什么是电阻?

任何物质中的电流 I 都是由于带电粒子在施加外部能量(电势差 U)的作用下沿一定方向运动而产生的。每种物质都有各自的特性,这些特性会以不同的方式影响电流在其中的流动。这些特性通过电阻 R 来评估。

Georg Ohm 根据经验确定了影响给定物质电阻大小的因素 其依赖公式 以他的名字命名的电压和电流。电阻的 SI 单位就是以他的名字命名的。 1欧姆是106.3厘米长、截面积为1平方毫米的均质水银柱在0℃时测得的电阻值。

电流强度和电阻

定义

为了在实践中评估和应用电气设备生产材料,引入了术语“导体电阻”……添加的形容词“特定”表示所讨论物质可接受的体积参考值的使用系数。这使得评估不同材料的电气参数成为可能。

在这种情况下,考虑到导线的电阻随着其长度的增加和横截面的减小而增加。 SI系统使用的是1米长、1平方米截面的同质导线的体积……在技术计算中,使用了系统外一个过时但方便的体积单位,由1米的长度和面积组成1 mm.2... 电阻 ρ 的计算公式如图所示。

导线电阻

为了确定物质的电特性,引入了另一个特性——比电导率 b。它与电阻值成反比,决定了材料传导电流的能力:b=1/p。

电阻如何取决于温度

材料的导电性受其温度影响。不同组的物质在加热或冷却时表现不同。对于在炎热和寒冷天气下在户外运行的电线,已考虑到此属性。

温度对电阻的影响

导体的材料和电阻率的选择要考虑其运行条件。

加热过程中导线对电流通过的电阻增加的原因是,随着其中金属温度的升高,原子和电荷载流子在各个方向的运动强度增加,这造成了不必要的障碍带电粒子在一个方向上的运动,并降低了它们的通量值。

如果金属的温度降低,则电流通过的条件会改善。当冷却到临界温度时,许多金属会出现超导现象,此时它们的电阻几乎为零。此特性广泛用于大功率电磁铁。

温度对金属导电性的影响被电气工业用于制造普通白炽灯。他们的 镍铬合金线 当电流通过时,它被加热到发出光通量的状态。在正常情况下,镍铬合金的电阻约为 1.05 ÷ 1.4 (ohm ∙ mm2) / m。

当灯泡在电压下开启时,大电流通过灯丝,金属很快升温。同时,电路的电阻增加,将启动电流限制在获得照明所需的标称值.这样,电流强度的简单调节是通过镍铬螺旋线进行的,无需使用 LED 和荧光光源中使用的复杂镇流器。

工程中使用的材料的电阻如何

有色贵金属具有最好的导电性能。因此,电气设备中的关键触点由银制成。但这增加了整个产品的最终价格。最可接受的选择是使用更便宜的金属。例如,铜的电阻等于 0.0175 (ohm ∙ mm2) / m 非常适合此类用途。

贵金属——金、银、铂、钯、铱、铑、钌和锇,主要以其高耐化学性和在珠宝中的漂亮外观而得名。此外,金、银和铂具有很高的可塑性,而铂族金属难熔,并且与黄金一样具有化学惰性。贵金属的这些优点结合在一起。

具有良好导电性的铜合金用于制造分流器,以限制大电流流过大功率电流表的测量头。

铝的电阻 0.026 ÷ 0.029 (ohm ∙ mm2) / m 略高于铜,但这种金属的产量和价格较低。它也更轻。这解释了它在电力中广泛用于生产外部电线和电缆芯的原因。

铁的电阻 0.13 (ohm ∙ mm2) / m 也允许它用于传输电流,但这会导致更大的功率损耗。钢合金具有更高的强度。因此,钢绞线被编织到高压电力线的铝制架空导线中,以承受破断载荷。

当电线上结冰或强风时尤其如此。

一些合金,例如康斯坦丁和镍,在一定范围内具有热稳定的电阻特性。 Nickeline 的电阻在 0 到 100 摄氏度之间几乎没有变化。因此,变阻器线圈由镍制成。

在测量仪器中,铂电阻值随温度严格变化的特性被广泛使用。如果将来自稳压源的电流通过铂丝并计算电阻值,它将指示铂的温度。这允许刻度以对应于欧姆值的度数进行刻度。此方法允许您以几分之一度的精度测量温度。

铂电阻特性的应用

有时,为了解决实际问题,您需要知道电缆的一般电阻或特定电阻……为此,电缆产品目录针对每个值提供了单芯电感和有源电阻的值横截面。它们用于计算允许的负载、产生的热量、确定允许的运行条件和选择有效的保护。

金属的电导率受其加工方式的影响。使用压力进行塑性变形会破坏晶格结构,增加缺陷数量并增加电阻。为了减少它,使用再结晶退火。

拉伸或压缩金属会导致它们发生弹性变形,由此电子的热振动幅度会降低,电阻也会有所降低。

在设计接地系统时,必须考虑 土壤阻力…它的定义与上述方法不同,以 SI 单位 - 欧姆进行测量。仪表。借助它,可以评估地下电流分布的质量。
土壤阻力对土壤水分和温度的依赖性:

土壤阻力对土壤水分和温度的依赖性
土壤阻力对土壤水分和温度的依赖性

土壤电导率受许多因素影响,包括土壤水分、密度、颗粒大小、温度、盐、酸和碱的浓度。

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