A nikkelhuzal ellenállása. Ellenállás és szupravezetés

Sokan hallottak Ohm törvényéről, de nem mindenki tudja, mi az. A tanulás iskolai fizika kurzussal kezdődik. Részletesebben oktatják őket a Fizikai és Elektrodinamikai Karon. Ez a tudás valószínűleg nem lesz hasznos az átlagember számára, de az általános fejlődéshez és mások számára szükséges jövőbeli szakma. Másrészt az elektromos áramról, annak szerkezetéről és jellemzőiről szóló alapvető ismeretek otthon segítenek megvédeni magát a károktól. Nem véletlenül nevezik Ohm törvényét az elektromosság alapvető törvényének. Az otthoni ezermesternek Az elektromosság területén ismeretekkel kell rendelkeznie, hogy megelőzze a túlfeszültséget, ami terhelésnövekedéshez és tüzet okozhat.

Az elektromos ellenállás fogalma

Az elektromos áramkör alapvető fizikai mennyiségei - ellenállás, feszültség, áramerősség - közötti kapcsolatot Georg Simon Ohm német fizikus fedezte fel.

A vezető elektromos ellenállása egy olyan érték, amely az elektromos árammal szembeni ellenállását jellemzi. Más szóval, néhány elektron a befolyás alatt van elektromos áram a vezető elhagyja a helyét a kristályrácsban, és a vezető pozitív pólusa felé irányul. Néhány elektron a rácsban marad, és továbbra is forog a nukleáris atom körül. Ezek az elektronok és atomok elektromos ellenállást képeznek, amely megakadályozza a felszabaduló részecskék mozgását.

A fenti folyamat minden fémre vonatkozik, de az ellenállás eltérően lép fel bennük. Ennek oka a vezető méretének, alakjának és anyagának különbsége. Ennek megfelelően a kristályrács méretei eltérő alakúak különböző anyagok Ezért a rajtuk áthaladó áram mozgásának elektromos ellenállása nem azonos.

Ebből a fogalomból következik az anyag fajlagos ellenállásának meghatározása, amely minden fémre külön-külön egyedi mutató. Az elektromos ellenállás (SER) egy fizikai mennyiség, amelyet a görög levélρ és azzal jellemezhető, hogy egy fém képes megakadályozni az elektromosság áthaladását rajta.

A réz a vezetők fő anyaga

Egy anyag fajlagos ellenállását a képlet segítségével számítjuk ki, ahol az egyik fontos mutatók van hőmérsékleti együttható elektromos ellenállás. A táblázat három fajlagos ellenállás értékét tartalmazza ismert fémek 0 és 100°C közötti hőmérséklet-tartományban.

Ha a vas fajlagos ellenállásjelzőjét vesszük az egyik elérhető anyagok, egyenlő 0,1 Ohm-mal, akkor 1 Ohmhoz 10 méterre lesz szüksége. Az ezüstnek van a legkisebb elektromos ellenállása 1 ohm értékéhez képest, ez 66,7 méter. Jelentős különbség, de az ezüst drága fém, amelyet nem mindenhol praktikus használni. A következő legjobb mutató a réz, ahol 1 ohmonként 57,14 méter szükséges. Elérhetősége, költsége miatt az ezüsthöz képest a réz az egyik népszerű anyagok-ben való használatra elektromos hálózatok. Alacsony ellenállás rézdrót vagy a rézhuzal ellenállása lehetővé teszi a rézvezető használatát a tudomány, a technika számos ágában, valamint ipari és háztartási célokra.

Ellenállási érték

Az ellenállás értéke nem állandó, a következő tényezőktől függően változik:

• Méret. Minél nagyobb a vezető átmérője, annál több elektront enged át magán. Ezért minél kisebb a mérete, annál nagyobb az ellenállás.
• Hossz. Az elektronok áthaladnak az atomokon, így minél hosszabb a vezeték, annál több elektronnak kell áthaladnia rajtuk. A számítások elvégzésekor figyelembe kell venni a vezeték hosszát és méretét, mert minél hosszabb vagy vékonyabb a vezeték, annál nagyobb az ellenállása és fordítva. A használt berendezés terhelésének kiszámításának elmulasztása a vezeték túlmelegedéséhez és tüzet okozhat.
• Hőfok. Ismeretes, hogy hőmérsékleti rezsim Megvan nagyon fontos az anyagok viselkedéséről eltérően. A fém, mint semmi más, megváltoztatja tulajdonságait, amikor különböző hőmérsékletek. Ellenállás a réz közvetlenül függ a réz ellenállási hőmérsékleti együtthatójától, és melegítéskor növekszik.
• Korrózió. A korrózió kialakulása jelentősen növeli a terhelést. Ez a hatás miatt történik környezet, nedvesség behatolása, só, szennyeződés stb. megnyilvánulásai. Javasoljuk, hogy minden csatlakozást, kivezetést, csavart szigeteljen és védjen, az utcán elhelyezkedő berendezésekre védőelemet szereljen fel, és haladéktalanul cserélje ki a sérült vezetékeket, alkatrészeket és szerelvényeket.

Ellenállás számítás

Az objektumok tervezése során számításokat végeznek különféle célokraés használja, mert mindenki életfenntartója az áramból származik. Mindent figyelembe vesznek, kezdve lámpatestek, befejezve a műszakilag bonyolult berendezésekkel. Otthon is hasznos lenne számítást végezni, főleg, ha tervezik az elektromos vezetékek cseréjét. A magánlakások építéséhez ki kell számítani a terhelést, különben az elektromos vezetékek „azonnali” összeszerelése tüzet okozhat.

A számítás célja az összes használt eszköz vezetőinek teljes ellenállásának meghatározása, figyelembe véve azokat Műszaki adatok. Kiszámítása az R=p*l/S képlettel történik, ahol:

R – számított eredmény;

p – ellenállásjelző a táblázatból;

l – vezeték (vezető) hossza;

S – szakaszátmérő.

Egységek

BAN BEN nemzetközi rendszer egységek fizikai mennyiségek Az (SI) elektromos ellenállást ohmban (ohm) mérik. Az ellenállás mértékegysége az SI rendszer szerint megegyezik egy anyag ellenállásával, amelynél egy 1 m hosszú, 1 négyzetméter keresztmetszetű, egy anyagból készült vezető van. m ellenállása 1 Ohm. 1 ohm/m relatív tiszta alkalmazása különböző fémek táblázatban látható.

Az ellenállás jelentősége

Az ellenállás és a vezetőképesség kapcsolata reciprok mennyiségnek tekinthető. Minél magasabb az egyik vezető indikátora, annál alacsonyabb a másiké és fordítva. Ezért az elektromos vezetőképesség számításakor az 1/r számítást alkalmazzuk, mert X inverze 1/X és fordítva. A fajlagos jelzőt g betű jelöli.

Az elektrolitikus réz előnyei

A réz előnye nem korlátozódik alacsony ellenállási indexére (az ezüst után). Jellemzőiben egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, nevezetesen a plaszticitásban és a nagy alakíthatóságban. Ezeknek a tulajdonságoknak köszönhetően készül magas fokozat tisztaságú elektrolitikus réz elektromos készülékekben használt kábelek gyártásához, számítógépes technológia, elektromos ipar és autóipar.

Az ellenállási index hőmérséklettől való függése

A hőmérsékleti együttható egy olyan érték, amely megegyezik az áramkör egy részének feszültségében és a fém ellenállásában a hőmérséklet változása következtében bekövetkező változással. A legtöbb fém hajlamos növelni az ellenállást a hőmérséklet emelkedésével a kristályrács hőrezgései miatt. A réz hőmérsékleti ellenállási együtthatója befolyásolja a rézhuzal ellenállását, és 0 és 100°C közötti hőmérsékleten 4,1 10−3 (1/Kelvin). Az ezüst esetében ez a mutató azonos feltételek mellett 3,8, a vas esetében pedig 6,0. Ez ismét bizonyítja a réz vezetőként való felhasználásának hatékonyságát.

A réz ellenállása változik a hőmérséklettel, de először el kell dönteni, hogy a vezetők elektromos ellenállására (ohmikus ellenállásra) gondolunk, ami fontos az Etherneten keresztüli egyenáramhoz, vagy arról beszélünk az adatátviteli hálózatokban lévő jelekről, majd az elektromágneses hullám sodrott érpárú közegben történő terjedése során fellépő beillesztési veszteségekről és a csillapítás hőmérséklettől (és frekvenciától) való függéséről beszélünk, ami nem kevésbé fontos.

A réz ellenállása

A nemzetközi SI rendszerben a vezetők ellenállását Ohm∙m-ben mérik. Az informatikai területen gyakrabban használják az Ohm∙mm 2 /m nem rendszerméretet, ami kényelmesebb a számításokhoz, mivel a vezetékek keresztmetszete általában mm 2 -ben van feltüntetve. Az 1 Ohm∙mm 2 /m érték milliószor kisebb, mint 1 Ohm∙m, és egy olyan anyag ellenállását jellemzi, amelynek 1 m hosszú és 1 mm 2 keresztmetszete homogén vezető ellenállása 1 Ohm.

A tiszta elektromos réz ellenállása 20°C-on az 0,0172 Ohm∙mm 2 /m. BAN BEN különféle forrásokból legfeljebb 0,018 Ohm∙mm 2 /m értékeket találhat, amelyek az elektromos rézre is vonatkoznak. Az értékek attól függően változnak, hogy az anyagot milyen feldolgozásnak vetik alá. Például a huzal húzás utáni izzítása („húzás”) több százalékkal csökkenti a réz ellenállását, bár ezt elsősorban a mechanikai, nem pedig az elektromos tulajdonságok megváltoztatására végzik.

A réz ellenállása az közvetlen jelentése Power over Ethernet alkalmazások megvalósításához. A vezetőbe fecskendezett eredeti egyenáramnak csak egy része éri el a vezető túlsó végét – elkerülhetetlen bizonyos veszteség. Például, PoE Type 1 megköveteli, hogy a forrás által szolgáltatott 15,4 W-ból legalább 12,95 W elérje a tápellátást biztosító eszközt a túlsó végén.

A réz fajlagos ellenállása a hőmérséklet függvényében változik, de az IT hőmérsékleteknél a változások kicsik. Az ellenállás változását a következő képletekkel számítjuk ki:

ΔR = α R ΔT

R 2 = R 1 (1 + α (T 2 - T 1))

ahol ΔR az ellenállás változása, R az ellenállás az alapszintnek vett hőmérsékleten (általában 20 °C), ΔT a hőmérsékleti gradiens, α az ellenállás hőmérsékleti együtthatója ebből az anyagból(méret °C -1). A 0 °C és 100 °C közötti tartományban a rézre 0,004 °C -1 hőmérsékleti együtthatót fogadunk el. Számítsuk ki a réz fajlagos ellenállását 60°C-on.

R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0,0172 (1 + 0,004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm 2 /m

Az ellenállás 16%-kal nőtt a hőmérséklet 40°C-os növekedésével. Operáció közben kábelrendszerek Természetesen a csavart érpárt nem szabad magas hőmérsékletnek kitenni. Ha megfelelően tervezték és telepített rendszer a kábelek hőmérséklete alig tér el a megszokott 20°C-tól, és ekkor kicsi lesz az ellenállás változás. A távközlési szabványok szerint egy 100 m-es rézvezető ellenállása 5e vagy 6 kategóriájú csavart érpárban nem haladhatja meg a 9,38 ohmot 20°C-on. A gyakorlatban a gyártók ebbe az értékbe margóval illeszkednek, így még 25°C ÷ 30°C hőmérsékleten sem haladja meg a rézvezető ellenállása ezt az értéket.

Csavart érpárú jel csillapítása / beillesztési elvesztése

Amikor egy elektromágneses hullám átterjed egy csavart réz érpárú kábelen, energiájának egy része a közeli végtől a távoli végig terjedő út mentén disszipálódik. Minél magasabb a kábel hőmérséklete, annál jobban gyengül a jel. Tovább magas frekvenciák a csillapítás nagyobb, mint az alacsonyabb kategóriákban, és a magasabb kategóriáknál szigorúbbak a beillesztési veszteség vizsgálatának elfogadható határai. Ebben az esetben minden határérték 20°C-os hőmérsékletre van beállítva. Ha 20°C-on az eredeti jel egy 100 m hosszú szegmens túlsó végére érkezett P teljesítményszinttel, akkor magasabb hőmérsékleten ez a jelteljesítmény rövidebb távolságon lesz megfigyelhető. Ha ugyanazt a jelteljesítményt kell biztosítani a szegmens kimenetén, akkor vagy rövidebb kábelt kell beépíteni (ami nem mindig lehetséges), vagy alacsonyabb csillapítású kábelmárkákat kell választani.

• Árnyékolt kábeleknél 20°C feletti hőmérsékleten 1 fokos hőmérsékletváltozás 0,2%-os csillapítás-változáshoz vezet
• Minden típusú kábelnél és bármilyen frekvenciánál 40°C-ig terjedő hőmérsékleten a hőmérséklet 1 fokos változása 0,4%-os csillapítás-változáshoz vezet.
• Minden típusú kábelnél és bármilyen frekvenciánál 40°C és 60°C közötti hőmérsékleten 1 fokos hőmérséklet-változás 0,6%-os csillapítás-változáshoz vezet.
• A 3. kategóriájú kábelek csillapítása Celsius-fokonként 1,5%-os változást tapasztalhat

Már 2000 elején. A TIA/EIA-568-B.2 szabvány a lehető legnagyobb mértékű csökkentését javasolta megengedett hossza 6. kategória állandó vonal/csatorna, ha a kábelt magas hőmérsékletű környezetben telepítették, és minél magasabb a hőmérséklet, annál rövidebbnek kell lennie a szegmensnek.

Tekintettel arra, hogy a 6A kategória frekvenciaplafonja kétszer olyan magas, mint a 6. kategóriában, az ilyen rendszerek hőmérsékleti korlátozásai még szigorúbbak lesznek.

Ma, az alkalmazások implementálásakor PoE Maximum 1 gigabites sebességről beszélünk. 10 Gigabites alkalmazások használata esetén a Power over Ethernet nem használatos, hanem legalább, Viszlát. Tehát az Ön igényeitől függően, amikor a hőmérséklet változik, figyelembe kell vennie vagy a réz ellenállásának változását, vagy a csillapítás változását. Mindkét esetben a legésszerűbb, ha a kábeleket 20°C-hoz közeli hőmérsékleten tartják.

A legtöbb fizika törvénye kísérleteken alapul. A kísérletezők nevei ezeknek a törvényeknek a címében vannak megörökítve. Egyikük Georg Ohm volt.

Georg Ohm kísérletei

Kísérletek során megállapította az elektromosság kölcsönhatását különféle anyagok, beleértve a fémeket is, a sűrűség, a feszültség közötti alapvető kapcsolat elektromos mezőés az anyag tulajdonságait, amelyet „fajlagos vezetőképességnek” neveznek. Az ennek a mintának megfelelő képlet, amelyet „Ohm törvényének” neveznek, a következő:

j= λE , ahol

• j- elektromos áram sűrűsége;
• λ — fajlagos vezetőképesség, más néven „elektromos vezetőképesség”;
• E – elektromos térerősség.

Egyes esetekben a görög ábécé egy másik betűjét használják a vezetőképesség jelzésére - σ . A fajlagos vezetőképesség az anyag bizonyos paramétereitől függ. Értékét befolyásolja a hőmérséklet, az anyagok, a nyomás, ha gázról van szó, és ami a legfontosabb, ennek az anyagnak a szerkezete. Ohm törvénye csak homogén anyagokra érvényes.

Többért kényelmes számítások a fajlagos vezetőképesség reciprokát használjuk. Ezt „ellenállásnak” nevezik, amely az anyag tulajdonságaival is összefüggésbe hozható, amelyben az elektromos áram folyik, amelyet görög betűvel jelölnek. ρ és mérete Ohm*m. De mivel másért fizikai jelenségek különbözőek érvényesek elméleti indoklások, alternatív képletek is használhatók az ellenállásra. Ezek a fémek klasszikus elektronikai elméletének, valamint a kvantumelméletnek a tükörképei.

Képletek

Ezekben a képletekben, amelyek a hétköznapi olvasók számára unalmasak, olyan tényezők jelennek meg, mint a Boltzmann-konstans, az Avogadro-konstans és a Planck-konstans. Ezeket az állandókat olyan számításokhoz használják, amelyek figyelembe veszik az elektronok szabad útját a vezetőben, sebességüket a hőmozgás során, az ionizáció fokát, az anyag koncentrációját és sűrűségét. Röviden: egy nem szakember számára minden meglehetősen bonyolult. Annak érdekében, hogy ne legyen alaptalan, alább megismerkedhet azzal, hogyan is néz ki minden:

A fémek jellemzői

Mivel az elektronok mozgása az anyag homogenitásától függ, a fémvezetőben az áram a szerkezetének megfelelően folyik, ami a vezetőben lévő elektronok eloszlását befolyásolja, figyelembe véve annak heterogenitását. Nemcsak a szennyeződés zárványainak jelenléte határozza meg, hanem a fizikai hibák is - repedések, üregek stb. A vezető heterogenitása növeli az ellenállását, amit Matthiesen szabálya határoz meg.

Ez a könnyen érthető szabály lényegében azt mondja ki, hogy egy áramvezető vezetékben több különálló ellenállás is megkülönböztethető. A kapott érték pedig az összegük lesz. A kifejezés az ellenállás lesz kristályrács fém, szennyeződések és vezetékhibák. Mivel ez a paraméter az anyag természetétől függ, ennek kiszámításához megfelelő törvényeket határoztak meg, beleértve a vegyes anyagokat is.

Annak ellenére, hogy az ötvözetek is fémek, kaotikus szerkezetű megoldásoknak számítanak, és az ellenállás kiszámításához az számít, hogy mely fémek szerepelnek az ötvözetben. Alapvetően két olyan komponensből álló ötvözetek, amelyek nem tartoznak az átmenetifémekhez, valamint a ritkaföldfémek, a Nodheim-törvény leírása alá tartoznak.

Külön témaként kezeljük a fém vékonyrétegek ellenállását. Teljesen logikus azt feltételezni, hogy értékének nagyobbnak kell lennie, mint az azonos fémből készült ömlesztett vezetőé. Ugyanakkor egy speciális empirikus Fuchs-képletet vezetnek be a filmre, amely leírja az ellenállás és a filmvastagság kölcsönös függőségét. Kiderült, hogy a filmekben lévő fémek félvezető tulajdonságokkal rendelkeznek.

A töltésátvitel folyamatát pedig az elektronok befolyásolják, amelyek a filmvastagság irányába mozognak, és megzavarják a „hosszirányú” töltések mozgását. Ugyanakkor a filmvezető felületéről visszaverődnek, és így a két felülete között egy-egy elektron elég hosszú ideig oszcillál. Az ellenállás növelésének másik jelentős tényezője a vezető hőmérséklete. Minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb az ellenállás. Ezzel szemben minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál kisebb az ellenállás.

A fémek azok az anyagok, amelyek a legkisebb ellenállásúak úgynevezett „szobahőmérsékleten”. Az egyetlen nem fém, amely indokolja vezetőként való használatát, a szén. A grafitot, amely egyik fajtája, széles körben használják csúszóérintkezők készítésére. Olyan tulajdonságok nagyon sikeres kombinációjával rendelkezik, mint az ellenállás és a csúszósúrlódási együttható. Ezért a grafit nélkülözhetetlen anyag az elektromos motorok keféihez és egyéb csúszóérintkezőihez. Az ipari célokra használt fő anyagok ellenállási értékeit az alábbi táblázat tartalmazza.

Szupravezetés

A gázok cseppfolyósodásának megfelelő hőmérsékleten, vagyis a folyékony hélium hőmérsékletéig, amely -273 Celsius-fok, az ellenállás szinte a teljes eltűnésig csökken. És nem csak a jó fémvezetők, például ezüst, réz és alumínium. Szinte minden fém. Ilyen körülmények között, amelyeket szupravezetésnek neveznek, a fém szerkezetének nincs gátló hatása a töltések elektromos tér hatására történő mozgására. Ezért a higany és a legtöbb fém szupravezetővé válik.

De, mint kiderült, viszonylag nemrég, a 20. század 80-as éveiben bizonyos kerámiák is képesek szupravezetésre. Sőt, ehhez nem kell folyékony héliumot használni. Az ilyen anyagokat magas hőmérsékletű szupravezetőknek nevezték. Azonban már több évtized eltelt, és a magas hőmérsékletű vezetékek köre jelentősen bővült. De ilyen magas hőmérsékletű szupravezető elemek tömeges használatát nem figyelték meg. Egyes országokban a hagyományos rézvezetőket magas hőmérsékletű szupravezetőkre cserélték ki. A magas hőmérsékletű szupravezetés normál rendszerének fenntartásához folyékony nitrogénre van szükség. És ez túl drága műszaki megoldásnak bizonyul.

Ezért a Nature által a réznek és alumíniumnak adott alacsony ellenállási érték továbbra is pótolhatatlan anyagokká teszi őket különféle elektromos vezetők gyártásához.

Mekkora az anyag ellenállása? Válaszolni egyszerű szavakkal A kérdés megválaszolásához emlékeznie kell a fizika kurzusára, és el kell képzelnie ennek a meghatározásnak a fizikai megtestesülését. Az elektromos áram áthalad egy anyagon, ami viszont bizonyos erővel megakadályozza az áram áthaladását.

Egy anyag ellenállásának fogalma

Ez az érték, amely megmutatja, hogy egy anyag milyen erősen gátolja az áram áramlását, ez a fajlagos ellenállás ( latin betű"ro") A nemzetközi mértékegységrendszerben ellenállás Ohmban kifejezve, szorozva méterrel. A számítás képlete: „Az ellenállást megszorozzuk a keresztmetszeti területtel és elosztjuk a vezeték hosszával.”

Felmerül a kérdés: „Miért használnak másik ellenállást az ellenállás meghatározásához?” A válasz egyszerű, két különböző mennyiség létezik: az ellenállás és az ellenállás. A második azt mutatja meg, hogy egy anyag mennyire képes megakadályozni, hogy áram áthaladjon rajta, az első pedig gyakorlatilag ugyanazt mutatja, csak már nem az általános értelemben vett anyagról beszélünk, hanem egy meghatározott hosszúságú és keresztirányú vezetőről. metszetterület, amelyek ebből az anyagból készülnek.

Specifikusnak nevezzük azt a reciprok mennyiséget, amely egy anyag villamosenergia-átviteli képességét jellemzi elektromos vezetőképességés a képlet, amellyel a fajlagos ellenállást számítják, közvetlenül kapcsolódik a fajlagos vezetőképességhez.

Réz alkalmazások

Az ellenállás fogalmát széles körben használják különféle fémek elektromos áram vezetőképességének kiszámításához. E számítások alapján döntéseket hoznak arról, hogy célszerű-e egy adott fémet felhasználni a gyártáshoz elektromos vezetők, amelyeket az építőiparban, műszergyártásban és más területeken használnak.

Fém ellenállási asztal

Vannak konkrét táblázatok? amelyek összegyűjtik a rendelkezésre álló információkat a fémek átviteléről és ellenállásáról, ezek a táblázatok általában bizonyos feltételekre vonatkoznak.

Különösen széles körben ismert fém monokristály ellenállási asztal húsz Celsius fokos hőmérsékleten, valamint a fémek és ötvözetek ellenállási táblázata.

Ezek a táblázatok különböző adatok kiszámítására szolgálnak az ún ideális körülmények Az értékek meghatározott célokra történő kiszámításához képleteket kell használnia.

Réz. Jellemzői és tulajdonságai

Az anyag és a tulajdonságok leírása

A réz egy fém, amelyet az emberiség már régen felfedezett, és régóta használnak különféle műszaki célokra. A réz nagyon képlékeny és képlékeny fém, nagy elektromos vezetőképességgel, ezért nagyon népszerű az előállítás során különféle vezetékekés karmesterek.

A réz fizikai tulajdonságai:

• olvadáspont - 1084 Celsius fok;
• forráspont - 2560 Celsius fok;
• sűrűség 20 fokon - 8890 kilogramm osztva köbméterrel;
• fajlagos hőkapacitás at állandó nyomásés hőmérséklet 20 fok - 385 kJ/J*kg
• elektromos ellenállás - 0,01724;

Rézminőségek

Ez a fém több csoportra vagy osztályra osztható, amelyek mindegyikének megvannak a saját tulajdonságai és saját alkalmazása az iparban:

1. Az M00, M0, M1 fokozatok kiválóan alkalmasak kábelek és vezetékek előállítására, amikor újraolvasztják, az oxigénnel való túltelítés megszűnik.
2. Az M2 és M3 fokozatok alacsony költségű opciók, amelyeket kisméretű hengerléshez terveztek, és kielégítik a legtöbb kisméretű műszaki és ipari feladatot.
3. Az M1, M1f, M1r, M2r, M3r márkák drága márkák réz, amelyeket egy meghatározott fogyasztó számára gyártanak, speciális követelményekkel és igényekkel.

Bélyegek egymás között több szempontból is különbözik:

A szennyeződések hatása a réz tulajdonságaira

A szennyeződések hatással lehetnek a mechanikai, műszaki és működési tulajdonságok Termékek.

Minden anyag képes áramot vezetni változó mértékben, ezt az értéket az anyag ellenállása befolyásolja. A réz, alumínium, acél és bármely más elem ellenállását a görög ábécé ρ betűje jelöli. Ez az érték nem függ a vezető olyan jellemzőitől, mint a méret, az alak és a fizikai állapot, amely figyelembe veszi ezeket a paramétereket. Az ellenállást ohmban mérjük, szorozzuk mm²-el és osztjuk méterrel.

Kategóriák és leírásaik

Bármely anyag kétféle ellenállást képes kifejteni, attól függően, hogy milyen elektromosságot táplálnak. Az áramerősség lehet változó vagy állandó, ami jelentősen befolyásolja az anyag műszaki teljesítményét. Tehát vannak ilyen ellenállások:

1. Ohmic. Egyenáram hatására jelenik meg. Jellemzi a súrlódást, amely az elektromosan töltött részecskék vezetőben való mozgásával jön létre.
2. Aktív. Ugyanezen elv szerint határozták meg, de hatása alatt jött létre váltakozó áram.

E tekintetben a konkrét értéknek két meghatározása is létezik. Egyenáram esetén ez megegyezik az egységnyi fix keresztmetszeti területű vezető anyag egységnyi hosszúsága által kifejtett ellenállással. A potenciális elektromos tér minden vezetőre hatással van, valamint az ionok vezetésére képes félvezetőkre és oldatokra is. Ez az érték határozza meg magának az anyagnak a vezetőképességét. A vezető alakját és méreteit nem veszik figyelembe, ezért elektrotechnikai és anyagtudományi alapnak nevezhető.

Váltóáram áthaladása esetén a fajlagos értéket a vezető anyag vastagságának figyelembevételével számítják ki. Itt nem csak a potenciál, hanem az örvényáram is befolyása van, és emellett figyelembe veszik az elektromos mezők frekvenciáját is. Ennek a típusnak az ellenállása nagyobb, mint a DC, mivel itt az örvénytérrel szembeni ellenállás pozitív értékét veszik figyelembe. Ez az érték a vezető alakjától és méretétől is függ. Ezek a paraméterek határozzák meg a töltött részecskék örvénymozgásának természetét.

A váltakozó áram bizonyos elektromágneses jelenségeket idéz elő a vezetőkben. Nagyon fontosak a vezető anyag elektromos jellemzői szempontjából:

1. A bőrhatást gyengülés jellemzi elektromágneses mező minél jobban behatol a vezető közegébe. Ezt a jelenséget felülethatásnak is nevezik.
2. A közelséghatás csökkenti az áramsűrűséget a szomszédos vezetékek közelsége és azok befolyása miatt.

Ezek a hatások nagyon fontosak a számítás során optimális vastagság vezető, mivel ha olyan vezetéket használunk, amelynek sugara nagyobb, mint az áram anyagba való behatolásának mélysége, tömegének többi része kihasználatlanul marad, ezért ez a megközelítés hatástalan lesz. Az elvégzett számítások szerint a vezető anyag effektív átmérője bizonyos helyzetekben a következő lesz:

• 50 Hz áram esetén - 2,8 mm;
• 400 Hz - 1 mm;
• 40 kHz - 0,1 mm.

Ennek fényében a sok vékony vezetékből álló, lapos többerű kábeleket aktívan használják nagyfrekvenciás áramokhoz.

A fémek jellemzői

A fémvezetők specifikus mutatóit speciális táblázatok tartalmazzák. Ezen adatok felhasználásával elvégezheti a szükséges további számításokat. Egy ilyen ellenállási táblázat példája látható a képen.

A táblázat azt mutatja, hogy az ezüstnek van a legnagyobb vezetőképessége - ez ideális vezető az összes létező fém és ötvözet között. Ha kiszámítja, hogy ebből az anyagból mennyi huzalra van szükség az 1 ohmos ellenállás eléréséhez, akkor 62,5 m-t kap, ha ugyanilyen értékhez 7,7 m-re van szükség.

Bármilyen csodálatos tulajdonságokkal is rendelkezik az ezüst, ezért túl drága anyag az elektromos hálózatokban való tömeges felhasználáshoz széles körű alkalmazás A rezet a mindennapi életben és az iparban találtam. Méret szerint specifikus mutató az ezüst után a második helyen áll, elterjedtségét és könnyű kitermelését tekintve pedig sokkal jobb nála. A réznek más előnyei is vannak, amelyek lehetővé tették, hogy a leggyakoribb vezetővé váljon. Ezek tartalmazzák:

Az elektrotechnikában való felhasználáshoz finomított rezet használnak, amely a szulfidércből történő olvasztás után a pörkölési és fúvási folyamatokon megy keresztül, majd szükségszerűen elektrolitikus tisztításon esik át. Az ilyen feldolgozás után olyan anyagot lehet kapni, amely nagyon Jó minőség(M1 és M0 osztály), amely 0,1-0,05% szennyeződést tartalmaz. Fontos árnyalat az oxigén rendkívül kis mennyiségben való jelenléte, mivel ez negatívan befolyásolja a réz mechanikai jellemzőit.

Ezt a fémet gyakran olcsóbb anyagok helyettesítik - alumínium és vas, valamint különféle bronzok (szilícium, berillium, magnézium, ón, kadmium, króm és foszfor ötvözetek). Az ilyen kompozíciók szilárdsága nagyobb, mint a tiszta réz, bár alacsonyabb a vezetőképességük.

Az alumínium előnyei

Bár az alumíniumnak nagyobb az ellenállása és sérülékenyebb, elterjedtsége annak köszönhető, hogy nem olyan ritka, mint a réz, ezért olcsóbb. Az alumínium fajlagos ellenállása 0,028, alacsony sűrűsége pedig 3,5-szer könnyebbé teszi a réznél.

Mert elektromos munkák használjon tisztított A1 minőségű alumíniumot, amely legfeljebb 0,5% szennyeződést tartalmaz. A magasabb minőségű AB00 elektrolit kondenzátorok, elektródák, ill alufólia. Az alumínium szennyezőanyag-tartalma nem haladja meg a 0,03%-ot. Van még tiszta fém AB0000, amely legfeljebb 0,004% adalékanyagot tartalmaz. Maguk a szennyeződések is számítanak: a nikkel, a szilícium és a cink enyhén befolyásolja az alumínium vezetőképességét, és ennek a fémnek a réz-, ezüst- és magnéziumtartalma érezhetően. A tallium és a mangán csökkenti leginkább a vezetőképességet.

Az alumínium jó korróziógátló tulajdonságokkal rendelkezik. Levegővel érintkezve vékony oxidréteg borítja, ami megvédi a további tönkremeneteltől. A mechanikai jellemzők javítása érdekében a fémet más elemekkel ötvözik.

Acél és vas mutatói

A vas rezisztenciája a rézhez és az alumíniumhoz képest nagyon magas, azonban rendelkezésre állása, szilárdsága és deformációállósága miatt az anyagot széles körben használják az elektromos gyártásban.

Bár a még nagyobb ellenállású vasnak és acélnak jelentős hátrányai vannak, a vezetőanyagok gyártói találtak módszereket ezek kompenzálására. Az alacsony korrózióállóságot különösen az acélhuzal cinkkel vagy rézzel való bevonásával lehet leküzdeni.

A nátrium tulajdonságai

A nátrium-fém a vezetőgyártásban is nagyon ígéretes. Ellenállását tekintve jelentősen meghaladja a rezet, de sűrűsége 9-szer kisebb annál. Ez lehetővé teszi az anyag felhasználását ultrakönnyű vezetékek gyártásához.

A nátrium-fém nagyon puha és teljesen instabil bármilyen alakváltozással szemben, ami problémássá teszi a használatát - az ebből a fémből készült huzalt nagyon erős, rendkívül kis rugalmasságú burkolattal kell lefedni. A héjnak légmentesnek kell lennie, mivel a nátrium a legsemlegesebb körülmények között is erős kémiai aktivitást mutat. A levegőben azonnal oxidálódik, és heves reakcióba lép a vízzel, beleértve a levegőben lévő vizet is.

A nátrium használatának másik előnye a rendelkezésre állás. Megolvadt nátrium-klorid elektrolízisével nyerhető, amelyből korlátlan mennyiségben van a világon. Más fémek e tekintetben egyértelműen alulmaradnak.

Egy adott vezető teljesítményének kiszámításához el kell osztani a vezeték meghatározott számának és hosszának szorzatát a keresztmetszeti területével. Az eredmény az ellenállás értéke Ohmban. Például 200 m 5 mm² névleges keresztmetszetű vashuzal ellenállásának meghatározásához 0,13-at meg kell szorozni 200-zal, és az eredményt el kell osztani 5-tel. A válasz 5,2 Ohm.

A számítás szabályai és jellemzői

A fémes közeg ellenállásának mérésére mikroohmétereket használnak. Ma már digitális változatban készülnek, így a segítségükkel végzett mérések pontosak. Ez azzal magyarázható, hogy a fémeknek van magas szint vezetőképességük és rendkívül alacsony ellenállásuk van. Például az alsó küszöb mérőműszerekértéke 10-7 Ohm.

A mikroohmmérők segítségével gyorsan megállapítható, hogy a generátorok, villanymotorok és transzformátorok, valamint elektromos buszok tekercselése milyen jó érintkezést mutat, és milyen ellenállást mutat. Kiszámítható egy másik fém zárványainak jelenléte az öntvényben. Például egy arannyal bevont volfrámdarab vezetőképessége fele akkora, mint az összes arany. Ugyanez a módszer használható a vezető belső hibáinak és üregeinek meghatározására.

Az ellenállási képlet a következő: ρ = Ohm mm 2 /m. Szavakkal 1 méter vezeték ellenállásaként írható le 1 mm² keresztmetszeti területtel. A feltételezett hőmérséklet normál - 20 °C.

A hőmérséklet hatása a mérésre

Egyes vezetők felmelegedése vagy hűtése jelentős hatással van a mérőműszerek teljesítményére. Példa erre a következő kísérlet: spirálisan tekercselt vezetéket kell csatlakoztatni az akkumulátorhoz, és ampermérőt kell csatlakoztatni az áramkörhöz.

Minél jobban felmelegszik a vezető, annál alacsonyabbak lesznek a készüléken mért értékek. Az áramnak az ellenkezője van arányos függőség ellenállástól. Ebből arra következtethetünk, hogy a melegítés hatására a fém vezetőképessége csökken. Kisebb-nagyobb mértékben minden fém így viselkedik, de egyes ötvözetekben gyakorlatilag nincs változás a vezetőképességben.

Figyelemre méltó, hogy a folyékony vezetők és egyes szilárd nemfémek általában csökkentik ellenállásukat a hőmérséklet emelkedésével. De a tudósok a fémek ezen képességét is a maguk javára fordították. Az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának (α) ismeretében egyes anyagok melegítésekor meg lehet határozni a külső hőmérsékletet. Például egy csillámkeretre helyezett platina drótot sütőbe teszünk, és megmérjük az ellenállást. Attól függően, hogy mennyit változott, következtetést vonunk le a sütő hőmérsékletéről. Ezt a kialakítást ellenálláshőmérőnek nevezik.

Ha hőmérsékleten t 0 a vezető ellenállása r 0 és hőmérsékleten t egyenlő rt, akkor az ellenállás hőmérsékleti együtthatója egyenlő

Ezzel a képlettel csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományban (kb. 200 °C-ig) lehet számolni.