มีความต้านทานจำเพาะต่ำที่สุด ความต้านทานและคุณสมบัติอื่น ๆ ของทองแดง

กระแสไฟฟ้า I ในสารใด ๆ ถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในทิศทางที่แน่นอนเนื่องจากการใช้พลังงานภายนอก (ความต่างศักย์ U) สารแต่ละชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัวที่ส่งผลต่อการผ่านของกระแสที่แตกต่างกันออกไป คุณสมบัติเหล่านี้ประเมินโดยความต้านทานไฟฟ้า R

เกออร์ก โอห์ม ได้กำหนดปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความต้านทานไฟฟ้าของสารโดยเชิงประจักษ์ และได้มาจากแรงดันและกระแสซึ่งตั้งชื่อตามเขา หน่วยวัดความต้านทานในระบบ SI สากลตั้งชื่อตามเขา 1 โอห์มคือค่าความต้านทานที่วัดได้ที่อุณหภูมิ 0 ° C สำหรับคอลัมน์ปรอทที่เป็นเนื้อเดียวกันยาว 106.3 ซม. โดยมีพื้นที่หน้าตัด 1 มม. 2

คำนิยาม

เพื่อประเมินและนำวัสดุสำหรับการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าไปใช้ในทางปฏิบัติ "ความต้านทานของตัวนำ"- คำคุณศัพท์ที่เพิ่มเข้ามาว่า "เฉพาะเจาะจง" บ่งชี้ปัจจัยของการใช้ค่าปริมาตรอ้างอิงที่ใช้กับสารที่เป็นปัญหา ทำให้สามารถประเมินพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของวัสดุต่างๆ ได้

คำนึงถึงว่าความต้านทานของตัวนำเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มความยาวและลดหน้าตัดลง ระบบ SI ใช้ปริมาตรของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีความยาว 1 เมตรและหน้าตัด 1 ม. 2 ในการคำนวณทางเทคนิคจะใช้หน่วยปริมาตรที่ไม่ใช่ระบบที่ล้าสมัย แต่สะดวกซึ่งประกอบด้วยความยาว 1 เมตรและพื้นที่ 1 มม. 2 สูตรความต้านทาน ρ แสดงในรูป

เพื่อตรวจสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าของสารได้มีการแนะนำคุณสมบัติอื่น - ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะ ข. มันเป็นสัดส่วนผกผันกับค่าความต้านทานและกำหนดความสามารถของวัสดุในการนำกระแสไฟฟ้า: b = 1/ρ

ความต้านทานขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างไร?

อุณหภูมิของวัสดุจะขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของวัสดุ สารกลุ่มต่าง ๆ มีพฤติกรรมแตกต่างกันเมื่อได้รับความร้อนหรือความเย็น ที่พักแห่งนี้คำนึงถึงสายไฟที่ทำงานกลางแจ้งในสภาพอากาศร้อนและเย็น

เลือกวัสดุและความต้านทานของเส้นลวดโดยคำนึงถึงสภาพการใช้งาน

การเพิ่มขึ้นของความต้านทานของตัวนำต่อกระแสเมื่อถูกความร้อนอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่ออุณหภูมิของโลหะเพิ่มขึ้นความเข้มของการเคลื่อนที่ของอะตอมและพาหะประจุไฟฟ้าในตัวมันจะเพิ่มขึ้นในทุกทิศทางซึ่งสร้างอุปสรรคที่ไม่จำเป็น การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไปในทิศทางเดียวและลดปริมาณการไหลของอนุภาคเหล่านั้น

หากคุณลดอุณหภูมิของโลหะ สภาพการผ่านของกระแสจะดีขึ้น เมื่อเย็นลงจนถึงอุณหภูมิวิกฤติ โลหะหลายชนิดจะแสดงปรากฏการณ์ความเป็นตัวนำยิ่งยวด เมื่อความต้านทานไฟฟ้าของโลหะมีค่าเกือบเป็นศูนย์ คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังสูง

อุตสาหกรรมไฟฟ้าใช้ผลกระทบของอุณหภูมิต่อการนำไฟฟ้าของโลหะในการผลิตหลอดไส้ธรรมดา เมื่อกระแสไฟไหลผ่านจะร้อนขึ้นจนเกิดฟลักซ์ส่องสว่าง ภายใต้สภาวะปกติ ความต้านทานของนิกโครมจะอยู่ที่ประมาณ 1.05÷1.4 (โอห์ม ∙มม. 2)/ม.

เมื่อเปิดหลอดไฟ กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะไหลผ่านไส้หลอด ซึ่งจะทำให้โลหะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกันความต้านทานของวงจรไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นโดยจำกัดกระแสเริ่มต้นให้เท่ากับค่าที่กำหนดซึ่งจำเป็นเพื่อให้ได้แสงสว่าง ด้วยวิธีนี้ ความแรงของกระแสจะถูกควบคุมได้อย่างง่ายดายผ่านเกลียวนิกโครม ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้บัลลาสต์ที่ซับซ้อนที่ใช้ในแหล่งกำเนิดแสง LED และฟลูออเรสเซนต์

ความต้านทานของวัสดุที่ใช้ในเทคโนโลยีเป็นอย่างไร?

โลหะมีตระกูลที่ไม่ใช่เหล็กมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าได้ดีกว่า ดังนั้นหน้าสัมผัสที่สำคัญในอุปกรณ์ไฟฟ้าจึงทำจากเงิน แต่สิ่งนี้จะเพิ่มต้นทุนสุดท้ายของผลิตภัณฑ์ทั้งหมด ตัวเลือกที่ยอมรับได้มากที่สุดคือการใช้โลหะราคาถูกกว่า ตัวอย่างเช่น ความต้านทานของทองแดงเท่ากับ 0.0175 (โอห์ม ∙มม. 2)/ม. ค่อนข้างเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ดังกล่าว

โลหะมีตระกูล- ทองคำ เงิน แพลตตินั่ม พาลาเดียม อิริเดียม โรเดียม รูทีเนียม และออสเมียม ที่ได้รับการตั้งชื่อเนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีสูงและมีรูปลักษณ์สวยงามในเครื่องประดับ นอกจากนี้ ทองคำ เงิน และแพลตตินัมมีความเหนียวสูง และโลหะในกลุ่มแพลตตินัมมีการหักเหของแสง และความเฉื่อยทางเคมี เช่นเดียวกับทองคำ ข้อดีของโลหะมีตระกูลเหล่านี้ถูกรวมเข้าด้วยกัน

โลหะผสมทองแดงซึ่งมีการนำไฟฟ้าได้ดี ถูกนำมาใช้เพื่อแยกกระแสไฟฟ้าที่จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ผ่านหัววัดของแอมป์มิเตอร์กำลังสูง

ความต้านทานของอะลูมิเนียม 0.026-0.029 (โอห์ม ∙มม. 2)/ม. มีค่าความต้านทานสูงกว่าทองแดงเล็กน้อย แต่การผลิตและราคาของโลหะนี้ต่ำกว่า แถมยังเบากว่าอีกด้วย สิ่งนี้อธิบายถึงการใช้อย่างแพร่หลายในภาคพลังงานสำหรับการผลิตสายไฟและแกนสายเคเบิลภายนอกอาคาร

ความต้านทานของเหล็ก 0.13 (โอห์ม ∙มม. 2)/ม. ยังช่วยให้สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้ แต่ส่งผลให้สูญเสียพลังงานมากขึ้น โลหะผสมเหล็กมีความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ดังนั้นด้ายเหล็กจึงถูกถักทอเป็นสายอลูมิเนียมเหนือศีรษะของสายไฟฟ้าแรงสูงซึ่งได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อแรงดึง

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อน้ำแข็งก่อตัวบนสายไฟหรือมีลมกระโชกแรง

โลหะผสมบางชนิด เช่น คอนสแตนตินและนิกเกิล มีลักษณะต้านทานความคงตัวทางความร้อนในช่วงหนึ่ง ความต้านทานไฟฟ้าของนิกเกิลยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลยตั้งแต่ 0 ถึง 100 องศาเซลเซียส ดังนั้นเกลียวสำหรับรีโอสแตทจึงทำจากนิกเกิล

คุณสมบัติของการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานของแพลตตินัมอย่างเคร่งครัดขึ้นอยู่กับอุณหภูมินั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องมือวัด หากกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เสถียรถูกส่งผ่านตัวนำแพลตตินัมและคำนวณค่าความต้านทาน ค่าดังกล่าวจะระบุอุณหภูมิของแพลตตินัม ซึ่งช่วยให้สามารถเลื่อนสเกลเป็นองศาที่สอดคล้องกับค่าโอห์มได้ วิธีนี้ช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำในระดับเศษส่วนขององศา

บางครั้งคุณต้องรู้วิธีแก้ปัญหาเชิงปฏิบัติ ความต้านทานของสายเคเบิลหรือความต้านทานจำเพาะ- เพื่อจุดประสงค์นี้ หนังสืออ้างอิงสำหรับผลิตภัณฑ์เคเบิลจะให้ค่าความต้านทานแบบเหนี่ยวนำและแบบแอกทีฟของหนึ่งคอร์สำหรับค่าหน้าตัดแต่ละค่า ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา จะคำนวณโหลดที่อนุญาตและความร้อนที่เกิดขึ้น กำหนดสภาวะการทำงานที่ยอมรับได้ และเลือกการป้องกันที่มีประสิทธิภาพ

ค่าการนำไฟฟ้าของโลหะได้รับอิทธิพลจากวิธีการประมวลผล การใช้แรงกดเพื่อเปลี่ยนรูปพลาสติกจะขัดขวางโครงสร้างโครงตาข่ายคริสตัล เพิ่มจำนวนข้อบกพร่อง และเพิ่มความต้านทาน เพื่อลดความมันจึงใช้การหลอมการตกผลึกซ้ำ

การยืดหรืออัดโลหะทำให้เกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่นซึ่งแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนความร้อนของอิเล็กตรอนลดลงและความต้านทานลดลงบ้าง

เมื่อออกแบบระบบสายดินจำเป็นต้องคำนึงถึงด้วย คำจำกัดความแตกต่างจากวิธีการข้างต้นและมีหน่วยวัด SI - โอห์มเมตร ใช้เพื่อประเมินคุณภาพการไหลของกระแสไฟฟ้าภายในโลก

ค่าการนำไฟฟ้าของดินได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย รวมถึงความชื้นในดิน ความหนาแน่น ขนาดอนุภาค อุณหภูมิ และความเข้มข้นของเกลือ กรด และด่าง

ความต้านทานไฟฟ้าคือปริมาณทางกายภาพที่บ่งชี้ขอบเขตที่วัสดุสามารถต้านทานกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านได้ บางคนอาจสับสนระหว่างคุณลักษณะนี้กับความต้านทานไฟฟ้าทั่วไป แม้จะมีแนวคิดที่คล้ายคลึงกัน แต่ความแตกต่างระหว่างแนวคิดเหล่านี้ก็คือ เฉพาะหมายถึงสาร และคำที่สองหมายถึงตัวนำโดยเฉพาะและขึ้นอยู่กับวัสดุในการผลิต

ค่าส่วนกลับของวัสดุนี้คือค่าการนำไฟฟ้า ยิ่งพารามิเตอร์นี้สูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็จะไหลผ่านสารได้ดีขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ยิ่งแนวต้านสูงเท่าไร เอาต์พุตก็จะสูญเสียมากขึ้นเท่านั้น

สูตรคำนวณและค่าการวัด

เมื่อพิจารณาว่าวัดความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะอย่างไร ยังสามารถติดตามการเชื่อมต่อที่ไม่เฉพาะเจาะจงได้ เนื่องจากใช้หน่วยของโอห์ม m เพื่อแสดงพารามิเตอร์ ปริมาณนั้นแสดงเป็น ρ ด้วยค่านี้ จึงสามารถระบุความต้านทานของสารในบางกรณีโดยพิจารณาจากขนาดของสารนั้นได้ หน่วยการวัดนี้สอดคล้องกับระบบ SI แต่อาจมีความแปรผันอื่นๆ เกิดขึ้นได้ ในเทคโนโลยีคุณสามารถดูการกำหนดที่ล้าสมัยเป็นระยะ ๆ โอห์ม มม. 2 /ม. หากต้องการแปลงจากระบบนี้เป็นระบบสากล คุณไม่จำเป็นต้องใช้สูตรที่ซับซ้อน เนื่องจาก 1 โอห์ม mm 2 /m เท่ากับ 10 -6 โอห์ม m

สูตรความต้านทานไฟฟ้ามีดังนี้:

R= (ρ l)/S โดยที่:

• R – ความต้านทานของตัวนำ;
• Ρ – ความต้านทานของวัสดุ
• ล. – ความยาวตัวนำ;
• S – หน้าตัดของตัวนำ

การพึ่งพาอุณหภูมิ

ความต้านทานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่สารทุกกลุ่มจะแสดงออกมาแตกต่างกันเมื่อมีการเปลี่ยนแปลง สิ่งนี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อคำนวณสายไฟที่จะทำงานภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวอย่างเช่นบนถนนซึ่งค่าอุณหภูมิขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีวัสดุที่จำเป็นจะอ่อนแอต่อการเปลี่ยนแปลงในช่วงตั้งแต่ -30 ถึง +30 องศาเซลเซียส หากคุณวางแผนที่จะใช้ในอุปกรณ์ที่จะทำงานภายใต้สภาวะเดียวกัน คุณจะต้องปรับการเดินสายให้เหมาะสมสำหรับพารามิเตอร์เฉพาะด้วย วัสดุจะถูกเลือกโดยคำนึงถึงการใช้งานเสมอ

ในตารางระบุ ความต้านทานไฟฟ้าจะถูกถ่ายที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส การเพิ่มขึ้นของตัวบ่งชี้ของพารามิเตอร์นี้เมื่อวัสดุถูกให้ความร้อนนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าความเข้มของการเคลื่อนที่ของอะตอมในสารเริ่มเพิ่มขึ้น พาหะประจุไฟฟ้ากระจายแบบสุ่มในทุกทิศทางซึ่งนำไปสู่การสร้างอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาค ปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าลดลง

เมื่ออุณหภูมิลดลง สภาพการไหลของกระแสก็จะดีขึ้น เมื่อถึงอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งจะแตกต่างกันไปสำหรับโลหะแต่ละชนิด สภาพตัวนำยิ่งยวดจะปรากฏขึ้น ซึ่งคุณลักษณะดังกล่าวเกือบจะถึงศูนย์

ความแตกต่างของพารามิเตอร์บางครั้งอาจถึงค่าที่สูงมาก วัสดุเหล่านั้นที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถใช้เป็นฉนวนได้ ช่วยป้องกันสายไฟจากการลัดวงจรและการสัมผัสกับมนุษย์โดยไม่ได้ตั้งใจ สารบางชนิดไม่สามารถใช้ได้กับวิศวกรรมไฟฟ้าเลยหากมีค่าพารามิเตอร์นี้สูง คุณสมบัติอื่นอาจรบกวนสิ่งนี้ ตัวอย่างเช่น ค่าการนำไฟฟ้าของน้ำจะไม่มีความสำคัญมากนักสำหรับพื้นที่ที่กำหนด นี่คือค่าของสารบางชนิดที่มีค่าดัชนีชี้วัดสูง

สารที่มีประสิทธิภาพต่ำจะถูกนำไปใช้อย่างแข็งขันในงานวิศวกรรมไฟฟ้า สิ่งเหล่านี้มักเป็นโลหะที่ทำหน้าที่เป็นตัวนำ นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างมากมายระหว่างพวกเขา หากต้องการทราบความต้านทานไฟฟ้าของทองแดงหรือวัสดุอื่น ๆ ควรดูตารางอ้างอิง

ความต้านทานไฟฟ้าเชิงปริมาตรจำเพาะ

พารามิเตอร์นี้แสดงถึงความสามารถในการส่งกระแสผ่านปริมาตรของสาร ในการวัดจำเป็นต้องใช้ศักย์ไฟฟ้าจากด้านต่างๆ ของวัสดุที่จะรวมผลิตภัณฑ์ไว้ในวงจรไฟฟ้า มีกระแสไฟฟ้าพร้อมพารามิเตอร์ที่กำหนด หลังจากผ่านแล้ว ข้อมูลเอาต์พุตจะถูกวัด

ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า

การเปลี่ยนพารามิเตอร์ที่อุณหภูมิต่างกันนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในวิศวกรรมไฟฟ้า ตัวอย่างที่ง่ายที่สุดคือหลอดไส้ซึ่งใช้ไส้หลอดนิกโครม เมื่อได้รับความร้อนก็เริ่มเรืองแสง เมื่อกระแสไหลผ่านก็จะเริ่มร้อนขึ้น เมื่อความร้อนเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็เพิ่มขึ้นด้วย ดังนั้นกระแสเริ่มต้นที่จำเป็นเพื่อให้ได้แสงสว่างจึงมีจำกัด เกลียวนิกโครมสามารถเป็นตัวควบคุมบนอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้โดยใช้หลักการเดียวกัน

โลหะมีค่าซึ่งมีลักษณะที่เหมาะสมสำหรับงานวิศวกรรมไฟฟ้าก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน สำหรับวงจรวิกฤติที่ต้องการความเร็วสูง จะเลือกหน้าสัมผัสสีเงิน มีราคาแพง แต่ด้วยวัสดุที่ค่อนข้างน้อยการใช้งานจึงค่อนข้างสมเหตุสมผล ทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำกว่าเงิน แต่มีราคาที่ไม่แพงกว่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมักใช้ในการสร้างสายไฟมากกว่า

ในสภาวะที่สามารถใช้อุณหภูมิต่ำมากได้ จะใช้ตัวนำยิ่งยวด สำหรับอุณหภูมิห้องและการใช้งานกลางแจ้ง สิ่งเหล่านี้ไม่เหมาะสมเสมอไป เนื่องจากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าก็จะเริ่มลดลง ดังนั้นสำหรับสภาวะดังกล่าว อลูมิเนียม ทองแดง และเงินยังคงเป็นผู้นำ

ในทางปฏิบัติ พารามิเตอร์หลายอย่างถูกนำมาพิจารณาและนี่เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุด การคำนวณทั้งหมดดำเนินการในขั้นตอนการออกแบบซึ่งใช้วัสดุอ้างอิง

แม้ว่าหัวข้อนี้อาจดูซ้ำซากโดยสิ้นเชิง แต่ฉันจะตอบคำถามที่สำคัญมากข้อหนึ่งเกี่ยวกับการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าและการคำนวณกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ฉันคิดว่านี่จะเป็นการค้นพบเดียวกันสำหรับหลายๆ คนเช่นเดียวกับฉัน

ฉันเพิ่งศึกษา GOST ที่น่าสนใจอย่างหนึ่ง:

GOST R 50571.5.52-2011 การติดตั้งระบบไฟฟ้าแรงต่ำ ตอนที่ 5-52. การเลือกและติดตั้งอุปกรณ์ไฟฟ้า สายไฟฟ้า.

เอกสารนี้มีสูตรสำหรับคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าและสถานะ:

p คือความต้านทานของตัวนำภายใต้สภาวะปกติซึ่งเท่ากับความต้านทานที่อุณหภูมิภายใต้สภาวะปกตินั่นคือ 1.25 ความต้านทานที่ 20 °C หรือ 0.0225 Ohm mm 2 /m สำหรับทองแดงและ 0.036 Ohm mm 2 / m สำหรับอลูมิเนียม

ฉันไม่เข้าใจอะไรเลย =) เห็นได้ชัดว่าเมื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าและเมื่อคำนวณกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเราต้องคำนึงถึงความต้านทานของตัวนำภายใต้สภาวะปกติ

เป็นที่น่าสังเกตว่าค่าตารางทั้งหมดจะได้รับที่อุณหภูมิ 20 องศา

สภาวะปกติคืออะไร? ฉันคิดว่าอุณหภูมิ 30 องศาเซลเซียส

มาจำฟิสิกส์กันและคำนวณที่อุณหภูมิความต้านทานของทองแดง (อลูมิเนียม) จะเพิ่มขึ้น 1.25 เท่า

R1=R0

R0 – ความต้านทานที่ 20 องศาเซลเซียส;

R1 - ความต้านทานที่ T1 องศาเซลเซียส

T0 - 20 องศาเซลเซียส;

α=0.004 ต่อองศาเซลเซียส (ทองแดงและอลูมิเนียมเกือบเท่ากัน)

1.25=1+α (T1-T0)

T1=(1.25-1)/ α+T0=(1.25-1)/0.004+20=82.5 องศาเซลเซียส

อย่างที่คุณเห็น นี่ไม่ใช่ 30 องศาเลย เห็นได้ชัดว่าการคำนวณทั้งหมดจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสายเคเบิลสูงสุดที่อนุญาต อุณหภูมิการใช้งานสูงสุดของสายเคเบิลคือ 70-90 องศา ขึ้นอยู่กับประเภทของฉนวน

บอกตามตรงฉันไม่เห็นด้วยกับเรื่องนี้เพราะ... อุณหภูมินี้สอดคล้องกับโหมดฉุกเฉินในทางปฏิบัติของการติดตั้งระบบไฟฟ้า

ในโปรแกรมของฉัน ฉันตั้งค่าความต้านทานของทองแดงเป็น 0.0175 โอห์ม มม. 2 /ม. และสำหรับอะลูมิเนียมเป็น 0.028 โอห์ม มม. 2 /ม.

ถ้าคุณจำได้ ฉันเขียนว่าในโปรแกรมคำนวณกระแสลัดวงจร ผลลัพธ์จะน้อยกว่าค่าในตารางประมาณ 30% ความต้านทานของเฟสเป็นศูนย์จะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติ ฉันพยายามค้นหาข้อผิดพลาดแต่ทำไม่ได้ เห็นได้ชัดว่าการคำนวณไม่ถูกต้องอยู่ที่ค่าความต้านทานที่ใช้ในโปรแกรม และทุกคนสามารถถามเกี่ยวกับความต้านทานได้ ดังนั้นจึงไม่ควรมีคำถามเกี่ยวกับโปรแกรมหากคุณระบุความต้านทานจากเอกสารข้างต้น

แต่ฉันมักจะต้องทำการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมเพื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะส่งผลให้ผลการคำนวณเพิ่มขึ้น 25% แม้ว่าในโปรแกรมไฟฟ้า การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าเกือบจะเหมือนกับของฉัน

หากนี่เป็นครั้งแรกที่คุณเข้ามาในบล็อกนี้ คุณสามารถดูโปรแกรมทั้งหมดของฉันได้ในหน้านี้

ในความเห็นของคุณ ควรคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่อุณหภูมิใด: ที่ 30 หรือ 70-90 องศา? มีกฎระเบียบที่จะตอบคำถามนี้หรือไม่?

ปริมาณทางกายภาพอย่างหนึ่งที่ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้าคือความต้านทานไฟฟ้า เมื่อพิจารณาความต้านทานของอลูมิเนียมควรจำไว้ว่าค่านี้เป็นลักษณะของความสามารถของสารในการป้องกันการผ่านของกระแสไฟฟ้า

แนวคิดเรื่องความต้านทาน

ค่าที่ตรงข้ามกับความต้านทานจำเพาะเรียกว่าค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะหรือค่าการนำไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าทั่วไปเป็นคุณลักษณะเฉพาะของตัวนำเท่านั้น และความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะเป็นคุณลักษณะเฉพาะของสารเฉพาะเท่านั้น

ตามกฎแล้วค่านี้จะถูกคำนวณสำหรับตัวนำที่มีโครงสร้างเป็นเนื้อเดียวกัน เพื่อกำหนดตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเนื้อเดียวกันจะใช้สูตร:

ความหมายทางกายภาพของปริมาณนี้อยู่ที่ความต้านทานที่แน่นอนของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีความยาวหน่วยและพื้นที่หน้าตัดที่แน่นอน หน่วยการวัดคือหน่วย SI Om.m หรือหน่วยที่ไม่ใช่ระบบ Om.mm2/m หน่วยสุดท้ายหมายความว่าตัวนำที่ทำจากสารเนื้อเดียวกันยาว 1 ม. มีพื้นที่หน้าตัด 1 mm2 จะมีความต้านทาน 1 โอห์ม ดังนั้นสามารถคำนวณความต้านทานของสารใด ๆ ได้โดยใช้ส่วนของวงจรไฟฟ้ายาว 1 ม. ซึ่งหน้าตัดจะเท่ากับ 1 mm2

ความต้านทานของโลหะชนิดต่างๆ

โลหะแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง ถ้าเราเปรียบเทียบความต้านทานของอะลูมิเนียมกับทองแดง เราจะสังเกตได้ว่าสำหรับทองแดงค่านี้คือ 0.0175 Ohm.mm2/m และสำหรับอะลูมิเนียมคือ 0.0271 Ohm.mm2/m ดังนั้นความต้านทานของอะลูมิเนียมจึงสูงกว่าความต้านทานของทองแดงอย่างมาก จากนี้ไปค่าการนำไฟฟ้าจะสูงกว่าอลูมิเนียมมาก

ค่าความต้านทานของโลหะได้รับอิทธิพลจากปัจจัยบางประการ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการเสียรูป โครงสร้างของโครงตาข่ายคริสตัลจะหยุดชะงัก เนื่องจากข้อบกพร่องที่เกิดขึ้น ความต้านทานต่อการผ่านของอิเล็กตรอนภายในตัวนำจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นความต้านทานของโลหะจึงเพิ่มขึ้น

อุณหภูมิก็มีผลเช่นกัน เมื่อถูกความร้อน โหนดของผลึกขัดแตะจะเริ่มสั่นสะเทือนแรงขึ้น ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความต้านทาน ในปัจจุบัน เนื่องจากมีความต้านทานสูง สายอลูมิเนียมจึงถูกแทนที่ด้วยลวดทองแดงซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูงกว่า

กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากการปิดวงจรที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้าข้ามขั้ว แรงสนามกระทำต่ออิเล็กตรอนอิสระและเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ ในระหว่างการเดินทางนี้ อิเล็กตรอนจะพบกับอะตอมและถ่ายโอนพลังงานที่สะสมไว้บางส่วนไปให้อะตอมเหล่านั้น ส่งผลให้ความเร็วลดลง แต่เนื่องจากอิทธิพลของสนามไฟฟ้า มันจึงได้รับแรงผลักดันอีกครั้ง ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงมีความต้านทานอยู่ตลอดเวลา ซึ่งเป็นเหตุให้กระแสไฟฟ้าร้อนขึ้น

คุณสมบัติของสารในการแปลงไฟฟ้าเป็นความร้อนเมื่อสัมผัสกับกระแสไฟฟ้าคือความต้านทานไฟฟ้าและแสดงเป็น R หน่วยการวัดของมันคือโอห์ม ปริมาณความต้านทานขึ้นอยู่กับความสามารถของวัสดุหลายชนิดในการนำกระแสไฟฟ้าเป็นหลัก
เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยชาวเยอรมัน G. Ohm พูดเกี่ยวกับการต่อต้าน

เพื่อค้นหาการพึ่งพากระแสต้านทานนักฟิสิกส์ชื่อดังได้ทำการทดลองมากมาย สำหรับการทดลองเขาใช้ตัวนำหลายแบบและได้รับตัวบ่งชี้ต่างๆ
สิ่งแรกที่ G. Ohm กำหนดคือความต้านทานขึ้นอยู่กับความยาวของตัวนำ นั่นคือถ้าความยาวของตัวนำเพิ่มขึ้น ความต้านทานก็เพิ่มขึ้นด้วย เป็นผลให้ความสัมพันธ์นี้ถูกกำหนดให้เป็นสัดส่วนโดยตรง

ความสัมพันธ์ที่สองคือพื้นที่หน้าตัด สามารถกำหนดได้โดยการตัดขวางตัวนำ พื้นที่ของรูปร่างที่เกิดจากการกรีดคือพื้นที่หน้าตัด ในที่นี้ความสัมพันธ์เป็นสัดส่วนผกผัน นั่นคือ ยิ่งพื้นที่หน้าตัดมีขนาดใหญ่ ความต้านทานของตัวนำก็จะยิ่งต่ำลง

และปริมาณที่สามที่สำคัญซึ่งขึ้นอยู่กับความต้านทานคือวัสดุ จากข้อเท็จจริงที่ว่าโอห์มใช้วัสดุที่แตกต่างกันในการทดลองของเขา เขาจึงค้นพบคุณสมบัติความต้านทานที่แตกต่างกัน การทดลองและตัวชี้วัดทั้งหมดนี้สรุปไว้ในตารางซึ่งคุณสามารถดูค่าความต้านทานจำเพาะที่แตกต่างกันของสารต่างๆ ได้

เป็นที่ทราบกันดีว่าตัวนำที่ดีที่สุดคือโลหะ โลหะชนิดใดเป็นตัวนำที่ดีที่สุด? ตารางแสดงว่าทองแดงและเงินมีแนวต้านน้อยที่สุด ทองแดงถูกใช้บ่อยขึ้นเนื่องจากมีต้นทุนที่ต่ำกว่า และใช้เงินในอุปกรณ์ที่สำคัญและสำคัญที่สุด

สารที่มีความต้านทานสูงในตารางจะนำไฟฟ้าได้ไม่ดี ซึ่งหมายความว่าสารเหล่านี้สามารถเป็นวัสดุฉนวนที่ดีเยี่ยมได้ สารที่มีคุณสมบัตินี้มากที่สุดคือพอร์ซเลนและเอโบไนต์

โดยทั่วไป ความต้านทานไฟฟ้าเป็นปัจจัยที่สำคัญมาก เนื่องจากเมื่อพิจารณาตัวบ่งชี้แล้ว เราจะสามารถทราบได้ว่าตัวนำนั้นทำมาจากสารใด ในการทำเช่นนี้ คุณจะต้องวัดพื้นที่หน้าตัด ค้นหากระแสโดยใช้โวลต์มิเตอร์และแอมมิเตอร์ รวมถึงวัดแรงดันไฟฟ้าด้วย ด้วยวิธีนี้ เราจะหาค่าของความต้านทาน และเมื่อใช้ตาราง เราก็จะสามารถระบุสารได้อย่างง่ายดาย ปรากฎว่าความต้านทานก็เหมือนกับลายนิ้วมือของสาร นอกจากนี้ ความต้านทานเป็นสิ่งสำคัญในการวางแผนวงจรไฟฟ้าขนาดยาว เราจำเป็นต้องทราบตัวบ่งชี้นี้เพื่อรักษาสมดุลระหว่างความยาวและพื้นที่

มีสูตรที่กำหนดว่าความต้านทานคือ 1 โอห์ม ถ้ากระแสของมันคือ 1A ที่แรงดันไฟฟ้า 1V นั่นคือความต้านทานของหน่วยพื้นที่และความยาวหน่วยที่ทำจากสารบางชนิดคือความต้านทานจำเพาะ

ควรสังเกตว่าตัวบ่งชี้ความต้านทานขึ้นอยู่กับความถี่ของสารโดยตรง นั่นก็คือไม่ว่าจะมีสิ่งเจือปนก็ตาม อย่างไรก็ตาม การเพิ่มแมงกานีสเพียงหนึ่งเปอร์เซ็นต์จะช่วยเพิ่มความต้านทานของสารที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าได้มากที่สุด นั่นคือทองแดงถึงสามเท่า

ตารางนี้แสดงความต้านทานไฟฟ้าของสารบางชนิด

วัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสูง

ทองแดง
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วทองแดงมักถูกใช้เป็นตัวนำ สิ่งนี้อธิบายได้ไม่เพียงแต่จากแนวต้านที่ต่ำเท่านั้น ทองแดงมีข้อดีคือมีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน ใช้งานง่าย และแปรรูปได้ดี M0 และ M1 ถือเป็นเกรดทองแดงที่ดี ปริมาณสิ่งสกปรกในนั้นไม่เกิน 0.1%

โลหะที่มีราคาสูงและความขาดแคลนในปัจจุบันทำให้ผู้ผลิตใช้อะลูมิเนียมเป็นตัวนำ นอกจากนี้ยังใช้โลหะผสมของทองแดงกับโลหะหลายชนิด
อลูมิเนียม
โลหะนี้เบากว่าทองแดงมาก แต่อลูมิเนียมมีความจุความร้อนและจุดหลอมเหลวสูง ในเรื่องนี้ เพื่อที่จะทำให้มันมีสถานะหลอมละลาย จำเป็นต้องใช้พลังงานมากกว่าทองแดง อย่างไรก็ตามต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงของการขาดทองแดงด้วย
ในการผลิตผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าตามกฎแล้วจะใช้อลูมิเนียมเกรด A1 มีสิ่งสกปรกไม่เกิน 0.5% และโลหะที่มีความถี่สูงสุดคืออะลูมิเนียมเกรด AB0000
เหล็ก
ความราคาถูกและความพร้อมของเหล็กถูกบดบังด้วยความต้านทานสูง นอกจากนี้ยังสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้ตัวนำเหล็กจึงมักถูกเคลือบด้วยสังกะสี bimetal ที่เรียกว่ามีการใช้กันอย่างแพร่หลาย - เป็นเหล็กเคลือบด้วยทองแดงเพื่อการป้องกัน
โซเดียม
โซเดียมยังเป็นวัสดุที่เข้าถึงได้และมีแนวโน้ม แต่มีความต้านทานสูงกว่าทองแดงเกือบสามเท่า นอกจากนี้ โซเดียมโลหะยังมีฤทธิ์ทางเคมีสูง ซึ่งจำเป็นต้องหุ้มตัวนำดังกล่าวด้วยการป้องกันที่ปิดผนึกอย่างแน่นหนา นอกจากนี้ยังควรป้องกันตัวนำจากความเสียหายทางกล เนื่องจากโซเดียมเป็นวัสดุที่อ่อนมากและค่อนข้างเปราะบาง

ความเป็นตัวนำยิ่งยวด
ตารางด้านล่างแสดงความต้านทานของสารที่อุณหภูมิ 20 องศา การระบุอุณหภูมิไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เนื่องจากความต้านทานขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้นี้โดยตรง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อถูกความร้อน ความเร็วของอะตอมก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่พวกมันจะพบกับอิเล็กตรอนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

เป็นเรื่องที่น่าสนใจว่าเกิดอะไรขึ้นกับความต้านทานภายใต้สภาวะการทำความเย็น พฤติกรรมของอะตอมที่อุณหภูมิต่ำมากถูกสังเกตครั้งแรกโดย G. Kamerlingh Onnes ในปี 1911 เขาทำให้ลวดปรอทเย็นลงเป็น 4K และพบว่าความต้านทานลดลงเหลือศูนย์ การเปลี่ยนแปลงดัชนีความต้านทานของโลหะผสมและโลหะบางชนิดภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ นักฟิสิกส์เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด

ตัวนำยิ่งยวดจะเข้าสู่สถานะของตัวนำยิ่งยวดเมื่อถูกระบายความร้อน และลักษณะทางแสงและโครงสร้างจะไม่เปลี่ยนแปลง การค้นพบหลักคือคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของโลหะในสถานะตัวนำยิ่งยวดนั้นแตกต่างจากคุณสมบัติในสถานะปกติอย่างมาก เช่นเดียวกับคุณสมบัติของโลหะอื่น ๆ ที่ไม่สามารถเปลี่ยนไปสู่สถานะนี้ได้เมื่ออุณหภูมิลดลง
การใช้ตัวนำยิ่งยวดส่วนใหญ่เกิดจากการได้รับสนามแม่เหล็กแรงสูงเป็นพิเศษซึ่งมีความแข็งแรงถึง 107 A / m ระบบสายไฟตัวนำยิ่งยวดก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน

วัสดุที่คล้ายกัน