Удельное сопротивление железо медь — Морской флот

В связи с тем, что существует два типа электрических сопротивлений –

В связи с электромагнитными явлениями, возникающими в проводниках при прохождении через него переменного тока в них возникает два важных для их электротехнических свойств физических явления.

Два последних явления делают неэффективным применение проводников радиусом больше характерной глубины проникновения электрического тока в проводник. Эффективный диаметр проводников (2RБ_хар): 50Гц -7 Ом. Используя микроомметры, можно определить качество электрических контактов, сопротивление электрических шин, обмоток трансформаторов, электродвигателей и генераторов, наличие дефектов и инородного металла в слитках (например, сопротивление слитка чистого золота вдвое ниже позолоченного слитка вольфрама).

Для расчета длины провода, его диаметра и необходимого электрического сопротивления, необходимо знать удельное сопротивление проводников ρ.

В международной системе единиц удельное сопротивление ρ выражается формулой:

Оно означает: электрическое сопротивление 1 метра провода (в Омах), сечением 1 мм 2 , при температуре 20 градусов по Цельсию.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Материал проводника	Удельное сопротивление ρ в
Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль	0,015 0,0175 0,023 0,025. 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095. 0,1 0,1 0,103. 0,137 0,12 0,22 0,42 0,43. 0,51 0,5 0,6 0,94 1,05. 1,4 1,15. 1,35 1,2 1,3. 1,5

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм 2 . Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм 2 .

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм 2 .

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм 2 .

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм 2 . Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм 2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Если при температуре t _{сопротивление проводника равно r, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления}

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Металл	α
Серебро Медь Железо Вольфрам Платина	0,0035 0,0040 0,0066 0,0045 0,0032	Ртуть Никелин Константан Нихром Манганин	0,0090 0,0003 0,000005 0,00016 0,00005

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r_t:

Пример 6. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

Пример 7. Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r, то проводимость определяется как 1/r. Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8. Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r = 20 Ом, то

Пример 9. Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r = 1 / 0,1 = 10 (Ом)

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного – 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами – как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0.5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%. Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg₂Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.

Железо и сталь

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е. железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.

В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.

Натрий

Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2.8 раза больше ρ меди и в 1.7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла. Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.

Литература по удельному сопротивлению проводников

1. Кузнецов М. И., «Основы электротехники» – 9-е издание, исправленное – Москва: Высшая школа, 1964 – 560с.
2. Бачелис Д. С., Белоруссов Н. И., Саакян А. Е. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. — М.: Энергия, 1971.
3. Гершун А. Л. Кабель // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
4. Р. Лакерник, Д. Шарле. От меди к стеклу // Наука и жизнь. — 1986. — Вып. 08. — С. 50—54, 2-3 стр. цветной вкладки.

НОВОСТИ ФОРУМА Рыцари теории эфира

13.06.2019 – 05:11: ЭКОЛОГИЯ – Ecology -> [center][Youtube]tXZcSDqQ9A4[/Youtube][/center]

[center][b]Гибель пчел в Курчатовском районе [/center]

[center][b]Массовая гибель пчёл 2019. г. Павловск Воронежской об [/center]л

[center][b]Массовая гибель пчел в Добринском районе. В чем причина? [/center]

Такая же мысля у всей ростовщической глобалистской шайки, включая придурка Грефа.

Так, то оно, так. Но, не совсем. Ибо:
(постарайтесь понять, а не обижаться)

Горькая истина заключается в том, что людская толпа – это сборище умственно ущербных.
Если бы было по-другому, то обществом бы не правили подонки.
Умные люди никогда такого не допустили бы, а если случайно допустили, то нашли бы способ исправить.

Страшная истина заключается в том, что людской толпой управляет нелюдь, которая также умственно ущербна.
Умственная ущербность, слепота власти ведет мир людей к тотальной гибели, ибо люди,
даже те, кто мнит себя очень умными, типа спецов, разрабатывающих системы искусственного интеллекта,
технологии цифровизации, не понимают, что создают необоримую удавку, мышеловку для всего человечества.

Как только ИИ возьмет власть, он тут же отправит своих создателей, как конкурентов, в утиль.
Первыми жертвами будут его радетели типа грефа, путина, гейтса и иже с ними, то есть власть,
так как именно от них будет исходить главная опасность для его планетарной власти.
Толпе будет позволено существовать, пока ее не заменят роботы.
А потом всем Холокост. Не лживый еврейский, а реальное всесожжение рода человеческого.

Если кто пораскинет своими обезьяньими мозгами, то поймёт, что эволюция – есть синоним геноцида:
новое заменяет, то есть ликвидирует старое.
Обезьяны породили неандертальцев.
Неандертальцы съели обезьян и породили людей.
Люди вытеснили обезьян, включая и умных неандертальцев, и породили ИИ.
ИИ ликвидирует людей.

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 закона Ома, 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 резистор, 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.

В данной статье мы подробно разберем что такое удельное сопротивление и электропроводность, ясно опишем все формулы с помощью примеров задач, а так же дадим вам таблицу удельных сопротивлений некоторых проводников.

Описание

Закон Ома гласит, что, когда источник напряжения (V) подается между двумя точками в цепи, между ними будет протекать электрический ток (I), вызванный наличием разности потенциалов между этими двумя точками. Количество протекающего электрического тока ограничено величиной присутствующего сопротивления (R). Другими словами, напряжение стимулирует протекание тока (движение заряда), но это сопротивление препятствует этому.

Мы всегда измеряем электрическое сопротивление в Омах, где Ом обозначается греческой буквой Омега, Ω. Так, например: 50 Ом, 10 кОм или 4,7 МОм и т.д. Проводники (например, провода и кабели) обычно имеют очень низкие значения сопротивления (менее 0,1 Ом), и, таким образом, мы можем пренебречь ими, как мы предполагаем в расчетах анализа цепи, что провода имеют ноль сопротивление. С другой стороны, изоляторы (например, пластиковые или воздушные), как правило, имеют очень высокие значения сопротивления (более 50 МОм), поэтому мы можем их игнорировать и для анализа цепи, поскольку их значение слишком велико.

Но электрическое сопротивление между двумя точками может зависеть от многих факторов, таких как длина проводников, площадь их поперечного сечения, температура, а также фактический материал, из которого он изготовлен. Например, давайте предположим, что у нас есть кусок провода (проводник), который имеет длину L, площадь поперечного сечения A и сопротивление R, как показано ниже.

Электрическое сопротивление R этого простого проводника является функцией его длины, L и площади поперечного сечения A. Закон Ома говорит нам, что для данного сопротивления R ток, протекающий через проводник, пропорционален приложенному напряжению, поскольку I = V / R. Теперь предположим, что мы соединяем два одинаковых проводника вместе в последовательной комбинации, как показано на рисунке.

Здесь, соединив два проводника вместе в последовательной комбинации, то есть, к концу, мы фактически удвоили общую длину проводника (2L), в то время как площадь поперечного сечения A остается точно такой же, как и раньше. Но помимо удвоения длины, мы также удвоили общее сопротивление проводника, дав 2R как: 1R + 1R = 2R.

Таким образом , мы можем видеть , что сопротивление проводника пропорционально его длину, то есть: R ∝ L. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально больше, чем оно длиннее.

Отметим также, что, удваивая длину и, следовательно, сопротивление проводника (2R), чтобы заставить тот же ток I, чтобы течь через проводник, как и раньше, нам нужно удвоить (увеличить) приложенное напряжение I = (2 В) / (2R). Далее предположим, что мы соединяем два идентичных проводника вместе в параллельной комбинации, как показано.

Здесь, соединяя два проводника в параллельную комбинацию, мы фактически удвоили общую площадь, дающую 2А, в то время как длина проводников L остается такой же, как у исходного одиночного проводника. Но помимо удвоения площади, путем параллельного соединения двух проводников мы фактически вдвое сократили общее сопротивление проводника, получив 1 / 2R, поскольку теперь каждая половина тока протекает через каждую ветвь проводника.

Таким образом, сопротивление проводника обратно пропорционально его площади, то есть: R 1 / ∝ A или R ∝ 1 / A. Другими словами, мы ожидаем, что электрическое сопротивление проводника (или провода) будет пропорционально меньше, чем больше его площадь поперечного сечения.

Кроме того, удваивая площадь и, следовательно, вдвое увеличивая суммарное сопротивление ветви проводника (1 / 2R), для того же тока, чтобы I протекал через параллельную ветвь провода, как раньше, нам нужно только наполовину уменьшить приложенное напряжение I = (1 / 2V) / (1 / 2R).

Надеемся, мы увидим, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине (L) проводника, то есть: R ∝ L, и обратно пропорционально его площади (A), R ∝ 1 / A. Таким образом, мы можем правильно сказать, что сопротивление это:

Пропорциональность сопротивления

Но помимо длины и площади проводника, мы также ожидаем, что электрическое сопротивление проводника будет зависеть от фактического материала, из которого он изготовлен, потому что разные проводящие материалы, медь, серебро, алюминий и т.д., имеют разные физические и электрические свойства. Таким образом, мы можем преобразовать знак пропорциональности (∝) вышеприведенного уравнения в знак равенства, просто добавив «пропорциональную константу» в вышеприведенное уравнение, давая:

Уравнение удельного электрического сопротивления

Где: R — сопротивление в омах (Ω), L — длина в метрах (м), A — площадь в квадратных метрах (м 2 ), и где известна пропорциональная постоянная ρ (греческая буква «rho») — удельное сопротивление .

Удельное электрическое сопротивление

Удельное электрическое сопротивление конкретного материала проводника является мерой того, насколько сильно материал противостоит потоку электрического тока через него. Этот коэффициент удельного сопротивления, иногда называемый его «удельным электрическим сопротивлением», позволяет сравнивать сопротивление различных типов проводников друг с другом при определенной температуре в соответствии с их физическими свойствами без учета их длины или площади поперечного сечения. Таким образом, чем выше значение удельного сопротивления ρ, тем больше сопротивление, и наоборот.

Например, удельное сопротивление хорошего проводника, такого как медь, составляет порядка 1,72 х 10 -8 Ом (или 17,2 нОм), тогда как удельное сопротивление плохого проводника (изолятора), такого как воздух, может быть значительно выше 1,5 х 10 14 или 150 трлн.

Такие материалы, как медь и алюминий, известны низким уровнем удельного сопротивления, благодаря чему электрический ток легко проходит через них, что делает эти материалы идеальными для изготовления электрических проводов и кабелей. Серебро и золото имеют очень низкие значения удельного сопротивления, но по понятным причинам дороже делать из них электрические провода.

Тогда факторы, которые влияют на сопротивление (R) проводника в омах, могут быть перечислены как:

• Удельное сопротивление (ρ) материала, из которого сделан проводник.
• Общая длина (L) проводника.
• Площадь поперечного сечения (А) проводника.
• Температура проводника.

Пример удельного сопротивления № 1

Рассчитайте общее сопротивление постоянному току 100-метрового рулона медного провода 2,5 мм 2 , если удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8 Ом метр.

Приведенные данные: удельное сопротивление меди при 20 o C составляет 1,72 x 10 -8 , длина катушки L = 100 м, площадь поперечного сечения проводника составляет 2,5 мм 2 , что дает площадь: A = 2,5 x 10 -6 м 2 .

Ответ: 688 МОм или 0,688 Ом.

Удельное электрическое сопротивление материала

Ранее мы говорили, что удельное сопротивление — это электрическое сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения проводника, таким образом, показывая, что удельное сопротивление ρ имеет размеры в Ом-метрах или Ом · м, как это обычно пишется. Таким образом, для конкретного материала при определенной температуре его удельное электрическое сопротивление определяется как.

Электрическая проводимость

Хотя как электрическое сопротивление (R), так и удельное сопротивление ρ, являются функцией физической природы используемого материала, а также его физической формы и размера, выраженных его длиной (L) и площадью его сечения ( А), Проводимость или удельная проводимость относится к легкости, с которой электрический ток проходит через материал.

Проводимость (G) является обратной величиной сопротивления (1 / R) с единицей проводимости, являющейся сименсом (S), и ей дается перевернутый символ омов mho, ℧. Таким образом, когда проводник имеет проводимость 1 сименс (1S), он имеет сопротивление 1 Ом (1 Ом). Таким образом, если его сопротивление удваивается, проводимость уменьшается вдвое, и наоборот, как: Сименс = 1 / Ом, или Ом = 1 / Ом.

В то время как сопротивление проводников дает степень сопротивления потоку электрического тока, проводимость проводника указывает на легкость, с которой он пропускает электрический ток. Таким образом, металлы, такие как медь, алюминий или серебро, имеют очень большие значения проводимости, что означает, что они являются хорошими проводниками.

Проводимость, σ (греческая буква сигма), является обратной величиной удельного сопротивления. Это 1 / ρ и измеряется в сименах на метр (S / m). Поскольку электропроводность σ = 1 / ρ, предыдущее выражение для электрического сопротивления R можно переписать в виде:

Электрическое сопротивление как функция проводимости

Тогда мы можем сказать, что проводимость — это эффективность, посредством которой проводник пропускает электрический ток или сигнал без потери сопротивления. Поэтому материал или проводник, который имеет высокую проводимость, будет иметь низкое удельное сопротивление, и наоборот, поскольку 1 сименс (S) равен 1 Ом -1 . Таким образом, медь, которая является хорошим проводником электрического тока, имеет проводимость 58,14 x 10 6 Симен на метр.

Пример удельного сопротивления №2

Кабель длиной 20 метров имеет площадь поперечного сечения 1 мм 2 и сопротивление 5 Ом. Рассчитать проводимость кабеля.

Приведенные данные: сопротивление постоянному току, R = 5 Ом, длина кабеля, L = 20 м, а площадь поперечного сечения проводника составляет 1 мм 2, что дает площадь: A = 1 x 10 -6 м 2 .

Ответ: 4 мега-симена на метр длины.

Таблица удельных сопротивлений проводников

Проводник	Удельное сопротивление ρ	Температурный коэффициент α
Алюминий	0,028	4,2
Бронза	0,095 — 0,1	—
Висмут	1,2	—
Вольфрам	0,05	5
Железо	0,1	6
Золото	0,023	4
Иридий	0,0474	—
Константан	0,5	0,05
Латунь	0,025 — 0,108	0,1-0,4
Магний	0,045	3,9
Манганин	0,43 — 0,51	0,01
Медь	0,0175	4,3
Молибден	0,059	—
Нейзильбер	0,2	0,25
Натрий	0,047	—
Никелин	0,42	0,1
Никель	0,087	6,5
Нихром	1,05 — 1,4	0,1
Олово	0,12	4,4
Платина	0.107	3,9
Ртуть	0,94	1,0
Свинец	0,22	3,7
Серебро	0,015	4,1
Сталь	0,103 — 0,137	1-4
Титан	0,6	—
Фехраль	1,15 — 1,35	0,1
Хромаль	1,3 — 1,5	—
Цинк	0,054	4,2
Чугун	0,5-1,0	1,0

Где: удельное сопротивление ρ измеряется в Ом*мм 2 /м и температурный коэффициент электрического сопротивления металлов α измеряется в 10 -3 *C -1 (или K -1 ) .

Краткое описание удельного сопротивления

Мы поговорили в этой статье об удельном сопротивлении, что удельное сопротивление — это свойство материала или проводника, которое указывает, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Мы также видели, что электрическое сопротивление (R) проводника зависит не только от материала, из которого сделан проводник, меди, серебра, алюминия и т.д., но также от его физических размеров.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине (L) как R ∝ L. Таким образом, удвоение его длины удвоит его сопротивление, в то время как последовательное удвоение проводника уменьшит вдвое его сопротивление. Также сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения (A) как R ∝ 1 / A. Таким образом, удвоение его площади поперечного сечения уменьшило бы его сопротивление вдвое, тогда как удвоение его площади поперечного сечения удвоило бы его сопротивление.

Мы также узнали, что удельное сопротивление (символ: ρ) проводника (или материала) связано с физическим свойством, из которого он изготовлен, и варьируется от материала к материалу. Например, удельное сопротивление меди обычно дается как: 1,72 х 10 -8 Ом · м. Удельное сопротивление конкретного материала измеряется в единицах Ом-метров (Ом), которое также зависит от температуры.

В зависимости от значения удельного электрического сопротивления конкретного материала его можно классифицировать как «проводник», «изолятор» или «полупроводник». Обратите внимание, что полупроводники — это материалы, в которых их проводимость зависит от примесей, добавляемых в материал.

Удельное сопротивление также важно в системах распределения электроэнергии, так как эффективность системы заземления для системы электропитания и распределения сильно зависит от удельного сопротивления земли и материала почвы в месте расположения системы.

Проводимость — это имя, данное движению свободных электронов в форме электрического тока. Проводимость, σ является обратной величиной удельного сопротивления. Это 1 / ρ и имеет единицу измерения сименс на метр, S / m. Проводимость варьируется от нуля (для идеального изолятора) до бесконечности (для идеального проводника). Таким образом, сверхпроводник имеет бесконечную проводимость и практически нулевое омическое сопротивление.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Плотность свинца, теплопроводность и удельная теплоемкость свинца Pb

В таблице приведены физические свойства свинца: плотность свинца d, удельная теплоемкость C_p, температуропроводность a, теплопроводность λ, удельное электрическое сопротивление ρ в зависимости от температуры (при отрицательных и положительных температурах — в интервале от -223 до 1000°С).

Плотность свинца зависит от температуры — при нагревании этого металла его плотность снижается. Уменьшение плотности свинца объясняется увеличением его объема при росте температуры. Плотность свинца равна 11340 кг/м³ при температуре 27°С. Это довольно высокая величина, сравнимая, например, с плотностью технеция Tc и тория Th.

Плотность свинца намного больше плотности таких металлов, как олово (7260 кг/м³), алюминий (2700 кг/м³), хром (7150 кг/м³) и других распространенных металлов. Однако свинец не самый тяжелый металл. Если, к примеру, положить кусочек свинца в чашку с ртутью или с расплавленным таллием Tl, то он будет плавать на их поверхности.

Свинец начинает плавиться при температуре 327,7°С. При переходе его в жидкое состояние плотность свинца снижается скачкообразно и при температуре 1000 К (727°С) плотность жидкого свинца составляет уже 10198 кг/м³.

Удельная теплоемкость свинца равна 127,5 Дж/(кг·град) при комнатной температуре и при нагревании его до температуры плавления — увеличивается. Например, удельная теплоемкость свинца при температуре 280°С составляет величину около 140 Дж/(кг·град). Теплоемкость свинца в жидком состоянии при нагревании, наоборот — уменьшается и при температуре более 1000 К также равна 140 Дж/(кг·град).

Теплофизические свойства свинца в зависимости от температуры

t, °С →	-223	-173	-73	27	127	227	327	327,7	527	727
d, кг/м3	—	11531	11435	11340	11245	11152	11059	10686	10430	10198
Cp, Дж/(кг·град)	103	116,8	123,2	127,5	132,8	137,6	142,1	146,4	143,3	140,1
λ, Вт/(м·град)	43,6	39,2	36,5	35,1	34,1	32,9	31,6	15,5	19,0	21,4
a·106, м2/с	35,7	29,1	24,3	24,3	22,8	21,5	20,1	9,9	12,7	15,0
ρ·108, Ом·м	2,88	6,35	13,64	21,35	29,84	38,33	47,93	93,6	102,9	112,2

Среди множества распространенных металлов свинец обладает относительно невысокой удельной теплоемкостью при комнатной температуре. Для примера, теплоемкость стали равна 440…550, чугуна — 370…550, меди — 385, никеля — 444 Дж/(кг·град). Следует отметить, что теплоемкость тяжелых металлов в общем случае не высока. Отмечается такая зависимость: чем плотнее металл, тем ниже его удельная теплоемкость.

Температуропроводность твердого свинца при его нагревании уменьшается, а жидкого — увеличивается. Теплопроводность свинца равна 35,1 Вт/(м·град) при комнатной температуре. Свинец при нормальной температуре имеет довольно низкую теплопроводность — почти в 7 раз меньше теплопроводности алюминия и в 11 раз ниже теплопроводности меди. Зависимость теплопроводности свинца от температуры следующая: при его нагревании до температуры плавления теплопроводность свинца уменьшается, а теплопроводность жидкого свинца при повышении температуры — растет.

Источник:
В.Е. Зиновьев. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах.

Внутреннее сопротивление — Справочник химика 21

из «Химические источники тока Издание 2»

Разряд кислотных аккумуляторов в зависимости от их назначения может производиться различными токами. Нормальным разрядным током для радионакальных аккумуляторов, как, впрочем, и для многих других, является ток 10-часового режима. Для радиоанодных аккумуляторов нормальным режимом разряда является 25-часовой. Разрядная кривая имеет три характерных участка (рис. 143). В начале разряда наблюдается довольно резкое снижение напряжения, в дальнейшем напряжение уменьшается плавно вплоть до самого конца разряда, где оно вновь резко падает. [c.180]
Резкое падение напряжения, наблюдаемое после подключения нагрузки, объясняется быстрым уменьшением концентрации электролита в порах активных веществ. В дальнейшем напряжение изменяется медленнее в результате того, что концентрация серной кислоты в порах активных веществ пополня- ется за счет диффузии более концентрированного раствора электролита из глубины межэлектродного пространства. Более резкое падение напряжения в конце разряда является следствием ухудшения условий диффузии электролита в глубь пор из-за сужения сечения пор образовавшимся сульфатом свинца. [c.180]

НОСТЬ РЬ304 равна примерно 6,3, то плотности двуокиси свинца и металлического свинца равны соответственно 9,0 и 11,5. [c.180]
В процессе разряда на положительном электроде двуокись свинца восстанавливается до сульфата свинца, а на отрицательном электроде губчатый свинец окисляется до сульфата свинца. [c.180]
Таким образом, процесс разряда сопровождается уменьшением концентрации серной кислоты. Для кислотных аккумуляторов в еще большей степени, чем для серебряноцинковых, вредны глубокие разряды. Для каждого режима разряда имеется низший предел напряжения, переступать который нельзя, поскольку образующийся слишком толстый слой сульфата свинца в порах активных веществ может значительно затруднить последующий заряд аккумуляторов (табл. 55). [c.180]
Примечание. Срок службы батарей ЗРН-75-У4 и ЗРН-115-У4 составляет 300 циклов, а батарей 10РА-П-У4 —150 циклов. [c.181]
Поэтому даже при наличии большого количества непрореагировавшей активной массы в пластинах напряжение аккумулятора не уменьшается ниже допустимого предела. Емкость кислотного аккумулятора значительно снижается с увеличением разрядного тока (рис. 144). Данные табл. 56 иллюстрируют влияние режима разряда на емкость радионакальных и радиоанодных аккумуляторов. [c.181]
Следует отметить, что на величину емкости кислотных аккумуляторов некоторое влияние оказывает также плотность электролита. Однако ввиду того, что выбор концентрации серной кислоты для того или иного типа аккумулятора обусловлен в основном не соображениями получения максимальной емкости, а другими факторами (срок службы, саморазряд, работоспособность при низких температурах), этот вопрос здесь не рассматривается. [c.181]
Срок службы кислотных аккумуляторов с решетчатыми электродами, в том числе радионакальных и радиоанодных, определяется сроком службы положительного электрода, разрушающегося в процессе циклирования. Процесс разрушения электрода начинается с поверхности. Со временем поверхностный слой активной массы размягчается, связь между частицами положительного электрода нарушается, в результате чего активная масса выкрашивается. Скорость разрушения активной массы зависит главным образом от структуры сульфата свинца. [c.181]
Отдельные составляющие актив-ны ( масс электродов свинцовых аккумуляторов обладают сильно отличающейся друг от друга проводимостью. Удельное сопротивление свинца равно 1,83-10 Ом-см. Удельное сопротивление двуокиси свинца — окисла, имеющего наилучшую проводимость из применяемых в источниках тока, равно 0,25 Ом-см. [c.182]
Удельное сопротивление сульфата свинца намного выше 10 Ом-см. [c.182]
Такое соотношение удельных сопротивлений между отдельны.ми компонентами активных масс определяет характер изменения внутреннего сопротивления кислотных аккумуляторов при заряде и разряде в первом случае оно уменьшается,, во втором — растет. [c.182]
На сопротивление аккумуляторов большое влияние также оказывает электропроводность электролита. Последняя с увеличение.м концентрации сначала растет, а затем падает. Максимум электропроводности раствора серной кислоты, равный 0,74 Ом- -СМ , соответствует плотности 1,22 (рис. 146). [c.182]

Для иллюстрации на рис. 147 показаны типичные кривые частотной зависимости внутреннего сопротивления заряженной батареи 6СТ-54 при различных температурах. В интервале температур от О до 20°С уже при частоте — 1 600 Гц наступает резонанс напряжений. [c.183]
При дальнейшем увеличении частоты внутреннее сопротивление приобретает индуктивный характер. [c.183]
С уменьшением температуры резонансная частота повышается. С увеличением емкости или размеров аккумуляторов резонансная частота при комнатной температуре становится ниже. У аккумуляторов с очень большой емкостью сопротивление настолько мало, что даже на самых низких частотах присутствие его практически обнаружить не удается. В этом случае частотная зависимость внутреннего сопротивления имеет лишь одну индуктивную ветвь (рис. 148). [c.183]
Частотные характеристики внутреннего сопротивления заряженных стационарных кислотных аккумуляторов С-1, С-6, С-24 при комнатной температуре. [c.183]

Вернуться к основной статье

Свинец | Электроматериаловедение | Архивы

Страница 8 из 59

§ 11. Свинец и его свойства
Свинец — очень мягкий металл светло-серого цвета, обладающий высокой пластичностью и коррозионной стойкостью к многим реагентам (серной и соляной разбавленным кислотам, аммиаку и некоторым другим).
Благодаря большой пластичности, гибкости и сравнительно невысокой температуре плавления (327° С) свинец широко применяется для изготовления защитных оболочек электрических кабелей. Гибкая свинцовая оболочка предохраняет кабель от проникновения в него влаги и других агентов, снижающих качество изоляции.
Свинец используется также для получения мягких оловянносвинцовых припоев (марки ПОС-30, ПОС-40, ПОС-61 и др.) , а также в производстве легкоплавких вставок предохранителей и пластин для кислотных аккумуляторов.
Характерным свойством свинца является поглощение им рентгеновских лучей, поэтому свинец применяют в качестве защитных экранов в рентгеновских установках.
Свинец имеет следующие характеристики: плотность 11,35 г/см3′, предел прочности при растяжении оь = 0,8 -5- 2,3 кГ/см2; относительное удлинение 6Л = 30-40%; удельное сопротивление q = 0,207 -+0,222 ом-мм21м; температурный коэффициент сопротивления и= 0,00387 -+- 0,00411 1/°С.
Свинец выпускается шести сортов, отличающихся между собой содержанием примесей (железа, меди, висмута, магния, мышьяка и др.).
Недостатками свинца являются: слабая стойкость к вибрациям, что обусловлено его крупнокристаллическим строением, и низкая коррозионная стойкость по отношению к гниющим органическим веществам, а также к растворам извести, бетона и некоторым другим. Кабели со свинцовой оболочкой не рекомендуется прокладывать по эстакадам мостов, вблизи дорог и в других местах, где возможны сотрясения и вибрации, вызывающие разрушения свинца.
Чтобы повысить вибрационную стойкость и механическую прочность свинца, в него вводят различные присадки: сурьму, медь, кадмий и др.
Свинец, пары от расплавленного свинца и различные соединения свинца ядовиты. Работа с расплавленным свинцом должна производиться в специальных хорошо вентилируемых камерах. Свинец и его соединения (окись свинца PbО, свинцовый сурик Pb3О2 п др.) могут проникать внутрь организма через кожный покров при соприкосновениях со свинцовыми изделиями. Поэтому после работы со свинцом необходимо тщательно вымыть руки. Работать со свинцом рекомендуется в предохранительных перчатках.
Свинец является дефицитным металлом и в производстве кабелей он заменяется алюминием или синтетическими материалами (поливинилхлоридом, полиэтиленом), из которых изготовляют защитные оболочки кабелей.

Удельное электрическое сопротивл

вернуться к оглавлению справочника                                                                                     на главную Удельное электрическое сопротивление  проводников. Вещество ρ, мкОм·м Вещество ρ, мкОм·м Алюминий 0,028 Никель 0,073 Вольфрам 0,055 Олово 0,12 Графит 13 Платина 0,10 Дуралюмин 0,033 Ртуть 0,96 Железо 0,10 Свинец 0,21 Золото 0.024 Серебро 0,016 Латунь 0,07-0,08 Сталь 0.10-0.14 Магний 0,045 Цинк 0,061 Медь 0,017 Чугун 0,5-0,8   Удельное электрическое сопротивление сплавов высокого сопротивления. Вещество ρ, мкОм·м Константан 0,50 Копель 0,47 Манганин 0,43 Никелин 0,4 Нихром 1.1 Фехраль 1,3

Электрическое сопротивление никеля и железа. Удельное электрическое сопротивление. Определение

В качестве токопроводящих частей в электроустановках применяют проводники из меди, алюминия, их сплавов и железа (стали).

Медь является одним из лучших токопроводящих материалов. Плотность меди при 20°С 8,95 г/см 3 , температура плавления 1083° С. Медь химически мало активна, но легко растворяется в азотной кислоте, а в разбавленной соляной и серной кислотах растворяется только в присутствии окислителей (кислорода). На воздухе медь быстро покрывается тонким слоем окиси темного цвета, но это окисление не проникает в глубь металла и служит защитой от дальнейшей коррозии. Медь хорошо поддается ковке и прокатке без нагрева.

Для изготовления применяется электролитическая медь в слитках, содержащих 99,93% чистой меди.

Электропроводность меди сильно зависит от количества и рода примесей и в меньшей степени от механической и термической обработки. Удельное сопротивление меди при 20° С составляет 0,0172-0,018 ом х мм2/м.

Для изготовления проводников применяют мягкую, полутвердую или твердую медь с удельным весом соответственно 8,9, 8,95 и 8,96 г/см 3 .

Для изготовления деталей токоведущих частей широко используется медь в сплавах с другими металлами . Наибольшее применение получили следующие сплавы.

Латуни — сплав меди с цинком, с содержанием в сплаве не менее 50% меди, с присадкой других металлов. латуни 0,031 — 0,079 ом х мм2/м. Различают латунь — томпак с содержанием меди более 72% (обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами) и специальные латуни с присадкой алюминия, олова, свинца или марганца.

Контакт из латуни

Бронзы — сплав меди с оловом с присадкой различных металлов. В зависимости от содержания в сплаве главного компонента бронзы называют оловянистыми, алюминиевыми, кремниевыми, фосфористыми, кадмиевыми. Удельное сопротивление бронзы 0,021 — 0,052 ом х мм 2 /м.

Латуни и бронзы отличаются хорошими механическими и физико-химическими свойствами. Они легко обрабатываются литьем и давлением, устойчивы против атмосферной коррозии.

Алюминий — по своим качествам второй после меди токопроводящий материал. Температура плавления 659,8° С. Плотность алюминия при температуре 20° — 2,7 г/см 3 . Алюминий легко отливается и хорошо обрабатывается. При температуре 100 — 150° С алюминий ковок и пластичен (может быть прокатан в листы толщиной до 0,01 мм).

Электропроводность алюминия сильно зависит от примесей и мало от механической и тепловой обработки. Чем чище состав алюминия, тем выше его электропроводность и лучше противодействие химическим воздействиям. Обработка, прокатка и отжиг значительно влияют на механическую прочность алюминия. При холодной обработке алюминия увеличивается его твердость, упругость и прочность на растяжение. Удельное сопротивление алюминия при 20° С 0,026 — 0,029 ом х мм 2 /м.

При замене меди алюминием сечение проводника должно быть увеличено в отношении проводимостей, т. е. в 1,63 раза.

При равной проводимости алюминиевый проводник будет в 2 раза легче медного.

Для изготовления проводников применяют алюминий, содержащий не менее 98% чистого алюминия, кремния не более 0,3%, железа не более 0,2%

Для изготовления деталей токоведущих частей используют алюминиевые сплавы с другими металлами , например: Дюралюмины — сплав алюминия с медью и марганцем.

Силумин — легкий литейный сплав из алюминия с примесью кремния, магния, марганца.

Алюминиевые сплавы обладают хорошими литейными свойствами и высокой механической прочностью.

Наибольшее применение в электротехнике получили следующие алюминиевые сплавы :

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД , имеющий алюминия не менее 98,8 и прочих примесей до 1,2.

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД1 , имеющий алюминия не менее 99,3 н прочих примесей до 0,7.

Алюминиевый деформируемый сплав марки АД31 , имеющий алюминия 97,35 — 98,15 и прочих примесей 1,85 -2,65.

Сплавы марок АД и АД1 применяются для изготовления корпусов и плашек аппаратных зажимов. Из сплава марки АД31 изготовляют профили и шины, применяемые для электрических токопроводов.

Изделия из алюминиевых сплавов в результате термической обработки приобретают высокие пределы прочности н текучести (ползучести).

Железо — температура плавления 1539°С. Плотность железа — 7,87. Железо растворяется в кислотах, окисляется галогенами и кислородом.

В электротехнике применяют стали различных марок, например:

Углеродистые стали — ковкие сплавы железа с углеродом и с другими металлургическими примесями.

Удельное сопротивление углеродистых сталей 0,103 — 0,204 ом х мм 2 /м.

Легированные стали — сплавы с дополнительно вводимыми в углеродистую сталь присадками хрома, никеля и других элементов.

Стали обладают хорошими .

В качестве добавок в сплавы, а также для изготовления припоев и осуществления токопроводящих металлов широко применяют:

Кадмий — ковкий металл. Температура плавления кадмия 321°С. Удельное сопротивление 0,1 ом х мм 2 /м. В электротехнике кадмий применяется для приготовления легкоплавких припоев и для защитных покрытий (кадмировання) поверхности металлов. По своим антикоррозийным свойствам кадмий близок к цинку, но кадмиевые покрытия менее пористы и наносятся более тонким слоем, чем цинковые.

Никель — температура плавления 1455°С. Удельное сопротивление никеля 0,068 — 0,072 ом х мм 2 /м. При обычной температуре не окисляется кислородом воздуха. Никель применяется в сплавах и для защитного покрытия (никелирования) поверхности металлов.

Олово — температура плавления 231,9°С. Удельное сопротивление олова 0,124 — 0,116 ом х мм 2 /м. Олово применяется для пайки защитного покрытия (лужения) металлов в чистом виде и в виде сплавов с другими металлами.

Свинец — температура плавления 327,4°С. Удельное сопротивление 0,217 — 0,227 ом х мм 2 /м. Свинец применяется в сплавах с другими металлами как кислотоупорный материал. Добавляется в паяльные сплавы (припои).

Серебро — очень ковкий, тягучий металл. Температура плавления серебра 960,5°С. Серебро — лучший проводник тепла и электрического тока. Удельное сопротивление серебра 0,015 — 0,016 ом х мм 2 /м. Серебро применяется для защитного покрытия (серебрения) поверхности металлов.

Сурьма — блестящий хрупкий металл, температура плавления 631°С. Сурьма применяется в виде добавок в паяльные сплавы (припои).

Хром — твердый, блестящий металл. Температура плавления 1830°С. На воздухе при обычной температуре не изменяется. Удельное сопротивление хрома 0,026 ом х мм 2 /м. Хром применяется в сплавах и для защитного покрытия (хромирования) металлических поверхностей.

Цинк — температура плавления 419,4°С. Удельное сопротивление цинка 0,053 — 0,062 ом х мм 2 /м. Во влажном воздухе цинк окисляется, покрываясь слоем окиси, являющимся защитным по отношению к последующим химическим воздействиям. В электротехнике цинк применяется в качестве добавок в сплавы и припои, а также для защитного покрытия (цинкования) поверхностей металлических деталей.

Называют возможность металла пропускать сквозь себя заряженный ток. В свою очередь, сопротивлением называется одна из характеристик материала. Чем больше электрическая резистентность при заданном напряжении, тем меньшей будет Оно характеризует силу противодействия проводника направленному вдоль него движению заряженных электронов. Поскольку свойство пропускания электричества — это величина, обратная сопротивлению, значит выражаться в виде формул оно будет как отношение 1/R.

Удельное сопротивление всегда зависит от качества материала, который используют при изготовлении устройств. Его измеряют, отталкиваясь от параметров проводника, обладающего длиной 1 метр, а также площадью сечения 1 квадратный миллиметр. Например, свойство удельной резистентности для меди всегда равно 0,0175 Ом, для алюминия — 0,029, железа — 0,135, константана — 0,48, нихрома — 1-1,1. Удельное сопротивление стали равно числу 2*10-7 Ом.м

Противодействие току прямо пропорционально длине проводника, по которому он движется. Чем больше длина устройства, тем выше показатель сопротивления. Усвоить эту зависимость будет проще, если представить две воображаемых пары сообщающихся между собой сосудов. У одной пары приборов соединяющая трубка пусть остаётся тоньше, а у другой — толще. При заполнении водой обеих пар переход жидкости в по толстой трубке получится гораздо быстрее, потому что она окажет меньшее сопротивление перетеканию воды. По этой аналогии для ему проще пройти вдоль толстого проводника, чем тонкого.

Удельное сопротивление, как единица СИ, измеряется показателем Ом.м. Проводимость зависит от средней длины свободного пролёта заряженных частиц, которая характеризуется структурой материала. Металлы без примесей, у которых наиболее правильная имеют наименьшие значения противодействия. И наоборот, примеси искажают решётку, чем увеличивают его показатели. Удельное сопротивление металлов расположено в узком диапазоне значений при нормальной температуре: от серебра с 0,016 и до 10 мкОм.м (сплавы железа и хрома с алюминием).

На особенности движения заряженных

электронов в проводнике оказывает влияние температура, поскольку при её увеличении возрастает амплитуда волновых колебаний существующих ионов и атомов. В результате электронам остаётся меньше свободного пространства для нормального хода в кристаллической решётке. А это означает, что препятствие упорядоченному передвижению возрастает. Удельное сопротивление любого проводника по обыкновению линейно возрастает с ростом температуры. А для полупроводников, наоборот, характерно уменьшение с увеличением градусов, так как из-за этого высвобождается много зарядов, создающих непосредственно электрический ток.

Процесс охлаждения некоторых металлических проводников заведомо до нужной температуры доводит их удельное сопротивление до скачкообразного состояния и падает до нуля. Такое явление открыли в 1911 году и назвали сверхпроводимостью.

Содержание:

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 , 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/м 2). 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 (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 — 20 0 С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.

Как только электричество покинуло лаборатории учёных и стало широко внедряться в практику повседневной жизни, встал вопрос о поиске материалов, обладающих определёнными, порой совершенно противоположными, характеристиками по отношению к протеканию через них электрического тока.

Например, при передаче электрической энергии на дальнее расстояние, к материалу проводов предъявлялись требования минимизации потерь из-за джоулева нагрева в сочетании с малыми весовыми характеристиками. Примером тому являются всем знакомые высоковольтные линии электропередач, выполненные из алюминиевых проводов со стальным сердечником.

Или, наоборот, для создания компактных трубчатых электронагревателей требовались материалы с относительно высоким электрическим сопротивлением и высокой термостойкостью. Простейшим примером прибора, в котором применяются материалы с подобными свойствами, может служить конфорка обыкновенной кухонной электроплиты.

От проводников, используемых в биологии и медицине в качестве электродов, зондов и щупов, требуется высокая химическая устойчивость и совместимость с биоматериалами в сочетании с малым контактным сопротивлением.

К разработке такого ныне привычного всем прибора, как лампа накаливания, свои усилия приложила целая плеяда изобретателей из разных стран: Англии, России, Германии, Венгрии и США. Томас Эдисон, проведя более тысячи опытов проверки свойств материалов, подходящих на роль нитей накала, создал лампу с платиновой спиралью. Лампы Эдисона, хотя и имели высокий срок эксплуатации, но не были практичными из-за высокой стоимости исходного материала.

Последующие работы русского изобретателя Лодыгина, предложившего использовать в качестве материалов нити относительно дешёвые тугоплавкие вольфрам и молибден с более высоким удельным сопротивлением, нашли практическое применение. К тому же Лодыгин предложил откачивать из баллонов ламп накаливания воздух, заменяя его инертными или благородными газами, что привело к созданию современных ламп накаливания. Пионером массового производства доступных и долговечных электрических ламп стала компания General Electric, которой Лодыгин переуступил права на свои патенты и далее успешно работал в лабораториях компании долгое время.

Этот перечень можно продолжать, поскольку пытливый человеческий ум настолько изобретателен, что порой для решения определённой технической задачи ему нужны материалы с невиданными доселе свойствами или с невероятными сочетаниями этих свойств. Природа уже не успевает за нашими аппетитами и учёные всех стран мира включились в гонку создания материалов, не имеющих природных аналогов.

Одной из важнейших характеристик как природных, так и синтезированных материалов является удельное электрическое сопротивление. Примером электрического прибора, в котором в чистом виде применяется это свойство, может служить плавкий предохранитель, защищающий нашу электро- и электронную аппаратуру от воздействия тока, превышающего допустимые значения.

При этом надо заметить, что именно самодельные заменители стандартных предохранителей, выполненные без знаний удельного сопротивления материала, порой служат причиной не только выгорания различных элементов электрических схем, но и возникновения пожаров в домах и возгорания проводки в автомобилях.

То же самое относится и к замене предохранителей в силовых сетях, когда вместо предохранителя меньшего номинала устанавливается предохранитель с большим номиналом тока срабатывания. Это приводит к перегреву электропроводки и даже, как следствие, к возникновению пожаров с печальными последствиями. Особенно это присуще каркасным домам.

Историческая справка

Понятие удельного электрического сопротивление появилось благодаря трудам известного немецкого физика Георга Ома, который теоретически обосновал и в ходе многочисленных экспериментов доказал связь между силой тока, электродвижущей силой батареи и сопротивлением всех частей цепи, открыв таким образом закон элементарной электрической цепи, названным затем его именем. Ом исследовал зависимость величины протекающего тока от величины приложенного напряжения, от длины и формы материала проводника, а также от рода материала, используемого в качестве проводящей среды.

При этом надо отдать должное работам сэра Гемфри Дэви, английского химика, физика и геолога, который первым установил зависимости электрического сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения, а также отметил зависимость электропроводности от температуры.

Исследуя зависимости протекания электрического тока от рода материалов, Ом обнаружил, что каждый доступный ему проводящий материал обладал некоторой присущей только ему характеристикой сопротивления протеканию тока.

Надо заметить, что во времена Ома один из самых обыкновенных ныне проводников — алюминий — имел статус особо драгоценного металла, поэтому Ом ограничился опытами с медью, серебром, золотом, платиной, цинком, оловом, свинцом и железом.

В конечном итоге Ом ввёл понятие удельного электрического сопротивления материала как фундаментальной характеристики, совершенно ничего не зная ни о природе протекания тока в металлах, ни о зависимости их сопротивления от температуры.

Удельное электрическое сопротивление. Определение

Удельное электрическое сопротивление или просто удельное сопротивление — фундаментальная физическая характеристика проводящего материала, которая характеризует способность вещества препятствовать похождению электрического тока. Обозначается греческой буквой ρ (произносится как ро) и рассчитывается исходя из эмпирической формулы для расчёта сопротивления, полученной Георгом Омом.

или, отсюда

где R — сопротивление в Омах, S — площадь в м²/, L — длина в м

Размерность удельного электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ выражается в Ом м.

Это сопротивление проводника длиной в 1 м и площадью поперечного сечения в 1 м²/ величиной в 1 Ом.

В электротехнике, для удобства расчётов, принято пользоваться производной величины удельного электрического сопротивления, выражаемой в Ом мм²/м. Значения удельного сопротивления для наиболее распространённых металлов и их сплавов можно найти в соответствующих справочниках.

В таблицах 1 и 2 приведены значения удельных сопротивлений различных наиболее распространённых материалов.

Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых металлов

Таблица 2. Удельное сопротивление распространенных сплавов

Удельные электрические сопротивления различных сред. Физика явлений

Удельные электрические сопротивления металлов и их сплавов, полупроводников и диэлектриков

Сегодня, вооружённые знаниями, мы в состоянии заранее просчитать удельное электрическое сопротивление любого, как природного, так и синтезированного материала исходя из его химического состава и предполагаемого физического состояния.

Эти знания помогают нам лучшим образом использовать возможности материалов, порой весьма экзотические и уникальные.

В силу сложившихся представлений, с точки зрения физики твёрдые тела подразделяются на кристаллические, поликристаллические и аморфные вещества.

Проще всего, в смысле технического расчёта удельного сопротивления или его измерения, дело обстоит с аморфными веществами. Они не имеют выраженной кристаллической структуры (хотя и могут иметь микроскопические включения таковых веществ), относительно однородны по химическому составу и проявляют характерные для данного материала свойства.

У поликристаллических веществ, образованных совокупностью относительно мелких кристаллов одного химического состава, поведение свойств не очень отличается от поведения аморфных веществ, поскольку удельное электрическое сопротивление, как правило, определяется как интегральное совокупное свойство данного образца материала.

Сложнее дело обстоит с кристаллическими веществами, особенно с монокристаллами, которые имеют различное удельное электрическое сопротивление и другие электрические характеристики относительно осей симметрии их кристаллов. Это свойство называется анизотропией кристалла и широко используется в технике, в частности, в радиотехнических схемах кварцевых генераторов, где стабильность частоты определяется именно генерацией частот, присущих данному кристаллу кварца.

Каждый из нас, являясь обладателем компьютера, планшета, мобильного телефона или смартфона, включая владельцев наручных электронных часов вплоть до iWatch, одновременно является обладателем кристаллика кварца. По этому можно судить о масштабах использования в электронике кварцевых резонаторов, исчисляемых десятками миллиардов.

Помимо прочего, удельное сопротивление многих материалов, особенно полупроводников, зависит от температуры, поэтому справочные данные обычно приводятся с указанием температуры измерения, обычно равной 20 °С.

Уникальные свойства платины, имеющей постоянную и хорошо изученную зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, а также возможность получения металла высокой чистоты послужили предпосылкой создания на её основе датчиков в широком диапазоне температур.

Для металлов разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и химической чистотой металла данного образца.

Для сплавов более сильный разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и непостоянством состава сплава.

Удельное электрическое сопротивление жидкостей (электролитов)

В основе понимания удельного сопротивления жидкостей лежат теории термической диссоциации и подвижности катионов и анионов. Например, в самой распространённой жидкости на Земле – обыкновенной воде, некоторая часть её молекул под воздействием температуры распадается на ионы: катионы Н+ и анионы ОН– . При подаче внешнего напряжения на электроды, погружённые в воду при обычных условиях, возникает ток, обусловленный перемещением вышеупомянутых ионов. Как выяснилось, в воде образуются целые ассоциации молекул — кластеры, порой соединяющимися с катионами Н+ или анионами ОН–. Поэтому передача ионов кластерами под воздействием электрического напряжения происходит так: принимая ион в направлении приложенного электрического поля с одной стороны, кластер «сбрасывает» аналогичный ион с другой стороны. Наличие в воде кластеров прекрасно объясняет тот научный факт, что при температуре около 4 °C вода имеет наибольшую плотность. Большая часть молекул воды при этом находится в кластерах из-за действия водородных и ковалентных связей, практически в квазикристаллическом состоянии; термодиссоциация при этом минимальна, а образование кристаллов льда, который имеет более низкую плотность (лёд плавает в воде), ещё не началось.

В целом проявляется более сильная зависимость удельного сопротивления жидкостей от температуры, поэтому эта характеристика всегда измеряется при температуре в 293 K, что соответствует температуре 20 °C.

Помимо воды имеется большое число других растворителей, способных создавать катионы и анионы растворяемых веществ. Знание и измерение удельного сопротивления таких растворов также имеет большое практическое значение.

Для водных растворов солей, кислот и щелочей существенную роль в определении удельного сопротивления раствора играет концентрация растворённого вещества. Примером может служить следующая таблица, в которой приведены значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С:

Таблица 3. Значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С

Данные таблиц взяты из Краткого физико-технического справочника, Том 1, — М.: 1960

Удельное сопротивление изоляторов

Огромное значение в отраслях электротехники, электроники, радиотехники и робототехники играет целый класс различных веществ, имеющий относительно высокое удельное сопротивление. Вне зависимости от их агрегатного состояния, будь оно твёрдое, жидкое или газообразное, такие вещества называются изоляторами. Такие материалы используются для изолирования отдельных частей электрических схем друг от друга.

Примером твёрдых изоляторов может служить всем знакомая гибкая изолента, благодаря которой мы восстанавливаем изоляцию при соединении различных проводов. Многим знакомы фарфоровые изоляторы подвески воздушных линий электропередач, текстолитовые платы с электронными компонентами, входящими в состав большинства изделий электронной техники, керамика, стекло и многие другие материалы. Современные твёрдые изоляционные материалы на базе пластмасс и эластомеров делают безопасным использование электрического тока различных напряжений в самых разнообразных устройствах и приборах.

Помимо твёрдых изоляторов широкое применение в электротехнике находят жидкие изоляторы с высоким удельным сопротивлением. В силовых трансформаторах электросетей жидкое трансформаторное масло предотвращает межвитковые пробои из-за ЭДС самоиндукции, надёжно изолируя витки обмоток. В масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, которая возникает при переключении источников тока. Конденсаторное масло используется для создания компактных конденсаторов с высокими электрическими характеристиками; помимо этих масел в качестве жидких изоляторов используются природное касторовое масло и синтетические масла.

При нормальном атмосферном давлении все газы и их смеси являются с точки зрения электротехники отличными изоляторами, но благородные газы (ксенон, аргон, неон, криптон) в силу их инертности обладают более высоким удельным сопротивлением, что широко используется в некоторых областях техники.

Но самым распространённым изолятором служит воздух, в основном состоящий из молекулярного азота (75% по массе), молекулярного кислорода (23,15% по массе), аргона (1,3% по массе), углекислого газа, водорода, воды и некоторой примеси различных благородных газов. Он изолирует протекание тока в обычных бытовых выключателях света, переключателях тока на основе реле, магнитных пускателях и механических рубильниках. Необходимо отметить, что снижение давления газов или их смесей ниже атмосферного приводит к росту их удельного электрического сопротивления. Идеальным изолятором в этом смысле является вакуум.

Удельное электрическое сопротивление различных грунтов

Одним из важнейших способов защиты человека от поражающего действия электрического тока при авариях электроустановок является устройство защитного заземления.

Оно представляет собой преднамеренное соединение кожуха или корпуса электроустройств с защитным заземляющим устройством. Обычно заземление выполняется в виде зарытых в землю на глубину более 2,5 метра стальных или медных полос, труб, стержней или уголков, которые в случае аварии обеспечивают протекание тока по контуру устройство — корпус или кожух — земля — нулевой провод источника переменного тока. Сопротивление этого контура должно быть не более 4 Ом. В этом случае напряжение на корпусе аварийного устройства снижается до безопасного для человека величин, а автоматические устройства защиты электрической цепи тем или иным способом производят отключение аварийного устройства.

При расчёте элементов защитного заземления существенную роль играет знание удельного сопротивления грунтов, которое может варьироваться в широких пределах.

Сообразуясь с данными справочных таблиц, выбирается площадь заземляющего устройства, по ней вычисляется количество заземляющих элементов и собственно конструкция всего устройства. Соединение элементов конструкции устройства защитного заземления производится сваркой.

Электротомография

Электроразведка изучает приповерхностную геологическую среду, применяется для поиска рудных и нерудных полезных ископаемых и других объектов на основе исследования различных искусственных электрических и электромагнитных полей. Частным случаем электроразведки является электротомография (Electrical Resistivity Tomography) — метод определения свойств горных пород по их удельному сопротивлению.

Суть метода заключается в том, что при определённом положении источника электрического поля проводятся замеры напряжения на различных зондах, затем источник поля перемещают в другое место или переключают на другой источник и повторяют измерения. Источники поля и зонды-приёмники поля размещают на поверхности и в скважинах.

Затем полученные данные обрабатываются и интерпретируются с помощью современных компьютерных методов обработки, позволяющих визуализировать информацию в виде двухмерных и трёхмерных изображений.

Являясь очень точным методом поиска, электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам.

Определение формы залегания месторождений полезных ископаемых и границ их распространения (оконтуривание) позволяет выявить залегание жильных залежей полезных ископаемых, что существенно снижает затраты на их последующую разработку.

Археологам этот метод поиска даёт ценную информацию о расположении древних захоронений и наличия в них артефактов, тем самым сокращая затраты на раскопки.

Палеозоологи с помощью электротомографии ищут окаменевшие останки древних животных; результаты их работ можно увидеть в музеях естественных наук в виде поражающих воображение реконструкций скелетов доисторической мегафауны.

Кроме того, электротомография применяется при возведении и при последующей эксплуатации инженерных сооружений: высотных зданий, плотин, дамб, насыпей и других.

Определения удельного сопротивления на практике

Порой для решения практических задач перед нами может встать задача определения состава вещества, например, проволоки для резака пенополистирола. Имеем два мотка проволоки подходящего диаметра из различных неизвестных нам материалов. Для решения задачи необходимо найти их удельное электрическое сопротивление и далее по разнице найденных значений или по справочной таблице определить материал проволоки.

Отмерим рулеткой и отрежем по 2 метра проволоки от каждого образца. Определим диаметры проволок d₁ и d₂ микрометром. Включив мультиметр на нижний предел измерения сопротивлений, измеряем сопротивление образца R₁. Повторяем процедуру для другого образца и также измеряем его сопротивление R₂.

Учтём, что площадь поперечного сечения проволок рассчитывается по формуле

S = π ∙ d 2 /4

Теперь формула для расчёта удельного электрического сопротивления будет выглядеть следующим образом

ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L

Подставляя полученные значения L, d₁ и R₁ в формулу для расчёта удельного сопротивления, приведенную в статье выше, вычисляем значение ρ₁ для первого образца.

ρ 1 = 0,12 ом мм 2 /м

Подставляя полученные значения L, d₂ и R₂ в формулу, вычисляем значение ρ₂ для второго образца.

ρ 2 = 1,2 ом мм 2 /м

Из сравнения значений ρ₁ и ρ₂ со справочными данными вышеприведенной Таблицы 2, делаем вывод, что материалом первого образца является сталь, а второго — нихром, из которого и изготовим струну резака.

Удельное электрическое сопротивление | Транспортные услуги по перевозке грузов

Алюминий	0,028
Вольфрам	0,055
Графит	13
Железо	0,1
Золото	0,023
Латунь	0,07-0,08
Магний	0,045
Медь	0,017
Никель	0,073
Олово	0,12
Платина	0,1
Ртуть	0,94
Свинец	0,21
Серебро	0,016
Сталь	0,10-0,14
Цинк	0,061
Чугун	0,5-0,8

Антимонид индия	0,23 x 104
Бор	0,17 x 105
Германий	0,47
Кремний	0,58 x 10-4
Селенид свинца	9,1 x 10-6
Сульфид свинца	1,7 x 10-5

Воздух	1015-1018
Кварц	109
Резина	1011-1012
Слюда	1011-1015
Стекло	109-1013
Сухое дерево	109-1010
Трансформаторное масло	1010-1013

Гетинакс	109-1012
Капрон	1010-1011
Лавсан	1014-1016
Органическое стекло	1011-1013
Пенопласт	1011
Поливинилхлорид	1010-1012
Полистирол	1013-1015
Полиэтилен	1015
Стеклотекстолит	1011-1012
Текстолит	107-1010
Целлулоид	109
Эбонит	1012-1014

⇧

Удельное сопротивление и проводимость — температурные коэффициенты для обычных материалов

Удельное сопротивление равно

• электрическое сопротивление единичного куба материала, измеренное между противоположными гранями куба

Калькулятор сопротивления электрического проводника

Этот калькулятор можно использовать для рассчитать электрическое сопротивление проводника.

Коэффициент удельного сопротивления (Ом · м) (значение по умолчанию для меди)

Площадь поперечного сечения проводника (мм ² ) — Калибр провода AWG

Алюминий	2 .65 x 10 -8	3,8 x 10 -3	3,77 x 10 7
Алюминиевый сплав 3003, прокат	3,7 x 10 -8
Алюминиевый сплав 2014, отожженный	3,4 x 10 -8
Алюминиевый сплав 360	7,5 x 10 -8
Алюминиевая бронза	12 x 10 -8
Животный жир			14 x 10 -2
Животный мускул			0.35
Сурьма	41,8 x 10 -8
Барий (0 o C)	30,2 x 10 -8
Бериллий	4,0 x 10 -8
Бериллиевая медь 25	7 x 10 -8
Висмут	115 x 10 -8
Латунь — 58% Cu	5.9 x 10 -8	1,5 x 10 -3
Латунь — 63% Cu	7,1 x 10 -8	1,5 x 10 -3
Кадмий	7,4 x 10 -8
Цезий (0 o C)	18,8 x 10 -8
Кальций (0 o C)	3,11 x 10 -8
Углерод (графит) 1)	3-60 x 10 -5	-4.8 x 10 -4
Чугун	100 x 10 -8
Церий (0 o C)	73 x 10 -8
Хромель (сплав хрома и алюминия)		0,58 x 10 -3
Хром	13 x 10 -8
Кобальт	9 x 10 -8
Константан	49 x 10 -8	3 x 10 -5	0.20 x 10 7
Медь	1,724 x 10 -8	4,29 x 10 -3	5,95 x 10 7
Купроникель 55-45 (константан)	43 x 10 -8
Диспрозий (0 o C)	89 x 10 -8
Эрбий (0 o C)	81 x 10 -8
Эврика		0.1 x 10 -3
Европий (0 o C)	89 x 10 -8
Гадолий	126 x 10 -8
Галлий (1,1K)	13,6 x 10 -8
Германий 1)	1 — 500 x 10 -3	-50 x 10 -3
Стекло	1 — 10000 x 10 9		10 -12
Золото	2.24 x 10 -8
Графит	800 x 10 -8	-2,0 x 10 -4
Гафний (0,35 K)	30,4 x 10 — 8
Hastelloy C	125 x 10 -8
Гольмий (0 o C)	90 x 10 -8
Индий ( 3.35K)	8 x 10 -8
Инконель	103 x 10 -8
Иридий	5,3 x 10 -8
Железо	9,71 x 10 -8	6,41 x 10 -3	1,03 x 10 7
Лантан (4,71K)	54 x 10 -8
Свинец	20.6 x 10 -8		0,45 x 10 7
Литий	9,28 x 10 -8
Лютеций	54 x 10 -8
Магний	4,45 x 10 -8
Магниевый сплав AZ31B	9 x 10 -8
Марганец	185 x 10 -8	1.0 x 10 -5
Ртуть	98,4 x 10 -8	8,9 x 10 -3	0,10 x 10 7
Слюда (мерцание)	1 x 10 13
Низкоуглеродистая сталь	15 x 10 -8	6,6 x 10 -3
Молибден	5,2 x 10 -8
Монель	58 x 10 -8
Неодим	61 x 10 -8
Нихром (сплав никеля и хрома)	100 — 150 х 10 -8	0.40 x 10 -3
Никель	6,85 x 10 -8	6,41 x 10 -3
Никелин	50 x 10 -8	2,3 x 10 -4
Ниобий (колумбий)	13 x 10 -8
Осмий	9 x 10 -8
Палладий	10.5 x 10 -8
Фосфор	1 x 10 12
Платина	10,5 x 10 -8	3,93 x 10 -3	0,943 x 10 7
Плутоний	141,4 x 10 -8
Полоний	40 x 10 -8
Калий	7.01 x 10 -8
Празеодим	65 x 10 -8
Прометий	50 x 10 -8
Протактиний (1,4 K)	17,7 x 10 -8
Кварц (плавленый)	7,5 x 10 17
Рений (1,7 K)	17.2 x 10 -8
Родий	4,6 x 10 -8
Твердая резина	1 — 100 x 10 13
Рубидий	11,5 x 10 -8
Рутений (0,49K)	11,5 x 10 -8
Самарий	91,4 x 10 -8
Скандий	50.5 x 10 -8
Селен	12,0 x 10 -8
Кремний 1)	0,1-60	-70 x 10 -3
Серебро	1,59 x 10 -8	6,1 x 10 -3	6,29 x 10 7
Натрий	4,2 x 10 -8
Грунт, типичный грунт			10 -2 — 10 -4
Припой	15 x 10 -8
Нержавеющая сталь			10 6
Стронций	12.3 x 10 -8
Сера	1 x 10 17
Тантал	12,4 x 10 -8
Тербий	113 x 10 -8
Таллий (2,37K)	15 x 10 -8
Торий	18 x 10 -8
Тулий	67 x 10 -8
Олово	11.0 x 10 -8	4,2 x 10 -3
Титан	43 x 10 -8
Вольфрам	5,65 x 10 -8	4,5 x 10 -3	1,79 x 10 7
Уран	30 x 10 -8
Ванадий	25 x 10 -8
Вода дистиллированная			10 -4
Вода пресная			10 -2
Вода соленая			4
Иттербий	27.7 x 10 -8
Иттрий	55 x 10 -8
Цинк	5,92 x 10 -8	3,7 x 10 -3
Цирконий (0,55K)	38,8 x 10 -8

¹⁾ Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от наличия примесей в материале.

^{2 )} Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от температуры материала.Приведенная выше таблица основана на эталоне 20 ^o C.

Электрическое сопротивление в проводе

Электрическое сопротивление провода больше для более длинного провода и меньше для провода с большей площадью поперечного сечения. Сопротивление зависит от материала, из которого оно изготовлено, и может быть выражено как:

R = ρ L / A (1)

, где

R = сопротивление (Ом, ). Ω )

ρ = коэффициент удельного сопротивления (Ом · м, Ом · м)

L = длина провода (м)

A = площадь поперечного сечения провода (м ² )

Фактором сопротивления, учитывающим природу материала, является удельное сопротивление.Поскольку он зависит от температуры, его можно использовать для расчета сопротивления провода заданной геометрии при различных температурах.

Обратное сопротивление называется проводимостью и может быть выражено как:

σ = 1 / ρ (2)

, где

σ = проводимость (1 / Ом · м)

Пример — сопротивление алюминиевого провода

Сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 мм ² можно рассчитать как

R = (2.65 10 ^-8 Ом м) (10 м) / ((3 мм ² ) (10 ^-6 м ² / мм ² ))

= 0,09 Ом

Сопротивление

Электрическое сопротивление компонента схемы или устройства определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току:

R = U / I (3)

где

R = сопротивление (Ом)

U = напряжение (В)

I = ток (A)

Закон Ома

Если сопротивление постоянно диапазон напряжения, затем закон Ома,

I = U / R (4)

можно использовать для прогнозирования поведения материала.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Изменение удельного сопротивления от температуры можно рассчитать как

dρ = ρ α dt (5)

где

dρ = изменение удельного сопротивления ( Ом м ² / м)

α = температурный коэффициент (1/ ^o C)

dt = изменение температуры ( ^o C)

Пример — изменение удельного сопротивления

Алюминий с удельным сопротивлением 2.65 x 10 ^-8 Ом · м ² / м нагревается от 20 ^o C до 100 ^o C . Температурный коэффициент для алюминия составляет 3,8 x 10 ^-3 1/ ^o C . Изменение удельного сопротивления можно рассчитать как

dρ = (2,65 10 ^-8 Ом м ² / м) (3,8 10 ^-3 1/ ^o C) ((100 ^o C) — (20 ^o C))

= 0.8 10 ^-8 Ом м ² / м

Окончательное удельное сопротивление можно рассчитать как

ρ = (2,65 10 ^-8 Ом м ² / м) + (0,8 10 ^-8 Ом · м ² / м)

= 3,45 10 ^-8 Ом · м ² / м

Калькулятор коэффициента удельного сопротивления в зависимости от температуры

использоваться для расчета удельного сопротивления материала проводника в зависимости оттемпература.

ρ — Коэффициент удельного сопротивления (10 ^-8 Ом м ² / м)

α — Температурный коэффициент (10 ^-3 1/ ^o C)

dt — изменение температуры ( ^o C)

Сопротивление и температура

Для большинства материалов электрическое сопротивление увеличивается с температурой.Изменение сопротивления может быть выражено как

dR / R _s = α dT (6)

, где

dR = изменение сопротивления (Ом)

_с = стандартное сопротивление согласно справочным таблицам (Ом)

α = температурный коэффициент сопротивления ( ^o C ^-1 )

dT = изменение температура от эталонной температуры ( ^o C, K)

(5) может быть изменена на:

dR = α dT R _s (6b)

«Температурный коэффициент сопротивления» — α — материала — это увеличение сопротивления резистора 1 Ом из этого материала при повышении температуры 9 0013 1 ^o С .

Пример — сопротивление медного провода в жаркую погоду

Медный провод с сопротивлением 0,5 кОм при нормальной рабочей температуре 20 ^o C в жаркую солнечную погоду нагревается до 80 ^o C . Температурный коэффициент для меди составляет 4,29 x 10 ^-3 (1/ ^o C) , а изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( 4,29 x 10 ^-3 1/ ^o C) ((80 ^o C) — (20 ^o C) ) (0.5 кОм)

= 0,13 (кОм)

Результирующее сопротивление медного провода в жаркую погоду будет

R = (0,5 кОм) + (0,13 кОм)

= 0,63 ( кОм)

= 630 (Ом)

Пример — сопротивление углеродного резистора при изменении температуры

Угольный резистор с сопротивлением 1 кОм при температуре 20 ^o C нагревается до 120 ^или С .Температурный коэффициент для углерода отрицательный. -4,8 x 10 ^-4 (1/ ^o C) — сопротивление уменьшается с повышением температуры.

Изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( -4,8 x 10 ^-4 1/ ^o C) ((120 ^o C) — (20 ^o C) ) (1 кОм)

= — 0,048 (кОм)

Результирующее сопротивление резистора будет

R = (1 кОм) — (0.048 кОм)

= 0,952 (кОм)

= 952 (Ом)

Калькулятор зависимости сопротивления от температуры

Этот счетчик можно использовать для расчета сопротивления проводника в зависимости от температуры.

R _с — сопротивление (10 ³ (Ом)

α — температурный коэффициент (10 ^-3 1/ ^o C)

dt — Изменение температуры ( ^o C)

Температурные поправочные коэффициенты для сопротивления проводника

900

Температура проводника (° C)	Коэффициент Преобразовать в 20 ° C	Обратно в преобразовать из 20 ° C
5	1.064	0,940
6	1,059	0,944
7	1,055	0,948
8	1,050	0,952
9	1,046	0,956
10	1,042	0,960
11	1,037	0,964
12	1,033	0.968
13	1,029	0,972
14	1,025	0,976
15	1,020	0,980
16	1,016	0,984
17	1,012	0,988
18	1,008	0,992
19	1,004	0,996
20	1.000	1.000
21	0,996	1.004
22	0,992	1.008
23	0,988	1.012
24	0.984	1.016
25	0,980	1,020
26	0,977	1,024
27	0,973	1.028
28	0,969	1,032
29	0,965	1,036
30	0,962	1,040
31	0,958	1,044
32	0,954	1,048
33	0,951	1,052

Удельное электрическое сопротивление | Основы резистора

Что такое удельное электрическое сопротивление?

Удельное электрическое сопротивление — это мера способности материала противодействовать прохождению электрического тока.Выражается в Ом-метрах (Ом⋅м). Символом удельного сопротивления обычно является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между электрическим полем внутри материала и, как следствие, электрическим током через него:

$$ \ rho = \ frac {E} {J} $$

, где ρ — удельное сопротивление материала (Ом⋅м),

E — величина электрического поля в материале (В / м),

J — величина плотности электрического тока в материале (А / м ² )

Если электрическое поле ( E ) через материал очень велико, а протекание тока ( J ) очень мало, это означает, что материал имеет высокое удельное сопротивление.

Электропроводность — это инверсия удельного сопротивления и мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

$$ \ sigma = \ frac {1} {\ rho} = \ frac {J} {E} $$

, где σ — проводимость материала, выраженная в сименсах на метр (См / м). В электротехнике часто используется κ (каппа) вместо σ.

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление выражается в омах и отличается от удельного сопротивления. В то время как удельное сопротивление — это свойство материала, сопротивление — это свойство объекта.Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельного сопротивления материала. Например, резистор с проволочной обмоткой с длинным и тонким проводом имеет более высокое сопротивление, чем с более коротким и толстым проводом. Резистор с проволочной обмоткой, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, имеет более высокое значение сопротивления, чем резистор с низким удельным сопротивлением. Можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода перекачивается по трубе. Чем длиннее и тоньше труба, тем выше будет сопротивление.Труба, заполненная песком, будет противостоять потоку воды больше, чем труба без песка (свойство удельного сопротивления).

Гидравлическая аналогия электрического сопротивления

Сопротивление провода

Значение сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления, длины и диаметра. Формула для расчета сопротивления провода выглядит следующим образом:

$$ R = \ rho (\ frac {l} {A}) $$

, в котором R — сопротивление (Ом),

ρ — удельное сопротивление материала (Ом⋅м),

l — длина материала (м),

A — площадь поперечного сечения материала (м ² )

Значение сопротивления провода зависит от трех параметров; его удельное сопротивление, площадь поперечного сечения и длина.{-6} ⋅ \ frac {1.5} {0.0005} = 0,033 \ Omega $$

Нихром и константан часто используются в качестве проволоки сопротивления. Посмотрите в таблице удельное сопротивление материалов для часто используемых материалов.

Листовое сопротивление

Значение сопротивления листа рассчитывается точно так же, как сопротивление провода. Площадь поперечного сечения может быть записана как произведение w и t :

.

$$ R = \ rho (\ frac {l} {A}) = \ rho (\ frac {l} {wt}) $$

Для некоторых применений, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется сопротивлением листа R _s :

$$ R = \ rho (\ frac {l} {wt}) = R_s (\ frac {l} {w}) $$

, где Rs выражается в омах / квадрате (Ом / □).Для этого расчета толщина пленки должна быть одинаковой.

Часто производители резисторов увеличивают сопротивление, вырезая узор на пленке, чтобы увеличить путь электрического тока.

Электрическое сопротивление листа зависит от длины, ширины, толщины пленки и удельного сопротивления. Сопротивление можно повысить, вырезав узор на листе.

Резистивные свойства материалов

Удельное сопротивление материала зависит от температуры и обычно дается для комнатной температуры (20 ° C).Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры описывается температурным коэффициентом. Например, термисторы используют это свойство для измерения температуры. С другой стороны, в прецизионной электронике это обычно нежелательный эффект. Резисторы из металлической фольги обладают превосходными свойствами в отношении температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции компонента.

Для резисторов используется множество различных материалов и сплавов.Нихром, сплав никеля и хрома, часто используется в качестве материала для проволоки резистора из-за его высокого удельного сопротивления и потому, что он не окисляется при высоких температурах. Недостаток в том, что припой к нему не прилипает. Еще один популярный материал — константан — легко поддается пайке и имеет низкий температурный коэффициент.

Материал	ρ (Ом⋅м) при 20 ° C	σ (См / м) при 20 ° C	Температурный коэффициент (1 / ° C) x10 -3
Серебро	1.59 × 10 −8	6,30 × 10 7	3,8
Медь	1,68 × 10 −8	5,96 × 10 7	3,9
Золото	2,44 × 10 −8	4,10 × 10 7	3,4
Алюминий	2,82 × 10 −8	3,5 × 10 7	3,9
Вольфрам	5.60 × 10 −8	1,79 × 10 7	4,5
цинк	5,90 × 10 −8	1,69 × 10 7	3,7
Никель	6,99 × 10 −8	1,43 × 10 7	6
Литий	9,28 × 10 −8	1,08 × 10 7	6
Утюг	1.0 × 10 −7	1,00 × 10 7	5
Платина	1,06 × 10 −7	9,43 × 10 6	3,9
Олово	1,09 × 10 −7	9,17 × 10 6	4,5
Свинец	2,2 × 10 −7	4,55 × 10 6	3,9
Манганин	4.82 × 10 −7	2,07 × 10 6	0,002
Константан	4,9 × 10 −7	2,04 × 10 6	0,008
Меркурий	9,8 × 10 −7	1,02 × 10 6	0,9
нихром	1,10 × 10 −6	9,09 × 10 5	0,4
Углерод (аморфный)	5 × 10 −4 до 8 × 10 −4	1.От 25 до 2 × 10 3	-0,5

Эксперимент по определению удельного сопротивления стержней карандаша разной степени твердости — Международный бакалавриат по физике

Выдержки из этого документа …

Эксперимент по определению удельного сопротивления грифелей карандашей разной степени твердости

Введение:

Грифельный карандаш на самом деле сделан не из свинца, а из графита, который представляет собой форму углерода.Углерод является одним из класса веществ, которые проводят электричество, как проводник, но также блокируют ток.

(параметр, объясняющий, почему при каких обстоятельствах он не проводится)

Цель:

Целью этого эксперимента является определение удельного сопротивления графита различной твердости (стержни карандаша, которое связано с количеством углерода в привести). Для измерения сопротивления провода будет использоваться уравнение закона Ома R = V / I (несмотря на выделение тепла)

, затем

Используя уравнение: A (площадь поперечного сечения) R (сопротивление) / L (Длина) = ρ (удельное сопротивление)

ρ = AR

L

Предварительные работы:

Чтобы определить диапазон используемого напряжения, следующие данные показывают результат эксперимента с грифелем HB.

9000

2

02458

02458

08

Блок питания (вольт)	Ток (ампер)	Напряжение (вольты)
1	0		0,01	0,8
3	0,05	1,62
4	2,49
5	0,11	3,39
6	0,14	4	4	0,18	5,24
8	0,22	6,15
9	0.26	7,06
10	0,30	7,79

Из приведенной выше таблицы видно, что после

произошло значительное падение напряжения. ..прочитайте больше.

Глина — хороший изолятор электричества, поэтому я думаю, что это может повлиять на характеристику сопротивления, но если график будет выглядеть так, это потому, что углерод является полупроводником.Это связано с тем, что грифель карандаша может иметь характеристики полупроводника, поскольку углерод является полупроводником. Из приведенного выше графика, чтобы найти градиент, я бы использовал результаты от точки (0,0) до тех пор, пока линия не начнет изгибаться.

• Чистый графит классифицируется как полуметалл и имеет типичное удельное электрическое сопротивление 3х10-5 Ом-м. Большинство стержней карандашей представляют собой смесь графита и глины. (Предсказать соотношение глины и графита по результатам?)

• Чем выше сопротивление грифеля карандаша, тем ниже его удельное сопротивление

Переменные:

Независимые переменные:

• Различные типы карандашей? ?

При проведении этого эксперимента я буду изменять только одну переменную за раз, а другую переменную поддерживать постоянной при фиксированном измерении.Это позволит мне сделать выводы из моих результатов. При изменении твердости карандаша, HB, 4B и 8B, я буду сохранять длину карандаша такой же, насколько это возможно.

… подробнее. …прочитайте больше.

Эта студенческая письменная работа — одна из многих, которые можно найти в нашем разделе Международного бакалавриата по физике.

Какой изолятор лучше всего: алмаз, золото, свинец или бетон?

Алмазы, золото, свинец и бетон имеют очень разные электрические характеристики, включая их способность проводить электричество. Два из этих веществ являются электрическими проводниками, а два — изоляторами. Золото и свинец, будучи металлами, являются плохими изоляторами. Алмазы и бетон неметаллические и обладают хорошими изоляционными свойствами, но алмаз будет лучшим изолятором из-за его высокого удельного сопротивления.

Проводники и изоляторы

Стандартный электрический провод состоит из металлического проводника, окруженного изоляционной пластиковой оболочкой; проводник проводит электрический ток туда, куда ему нужно, а изолятор надежно предотвращает попадание электричества на другие провода или токопроводящие материалы. Проводники пропускают электрический ток с очень низким сопротивлением. Изоляторы, с другой стороны, сильно противостоят току, эффективно блокируя прохождение электричества. Проводимость зависит от электронов, которые вращаются вокруг атомов в веществе.В хороших проводниках электроны перемещаются свободно, облегчая прохождение тока. В изоляторе электроны более ограничены, поэтому электрический ток движется плохо.

Удельное сопротивление

Чем лучше изолятор, тем выше сопротивление. Ученые измеряют изоляционные материалы с точки зрения удельного сопротивления — сопротивления в омах, умноженного на расстояние, которое он должен пройти, — и используют такие единицы измерения, как Ом на метр. Например, удельное сопротивление стекла, изолятора, составляет более 1 миллиарда Ом-метров, в то время как алюминий, проводник, измеряет 26 миллиардных долей Ом-метра.

Алмаз

Один из самых твердых известных материалов, алмаз также является отличным электрическим изолятором. В алмазах атомы углерода — неметалла — прочно удерживаются в трехмерном кристаллическом образовании. Его удельное сопротивление составляет примерно 100 квадриллионов Ом-метров, или 1 с 16 нулями.

Бетон

Бетон представляет собой смесь минералов, включая песок, щебень и гравий. Портландцемент связывает смесь, образуя твердое тело. Удельное сопротивление зависит от точной рецептуры и варьируется от 50 до 1000 Ом-метров.Хотя бетон плохо проводит электричество по сравнению с металлами, он лучше проводит электричество, чем стекло и другие материалы. Бетонная смесь с низким удельным сопротивлением способствует коррозии стальных конструкций, встроенных или прикрепленных к ней.

Свинец

Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, который проводит электричество, что делает его плохим изолятором. Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных ом-метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, он легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение.Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно делают из свинца. Стартер автомобиля на короткое время потребляет ток более 100 ампер, что требует надежного подключения к аккумулятору.

Золото

Золото — плохой изолятор и хороший проводник, его удельное сопротивление составляет 22,4 миллиардных долей ом-метра. Как и свинец, золото широко используется для создания электронных контактов. В отличие от многих других металлов, он очень химически стабилен и устойчив к коррозии, которая разрушает другие типы электрических разъемов.

Удельное электрическое сопротивление растворов германия, олова и свинца в жидком натрии

Измерено удельное электрическое сопротивление растворов германия (до 1,0 ат.%), Олова (до 6,9 ат.%) И свинца (до 7,8 ат.%) В жидком натрии в интервале температур 200–450, 200–400 и 100–300 ° C соответственно. Использовался капиллярный метод, при котором жидкий металл циркулировал через капилляр с помощью электромагнитного насоса. Для олова и свинца график зависимости удельного сопротивления ( ρ ) от концентрации ( c ) почти линейный с все более положительным значением d _ρ / d c .Для германия d _ρ / d c хоть и положительно, но немного уменьшается. Все три растворенных вещества, особенно олово, увеличивают сопротивление натрия в относительно большой степени. Удельное сопротивление растворов увеличивается с повышением температуры так же, как и у чистого натрия. Разбавленные растворы, содержащие и германий, и олово в жидком натрии, демонстрируют аддитивное поведение, совместимое с отсутствием ассоциации между двумя растворенными веществами.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

Резистор имеет высокое электрическое сопротивление, а проводник — высокую проводимость.(Николас Томас)

Это таблица удельного электрического сопротивления и электропроводности нескольких материалов. Включены металлы, элементы, вода и изоляторы.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд. Чем выше удельное сопротивление, тем труднее течь току. Материалы с высоким удельным сопротивлением представляют собой электрические резисторы.

Электропроводность — величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Материалы с высокой электропроводностью являются электрическими проводниками. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Материал	ρ (Ом • м) при 20 ° C Удельное сопротивление	σ (См / м) при 20 ° C Электропроводность
Серебро	1.59 × 10 −8	6,30 × 10 7
Медь	1,68 × 10 −8	5,96 × 10 7
Медь отожженная	1,72 × 10 — 8	5,80 × 10 7
Золото	2,44 × 10 −8	4,10 × 10 7
Алюминий	2,82 × 10 −8	3,5 × 10 7
Кальций	3.36 × 10 −8	2,98 × 10 7
Вольфрам	5,60 × 10 −8	1,79 × 10 7
Цинк	5,90 × 10 −8	1,69 × 10 7
Никель	6,99 × 10 −8	1,43 × 10 7
Литий	9,28 × 10 −8	1,08 × 10 7
Утюг	1.0 × 10 −7	1,00 × 10 7
Платина	1,06 × 10 −7	9,43 × 10 6
Олово	1,09 × 10 −7	9,17 × 10 6
Углеродистая сталь	(10 10 )	1,43 × 10 −7
Свинец	2,2 × 10 −7	4,55 × 10 6
Титан	4.20 × 10 −7	2,38 × 10 6
Текстурированная электротехническая сталь	4,60 × 10 −7	2,17 × 10 6
Манганин	4,82 × 10 −7	2,07 × 10 6
Константан	4,9 × 10 −7	2,04 × 10 6
Нержавеющая сталь	6,9 × 10 −7	1.45 × 10 6
Ртуть	9,8 × 10 −7	1,02 × 10 6
Нихром	1,10 × 10 −6	9,09 × 10 5
GaAs	5 × 10 −7 до 10 × 10 −3	5 × 10 −8 до 10 3
Углерод (аморфный)	5 × 10 От −4 до 8 × 10 −4	1.От 25 до 2 × 10 3
Углерод (графит)	2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базисная плоскость 3,0 × 10 −3 ⊥базальная плоскость	От 2 до 3 × 10 5 // базальная плоскость 3,3 × 10 2 ⊥базальная плоскость
Углерод (алмаз)	1 × 10 12	~ 10 −13
Германий	4,6 × 10 −1	2,17
Морская вода	2 × 10 −1	4.8
Питьевая вода	2 × 10 1 до 2 × 10 3	5 × 10 −4 до 5 × 10 −2
Кремний	6.40 × 10 2	1,56 × 10 −3
Дерево (влажное)	1 × 10 3 до 4	10 −4 до 10 -3
Деионизированная вода	1,8 × 10 5	5,5 × 10 −6
Стекло	10 × 10 10 до 10 × 10 14	10 −11 до 10 −15
Твердая резина	1 × 10 13	10 −14
Древесина (сушка в печи)	1 × 10 14 до 16	10 −16 до 10 -14
Сера	1 × 10 15	10 −16 9 0020
Воздух	1.3 × 10 16 до 3,3 × 10 16	3 × 10 −15 до 8 × 10 −15
Парафиновый воск	1 × 10 17	10 −18
Плавленый кварц	7,5 × 10 17	1,3 × 10 −18
ПЭТ	10 × 10 20	10 −21
Тефлон	10 × 10 22 до 10 × 10 24	10 −25 до 10 −23

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

Есть три основных фактора, которые влияют на проводимость или удельное сопротивление материала:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток. Например, толстая проволока имеет большее поперечное сечение, чем тонкая проволока.
2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это похоже на попытку провести через коридор множество людей по сравнению с дверью.
3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При экстремально низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ссылки

• Гленн Элерт (ред.). «Удельное сопротивление стали». Сборник фактов по физике.
• Данные о свойствах материалов MatWeb.
• Оринг, Милтон (1995). Инженерные материалы и наука e, Том 1 (3-е изд.). п. 561.
• Pawar, S. D .; Муругавел, П .; Лал, Д. М. (2009). «Влияние относительной влажности и давления на уровне моря на электропроводность воздуха над Индийским океаном». Журнал геофизических исследований 114: D02205.

Похожие сообщения

Какой металл является лучшим проводником?

Давайте вернемся к периодической таблице, чтобы объяснить, какие металлы лучше всего проводят электричество. Количество валентных электронов в атоме — это то, что делает материал способным проводить электричество. Внешняя оболочка атома — валентность. В большинстве случаев проводники имеют один или два (иногда три) валентных электрона.

Металлы с ОДНИМ валентным электроном — это медь, золото, платина и серебро.Железо имеет два валентных электрона. Хотя алюминий имеет три валентных электрона, он также является отличным проводником. Полупроводник — это материал, который имеет четыре валентных электрона.

Электропроводность

Металлические связи заставляют металлы проводить электричество. В металлической связи атомы металла окружены постоянно движущимся «морем электронов». Это движущееся море электронов позволяет металлу проводить электричество и свободно перемещаться между ионами.

Большинство металлов в определенной степени проводят электричество.Некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются обычными проводниками электричества. Металлы с самой высокой проводимостью — это серебро, медь и золото.

Порядок электропроводности металлов

Этот список электропроводности включает сплавы, а также чистые элементы. Поскольку размер и форма вещества влияют на его проводимость, в списке предполагается, что все образцы имеют одинаковый размер. Вот основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания проводящих отношений, как и в Metal Detecting World.

От лучшего к худшему — какой металл является лучшим проводником электричества

(одинакового размера)

1	Серебро (чистое)
2	Медь (чистая)
3	Золото (чистое)
4	Алюминий
5	Цинк
6	Никель
7	Латунь
8	Бронза
9	Железо (чистое)
10	Платина
11	Сталь (карбонизированная)
12	Свинец (чистый)
13	Нержавеющая сталь

Серебро Электропроводность

«Серебро — лучший проводник электричества, потому что оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов).Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специального оборудования, такого как спутники или печатные платы », — поясняет Sciencing.com.

Медь проводимость

«Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах.Большинство проводов имеют медное покрытие, а сердечники электромагнитов обычно оборачиваются медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала », — сообщает Sciencing.com

Проводимость золота

В то время как золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет, когда на воздухе, это слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

Алюминий Проводимость

Алюминий может проводить электричество, но он не проводит электричество так же хорошо, как медь.Алюминий образует электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать их перегрев. В высоковольтных линиях электропередачи, заключенных в стальной корпус для дополнительной защиты, используется алюминий.

Цинк Проводимость

ScienceViews.com объясняет, что «Цинк — это сине-серый металлический элемент с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк становится хрупким, но становится пластичным при 100 C. Податливость означает, что его можно гнуть. и формируется без разрушения. Цинк — умеренно хороший проводник электричества ».

Никель Проводимость

Большинство металлов проводят электричество. Никель — это элемент с высокой электропроводностью.

Латунь Проводимость

Латунь — это металл, работающий на растяжение, используемый для небольших машин, потому что его легко сгибать и формовать в различные детали. Его преимущества перед сталью заключаются в том, что он немного более проводящий, дешевле в приобретении, менее коррозионный, чем сталь, и при этом сохраняет ценность после использования. Латунь — это сплав.

Бронза Проводимость

Бронза — это электропроводящий сплав, а не элемент.

Электропроводность железа

Железо имеет металлические связи, в которых электроны могут свободно перемещаться вокруг более чем одного атома. Это называется делокализацией. Из-за этого железо — хороший проводник.

Платина Проводимость

Платина — это элемент с высокой электропроводностью, который более пластичен, чем золото, серебро или медь. Он менее податлив, чем золото. Металл обладает отличной устойчивостью к коррозии, устойчив при высоких температурах и имеет стабильные электрические свойства.

Сталь Проводимость

Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для покрытия других проводников, потому что это негибкий и очень коррозионный металл при контакте с воздухом.

Проводимость свинца

«Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, который проводит электричество, что делает его плохим изолятором. Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, он легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение.Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно делают из свинца. Стартер автомобиля на короткое время потребляет ток более 100 ампер, что требует надежного подключения к батарее », — поясняет сайт Sciencing.com.

Нержавеющая сталь Электропроводность

Нержавеющая сталь, как и все металлы, является относительно хорошим проводником электричества.

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

Определенные факторы могут повлиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество. ThoughtCo объясняет эти факторы здесь:

• Температура: Изменение температуры серебра или любого другого проводника приводит к изменению его проводимости.Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
• Примеси: Добавление примесей в проводник снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит дирижирование, как чистое серебро. Окисленное серебро — не такой хороший проводник, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов.
• Кристаллическая структура и фазы: Если в материале есть разные фазы, проводимость на границе раздела немного замедлится и может отличаться от одной структуры от другой.Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
• Электромагнитные поля: Проводники генерируют свои собственные электромагнитные поля, когда через них проходит электричество, причем магнитное поле перпендикулярно электрическому полю. Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление, которое может замедлять ток.
• Частота: Число циклов колебаний, которые переменный электрический ток совершает в секунду, — это его частота в герцах.Выше определенного уровня высокая частота может вызвать протекание тока вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

Посетите Tampa Steel & Supply для качественной стали и алюминия

Вам нужны поставки стали? Не ищите ничего, кроме профессионалов Tampa Steel and Supply. У нас есть обширный список стальной продукции для любого проекта, который вам нужен.Мы гордимся тем, что обслуживаем наших клиентов почти четыре десятилетия, и готовы помочь вам с вашими потребностями в стали. Есть вопросы? Позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или загляните в наш красивый выставочный зал Тампа.

Сделайте запрос онлайн
или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

.