Rezistența electrică a nichelului și a fierului. Rezistenta electrica specifica. Definiție

Cuprul este unul dintre cele mai bune materiale conductoare. Densitatea cuprului la 20 ° C este de 8,95 g / cm 3, punctul de topire este de 1083 ° C. Cuprul este ușor activ din punct de vedere chimic, dar se dizolvă ușor în acid azotic și se dizolvă în acizi clorhidric și sulfuric diluați numai în prezența oxidanților. agenţi (oxigen). În aer, cuprul este rapid acoperit cu un strat subțire de oxid de culoare închisă, dar această oxidare nu pătrunde adânc în metal și servește ca protecție împotriva coroziunii ulterioare. Cuprul se pretează bine la forjare și laminare fără încălzire.

Folosit pentru fabricare cupru electroliticîn lingouri care conţin 99,93% cupru pur.

Conductibilitatea electrică a cuprului depinde foarte mult de cantitatea și tipul de impurități și, într-o măsură mai mică, de prelucrarea mecanică și termică. Rezistivitatea cuprului la 20 ° C este 0,0172-0,018 ohm x mm2 / m.

Pentru fabricarea conductorilor se folosește cuprul moale, semidur sau dur cu o greutate specifică de 8,9, 8,95 și, respectiv, 8,96 g/cm 3.

Pentru fabricarea pieselor de piese purtătoare de curent este utilizat pe scară largă cupru în aliaje cu alte metale. Cele mai utilizate aliaje sunt:

Alama este un aliaj de cupru și zinc, care conține cel puțin 50% cupru în aliaj, cu adaos de alte metale. alama 0,031 - 0,079 ohm x mm2/m. Există alamă - tompak cu un conținut de cupru de peste 72% (are ductilitate ridicată, proprietăți anticorozive și anti-fricțiune) și alame speciale cu adaos de aluminiu, staniu, plumb sau mangan.

Contact din alamă

Bronzurile sunt un aliaj de cupru și staniu cu un aditiv din diferite metale. În funcție de conținutul componentului principal din aliaj, bronzurile sunt numite staniu, aluminiu, siliciu, fosfor și cadmiu. Rezistivitatea bronzului 0,021 - 0,052 ohmi x mm 2 /m.

Alama și bronzul se disting prin bune mecanice și proprietati fizice si chimice. Sunt ușor de prelucrat prin turnare și presiune, rezistente la coroziune atmosferică.

Aluminiu - prin calitățile sale al doilea material conductor după cupru. Punct de topire 659,8 ° C. Densitatea aluminiului la o temperatură de 20 ° - 2,7 g / cm 3. Aluminiul este ușor de turnat și bine prelucrat. La o temperatură de 100 - 150 ° C, aluminiul este forjat și ductil (poate fi rulat în foi de până la 0,01 mm grosime).

Conductibilitatea electrică a aluminiului puternic dependent de impurități și puțin de tratament mecanic și termic. Cum compoziție mai curată aluminiu, cu atât conductivitatea electrică este mai mare și o rezistență mai bună la atacul chimic. Prelucrarea, laminarea și recoacerea afectează în mod semnificativ rezistența mecanică a aluminiului. Aluminiul prelucrat la rece își mărește duritatea, elasticitatea și rezistența la tracțiune. Rezistivitatea aluminiului la 20 ° С 0,026 - 0,029 ohmi x mm 2 / m.

La înlocuirea cuprului cu aluminiu, secțiunea transversală a conductorului trebuie mărită în ceea ce privește conductivitățile, adică de 1,63 ori.

Cu o conductivitate egală, un conductor de aluminiu va fi de 2 ori mai ușor decât un conductor de cupru.

Pentru fabricarea conductorilor se folosește aluminiu, care conține cel puțin 98% aluminiu pur, siliciu nu mai mult de 0,3%, fier nu mai mult de 0,2%

Pentru fabricarea pieselor de piese purtătoare de curent, utilizați aliaje de aluminiu cu alte metale, de exemplu: duraluminiu - un aliaj de aluminiu cu cupru și mangan.

Silumin este un aliaj ușor de aluminiu turnat cu un amestec de siliciu, magneziu, mangan.

Aliajele de aluminiu au proprietăți bune de turnare și rezistență mecanică ridicată.

Cele mai utilizate pe scară largă în inginerie electrică sunt următoarele aliaje de aluminiu:

Aliaj de aluminiu forjat marca AD având aluminiu nu mai puțin de 98,8 și alte impurități până la 1,2.

Aliaj de aluminiu forjat grad AD1 având aluminiu nu mai puțin de 99,3 n alte impurități până la 0,7.

Aliaj de aluminiu forjat marca AD31 având aluminiu 97,35 - 98,15 și alte impurități 1,85 -2,65.

Aliajele de clase AD și AD1 sunt utilizate pentru fabricarea carcaselor și matrițelor clemelor de feronerie. Profilele și anvelopele utilizate pentru conductorii electrici sunt realizate din aliaj de calitate AD31.

Produsele realizate din aliaje de aluminiu ca urmare a tratamentului termic dobândesc rezistență ridicată la tracțiune și curgere (fluaj).

Fier - punct de topire 1539°C. Densitatea fierului este de 7,87. Fierul se dizolvă în acizi, se oxidează cu halogeni și oxigen.

În inginerie electrică, se folosesc oțeluri de diferite grade, de exemplu:

oteluri carbon- aliaje maleabile de fier cu carbon și alte impurități metalurgice.

Rezistenta specifica a otelurilor carbon este de 0,103 - 0,204 ohm x mm 2 /m.

Oteluri aliate- aliaje cu adaosuri de crom, nichel și alte elemente adăugate la oțel carbon.

Otelurile au bune.

Ca aditivi în aliaje, precum și pentru fabricarea lipiturilor și implementarea metalelor conductoare, sunt utilizate pe scară largă următoarele:

Cadmiu- metal maleabil. Punctul de topire al cadmiului este de 321°C. Rezistivitate 0,1 ohm x mm 2 /m. În electrotehnică, cadmiul este utilizat pentru prepararea lipiturii cu punct de topire scăzut și pentru acoperiri de protecție (cadmiu) pe suprafețele metalice. În ceea ce privește proprietățile sale anticorozive, cadmiul este aproape de zinc, dar straturile de cadmiu sunt mai puțin poroase și sunt aplicate într-un strat mai subțire decât zincul.

Nichel - punct de topire 1455°C. Rezistența specifică a nichelului este de 0,068 - 0,072 ohm x mm 2 /m. La temperaturi normale, nu este oxidat de oxigenul atmosferic. Nichelul este utilizat în aliaje și pentru acoperirea de protecție (nichelare) a suprafețelor metalice.

Staniu - punct de topire 231,9 ° C. Rezistența specifică a staniului este de 0,124 - 0,116 ohm x mm 2 /m. Staniul este utilizat pentru lipirea unui strat protector (coasitor) a metalelor în formă pură și sub formă de aliaje cu alte metale.

Plumb - punct de topire 327,4°C. Rezistivitate 0,217 - 0,227 ohm x mm 2 /m. Plumbul este folosit în aliaje cu alte metale ca material rezistent la acizi. Se adaugă aliajelor de lipit (liduri).

Argintul este un metal foarte maleabil, maleabil. Punctul de topire al argintului este de 960,5°C. Argintul este cel mai bun conductor de căldură și curent electric. Rezistența specifică a argintului este de 0,015 - 0,016 ohm x mm 2 / m. Argintul este folosit pentru acoperirea de protecție (argintirea) suprafețelor metalice.

Antimoniul este un metal fragil, lucios, cu punct de topire 631°C. Antimoniul este folosit sub formă de aditivi în aliajele de lipit (lipituri).

Cromul este un metal dur, strălucitor. Punct de topire 1830°C. Nu se schimbă în aer la temperatura normală. Rezistența specifică a cromului este de 0,026 ohm x mm 2 /m. Cromul este utilizat în aliaje și pentru acoperirea de protecție (cromare) a suprafețelor metalice.

Zinc - punct de topire 419,4°C. Rezistivitatea zincului 0,053 - 0,062 ohmi x mm 2 /m. În aerul umed, zincul se oxidează, devenind acoperit cu un strat de oxid, care protejează împotriva atacurilor chimice ulterioare. În electrotehnică, zincul este utilizat ca aditiv în aliaje și lipituri, precum și pentru o acoperire de protecție (galvanizare) a suprafețelor pieselor metalice.

Capacitatea unui metal de a trece un curent încărcat prin el însuși se numește. La rândul său, rezistența este una dintre caracteristicile materialului. Cu cât este mai mare rezistența electrică la o anumită tensiune, cu atât aceasta va fi mai mică.Caracterizează forța de rezistență a conductorului la mișcarea electronilor încărcați direcționați de-a lungul acestuia. Deoarece proprietatea de transmisie a energiei electrice este reciproca rezistenței, înseamnă că aceasta va fi exprimată sub formă de formule ca raport de 1 / R.

Rezistivitatea depinde întotdeauna de calitatea materialului utilizat la fabricarea dispozitivelor. Se măsoară pe baza parametrilor unui conductor cu o lungime de 1 metru și o suprafață a secțiunii transversale de 1 milimetru pătrat. De exemplu, proprietatea rezistenței specifice a cuprului este întotdeauna 0,0175 Ohm, pentru aluminiu - 0,029, fier - 0,135, constantan - 0,48, nicrom - 1-1,1. Rezistența specifică a oțelului este egală cu numărul 2 * 10-7 Ohm.m

Rezistența la curent este direct proporțională cu lungimea conductorului de-a lungul căruia se mișcă. Cu cât dispozitivul este mai lung, cu atât rezistența este mai mare. Va fi mai ușor să înveți această dependență dacă îți imaginezi două perechi imaginare de vase comunicând între ele. Pentru o pereche de dispozitive, lăsați tubul de conectare să rămână mai subțire, iar pentru celălalt, mai gros. Când ambele perechi sunt umplute cu apă, trecerea lichidului în tubul gros va fi mult mai rapidă, deoarece va avea mai puțină rezistență la curgerea apei. Prin această analogie, este mai ușor pentru el să treacă de-a lungul unui conductor gros decât unul subțire.

Rezistivitatea, ca unitate SI, se măsoară în ohm.m. Conductibilitatea depinde de calea liberă medie a particulelor încărcate, care este caracterizată de structura materialului. Metalele fara impuritati, in care cea mai corecta, au cele mai mici valori de contracarare. În schimb, impuritățile distorsionează rețeaua, crescând astfel performanța acesteia. Rezistivitatea metalelor este situată într-un interval restrâns de valori la temperatură normală: de la argint de la 0,016 la 10 μOhm.m (aliaje de fier și crom cu aluminiu).

Despre caracteristicile mișcării încărcatului

electronii dintr-un conductor sunt afectați de temperatură, deoarece pe măsură ce aceasta crește, amplitudinea oscilațiilor undei ale ionilor și atomilor existenți crește. Ca rezultat, electronii au mai puțin spațiu liber pentru mișcarea normală în rețeaua cristalină. Și asta înseamnă că obstacolul în calea mișcării ordonate crește. Rezistivitatea oricărui conductor, ca de obicei, crește liniar odată cu creșterea temperaturii. Și pentru semiconductori, dimpotrivă, este caracteristică o scădere cu grade crescânde, deoarece din această cauză se eliberează multe sarcini care creează direct un curent electric.

Procesul de răcire a unor conductori metalici la temperatura dorită, aduce rezistivitatea lor la o stare bruscă și scade la zero. Acest fenomen a fost descoperit în 1911 și numit supraconductivitate.

Rezistivitatea metalelor este capacitatea lor de a rezista curentului electric care trece prin ele. Unitatea de măsură a acestei valori este Ohm * m (Ohm-metru). Litera greacă ρ (rho) este folosită ca simbol. Performanta ridicata rezistivitateînseamnă o conductivitate slabă a unei sarcini electrice de către unul sau altul material.

Specificații de oțel

Înainte de a analiza în detaliu rezistivitatea oțelului, ar trebui să vă familiarizați cu proprietățile sale fizice și mecanice de bază. Datorită calităților sale, acest material este utilizat pe scară largă în sectorul de producție și în alte domenii ale vieții și activităților oamenilor.

Oțelul este un aliaj de fier și carbon, conținut într-o cantitate care nu depășește 1,7%. Pe lângă carbon, oțelul conține o anumită cantitate de impurități - siliciu, mangan, sulf și fosfor. În ceea ce privește calitățile sale, este mult mai bun decât fonta, se întărește ușor, se forjează, rulează și alte tipuri de prelucrare. Toate tipurile de oțeluri se caracterizează prin rezistență și ductilitate ridicate.

În funcție de scopul său, oțelul este împărțit în structural, instrument și, de asemenea, cu special proprietăți fizice. Fiecare dintre ele conține o cantitate diferită de carbon, datorită căreia materialul dobândește anumite calități specifice, de exemplu, rezistență la căldură, rezistență la căldură, rezistență la rugină și coroziune.

Un loc aparte il ocupa otelurile electrice produse in format tabla si folosite la fabricarea produselor electrice. Pentru obtinerea acestui material se efectueaza dopaje cu siliciu, care ii poate imbunatati proprietatile magnetice si electrice.

Pentru ca oțelul electric să dobândească caracteristicile necesare, trebuie îndeplinite anumite cerințe și condiții. Materialul trebuie să fie ușor magnetizat și remagnetizat, adică să aibă o permeabilitate magnetică ridicată. Astfel de oțeluri sunt bune, iar inversarea magnetizării lor se realizează cu pierderi minime.

Dimensiunile și masa miezurilor și înfășurărilor magnetice, precum și eficiența transformatoarelor și temperatura de funcționare a acestora depind de respectarea acestor cerințe. Îndeplinirea condițiilor este influențată de mulți factori, inclusiv de rezistivitatea oțelului.

Rezistivitate și alți indicatori

Valoarea rezistivității electrice este raportul dintre intensitatea câmpului electric din metal și densitatea curentului care curge în el. Pentru calcule practice se utilizează formula: în care ρ este rezistivitatea metalului (Ohm * m), E- intensitatea câmpului electric (V/m) și J- densitatea curentului electric în metal (A/m 2). Cu o putere foarte mare a câmpului electric și o densitate scăzută de curent, rezistivitatea metalului va fi ridicată.

Există o altă mărime numită conductivitate electrică, inversa rezistivității, care indică gradul de conductivitate a curentului electric de către un anumit material. Este determinat de formula și este exprimat în unități de Sm / m - Siemens pe metru.

Rezistivitatea este strâns legată de rezistența electrică. Cu toate acestea, au diferențe între ei. În primul caz, aceasta este o proprietate a materialului, inclusiv a oțelului, iar în al doilea caz, este determinată proprietatea întregului obiect. Calitatea unui rezistor este influențată de o combinație de mai mulți factori, în primul rând forma și rezistivitatea materialului din care este fabricat. De exemplu, dacă a fost folosit un fir subțire și lung pentru a face un rezistor de sârmă, atunci rezistența acestuia va fi mai mare decât cea a unui rezistor realizat dintr-un fir gros și scurt din același metal.

Un alt exemplu sunt rezistențele de sârmă de același diametru și lungime. Cu toate acestea, dacă într-unul dintre ele materialul are o rezistivitate ridicată, iar în celălalt este scăzută, atunci, în consecință, rezistența electrică din primul rezistor va fi mai mare decât în ​​al doilea.

Cunoscând proprietățile de bază ale materialului, puteți utiliza rezistivitatea oțelului pentru a determina valoarea rezistenței conductorului de oțel. Pentru calcule, pe lângă rezistivitatea electrică, vor fi necesare diametrul și lungimea firului în sine. Calculele se efectuează după următoarea formulă: , în care R este (Ohm), ρ - rezistivitatea oțelului (Ohm * m), L- corespunde lungimii firului, DAR- aria secțiunii sale transversale.

Există o dependență a rezistivității oțelului și a altor metale de temperatură. În majoritatea calculelor, se utilizează temperatura camerei - 20 0 C. Toate modificările sub influența acestui factor sunt luate în considerare folosind coeficientul de temperatură.

De îndată ce electricitatea a părăsit laboratoarele oamenilor de știință și a început să fie introdusă pe scară largă în practica vieții de zi cu zi, s-a pus problema găsirii unor materiale care au anumite caracteristici, uneori complet opuse, în raport cu fluxul de curent electric prin ele.

De exemplu, la transmiterea energiei electrice pe o distanță lungă, au fost impuse cerințe asupra materialului firelor pentru a minimiza pierderile datorate încălzirii Joule în combinație cu caracteristicile de greutate redusă. Un exemplu în acest sens sunt liniile electrice de înaltă tensiune familiare realizate din fire de aluminiu cu miez de oțel.

Sau, invers, pentru a crea încălzitoare electrice tubulare compacte au fost necesare materiale cu o rezistență electrică relativ mare și stabilitate termică ridicată. Cel mai simplu exemplu de dispozitiv care utilizează materiale cu proprietăți similare este arzătorul unei sobe electrice obișnuite de bucătărie.

De la conductorii utilizați în biologie și medicină ca electrozi, sonde și sonde, sunt necesare rezistență chimică ridicată și compatibilitate cu biomaterialele, combinate cu rezistență scăzută la contact.

O întreagă galaxie de inventatori din tari diferite: Anglia, Rusia, Germania, Ungaria și SUA. Thomas Edison, după ce a efectuat mai mult de o mie de experimente pentru a testa proprietățile materialelor potrivite pentru rolul filamentelor, a creat o lampă cu o spirală de platină. Lămpile Edison, deși aveau o durată de viață lungă, nu erau practice din cauza costului ridicat al materiei prime.

Lucrările ulterioare ale inventatorului rus Lodygin, care a propus folosirea tungstenului și molibdenului refractar relativ ieftine cu o rezistivitate mai mare ca materiale de filet, a descoperit uz practic. În plus, Lodygin a propus pomparea aerului din becurile incandescente, înlocuirea acestuia cu gaze inerte sau nobile, ceea ce a dus la crearea lămpilor cu incandescență moderne. Pionierul producției în masă a lămpilor electrice accesibile și durabile a fost General Electric, căreia Lodygin i-a cesionat drepturile asupra patentelor sale și apoi a lucrat cu succes în laboratoarele companiei pentru o lungă perioadă de timp.

Această listă poate fi continuată, deoarece mintea umană iscoditoare este atât de inventiva încât uneori, pentru a rezolva o anumită problemă tehnică, are nevoie de materiale cu proprietăți până acum necunoscute sau cu combinații incredibile ale acestor proprietăți. Natura nu mai ține pasul cu poftele noastre, iar oameni de știință din întreaga lume s-au alăturat cursei pentru a crea materiale care nu au analogi naturali.

Una dintre cele mai importante caracteristici ale materialelor naturale și sintetizate este rezistivitatea electrică. Un exemplu de dispozitiv electric în care această proprietate este utilizată în forma sa pură este siguranța, care ne protejează echipamentele electrice și electronice de efectele curentului care depășește valorile admise.

În același timp, trebuie remarcat faptul că sunt înlocuitori de casă pentru siguranțe standard, realizate fără cunoașterea rezistivității materialului, care provoacă uneori nu numai arderea diferitelor elemente. circuite electrice, dar și apariția incendiilor în case și aprinderea cablajelor la mașini.

Același lucru este valabil și pentru înlocuirea siguranțelor în rețelele de alimentare, atunci când este instalată o siguranță cu un curent de funcționare mai mare în locul unei siguranțe cu un rating mai mic. Acest lucru duce la supraîncălzirea cablajului electric și chiar, ca urmare, la apariția unor incendii cu consecințe triste. Acest lucru este valabil mai ales pentru casele cu cadru.

Referință istorică

Conceptul de rezistivitate electrică a apărut datorită lucrărilor faimosului fizician german Georg Ohm, care a fundamentat teoretic și, în cursul a numeroase experimente, a demonstrat relația dintre puterea curentului, forța electromotoare a bateriei și rezistența tuturor părților circuit, descoperind astfel legea elementară circuit electric, apoi numit după el. Ohm a investigat dependența mărimii curentului care curge de mărimea tensiunii aplicate, de lungimea și forma materialului conductor, precum și de tipul de material folosit ca mediu conductor.

În același timp, trebuie să aducem un omagiu muncii lui Sir Humphrey Davy, un chimist, fizician și geolog englez, care a fost primul care a stabilit dependența rezistenței electrice a unui conductor de lungimea și aria secțiunii sale transversale și a remarcat, de asemenea, dependența conductivității electrice de temperatură.

Investigand dependența fluxului de curent electric de tipul de materiale, Ohm a descoperit că fiecare material conductor disponibil avea o caracteristică inerentă de rezistență la fluxul de curent.

Trebuie remarcat faptul că pe vremea lui Ohm, unul dintre cei mai răspândiți conductori de astăzi - aluminiul - avea statutul de metal deosebit de prețios, așa că Ohm s-a limitat la experimente cu cupru, argint, aur, platină, zinc, cositor, plumb. și fierul de călcat.

În cele din urmă, Ohm a introdus conceptul de rezistivitate electrică a unui material ca o caracteristică fundamentală, neștiind absolut nimic despre natura fluxului de curent în metale sau despre dependența rezistenței acestora de temperatură.

Rezistenta electrica specifica. Definiție

Rezistivitatea electrică sau pur și simplu rezistivitatea este o caracteristică fizică fundamentală a unui material conductiv care caracterizează capacitatea unei substanțe de a împiedica trecerea unui curent electric. Notat cu litera greacă ρ (pronunțat rho) și se calculează din formula empirică de calcul a rezistenței obținută de Georg Ohm.

sau de aici

unde R este rezistența în ohmi, S este aria în m²/, L este lungimea în m

Unitatea de măsură a rezistivității electrice în Sistemul internațional de unități SI este exprimată în Ohm m.

Aceasta este rezistența unui conductor cu o lungime de 1 m și o suprafață a secțiunii transversale de 1 m² / o valoare de 1 ohm.

În inginerie electrică, pentru comoditatea calculelor, se obișnuiește să se utilizeze derivata rezistivității electrice, exprimată în Ohm mm² / m. Valorile de rezistivitate pentru cele mai comune metale și aliajele acestora pot fi găsite în cărțile de referință relevante.

Tabelele 1 și 2 prezintă valorile rezistivității diferitelor materiale cele mai comune.

Tabelul 1. Rezistivitatea unor metale

Tabelul 2. Rezistivitatea aliajelor comune

Rezistența electrică specifică a diferitelor medii. Fizica fenomenelor

Rezistențe electrice specifice ale metalelor și aliajelor acestora, semiconductori și dielectrici

Astăzi, înarmați cu cunoștințe, suntem capabili să calculăm în avans rezistivitatea electrică a oricărui material, atât natural, cât și sintetizat, pe baza acestuia. compoziție chimicăși starea fizică așteptată.

Aceste cunoștințe ne ajută să folosim mai bine posibilitățile materialelor, uneori destul de exotice și unice.

Având în vedere ideile predominante, din punct de vedere al fizicii, solidele sunt împărțite în substanțe cristaline, policristaline și amorfe.

Cea mai ușoară cale, în ceea ce privește calculul tehnic al rezistivității sau măsurarea acesteia, este cazul substanțelor amorfe. Nu au o structură cristalină pronunțată (deși pot avea incluziuni microscopice ale unor astfel de substanțe), sunt relativ omogene ca compoziție chimică și prezintă proprietăți caracteristice unui anumit material.

Pentru substanțele policristaline formate dintr-o colecție de cristale relativ mici de aceeași compoziție chimică, comportamentul proprietăților nu este foarte diferit de comportamentul substanțelor amorfe, deoarece rezistivitatea electrică este de obicei definită ca o proprietate agregată integrală a unei anumite probe de material.

Situația este mai complicată cu substanțele cristaline, în special cu monocristalele, care au rezistivitate electrică și alte caracteristici electrice diferite în raport cu axele de simetrie ale cristalelor lor. Această proprietate se numește anizotropie cristalină și este utilizată pe scară largă în tehnologie, în special, în circuitele de inginerie radio ale oscilatoarelor de cuarț, unde stabilitatea frecvenței este determinată tocmai de generarea de frecvențe inerente unui anumit cristal de cuarț.

Fiecare dintre noi, fiind proprietarul unui computer, tabletă, telefon mobil sau smartphone, inclusiv deținătorii de ceasuri electronice de mână până la iWatch, în același timp este proprietarul unui cristal de cuarț. Pe baza acestui fapt, se poate aprecia amploarea utilizării rezonatoarelor de cuarț în electronică, estimată la zeci de miliarde.

Printre altele, rezistivitatea multor materiale, în special a semiconductorilor, depinde de temperatură, așa că datele de referință sunt de obicei date cu temperatura de măsurare, de obicei 20 °C.

Proprietățile unice ale platinei, care are o dependență constantă și bine studiată a rezistivității electrice de temperatură, precum și posibilitatea de a obține metal de înaltă puritate, au servit ca o condiție prealabilă pentru crearea de senzori pe baza ei într-un interval larg de temperatură. .

Pentru metale, răspândirea valorilor de referință ale rezistivității se datorează metodelor de fabricație a probelor și purității chimice a metalului acestei probe.

Pentru aliaje, o gamă mai largă de valori de referință ale rezistivității se datorează metodelor de preparare a probei și variabilității compoziției aliajului.

Rezistivitatea electrică a lichidelor (electroliți)

Înțelegerea rezistivității lichidelor se bazează pe teoriile disocierii termice și ale mobilității cationilor și anionilor. De exemplu, în cel mai comun lichid de pe Pământ, apa obișnuită, unele dintre moleculele sale se descompun în ioni sub influența temperaturii: cationi H+ și anioni OH–. Când se aplică o tensiune externă electrozilor scufundați în apă în condiții normale, apare un curent din cauza mișcării ionilor menționați mai sus. După cum sa dovedit, în grupuri de apă se formează asociații întregi de molecule, uneori combinate cu cationi H+ sau anioni OH–. Prin urmare, transferul de ioni prin clustere sub influența tensiune electrică se întâmplă astfel: primind un ion în direcția câmpului electric aplicat pe o parte, clusterul „pica” un ion similar pe cealaltă parte. Prezența clusterelor în apă explică perfect faptul științific că la o temperatură de aproximativ 4 ° C, apa are cea mai mare densitate. Majoritatea moleculelor de apă în acest caz sunt în clustere datorită acțiunii hidrogenului și a legăturilor covalente, practic în stare cvasicristalină; în acest caz, disocierea termică este minimă, iar formarea cristalelor de gheață, care are o densitate mai mică (gheața plutește în apă), încă nu a început.

În general, rezistivitatea lichidelor arată o dependență mai puternică de temperatură, astfel încât această caracteristică se măsoară întotdeauna la o temperatură de 293 K, ceea ce corespunde unei temperaturi de 20 °C.

Pe lângă apă, există un număr mare de alți solvenți capabili să creeze cationi și anioni de soluți. Cunoașterea și măsurarea rezistivității unor astfel de soluții este, de asemenea, de mare importanță practică.

Pentru solutii apoase săruri, acizi și alcalii, concentrația solutului joacă un rol semnificativ în determinarea rezistivității unei soluții. Un exemplu este următorul tabel, care arată valorile rezistivității diferitelor substanțe dizolvate în apă la o temperatură de 18 ° C:

Tabelul 3. Valorile de rezistivitate ale diferitelor substanțe dizolvate în apă la o temperatură de 18 °C

Datele tabelelor sunt preluate din Brevetul de referință fizică și tehnică, volumul 1, - M .: 1960

Rezistivitatea izolatorilor

De mare importanță în ramurile ingineriei electrice, electronice, inginerie radio și robotică este o întreagă clasă de diverse substanțe care au o rezistivitate relativ mare. Indiferent de lor starea de agregare, fie că sunt solide, lichide sau gazoase, astfel de substanțe se numesc izolatori. Astfel de materiale sunt folosite pentru a izola părțile individuale ale circuitelor electrice unele de altele.

Un exemplu de izolatori solidi este banda electrică flexibilă familiară, datorită căreia restaurăm izolația atunci când conectăm diverse fire. Mulți sunt familiarizați cu izolatorii de suspensie din porțelan. linii aeriene linii de transmisie, placi de textolit cu componente electronice, care fac parte din majoritatea produselor electronice, ceramica, sticla si multe alte materiale. Materialele izolatoare solide moderne pe bază de materiale plastice și elastomeri fac sigură utilizarea curentului electric de diferite tensiuni într-o mare varietate de dispozitive și dispozitive.

Pe lângă izolatorii solizi, izolatorii lichidi cu rezistivitate ridicată sunt utilizați pe scară largă în inginerie electrică. ÎN transformatoare de putere Uleiul lichid de transformator previne defecțiunile între ture din cauza EMF de auto-inducție, izolând în mod fiabil spirele înfășurărilor. În întrerupătoarele cu ulei, uleiul este folosit pentru a stinge arcul electric care apare la comutarea surselor de curent. Uleiul de condensator este folosit pentru a crea condensatoare compacte cu performanțe electrice ridicate; pe lângă aceste uleiuri, uleiul de ricin natural și uleiurile sintetice sunt folosite ca izolatori lichizi.

La presiunea atmosferică normală, toate gazele și amestecurile lor sunt izolatori excelenți din punct de vedere al ingineriei electrice, dar gazele nobile (xenon, argon, neon, kripton), datorită inerției lor, au o rezistivitate mai mare, care este utilizată pe scară largă în unele domenii ale tehnologiei.

Dar cel mai comun izolator este aerul, compus în principal din azot molecular (75% din masă), oxigen molecular (23,15% din masă), argon (1,3% din masă), dioxid de carbon, hidrogen, apă și unele impurități.diverse gaze nobile. . Izolează fluxul de curent în întrerupătoarele de lumină convenționale de uz casnic, întrerupătoarele de curent bazate pe relee, demaroare magnetice și întrerupătoare mecanice. Trebuie remarcat faptul că o scădere a presiunii gazelor sau a amestecurilor acestora sub presiunea atmosferică duce la o creștere a rezistivității lor electrice. Izolatorul ideal în acest sens este vidul.

Rezistenta electrica specifica a diverselor soluri

Unul dintre cele mai importante moduri protecția unei persoane de efectul dăunător al curentului electric în cazul accidentelor instalațiilor electrice este un dispozitiv pământ de protecție.

Este conectarea intenționată a unei carcase sau carcase electrice la un dispozitiv de protecție la pământ. De obicei, împământarea se realizează sub formă de benzi de oțel sau cupru, țevi, tije sau unghiuri îngropate în pământ la o adâncime mai mare de 2,5 metri, care, în caz de accident, asigură fluxul de curent de-a lungul circuitului. dispozitiv - carcasă sau carcasă - pământ - fir neutru sursă curent alternativ. Rezistența acestui circuit nu trebuie să fie mai mare de 4 ohmi. În acest caz, tensiunea de pe carcasa dispozitivului de urgență este redusă la valori care sunt sigure pentru oameni, iar dispozitivele automate pentru protejarea circuitului electric într-un fel sau altul opresc dispozitivul de urgență.

La calcularea elementelor de împământare de protecție, cunoașterea rezistivității solurilor joacă un rol important, care poate varia într-o gamă largă.

În conformitate cu datele din tabelele de referință, aria dispozitivului de împământare este selectată, numărul de elemente de împământare și proiectarea reală a întregului dispozitiv sunt calculate din aceasta. Conectarea elementelor structurale ale dispozitivului de legare la pământ de protecție se realizează prin sudare.

Electrotomografie

Explorarea electrică studiază mediul geologic din apropierea suprafeței, este folosită pentru a căuta minereu și minerale nemetalice și alte obiecte pe baza studiului diferitelor câmpuri electrice și electromagnetice artificiale. Un caz special de explorare electrică este tomografia cu rezistivitate electrică - o metodă de determinare a proprietăților rocilor prin rezistivitatea lor.

Esența metodei este că la o anumită poziție a sursei de câmp electric se fac măsurători de tensiune pe diverse sonde, apoi sursa de câmp este mutată în alt loc sau comutată în altă sursă și măsurătorile sunt repetate. Sursele de câmp și sondele receptor de câmp sunt plasate la suprafață și în puțuri.

Apoi datele primite sunt procesate și interpretate folosind metode moderne de procesare computerizată care permit vizualizarea informațiilor sub formă de imagini bidimensionale și tridimensionale.

Fiind o metodă de căutare foarte precisă, electrotomografia oferă o asistență neprețuită geologilor, arheologilor și paleozoologilor.

Determinarea formei de apariție a zăcămintelor de minerale și a limitelor distribuției lor (conturarea) face posibilă identificarea apariției zăcămintelor de minerale, ceea ce reduce semnificativ costul dezvoltării lor ulterioare.

Pentru arheologi, această metodă de căutare oferă informații valoroase despre locația înmormântărilor antice și prezența artefactelor în acestea, reducând astfel costurile de excavare.

Paleozoologii folosesc electrotomografia pentru a căuta resturi fosilizate de animale antice; rezultatele muncii lor pot fi văzute în muzeele de științe naturale sub formă de reconstituiri uimitoare ale scheletelor megafaunei preistorice.

În plus, tomografia electrică este utilizată în construcția și exploatarea ulterioară a structurilor de inginerie: clădiri înalte, diguri, diguri, terasamente și altele.

Definițiile rezistivității în practică

Uneori pentru o soluție sarcini practice ne putem confrunta cu sarcina de a determina compoziția unei substanțe, de exemplu, un fir pentru un tăietor de spumă de polistiren. Avem două bobine de sârmă cu un diametru adecvat din diverse materiale necunoscute nouă. Pentru a rezolva problema, este necesar să găsiți rezistivitatea lor electrică și apoi să determinați materialul firului folosind diferența dintre valorile găsite sau folosind un tabel de referință.

Măsurăm cu o bandă de măsurare și tăiem 2 metri de sârmă din fiecare probă. Să determinăm diametrele firelor d₁ și d₂ cu un micrometru. Pornind multimetrul la limita inferioară a măsurării rezistenței, măsuram rezistența probei R₁. Repetăm ​​procedura pentru o altă probă și, de asemenea, îi măsurăm rezistența R₂.

Luăm în considerare faptul că aria secțiunii transversale a firelor este calculată prin formula

S \u003d π ∙ d 2 / 4

Acum formula pentru calcularea rezistivității electrice va arăta astfel:

ρ = R ∙ π ∙ d 2 /4 ∙ L

Înlocuind valorile obținute ale lui L, d₁ și R₁ în formula de calcul a rezistivității din articolul de mai sus, calculăm valoarea lui ρ₁ pentru prima probă.

ρ 1 \u003d 0,12 ohmi mm 2 / m

Înlocuind valorile obținute ale lui L, d₂ și R₂ în formulă, calculăm valoarea lui ρ₂ pentru a doua probă.

ρ 2 \u003d 1,2 ohmi mm 2 / m

Din compararea valorilor lui ρ₁ și ρ₂ cu datele de referință din tabelul 2 de mai sus, ajungem la concluzia că materialul primului eșantion este oțel, iar cel de-al doilea eșantion este nicrom, din care vom face șirul de tăiere.