什麼是電阻?

任何物質中的電流 I 都是由於帶電粒子在施加外部能量(電勢差 U)的作用下沿一定方向運動而產生的。每種物質都有以不同方式影響其中電流流動的獨特特性。這些特性通過電阻 R 來評估。

Georg Ohm 根據經驗確定了影響給定物質電阻大小的因素 其依賴公式 以他的名字命名的電壓和電流。電阻的 SI 單位就是以他的名字命名的。 1歐姆是106.3厘米長、截面積為1平方毫米的均質水銀柱在0℃時測得的電阻值。

電流強度和電阻

定義

為了在實踐中評估和應用電氣設備生產材料,引入了術語“導體電阻”……添加的形容詞“特定”表示所討論物質可接受的體積參考值的使用係數。這使得評估不同材料的電氣參數成為可能。

在這種情況下,考慮到導線的電阻隨著其長度的增加和橫截面的減小而增加。 SI系統使用的是1米長、1平方米截面的同質導線的體積……在技術計算中,使用了系統外一個過時但方便的體積單位,由1米的長度和麵積組成1 mm.2... 電阻 ρ 的計算公式如圖所示。

導線電阻

為了確定物質的電特性,引入了另一個特性——比電導率 b。它與電阻值成反比,決定了材料傳導電流的能力:b=1/p。

電阻如何取決於溫度

材料的導電性受其溫度影響。不同組的物質在加熱或冷卻時表現不同。對於在炎熱和寒冷天氣下在戶外運行的電線,已考慮到此屬性。

溫度對電阻的影響

導體的材料和電阻率的選擇要考慮其運行條件。

加熱過程中導線對電流通過的電阻增加的原因是,隨著其中金屬溫度的升高,原子和電荷載流子在各個方向的運動強度增加,這造成了不必要的障礙帶電粒子在一個方向上的運動,並降低了它們的通量值。

如果金屬的溫度降低,則電流通過的條件會改善。當冷卻到臨界溫度時,許多金屬會出現超導現象,此時它們的電阻幾乎為零。此特性廣泛用於大功率電磁鐵。

溫度對金屬導電性的影響被電氣工業用於製造普通白熾燈。他們的 鎳鉻合金螺紋 當電流通過時,它被加熱到發出光通量的狀態。在正常情況下,鎳鉻合金的電阻約為 1.05 ÷ 1.4 (ohm ∙ mm2) / m。

當燈泡在電壓下開啟時,大電流通過燈絲,金屬很快升溫。同時,電路的電阻增加,將啟動電流限制在獲得照明所需的標稱值.這樣,電流強度的簡單調節是通過鎳鉻螺旋線進行的,無需使用 LED 和熒光光源中使用的複雜鎮流器。

工程中使用的材料的電阻如何

有色貴金屬具有最好的導電性能。因此,電氣設備中的關鍵觸點由銀製成。但這增加了整個產品的最終價格。最可接受的選擇是使用更便宜的金屬。例如,銅的電阻等於 0.0175 (ohm ∙ mm2) / m 非常適合此類用途。

貴金屬——金、銀、鉑、鈀、銥、銠、釕和鋨,主要以其高耐化學性和在珠寶中的漂亮外觀而得名。此外,金、銀和鉑具有很高的可塑性,而鉑族金屬難熔,並且與黃金一樣具有化學惰性。貴金屬的這些優點結合在一起。

具有良好導電性的銅合金用於製造分流器,以限制大電流流過大功率電流表的測量頭。

鋁的電阻 0.026 ÷ 0.029 (ohm ∙ mm2) / m 略高於銅,但這種金屬的產量和價格較低。它也更輕。這解釋了它在電力中廣泛用於生產外部電線和電纜芯的原因。

鐵的電阻 0.13 (ohm ∙ mm2) / m 也允許它用於傳輸電流,但這會導致更大的功率損耗。鋼合金具有更高的強度。因此,鋼絞線被編織到高壓電力線的鋁製架空導線中,以承受破斷載荷。

當電線上結冰或強風時尤其如此。

一些合金,例如康斯坦丁和鎳,在一定範圍內具有熱穩定的電阻特性。 Nickeline 的電阻在 0 到 100 攝氏度之間幾乎沒有變化。因此,變阻器線圈由鎳製成。

在測量儀器中,鉑電阻值隨溫度嚴格變化的特性被廣泛使用。如果將來自穩壓源的電流通過鉑絲併計算電阻值,它將指示鉑的溫度。這允許刻度以對應於歐姆值的度數進行刻度。此方法允許您以幾分之一度的精度測量溫度。

鉑電阻特性的應用

有時,為了解決實際問題,您需要知道電纜的一般電阻或特定電阻……為此,電纜產品目錄針對每個值提供了單芯電感和有源電阻的值橫截面。它們用於計算允許的負載、產生的熱量、確定允許的運行條件和選擇有效的保護。

金屬的電導率受其加工方式的影響。使用壓力進行塑性變形會破壞晶格結構,增加缺陷數量並增加電阻。為了減少它,使用再結晶退火。

拉伸或壓縮金屬會導致它們發生彈性變形,由此電子的熱振動幅度會降低,電阻也會有所降低。

在設計接地系統時,必須考慮 土壤阻力…它的定義與上述方法不同,以 SI 單位 - 歐姆進行測量。儀表。借助它,可以評估地下電流分佈的質量。
土壤阻力對土壤水分和溫度的依賴性:

土壤阻力對土壤水分和溫度的依賴性
土壤阻力對土壤水分和溫度的依賴性

土壤電導率受許多因素影響,包括土壤水分、密度、顆粒大小、溫度、鹽、酸和鹼的濃度。

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