Apakah rintangan elektrik dan bagaimana ia bergantung kepada suhu

Dari sudut pandangan proses elektromagnetik yang berlaku di dalamnya, mana-mana unsur atau bahagian litar elektrik terutamanya dicirikan oleh keupayaan untuk menjalankan semasa atau menghalang laluan arus. Ciri elemen litar ini dinilai oleh mereka kekonduksian elektrik atau nilai konduktiviti terbalik - rintangan elektrik.

Kebanyakan peranti elektrik terdiri daripada bahagian konduktif yang diperbuat daripada konduktor logam, biasanya dilengkapi dengan lapisan penebat atau sarung. Rintangan elektrik konduktor bergantung kepada dimensi geometri dan sifat bahan. Nilai rintangan elektrik adalah sama dengan

R = ρl / s = l / (γs)

di mana l - panjang konduktor, m; s — kawasan keratan rentas konduktor, mm²; ρ — kekonduksian, ohm·mm²/m; γ — kekonduksian tertentu, m / ohm·mm

Rintangan elektrik

Resistivity dan konduktiviti mengambil kira sifat bahan konduktor dan memberikan nilai rintangan dan kekonduksian konduktor 1 m panjang dan luas keratan rentas 1 mm².

Dari segi kerintangan ρ Semua bahan boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan:

• konduktor - logam dan aloi mereka (ρ 0.015 hingga 1.2 ohm·mm²/m);

• elektrolit dan semikonduktor (ρ dari 10² sehingga 20 tahun⁶ om·mm²/m);

• dielektrik, atau penebat (ρ dari 10¹⁰ sehingga 20 tahun¹¹ om·mm²/m).

Dalam peranti elektrik, bahan-bahan yang mempunyai resistiviti kecil dan tinggi digunakan. Sekiranya diperlukan elemen litar mempunyai rintangan sedikit (sebagai contoh, menyambung wayar), ia hendaklah dibuat konduktor dengan nilai yang rendah ρ - dari urutan 0.015-0.03, contohnya tembaga, perak, aluminium.

Peranti lain, sebaliknya, harus mempunyai ketahanan yang ketara (lampu pijar elektrik, alat pemanasan, dan sebagainya), oleh itu, unsur-unsur membawa mereka sekarang harus dibuat dari bahan-bahan dengan resistivitas tinggi ρ, biasanya mewakili aloi logam. Ini termasuk, misalnya, manganin, constantan, nichrome, yang penting ρ dari 0.1 hingga 1.2.

Ketergantungan suhu rintangan elektrik

Nilai rintangan elektrik juga bergantung pada suhu konduktor, yang mungkin berbeza-beza kerana pemanasan konduktor oleh arus elektrik atau disebabkan perubahan suhu alam sekitar. Apabila suhu konduktor berubah, daya tahannya berubah. Nilai p di atas untuk beberapa bahan adalah sah pada suhu

Kemandirian rintangan dari suhu adalah seperti berikut:

R_t^o = R₂₀^kira-kira·[1+α·(t^o-20°)]

R_t^o - penentangan konduktor pada suhu t^o, R₂₀^kira-kira- sama pada suhu 20 ° C, ohm; α Adakah pekali suhu rintangan elektrik, menunjukkan perubahan relatif dalam rintangan dawai apabila ia dipanaskan oleh 1 ° C.

Dari ungkapan ini, kuantiti α sama dengan

α = (R_t^o - R₂₀^kira-kira) / (R₂₀^kira-kira·(t^o-20°))

Bagi kebanyakan logam dan aloi mereka, nilai itu α > 0, iaitu, apabila dipanaskan, rintangan bertambah dan sebaliknya.

Untuk pendawaian logam tulen, nilai-nilai dari julat dari 0.0037 hingga 0.0065 setiap 1 ° C Untuk aloi rintangan yang tinggi α mempunyai nilai yang sangat kecil, puluhan dan ratusan kali lebih kecil daripada konduktor logam tulen. Sebagai contoh, untuk manganin α = 0.000015 pada ° C.

Nilai α untuk semikonduktor, elektrolit adalah negatif, dari urutan 0.02. Pekali suhu rintangan elektrik juga negatif dan dalam nilai mutlaknya sepuluh kali lebih tinggi daripada α untuk logam.

Ketahanan rintangan pada suhu digunakan secara meluas dalam teknologi untuk mengukur suhu menggunakan apa yang dipanggiltermometer rintanganuntuk yang manaαharuslah besar. Dalam beberapa peranti, sebaliknya, bahan dengan nilai yang rendah digunakanα untuk mengecualikan pengaruh turun naik suhu pada bacaan peranti ini.

Contoh mengira perubahan rintangan konduktor apabila dipanaskan: Bagaimana mengira suhu filamen lampu filamen dalam mod nominal

Rintangan AC

Rintangan konduktor yang sama untuk arus berselang akan lebih besar daripada arus terus. Ini disebabkan oleh fenomena yang dipanggil kesan permukaanyang merangkumi hakikat bahawa arus bolak-balik berpindah dari bahagian Tengah konduktor ke lapisan periferi. Akibatnya, ketumpatan arus dalam lapisan dalam akan kurang daripada di luar.

Oleh itu, dengan arus berselang, bahagian silang konduktor digunakan, oleh kerana itu, tidak lengkap. Walau bagaimanapun, pada kekerapan 50 Hz, perbezaan rintangan kepada arus mengarah dan bergantian adalah tidak penting dan boleh diabaikan dalam amalan.

Rintangan konduktor DC dipanggilohmik, dan arus bolak -rintangan aktif. Rintangan ohmik dan aktif bergantung kepada bahan (struktur dalaman), dimensi geometri dan suhu konduktor. Di samping itu, dalam gegelung dengan teras keluli, nilai rintangan aktif dipengaruhi oleh kerugian dalam keluli.

Rintangan aktif termasuk lampu pijar elektrik, relau rintangan elektrik, pelbagai peranti pemanasan, rheostat dan wayar, di mana tenaga elektrik hampir sepenuhnya diubah menjadi haba.

Sebagai tambahan kepada rintangan aktif, dalam silih ganti litar semasa terdapat rintangan induktif dan kapasitif (lihat -Apakah beban induktif dan kapasitif?).

Rintangan penebat

Kebolehpercayaan rangkaian dan peralatan elektrik sebahagian besarnya bergantung kepada kualiti penebat antara bahagian hidup fasa yang berbeza, serta antara bahagian-bahagian hidup dan tanah.

Kualiti penebat dicirikan oleh magnitud rintangannya. Takrif nilai ini biasanya terhad semasa ujian kawalan rangkaian dan pepasangan dengan voltan kurang daripada 1000 V. Bagi pemasangan voltan yang lebih tinggi, kekuatan elektrik dan kerugian dielektrik juga ditentukan.

Bergantung kepada keadaan rangkaian (rangkaian dengan penerima kuasa dimatikan atau tidak, sama ada atau tidak di bawah voltan), pelbagai litar beralih untuk mengukur peranti dan kaedah untuk mengira nilai rintangan penebat digunakan. Megaohmmeters dan voltmeters yang paling banyak digunakan untuk tujuan ini.

Tugas menentukan rintangan penebat adalah jumlah yang khusus dan luas, oleh itu, untuk mengkajinya, kami mengesyorkan agar anda merujuk kepada artikel ini:Cara menggunakan megaohmmeter

Apakah perhitungan wayar untuk pemanasan?

Rintangan elektrik memberi kesan untuk pemanasan wayar dan kabel. Kawat-wayar yang menyambungkan sumber tenaga kepada penerima harus memberi kuasa kepada penerima dengan kehilangan voltan dan tenaga yang kecil, tetapi pada masa yang sama ia tidak boleh dipanaskan oleh arus yang melalui mereka di atas suhu yang dibenarkan.

Melebihi nilai suhu yang dibenarkan menyebabkan kerosakan kepada penebat wayar dan, akibat dari ini, ke litar pintas, iaitu peningkatan tajam dalam nilai semasa dalam litar. Oleh itu, pengiraan wayar membolehkan anda menentukan kawasan keratan rentas di mana kehilangan voltan dan pemanasan wayar akan berada dalam had normal.

Biasanya, keratan rentas wayar dan kabel untuk pemanasan diperiksa mengikut jadual beban semasa yang dibenarkan dari PUE. Jika seksyen salib tidak sesuai dengan keadaan pemanasan, anda harus memilih seksyen salib yang lebih besar yang memenuhi keperluan ini.

Unit pemanasan rintangan

Unsur-unsur utama tungku elektrik adalah unsur pemanasan elektrik dan alat penebat haba yang menghalang kehilangan haba ke ruang sekitar. Bahan-bahan non-logam tahan haba dengan ketahanan tinggi (arang batu, grafit, carborundum) dan bahan-bahan logam (nichrome, constantan, fechral, ​​dan lain-lain) digunakan sebagai bahan untuk unsur pemanasan elektrik.

Bahan resistensi yang tinggi ρ membolehkan anda untuk merancang unsur pemanasan dengan luas keratan rentas dan permukaan yang luas, dan pilihan bahan dengan pekali kecil pengembangan α, memberikan ketidaktentuan unsur dimensi geometri apabila dipanaskan.

Unsur-unsur pemanasan yang diperbuat daripada bahan-bahan jenis grafit dibuat dalam bentuk rod dengan seksyen tiub atau pepejal. Unsur pemanasan logam dibuat dalam bentuk dawai atau pita.

Menggunakan fius

Untuk melindungi wayar litar elektrik daripada arus melebihi nilai yang dibenarkan, gunakanpemutus litar dansekering pelbagai jenis. Pada dasarnya, sekering adalah seksyen litar elektrik dengan kestabilan haba yang rendah.

Penyisipan fius biasanya dibuat dalam bentuk konduktor pendek keratan kecil yang terbuat dari bahan yang mempunyai kekonduksian yang baik (tembaga, perak) atau konduktor dengan kerintangan yang agak tinggi (plumbum, timah). Jika arus meningkat di atas nilai yang mana fius direka, yang kedua membakar dan memutuskan sambungan bahagian litar yang dilindungi olehnya atau pengumpul semasa.

Lihat juga:Voltan, rintangan, semasa dan kuasa adalah kuantiti elektrik utama