atmosferos slėgio padidina jų elektrinę varžą. Idealus izoliatorius šia prasme yra vakuumas.
Įvairių gruntų elektrinė varža
Vienas iš svarbiausių būdų apsaugoti žmogų nuo žalingo elektros srovės poveikio elektros instaliacijos avarijų metu yra apsauginis įžeminimo įrenginys.
Tai tyčinis elektros prietaisų korpuso ar korpuso prijungimas prie apsauginio įžeminimo įrenginio. Paprastai įžeminimas atliekamas plieninių arba varinių juostų, vamzdžių, strypų ar kampų, įkastų į žemę iki didesnio nei 2,5 metro gylio, pavidalu, kurie avarijos atveju užtikrina srovės tekėjimą išilgai grandinės įtaiso - korpusas arba korpusas - įžeminimas - neutralus šaltinio laidas AC. Šios grandinės varža turi būti ne didesnė kaip 4 omai. Tokiu atveju avarinio įrenginio korpuso įtampa sumažinama iki žmonėms saugių verčių, o automatiniai grandinės apsaugos įtaisai vienaip ar kitaip išjungia avarinį įrenginį.
Skaičiuojant apsauginius įžeminimo elementus, didelę reikšmę turi žinios apie gruntų varžą, kuri gali labai skirtis.
Remiantis informacinių lentelių duomenimis, parenkamas įžeminimo įrenginio plotas, pagal jį apskaičiuojamas įžeminimo elementų skaičius ir tikroji viso įrenginio konstrukcija. Apsauginio įžeminimo įrenginio konstrukciniai elementai sujungiami suvirinant.
Elektrinė tomografija
Elektros žvalgymas tiria paviršinę geologinę aplinką ir yra naudojamas rūdos ir nemetalinių mineralų bei kitų objektų paieškai remiantis įvairių dirbtinių elektrinių ir elektromagnetinių laukų tyrimais. Ypatingas elektros žvalgybos atvejis yra elektrinės varžos tomografija – savybių nustatymo metodas akmenys pagal jų specifinį atsparumą.
Metodo esmė ta, kad tam tikroje elektrinio lauko šaltinio padėtyje ant įvairių zondų atliekami įtampos matavimai, tada lauko šaltinis perkeliamas į kitą vietą arba perjungiamas į kitą šaltinį ir matavimai kartojami. Lauko šaltiniai ir lauko imtuvų zondai dedami ant paviršiaus ir šuliniuose.
Tada gauti duomenys apdorojami ir interpretuojami naudojant šiuolaikinius kompiuterinio apdorojimo metodus, kurie leidžia vizualizuoti informaciją dvimačių ir trimačių vaizdų pavidalu.
Elektrinė tomografija, būdama labai tiksli paieškos metodika, suteikia neįkainojamą pagalbą geologams, archeologams ir paleozoologams.
Nustačius naudingųjų iškasenų telkinių atsiradimo formą ir jų pasiskirstymo ribas (nubrėžiant kontūrus), galima nustatyti naudingųjų iškasenų gyslų telkinių atsiradimą, o tai žymiai sumažina tolesnio jų kūrimo kaštus.
Archeologams šis paieškos metodas suteikia vertingos informacijos apie senovinių palaidojimų vietą ir artefaktų buvimą juose, taip sumažinant kasimo išlaidas.
Paleozoologai naudoja elektrinę tomografiją ieškodami suakmenėjusių senovės gyvūnų liekanų; jų darbo rezultatus gamtos mokslų muziejuose galima pamatyti nuostabių priešistorinės megafaunos skeletų rekonstrukcijų pavidalu.
Be to, elektrinė tomografija naudojama statant ir vėliau eksploatuojant inžinerinius statinius: daugiaaukščius pastatus, užtvankas, pylimus, pylimus ir kt.
Atsparumo apibrėžimai praktikoje
Kartais, norėdami išspręsti praktines problemas, galime susidurti su užduotimi nustatyti medžiagos, pavyzdžiui, polistireninio putplasčio pjaustymo vielos, sudėtį. Turime dvi tinkamo skersmens vielos ritinius iš įvairių mums nežinomų medžiagų. Norint išspręsti problemą, reikia rasti jų elektrinę varžą ir tada, naudojant rastų verčių skirtumą arba naudojant paieškos lentelę, nustatyti vielos medžiagą.
Matuojame matuokliu ir iš kiekvieno pavyzdžio nupjauname 2 metrus vielos. Mikrometru nustatykime laidų d₁ ir d₂ skersmenis. Multimetro įjungimas apatinė riba varžos matavimus, išmatuokite bandinio R₁ varžą. Pakartojame procedūrą kitam mėginiui ir taip pat išmatuojame jo varžą R₂.
Atsižvelkime į tai, kad laidų skerspjūvio plotas apskaičiuojamas pagal formulę
S = π d 2 /4
Dabar elektrinės varžos skaičiavimo formulė atrodys taip:
ρ = R π d 2 /4 L
Pakeisdami gautas L, d₁ ir R₁ reikšmes į varžos apskaičiavimo formulę, pateiktą aukščiau esančiame straipsnyje, apskaičiuojame pirmojo mėginio ρ₁ reikšmę.
ρ 1 = 0,12 omo mm 2 /m
Pakeisdami gautas L, d₂ ir R₂ reikšmes į formulę, apskaičiuojame antrojo mėginio ρ₂ reikšmę.
ρ 2 = 1,2 omo mm 2 /m
Palyginę ρ₁ ir ρ₂ reikšmes su pirmiau pateiktoje 2 lentelėje pateiktais etaloniniais duomenimis, darome išvadą, kad pirmojo mėginio medžiaga yra plienas, o antrojo – nichromas, iš kurio pagaminsime pjaustytuvą.
Ar jums sunku išversti matavimo vienetus iš vienos kalbos į kitą? Kolegos pasiruošusios jums padėti. Paskelbkite klausimą TCTerminuose ir per kelias minutes gausite atsakymą.
