Główne cechy materiałów przewodzących to:

1. Przewodność cieplna;
2. Kontaktowa różnica potencjałów i siła termoelektromotoryczna;
3. Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy rozciąganiu.

ρ jest wartością charakteryzującą odporność materiału na działanie prądu elektrycznego. Rezystywność wyraża się wzorem:

Dla długich przewodów (druty, sznury, żyły kablowe, szyny zbiorcze) długość przewodu l zwykle wyrażona w metrach, powierzchnia Przekrój S- w mm², rezystancja przewodu R- w omach, to jednostka rezystywności

Dane dotyczące rezystywności różnych przewodników metalowych podano w artykule „Opór elektryczny i przewodnictwo”.

α to wartość charakteryzująca zmianę rezystancji przewodnika w zależności od temperatury.
Średnia wartość współczynnika temperaturowego rezystancji w zakresie temperatur T 2°- T 1 ° można znaleźć według wzoru:

Dane dotyczące współczynników temperaturowych rezystancji różnych materiałów przewodzących podano w poniższej tabeli.

Wartość współczynników temperaturowych rezystancji metali

Przewodność cieplna

λ to wartość charakteryzująca ilość ciepła przechodzącego w jednostce czasu przez warstwę materii. Wymiar przewodności cieplnej

Przewodność cieplna ma bardzo ważne w obliczeniach cieplnych maszyn, urządzeń, kabli i innych urządzeń elektrycznych.

Wartość przewodności cieplnej λ dla niektórych materiałów

Srebro Miedź Aluminium Mosiądz Żelazna stal Brązowy Beton Cegła Szkło Azbest Drzewo Korek

350 - 360 340 180 - 200 90 - 100 40 - 50 30 - 40 0,7 - 1,2 0,5 - 1,2 0,6 - 0,9 0,13 - 0,18 0,1 - 0,15 0,04 - 0,08

Z powyższych danych widać, że metale mają najwyższą przewodność cieplną. Na materiały niemetaliczne przewodność cieplna jest znacznie niższa. Szczególnie niskie wartości osiąga dla materiałów porowatych, które wykorzystuję specjalnie do izolacji termicznej. Zgodnie z teorią elektroniki, wysoka przewodność cieplna metali wynika z tego samego przewodnictwa elektronów, co przewodność elektryczna.

Kontaktowa różnica potencjałów i siła termoelektromotoryczna

Jak wskazano w artykule „Przewodniki metalowe”, dodatnie jony metali znajdują się w węzłach sieci krystalicznej, tworząc niejako jej ramę. Swobodne elektrony wypełniają sieć jak gaz, który jest czasami nazywany „gazem elektronowym”. Ciśnienie gazu elektronowego w metalu jest proporcjonalne do temperatury bezwzględnej i liczby swobodnych elektronów na jednostkę objętości, która zależy od właściwości metalu. Kiedy dwa różne metale stykają się, ciśnienie gazu elektronowego wyrównuje się w punkcie kontaktu. W wyniku dyfuzji elektronów metal, którego liczba elektronów maleje, zostaje naładowany dodatnio, a metal, którego liczba elektronów wzrasta, zostaje naładowany ujemnie. W miejscu styku występuje różnica potencjałów. Różnica ta jest proporcjonalna do różnicy temperatur między metalami i zależy od ich rodzaju. Prąd termoelektryczny występuje w obwodzie zamkniętym. Nazywa się siła elektromotoryczna (EMF), która wytwarza ten prąd siła termoelektromotoryczna(termo-EMF).

Zjawisko kontaktowej różnicy potencjałów jest wykorzystywane w technice do pomiaru temperatury za pomocą termopar. Podczas pomiaru małych prądów i napięć w obwodzie na stykach różnych metali może wystąpić duża różnica potencjałów, która zafałszuje wyniki pomiarów. W takim przypadku konieczne jest dobranie materiałów tak, aby dokładność pomiaru była wysoka.

Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy rozciąganiu

Przy wyborze przewodów, oprócz przekroju, materiału drutu, izolacji, należy wziąć pod uwagę ich wytrzymałość mechaniczną. Dotyczy to zwłaszcza przewodów. linie napowietrzne linie energetyczne. Przewody są napięte. Pod działaniem siły przyłożonej do materiału, ten ostatni wydłuża się. Jeśli oznaczymy pierwotną długość l 1 i końcową długość l 2 , a następnie różnica l 1 - l 2 = ∆ l będzie absolutne wydłużenie.

Postawa

zwany wydłużenie.

Siła, która łamie materiał, nazywa się obciążenie zrywające, i nazywa się stosunek tego obciążenia do pola przekroju poprzecznego materiału w momencie zniszczenia tymczasowa odporność na rozdarcie i oznaczone

Dane wytrzymałości na rozciąganie dla różne materiały są wymienione poniżej.

Wartość wytrzymałości na rozciąganie dla różnych metali

Metal	Rezystywność ρ przy 20 ºС, Ohm*mm²/m	Współczynnik temperaturowy rezystancji α, ºС -1
Aluminium
Żelazna stal)
Konstantan
Manganina

Współczynnik temperaturowy rezystancji α pokazuje, o ile rezystancja przewodnika w 1 omie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury (ogrzewaniem przewodnika) o 1 ºС.

Rezystancję przewodnika w temperaturze t oblicza się ze wzoru:

r t \u003d r 20 + α * r 20 * (t - 20 ºС)

gdzie r 20 jest rezystancją przewodnika w temperaturze 20 ºС, r t jest rezystancją przewodnika w temperaturze t.

gęstość prądu

Prąd I = 10 A przepływa przez miedziany przewodnik o polu przekroju S = 4 mm² Jaka jest gęstość prądu?

Gęstość prądu J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².

[Przez pole przekroju 1 mm² płynie prąd I = 2,5 A; prąd I = 10 A przepływa przez cały przekrój S].

Prąd I = 1000 A przepływa przez szynę zbiorczą rozdzielnicy o przekroju prostokątnym (20x80) mm² Jaka jest gęstość prądu w szynie zbiorczej?

Pole przekroju poprzecznego opony S = 20x80 = 1600 mm². gęstość prądu

J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².

W cewce drut ma okrągły przekrój poprzeczny o średnicy 0,8 mm i umożliwia gęstość prądu 2,5 A/mm². Jaki jest dopuszczalny prąd, który można przepuścić przez drut (ogrzewanie nie powinno przekraczać dopuszczalnego)?

Pole przekroju poprzecznego drutu S = π * d²/4 = 3/14*0,8²/4 ≈ 0,5 mm².

Dopuszczalny prąd I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.

Dopuszczalna gęstość prądu dla uzwojenia transformatora J = 2,5 A/mm². Przez uzwojenie przepływa prąd I \u003d 4 A. Jaki powinien być przekrój (średnica) sekcja okrągła przewodnik, aby uzwojenie się nie przegrzało?

Pole przekroju poprzecznego S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²

Ta sekcja odpowiada średnicy drutu 1,42 mm.

Izolowany drut miedziany o przekroju 4 mm² przewodzi maksymalny dopuszczalny prąd 38 A (patrz tabela). Jaka jest dopuszczalna gęstość prądu? Jakie są dopuszczalne gęstości prądu dla przewodów miedzianych o przekroju 1, 10 i 16 mm²?

1). Dopuszczalna gęstość prądu

J = I/S = 38 A / 4 mm² = 9,5 A/mm².

2). Dla przekroju 1 mm² dopuszczalna gęstość prądu (patrz tabela)

J = I/S = 16 A / 1 mm² = 16 A/mm².

3). Dla przekroju 10 mm² dopuszczalnej gęstości prądu

J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A/mm²

4). Dla przekroju 16 mm² dopuszczalnej gęstości prądu

J = I/S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A/mm².

Dopuszczalna gęstość prądu maleje wraz ze wzrostem przekroju. Patka. Dotyczy przewodów elektrycznych z izolacją klasy B.

Zadania do samodzielnego rozwiązania

Przez uzwojenie transformatora musi płynąć prąd I = 4 A. Jaki powinien być przekrój drutu uzwojenia przy dopuszczalnej gęstości prądu J = 2,5 A/mm²? (S = 1,6 mm²)

W przewodzie o średnicy 0,3 mm płynie prąd o natężeniu 100 mA. Jaka jest gęstość prądu? (J = 1,415 A/mm²)

Na uzwojeniu elektromagnesu z izolowanego drutu o średnicy

d \u003d 2,26 mm (bez izolacji) przepływa prąd 10 A. Jaka jest gęstość

aktualny? (J = 2,5 A/mm²).

4. Uzwojenie transformatora pozwala na gęstość prądu 2,5 A/mm². Prąd w uzwojeniu wynosi 15 A. Jaki najmniejszy przekrój i średnicę może mieć okrągły drut (bez izolacji)? (w mm²; 2,76 mm).

Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego, tks- wartość lub zbiór wielkości wyrażających zależność oporu elektrycznego od temperatury.

Zależność rezystancji od temperatury może mieć różny charakter, co w ogólnym przypadku można wyrazić jakąś funkcją. Funkcję tę można wyrazić w postaci stałej wymiarowej , gdzie jest pewną zadaną temperaturą, oraz bezwymiarowego współczynnika zależnego od temperatury w postaci:

.

W tej definicji współczynnik okazuje się zależny tylko od właściwości ośrodka i nie zależy od bezwzględnej wartości rezystancji mierzonego obiektu (określonej jego wymiarami geometrycznymi).

Jeśli zależność od temperatury(w pewnym zakresie temperatur) jest dość gładki, można go całkiem dobrze przybliżyć wielomianem postaci:

Współczynniki w stopniach wielomianu nazywane są współczynnikami temperaturowymi oporu. Zatem zależność temperaturowa będzie miała postać (dla zwięzłości oznaczona jako):

a jeśli weźmiemy pod uwagę, że współczynniki zależą tylko od materiału, rezystywność można również wyrazić w ten sam sposób:

Współczynniki mają wymiar Kelvina, Celsjusza lub innej jednostki temperatury w tym samym zakresie, ale ze znakiem minus. Charakteryzuje się współczynnik temperaturowy rezystancji pierwszego stopnia zależność liniowa opór elektryczny w funkcji temperatury i jest mierzony w kelwinach do potęgi minus jeden (K⁻¹). Współczynnik temperaturowy drugiego stopnia jest kwadratowy i jest mierzony w kelwinach do potęgi minus sekundy (K⁻²). Podobnie wyraża się współczynniki wyższych stopni.

I tak np. dla platynowego czujnika temperatury typu Pt100 sposób obliczania rezystancji wygląda następująco

to znaczy dla temperatur powyżej 0°C współczynniki α₁=3,9803 10⁻³ K⁻¹, α₂=−5,775 10⁻⁷ K⁻² są stosowane przy T₀=0°C (273,15 K), a dla temperatur poniżej 0 °C, dodaje się α₃=4,183 10⁻⁹ K⁻³ i α₄=−4,183 10⁻¹² K⁻⁴.

Chociaż dla dokładne obliczenia stosuje się kilka stopni, w większości praktycznych przypadków wystarczy jeden współczynnik liniowy i zwykle to on jest rozumiany przez TCS. I tak np. dodatni TCR oznacza wzrost rezystancji wraz ze wzrostem temperatury, a ujemny oznacza spadek.

Głównymi przyczynami zmiany oporu elektrycznego są zmiany stężenia nośników ładunku w ośrodku i ich ruchliwość.

Materiały o wysokim TCR są stosowane w obwodach wrażliwych na temperaturę jako część termistorów i obwodów mostkowych z nich. Dla precyzyjnych zmian temperatury, termistory oparte na

Temperaturowy współczynnik oporu(α) jest względną zmianą rezystancji odcinka obwodu elektrycznego lub rezystywności elektrycznej materiału, gdy temperatura zmienia się o 1, wyrażoną w K -1. W elektronice, w szczególności, rezystory wykonane ze specjalnych stopów metali o niskiej wartości α, takich jak stopy manganu lub konstantanu oraz elementy półprzewodnikowe o dużym dodatnim lub wartości ujemneα (termistory). Fizyczne znaczenie temperaturowego współczynnika rezystancji wyraża równanie:

Gdzie dr- zmiana oporu elektrycznego R gdy temperatura zmienia się o dT.

przewodniki

Zależność rezystancji od temperatury dla większości metali jest zbliżona do liniowej w szerokim zakresie temperatur i jest opisana wzorem:

R T R0- opór elektryczny w temperaturze początkowej T 0 [Ohm]; α - współczynnik temperaturowy rezystancji; ∆T- zmiana temperatury, wynosi TT 0 [K].

W niskich temperaturach zależność rezystancji przewodów od temperatury określa reguła Mathiesena.

Półprzewodniki

Zależność temperaturowa rezystancji termistora NTC

W przypadku urządzeń półprzewodnikowych, takich jak termistory, zależność rezystancji od temperatury zależy głównie od zależności stężenia nośnika ładunku od temperatury. To jest zależność wykładnicza:

R T- opór elektryczny w temperaturze T [Ohm]; R∞- rezystancja elektryczna w temperaturze T = ∞ [Ohm]; Wg- pasmo wzbronione - zakres wartości energii, których nie posiada elektron w idealnym (wolnym od defektów) krysztale [eV]; k - stała Boltzmanna[eV/K].

Logarytmując lewą i prawą stronę równania, otrzymujemy:

, gdzie jest stałą materiałową.

Współczynnik temperaturowy rezystancji termistora jest określony równaniem:

Z zależności RT od T mamy:

Źródła

• Podstawy teoretyczne elektrotechnika: Podręcznik: w 3 tomach / VS Boyko, VV Boyko, Yu.F. Vydolob et al.; Pod sumą wyd. IM Chizhenko, VS Bojko. - M.: ShTs "Wydawnictwo" Politechnika "", 2004. - T. 1: Tryby stabilne liniowych obwodów elektrycznych o parametrach skupionych. - 272 s: chory. ISBN 966-622-042-3
• Shegedin A.I. Malyar V.S. Teoretyczne podstawy elektrotechniki. Część 1: Instruktaż dla studentów studiów stacjonarnych wyższych specjalności elektrotechnicznych i elektromechanicznych instytucje edukacyjne. - M.: Magnolia plus, 2004. - 168 s.
• IM Kucheruk, IT Gorbachuk, PP Lutsik (2006). Ogólny kurs fizyki: Podręcznik w 3 tomach V.2. elektryczność i magnetyzm. Kijów: Technika.

Na wyniki pomiarów rezystywności duży wpływ mają puste przestrzenie skurczowe, pęcherzyki gazu, wtrącenia i inne defekty. Ponadto ryc. 155 pokazuje, że niewielkie ilości zanieczyszczeń dostających się do roztworu stałego mają również duży wpływ na mierzoną przewodność. Dlatego znacznie trudniej jest wykonać zadowalające próbki do pomiarów rezystancji elektrycznej niż do

badanie dylatometryczne. Doprowadziło to do powstania innej metody tworzenia diagramów stanów, czyli pomiarów współczynnik temperatury opór.

Temperaturowy współczynnik oporu

Opór elektryczny w temperaturze

Matthiessen stwierdził, że wzrost rezystancji metalu w wyniku obecności niewielkiej ilości drugiego składnika w roztworze stałym nie zależy od temperatury; wynika z tego, że dla takiego roztworu stałego wartość ta nie zależy od stężenia. Oznacza to, że temperaturowy współczynnik rezystancji jest proporcjonalny do np. przewodności, a wykres współczynnika a, w zależności od składu, jest podobny do wykresu przewodnictwa roztworu stałego. Istnieje wiele znanych wyjątków od tej reguły, zwłaszcza dla metali przejściowych, ale w większości przypadków jest to w przybliżeniu poprawne.

Współczynnik temperaturowy rezystancji faz pośrednich jest zwykle tego samego rzędu wielkości, co dla czystych metali, nawet w przypadkach, gdy samo połączenie ma wysoką rezystancję. Istnieją jednak fazy pośrednie, których współczynnik temperaturowy jest zerowy lub ujemny w pewnym zakresie temperatur.

Reguła Matthiessena odnosi się, ściśle mówiąc, tylko do roztworów stałych, ale jest wiele przypadków, w których wydaje się, że jest ona również prawdziwa dla stopów dwufazowych. Jeśli współczynnik temperaturowy rezystancji jest wykreślany jako funkcja składu, krzywa ma zwykle taki sam kształt jak krzywa przewodnictwa, dzięki czemu przemianę fazową można wykryć w ten sam sposób. Metoda ta jest przydatna, gdy ze względu na kruchość lub inne przyczyny nie jest możliwe przygotowanie próbek nadających się do pomiarów przewodnictwa.

W praktyce średni współczynnik temperaturowy między dwiema temperaturami jest określany przez pomiar rezystancji elektrycznej stopu w tych temperaturach. Jeżeli w rozpatrywanym zakresie temperatur nie zachodzi przemiana fazowa, to współczynnik określa wzór:

będzie miał taką samą wartość, jak gdyby przedział był mały. Do stopów utwardzanych jako temperatury i

Wygodnie jest przyjąć odpowiednio 0° i 100°, a pomiary dadzą obszary fazowe w temperaturze hartowania. Jeśli jednak pomiary są wykonywane w wysokich temperaturach, odstęp powinien być znacznie mniejszy niż 100°, jeśli granica faz może znajdować się gdzieś pomiędzy temperaturami

Ryż. 158. (zobacz skan) Przewodność elektryczna i współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego w układzie Silver-Magic (Tamman)

Wielką zaletą tej metody jest to, że współczynnik a zależy od względnej rezystancji próbki w dwóch temperaturach, a zatem nie ma na nią wpływu wgłębienia i inne wady metalurgiczne próbki. Krzywe przewodnictwa i współczynnika temperaturowego

rezystancje w niektórych systemach stopowych powtarzają się. Ryż. 158 pochodzi z wczesnych prac Tammana (krzywe odnoszą się do stopów srebrowo-magnezowych); późniejsze prace wykazały, że obszar roztworu stałego zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury i że w obszarze fazy istnieje nadbudowa. Niektóre inne granice faz również uległy ostatnio zmianie, tak że schemat pokazany na ryc. 158 ma znaczenie wyłącznie historyczne i nie może być używany do dokładnych pomiarów.

Swobodne stężenie elektronów N w metalowym przewodniku wraz ze wzrostem temperatury pozostaje praktycznie niezmieniona, ale ich Średnia prędkość ruch termiczny. Zwiększają się również drgania węzłów sieci krystalicznej. Kwant oscylacji sprężystych ośrodka jest zwykle nazywany fonon. Małe drgania termiczne sieci krystalicznej można traktować jako zbiór fononów. Wraz ze wzrostem temperatury wzrastają amplitudy drgań termicznych atomów, tj. zwiększa się przekrój kulistej objętości zajmowanej przez wibrujący atom.

Tak więc wraz ze wzrostem temperatury pojawia się coraz więcej przeszkód na ścieżce dryfu elektronów pod wpływem pola elektrycznego. Prowadzi to do tego, że zmniejsza się średnia droga swobodna elektronu λ, zmniejsza się ruchliwość elektronów, aw rezultacie zmniejsza się przewodnictwo właściwe metali i wzrasta rezystywność (rys. 3.3). Zmiana rezystywności przewodnika przy zmianie jego temperatury o 3K, odniesiona do wartości rezystywności tego przewodnika w danej temperaturze, nazywana jest temperaturowym współczynnikiem rezystywności TK ρ lub Współczynnik temperaturowy rezystywności mierzy się w K-3. Współczynnik temperaturowy rezystywności metali jest dodatni. Jak wynika z powyższej definicji, wyrażenie różniczkowe dla TK ρ wygląda jak:

Zgodnie z wnioskami elektronicznej teorii metali wartości czystych metali w stanie stałym powinny być zbliżone do współczynnika temperaturowego (TK) rozszerzalności gazów doskonałych, tj. 3: 273 = 0,0037. W rzeczywistości dla większości metali ≈ 0,004 Niektóre metale mają podwyższone wartości, w tym metale ferromagnetyczne - żelazo, nikiel i kobalt.

Należy zauważyć, że dla każdej temperatury istnieje wartość współczynnika temperaturowego TK ρ. W praktyce dla pewnego zakresu temperatur stosuje się wartość średnią TK ρ Lub:

Gdzie ρ3 I ρ2- rezystancje właściwe materiału przewodnika w temperaturach T3 I T2 odpowiednio (przy T2 > T3); istnieje tzw średni współczynnik temperaturowy rezystywności ten materiał w zakresie temperatur od T3 zanim T2.

Temperaturowy współczynnik oporu(α) - względna zmiana rezystancji odcinka obwodu elektrycznego lub rezystywności elektrycznej materiału przy zmianie temperatury o 1, wyrażona w K -1. W szczególności w elektronice stosuje się rezystory wykonane ze specjalnych stopów metali o niskiej wartości α, takich jak stopy manganu lub konstantanu oraz elementy półprzewodnikowe o dużych dodatnich lub ujemnych wartościach α (termistory). Fizyczne znaczenie temperaturowego współczynnika rezystancji wyraża równanie:

Gdzie dr- zmiana oporu elektrycznego R gdy temperatura zmienia się o dT.

przewodniki

Zależność rezystancji od temperatury dla większości metali jest zbliżona do liniowej w szerokim zakresie temperatur i jest opisana wzorem:

R T R0- opór elektryczny w temperaturze początkowej T 0 [Ohm]; α - współczynnik temperaturowy rezystancji; ∆T- zmiana temperatury, wynosi TT 0 [K].

W niskich temperaturach zależność rezystancji przewodów od temperatury określa reguła Mathiesena.

Półprzewodniki

Zależność temperaturowa rezystancji termistora NTC

W przypadku urządzeń półprzewodnikowych, takich jak termistory, zależność rezystancji od temperatury zależy głównie od zależności stężenia nośnika ładunku od temperatury. To jest zależność wykładnicza:

R T- opór elektryczny w temperaturze T [Ohm]; R∞- rezystancja elektryczna w temperaturze T = ∞ [Ohm]; Wg- pasmo wzbronione - zakres wartości energii, których nie posiada elektron w idealnym (wolnym od defektów) krysztale [eV]; k jest stałą Boltzmanna [eV / K].

Logarytmując lewą i prawą stronę równania, otrzymujemy:

, gdzie jest stałą materiałową.

Współczynnik temperaturowy rezystancji termistora jest określony równaniem:

Z zależności RT od T mamy:

Źródła

• Teoretyczne podstawy elektrotechniki: Podręcznik: w 3 tomach / V. S. Boyko, V. V. Boyko, Yu. F. Vydolob i inni; Pod sumą wyd. IM Chizhenko, VS Bojko. - M.: ShTs "Wydawnictwo" Politechnika "", 2004. - T. 1: Tryby stabilne liniowych obwodów elektrycznych o parametrach skupionych. - 272 s: chory. ISBN 966-622-042-3
• Shegedin A.I. Malyar V.S. Teoretyczne podstawy elektrotechniki. Część 1: Podręcznik dla studentów kształcenia na odległość kierunków elektrycznych i elektromechanicznych szkół wyższych. - M.: Magnolia plus, 2004. - 168 s.
• IM Kucheruk, IT Gorbachuk, PP Lutsik (2006). Ogólny kurs fizyki: Podręcznik w 3 tomach V.2. elektryczność i magnetyzm. Kijów: Technika.

Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego

Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego- wartość równa względnej zmianie rezystancji elektrycznej odcinka obwodu elektrycznego lub rezystywności substancji ze zmianą temperatury na jednostkę.

Współczynnik temperaturowy rezystancji charakteryzuje zależność rezystancji elektrycznej od temperatury i jest mierzony w kelwinach do potęgi minus jeden (K ​​−1).

Termin ten jest również często używany „współczynnik temperaturowy przewodności”. Jest równy odwrotności współczynnika oporu powietrza.

Zależność temperaturowa rezystancji metali stopy, gazy, domieszkowane półprzewodniki I elektrolity jest bardziej złożony.

Fundacja Wikimedia. 2010 .

Zobacz, jaki jest „Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego” w innych słownikach:

współczynnik temperaturowy rezystywności elektrycznej materiału przewodnika- Stosunek pochodnej rezystywności elektrycznej materiału przewodnika względem temperatury do tej rezystancji. [GOST 22265 76] Materiały przewodzące … Podręcznik tłumacza technicznego

Współczynnik temperaturowy rezystywności elektrycznej materiału przewodnika- 29. Współczynnik temperaturowy rezystywności elektrycznej materiału przewodnika Stosunek pochodnej rezystywności elektrycznej materiału przewodnika w odniesieniu do temperatury do tej rezystancji Źródło: GOST 22265 76: ... ...

GOST 6651-2009: Państwowy system zapewniający jednolitość pomiarów. Termopary oporowe wykonane z platyny, miedzi i niklu. Są pospolite wymagania techniczne i metody badań - Terminologia GOST 6651 2009: Państwowy system zapewnienia jednolitości pomiarów. Termopary oporowe wykonane z platyny, miedzi i niklu. Ogólne wymagania techniczne i metody badań dokument oryginalny: 3.18 czas reakcji termicznej ...

GOST R 8.625-2006: Państwowy system zapewniający jednolitość pomiarów. Termometry oporowe wykonane z platyny, miedzi i niklu. Ogólne wymagania techniczne i metody badań - Terminologia GOST R 8.625 2006: Państwowy system zapewniający jednolitość pomiarów. Termometry oporowe wykonane z platyny, miedzi i niklu. Ogólne wymagania techniczne i metody badań dokument oryginalny: 3.18 czas reakcji termicznej: czas ... Słowniczek-podręcznik terminów dokumentacji normatywnej i technicznej

Konwencjonalne oznaczenie graficzne termometru oporowego Termometr oporowy to urządzenie elektroniczne przeznaczone do pomiaru temperatury i oparte na zależności rezystancji elektrycznej ... Wikipedia

Urządzenie do pomiaru temperatury (patrz Temperatura), którego zasada działania opiera się na zmianie rezystancji elektrycznej czystych metali, stopów i półprzewodników wraz z temperaturą (na wzroście rezystancji R wraz ze wzrostem ... ...

Aluminium- (Aluminium) Stopy i produkcja aluminium, ogólna charakterystyka Al Fizyczne i Właściwości chemiczne aluminium, produkcja i występowanie Al w przyrodzie, zastosowanie aluminium Spis treści Spis treści Rozdział 1. Nazwa i historia odkrycia. Sekcja 2. Ogólne ... ... Encyklopedia inwestora

Przepływomierz termiczny to przepływomierz, który wykorzystuje efekt przenoszenia ciepła z ogrzanego ciała przez poruszające się medium do pomiaru natężenia przepływu cieczy lub gazu. Istnieją mierniki kalorymetryczne i termoparowe. Spis treści 1 ... ... Wikipedia

13 Magnez ← Glin → Krzem B Al ↓ Ga ... Wikipedia

- (łac. Ferrum) Fe, pierwiastek chemiczny Grupa VIII układu okresowego Mendelejewa; liczba atomowa 26, masa atomowa 55,847; błyszczący srebrzystobiały metal. Pierwiastek w przyrodzie składa się z czterech stabilnych izotopów: 54Fe (5,84%), ... ... Wielka radziecka encyklopedia

Swobodne stężenie elektronów N w przewodzie metalowym wraz ze wzrostem temperatury pozostaje praktycznie niezmieniona, ale ich średnia prędkość ruchu termicznego wzrasta. Zwiększają się również drgania węzłów sieci krystalicznej. Kwant oscylacji sprężystych ośrodka jest zwykle nazywany fonon. Małe drgania termiczne sieci krystalicznej można traktować jako zbiór fononów. Wraz ze wzrostem temperatury wzrastają amplitudy drgań termicznych atomów, tj. zwiększa się przekrój kulistej objętości zajmowanej przez wibrujący atom.

Tak więc wraz ze wzrostem temperatury pojawia się coraz więcej przeszkód na ścieżce dryfu elektronów pod wpływem pola elektrycznego. Prowadzi to do tego, że zmniejsza się średnia droga swobodna elektronu λ, zmniejsza się ruchliwość elektronów, aw rezultacie zmniejsza się przewodnictwo właściwe metali i wzrasta rezystywność (rys. 3.3). Zmiana rezystywności przewodnika przy zmianie jego temperatury o 3K, odniesiona do wartości rezystywności tego przewodnika w danej temperaturze, nazywana jest temperaturowym współczynnikiem rezystywności TK ρ lub Współczynnik temperaturowy rezystywności mierzy się w K-3. Współczynnik temperaturowy rezystywności metali jest dodatni. Jak wynika z powyższej definicji, wyrażenie różniczkowe dla TK ρ wygląda jak:

Zgodnie z wnioskami elektronicznej teorii metali wartości czystych metali w stanie stałym powinny być zbliżone do współczynnika temperaturowego (TK) rozszerzalności gazów doskonałych, tj. 3: 273 = 0,0037. W rzeczywistości dla większości metali ≈ 0,004 Niektóre metale mają podwyższone wartości, w tym metale ferromagnetyczne - żelazo, nikiel i kobalt.

Należy zauważyć, że dla każdej temperatury istnieje wartość współczynnika temperaturowego TK ρ. W praktyce dla pewnego zakresu temperatur stosuje się wartość średnią TK ρ Lub:

Gdzie ρ3 I ρ2- rezystancje właściwe materiału przewodnika w temperaturach T3 I T2 odpowiednio (przy T2 > T3); istnieje tzw średni współczynnik temperaturowy rezystywności tego materiału w zakresie temperatur od T3 zanim T2.

Rezystancja przewodnika (R) (rezystywność) () zależy od temperatury. Zależność ta przy niewielkich zmianach temperatury () przedstawiona jest jako funkcja:

gdzie jest opór właściwy przewodnika w temperaturze równej 0 o C; - współczynnik temperaturowy rezystancji.

DEFINICJA

współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego() dzwonić wielkość fizyczna, równy względnemu przyrostowi (R) przekroju obwodu (lub rezystywności ośrodka ()), który występuje, gdy przewodnik jest podgrzewany o 1 o C. Matematycznie definicję temperaturowego współczynnika rezystancji można przedstawić jako:

Wartość służy jako charakterystyka zależności między rezystancją elektryczną a temperaturą.

W temperaturach mieszczących się w tym zakresie, dla większości metali rozważany współczynnik pozostaje stały. W przypadku czystych metali często przyjmuje się, że współczynnik temperaturowy oporu jest równy

Czasami mówią o średnim współczynniku temperaturowym oporu, definiując go jako:

gdzie jest średnią wartością współczynnika temperaturowego w danym zakresie temperatur ().

Temperaturowy współczynnik oporu dla różnych substancji

Większość metali ma współczynnik temperaturowy rezystancji większy od zera. Oznacza to, że rezystancja metali wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Dzieje się tak w wyniku rozpraszania elektronów przez sieci krystalicznej co wzmacnia wibracje termiczne.

W temperaturach bliskich zeru absolutnemu (-273 o C) odporność duża liczba metale gwałtownie spadają do zera. Mówi się, że metale przechodzą w stan nadprzewodzący.

Półprzewodniki, które nie zawierają zanieczyszczeń, mają ujemny temperaturowy współczynnik rezystancji. Ich rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury. Wynika to z faktu, że zwiększa się liczba elektronów przechodzących do pasma przewodnictwa, co oznacza, że ​​zwiększa się liczba dziur na jednostkę objętości półprzewodnika.

Roztwory elektrolitów mają Rezystancja elektrolitów maleje wraz ze wzrostem temperatury. Dzieje się tak, ponieważ wzrost liczby wolnych jonów w wyniku dysocjacji cząsteczek przewyższa wzrost rozpraszania jonów w wyniku zderzeń z cząsteczkami rozpuszczalnika. Trzeba powiedzieć, że współczynnik temperaturowy rezystancji elektrolitów ma stałą wartość tylko w małym zakresie temperatur.

Jednostki

Podstawową jednostką miary współczynnika temperaturowego rezystancji w układzie SI jest:

Przykłady rozwiązywania problemów

Ćwiczenia	Żarówka ze spiralą wolframową jest podłączona do sieci o napięciu B, przepływa przez nią prąd A. Jaka będzie temperatura spirali, jeśli w temperaturze o C ma rezystancję omów? Współczynnik temperaturowy rezystancji wolframu.
Rozwiązanie	Jako podstawę do rozwiązania problemu używamy wzoru na zależność rezystancji od temperatury postaci: gdzie jest rezystancja żarnika wolframowego w temperaturze 0 o C. Wyrażamy z wyrażenia (1.1), mamy: Zgodnie z prawem Ohma dla odcinka obwodu mamy: Obliczać Napiszmy równanie odnoszące się do oporu i temperatury: Zróbmy obliczenia:
Odpowiedź	k

Metal	Rezystywność ρ przy 20 ºС, Ohm*mm²/m	Współczynnik temperaturowy rezystancji α, ºС -1
Aluminium
Żelazna stal)
Konstantan
Manganina

Współczynnik temperaturowy rezystancji α pokazuje, o ile rezystancja przewodnika w 1 omie wzrasta wraz ze wzrostem temperatury (ogrzewaniem przewodnika) o 1 ºС.

Rezystancję przewodnika w temperaturze t oblicza się ze wzoru:

r t \u003d r 20 + α * r 20 * (t - 20 ºС)

gdzie r 20 jest rezystancją przewodnika w temperaturze 20 ºС, r t jest rezystancją przewodnika w temperaturze t.

gęstość prądu

Prąd I = 10 A przepływa przez miedziany przewodnik o polu przekroju S = 4 mm² Jaka jest gęstość prądu?

Gęstość prądu J = I/S = 10 A/4 mm² = 2,5 A/mm².

[Przez pole przekroju 1 mm² płynie prąd I = 2,5 A; prąd I = 10 A przepływa przez cały przekrój S].

Prąd I = 1000 A przepływa przez szynę zbiorczą rozdzielnicy o przekroju prostokątnym (20x80) mm² Jaka jest gęstość prądu w szynie zbiorczej?

Pole przekroju poprzecznego opony S = 20x80 = 1600 mm². gęstość prądu

J = I/S = 1000 A/1600 mm² = 0,625 A/mm².

W cewce drut ma okrągły przekrój poprzeczny o średnicy 0,8 mm i umożliwia gęstość prądu 2,5 A/mm². Jaki jest dopuszczalny prąd, który można przepuścić przez drut (ogrzewanie nie powinno przekraczać dopuszczalnego)?

Pole przekroju poprzecznego drutu S = π * d²/4 = 3/14*0,8²/4 ≈ 0,5 mm².

Dopuszczalny prąd I = J*S = 2,5 A/mm² * 0,5 mm² = 1,25 A.

Dopuszczalna gęstość prądu dla uzwojenia transformatora J = 2,5 A/mm². Przez uzwojenie przepływa prąd I \u003d 4 A. Jaki powinien być przekrój (średnica) okrągłego przekroju przewodnika, aby uzwojenie się nie przegrzało?

Pole przekroju poprzecznego S = I/J = (4 A) / (2,5 A/mm²) = 1,6 mm²

Ta sekcja odpowiada średnicy drutu 1,42 mm.

Izolowany drut miedziany o przekroju 4 mm² przewodzi maksymalny dopuszczalny prąd 38 A (patrz tabela). Jaka jest dopuszczalna gęstość prądu? Jakie są dopuszczalne gęstości prądu dla przewodów miedzianych o przekroju 1, 10 i 16 mm²?

1). Dopuszczalna gęstość prądu

J = I/S = 38 A / 4 mm² = 9,5 A/mm².

2). Dla przekroju 1 mm² dopuszczalna gęstość prądu (patrz tabela)

J = I/S = 16 A / 1 mm² = 16 A/mm².

3). Dla przekroju 10 mm² dopuszczalnej gęstości prądu

J = 70 A / 10 mm² = 7,0 A/mm²

4). Dla przekroju 16 mm² dopuszczalnej gęstości prądu

J = I/S = 85 A / 16 mm² = 5,3 A/mm².

Dopuszczalna gęstość prądu maleje wraz ze wzrostem przekroju. Patka. Dotyczy przewodów elektrycznych z izolacją klasy B.

Zadania do samodzielnego rozwiązania

Przez uzwojenie transformatora musi płynąć prąd I = 4 A. Jaki powinien być przekrój drutu uzwojenia przy dopuszczalnej gęstości prądu J = 2,5 A/mm²? (S = 1,6 mm²)

W przewodzie o średnicy 0,3 mm płynie prąd o natężeniu 100 mA. Jaka jest gęstość prądu? (J = 1,415 A/mm²)

Na uzwojeniu elektromagnesu z izolowanego drutu o średnicy

d \u003d 2,26 mm (bez izolacji) przepływa prąd 10 A. Jaka jest gęstość

aktualny? (J = 2,5 A/mm²).

4. Uzwojenie transformatora pozwala na gęstość prądu 2,5 A/mm². Prąd w uzwojeniu wynosi 15 A. Jaki najmniejszy przekrój i średnicę może mieć okrągły drut (bez izolacji)? (w mm²; 2,76 mm).

Rezystywność jest pojęciem stosowanym w elektrotechnice. Oznacza opór na jednostkę długości materiału o jednostkowym przekroju dla przepływającego przez niego prądu - innymi słowy, jaki opór ma drut o przekroju milimetra i długości jednego metra. Ta koncepcja jest używana w różnych obliczeniach elektrycznych.

Ważne jest, aby zrozumieć różnicę między rezystywnością elektryczną DC a rezystywnością elektryczną AC. W pierwszym przypadku opór jest spowodowany wyłącznie działaniem prąd stały do konduktora. W drugim przypadku prąd przemienny(może mieć dowolny kształt: sinusoidalny, prostokątny, trójkątny lub dowolny) powoduje dodatkowo działające pole wirowe w przewodniku, któremu również powstaje opór.

Reprezentacja fizyczna

W obliczeniach technicznych z udziałem okablowania różne średnice, parametry służą do obliczenia wymaganej długości kabla i jego długości Parametry elektryczne. Jednym z głównych parametrów jest rezystywność. Wzór na opór elektryczny:

ρ = R * S / l, gdzie:

• ρ jest rezystywnością materiału;
• R jest omową rezystancją elektryczną określonego przewodnika;
• S - przekrój;
• l - długość.

Wymiar ρ jest mierzony w Ohm mm 2 / m lub, skracając wzór - Ohm m.

Wartość ρ dla tej samej substancji jest zawsze taka sama. Dlatego jest to stała charakteryzująca materiał przewodnika. Zwykle jest to wskazane w podręcznikach. Na tej podstawie można już przeprowadzić obliczenia wielkości technicznych.

Ważne jest, aby powiedzieć o określonej przewodności elektrycznej. Ta wartość jest odwrotnością rezystywności materiału i jest używana razem z nią. Nazywa się to również przewodnictwem elektrycznym. Im wyższa ta wartość, tym lepszy metal przewodzi prąd. Na przykład przewodność miedzi wynosi 58,14 m / (Ohm mm 2). Lub w jednostkach SI: 58 140 000 S/m. (Siemens na metr to jednostka przewodności elektrycznej w układzie SI).

O rezystywności można mówić tylko w obecności elementów przewodzących prąd, ponieważ dielektryki mają nieskończoną lub bliską jej rezystancję elektryczną. W przeciwieństwie do nich metale są bardzo dobrymi przewodnikami prądu. Możesz zmierzyć opór elektryczny przewodnika metalowego za pomocą miliomomierza lub jeszcze dokładniej mikroomomierza. Wartość jest mierzona między ich sondami przyłożonymi do sekcji przewodnika. Pozwalają sprawdzić obwody, okablowanie, uzwojenia silników i generatorów.

Metale różnią się zdolnością do przewodzenia prądu. Parametrem charakteryzującym tę różnicę jest rezystywność różnych metali. Dane podano dla temperatury materiału 20 stopni Celsjusza:

Parametr ρ pokazuje, jaki opór będzie miał przewód miernika o przekroju 1 mm 2. Im większa ta wartość, tym większy będzie opór elektryczny dla pożądanego drutu o określonej długości. Najmniejsze ρ, jak widać z zestawienia, dotyczy srebra, rezystancja jednego metra tego materiału wyniesie zaledwie 0,015 oma, ale jest to zbyt drogi metal, aby go używać skala przemysłowa. Następna to miedź, która jest znacznie bardziej powszechna w przyrodzie (nie metal szlachetny, ale metal nieżelazny). Dlatego okablowanie miedziane jest bardzo powszechne.

Miedź jest nie tylko dobrym przewodnikiem prąd elektryczny, ale także bardzo plastycznym materiałem. Dzięki tej właściwości okablowanie miedziane lepiej się układa, jest odporne na zginanie i rozciąganie.

Na rynku istnieje duże zapotrzebowanie na miedź. Z tego materiału powstaje wiele różnych produktów:

• Ogromna różnorodność przewodników;
• Części samochodowe (na przykład grzejniki);
• Oglądaj mechanizmy;
• komponenty komputerowe;
• Szczegóły urządzeń elektrycznych i elektronicznych.

Rezystywność elektryczna miedzi jest jedną z najlepszych wśród materiałów przewodzących prąd, dlatego na jej podstawie powstaje wiele produktów przemysłu elektrycznego. Ponadto miedź jest łatwa do lutowania, dlatego jest bardzo powszechna w krótkofalarstwach.

Wysoka przewodność cieplna miedzi pozwala na zastosowanie jej w urządzeniach chłodniczych i grzewczych, a plastyczność umożliwia tworzenie najmniejsze szczegóły i najcieńszych przewodników.

Przewodniki prądu elektrycznego są pierwszego i drugiego rodzaju. Przewodnikami pierwszego rodzaju są metale. Przewodniki drugiego rodzaju to przewodzące roztwory cieczy. Prąd w pierwszym jest przenoszony przez elektrony, aw przewodnikach drugiego rodzaju nośnikami prądu są jony, naładowane cząstki cieczy elektrolitycznej.

O przewodnictwie materiałów można mówić tylko w kontekście temperatury środowisko. Z więcej wysoka temperatura przewodniki pierwszego rodzaju zwiększają swoją oporność elektryczną, a drugiego rodzaju wręcz przeciwnie, zmniejszają się. W związku z tym istnieje współczynnik temperaturowy odporności materiałów. Opór właściwy miedzi Ohm m wzrasta wraz ze wzrostem ogrzewania. Współczynnik temperaturowy α zależy również tylko od materiału, wartość ta nie ma wymiaru i dla różne metale i stopy są równe następującym wskaźnikom:

• Srebro - 0,0035;
• żelazo - 0,0066;
• Platyna - 0,0032;
• Miedź - 0,0040;
• Wolfram - 0,0045;
• Rtęć - 0,0090;
• Konstantan - 0,000005;
• nikiel - 0,0003;
• Nichrom - 0,00016.

Wyznaczanie rezystancji elektrycznej przekroju przewodu w podniesiona temperatura R(t), oblicza się ze wzoru:

R(t) = R(0) , gdzie:

• R (0) - rezystancja w temperaturze początkowej;
• α - współczynnik temperaturowy;
• t - t (0) - różnica temperatur.

Na przykład, znając opór elektryczny miedzi w temperaturze 20 stopni Celsjusza, możesz obliczyć, jaka będzie przy 170 stopniach, czyli po podgrzaniu o 150 stopni. Początkowy opór wzrośnie o współczynnik 1,6.

Przeciwnie, wraz ze wzrostem temperatury przewodność materiałów maleje. Ponieważ jest to odwrotność oporu elektrycznego, zmniejsza się on dokładnie tyle samo razy. Na przykład przewodność elektryczna miedzi po podgrzaniu materiału o 150 stopni zmniejszy się 1,6 razy.

Istnieją stopy, które praktycznie nie zmieniają swojej rezystancji elektrycznej wraz ze zmianą temperatury. Takim jest na przykład Constantan. Kiedy temperatura zmienia się o sto stopni, jego rezystancja wzrasta tylko o 0,5%.

Jeśli przewodnictwo materiałów pogarsza się pod wpływem ciepła, poprawia się wraz ze spadkiem temperatury. Jest to związane ze zjawiskiem nadprzewodnictwa. Jeśli obniżysz temperaturę przewodnika poniżej -253 stopni Celsjusza, jego opór elektryczny gwałtownie spadnie: prawie do zera. W efekcie spadają koszty przesyłu. energia elektryczna. Jedynym problemem było chłodzenie przewodów do takich temperatur. Jednak w związku z niedawnymi odkryciami nadprzewodników wysokotemperaturowych na bazie tlenków miedzi, materiały muszą być schładzane do akceptowalnych wartości.

Opis

Od zarania ery elektryczności wiadomo, że miedź, dzięki swoim unikalnym właściwościom, nadaje się do użytku. Miedź jest plastycznym i ciągliwym materiałem o doskonałej przewodności elektrycznej. Wraz z wykorzystaniem przewodów emaliowanych Elektrisola wykorzystuje miedź elektrolityczną (Cu-ETP) wysoki stopień czystości (99,95%), co pozwala na produkcję ultracienkich drutów o grubości do 10 mikronów. Prowadzimy sprzedaż przewodów emaliowanych o średnicy od 0,010mm do 0,500mm z dowolną izolacją emaliowaną. Oprócz drutów emaliowanych ELEKTRISOLA produkuje również druty gołe.

Nieruchomości

• Zwiększona przewodność elektryczna
• Dobra zdolność cynowania
• Wysoka plastyczność

Aplikacja

• Komponenty dla przemysłu elektrycznego
• Automobilowy
• urządzenia elektryczne
• Materiały eksploatacyjne
• Produkcja komputerów

Typowe wartości

Obliczanie rezystancji

Rezystancja materiału przewodnika (np. druty miedziane)

Opór R kabel miedziany na długość l można obliczyć za pomocą następującego wzoru

Jeśli
R- rezystancja materiału przewodnika (om)
l- długość drutu w metrach
ρ - rezystywność elektryczna materiału
A- powierzchnia przekroju
π - liczba matematyczna
D- nominalna średnica drutu w milimetrach

Opór elektryczny ρ

Oporność elektryczna opisuje stopień, w jakim ten materiał jest odporny na prąd elektryczny. Niski opór wskazuje, że materiał łatwo przepuszcza ładunek elektryczny. Miedź ma rezystancję elektryczną 0,0171 Ohm mm²/m, rezystancja ta jest jednym z najlepszych przewodników prądu elektrycznego (po czystym srebrze).

Przewodność γ

Przewodnictwo elektryczne lub przewodnictwo właściwe jest materialną miarą możliwości przewodzenia prądu elektrycznego. Przewodność jest odwrotna opór elektryczny. Na wyżarzanym kabel miedziany minimalna przewodność od 58 S*m/mm² odpowiada 100% IACS (International Standard Annealed Copper), rzeczywisty rozmiar cewki 58,5-59 S*m/mm²

Współczynnik temperaturowy oporu elektrycznego

Opór elektryczny zależy od temperatury drutu. Ta zależność między rezystancją a temperaturą jest wyrażona przez współczynnik odporność termiczna α . Aby obliczyć rezystancję produktu uzwojenia lub drutu w temperaturze T możesz użyć następującej formuły:

Gdzie
α - współczynnik temperaturowy rezystancji
R T- rezystancja produktu uzwojenia w temperaturze T
R 20 - odporność uzwojenia wyrobu na temperaturę 20°C