Elektrik direnci nedir?

Herhangi bir maddedeki elektrik akımı I, yüklü parçacıkların dış enerjinin uygulanması nedeniyle belirli bir yönde hareket etmesiyle oluşturulur (potansiyel fark U). Her maddenin, içindeki akımı farklı şekillerde etkileyen bireysel özellikleri vardır. Bu özellikler elektrik direnci R ile değerlendirilir.

Georg Ohm, belirli bir maddenin elektrik direncinin büyüklüğünü etkileyen faktörleri ampirik olarak belirledi. bağımlılığının formülü Kendi adını taşıyan gerilim ve akım. SI direnç birimi onun adını almıştır. 1 ohm, 106.3 cm uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip homojen bir cıva sütunu için 0°C'de ölçülen direnç değeridir.

Tanım

Elektrikli cihazların üretimi için malzemeleri pratikte değerlendirmek ve uygulamak için «İletken direnci» terimi tanıtıldı... Eklenen "özgül" sıfatı, söz konusu madde için kabul edilen hacim referans değerinin kullanım katsayısını gösterir. Bu, farklı malzemelerin elektriksel parametrelerinin değerlendirilmesini mümkün kılar.

Bu durumda telin direncinin boyunun artması ve kesitinin azalması ile arttığı dikkate alınır. SI sistemi, 1 metre uzunluğunda ve 1 m2 kesitli homojen bir telin hacmini kullanır... Teknik hesaplamalarda, 1 metre uzunluk ve bir alandan oluşan, sistem dışında eski ama kullanışlı bir hacim birimi kullanılır. 1 mm.2... Direnç formülü ρ şekilde gösterilmiştir.

Maddelerin elektriksel özelliklerini belirlemek için başka bir özellik eklenir - özgül iletkenlik b. Direnç değeri ile ters orantılıdır, malzemenin elektrik akımını iletme yeteneğini belirler: b = 1 / p.

Direnç sıcaklığa nasıl bağlıdır?

Bir malzemenin iletkenliği sıcaklığından etkilenir. Farklı madde grupları ısıtıldığında veya soğutulduğunda aynı şekilde davranmazlar. Bu özellik, sıcak ve soğuk havalarda açık havada çalışan elektrik kablolarında dikkate alınır.

İletkenin malzemesi ve özgül direnci, çalışma koşulları dikkate alınarak seçilir.

Tellerin ısıtma sırasında akımın geçişine karşı direncindeki artış, içindeki metalin sıcaklığı arttıkça atomların ve elektrik yükü taşıyıcılarının her yöne hareket yoğunluğunun artması ve bunun da gereksiz engeller oluşturmasıyla açıklanmaktadır. yüklü parçacıkların bir yönde hareketine ve akılarının değerini azaltır.

Metalin sıcaklığı düşerse, akımın geçiş koşulları iyileşir.Kritik bir sıcaklığa soğutulduğunda, elektrik dirençleri neredeyse sıfır olduğunda, birçok metalde süperiletkenlik olgusu ortaya çıkar. Bu özellik, yüksek güçlü elektromıknatıslarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Sıcaklığın metallerin iletkenliği üzerindeki etkisi, elektrik endüstrisi tarafından sıradan akkor lambaların imalatında kullanılır. Onların nikrom ipliği akım geçtiğinde, bir ışık akısı yayacak şekilde ısıtılır. Normal koşullar altında nikromun direnci yaklaşık 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m'dir.

Ampul voltaj altında açıldığında, filamandan metali çok hızlı bir şekilde ısıtan büyük bir akım geçer, aynı zamanda elektrik devresinin direnci artar ve başlangıç ​​​​akımını aydınlatma için gerekli nominal değerle sınırlar. . Bu sayede akım gücünün basit bir regülasyonu bir nikrom spiral vasıtasıyla gerçekleştirilir, LED ve flüoresan kaynaklarında kullanılan karmaşık balastların kullanılmasına gerek kalmaz.

Mühendislikte kullanılan malzemelerin direnci nasıldır?

Demir dışı değerli metaller en iyi elektriksel iletkenlik özelliklerine sahiptir. Bu nedenle elektrikli cihazlardaki kritik kontaklar gümüşten yapılmıştır. Ancak bu, tüm ürünün nihai fiyatını artırır. En kabul edilebilir seçenek, daha ucuz metaller kullanmaktır. Örneğin bakırın 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m'ye eşit direnci bu tür amaçlar için oldukça uygundur.

Asil metaller - altın, gümüş, platin, paladyum, iridyum, rodyum, rutenyum ve osmiyum, esas olarak yüksek kimyasal dirençleri ve mücevherattaki güzel görünümleri ile adlandırılır.Ayrıca altın, gümüş ve platin yüksek plastisiteye sahiptir ve platin grubu metaller refrakterdir ve altın gibi kimyasal olarak inerttir. Değerli metallerin bu avantajları birleşiyor.

İyi iletkenliğe sahip bakır alaşımları, güçlü ampermetrelerin ölçüm kafasından büyük akımların akışını sınırlayan şöntler yapmak için kullanılır.

Alüminyumun direnci 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m bakırdan biraz daha yüksektir, ancak bu metalin üretimi ve fiyatı daha düşüktür. Ayrıca daha hafiftir. Bu, dış tellerin ve kablo çekirdeklerinin üretimi için elektrikteki geniş kullanımını açıklar.

Demirin direnci 0,13 (ohm ∙ mm2) / m ayrıca elektrik akımını iletmek için kullanılmasına izin verir, ancak bu daha büyük güç kayıplarına yol açar. Çelik alaşımları artan mukavemete sahiptir. Bu nedenle, kırılma yüklerine dayanacak şekilde tasarlanmış yüksek voltajlı elektrik hatlarının alüminyum havai iletkenlerine çelik teller dokunur.

Bu, özellikle teller üzerinde buz oluştuğunda veya şiddetli rüzgarlar olduğunda doğrudur.

Bazı alaşımlar, örneğin konstantin ve nikelin, belirli bir aralıkta termal olarak kararlı dirençli özelliklere sahiptir. Nikelin'in elektrik direnci pratik olarak 0 ila 100 santigrat derece arasında değişmez. Bu nedenle reosta bobinleri nikelden yapılmıştır.

Ölçüm cihazlarında, platinin direncinin değerlerinin sıcaklığa bağlı olarak katı bir şekilde değişmesi özelliği yaygın olarak kullanılmaktadır. Stabilize edilmiş bir voltaj kaynağından gelen elektrik akımı bir platin telden geçirilir ve direnç değeri hesaplanırsa platinin sıcaklığını gösterecektir.Bu, ölçeğin ohm değerlerine karşılık gelen derecelerde derecelendirilmesini sağlar. Bu yöntem, sıcaklığı bir derecenin kesirlerinde doğrulukla ölçmenizi sağlar.

Bazen pratik problemleri çözmek için kablonun genel veya özel direncini bilmeniz gerekir... Bu amaçla kablo ürün dizinleri, her değer için tek bir damarın endüktif ve aktif direncinin değerlerini verir. enine kesit. İzin verilen yükleri, üretilen ısıyı hesaplamak, izin verilen çalışma koşullarını belirlemek ve etkin korumayı seçmek için kullanılırlar.

Metallerin özgül iletkenliği, nasıl işlendiklerinden etkilenir. Plastik deformasyon için basınç kullanımı kristal kafes yapısını bozar, kusur sayısını arttırır ve direnci arttırır. Bunu azaltmak için yeniden kristalleştirme tavlaması kullanılır.

Metallerin gerilmesi veya sıkıştırılması, içlerinde elektronların termal titreşimlerinin genliklerinin azaldığı ve direncin bir miktar azaldığı elastik deformasyona neden olur.

Topraklama sistemlerini tasarlarken, dikkate almak gerekir toprak direnci… Tanım gereği yukarıdaki yöntemden farklıdır ve SI birimleri — Ohm cinsinden ölçülür. Metre. Yardımı ile elektrik akımının toprak içindeki dağıtım kalitesi değerlendirilir.
Toprak direncinin toprak nemi ve sıcaklığına bağlılığı:

Toprak iletkenliği, toprak nemi, yoğunluk, parçacık boyutu, sıcaklık, tuzların, asitlerin ve bazların konsantrasyonu gibi birçok faktörden etkilenir.