Odolnost je v elektrotechnice aplikovaný koncept. Označuje, jaký odpor na jednotku délky působí materiál jedné sekce vůči proudu, který jím protéká - jinými slovy, jaký odpor má drát milimetrového průřezu dlouhý jeden metr. Tento koncept se používá v různých výpočtech elektrotechniky.
Je důležité porozumět rozdílům mezi měrným elektrickým odporem na stejnosměrný proud a měrným elektrickým odporem na střídavý proud. V prvním případě je odpor způsoben pouze působením stejnosměrného proudu na vodič. Ve druhém případě střídavý proud (může mít jakýkoli tvar: sinusový, obdélníkový, trojúhelníkový nebo libovolný) způsobuje ve vodiči dodatečně působící vířivé pole, což také vytváří odpor.
Fyzický výkon
V technických výpočtech týkajících se pokládání kabelů různých průměrů se parametry používají k výpočtu požadované délky kabelu a jeho elektrických charakteristik. Jedním z hlavních parametrů je odpor. Vzorec elektrického odporu:
ρ = R * S / l, kde:
- ρ je odpor materiálu;
- R je ohmický elektrický odpor konkrétního vodiče;
- S je průřez;
- l je délka.
Rozměr ρ se měří v Ohm • mm 2 / m, nebo po zmenšení vzorce - Ohm • m.
Hodnota ρ pro stejnou látku je vždy stejná. Je to tedy konstanta charakterizující materiál dirigenta. Obvykle je to uvedeno v adresářích. Na základě toho je již možné vypočítat technická množství.
Je důležité říci o elektrické vodivosti. Tato hodnota je inverzní odpor materiálu a používá se spolu s ním. Nazývá se také elektrická vodivost. Čím vyšší je tato hodnota, tím lépe kov vede proud. Například měrná vodivost mědi je 58, 14 m / (Ohm • mm2). Nebo v jednotkách akceptovaných v systému SI: 58 140 000 S / m. (Siemens na metr je jednotka elektrické vodivosti v SI).
Odolnost různých materiálů
Je možné mluvit o odporu pouze v přítomnosti prvků, které vedou proud, protože dielektrika mají nekonečný nebo blízký elektrický odpor. Naproti tomu kovy jsou velmi dobrými vodiči proudu. Elektrický odpor kovového vodiče můžete měřit pomocí milimetru nebo, přesněji, mikroohmmetrem. Hodnota se měří mezi jejich sondami aplikovanými na část vodiče. Umožňují vám zkontrolovat obvod, zapojení, vinutí motorů a generátorů.
Kovy se liší svou schopností vést proud. Odolnost různých kovů je parametr charakterizující tento rozdíl. Data jsou uvedena při teplotě materiálu 20 stupňů Celsia:
- Stříbro (ρ = 0, 011498 Ohm • mm 2 / m);
- Hliník (ρ = 0, 027);
Měď (ρ = 0, 011721);- Rtuť (ρ = 0, 94);
- Zlato (ρ = 0, 023);
- Železo (ρ = 0, 1);
- Wolfram (p = 0, 0551);
- Mosaz (ρ = 0, 026 … 0, 109);
- Bronz (ρ = 0, 095);
- Ocel (ρ = 0, 103 … 0, 14);
- Slitina niklu, manganu, železa a chrómu je nichrom (ρ = 1 051 … 1 398).
Parametr ρ ukazuje, jaký odpor bude mít vodič vodiče s průřezem 1 mm2. Čím větší je tato hodnota, tím větší je elektrický odpor požadovaného drátu o určité délce. Nejmenší ρ, jak je vidět ze seznamu, u stříbra bude odpor jednoho metru tohoto materiálu pouze 0, 015 Ohmů, ale je příliš drahé použít jej v průmyslovém měřítku. Další je měď, která je v přírodě mnohem běžnější (nikoli drahý, ale neželezný kov). Proto je měděné zapojení velmi běžné.
Aplikace měděného vodiče
Měď není jen dobrým vodičem elektrického proudu, ale také velmi plastickým materiálem. Díky této vlastnosti se měděné vedení lépe hodí, je odolné proti ohýbání a roztahování.
Na trhu je velmi žádaná měď. Z tohoto materiálu je vyrobeno mnoho různých produktů:
- Obrovské množství dirigentů;
- Auto díly (například radiátory);
- Hodinky;
- Počítačové komponenty
- Podrobnosti o elektrických a elektronických zařízeních.
Elektrický odpor mědi je jedním z nejlepších mezi elektricky vodivými materiály, takže na jeho základě je vytvořeno mnoho výrobků z elektrotechnického průmyslu. Kromě toho je měď snadno pájena, takže je velmi běžná v amatérském rádiu.
Vysoká tepelná vodivost mědi umožňuje použití v chladicích a topných zařízeních a plasticita umožňuje vytvořit nejmenší detaily a nejtenčí vodiče.
Vodivost versus teplota
Vodiče elektrického proudu jsou prvního a druhého druhu. Vodiče prvního druhu jsou kovy. Vodiče druhého druhu jsou vodivé roztoky kapalin. Elektrony nesou proud v prvním a proudové nosiče v druhotných vodičích jsou ionty, nabité částice elektrolytické kapaliny.
O vodivosti materiálů můžeme mluvit pouze v souvislosti s okolní teplotou. Při vyšší teplotě zvyšují vodiče prvního druhu svůj elektrický odpor a naopak naopak klesají. V souladu s tím existuje teplotní koeficient odporu materiálů. Odpor mědi Ohm m se zvyšuje s rostoucím ohřevem. Koeficient teploty α také závisí pouze na materiálu, tato hodnota nemá žádný rozměr a je rovna následujícím ukazatelům pro různé kovy a slitiny:
- Stříbro - 0, 0035;
- Železo - 0, 0066;
- Platina - 0, 0032;
- Měď - 0, 0040;
- Wolfram - 0, 0045;
- Merkur - 0, 0090;
- Constantan - 0, 000005;
- Nickelin - 0, 0003;
- Nichrome - 0, 00016.
Stanovení elektrického odporu části vodiče při zvýšené teplotě R (t) se vypočítá podle vzorce:
R (t) = R (0) · (1+ a · (tt (0))), kde:
- R (0) je odpor při počáteční teplotě;
- α je teplotní koeficient;
- t - t (0) je teplotní rozdíl.
Například s vědomím elektrického odporu mědi při 20 stupních Celsia můžeme vypočítat, co bude rovno 170 stupňům, tj. Při zahřátí na 150 stupňů. Počáteční odpor se zvýší (1 + 0, 004 · (170–20)) krát, tj. 1, 6krát.
Naopak se zvyšující se teplotou klesá vodivost materiálů. Protože se jedná o reciproční hodnotu elektrického odporu, snižuje se přesně stejná hodnota. Například elektrická vodivost mědi při zahřívání materiálu o 150 stupňů se sníží o 1, 6krát.
Existují slitiny, které prakticky nemění svůj elektrický odpor s teplotou. Takový je například konstantan. Když se teplota změní o sto stupňů, její odpor se zvýší pouze o 0, 5%.
Pokud se vodivost materiálů zhoršuje zahříváním, zlepšuje se s klesající teplotou. Souvisejícím jevem je supravodivost. Pokud snížíte teplotu vodiče pod -253 ° C, jeho elektrický odpor se prudce sníží: téměř na nulu. V tomto ohledu klesají náklady na přenos elektrické energie. Jediným problémem bylo ochlazení vodičů na takové teploty. Avšak v souvislosti s nedávnými objevy vysokoteplotních supravodičů na bázi oxidů mědi musí být materiály chlazeny na přijatelné hodnoty .