Spesifikk elektrisk motstand ved forskjellige temperaturer. Spesifikk elektrisk motstand

Kobber er et av de mest etterspurte metallene i næringer. Det er mest brukt i elektrikk og elektronikk. Oftest brukes det til fremstilling av viklinger for elektriske motorer og transformatorer. Hovedårsaken til å bruke dette materialet er at kobber har den laveste elektriske resistiviteten som er tilgjengelig i dag. Inntil et nytt materiale med en lavere verdi av denne indikatoren vises, er det trygt å si at det ikke vil være noen erstatning for kobber.

Generelle egenskaper ved kobber

Når det gjelder kobber, må det sies at det i begynnelsen av den elektriske æra begynte å bli brukt i produksjon av elektroteknikk. Stålet brukes hovedsakelig på grunn av de unike egenskapene denne legeringen har. I seg selv er det et materiale med høye duktilitetsegenskaper og god duktilitet.

Sammen med termisk ledningsevne til kobber, er en av de viktigste fordelene dens høye elektriske ledningsevne. Det er takket være denne eiendommen at kobber og mye brukt i kraftverk der den fungerer som en universell leder. Det mest verdifulle materialet er elektrolytisk kobber, som har en høy renhet på 99,95%. Takket være dette materialet blir det mulig å produsere kabler.

Fordeler med å bruke elektrolytisk kobber

Bruken av elektrolytisk kobber lar deg oppnå følgende:

• Gi høy elektrisk ledningsevne;
• Oppnå utmerket styling evne;
• Gi en høy grad av plastisitet.

applikasjoner

Kabelprodukter laget av elektrolytisk kobber er mye brukt i forskjellige bransjer. Det brukes oftest på følgende områder:

• elektrisk industri;
• elektriske apparater;
• bilindustrien;
• produksjon av datautstyr.

Hva er resistivitet?

For å forstå hva kobber er og dets egenskaper, er det nødvendig å forstå hovedparameteren til dette metallet - resistivitet. Det bør være kjent og brukes når du utfører beregninger.

Resistivitet forstås vanligvis som en fysisk mengde, som karakteriseres som metallets evne til å lede en elektrisk strøm.

Det er også nødvendig å kjenne denne verdien for å beregne den elektriske motstanden riktig dirigent. Ved beregning styres de også av de geometriske dimensjonene. Når du utfører beregninger, bruk følgende formel:

Denne formelen er kjent for mange. Ved å bruke den kan du enkelt beregne motstanden til en kobberkabel, bare fokusere på egenskapene til det elektriske nettverket. Den lar deg beregne effekten som ineffektivt brukes på oppvarming av kabelkjernen. I tillegg, en lignende formel lar deg utføre motstandsberegninger hvilken som helst kabel. Det spiller ingen rolle hvilket materiale som ble brukt til å lage kabelen - kobber, aluminium eller annen legering.

En parameter som elektrisk resistivitet måles i Ohm * mm2 / m. Denne indikatoren for kobberledninger lagt i en leilighet er 0,0175 Ohm * mm2 / m. Hvis du prøver å lete etter et alternativ til kobber - et materiale som kan brukes i stedet, da bare sølv kan betraktes som det eneste passende, der resistiviteten er 0,016 Ohm * mm2 / m. Når du velger et materiale, er det imidlertid nødvendig å være oppmerksom ikke bare på resistivitet, men også på omvendt konduktivitet. Denne verdien måles i Siemens (cm).

Siemens = 1 / Ohm.

For kobber av hvilken som helst vekt, har denne parameteren en sammensetning lik 5810000 S / m. Når det gjelder sølv, er dens inverse konduktivitet lik 62.500.000 S / m.

I vår verden av høyteknologi, når hvert hus har et stort antall elektriske enheter og installasjoner, er verdien av et slikt materiale som kobber ganske enkelt uvurderlig. Dette materialet brukes til å lage ledninger, uten som ingen plass kan gjøre. Hvis kobber ikke eksisterte, måtte mennesket bruke ledninger fra andre tilgjengelige materialer, for eksempel aluminium. I dette tilfellet må man imidlertid stå overfor ett problem. Saken er at dette materialet har en mye lavere ledningsevne enn kobberledere.

Resistivitet

Bruk av materialer med lav elektrisk og termisk ledningsevne av en hvilken som helst vekt fører til store tap av elektrisitet. EN det påvirker tapet av makt utstyret som brukes. De fleste eksperter kaller kobber som hovedmateriale for produksjon av isolerte ledninger. Det er hovedmaterialet som de enkelte elementene i utstyr drevet av elektrisk strøm er laget av.

• Kort installert i datamaskiner er utstyrt med etsede kobberbaner.
• Kobber brukes også til å lage et stort utvalg av elementer som brukes i elektroniske enheter.
• I transformatorer og elektriske motorer er den representert av en vikling som er laget av dette materialet.

Det er ingen tvil om at utvidelsen av omfanget av dette materialet vil skje med den videre utviklingen av teknisk fremgang. Selv om det i tillegg til kobber er andre materialer, bruker designeren likevel kobber for å lage utstyr og forskjellige installasjoner. Hovedårsaken til etterspørselen etter dette materialet er med god elektrisk og termisk ledningsevne av dette metallet, som det gir ved romtemperatur.

Temperatur motstandskoeffisient

Egenskapen til å redusere ledningsevne med økende temperatur er i besittelse av alle metaller med varmeledningsevne. Når temperaturen synker, øker konduktiviteten. Spesialister kaller egenskapen til synkende motstand med synkende temperatur spesielt interessant. Faktisk, i dette tilfellet, når temperaturen i rommet faller til en viss verdi, lederens elektriske motstand kan forsvinne og den vil flytte til superlederklassen.

For å bestemme motstandsindeksen til en bestemt leder med en viss vekt ved romtemperaturforhold, er det en kritisk motstandskoeffisient. Det er en verdi som viser endringen i motstanden til en seksjon av kretsen når temperaturen endres med en Kelvin. For å beregne den elektriske motstanden til en kobberleder i et bestemt tidsintervall, bruk følgende formel:

ΔR = α * R * ΔT, hvor α er temperaturkoeffisienten for elektrisk motstand.

Konklusjon

Kobber er et mye brukt materiale innen elektronikk. Det brukes ikke bare i vikling og kretser, men også som et metall for produksjon av kabelprodukter. For at maskiner og utstyr skal fungere effektivt, er det nødvendig riktig beregne resistiviteten til ledningene lagt i leiligheten. Det er en bestemt formel for dette. Når du kjenner det, kan du gjøre en beregning som lar deg finne ut den optimale verdien av kabeltverrsnittet. I dette tilfellet kan man unngå å miste kraften til utstyret og sikre at bruken blir effektiv.

Vi vet at årsaken til den elektriske motstanden til en leder er interaksjonen mellom elektroner og ioner av metallets krystallgitter (§ 43). Derfor kan det antas at en leders motstand avhenger av dens lengde og tverrsnittsareal, så vel som av stoffet den er laget av.

Figur 74 viser oppsettet for et slikt eksperiment. Ulike ledere er i sin tur inkludert i strømkildekretsen, for eksempel:

1. nikkeltråder av samme tykkelse, men forskjellige lengder;
2. nikkeltråder av samme lengde, men forskjellige tykkelser (forskjellige tverrsnittsarealer);
3. nikkel- og nikromtråder av samme lengde og tykkelse.

Strømmen i kretsen måles med et amperemeter, spenningen - med et voltmeter.

Å kjenne spenningen i enden av lederen og strømmen i den, i henhold til Ohms lov, kan du bestemme motstanden til hver av lederne.

Ris. 74. Avhengighet av motstanden til en leder på dens størrelse og stofftype

Etter å ha utført de angitte eksperimentene, vil vi slå fast at:

1. av to nikkelinetråder med samme tykkelse, har den lengre tråden mer motstand;
2. av to nikkelinledninger av samme lengde har en ledning med et mindre tverrsnitt en større motstand;
3. nikkel- og nikromtråder av samme størrelse har ulik motstand.

Avhengigheten av motstanden til en leder på dens størrelse og stoffet som lederen er laget av, ble først undersøkt eksperimentelt av Ohm. Han fant ut at motstanden er direkte proporsjonal med lederens lengde, omvendt proporsjonal med dens tverrsnittsareal og avhenger av lederens substans.

Hvordan ta hensyn til motstandens avhengighet av stoffet som lederen er laget av? For dette, den såkalte stoffresistivitet.

Resistivitet er en fysisk mengde som bestemmer motstanden til en leder laget av et gitt stoff med en lengde på 1 m og et tverrsnittsareal på 1 m 2.

La oss introdusere bokstavbetegnelser: ρ er lederens resistivitet, I er lederens lengde, S er dens tverrsnittsareal. Deretter vil motstanden til lederen R bli uttrykt med formelen

Fra det får vi det:

Fra den siste formelen kan du bestemme enheten for resistivitet. Siden motstandsenheten er 1 Ohm, enheten for tverrsnitt er 1 m2, og lengdenheten er 1 m, vil enheten for resistivitet være:

Det er mer praktisk å uttrykke lederens tverrsnittsareal i kvadratmillimeter, siden det vanligvis er lite. Da vil resistivitetsenheten være:

Tabell 8 viser verdiene for den spesifikke motstanden til noen stoffer ved 20 ° C. Resistivitet endres med temperaturen. Det ble eksperimentelt funnet at i metaller, for eksempel, øker resistiviteten med økende temperatur.

Tabell 8. Spesifikk elektrisk motstand for noen stoffer (ved t = 20 ° С)

Av alle metaller har sølv og kobber den laveste resistiviteten. Derfor er sølv og kobber de beste ledere for elektrisitet.

Ved tilkobling av elektriske kretser brukes aluminium, kobber og jerntråd.

I mange tilfeller er det nødvendig med enheter med høy motstand. De er laget av spesiallagde legeringer - stoffer med høy resistivitet. For eksempel, som det fremgår av tabell 8, har nikromlegeringen en resistivitet på nesten 40 ganger aluminiums.

Porselen og ebonitt har så høy resistivitet at de nesten ikke leder elektrisk strøm i det hele tatt, de brukes som isolatorer.

Spørsmål

1. Hvordan avhenger motstanden til en leder av dens lengde og tverrsnittsareal?
2. Hvordan vise eksperimentelt avhengigheten av motstanden til en leder på dens lengde, tverrsnittsareal og stoffet den er laget av?
3. Hva kalles resistiviteten til en leder?
4. Hvilken formel kan brukes til å beregne motstanden til lederne?
5. hvilke enheter uttrykkes lederens resistivitet i?
6. Hvilke stoffer brukes til å lage ledere som brukes i praksis?

Begrepet "resistivitet" refererer til en parameter som kobber eller annet metall besitter, og er ganske vanlig i spesiallitteraturen. Det er verdt å finne ut hva som menes med dette.

En av variantene av kobberkabel

Generell informasjon om elektrisk motstand

Først bør du vurdere begrepet elektrisk motstand. Som du vet, under virkningen av en elektrisk strøm på en leder (og kobber er et av de beste ledermetallene), forlater noen av elektronene i den sin plass i krystallgitteret og skynder seg mot lederens positive pol. Imidlertid forlater ikke alle elektroner krystallgitteret, noen av dem forblir i det og fortsetter å rotere rundt atomkjernen. Det er disse elektronene, så vel som atomene i krystallgitterets noder, som skaper elektrisk motstand, som forhindrer bevegelse av de frigitte partiklene.

Denne prosessen, som vi kort skisserte, er typisk for ethvert metall, inkludert kobber. Naturligvis motstår forskjellige metaller, som hver har en spesiell form og størrelse på krystallgitteret, bevegelse av elektrisk strøm gjennom dem på forskjellige måter. Det er disse forskjellene som kjennetegner resistiviteten - en indikator som er individuell for hvert metall.

Bruk av kobber i elektriske og elektroniske systemer

For å forstå årsaken til populariteten til kobber som materiale for fremstilling av elementer i elektriske og elektroniske systemer, er det nok å se på verdien av dets resistivitet i tabellen. For kobber er denne parameteren 0,0175 Ohm * mm2 / meter. I denne forbindelse er kobber bare nummer to til sølv.

Det er den lave resistiviteten, målt ved en temperatur på 20 grader Celsius, som er hovedårsaken til at nesten ingen elektronisk og elektrisk enhet kan klare seg uten kobber i dag. Kobber er hovedmaterialet for produksjon av ledninger og kabler, kretskort, elektriske motorer og strømtransformatordeler.

Den lave resistivitetskarakteristikken til kobber gjør at den kan brukes til produksjon av elektriske enheter med høye energibesparende egenskaper. I tillegg stiger temperaturen på kobberledere veldig svakt når en elektrisk strøm passerer gjennom dem.

Hva påvirker resistivitetsverdien?

Det er viktig å vite at resistivitetsverdien er avhengig av metallets kjemiske renhet. Når kobber inneholder en liten mengde aluminium (0,02%), kan verdien av denne parameteren øke betydelig (opptil 10%).

Denne koeffisienten påvirkes også av temperaturen på lederen. Dette forklares med det faktum at når temperaturen stiger, intensiveres vibrasjonene til metallatomene i nodene i krystallgitteret, noe som fører til det faktum at resistivitetskoeffisienten øker.

Derfor er verdien i denne parameteren gitt i alle referansetabeller under hensyntagen til en temperatur på 20 grader.

Hvordan beregne den totale motstanden til en leder?

Å vite hva resistiviteten er lik, er viktig for å utføre foreløpige beregninger av parametrene til elektrisk utstyr under konstruksjonen. I slike tilfeller bestemmes den totale motstanden til lederne til den designede enheten, som har visse størrelser og former. Etter å ha sett på verdien av lederens resistivitet på oppslagstabellen, etter å ha bestemt størrelsen og tverrsnittsarealet, kan du beregne verdien av dens totale motstand ved å bruke formelen:

Denne formelen bruker følgende notasjon:

• R er lederens totale motstand, som må bestemmes;
• p er resistiviteten til metallet som lederen er laget av (bestemt av tabellen);
• l er lederens lengde;
• S er dens tverrsnittsareal.

Elektrisk strøm oppstår som følge av å stenge en krets med potensialforskjell ved terminalene. Feltkreftene virker på frie elektroner og de beveger seg langs lederen. Under denne reisen møter elektroner med atomer og overfører en del av sin akkumulerte energi til dem. Som et resultat reduseres hastigheten. Men på grunn av påvirkning av det elektriske feltet, tar det fart igjen. Dermed opplever elektroner stadig motstand mot seg selv, og derfor varmes den elektriske strømmen opp.

Egenskapen til et stoff, for å konvertere elektrisitet til varme under virkningen av en strøm, er elektrisk motstand og er betegnet som R, måleenheten er Ohm. Mengden motstand avhenger hovedsakelig av evnen til forskjellige materialer til å lede strøm.
For første gang erklærte den tyske forskeren G. Ohm om motstand.

For å finne ut avhengigheten til den nåværende styrken av motstanden, utførte den berømte fysikeren mange eksperimenter. For eksperimentene brukte han forskjellige ledere og mottok forskjellige indikatorer.
Det første G. Ohm bestemte, er at resistiviteten avhenger av lederens lengde. Det vil si at hvis lengden på lederen økte, økte også motstanden. Som et resultat ble dette forholdet bestemt til å være direkte proporsjonalt.

Det andre forholdet er tverrsnittsområdet. Det kan bestemmes av et tverrsnitt av lederen. Arealet av figuren som dannet seg på kuttet er tverrsnittsarealet. Her er forholdet omvendt proporsjonalt. Det vil si at jo større tverrsnittsarealet var, desto mindre ble motstanden til lederen.

Og den tredje, viktige størrelsen, som motstanden avhenger av, er materialet. Som et resultat av det faktum at Ohm brukte forskjellige materialer i eksperimenter, oppdaget han forskjellige egenskaper ved motstand. Alle disse eksperimentene og indikatorene ble oppsummert i en tabell hvor du kan se de forskjellige verdiene for resistiviteten til forskjellige stoffer.

Det er kjent at de beste lederne er metaller. Hvilke metaller er de beste ledere? Tabellen viser at kobber og sølv har minst motstand. Kobber brukes oftere på grunn av lavere kostnader, og sølv brukes i de viktigste og mest kritiske enhetene.

Stoffer med høy resistivitet i tabellen leder ikke elektrisk strøm godt, noe som betyr at de kan være ypperlige isolerende materialer. Stoffer som i størst grad besitter denne egenskapen er porselen og ebonitt.

Generelt er elektrisk resistivitet en veldig viktig faktor, fordi vi, etter å ha bestemt indikatoren, kan finne ut av hvilket stoff lederen er laget. For å gjøre dette må du måle tverrsnittsarealet, finne ut strømstyrken ved hjelp av et voltmeter og ammeter og måle spenningen. Dermed finner vi ut verdien av resistivitet, og ved hjelp av tabellen kan vi enkelt gå til stoffet. Det viser seg at resistivitet er en slags fingeravtrykksstoff. I tillegg er resistivitet viktig når du planlegger lange elektriske kretser: vi må kjenne denne indikatoren for å opprettholde en balanse mellom lengde og areal.

Det er en formel som bestemmer at motstanden er 1 Ohm, hvis strømmen ved en spenning på 1V er 1A. Det vil si at motstanden til et enhetsareal og enhetslengde laget av et bestemt stoff er resistiviteten.

Det bør også bemerkes at resistivitetsindeksen direkte avhenger av stoffets frekvens. Det vil si om den har urenheter. Det at tilsetning av bare en prosent av mangan øker motstanden til selve det ledende stoffet - kobber, tre ganger.

Denne tabellen viser verdien av den elektriske resistiviteten til noen stoffer.

Meget ledende materialer

Kobber
Som vi sa, brukes kobber oftest som leder. Dette skyldes ikke bare den lave motstanden. Kobber har fordeler som høy styrke, korrosjonsbestandighet, brukervennlighet og god bearbeidbarhet. Gode ​​kvaliteter av kobber er M0 og M1. Mengden urenheter i dem overstiger ikke 0,1%.

De høye metallkostnadene og dens rådende mangel de siste årene får produsenter til å bruke aluminium som leder. Kobberlegeringer med forskjellige metaller brukes også.
Aluminium
Dette metallet er mye lettere enn kobber, men aluminium har høy varmekapasitet og smeltepunkt. I denne forbindelse, for å bringe den til en smeltet tilstand, kreves mer energi enn kobber. Likevel må man ta hensyn til kobbermangel.
Ved produksjon av elektriske produkter brukes som regel aluminiumsklasse A1. Den inneholder ikke mer enn 0,5% urenheter. Og metallet med den høyeste frekvensen er AB0000 aluminium.
Jern
Billigheten og tilgjengeligheten av jern blir overskygget av dets høye resistivitet. I tillegg tærer det raskt. Av denne grunn er stålledere ofte forzinket. Det såkalte bimetallet er mye brukt - det er stål dekket med kobber for beskyttelse.
Natrium
Natrium er også et rimelig og lovende materiale, men motstanden er nesten tre ganger kobber. I tillegg har metallisk natrium en høy kjemisk aktivitet, noe som forplikter til å dekke en slik leder med en hermetisk beskyttelse. Det bør også beskytte lederen mot mekanisk skade, siden natrium er et veldig mykt og ganske skjørt materiale.

Superledning
Tabellen nedenfor viser stoffets spesifikke resistens ved en temperatur på 20 grader. Indikasjonen av temperaturen er ikke tilfeldig, fordi resistiviteten er direkte avhengig av denne indikatoren. Dette skyldes det faktum at ved oppvarming øker også hastigheten på atomer, noe som betyr at sannsynligheten for å møte dem med elektroner også vil øke.

Jeg lurer på hva som skjer med motstanden under kjøleforhold. Atomenes oppførsel ved svært lave temperaturer ble først lagt merke til av G. Kamerling-Onnes i 1911. Han avkjølte kvikksølvtråden til 4K og fant motstanden mot å falle til null. Endringen i resistivitetsindeksen for noen legeringer og metaller ved lave temperaturer, kalte fysikeren superledning.

Superledere går over i en superledende tilstand ved avkjøling, og samtidig endres ikke deres optiske og strukturelle egenskaper. Hovedoppdagelsen er at de elektriske og magnetiske egenskapene til metaller i en superledende tilstand er veldig forskjellige fra deres egne egenskaper i vanlig tilstand, så vel som fra egenskapene til andre metaller, som ikke kan gå over i denne tilstanden med synkende temperatur.
Bruken av superledere utføres hovedsakelig for å oppnå et supersterkt magnetfelt, hvis styrke når 107 A / m. Superledende kraftledningssystemer utvikles også.

Lignende materialer.

Når en elektrisk krets er lukket, ved terminalene der det er en potensiell forskjell, oppstår en elektrisk strøm. Frie elektroner under påvirkning av elektriske feltkrefter beveger seg langs lederen. I bevegelsen kolliderer elektronene med atomer i lederen og gir dem tilførsel av deres kinetiske energi. Elektronenes bevegelseshastighet endrer seg stadig: når elektroner kolliderer med atomer, molekyler og andre elektroner, reduseres den, og under virkningen av et elektrisk felt øker den og minker igjen med en ny kollisjon. Som et resultat etableres en jevn bevegelse av elektronstrømmen i lederen med en hastighet på flere brøkdeler av en centimeter per sekund. Følgelig møter elektroner som passerer gjennom en leder alltid motstand mot bevegelsen fra siden. Når en elektrisk strøm passerer gjennom en leder, varmes sistnevnte opp.

Elektrisk motstand

Den elektriske motstanden til lederen, som er angitt med den latinske bokstaven r, kalles egenskapen til et legeme eller miljø for å konvertere elektrisk energi til varme når en elektrisk strøm passerer gjennom den.

I diagrammene er den elektriske motstanden angitt som vist i figur 1, en.

Variabel elektrisk motstand, som tjener til å endre strømmen i kretsen, kalles reostat... I diagrammene er reostater angitt som vist i figur 1, b... Generelt er reostaten laget av en tråd med en eller annen motstand, viklet på en isolerende base. Glidebryteren eller spaken til reostaten er plassert i en bestemt posisjon, som et resultat av at den nødvendige motstanden blir introdusert i kretsen.

En lang leder med lite tverrsnitt skaper høy strømmotstand. Korte ledere med stort tverrsnitt har liten motstand mot strøm.

Hvis du tar to ledere av forskjellige materialer, men av samme lengde og tverrsnitt, vil lederne lede strøm på forskjellige måter. Dette viser at motstanden til en leder avhenger av materialet i selve lederen.

Temperaturen på en leder påvirker også dens motstand. Når temperaturen stiger, øker motstanden til metaller, mens motstanden til væsker og kull reduseres. Bare noen spesielle metallegeringer (manganin, konstaitan, nickelin og andre) endrer neppe motstanden med en temperaturøkning.

Så vi ser at lederens elektriske motstand avhenger av: 1) lederens lengde, 2) lederens tverrsnitt, 3) lederens materiale, 4) lederens temperatur.

En Ohm er tatt som en motstandsenhet. Om er ofte betegnet med den greske store bokstaven Ω (omega). Derfor, i stedet for å skrive "Konduktormotstand er 15 ohm", kan du skrive enkelt: r= 15 Ω.
1000 Ohm kalles 1 kilo(1kΩ eller 1kΩ),
1.000.000 Ohm kalles 1 megaohm(1 mgΩ eller 1 MΩ).

Når man sammenligner motstanden til ledere fra forskjellige materialer, er det nødvendig å ta en viss lengde og seksjon for hver prøve. Da vil vi kunne bedømme hvilket materiale som leder elektrisk strøm bedre eller verre.

Video 1. Motstand mot ledere

Spesifikk elektrisk motstand

Motstanden i ohm til en leder 1 m lang, med et tverrsnitt på 1 mm² kalles motstand og er betegnet med den greske bokstaven ρ (ro).

Tabell 1 viser de spesifikke motstandene til noen av lederne.

Tabell 1

Resistivitet av forskjellige ledere

Tabellen viser at en jerntråd med en lengde på 1 m og et tverrsnitt på 1 mm² har en motstand på 0,13 ohm. For å få 1 Ohm motstand må du ta 7,7 m av en slik ledning. Sølv har den laveste spesifikke motstanden. 1 Ohm motstand kan oppnås ved å ta 62,5 m sølvtråd med et tverrsnitt på 1 mm². Sølv er den beste lederen, men prisen på sølv utelukker den utbredte bruken. Etter sølv i tabellen kommer kobber: 1 m kobbertråd med et tverrsnitt på 1 mm² har en motstand på 0,0175 Ohm. For å få en motstand på 1 ohm, må du ta 57 m av en slik ledning.

Kemisk ren, oppnådd ved raffinering, har kobber funnet utbredt bruk innen elektroteknikk for produksjon av ledninger, kabler, viklinger av elektriske maskiner og apparater. Aluminium og jern er også mye brukt som ledere.

Ledermotstand kan bestemmes av formelen:

hvor r- ledermotstand i ohm; ρ - den spesifikke motstanden til lederen; l- lederlengde i m; S- ledertverrsnitt i mm².

Eksempel 1. Bestem motstanden til 200 m jerntråd med et tverrsnitt på 5 mm².

Eksempel 2. Beregn motstanden til 2 km 2,5 mm² aluminiumtråd.

Fra motstandsformelen kan du enkelt bestemme lederens lengde, resistivitet og tverrsnitt.

Eksempel 3. For en radiomottaker er det nødvendig å vikle en motstand på 30 ohm fra nikkelinledning med et tverrsnitt på 0,21 mm². Bestem nødvendig kabellengde.

Eksempel 4. Bestem tverrsnittet på 20 m nikromtråd hvis motstanden er 25 ohm.

Eksempel 5. En ledning med et tverrsnitt på 0,5 mm² og en lengde på 40 m har en motstand på 16 ohm. Bestem trådmaterialet.

Materialet til en leder karakteriserer dets motstandsevne.

I henhold til tabellen over spesifikke motstander finner vi at bly har slik motstand.

Det ble angitt ovenfor at ledernes motstand avhenger av temperaturen. La oss gjøre følgende eksperiment. Vi vil vikle flere meter tynn metalltråd i form av en spiral og inkludere denne spiralen i batterikretsen. For å måle strømmen i kretsen, slå på ammeteret. Når spolen varmes opp i brennerflammen, vil du merke at ammeteravlesningen vil avta. Dette viser at motstanden til metalltråden øker med oppvarming.

For noen metaller, ved oppvarming til 100 °, øker motstanden med 40 - 50%. Det er legeringer som endrer motstanden litt med oppvarming. Noen spesiallegeringer endrer praktisk talt ikke motstanden når temperaturen endres. Motstanden til metallledere øker med økende temperatur, motstanden til elektrolytter (flytende ledere), kull og noen faste stoffer, tvert imot, reduseres.

Metallers evne til å endre motstand mot temperatur brukes til å designe motstandstermometre. Et slikt termometer er en platina -tråd som er viklet på en glimmerramme. Ved å plassere et termometer i en ovn, for eksempel, og måle motstanden til platinatråden før og etter oppvarming, kan temperaturen i ovnen bestemmes.

Endringen i motstanden til en leder når den varmes opp, per 1 Ohm av den opprinnelige motstanden og 1 ° temperatur, kalles temperatur motstandskoeffisient og er betegnet med bokstaven α.

Hvis ved temperatur t 0 ledermotstand er r 0, og ved en temperatur t er lik r t, deretter temperaturkoeffisienten for motstand

Merk. Denne formelen kan bare beregnes innenfor et bestemt temperaturområde (opptil ca. 200 ° C).

Vi gir verdiene til temperaturkoeffisienten for motstand α for noen metaller (tabell 2).

tabell 2

Temperaturkoeffisientverdier for visse metaller

Fra formelen for temperaturkoeffisienten for motstand bestemmer vi r t:

r t = r 0 .

Eksempel 6. Bestem motstanden til en jerntråd oppvarmet til 200 ° C hvis motstanden ved 0 ° C var 100 ohm.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohm.

Eksempel 7. Et motstandstermometer av platinatråd hadde en motstand på 20 ohm i et rom med en temperatur på 15 ° C. Termometeret ble plassert i en ovn, og etter en stund ble motstanden målt. Det viste seg å være lik 29,6 ohm. Bestem ovntemperaturen.

Elektrisk Strømføringsevne

Så langt har vi betraktet motstanden til en leder som en hindring en leder har for elektrisk strøm. Men fortsatt passerer strømmen gjennom lederen. Derfor, i tillegg til motstand (hindringer), har lederen også evnen til å lede elektrisk strøm, det vil si konduktivitet.

Jo mer motstand en leder har, jo mindre ledningsevne den har, jo dårligere leder den elektrisk strøm, og omvendt, jo lavere motstanden til lederen har, desto mer ledningsevne har den, jo lettere er det for strømmen å passere gjennom lederen . Derfor er motstanden og konduktiviteten til en leder gjensidige verdier.

Det er kjent fra matematikk at inversen av 5 er 1/5 og omvendt er inversen av 1/7 7. Derfor, hvis motstanden til lederen er angitt med bokstaven r, da er konduktiviteten definert som 1 / r... Vanligvis indikeres konduktivitet med bokstaven g.

Elektrisk ledningsevne måles i (1 / Ohm) eller siemens.

Eksempel 8. Motstanden til lederen er 20 ohm. Bestem dens ledningsevne.

Hvis r= 20 Ohm, da

Eksempel 9. Ledningsevnen til lederen er 0,1 (1 / ohm). Bestem hans motstand,

Hvis g = 0,1 (1 / Ohm), da r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)