Удельное сопротивление стали
Удельным сопротивлением металлов считается их способность к противодействию электрическому току, проходящему через них. Единицей измерения данной величины служит Ом*м (Ом-метр). В качестве символа используется греческая буква ρ (ро). Высокие показатели удельного сопротивления означают плохую проводимость электрического заряда тем или иным материалом.
Технические характеристики стали
Прежде чем подробно рассматривать удельное сопротивление стали, следует ознакомиться с ее основными физико-механическими свойствами. Благодаря своим качествам, этот материал получил широкое распространение в производственной сфере и других областях жизни и деятельности людей.
Сталь представляет собой сплав железа и углерода, содержащегося в количестве, не превышающем 1,7%. Кроме углерода, сталь содержит определенное количество примесей – кремния, марганца, серы и фосфора. По своим качествам она значительно лучше чугуна, легко поддается закаливанию, ковке, прокату и другим видам обработки. Все виды сталей отличаются высокой прочностью и пластичностью.
По своему назначению сталь подразделяется на конструкционную, инструментальную, а также с особыми физическими свойствами. В каждой из них содержится различное количество углерода, благодаря которому материал приобретает те или иные специфические качества, например, жаропрочность, жаростойкость, устойчивость к действию ржавчины и коррозии.
Особое место занимают электротехнические стали, выпускаемые в листовом формате и применяющиеся в производстве электротехнических изделий. Для получения этого материала производится легирование кремнием, способным улучшить его магнитные и электрические свойства.
Для того чтобы электротехническая сталь приобрела необходимые характеристики, необходимо соблюдение определенных требований и условий. Материал должен легко намагничиваться и перемагничиваться, то есть, обладать высокой магнитной проницаемостью. Такие стали имеют хорошую магнитную индукцию, а их перемагничивание осуществляется с минимальными потерями.
От соблюдения этих требований зависят габариты и масса магнитных сердечников и обмоток, а также коэффициент полезного действия трансформаторов и величина их рабочей температуры. На выполнение условий оказывают влияние многие факторы, в том числе и удельное сопротивление стали.
Удельное сопротивление и другие показатели
Величина удельного электрического сопротивления представляет собой отношение напряженности электрического поля в металле и плотности тока, протекающего в нем. Для практических расчетов используется формула:
в которой ρ является удельным сопротивлением металла (Ом*м), Е – напряженностью электрического поля (В/м), а J – плотностью электротока в металле (А/м2). При очень большой напряженности электрического поля и низкой плотности тока, удельное сопротивление металла будет высоким.Существует еще одна величина, называемая удельной электропроводностью, обратная удельному сопротивлению, указывающая на степень проводимости электрического тока тем или иным материалом. Она определяется по формуле
и выражается в единицах См/м – сименс на метр.Удельное сопротивление тесно связано с электрическим сопротивлением. Однако они имеют различия между собой. В первом случае – это свойство материала, в том числе и стали, а во втором случае определяется свойство всего объекта. На качество резистора влияет сочетание нескольких факторов, прежде всего, формы и удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен. Например, если для изготовления проволочного резистора использовалась тонкая и длинная проволока, то его сопротивление будет больше, чем у резистора, изготовленного из толстой и короткой проволоки одинакового металла.
В качестве другого примера можно привести резисторы из проволоки с одинаковым диаметром и длиной. Однако, если в одном из них материал имеет высокое удельное сопротивление, а в другом низкое, то соответственно в первом резисторе электрическое сопротивление будет выше, чем во втором.
Зная основные свойства материала, можно использовать удельное сопротивление стали для определения величины сопротивления стального проводника. Для вычислений, кроме удельного электрического сопротивления потребуется диаметр и длина самого провода. Расчеты выполняются по следующей формуле:
, в которой R является сопротивлением проводника (Ом), ρ – удельным сопротивлением стали (Ом*м), L – соответствует длине провода, А – площади его поперечного сечения.Существует зависимость удельного сопротивления стали и других металлов от температуры. В большинстве расчетов используется комнатная температура – 20С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.
Удельное сопротивление — сталь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Удельное сопротивление — сталь
Cтраница 2
При переменном магнитном потоке применяется листовая электротехническая сталь — специальная сталь с добавкой кремния, который увеличивает удельное сопротивление стали, но несколько затрудняет ее обработку. [16]
Наивыгоднейшая величина сечения сердечника реле определяется при выборе оптимальной величиной площади полюсного наконечника из условия для наибольшей условной работы по формуле ( 4 — 85), так как удельное сопротивление стали магнитопро-вода Кж зависит от сечения сердечника. [17]
Наивыгоднейшая величина диаметра ( сечения) сердечника может быть определена при выборе оптимальной величины площади полюсного наконечника из условия для наибольшей условной работы согласно формуле ( 4 — 98), так как удельное сопротивление стали магнитопровода Rm зависит от сечения сердечника. [19]
Сопротивление стали при переменном токе определено по диаграмме Л. Р. Неймана для t 20 С. Удельное сопротивление стали при постоянном токе принято равным 140 ом-мм / км. [20]
Электропроводность стали, даже с малым количеством примесей, сравнительно невелика. Это удельное сопротивление стали относится к прохождению через нее постоянного тока; при переменном токе, благодаря магнитным свойствам стали, активное сопротивление ее и потери мощности в ней еще более возрастают. [21]
Для стали этот коэфициент не является постоянной величиной; зависимость с от Т дана на фиг. При комнатной температуре
Электротехническая сталь является магнитомягким материалом. Для улучшения ее магнитных характеристик в нее вводят кремний, который повышает величину удельного сопротивления стали, что приводит к уменьшению потерь на вихревые токи. Широко применяют несколько видов электротехнической стали: тонколистовую нелегированную, сортовую нелегированную, тонколистовую, легированную кремнием. Все виды сталей — низкоуглеродистые. [23]
Вычислить наибольшую температуру в стальной шине размером 100 х 10 мм2, по которой протекает постоянный ток / 1000А, расположенной в спокойном воздухе таким образом, что теплоотдача с ее поверхности в окружающее пространство происходит с одной широкой ее плоскости. Удельное сопротивление стали р 13 — 10 — 8 Ом — м и ее теплопроводность X 40 Вт / ( м-град) принять не зависящими от температуры. [25]
Несмотря на дешевизну, сравнительную распространенность и хорошую механическую прочность, сталь в качестве проводникового материала применяют сравнительно редко. Электропроводность стали, даже с малым количеством примесей, сравнительно невелика. Это удельное сопротивление стали относится к прохождению через нее постоянного тока; при переменном токе благодаря магнитным свойствам стали активное сопротивление ее и потери мощности в ней еще более возрастают. [26]
Электрическое сопротивление соединения двух круглых пластин определяется выражением Rl / 2 ak, где а — радиус соединения и k — удельная проводимость металла. При нагрузке 30 кГ сопротивление равно 5 — 10 — 5 Ом. Предел текучести и
Сталь с низким содержанием кремния имеет меньшую магнитную проницаемость и большие магнитные потери, а также большое магнитное насыщение. Стали с высоким содержанием кремния имеют меньшие потери на вихревые токи и гистерезис и высокую магнитную проницаемость в слабых и средних полях. Присадка кремнием снижает плотность и повышает
Для стали этот коэфициент не является постоянной величиной; зависимость с от Т дана на фиг. При комнатной температуре удельное сопротивление стали изменяется в широких пределах при изменении ее химического состава. При этой температуре обе стали имеют одинаковую структуру ( аустенит) и в связи с этим — близкие электрические свойства. Поэтому удельное сопротивление стали при комнатной температуре не является вполне точным показателем интенсивности выделения тепла при ее сварке. [29]
Страницы: 1 2
Удельное электрическое сопротивление — сталь
Удельное электрическое сопротивление — сталь
Cтраница 1
Удельное электрическое сопротивление стали возрастает с ростом температуры, причем наибольшие изменения наблюдаются при нагреве до температуры точки Кюри. После точки Кюри величина удельного электросопротивления изменяется незначительно и при температурах выше 1000 С практически остается постоянной. [2]
Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти iuKii создают НсОольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 100 а время отпадания составляет 0 07 сек, а в контакторах 600 а-0 23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку напряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специальной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может спускаться до 65 % UH. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к повышенному нагреву катушки. [3]
Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали почти пропорционально содержанию кремния и этим способствует уменьшению потерь на вихревые токи, возникающие в стали при ее работе в переменном магнитном поле. [4]
Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой. [6]
Ом — мм2 / м — удельное электрическое сопротивление стали
Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным электрическим сопротивлением стали, содержащие 0 5 — 4 8 % кремния. [8]
Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами. [10]
Основным магнитопроводящим материалом является листовая легированная электротехническая сталь, содержащая от 2 до 5 % кремния. Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи, сталь становится устойчивой к окислению и старению, но делается более хрупкой. В последние годы широко используется холоднокатаная текстурованная сталь с более высокими магнитными свойствами в направлении проката. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник магнитопровода выполняется в виде пакета, собранного из листов штампованной стали. [11]
Электротехническая сталь является низкоуглеродистой сталью. Для улучшения магнитных характеристик в нее вводят кремний, который вызывает повышение удельного электрического сопротивления стали. Это приводит к уменьшению потерь на вихревые токи. [13]
После механической обработки магнитопровод отжигают. Так как в создании замедления участвуют вихревые токи в стали, следует ориентироваться на величину удельного электрического сопротивления стали порядка Рс ( Ю-15) 10 — 6 ом см. В притянутом положении якоря магнитная система достаточно сильно насыщена, поэтому начальная индукция в различных магнитных системах колеблется в очень незначительных пределах и составляет для стали марки Э Вн1 6 — 1 7 гл. Указанное значение индукции поддерживает напряженность поля в стали порядка Ян. [14]
Для изготовления магнитных систем ( магнитопроводов) трансформаторов применяются специальные тонколистовые электротехнические стали, имеющие повышенное ( до 5 %) содержание кремния. Кремний способствует обезуглероживанию стали, что приводит к увеличению магнитной проницаемости, снижает потери на гистерезис и увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов. Кроме того, кремний ослабляет старение стали ( увеличение потерь в стали с течением времени), уменьшает ее магнитострикцию ( изменение формы и размеров тела при намагничивании) и, следовательно, шум трансформаторов. В то же время наличие кремния в стали приводит к повышению ее хрупкости и затрудняет ее механическую обработку. [15]
Страницы: 1 2
| Марка стали, сплава | Удельное электрическое сопротивление, ρ, нОМ·м, при температуре, °С | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 | 100 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | |
| 08кп | 147 | 178 | 252 | 341 | 448 | 575 | 725 | 898 | 1073 | 1124 |
| 08 | — | 178 | 252 | 341 | 448 | 575 | 725 | 898 | 1073 | 1124 |
| 10 | — | 190 | 263 | 352 | 458 | 584 | 734 | 905 | 1081 | 1130 |
| 15 | — | 233 | 296 | 387 | 487 | 607 | 753 | 904 | 1092 | 1140 |
| 20 | — | 219 | 292 | 381 | 487 | 601 | 758 | 925 | 1094 | 1135 |
| 25 | 169 | 219 | 292 | 381 | 487 | 601 | 758 | 925 | — | — |
| 35 | — | 251 | 321 | 408 | 511 | 629 | 759 | 922 | 1112 | 1156 |
| 50 | 48 | 48 | 47 | 44 | 41 | 38 | 35 | 31 | 27 | — |
| 55 | 272 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 30Х | 210 | 259 | 330 | 417 | 517 | 636 | 778 | 934 | 1106 | 1145 |
| 40Х | 278 | 324 | 405 | 555 | 717 | 880 | 1100 | 1330 | — | — |
| 15ХФ | — | 281 | 345 | 421 | 513 | 606 | 731 | 833 | — | — |
| 30ХМ | 230 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 30ХМА | 230 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12ХН2 | 330 | 360 | 430 | 520 | 590 | 670 | — | — | 1050 | 1120 |
| 20ХН3А | 270 | 300 | 350 | 450 | 550 | 650 | — | — | — | — |
| 30ХН3А | 268 | 317 | 387 | 469 | 567 | 681 | 817 | 981 | — | — |
| 25ХГСА | 306 | 338 | 415 | 501 | 573 | 660 | 830 | 1000 | 1100 | — |
| 30ХГС | 210 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 30ХГСА | 210 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 38ХН3МА | 292 | 317 | 338 | 425 | 506 | 602 | 742 | 890 | 1100 | — |
| 38Х2Н2МА (38ХНМА) | 322 | 398 | 482 | 592 | 740 | 910 | 1090 | 1300 | — | — |
| 40ХН2МА (40ХНМА) | 331 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 30ХН2МФА (30ХН2МВА) | 333 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 36Х2Н2МФА (36ХН1МФА) | 278 | 335 | 432 | 517 | 613 | 720 | 825 | 940 | — | — |
| 38ХН3МФА | 300 | 321 | 365 | 437 | 516 | 613 | 750 | 897 | 1080 | — |
| 20ХН4ФА | 360 | 410 | 480 | 560 | 640 | 720 | — | 1020 | 1120 | 1180 |
| 12МХ | 360 | 410 | 480 | 560 | 640 | 720 | — | 1020 | 1120 | 1180 |
| 20ХМ | 245 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12Х1МФ (ЭИ 575) | 323 | 370 | 438 | 518 | 612 | 718 | 835 | 977 | — | — |
| 25Х1М1Ф (Р2, Р2МА) | 233 | 283 | 346 | 427 | 518 | 632 | 746 | 862 | — | — |
| 25Х2М1Ф (ЭИ 723) | 270 | 360 | 420 | 500 | 590 | 710 | 840 | 970 | — | — |
| 20Х1М1Ф1ТР (ЭП 182) | 260 | 309 | 371 | 444 | 534 | 645 | 769 | 909 | 1009 | — |
| 20Х3МВФ (ЭИ 415, ЭИ 579) | — | 398 | 465 | 544 | 640 | 743 | 859 | 982 | — | — |
| 15Х5М (12Х5МА, Х5М) | 430 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 50ХФА | 320 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| ШХ15 | — | 390 | 470 | 520 | — | — | — | — | — | — |
| 40Х10С2М (4Х10С2М, ЭИ 107) | — | 906 | 958 | 1010 | 1062 | 1114 | 1166 | 1216 | — | — |
| 03Х11Н10М2Т | 910 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12Х11В2МФ (типа ЭИ 756) | 1050 | 630 | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 18Х11МНФБ (2Х11МФБН, ЭП 291) | 621 | 667 | 730 | 801 | 874 | 952 | 1026 | 1101 | — | — |
| 06Х12Н3Д | 655 | 720 | 779 | 835 | 897 | — | — | — | — | — |
| 37Х12Н8Г8МФБ (ЭИ 481) | 740 | 850 | 900 | 950 | 1010 | 1100 | 1150 | 1200 | — | — |
| 08Х13 (0Х13, ЭИ 496) | 506 | 584 | 679 | 769 | 854 | 938 | 1021 | 1103 | — | — |
| 12Х13 (1Х13) | 506 | 584 | 679 | 769 | 854 | 938 | 1021 | 1103 | — | — |
| 20Х13 (2Х13) | 588 | 653 | 730 | 800 | 884 | 952 | 1022 | 1102 | — | — |
| 30Х13 (3Х13) | 522 | 595 | 684 | 769 | 858 | 935 | 1015 | 1099 | — | — |
| 40Х13 (4Х13) | — | 786 | 830 | 890 | 950 | 998 | 1046 | 1122 | — | — |
| 08Х14МФ | 557 | 649 | 750 | 882 | 914 | 985 | 1056 | — | — | — |
| 1Х14Н14В2М (ЭИ 257) | — | 830 | 890 | 950 | 1010 | 1050 | 1080 | 1130 | — | — |
| 09Х14Н19В2БР (ЭИ 695 Р) | 846 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 09Х14Н19В2БР1 (ЭИ 726) | 848 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 45Х14Н14В2М (ЭИ 69) | 815 | 875 | 945 | 1000 | 1055 | 1100 | 1140 | 1175 | — | — |
| 07Х16Н6 (Х16Н6, ЭП 288) | 836 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 08Х16Н13М2Б (ЭИ 405, ЭИ 680) | — | 886 | 960 | 1008 | 1050 | 1090 | 1120 | 1150 | — | — |
| 10Х16Н14В2БР (1Х16Н14В2БР, ЭП 17) | — | 833 | 925 | 961 | 990 | 1063 | 1086 | — | — | — |
| Х16Н16МВ2БР (ЭП 184) | 820 | 870 | 934 | 980 | 1031 | 1075 | 1111 | — | — | — |
| 08Х17Т (0Х17Т, ЭИ 645) | 600 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12Х17 (Х17, ЭЖ 17) | 560 | 610 | 680 | 770 | 850 | 950 | 1030 | 1110 | 1150 | 1160 |
| 14Х17Н2 (1Х17Н2, ЭИ 268) | 720 | 780 | 840 | 890 | 990 | 1040 | 1110 | 1130 | 1160 | 1170 |
| 08Х17Н13М2Т (0Х17Н13М2Т) | 750 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 10Х17Н13М2Т (Х17Н13М2Т, ЭИ 448) | 750 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 10Х17Н13М3Т (Х17Н13М3Т, ЭИ 432) | 750 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12Х18Н9 (Х18Н9) | — | 743 | 819 | 891 | 951 | 1001 | 1048 | 1098 | 1140 | — |
| 12Х18Н9Т (Х18Н9Т) | 725 | 792 | 861 | 920 | 976 | 1028 | 1075 | 1117 | 1149 | 1176 |
| 17Х18Н9 (2Х18Н9) | 720 | 735 | 855 | 925 | 975 | 1031 | 1080 | 1115 | 1150 | 1185 |
| 08Х18Н10 (0Х18Н10) | 800 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 08Х18Н10Т (0Х18Н10Т, ЭИ 914) | 725 | 792 | 861 | 920 | 976 | 1028 | 1075 | 1117 | — | — |
| 12Х18Н12Т (Х18Н12Т) | 725 | 792 | 861 | 920 | 976 | 1028 | 1075 | 1117 | — | — |
| 31Х19Н9МВБТ (ЭИ 572) | — | 850 | 900 | 980 | 1020 | 1080 | 1100 | 1150 | — | — |
| 20Х2Н14С2 (Х20Н14С2, ЭИ 211) | 946 | 1000 | 1051 | 1095 | 1100 | 1130 | 1194 | 1218 | 1242 | 1242 |
| 08Х21Н6М2Т (0Х21Н6М2Т, ЭП 54) | 700 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 08Х22Н6Т (0Х22Н5Т, ЭП 53) | 740 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 20Х23Н18 (Х23Н18, ЭИ 417) | 1000 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 06ХН28МДТ (0Х23Н28М3Д3Т, ЭИ 943) | 750 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 03Х24Н6АМ3 (ЗИ 130) | 700 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 15Х25Т (Х25Т, ЭИ 439) | 710 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 12Х25Н16Г7АР (ЭИ 835) | 1000 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 20Х25Н20С2 (Х25Н20С2, ЭИ 283) | 1360 | 1365 | 1370 | 1375 | 1380 | 1400 | 1400 | 1410 | 1410 | 1420 |
| 03Н18К9М5Т | 605 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| ХН35ВТ (ЭИ 612) | — | 1020 | 1050 | 1100 | 1120 | 1150 | 1160 | 1170 | — | — |
| ХН35ВТК (ЭИ 612К) | — | 1170 | 1180 | 1190 | 1200 | 1220 | 1230 | 1240 | — | — |
| ХН35ВТЮ (ЭИ 787) | 992 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| ХН62МБВЮ (ЭП 709) | 1310 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| ХН65ВМТЮ (ЭИ 893) | — | — | 1390 | 1410 | 1420 | 1430 | 1410 | 1390 | — | — |
| ХН70ВМЮТ (ЭИ 765) | 1330 | 1340 | 1350 | 1360 | 1360 | 1370 | 1470 | 1480 | — | — |
| ХН75ВМЮ (ЭИ 827) | 1460 | 1490 | 1510 | 1530 | 1550 | 1560 | 1570 | 1590 | — | — |
| ХН80ТБЮ (ЭИ 607) | — | 820 | 810 | 800 | 790 | 785 | 777 | — | — | — |
| Х15Н60-Н | 1150 | 1170 | 1185 | 1210 | 1230 | 1240 | 1250 | 1250 | 1255 | 1270 |
| У8, У8А | — | 230 | 305 | 390 | 491 | 625 | 769 | 931 | 1129 | 1165 |
| У9, У9А | — | 253 | 329 | 418 | 525 | 646 | 789 | 943 | 1155 | 1198 |
| У10, У10А | 420 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| У12, У12А | — | 252 | 333 | 430 | 540 | 665 | 802 | 964 | 1152 | 1196 |
| 9ХС | 400 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 5ХНМ | — | 300 | 250 | 200 | 160 | — | — | — | — | — |
| 4Х4ВМФС (ДИ 22) | 436 | 502 | 584 | 667 | 747 | 831 | 916 | 1014 | 1148 | 1202 |
| 3Х3М3Ф | 314 | 365 | 430 | 515 | 600 | 710 | 835 | 965 | 1118 | 1151 |
| 4Х5МФ1С (ЭП 572) | 553 | 591 | 649 | 715 | 793 | 879 | 970 | 1077 | 1189 | 1229 |
| Р6М5К5 | 458 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| Р9 | 380 | 417 | 505 | 600 | 695 | 790 | 900 | 1020 | 1160 | 1170 |
| Р18 | 419 | 472 | 544 | 627 | 718 | 815 | 922 | 1037 | 1152 | 1173 |
| 20Л | 170 | 220 | 294 | 385 | 490 | 604 | 761 | 932 | 1101 | 1139 |
| 35Л | 172 | 223 | 301 | 394 | 497 | 623 | 771 | 935 | 1115 | 1154 |
| 40ХЛ | 233 | 270 | 335 | 435 | 540 | 665 | 815 | 975 | 1115 | 1195 |
| 20Х5МЛ | 430 | — | — | — | — | — | — | — | — | — |
| 15Х11МФБЛ (1Х11МФБЛ, Х11ЛА) | — | — | 739 | 806 | 884 | 1000 | 1026 | 1098 | — | — |
| 20Х13Л | 645 | 695 | 775 | 859 | 931 | 985 | 1155 | 1115 | 1125 | 1160 |
| ХН65ВКМБЮТЛ (ЭИ 539ЛМУ) | 1340 | 1370 | 1390 | 1420 | 1430 | 1450 | 1460 | 1470 | 1460 | 1440 |
Электропроводимость нержавеющих сплавов AISI
Электропроводимость (электрическая проводимость) и электрическое сопротивление для нержавеющих сплавов
В данной таблице можно посмотреть как проводимость, так и сопротивление нержавеющих сталей марки aisi и не только. Сноски по терминам внизу таблицы.
| Материал | Проводимость | Сопротивление | |
|---|---|---|---|
| Материалы | Проводимость * (% IACS) | Проводимость * (сименс/м) | Сопротивление * (Ом*м) |
| Железо и чугун | |||
| Железо чистое | 18.00 | 1.044*107 | 9.579*10-8 |
| В слитке Iron Ingot (непр.назв.ignot) (99.9% Fe) | 15.60 | 9.048*106 | 1.105*10-7 |
| Низкоуглеродистый белый чугун | 3.25 | 5.300*10-7 | |
| Мартенситное хромо-никелевое (стое) железо /martensitic nickel-chromium iron | 2.16 | 8.000*10-7 | |
| Высококремнистый чугун / high-silicon iron | 3.45 | 5.000*10-7 | |
| Железо-никелевые сплавы/ h igh-nickel iron | 1.0-1.2 | 1.4*10-6–1.7*10-6 | |
| Хромо-никелевое кремнистое железо / nickel-chromium-silicon iron | 1.0-1.2 | 1.5*10-6–1.7*10-6 | |
| Алюминиево-железные сплавы/ high-aluminum iron | 0.72 | 2.400*10-6 | |
| Кремнистый чугун/ medium-silicoon ductile iron | 2.0-3.0 | 5.8*10-7–8.7*10-7 | |
| Ниель-железные сплавы / high-nickel ductile (20% Ni) | 1.69 | 1.020*10-6 | |
| Углеродистые и низколегированные стали. AISI | |||
| 1008 (Отожженная) | 11.81 | 1.460*10-7 | |
| 1010 | 12.06 | 1.430*10-7 | |
| 1015 (Отожженная) | 10.84 | 1.590*10-7 | |
| 1016 (Отожженная) | 10.78 | 1.600*10-7 | |
| 1018 (Отожженная) | 10.84 | 1.590*10-7 | |
| 1020 | 10.84 | 1.590*10-7 | |
| 1022 (Отожженная) | 10.84 | 1.590*10-7 | |
| 1025 (Отожженная) | 10.84 | 1.590*10-7 | |
| 1029 (Отожженная) | 10.78 | 1.600*10-7 | |
| 1030 (Отожженная) | 10.39 | 1.660*10-7 | |
| 1035 (Отожженная) | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1040 (Отожженная) | 10.78 | 1.600*10-7 | |
| 1042 (Отожженная) | 10.08 | 1.710*10-7 | |
| 1043 (Отожженная) | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1045 (Отожженная) | 10.64 | 1.620*10-7 | |
| 1046 | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1050 (Отожженная) | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1055 | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1060 | 9.58 | 1.800*10-7 | |
| 1065 | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 1070 | 10.26 | 1.680*10-7 | |
| 1078 (Отожженная) | 9.58 | 1.800*10-7 | |
| 1080 | 9.58 | 1.800*10-7 | |
| 1095 | 9.58 | 1.800*10-7 | |
| 1137 | 10.14 | 1.700*10-7 | |
| 1141 | 10.14 | 1.700*10-7 | |
| 1151 | 10.14 | 1.700*10-7 | |
| 1524 | 8.29 | 2.080*10-7 | |
| 1524 (Отожженная) | 10.78 | 1.600*10-7 | |
| 1552 | 10.58 | 1.630*10-7 | |
| 4130 (Закаленная и отпущенная) | 7.73 | 2.230*10-7 | |
| 4140 (Закаленная и отпущенная) | 7.84 | 2.200*10-7 | |
| 4626 (Нормализованная и отпущенная) | 8.62 | 2.000*10-7 | |
| 4815 | 6.63 | 2.600*10-7 | |
| 5132 | 8.21 | 2.100*10-7 | |
| 5140 (Закаленная и отпущенная) | 7.56 | 2.280*10-7 | |
| Холоднодеформированные нержавеющие стали отожженные AISI | |||
| 201 | 2.50 | 6.900*10-7 | |
| 202 | 2.50 | 6.900*10-7 | |
| 301 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 302 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 302B | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 303 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 304 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 302Cu | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 304N | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 304 | 2.50 | 1.450*106 | 6.897*10-7 |
| 304 | 2.50 | 1.450*106 | 6.897*10-7 |
| 305 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 308 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 309 | 2.21 | 7.800*10-7 | |
| 310 | 2.21 | 7.800*10-7 | |
| 314 | 2.24 | 7.700*10-7 | |
| 316 | 2.33 | 7.400*10-7 | |
| 316N | 2.33 | 7.400*10-7 | |
| 316 | 2.30 | 1.334*106 | 7.496*10-7 |
| 317 | 2.33 | 7.400*10-7 | |
| 317L | 2.18 | 7.900*10-7 | |
| 321 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 329 | 2.30 | 7.500*10-7 | |
| 330 | 1.69 | 1.020*10-6 | |
| 347 | 2.36 | 7.300*10-7 | |
| 347 | 2.40 | 1.392*106 | 7.184*10-7 |
| 384 | 2.18 | 7.900*10-7 | |
| 405 | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 410 | 3.02 | 5.700*10-7 | |
| 414 | 2.46 | 7.000*10-7 | |
| 416 | 3.02 | 5.700*10-7 | |
| 420 | 3.13 | 5.500*10-7 | |
| 429 | 2.92 | 5.900*10-7 | |
| 430 | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 430F | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 431 | 2.39 | 7.200*10-7 | |
| 434 | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 436 | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 439 | 2.74 | 6.300*10-7 | |
| 440A | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 440C | 2.87 | 6.000*10-7 | |
| 444 | 2.78 | 6.200*10-7 | |
| 446 | 2.57 | 6.700*10-7 | |
| PH 13-8 Mo | 1.69 | 1.020*10-6 | |
| 15-5 PH | 2.24 | 7.700*10-7 | |
| 17-4 PH | 2.16 | 8.000*10-7 | |
| 17-7 PH | 2.08 | 8.300*10-7 | |
| Холоднодеформированные и спеченные суперсплавы (супераллои, супералои) | |||
| Elgiloy | 1.73 | 9.950*10-7 | |
| Hastelloy Хастеллой “A” | 1.40 | 8.120*105 | 1.232*10-6 |
| Hastelloy Хастеллой”B” и “C” | 1.30 | 7.540*105 | 1.326*10-6 |
| Hastelloy Хастеллой”D” | 1.50 | 8.700*105 | 1.149*10-6 |
| Hastelloy Хастеллой”X” | 1.50 | 8.700*105 | 1.149*10-6 |
| Haynes 150 | 2.13 | 8.100*10-7 | |
| Haynes 188 | 1.87 | 9.220*10-7 | |
| Haynes 230 | 1.38 | 1.250*10-6 | |
| Incoloy 800 Инкаллой | 1.74 | 9.890*10-7 | |
| Incoloy 825 | 1.53 | 1.130*10-6 | |
| Incoloy 903 | 2.83 | 6.100*10-7 | |
| Incoloy 907 | 2.47 | 6.970*10-7 | |
| Incoloy 909 | 2.37 | 7.280*10-7 | |
| Inconel 600 Инконель | 1.70 | 9.860*105 | 1.014*10-6 |
| Inconel 600 | 1.67 | 1.030*10-6 | |
| Inconel 601 | 1.45 | 1.190*10-6 | |
| Inconel 617 | 1.41 | 1.220*10-6 | |
| Inconel 625 | 1.34 | 1.290*10-6 | |
| Inconel 690 | 11.65 | 1.480*10-7 | |
| Inconel 718 | 1.38 | 1.250*10-6 | |
| Inconel X750 | 1.41 | 1.220*10-6 | |
| L-605 | 1.94 | 8.900*10-7 | |
| M-252 | 1.58 | 1.090*10-6 | |
| MP35N | 1.71 | 1.010*10-6 | |
| Nimonic? 263 | 1.50 | 1.150*10-6 | |
| Nimonic 105 | 1.32 | 1.310*10-6 | |
| Nimonic 115 | 1.24 | 1.390*10-6 | |
| Nimonic 75 | 1.39 | 1.240*10-6 | |
| Nimonic 80A | 1.36 | 1.270*10-6 | |
| Nimonic 90 | 1.46 | 1.180*10-6 | |
| Nimonic PE.16 | 1.57 | 1.100*10-6 | |
| Nimonic PK.33 | 1.37 | 1.260*10-6 | |
| Rene 41 | 1.32 | 1.308*10-6 | |
| Stellite 6B Стеллит, стелит | 1.89 | 9.100*10-7 | |
| Udimet 500 | 1.43 | 1.203*10-6 | |
| Waspaloy | 1.39 | 1.240*10-6 | |
Электропроводимость (% IACS)
(International Annealed Copper Standard)
Это сокращение от «Международного стандарта по отожженной меди» = , это единица измерения проводимости, используемая для сравнения электрических проводников с традиционными медными. Проводимость указывается в процентах от стандартной.100% IACS соответствует проводимости 58 мегасименсов на метр. Что соответствует 1/58 ом на каждый метр провода поперечным сечением в 1 квадратный миллиметр.
Электропроводимость (сименс/м)
Siemens – единица измерения электрической проводимости в системе СИ, величина обратная ому.
Иными словами, проводимость в сименсах – это просто единица, делённая на сопротивление в омах.
См = 1 / Ом = А / В = кг-1·м-2·с³А²
Сопротивление (Ом*м)
Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один Ом·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противоположных гранях куба.
В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом.
Кремнистая электротехническая сталь
Для улучшения магнитных свойств железа широко применяют легирование технически чистого железа кремнием или кремнием и алюминием.
Кремнистая электротехническая сталь – магнитомягкий материал массового потребления. Его широко применяют для изготовления магнитных цепей, работающих при частоте 50 – 400 Гц. Преимуществом этого материала является высокая индукция насыщения и относительно невысокая стоимость.
В зависимости от содержания основного легирующего элемента – кремния – электротехнические тонколистовые стали подразделяют на пять групп (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Группы легирования и свойства кремнистой электротехнической стали в зависимости от содержания кремния
Кремний, образуя с железом твердый раствор, увеличивает его удельное электрическое сопротивление, которое линейно возрастает от 0,1 мкОм•м при нулевом содержании кремния до 0,6 мкОм•м при содержании кремния 5% (таблица 2.1). При этом плотность сталей снижается. Положительное действие кремния заключается еще и в том, что способствует переходу углерода из наиболее вредной для магнитных свойств формы – цементита в графит. Кроме того, кремний выполняет роль раскислителя, а также способствует образованию крупнозернистой структуры и уменьшает магнитную анизотропию и константу магнитоскрипции. В результате указанных изменений улучшаются магнитные свойства стали: уменьшается Нс, увеличиваются M, снижаются потери на вихревые токи и гистерезис. При содержании кремния 6,5 – 6,8% M достигает наибольшего значения, а константа магнитоскрипции приближается к нулю. Кремний также повышает стабильность магнитных свойств стали во времени.
Однако с повышением содержания кремния механические свойства стали ухудшаются – увеличиваются твердость и хрупкость. Например, при содержании кремния 4 – 5% сталь выдерживает не более 1 – 2 перегибов на угол 90о и, что очень нежелательно, снижается индукция насыщения Br. Поэтому в кремнистой электротехнической стали содержание кремния не превышает 4,8%.
Электротехническую сталь производят горячекатаной и холоднокатаной. Горячекатаная сталь изотропна, то есть ее магнитные свойства одинаковы в различных направлениях относительно направления прокатки. Она дешевле холоднокатанной и широко применяется в электромашиностроении.
Свойства стали можно значительно улучшить путем холодной прокатки и последующего отжига. В результате холодной прокатки происходит преимущественная ориентация границ зерен. Однако деформация в холодном состоянии приводит к образованию больших внутренних напряжений и, следовательно, к увеличению коэрцитивной силы. Внутренние напряжения снимают отжигом при температуре 900 – 1000оС. При отжиге происходит рекристаллизация, сопровождающаяся ростом зерен и одновременной их ориентацией с образованием кристаллической текстуры материала.
Магнитные свойства текстурированной стали или стали с так называемой ребровой текстурой (рисунок 2.3) существенно выше вдоль направления прокатки.
Рисунок 2.3 – Положение элементарных ячеек кристаллической решетки в листе с ребровой текстурой (а) и кубической текстурой (б) (стрелкой показано направление прокатки)
Текстурированную сталь применяют в магнитопроводах такой конструкции, при которой магнитный поток проходит в направлении наилучших магнитных свойств, например, в трансформаторостроении. При производстве мощных трансформаторов замена горячекатаной стали текстурированной позволяет снизить потери энергии на 30%, массу трансформатора до 10% и расход стали до 20%. Однако это условие трудно выполнимо для магнитопроводов электрических машин с круглой формой статора и ротора. В этих случаях применяют малотекстурированные стали или стали не с ребровой, а с кубической текстурой. У последних наилучшие магнитные свойства обеспечиваются при прохождении магнитного потока в трех направлениях – вдоль, поперек и перпендикулярно направлению прокатки.
Сопротивление меди и стали. Удельное сопротивление железа, алюминия, меди и других металлов
- активное — или омическое, резистивное, — происходящее от затрат электроэнергии на нагревание проводника (металла) при прохождении в нем электрического тока, и
- реактивное — емкостное или индуктивное, — которое происходит от неизбежных потерь на создание всякими изменениями тока, проходящего через проводник электрических полей, то и удельное сопротивление проводника бывает двух разновидностей:
Удельное сопротивление железа, алюминия и других проводников
Передача электроэнергии на дальние расстояния требует заботиться о минимизации потерь, происходящих от преодоления током сопротивления проводников, составляющих электрическую линию. Разумеется, это не значит, что подобные потери, происходящие уже конкретно в цепях и устройствах потребления, не играют роли.
Поэтому важно знать параметры всех используемых элементов и материалов. И не только электрические, но и механические. И иметь в распоряжении какие-то удобные справочные материалы, позволяющие сравнивать характеристики разных материалов и выбирать для проектирования и работы именно то, что будет оптимальным в конкретной ситуации.В линиях передачи энергии, где задачей ставится наиболее продуктивно, то есть с высоким КПД, довести энергию до потребителя, учитывается как экономика потерь, так и механика самих линий. От механики — то есть устройства и расположения проводников, изоляторов, опор, повышающих/понижающих трансформаторов, веса и прочности всех конструкций, включая провода, растянутые на больших расстояниях, а также от выбранных для выполнения каждого элемента конструкции материалов, зависит и конечная экономическая эффективность линии, ее работы и затрат на эксплуатацию. Кроме того, в линиях, передающих электроэнергию, более высоки требования на обеспечение безопасности как самих линий, так и всего окружающего, где они проходят. А это добавляет затрат как на обеспечение проводки электроэнергии, так и на дополнительный запас прочности всех конструкций.
Для сравнения данные обычно приводятся к единому, сопоставимому виду. Зачастую к таким характеристикам добавляется эпитет «удельный», а сами значения рассматриваются на неких унифицированных по физическим параметрам эталонах. Например, удельное электрическое сопротивление — это сопротивление (ом) проводника, выполненного из какого-то металла (меди, алюминия, стали, вольфрама, золота), имеющего единичную длину и единичное сечение в используемой системе единиц измерения (обычно в СИ). Кроме того, оговаривается температура, так как при нагревании сопротивление проводников может вести себя по-разному. За основу берутся нормальные средние условия эксплуатации — при 20 градусах Цельсия. А там, где важны свойства при изменении параметров среды (температуры, давления), вводятся коэффициенты и составляются дополнительные таблицы и графики зависимостей.
Виды удельного сопротивления
Так как сопротивление бывает:
- Удельное электрическое сопротивление постоянному току (имеющее резистивный характер) и
- Удельное электрическое сопротивление переменному току (имеющее реактивный характер).
Здесь удельное сопротивление 2 типа является величиной комплексной, оно состоит из двух компонент ТП — активной и реактивной, так как резистивное сопротивление существует всегда при прохождении тока, независимо от его характера, а реактивное бывает только при любом изменении тока в цепях. В цепях постоянного тока реактивное сопротивление возникает только при переходных процессах, которые связаны с включением тока (изменение тока от 0 до номинала) или выключением (перепад от номинала до 0). И их учитывают обычно только при проектировании защиты от перегрузок.
В цепях же переменного тока явления, связанные с реактивными сопротивлениями, гораздо более многообразны. Они зависят не только от собственно прохождения тока через некоторое сечение, но и от формы проводника, причем зависимость не является линейной.
Дело в том, что переменный ток наводит электрическое поле как вокруг проводника, по которому протекает, так и в самом проводнике. И от этого поля возникают вихревые токи, которые дают эффект «выталкивания» собственно основного движения зарядов, из глубины всего сечения проводника на его поверхность, так называемый «скин-эффект» (от skin — кожа). Получается, вихревые токи как бы «воруют» у проводника его сечение. Ток течет в некотором слое, близком к поверхности, остальная толщина проводника остается неиспользуемой, она не уменьшает его сопротивление, и увеличивать толщину проводников просто нет смысла. Особенно на больших частотах. Поэтому для переменного тока измеряют сопротивления в таких сечениях проводников, где все его сечение можно считать приповерхностным. Такой провод называется тонким, его толщина равна удвоенной глубине этого поверхностного слоя, куда вихревые токи и вытесняют текущий в проводнике полезный основной ток.
Разумеется, уменьшением толщины круглых в сечении проводов не исчерпывается эффективное проведение переменного тока. Проводник можно утончить, но при этом сделать его плоским в виде ленты, тогда сечение будет выше, чем у круглого провода, соответственно, и сопротивление ниже. Кроме того, простое увеличение площади поверхности даст эффект увеличения эффективного сечения. Того же можно добиться, используя многожильный провод вместо одножильного, к тому же, многожилка по гибкости превосходит одножилку, что часто тоже бывает ценно. С другой стороны, принимая во внимание скин-эффект в проводах, можно сделать провода композитными, выполнив сердцевину из металла, обладающего хорошими прочностными характеристиками, например, стали, но невысокими электрическими. При этом поверх стали делается алюминиевая оплетка, имеющая меньшее удельное сопротивление.
Кроме скин-эффекта на протекание переменного тока в проводниках влияет возбуждение вихревых токов в окружающих проводниках. Такие токи называются токами наводки, и они наводятся как в металлах, не играющих роль проводки (несущие элементы конструкций), так и в проводах всего проводящего комплекса — играющих роль проводов других фаз, нулевых, заземляющих.
Все перечисленные явления встречаются во всех конструкциях, связанных с электричеством, это еще более усиливает важность иметь в своем распоряжении сводные справочные сведения по самым разным материалам.
Удельное сопротивление для проводников измеряется очень чувствительными и точными приборами, так как для проводки и выбираются металлы, имеющие самое низкое сопротивление -порядка ом *10-6 на метр длины и кв. мм. сечения. Для измерения же удельного сопротивления изоляции нужны приборы, наоборот, имеющие диапазоны очень больших значений сопротивления — обычно это мегомы. Понятно, что проводники обязаны хорошо проводить, а изоляторы хорошо изолировать.
Таблица
Железо как проводник в электротехнике
Железо — самый распространенный в природе и технике металл (после водорода, который металлом тоже является). Он и самый дешевый, и имеет прекрасные прочностные характеристики, поэтому применяется повсюду как основа прочности различных конструкций.
В электротехнике в качестве проводника железо используется в виде стальных гибких проводов там, где нужна физическая прочность и гибкость, а нужное сопротивление может быть достигнуто за счет соответствующего сечения.
Имея таблицу удельных сопротивлений различных металлов и сплавов, можно посчитать сечения проводов, выполненных из разных проводников.
В качестве примера попробуем найти электрически эквивалентное сечение проводников из разных материалов: проволоки медной, вольфрамовой, никелиновой и железной. За исходную возьмем проволоку алюминиевую сечением 2,5 мм.
Нам нужно, чтобы на длине в 1 м сопротивление провода из всех этих металлов равнялось сопротивлению исходной. Сопротивление алюминия на 1 м длины и 2,5 мм сечения будет равно
, где R – сопротивление, ρ – удельное сопротивление металла из таблицы, S – площадь сечения, L – длина.Подставив исходные значения, получим сопротивление метрового куска провода алюминия в омах.
После этого разрешим формулу относительно S
, будем подставлять значения из таблицы и получать площади сечений для разных металлов.Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм2 сечения, то у нас и получилось оно в микроомах. Чтобы получить его в омах, нужно умножить значение на 10-6. Но число ом с 6 нулями после запятой нам получать совсем не обязательно, так как конечный результат все равно находим в мм2.
Как видим, сопротивление железа достаточно большое, проволока получается толстая.
Но существуют материалы, у которых оно еще больше, например, никелин или константан.
Похожие статьи:
domelectrik.ru
Таблица удельного электрического сопротивления металлов и сплавов в электротехнике
Главная > у >
Удельное сопротивление металлов.
Удельное сопротивление сплавов.
Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава. comments powered by HyperCommentstab.wikimassa.org
Удельное электрическое сопротивление | Мир сварки
Удельное электрическое сопротивление материалов
Удельное электрическое сопротивление (удельное сопротивление) — способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.
Единица измерения (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм2/м.
| Металлы | ||
| Алюминий | 20 | 0,028·10-6 |
| Бериллий | 20 | 0,036·10-6 |
| Бронза фосфористая | 20 | 0,08·10-6 |
| Ванадий | 20 | 0,196·10-6 |
| Вольфрам | 20 | 0,055·10-6 |
| Гафний | 20 | 0,322·10-6 |
| Дюралюминий | 20 | 0,034·10-6 |
| Железо | 20 | 0,097·10-6 |
| Золото | 20 | 0,024·10-6 |
| Иридий | 20 | 0,063·10-6 |
| Кадмий | 20 | 0,076·10-6 |
| Калий | 20 | 0,066·10-6 |
| Кальций | 20 | 0,046·10-6 |
| Кобальт | 20 | 0,097·10-6 |
| Кремний | 27 | 0,58·10-4 |
| Латунь | 20 | 0,075·10-6 |
| Магний | 20 | 0,045·10-6 |
| Марганец | 20 | 0,050·10-6 |
| Медь | 20 | 0,017·10-6 |
| Магний | 20 | 0,054·10-6 |
| Молибден | 20 | 0,057·10-6 |
| Натрий | 20 | 0,047·10-6 |
| Никель | 20 | 0,073·10-6 |
| Ниобий | 20 | 0,152·10-6 |
| Олово | 20 | 0,113·10-6 |
| Палладий | 20 | 0,107·10-6 |
| Платина | 20 | 0,110·10-6 |
| Родий | 20 | 0,047·10-6 |
| Ртуть | 20 | 0,958·10-6 |
| Свинец | 20 | 0,221·10-6 |
| Серебро | 20 | 0,016·10-6 |
| Сталь | 20 | 0,12·10-6 |
| Тантал | 20 | 0,146·10-6 |
| Титан | 20 | 0,54·10-6 |
| Хром | 20 | 0,131·10-6 |
| Цинк | 20 | 0,061·10-6 |
| Цирконий | 20 | 0,45·10-6 |
| Чугун | 20 | 0,65·10-6 |
| Пластмассы | ||
| Гетинакс | 20 | 109–1012 |
| Капрон | 20 | 1010–1011 |
| Лавсан | 20 | 1014–1016 |
| Органическое стекло | 20 | 1011–1013 |
| Пенопласт | 20 | 1011 |
| Поливинилхлорид | 20 | 1010–1012 |
| Полистирол | 20 | 1013–1015 |
| Полиэтилен | 20 | 1015 |
| Стеклотекстолит | 20 | 1011–1012 |
| Текстолит | 20 | 107–1010 |
| Целлулоид | 20 | 109 |
| Эбонит | 20 | 1012–1014 |
| Резины | ||
| Резина | 20 | 1011–1012 |
| Жидкости | ||
| Масло трансформаторное | 20 | 1010–1013 |
| Газы | ||
| Воздух | 0 | 1015–1018 |
| Дерево | ||
| Древесина сухая | 20 | 109–1010 |
| Минералы | ||
| Кварц | 230 | 109 |
| Слюда | 20 | 1011–1015 |
| Различные материалы | ||
| Стекло | 20 | 109–1013 |
ЛИТЕРАТУРА
- Альфа и омега. Краткий справочник / Таллин: Принтэст, 1991 – 448 с.
- Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
- Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1990. 512 с.
weldworld.ru
Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ (Таблица)
Удельное сопротивление металлов и изоляторов
В справочной таблице даны значения удельного сопротивления р некоторых металлов и изоляторов при температуре 18-20° С, выраженные в ом·см. Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Металлы и изоляторы расположены в таблице в порядке возрастающих значений р.
Таблица удельное сопротивление металлов
Чистые металлы | 104 ρ (ом·см) | Чистые металлы | 104 ρ (ом·см) |
Алюминий | |||
Дюралюминий | |||
Платинит 2) | |||
Аргентан | |||
Марганец | |||
Манганин | |||
Вольфрам | Константан | ||
Молибден | Сплав Вуда 3) | ||
Сплав Розе 4) | |||
Палладий | Фехраль 6) | ||
Таблица удельное сопротивление изоляторов
Изоляторы | Изоляторы | ||
Дерево сухое | |||
Целлулоид | |||
Канифоль | |||
Гетинакс | Кварц _|_ оси | ||
Стекло натр | Полистирол | ||
Стекло пирекс | |||
Кварц || оси | |||
Кварц плавленый |
Удельное сопротивление чистых металлов при низких температурах
В таблице даны значения удельного сопротивления (в ом·см) некоторых чистых металлов при низких температурах (0°С).
Отношение сопротивлении Rt/Rq чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.
В справочной таблице дано отношение Rt/Rq сопротивлений чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.
Чистые металлы | ||
Алюминий | ||
Вольфрам | ||
Молибден | ||
Удельное сопротивление электролитов
В таблице даны значения удельного сопротивления электролитов в ом·см при температуре 18° С. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в 100 г раствора.
Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.
infotables.ru
Удельное электрическое сопротивление — сталь
Cтраница 1
Удельное электрическое сопротивление стали возрастает с ростом температуры, причем наибольшие изменения наблюдаются при нагреве до температуры точки Кюри. После точки Кюри величина удельного электросопротивления изменяется незначительно и при температурах выше 1000 С практически остается постоянной.
Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти iuKii создают НсОольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 100 а время отпадания составляет 0 07 сек, а в контакторах 600 а-0 23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку напряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специальной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может спускаться до 65 % UH. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к повышенному нагреву катушки.
Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали почти пропорционально содержанию кремния и этим способствует уменьшению потерь на вихревые токи, возникающие в стали при ее работе в переменном магнитном поле.
Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой.
Ом — мм2 / м — удельное электрическое сопротивление стали.
Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным электрическим сопротивлением стали, содержащие 0 5 — 4 8 % кремния.
Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.
Основным магнитопроводящим материалом является листовая легированная электротехническая сталь, содержащая от 2 до 5 % кремния. Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи, сталь становится устойчивой к окислению и старению, но делается более хрупкой. В последние годы широко используется холоднокатаная текстурованная сталь с более высокими магнитными свойствами в направлении проката. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник магнитопровода выполняется в виде пакета, собранного из листов штампованной стали.
Электротехническая сталь является низкоуглеродистой сталью. Для улучшения магнитных характеристик в нее вводят кремний, который вызывает повышение удельного электрического сопротивления стали. Это приводит к уменьшению потерь на вихревые токи.
После механической обработки магнитопровод отжигают. Так как в создании замедления участвуют вихревые токи в стали, следует ориентироваться на величину удельного электрического сопротивления стали порядка Рс (Ю-15) 10 — 6 ом см. В притянутом положении якоря магнитная система достаточно сильно насыщена, поэтому начальная индукция в различных магнитных системах колеблется в очень незначительных пределах и составляет для стали марки Э Вн1 6 — 1 7 гл. Указанное значение индукции поддерживает напряженность поля в стали порядка Ян.
Для изготовления магнитных систем (магнитопроводов) трансформаторов применяются специальные тонколистовые электротехнические стали, имеющие повышенное (до 5 %) содержание кремния. Кремний способствует обезуглероживанию стали, что приводит к увеличению магнитной проницаемости, снижает потери на гистерезис и увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов. Кроме того, кремний ослабляет старение стали (увеличение потерь в стали с течением времени), уменьшает ее магнитострикцию (изменение формы и размеров тела при намагничивании) и, следовательно, шум трансформаторов. В то же время наличие кремния в стали приводит к повышению ее хрупкости и затрудняет ее механическую обработку.
Страницы: 1 2
www.ngpedia.ru
Удельное сопротивление | Викитроника вики
Удельное сопротивление — характеристика материала, определяющая его способность проводить электрический ток. Определяется как отношение электрического поля к плотности тока. В общем случае является тензором, однако для большинства материалов, не проявляющих анизотропных свойств, принимается скалярной величиной.
Обозначение — ρ
$ \vec E = \rho \vec j, $
$ \vec E $ — напряжённость электрического поля, $ \vec j $ — плотность тока.
Единица измерения СИ — ом-метр (ом·м, Ω·m).
Сопротивление цилиндра или призмы (между торцами) из материала длиной l, и сечением S по удельному сопротивлению определяется следующим образом:
$ R = \frac{\rho l}{S}. $
В технике применяется определение удельного сопротивления, как сопротивление проводника единичного сечения и единичной длины.
Удельное сопротивление некоторых материалов, используемых в электротехнике Править
| серебро | 1,59·10⁻⁸ | 4,10·10⁻³ |
| медь | 1,67·10⁻⁸ | 4,33·10⁻³ |
| золото | 2,35·10⁻⁸ | 3,98·10⁻³ |
| алюминий | 2,65·10⁻⁸ | 4,29·10⁻³ |
| вольфрам | 5,65·10⁻⁸ | 4,83·10⁻³ |
| латунь | 6,5·10⁻⁸ | 1,5·10⁻³ |
| никель | 6,84·10⁻⁸ | 6,75·10⁻³ |
| железо (α) | 9,7·10⁻⁸ | 6,57·10⁻³ |
| олово серое | 1,01·10⁻⁷ | 4,63·10⁻³ |
| платина | 1,06·10⁻⁷ | 6,75·10⁻³ |
| олово белое | 1,1·10⁻⁷ | 4,63·10⁻³ |
| сталь | 1,6·10⁻⁷ | 3,3·10⁻³ |
| свинец | 2,06·10⁻⁷ | 4,22·10⁻³ |
| дюралюминий | 4,0·10⁻⁷ | 2,8·10⁻³ |
| манганин | 4,3·10⁻⁷ | ±2·10⁻⁵ |
| константан | 5,0·10⁻⁷ | ±3·10⁻⁵ |
| ртуть | 9,84·10⁻⁷ | 9,9·10⁻⁴ |
| нихром 80/20 | 1,05·10⁻⁶ | 1,8·10⁻⁴ |
| канталь А1 | 1,45·10⁻⁶ | 3·10⁻⁵ |
| углерод (алмаз, графит) | 1,3·10⁻⁵ | |
| германий | 4,6·10⁻¹ | |
| кремний | 6,4·10² | |
| этанол | 3·10³ | |
| вода, дистиллированная | 5·10³ | |
| эбонит | 10⁸ | |
| бумага твёрдая | 10¹⁰ | |
| трансформаторное масло | 10¹¹ | |
| стекло обычное | 5·10¹¹ | |
| поливинил | 10¹² | |
| фарфор | 10¹² | |
| древесина | 10¹² | |
| ПТФЭ (тефлон) | >10¹³ | |
| резина | 5·10¹³ | |
| стекло кварцевое | 10¹⁴ | |
| бумага вощёная | 10¹⁴ | |
| полистирол | >10¹⁴ | |
| слюда | 5·10¹⁴ | |
| парафин | 10¹⁵ | |
| полиэтилен | 3·10¹⁵ | |
| акриловая смола | 10¹⁹ |
ru.electronics.wikia.com
Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица
Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.
Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.
Формула расчета и величина измерения
Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.
Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:
R= (ρ·l)/S, где:
- R – сопротивление проводника;
- Ρ – удельное сопротивление материал;
- l – длина проводника;
- S – сечение проводника.
Зависимость от температуры
Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.
В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.
При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.
Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.
| Материалы с высоким удельным сопротивлением | ρ (Ом·м) |
| Бакелит | 1016 |
| Бензол | 1015…1016 |
| Бумага | 1015 |
| Вода дистиллированная | 104 |
| Вода морская | 0.3 |
| Дерево сухое | 1012 |
| Земля влажная | 102 |
| Кварцевое стекло | 1016 |
| Керосин | 1011 |
| Мрамор | 108 |
| Парафин | 1015 |
| Парафиновое масло | 1014 |
| Плексиглас | 1013 |
| Полистирол | 1016 |
| Полихлорвинил | 1013 |
| Полиэтилен | 1012 |
| Силиконовое масло | 1013 |
| Слюда | 1014 |
| Стекло | 1011 |
| Трансформаторное масло | 1010 |
| Фарфор | 1014 |
| Шифер | 1014 |
| Эбонит | 1016 |
| Янтарь | 1018 |
Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.
| Материалы с низким удельным сопротивлением | ρ (Ом·м) |
| Алюминий | 2.7·10-8 |
| Вольфрам | 5.5·10-8 |
| Графит | 8.0·10-6 |
| Железо | 1.0·10-7 |
| Золото | 2.2·10-8 |
| Иридий | 4.74·10-8 |
| Константан | 5.0·10-7 |
| Литая сталь | 1.3·10-7 |
| Магний | 4.4·10-8 |
| Манганин | 4.3·10-7 |
| Медь | 1.72·10-8 |
| Молибден | 5.4·10-8 |
| Нейзильбер | 3.3·10-7 |
| Никель | 8.7·10-8 |
| Нихром | 1.12·10-6 |
| Олово | 1.2·10-7 |
| Платина | 1.07·10-7 |
| Ртуть | 9.6·10-7 |
| Свинец | 2.08·10-7 |
| Серебро | 1.6·10-8 |
| Серый чугун | 1.0·10-6 |
| Угольные щетки | 4.0·10-5 |
| Цинк | 5.9·10-8 |
| Никелин | 0,4·10-6 |
Удельное объемное электрическое сопротивление
Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.
Использование в электротехнике
Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.
Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.
В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.
На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.
Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.
Удельное сопротивление
Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:
где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)
Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.
Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:
σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).
Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление, одно из составляющих , выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.
Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.
Например, проволочный , изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.
В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.
В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.
- Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
- Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка
Сопротивление провода
Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:
Где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)
В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:
R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом
Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.
Поверхностное сопротивление
Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:
Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:
где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.
Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.
Свойства резистивных материалов
Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.
Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.
Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.
Электрическое сопротивление — физическая величина, которая показывает, какое препятствие создается току при его прохождении по проводнику . Единицами измерения служат Омы, в честь Георга Ома. В своем законе он вывел формулу для нахождения сопротивления, которая приведена ниже.
Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Металлы имеют внутреннее строение в виде кристаллической решетки. Эта решетка имеет строгую упорядоченность, а её узлами являются положительно заряженные ионы. Носителями заряда в металле выступают “свободные” электроны, которые не принадлежат определенному атому, а хаотично перемещаются между узлами решетки. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. То есть электрон в проводнике движется со скоростью света (практически), и доказано, что он проявляет свойства не только как частица, но еще и как волна. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн (то есть электронов) на тепловых колебаниях решетки и её дефектах. При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия. Эту энергию можно вычислить при постоянном токе , благодаря закону Джоуля-Ленца – Q=I 2 Rt. Как видите чем больше сопротивление, тем больше энергии выделяется.
Удельное сопротивление
Существует такое важное понятие как удельное сопротивление, это тоже самое сопротивление, только в единице длины. У каждого металла оно свое, например у меди оно равно 0,0175 Ом*мм2/м, у алюминия 0,0271 Ом*мм2/м. Это значит, брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 будет иметь сопротивление 0,0175 Ом, а такой же брусок, но из алюминия будет иметь сопротивление 0,0271 Ом. Выходит что электропроводность меди выше чем у алюминия. У каждого металла удельное сопротивление свое, а рассчитать сопротивление всего проводника можно по формуле
где p – удельное сопротивление металла, l – длина проводника, s – площадь поперечного сечения.
Значения удельных сопротивлений приведены в таблице удельных сопротивлений металлов (20°C)
Вещество | p , Ом*мм 2 /2 | α,10 -3 1/K |
Алюминий | 0.0271 | |
Вольфрам | 0.055 | |
Железо | 0.098 | |
Золото | 0.023 | |
Латунь | 0.025-0.06 | |
Манганин | 0.42-0.48 | 0,002-0,05 |
Медь | 0.0175 | |
Никель | ||
Константан | 0.44-0.52 | 0.02 |
Нихром | 0.15 | |
Серебро | 0.016 | |
Цинк | 0.059 |
Кроме удельного сопротивления в таблице есть значения ТКС, об этом коэффициенте чуть позже.
Зависимость удельного сопротивления от деформаций
При холодной обработке металлов давлением, металл испытывает пластическую деформацию. При пластической деформации кристаллическая решетка искажается, количество дефектов становится больше. С увеличением дефектов кристаллической решетки, сопротивление течению электронов по проводнику растет, следовательно, удельное сопротивление металла увеличивается. К примеру, проволоку изготавливают методом протяжки, это значит, что металл испытывает пластическую деформацию, в результате чего, удельное сопротивление растет. На практике для уменьшения сопротивления применяют рекристаллизационный отжиг, это сложный технологический процесс, после которого кристаллическая решетка как бы, “расправляется” и количество дефектов уменьшается, следовательно, и сопротивление металла тоже.
При растяжении или сжатии, металл испытывает упругую деформацию. При упругой деформации вызванной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки увеличиваются, следовательно, электроны испытывают большие затруднения, и в связи с этим, увеличивается удельное сопротивление. При упругой деформации вызванной сжатием, амплитуды тепловых колебаний узлов уменьшаются, следовательно, электронам проще двигаться, и удельное сопротивление уменьшается.
Влияние температуры на удельное сопротивление
Как мы уже выяснили выше, причиной сопротивления в металле являются узлы кристаллической решетки и их колебания. Так вот, при увеличении температуры, тепловые колебания узлов увеличиваются, а значит, удельное сопротивление также увеличивается. Существует такая величина как температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который показывает насколько увеличивается, или уменьшается удельное сопротивление металла при нагреве или охлаждении. Например, температурный коэффициент меди при 20 градусах по цельсию равен 4.1 · 10 − 3 1/градус. Это означает что при нагреве, к примеру, медной проволоки на 1 градус цельсия, её удельное сопротивление увеличится на 4.1 · 10 − 3 Ом. Удельное сопротивление при изменении температуры можно вычислить по формуле
где r это удельное сопротивление после нагрева, r 0 – удельное сопротивление до нагрева, a – температурный коэффициент сопротивления, t 2 – температура до нагрева, t 1 — температура после нагрева.
Подставив наши значения, мы получим: r=0,0175*(1+0.0041*(154-20))=0,0271 Ом*мм 2 /м. Как видите наш брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 , после нагрева до 154 градусов, имел бы сопротивление, как у такого же бруска, только из алюминия и при температуре равной 20 градусов цельсия.
Свойство изменения сопротивления при изменении температуры, используется в термометрах сопротивления. Эти приборы могут измерять температуру основываясь на показаниях сопротивления. У термометров сопротивления высокая точность измерений, но малые диапазоны температур.
На практике, свойства проводников препятствовать прохождению тока используются очень широко. Примером может служить лампа накаливания, где нить из вольфрама, нагревается за счет высокого сопротивления металла, большой длины и узкого сечения. Или любой нагревательный прибор, где спираль разогревается благодаря высокому сопротивлению. В электротехнике, элемент главным свойством которого является сопротивление, называется – резистор . Резистор применяется практически в любой электрической схеме.
Уде́льное электри́ческое сопротивле́ние , или просто удельное сопротивление вещества — физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока .
Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ . Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью (удельной электропроводностью). В отличие от электрического сопротивления , являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества .
Электрическое сопротивление однородного проводника с удельным сопротивлением ρ , длиной l и площадью поперечного сечения S может быть рассчитано по формуле R = ρ ⋅ l S {\displaystyle R={\frac {\rho \cdot l}{S}}} (при этом предполагается, что ни площадь, ни форма поперечного сечения не меняются вдоль проводника). Соответственно, для ρ выполняется ρ = R ⋅ S l . {\displaystyle \rho ={\frac {R\cdot S}{l}}.}
Из последней формулы следует: физический смысл удельного сопротивления вещества заключается в том, что оно представляет собой сопротивление изготовленного из этого вещества однородного проводника единичной длины и с единичной площадью поперечного сечения.
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом · . Из соотношения ρ = R ⋅ S l {\displaystyle \rho ={\frac {R\cdot S}{l}}} следует, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² , изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом . Соответственно, удельное сопротивление произвольного вещества, выраженное в единицах СИ, численно равно сопротивлению участка электрической цепи, выполненного из данного вещества, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м² .
В технике также применяется устаревшая внесистемная единица Ом·мм²/м, равная 10 −6 от 1 Ом·м . Данная единица равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 мм² , изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом . Соответственно, удельное сопротивление какого-либо вещества, выраженное в этих единицах, численно равно сопротивлению участка электрической цепи, выполненного из данного вещества, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм² .
Обобщение понятия удельного сопротивления
Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией координат — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля E → (r →) {\displaystyle {\vec {E}}({\vec {r}})} и плотность тока J → (r →) {\displaystyle {\vec {J}}({\vec {r}})} в данной точке r → {\displaystyle {\vec {r}}} .{3}\rho _{ij}({\vec {r}})J_{j}({\vec {r}}).}
В анизотропном, но однородном веществе тензор ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} от координат не зависит.
Тензор ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} симметричен , то есть для любых i {\displaystyle i} и j {\displaystyle j} выполняется ρ i j = ρ j i {\displaystyle \rho _{ij}=\rho _{ji}} .
Как и для всякого симметричного тензора, для ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} можно выбрать ортогональную систему декартовых координат, в которых матрица ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} становится диагональной , то есть приобретает вид, при котором из девяти компонент ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} отличными от нуля являются лишь три: ρ 11 {\displaystyle \rho _{11}} , ρ 22 {\displaystyle \rho _{22}} и ρ 33 {\displaystyle \rho _{33}} . В этом случае, обозначив ρ i i {\displaystyle \rho _{ii}} как , вместо предыдущей формулы получаем более простую
E i = ρ i J i .{3}\sigma _{ij}({\vec {r}})E_{j}({\vec {r}}).}Из этого равенства и приведённого ранее соотношения для E i (r →) {\displaystyle E_{i}({\vec {r}})} следует, что тензор удельного сопротивления является обратным тензору удельной проводимости. С учётом этого для компонент тензора удельного сопротивления выполняется:
ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , {\displaystyle \rho _{11}={\frac {1}{\det(\sigma)}}[\sigma _{22}\sigma _{33}-\sigma _{23}\sigma _{32}],} ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , {\displaystyle \rho _{12}={\frac {1}{\det(\sigma)}}[\sigma _{33}\sigma _{12}-\sigma _{13}\sigma _{32}],}где det (σ) {\displaystyle \det(\sigma)} — определитель матрицы , составленной из компонент тензора σ i j {\displaystyle \sigma _{ij}} . Остальные компоненты тензора удельного сопротивления получаются из приведённых уравнений в результате циклической перестановки индексов 1 , 2 и 3 .
Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ
Металлические монокристаллы
В таблице приведены главные значения тензора удельного сопротивления монокристаллов при температуре 20 °C .
Кристалл ρ 1 =ρ 2 , 10 −8 Ом·м ρ 3 , 10 −8 Ом·м Олово 9,9 14,3 Висмут 109 138 Кадмий 6,8 8,3 Цинк 5,91 6,13 - Константан (58,8 Cu, 40 Ni, 1,2 Mn)
- Манганин (85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
- Нейзильбер (65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
- Никелин (54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
- Нихром (67,5 Ni, 15 Cr, 16 Fe, 1,5 Mn)
- Реонат (84Cu, 12Mn, 4 Zn)
- Фехраль (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)
Удельное сопротивление нихрома
Каждое тело, через которое пропускается электрический ток, автоматически оказывает ему определенное сопротивление. Свойство проводника противостоять электрическому току принято называть электрическим сопротивлением.
Рассмотрим электронную теорию данного явления. При движении по проводнику свободные электроны постоянно встречают на своем пути другие электроны и атомы. Взаимодействуя с ними, свободный электрон теряет часть своего заряда. Таким образом, электроны сталкиваются с сопротивлением со стороны материала проводника. Каждое тело имеет свою атомную структуру, которая оказывает электрическому току разное сопротивление. Единицей сопротивления принято считать Ом. Обозначается сопротивление материалов — R или r.
Чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через это тело. И наоборот: чем выше сопротивление, тем хуже тело проводит электрический ток.
Сопротивление каждого отдельно взятого проводника зависит от свойств материала, из которого он изготовлен. Для точной характеристики электрического сопротивления того или иного материала было введено понятие — удельное сопротивление (нихрома, алюминия и т. д.). Удельным считается сопротивление проводника длиной до 1 м, сечение которого — 1 кв. мм. Этот показатель обозначается буквой p. Каждый материал, использующийся в производстве проводника, обладает своим удельным сопротивлением. Для примера рассмотрим удельное сопротивление нихрома и фехрали (более 3 мм):
- Х15Н60 — 1.13 Ом*мм/м
- Х23Ю5Т — 1.39 Ом*мм/м
- Х20Н80 — 1.12 Ом*мм/м
- ХН70Ю — 1.30 Ом*мм/м
- ХН20ЮС — 1.02 Ом*мм/м
Удельное сопротивление нихрома, фехрали указывает на основную сферу их применения: изготовление аппаратов теплового действия, бытовых приборов и электронагревательных элементов промышленных печей.
Поскольку нихром и фехраль преимущественно используются в производстве нагревательных элементов, то самая распространенная продукция — нихромовая нить, лента, полоса Х15Н60 и Х20Н80, а также фехралевая проволока Х23Ю5Т.
Удельное сопротивление постоянному току со стальными скважинами | Geophysical Journal International
Работа в этой статье мотивирована все более широким использованием электрических и электромагнитных методов в задачах геолого-геофизических исследований, где имеются скважины со стальными обсадными трубами. Представляющие интерес приложения включают мониторинг улавливания и хранения углерода, а также операции гидроразрыва пласта. Также представляет интерес обнаружение дефектов или разрывов в разрушающихся стальных обсадных трубах — такие скважины представляют серьезную опасность для окружающей среды. Общие принципы электрических методов со стальными обсадными скважинами понятны, и несколько авторов продемонстрировали, что наличие стальных скважин может быть полезным для обнаружения сигнала от целей на глубине.Однако успех исследования удельного сопротивления постоянному току (DC) заключается в деталях. Вторичные сигналы могут составлять лишь несколько процентов от первичного сигнала. При проектировании исследования геометрия источника и приемников, а также то, находится ли источник в верхней части обсадной колонны, внутри нее или под обсадной колонной, будут влиять на измеряемые характеристики. Также физические свойства и геометрия геологического фона, цели и обсадной колонны будут иметь большое влияние на измеренные данные. Из-за малых значений диагностических сигналов важно понимать детальную физику проблемы, а также иметь возможность проводить точное моделирование.Эта последняя задача является сложной с вычислительной точки зрения из-за экстремальной геометрии скважин, которые простираются на несколько километров в глубину, но имеют миллиметровые отклонения в радиальном направлении, а также экстремальные колебания электропроводности, которые обычно на 5-7 порядков больше, чем у скважин. фон геологии.
В этой статье мы применяем цилиндрическую дискретизацию для численного моделирования, чтобы исследовать три важных аспекта удельного сопротивления постоянному току в условиях со стальными скважинами.(1) Мы исследуем возможность использования наземного измерения удельного сопротивления постоянному току для диагностики нарушений вдоль скважины в эксперименте по целостности обсадной колонны. Это исследование параметров демонстрирует влияние фоновой проводимости, проводимости обсадной колонны, глубины дефекта и доли окружности обсадной колонны, которая нарушается, на амплитуду вторичных электрических полей, измеренных на поверхности. (2) Далее мы рассматриваем элементы плана исследования для возбуждения проводящей или резистивной цели на глубине.Мы показываем, что проводящие цели генерируют более сильные вторичные отклики, чем резистивные, и что наличие электрического соединения между целью и скважиной может значительно увеличить измеряемые вторичные отклики. (3) Наконец, мы исследуем общие стратегии для аппроксимации мелкомасштабной структуры стальной обсадной скважины с крупномасштабным представлением, чтобы уменьшить вычислительную нагрузку. Мы показываем, что для экспериментов на сопротивление постоянному току произведение проводимости и площади поперечного сечения корпуса является важной величиной для управления распределением токов и зарядов по его длине.
Чтобы лучше понять физику, мы представляем результаты путем нанесения токов, зарядов и электрических полей в каждом из рассмотренных сценариев. Все примеры, показанные в этой статье, основаны на программном обеспечении с открытым исходным кодом и доступны в виде записных книжек Jupyter.
© Автор (ы) 2019. Опубликовано Oxford University Press от имени Королевского астрономического общества.
Параметры удельного электрического сопротивления бетона, армированного стальным волокном,
В данной статье представлено систематическое исследование удельного электрического сопротивления различных бетонов, армированных стальной фиброй, с содержанием фибры от 0 кг / м 3 до 80 кг / м 3 с целью выявления возможных эффектов взаимодействия между составом бетона и типом волокна. и содержание, касающееся удельного электрического сопротивления.На основе обзора литературы были идентифицированы четыре параметра, соотношение в / ц, содержание вяжущего, измельченный гранулированный доменный шлак (GGBS) и крупность цемента, которые оказывают значительное влияние на электрическое сопротивление простого бетона, и их влияние. на электрическое сопротивление, а также эффекты взаимодействия. Результаты экспериментов подчеркивают, что добавление волокон приводит к значительному снижению удельного электрического сопротивления независимо от всех дополнительных параметров состава бетона.Кроме того, было показано, что более высокая пористость бетона, например, из-за более высокого отношения w / c, также приводит к более низкому удельному электрическому сопротивлению. Эти результаты согласуются с обзором литературы по обычному бетону, в то время как влияние состава бетона на удельное электрическое сопротивление тем слабее, чем выше содержание волокна. Таким образом, на влияние фиброармирования не влияют изменения в составе бетона. Как правило, более высокая дозировка волокна приводит к снижению удельного электрического сопротивления, но влияние на удельное электрическое сопротивление незначительно варьируется в зависимости от типа стальных волокон.Основываясь на этом исследовании, можно четко представить возможность определения содержания волокна с помощью измерений удельного электрического сопротивления.
Ключевые слова: удельное электрическое сопротивление; содержание клетчатки; метод неразрушающего контроля; бетон, армированный стальными волокнами.
Удельное сопротивление обычных материалов
Заявление об отказе от ответственности: Хотя я пытался убедиться, что данные о свойствах материалов, содержащиеся здесь, являются точными, Я не могу гарантировать ее точность.Ни в коем случае поставщик этой информации несет ответственность в случае ошибки в заявленных значениях. |
Удельное сопротивление — Engineering LibreTexts
Удельное сопротивление — это свойство материала, которое определяет, насколько сложно электрическому току проходить через указанный материал. Материалы с высоким удельным сопротивлением известны как изоляторы, а материалы с низким удельным сопротивлением — как проводники. В диапазоне от 10 -8 Ом · м до 10 20 Ом · м (см. Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)), удельное сопротивление имеет самый большой диапазон значений для любого физического свойства.Сопротивление играет важную роль во многих применениях материалов, включая резисторы в электрических цепях, диэлектрики, резистивный нагрев и сверхпроводимость.
Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {1} \) Режимы материалов в зависимости от удельного сопротивления.Введение
Фундаментальное соотношение, которое исследует противодействие материалов потоку электронов, было впервые получено в 1826 году Георгом Омом, немецким физиком и математиком. Закон Ома представлен следующим уравнением:
\ [V = IR \ nonumber \]
где
- В [Вольт: Дж / Кл] — это напряжение, приложенное к материалу,
- I [Амперы: C / s] — это электрический ток, а
- R [Ом: В / А] — это сопротивление образца материала.
Важно отметить, что сопротивление зависит от конкретной геометрии образца материала, как показано на Рисунке 2.
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) Размеры образца материала, которые соотносят сопротивление с удельным сопротивлением.Чтобы представить удельное электрическое сопротивление как внутреннее свойство материала, напряжение должно быть разделено на длину L, на которую оно подается, а ток должен быть разделен на площадь A, через которую он протекает, чтобы создать электрическое поле \ (\ xi \ ) и плотности тока J соответственно.Этот перевод в электрическое поле и плотность тока дает следующее уравнение для удельного сопротивления: \ [ρ = \ dfrac {\ xi} {J} \ nonumber \]
где \ (\ rho \) — удельное сопротивление материала \ ([\ Omega m] \). При сравнении материалов обычно инвертируют значение удельного сопротивления, чтобы получить проводимость \ (\ sigma \) [Сименс], которую можно легко использовать для ранжирования материалов на основе того, насколько хорошо каждый из них проводит электроны. Из-за значительной температурной зависимости от удельного сопротивления и проводимости сопротивление материала измеряется при комнатной температуре [20 ° C].
Как упоминалось выше, материалы делятся на три основных режима: изоляторы, полупроводники и металлы. Проявление удельного сопротивления в проводящих материалах, металлах и полупроводниках может быть полностью реализовано путем оценки поведения электронов на квантовомеханическом уровне.
Удельное сопротивление чистых металлов
Металлы состоят из решетки атомов, связанных друг с другом металлическими связями. Море делокализованных электронов в металлических связях создается высокой плотностью состояний (т.е. электроны) на уровне Ферми, которые легко возбуждаются в зону проводимости. 2 TN (E_f)} \ nonumber \]
где e — заряд электрона, \ (V_F \) скорость Ферми электрона проводимости, τ — время релаксации между актами рассеяния, а \ (N (E_F) \) — плотность населения электронов при энергии Ферми. .Кроме того, видно, что учитывается плотность населения электронов на уровне Ферми, а не общее количество валентных электронов, что объясняет исключительно низкое удельное сопротивление серебра, меди и золота.
Температурная зависимость
Приведенное выше уравнение показывает, что удельное сопротивление металла обратно пропорционально времени релаксации. Это означает, что количество случаев рассеяния играет существенную роль в удельном сопротивлении металла. Большой вклад в число актов рассеяния в металле вносят тепловые колебания каждого атома в решетке.Когда температура материала увеличивается, каждый атом колеблется вокруг своего центрального положения, увеличивая вероятность столкновения электрона с ним. Эта взаимосвязь визуализируется путем измерения удельного сопротивления серебра как функции температуры, рисунок \ (\ PageIndex {3} \).
Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {3} \) Удельное сопротивление массивного серебра как функция температуры.Металлы демонстрируют минимальное удельное сопротивление при температурах, приближающихся к 0 Кельвина, известное как остаточное сопротивление, и линейное увеличение удельного сопротивления по мере того, как металл достигает точки плавления.
Остаточное сопротивление и правило Маттиссена
При достаточно низких температурах степени тепловой вибрации еще не активированы, что означает, что остаточное удельное сопротивление металла представляет собой совокупность всех других участков рассеяния, присутствующих в материале, в частности, дефектов и примесей. В случае поликристаллических металлов в микроструктуре будет ряд источников дефектов, включая границы зерен, дислокации и вакансии. Наряду с дефектами, примеси в металле могут содержать место рассеяния.В 1864 году британский химик и физик Август Маттиссен первым включил все эти аспекты в удельное сопротивление металла. Правило Маттиссена выглядит следующим образом:
\ [\ rho = \ rho_ {th} + \ rho_ {imp} + \ rho_ {def} \ nonumber \]
, где \ (\ rho_ {th} \) — удельное сопротивление, обусловленное температурой, \ (\ rho_ {imp} \) — удельное сопротивление, обусловленное примесями, и \ (\ rho_ {def} \) — удельное сопротивление, обусловленное дефектами. . Хотя температура, дефекты и примеси действительно влияют на удельное сопротивление, для конкретных металлов сообщалось о некотором отклонении от простого суммирования, постулированного Маттиссеном.
Удельное сопротивление сплавов
Из правила Маттиссена было видно, что на удельное сопротивление металла влияют присутствующие примеси. Эта часть удельного сопротивления начинает вносить значительный вклад, когда металлы сплавлены вместе. Сплав можно рассматривать как металл с большим количеством примесей, а это означает, что существует гораздо больше участков рассеяния для увеличения остаточного сопротивления металла. Результатом этого увеличения является перевод графика на Рисунке \ (\ PageIndex {3} \) вверх.При различных составах простого бинарного сплава удельное сопротивление системы представляет собой линейную интерполяцию удельного сопротивления каждого чистого металла. Если система демонстрирует энергетически выгодный фазовый переход, который приводит к более упорядоченной структуре, чем структура растворенных атомов в растворе, будет наблюдаться падение удельного сопротивления при таком составе. Примером бинарной системы, в которой есть упорядоченные фазы, влияющие на удельное сопротивление, является медь и платина.
Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {4} \) Удельное сопротивление двойной системы меди и платины при 500 K в зависимости от состава.Пунктирная линия моделирует стандартную линейную интерполяцию двух чистых металлов, а сплошная линия представляет фактическое удельное сопротивление из-за образования упорядоченных фаз.График двойной системы медь-платина демонстрирует результат упорядоченных фаз \ (L_2 \) и \ (L_1 \). Подобно отклонениям от правила Маттиссена, формулировка зависимости удельного сопротивления любого сплава не была должным образом разработана из-за сложности структур, создаваемых любой данной системой сплавов.Было создано несколько правил, не имеющих большого значения, поскольку каждое подчеркивает определенный набор сплавов с определенными характеристиками.
Удельное сопротивление полупроводников
Основным отличительным фактором между металлами и любым другим материалом является то, что металлы не обладают шириной запрещенной зоны или диапазоном уровней энергии, которые не позволяют электронам заселять. Было замечено, что размер запрещенной зоны материала является изолирующим, и при достаточно малых значениях ширины запрещенной зоны материал может быть частично проводящим.{\ ast} \) — эффективные массы электронов и дырок соответственно, \ (N_e \) и \ (N_h \) — количество электронов и дырок соответственно, а \ (T_e \) и \ (T_h \) — времена релаксации для электронов и дырок соответственно. Признавая обратную зависимость количества электронов и дырок от удельного сопротивления, можно ожидать, что примесные полупроводники будут иметь более низкое удельное сопротивление из-за добавления большего количества носителей заряда.
Температурная зависимость
Температурная зависимость полупроводников сильно отличается от металлов.Поскольку запрещенная зона ограничивает возбуждение электронов зоной проводимости, в полупроводник должна подаваться энергия для уменьшения удельного сопротивления. Эта энергия передается термически и соответствует энергии запрещенной зоны.
\ [\ rho = \ rho_0 exp (\ dfrac {-E_g} {2kT}) \ nonumber \]
где \ (\ rho_0 \) — удельное сопротивление полупроводника, определенное из приведенного выше уравнения, \ (E_g \) — энергия запрещенной зоны, \ (k \) — постоянная Больцмана, а \ (T \) — температура .
Для собственных полупроводников, которые содержат равное количество электронов и дырок, температурная зависимость разрешает тенденцию, показанную на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).Из рисунка \ (\ PageIndex {5} \) видно продвижение большего количества электронов при более высоких температурах, а также область замерзания при низких температурах, где в зону проводимости не возбуждаются никакие частицы, несущие заряд.
Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {5} \) Удельное сопротивление как функция температуры для собственных полупроводников.Как и ожидалось, примесные полупроводники демонстрируют температурную зависимость, аналогичную их собственным аналогам, с небольшим отклонением в пределах части температурного диапазона.
Рисунок \ (\ PageIndex {} \): \ (\ PageIndex {6} \) Удельное сопротивление как функция температуры для примесного полупроводника.Для диапазона температур в середине рисунка \ (\ PageIndex {6} \) удельное сопротивление оставалось относительно постоянным, пока материал нагревается. Это объясняет дополнительные носители заряда, обнаруженные в примесных полупроводниках, которые уже уменьшили удельное сопротивление полупроводника ниже значения для собственного аналога. В области температур, когда удельное сопротивление не изменяется, количество электронов, которые термически возбуждаются в зону проводимости, еще недостаточно велико, чтобы влиять на удельное сопротивление так же сильно, как внешнее легирование.В конце концов количество возбужденных электронов становится достаточно большим, чтобы возобновить внутреннюю зависимость от температуры.
Вопросы
- Чем отличается сопротивление от удельного сопротивления? Почему важно определять удельное сопротивление?
- Согласно правилу Маттиссена, что способствует остаточному сопротивлению металла?
- Рассчитайте сопротивление через прямоугольную пластину из германия при 350 ° C. Размеры: ширина = 3 см, толщина = 5 мм, длина = 15 см.Удельное сопротивление при комнатной температуре: 1 Ом · м Энергия запрещенной зоны: 0,67 эВ
ответы
- Сопротивление — это величина, зависящая от конкретной геометрии образца материала, в то время как удельное сопротивление не зависит от геометрии. При сравнении материалов важно учитывать удельное сопротивление, поскольку это внутреннее свойство.
- Согласно правилу Маттиссена, остаточное сопротивление учитывает удельное сопротивление, вызванное примесями и дефектами, в частности, границами зерен, дислокациями и вакансиями в материале.
- R = 1,95 Ом при 350 ° C
Список литературы
- У. Д. Каллистер и Д. Г. Ретвиш, «Материаловедение и инженерия — введение», учебник, 8-е издание, Wiley, (2010).
- Л. Солимар и Д. Уолш, «Электрические свойства материалов», учебник, седьмое издание, Oxford Press, (2004).
- Р. Э. Хаммель, «Электронные свойства материалов», учебник, 4-е издание, Springer, (2011).
Авторы
- Бенджамин Макдональд (Б.S. Материаловедение и инженерия, выпуск 2015 года, Калифорнийский университет, Дэвис)
Sensorex CS615TC-K = 1.0 Датчик проводимости / удельного сопротивления из нержавеющей стали с санитарным фланцевым креплением, константа ячейки 1.0: Science Lab Электрохимические аксессуары: Amazon.com: Industrial & Scientific
Депозит без импортных сборов и $ 16.32 Доставка в РФ Подробности
- Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
- Вся конструкция из нержавеющей стали 316
- Размеры упаковки: 6,096 В x 21,082 Д x 9,398 Вт (сантиметры)
- Вес упаковки: 0,6 фунта
- Страна происхождения: США
Характеристики
| Фирменное наименование | Сенсорекс |
|---|---|
| Ean | 0810039830093 |
| Рейтинг класса | 316 |
| Высота | 2.65 дюймов |
| Диаметр изделия | 0,50 дюйма |
| Вес изделия | 9,6 унций |
| Материал | Нержавеющая сталь |
| Максимальная температура | 121 градус_цельсия |
| Номер модели | CS615TC-K = 1,0 |
| Кол-во позиций | 1 |
| Номер детали | CS615TC-K = 1.0 |
| Код КПСС ООН | 41000000 |
| UPC | 810039830093 |
MatWeb, ваш источник информации о материалахЧто такое MatWeb? MatWeb’s база данных свойств материалов с возможностью поиска включает паспорта термопластов и термореактивных полимеров, таких как АБС, нейлон, поликарбонат, полиэстер, полиэтилен и полипропилен; металлы, такие как алюминий, кобальт, медь, свинец, магний, никель, сталь, суперсплавы, сплавы титана и цинка; керамика; плюс полупроводники, волокна и другие инженерные материалы. Преимущества регистрации в MatWeb Как найти данные о собственности в MatWebНажмите здесь, чтобы узнать, как войти материалы вашей компании в MatWeb. У нас есть более 155 000 материалы в нашей базе данных, и мы постоянно добавляем к этому количеству, чтобы обеспечить Вам доступен самый полный бесплатный источник данных о собственности материалов в Интернете. Для вашего удобства в MatWeb также есть несколько конвертеров. и калькуляторы, которые делают общие инженерные задачи доступными одним щелчком мыши. кнопки. MatWeb находится в стадии разработки.Мы постоянно стремимся найти лучшее способы служить инженерному сообществу. Пожалуйста, не стесняйтесь свяжитесь с нами с любыми комментариями или предложениями. База данных MatWeb состоит в основном из предоставленных таблиц данных и спецификаций. производителями и дистрибьюторами — сообщите им, что вы видели их данные о материалах на MatWeb. |
|
Преимущества контактной сварки нержавеющей стали
Компания Marlin применяет несколько видов сварочных технологий и процессов для изготовления проволоки нестандартной формы, наиболее распространенными из которых являются процессы дуговой сварки (например, сварка MIG и сварка TIG) и контактная сварка.Хотя оба процесса включают использование электричества для соединения двух металлических частей, между ними есть несколько отличий.
Например, в процессах дуговой сварки для соединения двух деталей часто используется присадочный материал, а в контактной сварке этого не происходит. При контактной сварке давление является основным фактором завершения сварки, тогда как дуговая сварка не так сильно полагается на это.
Как и любой другой производственный процесс, контактная сварка при неправильном обращении может привести к дефектам готовой детали.Однако, несмотря на необходимость точного контроля электричества, времени сварки и давления, контактная сварка остается предпочтительным методом Marlin для соединения деталей из нержавеющей стали.
Почему?
Потому что, несмотря на относительную сложность процесса, использование контактной сварки на нержавеющей стали дает некоторые ключевые преимущества:
Что такое контактная сварка?
Сварка сопротивлением — это процесс электросварки, при котором две детали удерживаются вместе, когда через них проходит ток.Тепло для соединения деталей создается за счет их сопротивления проходящему через них электрическому току.
Сжав две детали вместе во время процесса сварки, они могут быть соединены окончательно, хотя необходимо соблюдать осторожность с величиной приложенного давления и продолжительностью электрического тока.
Преимущества контактной сварки
- Точные сварные швы без беспорядка. Распространенной проблемой для многих сварных швов, в которых используются присадочные материалы, является то, что присадочный материал может лопнуть и разбрызгиваться во время процесса сварки, создавая неприглядную остроту или заусенцы, которые необходимо сгладить позже.При контактной сварке наполнитель не используется. Таким образом, при соединении двух кусков нержавеющей стали риск появления брызг при сварке намного меньше (если сварное соединение не сильно перегревается).
- Более быстрая сварка нержавеющей стали. Одна из интересных особенностей нержавеющей стали заключается в том, что большинство ее составов имеют довольно высокое электрическое сопротивление. Поскольку контактная сварка работает, пропуская электричество через материал и выделяя тепло за счет сопротивления, нержавеющая сталь имеет тенденцию очень быстро нагреваться до температуры сварки.Это позволяет выполнять сварку сопротивлением невероятно быстро — например, сварочный аппарат IDEAL от Marlin может выполнить сварку за две миллисекунд (т. Е. 2/1 000 секунды).
- Уменьшение обесцвечивания в месте сварки. Поскольку контактная сварка может быть очень быстрой (при управлении с помощью регулятора сварки на постоянном токе средней частоты), тепло от сварного шва не имеет такой возможности распространяться. Это сводит к минимуму риск ожогов и обесцвечивания места сварки.
- Устранение поклона. Когда заготовка остается горячей слишком долго, она может начать терять форму, изгибаясь вокруг места сварки. Таким образом, еще одно преимущество молниеносных сварочных процессов, таких как контактная сварка нержавеющей стали, заключается в том, что эти деформации в значительной степени устраняются — металл не остается горячим достаточно долго, чтобы изогнуться.
