Juhtmete elektritakistus

Elektritakistuse ja juhtivuse mõiste

Igal kehal, mida läbib elektrivool, on sellele teatud takistus. Juhtiva materjali omadust takistada elektrivoolu läbimist nimetatakse elektritakistuseks.

Elektroonikateooria selgitab metalljuhtide elektritakistuse olemust sel viisil. Vabad elektronid, liikudes mööda traati, kohtavad oma teel lugematuid kordi aatomeid ja teisi elektrone ning nendega suheldes kaotavad paratamatult osa oma energiast. Elektronid kogevad nagunii oma liikumisele vastupanu. Erinevatel erineva aatomistruktuuriga metalljuhtidel on erinev vastupidavus elektrivoolule.

Täpselt sama seletab ka vedelate juhtide ja gaaside takistust elektrivoolu läbipääsule. Siiski ei tohi unustada, et nendes ainetes ei puutu oma liikumisel vastupanu mitte elektronid, vaid molekulide laetud osakesed.

Vastupanu tähistatakse ladina tähtedega R või r.

Elektritakistuse ühikuks võetakse oomi.

Ohm on 106,3 cm kõrguse 1 mm2 ristlõikega elavhõbedasamba takistus temperatuuril 0 ° C.

Kui juhtme elektritakistus on näiteks 4 oomi, siis kirjutatakse see nii: R = 4 oomi või r = 4 th.

Suure väärtusega takistuste mõõtmiseks kasutatakse ühikut nimega megaohm.

Üks megaohm võrdub ühe miljoni oomiga.

Mida suurem on traadi takistus, seda halvemini juhib see elektrivoolu ja vastupidi, mida väiksem on traadi takistus, seda lihtsam on elektrivoolul seda juhet läbida.

Seetõttu saab juhi omaduste puhul (seda läbiva elektrivoolu läbimise seisukohalt) arvesse võtta mitte ainult selle takistust, vaid ka takistuse pöördväärtust ja seda nimetatakse juhtivus.

Elektrijuhtivust nimetatakse materjali võimeks lasta elektrivool endast läbi.

Kuna juhtivus on takistuse pöördväärtus, väljendatakse seda kui 1 /R, juhtivust tähistatakse ladina tähega g.

Juhi materjali, selle mõõtmete ja ümbritseva õhu temperatuuri mõju elektritakistuse väärtusele

Erinevate juhtmete takistus sõltub materjalist, millest need on valmistatud. Erinevate materjalide elektritakistuse iseloomustamiseks mõistetakse nn Vastupidavus.

Takistust nimetatakse 1 m pikkuse ja 1 mm2 ristlõikepindalaga traadi takistuseks. Takistust tähistatakse kreeka tähega r. Igal materjalil, millest juht on valmistatud, on oma spetsiifiline takistus.

Näiteks vase takistus on 0,017, see tähendab, et 1 m pikkuse ja 1 mm2 ristlõikega vasktraadi takistus on 0,017 oomi. Alumiiniumi takistus on 0,03, raua takistus 0,12, konstantaani takistus 0,48 ja nikroomi takistus 1-1,1.

Loe selle kohta lähemalt siit: Mis on elektritakistus?

Traadi takistus on otseselt võrdeline selle pikkusega, st mida pikem on traat, seda suurem on selle elektritakistus.

Traadi takistus on pöördvõrdeline selle ristlõike pindalaga, see tähendab, et mida paksem on traat, seda väiksem on selle takistus, ja vastupidi, mida peenem on traat, seda suurem on selle takistus.

Selle seose paremaks mõistmiseks kujutage ette kahte paari omavahel suhtlevaid anumaid, millest ühel on õhuke ühendustoru ja teisel paks toru. On selge, et kui üks anumatest (iga paar) on täidetud veega, toimub selle ülekandmine teise anumasse läbi jämeda toru palju kiiremini kui läbi peenikese, s.t. paks toru peab veevoolule vähem vastu. Samamoodi on elektrivoolul lihtsam läbida jämedat juhet kui läbi peenikese, see tähendab, et esimesel on väiksem takistus kui teisel.

Juhi elektritakistus võrdub selle materjali eritakistusega, millest see juht on valmistatud, korrutatuna juhtme pikkusega ja jagatud juhi ristlõike pindalaga. dirigent:

R = p l / S,

kus — R — traadi takistus, oomi, l — pikkus juhtmes meetrites, C — traadi ristlõikepindala, mm2.

Ümmarguse traadi ristlõikepindala arvutatakse järgmise valemiga:

S = Pi xd2/4

kus Pi on konstantne väärtus 3,14; d - traadi läbimõõt.

Ja nii määratakse traadi pikkus:

l = S R / p,

See valem võimaldab määrata traadi pikkuse, selle ristlõike ja takistuse, kui on teada muud valemis sisalduvad suurused.

Kui on vaja määrata traadi ristlõikepindala, siis saadakse valem järgmiselt:

S = p l / R

Teisendades sama valemi ja lahendades võrdsuse p-ga, leiame traadi takistuse:

R = R S/l

Viimast valemit tuleks kasutada juhtudel, kui juhi takistus ja mõõtmed on teada, kuid selle materjal on teadmata ning pealegi on seda välimuse järgi raske määrata. Selleks on vaja määrata traadi takistus ja tabeli abil leida sellise takistusega materjal.

Teine tegur, mis mõjutab juhtmete takistust, on temperatuur.

On kindlaks tehtud, et temperatuuri tõusuga metalltraatide takistus suureneb ja vähenedes väheneb. See puhasmetallist juhtmete takistuse suurenemine või vähenemine on peaaegu sama ja keskmiselt 0,4% 1 °C kohta... Vedelate juhtide ja kivisöe takistus väheneb temperatuuri tõustes.

Aine ehituse elektrooniline teooria annab järgmise selgituse metalljuhtide takistuse suurenemisele temperatuuri tõusuga.Kuumutamisel saab juht soojusenergiat, mis kandub paratamatult edasi aine kõikidele aatomitele, mille tulemusena suureneb nende liikumise intensiivsus. Aatomite suurenenud liikumine tekitab suurema takistuse vabade elektronide suunatud liikumisele, mistõttu juhi takistus suureneb. Temperatuuri langedes tekivad paremad tingimused elektronide suunaliseks liikumiseks ja juhi takistus väheneb. See seletab huvitavat nähtust — metallide ülijuhtivust.

Ülijuhtivus Metallide takistuse vähendamine nullini toimub tohutul negatiivsel temperatuuril -273° ° Nn absoluutse nulli juures. Absoluutse nulli temperatuuril külmuvad metalliaatomid paigale, olles täiesti häirimata elektronide liikumisest.