Specifični električni otpor bakra. Formula proračuna i mjerna vrijednost. Koncepti vezani za otpornost

Često u elektrotehničkoj literaturi postoji koncept "specifičnog bakra". I nehotice se zapitate šta je to?

Koncept "otpora" za bilo koji provodnik je kontinuirano povezan sa razumijevanjem procesa protoka kroz njega. električna struja. Budući da će se članak fokusirati na otpornost bakra, onda bismo trebali razmotriti njegova svojstva i svojstva metala.

Kada mi pričamo o metalima, nehotice se sjećate da svi imaju određenu strukturu - kristalnu rešetku. Atomi se nalaze u čvorovima takve rešetke i čine relativne udaljenosti, a lokacija ovih čvorova zavisi od sila interakcije atoma međusobno (odbijanje i privlačenje), a različite su za različitih metala. Elektroni se okreću oko atoma u svojim orbitama. Također se drže u orbiti ravnotežom snaga. Samo što je atomski i centrifugalan. Zamislite sliku? Možete to nazvati, u određenom smislu, statičnim.

Sada dodajmo dinamiku. Na komad bakra počinje djelovati električno polje. Šta se dešava unutar provodnika? Elektroni otkinuti silom električno polje sa svojih orbita, jure ka njegovom pozitivnom polu. Ovdje imate usmjereno kretanje elektrona, odnosno električnu struju. Ali na putu svog kretanja nailaze na atome u čvorovima kristalne rešetke i elektrone koji i dalje rotiraju oko njihovih atoma. Istovremeno gube energiju i mijenjaju smjer kretanja. Sada postaje malo jasnije značenje izraza "otpor provodnika"? To su atomi rešetke i elektroni koji rotiraju oko njih opiru se usmjerenom kretanju elektrona otrgnutih električnim poljem iz njihovih orbita. Ali koncept otpora provodnika se može nazvati zajednička karakteristika. Više individualno karakteriše otpornost svakog vodiča. Medi uključujući. Ova karakteristika je individualna za svaki metal, jer direktno ovisi samo o obliku i veličini kristalne rešetke i, u određenoj mjeri, o temperaturi. Sa povećanjem temperature provodnika, atomi vrše intenzivniju oscilaciju na mjestima rešetke. A elektroni kruže oko čvorova većom brzinom i u orbitama većeg radijusa. I, naravno, slobodni elektroni nailaze na veći otpor kada se kreću. Takva je fizika procesa.

Za potrebe elektroindustrije uspostavljena je široka proizvodnja metala poput aluminija i bakra, čija je otpornost prilično mala. Ovi metali se koriste za izradu kablova i razne vrstežice, koje se široko koriste u građevinarstvu, za proizvodnju kućanskih aparata, proizvodnju guma, namotaja transformatora i drugih elektro proizvoda.

sadržaj:

U elektrotehnici, jedan od glavnih elemenata električnih kola su žice. Njihov zadatak je propuštanje električne struje uz minimalne gubitke. Eksperimentalno je odavno utvrđeno da je, kako bi se smanjili gubici snage, žice najbolje napraviti od srebra. Upravo ovaj metal daje svojstva vodiča s minimalnim otporom u omima. Ali pošto je ovaj plemeniti metal skup, njegova upotreba u industriji je vrlo ograničena.

A glavni metali za žice su aluminijum i bakar. Nažalost, otpor gvožđa kao provodnika električne energije prevelik je da bi se napravio dobra žica. Uprkos više jeftino, koristi se samo kao noseća baza žica dalekovoda.

Tako različiti otpori

Otpor se mjeri u omima. Ali za žice, ova vrijednost je vrlo mala. Ako pokušate mjeriti testerom u načinu mjerenja otpora, nabavite tačan rezultat biće teško. Štaviše, bez obzira koju žicu uzmemo, rezultat na instrument tabli malo će se razlikovati. Ali to ne znači da će zapravo električni otpor ovih žica jednako utjecati na gubitak električne energije. Da biste to potvrdili, potrebno je analizirati formulu po kojoj se izračunava otpor:

Ova formula koristi količine kao što su:

Ispostavilo se da otpor određuje otpor. Postoji otpor izračunat po formuli koristeći drugi otpor. Ovaj specifični električni otpor ρ (grčko slovo ro) samo određuje prednost određenog metala kao električnog provodnika:

Stoga, ako se bakar, željezo, srebro ili bilo koji drugi materijal koristi za izradu identičnih žica ili vodiča posebnog dizajna, vodeća uloga to je materijal koji će igrati na svojim električnim svojstvima.

Ali u stvari, situacija s otporom je složenija od pukih proračuna korištenjem gornjih formula. Ove formule ne uzimaju u obzir temperaturu i oblik prečnika vodiča. A s povećanjem temperature, otpornost bakra, kao i svakog drugog metala, postaje veća. Veoma dobar primjer to može biti sijalica sa žarnom niti. Otpor njegove spirale možete izmjeriti testerom. Zatim, mjerenjem struje u kolu sa ovom lampom, prema Ohmovom zakonu, izračunajte njen otpor u stanju sjaja. Rezultat će biti mnogo veći nego kod mjerenja otpora testerom.

Slično, bakar neće dati očekivanu efikasnost pri struji velika snaga, ako zanemarimo formu presjek kondukter. Skin efekat, koji se očituje direktno proporcionalno povećanju struje, čini vodiče okruglog presjeka neefikasnim, čak i ako se koristi srebro ili bakar. Iz tog razloga, otpor kruga bakrene žice pri velikoj struji, može biti veća od one kod ravne aluminijske žice.

Štaviše, čak i ako su njihove površine poprečnog presjeka iste. Kod naizmjenične struje manifestira se i skin efekat koji se povećava kako se frekvencija struje povećava. Skin efekat znači da struja teži da teče bliže površini provodnika. Iz tog razloga, u nekim slučajevima je povoljnije koristiti srebrnu prevlaku žica. Čak i neznatno smanjenje površinskog otpora posrebrenog bakrenog provodnika značajno smanjuje gubitak signala.

Generalizacija koncepta otpornosti

Kao iu svakom drugom slučaju koji se odnosi na prikaz dimenzija, otpornost se izražava kroz različiti sistemi jedinice. SI (Međunarodni sistem jedinica) koristi ohm m, ali je također prihvatljivo koristiti ohm*kV mm/m (ovo je nesistemska jedinica otpornosti). Ali u stvarnom provodniku, vrijednost otpora nije konstantna. Kako se svi materijali odlikuju određenom čistoćom, koja može varirati od tačke do tačke, bilo je potrebno napraviti odgovarajući prikaz otpora u stvarnom materijalu. Omov zakon u diferencijalnom obliku postao je takva manifestacija:

Ovaj zakon se najvjerovatnije neće primjenjivati ​​na obračune domaćinstava. Ali tokom dizajna raznih elektronske komponente, na primjer, otpornici, kristalni elementi, svakako se koristi. Pošto vam omogućava da izvršite proračune na osnovu date tačke, za koju postoji gustina struje i jačina električnog polja. I odgovarajuću otpornost. Formula se primjenjuje na nehomogene izotropne i anizotropne tvari (kristali, plinsko pražnjenje, itd.).

Kako se dobija čisti bakar?

Da bi se minimizirali gubici u žicama i kabelskim jezgrama od bakra, mora biti posebno čista. To se postiže posebnim tehnološkim procesima:

• na bazi elektronskog snopa, kao i zonskog topljenja;
• ponovljeno čišćenje elektrolizom.

Kada se zatvori električni krug, na čijim stezaljkama postoji razlika potencijala, nastaje električna struja. Slobodni elektroni se pod uticajem sila električnog polja kreću duž provodnika. U svom kretanju, elektroni se sudaraju s atomima provodnika i daju im rezervu svoje energije. kinetička energija. Brzina kretanja elektrona se stalno mijenja: kada se elektroni sudaraju s atomima, molekulama i drugim elektronima, ona se smanjuje, zatim povećava pod utjecajem električnog polja i opet opada s novim sudarom. Kao rezultat toga, dirigent je postavljen ravnomerno kretanje protok elektrona brzinom od nekoliko djelića centimetra u sekundi. Posljedično, elektroni koji prolaze kroz provodnik uvijek nailaze na otpor sa njegove strane svom kretanju. Kada električna struja prođe kroz provodnik, potonji se zagrijava.

Električni otpor

Električni otpor vodiča, koji je označen latiničnim slovom r, naziva se svojstvo tijela ili okoline da se transformira električna energija u toplotu kada električna struja prođe kroz njega.

Na dijagramima je električni otpor prikazan kao što je prikazano na slici 1, a.

Promjenljivi električni otpor, koji služi za promjenu struje u kolu, naziva se reostat. Na dijagramima su reostati označeni kao što je prikazano na slici 1, b. AT opšti pogled Reostat je napravljen od žice jednog ili drugog otpora, namotane na izolacijsku podlogu. Klizač ili poluga reostata postavlja se u određeni položaj, zbog čega se željeni otpor uvodi u krug.

Dugačak provodnik malog poprečnog presjeka stvara visok otpor struje. Kratki provodnici velikog poprečnog presjeka imaju malu otpornost na struju.

Ako uzmemo dva provodnika iz različitog materijala, ali iste dužine i poprečnog presjeka, onda će provodnici provoditi struju na različite načine. Ovo pokazuje da otpor provodnika zavisi od materijala samog vodiča.

Temperatura provodnika takođe utiče na njegov otpor. Kako temperatura raste, otpor metala raste, a otpor tekućina i uglja opada. Samo neke specijalne legure metala (manganin, konstantan, niklin i druge) gotovo ne mijenjaju svoju otpornost s povećanjem temperature.

Dakle, vidimo da električni otpor provodnika zavisi od: 1) dužine provodnika, 2) poprečnog preseka provodnika, 3) materijala provodnika, 4) temperature provodnika.

Jedinica otpora je jedan ohm. Om se često označava grčkim velikim slovom Ω (omega). Dakle, umjesto da napišete "Otpor provodnika je 15 oma", možete jednostavno napisati: r= 15Ω.
1000 oma se zove 1 kiloohm(1kΩ ili 1kΩ),
1.000.000 oma se naziva 1 megaohm(1mgOhm, ili 1MΩ).

Kada se poredi otpor provodnika iz razni materijali potrebno je uzeti određenu dužinu i presjek za svaki uzorak. Tada ćemo moći procijeniti koji materijal provodi električnu struju bolje ili lošije.

Video 1. Otpor provodnika

Specifični električni otpor

Otpor u omima provodnika dužine 1 m, poprečnog presjeka od 1 mm² naziva se otpornost i označava se grčkim slovom ρ (ro).

Tabela 1 daje specifične otpore nekih vodiča.

Tabela 1

Otpornost različitih provodnika

Tabela pokazuje da željezna žica dužine 1 m i poprečnog presjeka od 1 mm² ima otpor od 0,13 oma. Da biste dobili otpor od 1 oma, potrebno je uzeti 7,7 m takve žice. Srebro ima najmanju otpornost. Otpor od 1 oma može se dobiti uzimanjem 62,5 m srebrne žice poprečnog presjeka od 1 mm². Srebro - najbolji dirigent, ali cijena srebra isključuje mogućnost njegove masovne upotrebe. Nakon srebra u tabeli dolazi bakar: 1 m bakrene žice sa poprečnim presjekom od 1 mm² ima otpor od 0,0175 oma. Da biste dobili otpor od 1 ohma, potrebno je uzeti 57 m takve žice.

Hemijski čist, dobijen rafiniranjem, bakar je našao široku upotrebu u elektrotehnici za proizvodnju žica, kablova, namotaja. električne mašine i uređaja. Aluminij i željezo se također široko koriste kao provodnici.

Otpor provodnika može se odrediti formulom:

gdje r- otpor provodnika u omima; ρ - specifični otpor provodnika; l je dužina provodnika u m; S– poprečni presjek provodnika u mm².

Primjer 1 Odrediti otpor 200 m željezne žice poprečnog presjeka 5 mm².

Primjer 2 Izračunajte otpor 2 km aluminijske žice poprečnog presjeka 2,5 mm².

Iz formule otpora možete lako odrediti dužinu, otpornost i poprečni presjek vodiča.

Primjer 3 Za radio prijemnik potrebno je namotati otpor od 30 oma od nikalne žice poprečnog presjeka od 0,21 mm². Odredite potrebnu dužinu žice.

Primjer 4 Odredite poprečni presjek od 20 m nihrom žice ako je njegov otpor 25 oma.

Primjer 5Žica poprečnog presjeka od 0,5 mm² i dužine 40 m ima otpor od 16 oma. Odredite materijal žice.

Materijal vodiča karakteriše njegovu otpornost.

Prema tabeli otpornosti nalazimo da olovo ima takav otpor.

Gore je navedeno da otpor provodnika zavisi od temperature. Hajde da uradimo sledeći eksperiment. Namotamo nekoliko metara tanke metalne žice u obliku spirale i ovu spiralu pretvaramo u baterijski krug. Da biste izmjerili struju u krugu, uključite ampermetar. Prilikom zagrijavanja spirale u plamenu plamenika, možete vidjeti da će se očitanja ampermetra smanjiti. Ovo pokazuje da otpor metalne žice raste sa zagrijavanjem.

Za neke metale, kada se zagriju za 100 °, otpor se povećava za 40 - 50%. Postoje legure koje neznatno mijenjaju svoju otpornost s toplinom. Neke specijalne legure jedva mijenjaju otpor s temperaturom. Otpor metalnih provodnika raste sa porastom temperature, otpor elektrolita (tečnih provodnika), uglja i nekih čvrste materije, naprotiv, opada.

Sposobnost metala da mijenjaju svoj otpor s promjenama temperature koristi se za konstruiranje otpornih termometara. Takav termometar je platinasta žica namotana na okvir od liskuna. Postavljanjem termometra, na primjer, u peć i mjerenjem otpora platinaste žice prije i nakon zagrijavanja, može se odrediti temperatura u peći.

Promjena otpora provodnika kada se zagrije, na 1 om početnog otpora i 1° temperature, naziva se temperaturni koeficijent otpora i označava se slovom α.

Ako na temperaturi t 0 otpor provodnika je r 0 i na temperaturi t jednaki r t, zatim temperaturni koeficijent otpora

Bilješka. Ova formula se može izračunati samo unutar određenog temperaturnog raspona (do oko 200°C).

Dajemo vrijednosti temperaturnog koeficijenta otpora α za neke metale (tabela 2).

tabela 2

Vrijednosti temperaturnog koeficijenta za neke metale

Iz formule za temperaturni koeficijent otpora određujemo r t:

r t = r 0 .

Primjer 6 Odredite otpor željezne žice zagrijane na 200°C ako je njen otpor na 0°C bio 100 oma.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 oma.

Primjer 7 Otporni termometar napravljen od platinaste žice u prostoriji sa temperaturom od 15°C imao je otpor od 20 oma. Termometar je stavljen u peć i nakon nekog vremena izmjeren mu je otpor. Ispostavilo se da je jednako 29,6 oma. Odredite temperaturu u pećnici.

električna provodljivost

Do sada smo otpor provodnika smatrali preprekom koju provodnik pruža električnoj struji. Međutim, struja teče kroz provodnik. Dakle, osim otpora (prepreke), provodnik ima i sposobnost da provodi električnu struju, odnosno provodljivost.

Što veći otpor ima vodič, to ima manju vodljivost, lošije provodi električnu struju, i obrnuto, što je manji otpor provodnika, što ima veću provodljivost, struja lakše prolazi kroz provodnik. Dakle, otpor i provodljivost provodnika su recipročne veličine.

Iz matematike je poznato da je recipročna vrijednost 5 1/5 i obrnuto, recipročna vrijednost 1/7 je 7. Dakle, ako je otpor provodnika označen slovom r, tada je provodljivost definirana kao 1/ r. Provodljivost se obično označava slovom g.

Električna provodljivost se mjeri u (1/ohm) ili simensu.

Primjer 8 Otpor provodnika je 20 oma. Odredite njegovu provodljivost.

Ako a r= 20 Ohm, dakle

Primjer 9 Provodljivost provodnika je 0,1 (1/ohm). Odredite njegov otpor

Ako je g \u003d 0,1 (1 / Ohm), onda r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Električna otpornost je fizička veličina koja pokazuje u kojoj mjeri se materijal može oduprijeti prolasku električne struje kroz njega. Neki ljudi mogu zbuniti ovu karakteristiku sa uobičajenim električnim otporom. Unatoč sličnosti koncepata, razlika između njih leži u činjenici da se specifično odnosi na tvari, a drugi pojam se odnosi isključivo na vodiče i ovisi o materijalu njihove proizvodnje.

recipročan ovaj materijal je električna provodljivost. Što je ovaj parametar veći, to bolje struja prolazi kroz supstancu. Shodno tome, što je veći otpor, to se očekuju veći gubici na izlazu.

Formula proračuna i mjerna vrijednost

S obzirom na to u čemu se mjeri električna otpornost, moguće je pratiti i vezu sa nespecifičnim, budući da se za označavanje parametra koriste jedinice Ohm m. Sama vrijednost se označava kao ρ. Pomoću ove vrijednosti moguće je odrediti otpornost tvari u konkretan slučaj na osnovu njegove veličine. Ova jedinica mjere odgovara SI sistemu, ali mogu postojati i druge opcije. U tehnologiji povremeno možete vidjeti zastarjelu oznaku Ohm mm 2 / m. Za prelazak sa ovog sistema na međunarodni, ne morate koristiti složene formule, budući da je 1 ohm mm 2 /m jednak 10 -6 ohm m.

Formula električne otpornosti je sljedeća:

R= (ρ l)/S, gdje je:

• R je otpor provodnika;
• Ρ je otpornost materijala;
• l je dužina provodnika;
• S je poprečni presjek provodnika.

Temperaturna zavisnost

Specifični električni otpor ovisi o temperaturi. Ali sve grupe supstanci se drugačije manifestuju kada se menja. To se mora uzeti u obzir prilikom izračunavanja žica koje će raditi u određenim uvjetima. Na primjer, na ulici, gdje vrijednosti temperature ​​​ovise o godišnjem dobu, neophodni materijali sa manjom osjetljivošću na promjene u rasponu od -30 do +30 stepeni Celzijusa. Ako se planira koristiti u tehnici koja će raditi pod istim uslovima, onda je i ovdje potrebno optimizirati ožičenje za specifični parametri. Materijal se uvijek bira uzimajući u obzir operaciju.

U nominalnoj tabeli, električna otpornost je uzeta na temperaturi od 0 stepeni Celzijusa. Povećanje ovog parametra kada se materijal zagrijava nastaje zbog činjenice da intenzitet kretanja atoma u tvari počinje rasti. nosioci električnih naboja nasumično raspršene u svim smjerovima, što dovodi do stvaranja prepreka za kretanje čestica. Smanjuje se veličina električnog protoka.

Kako temperatura pada, trenutni uslovi protoka postaju bolji. Kada se dostigne određena temperatura, koja će biti različita za svaki metal, pojavljuje se supravodljivost pri kojoj dotična karakteristika gotovo dostiže nulu.

Razlike u parametrima ponekad dostižu velike velike vrijednosti. Oni materijali koji imaju visoke performanse mogu se koristiti kao izolatori. Pomažu u zaštiti ožičenja od kratkih spojeva i nenamjernog ljudskog kontakta. Neke tvari općenito nisu primjenjive za elektrotehniku ​​ako imaju visoku vrijednost ovog parametra. Druga svojstva mogu ometati ovo. Na primjer, električna provodljivost vode neće imati od velikog značaja za ovu oblast. Evo vrijednosti nekih supstanci s visokim stopama.

Supstance s niskim stopama aktivnije se koriste u elektrotehnici. Često su to metali koji služe kao provodnici. Oni također pokazuju mnoge razlike. Da biste saznali električnu otpornost bakra ili drugih materijala, vrijedi pogledati referentnu tablicu.

Električni otpor specifične zapremine

Ovaj parametar karakterizira sposobnost prolaska struje kroz volumen tvari. Za mjerenje je potrebno primijeniti naponski potencijal sa različite stranke materijal od kojeg će proizvod biti uključen električno kolo. Napaja se strujom iz nominalni parametri. Nakon prolaska, mjere se izlazni podaci.

Upotreba u elektrotehnici

Promjena parametra kada različite temperatureširoko se koristi u elektrotehnici. Većina jednostavan primjer je žarulja sa žarnom niti koja koristi nihromsku nit. Kada se zagreje, počinje da sija. Kada struja prođe kroz njega, počinje da se zagrijava. Kako se toplina povećava, raste i otpor. Shodno tome, početna struja koja je bila potrebna za dobijanje osvjetljenja je ograničena. Nihrom zavojnica, koristeći isti princip, može postati regulator na različitim uređajima.

Široku upotrebu ima i plemenitih metala, koji imaju odgovarajuće karakteristike za elektrotehniku. Za kritična kola koja zahtijevaju brzinu, odabiru se srebrni kontakti. Oni posjeduju visoka cijena, ali s obzirom na relativno mali broj materijala, njihova upotreba je sasvim opravdana. Bakar je inferiorniji od srebra u vodljivosti, ali ima više pristupačna cijena, zbog čega se češće koristi za stvaranje žica.

U uslovima u kojima je moguće maksimalno iskoristiti niske temperature koriste se superprovodnici. Za sobnoj temperaturi i spoljašnju upotrebu, nisu uvek prikladni, jer kako temperatura raste, njihova provodljivost će početi da opada, pa aluminijum, bakar i srebro ostaju lideri u takvim uslovima.

U praksi se uzimaju u obzir mnogi parametri, a ovaj je jedan od najvažnijih. Svi proračuni se izvode u fazi projektovanja, za šta se koriste referentni materijali.

Električni otpor je glavna karakteristika provodljivih materijala. Ovisno o opsegu vodiča, vrijednost njegovog otpora može igrati i pozitivnu i negativnu ulogu u funkcionisanju električnog sistema. Također, karakteristike upotrebe provodnika mogu uzrokovati potrebu da se uzmu u obzir dodatne karakteristike, čiji se utjecaj u određenom slučaju ne može zanemariti.

Dirigenti su čisti metali i njihove legure. U metalu, atomi fiksirani u jednu "jaku" strukturu imaju slobodnih elektrona(tzv. "elektronski gas"). Ovo su čestice unutra ovaj slučaj su nosioci naboja. Elektroni su u stalnom nasumičnom kretanju od jednog atoma do drugog. Kada se pojavi električno polje (izvor napona je spojen na krajeve metala), kretanje elektrona u vodiču postaje uređeno. Pokretni elektroni nailaze na prepreke na svom putu, uzrokovane singularitetima molekularna struktura kondukter. Prilikom sudara sa strukturom, nosioci naboja gube energiju, dajući je provodniku (zagrevajući ga). Što više prepreka provodna struktura stvara za nosioce naboja, to je veći otpor.

S povećanjem poprečnog presjeka vodljive strukture za jedan broj elektrona, "kanal za prijenos" će postati širi, a otpor će se smanjiti. Shodno tome, s povećanjem dužine žice, bit će više takvih prepreka i otpor će se povećati.

Dakle, u osnovna formula izračunati otpor, dužinu žice, površinu poprečnog presjeka i određeni koeficijent koji povezuje ove dimenzionalne karakteristike sa električne veličine napon i struja (1). Ovaj koeficijent se naziva otpornost.
R=r*L/S (1)

Otpornost

Otpor nepromijenjen i svojstvo je supstance od koje je napravljen provodnik. Mjerne jedinice r - ohm * m. Često se vrijednost otpora daje u ohm * mm sq / m. To je zbog činjenice da je poprečni presjek najčešće korištenih kabela relativno mali i mjeri se u mm kvadratnim. Uzmimo jednostavan primjer.

Zadatak broj 1. Dužina bakrene žice L = 20 m, presjek S = 1,5 mm. sq. Izračunajte otpor žice.
Rješenje: specifični otpor bakarne žice r = 0,018 ohm*mm. sq./m. Zamjenom vrijednosti u formulu (1) dobijamo R=0,24 oma.
Prilikom izračunavanja otpora elektroenergetskog sistema, otpor jedne žice mora se pomnožiti sa brojem žica.
Ako se umjesto bakra koristi aluminij s većom otpornošću (r = 0,028 ohm * mm sq / m), tada će se otpor žica u skladu s tim povećati. Za gornji primjer, otpor bi bio R = 0,373 oma (55% više). Bakar i aluminijum su glavni materijali za žice. Postoje metali sa nižom otpornošću od bakra, kao što je srebro. Međutim, njegova upotreba je ograničena zbog očigledne visoke cijene. U tabeli ispod su navedeni otpori i druge osnovne karakteristike materijala provodnika.
Tabela - glavne karakteristike provodnika

Toplotni gubici žica

Ako je, koristeći kabel iz gornjeg primjera, opterećenje od 2,2 kW spojeno na jednofaznu mrežu od 220 V, tada će struja I = P / U ili I = 2200/220 = 10 A teći kroz Formula za izračunavanje gubitka snage u provodniku:
Ppr \u003d (I ^ 2) * R (2)
Primjer br. 2. Izračunati aktivne gubitke pri prijenosu snage 2,2 kW u mreži napona 220 V za navedenu žicu.
Rješenje: zamjenom vrijednosti struje i otpora žica u formulu (2), dobivamo Ppr = (10 ^ 2) * (2 * 0,24) = 48 W.
Dakle, pri prijenosu energije iz mreže u opterećenje, gubici u žicama će biti nešto više od 2%. Ova energija se pretvara u toplinu koju oslobađa provodnik u okruženje. Prema stanju zagrijavanja vodiča (prema veličini struje), odabire se njegov poprečni presjek, vođen posebnim tablicama.
Na primjer, za gornji provodnik, maksimalna struja je 19 A ili 4,1 kW u mreži od 220 V.

Povećani napon se koristi za smanjenje aktivnih gubitaka u dalekovodima. U ovom slučaju, struja u žicama se smanjuje, gubici padaju.

Temperaturni efekat

Povećanje temperature dovodi do povećanja oscilacija kristalne rešetke metala. Shodno tome, elektroni se susreću velika količina prepreka, što dovodi do povećanja otpora. Vrijednost "osjetljivosti" otpornosti metala na porast temperature naziva se temperaturni koeficijent α. Formula za uzimanje u obzir temperature je sljedeća
R=Rn*, (3)
gdje je Rn otpor žice u normalnim uvjetima (na temperaturi t°n); t° je temperatura provodnika.
Obično t°n = 20°C Vrijednost α je također naznačena za temperaturu t°n.
Zadatak 4. Izračunajte otpor bakrene žice na temperaturi od t ° \u003d 90 ° C. α bakar \u003d 0,0043, Rn \u003d 0,24 Ohm (zadatak 1).
Rješenje: zamjenom vrijednosti u formuli (3) dobijamo R = 0,312 Ohm. Otpor analizirane zagrijane žice je 30% veći od otpora na sobnoj temperaturi.

Frekvencijski efekat

S povećanjem frekvencije struje u vodiču dolazi do procesa pomicanja naboja bliže njegovoj površini. Kao rezultat povećanja koncentracije naelektrisanja u površinskom sloju, povećava se i otpor žice. Ovaj proces se naziva "efekt kože" ili površinski efekat. Koeficijent kože– efekat zavisi i od veličine i oblika žice. Za gornji primjer, sa frekvencijom naizmjenična struja Otpor žice od 20 kHz će se povećati za približno 10%. Imajte na umu da visokofrekventne komponente mogu imati trenutni signal mnogih modernih industrijskih i potrošači u domaćinstvu(štedne lampe, prekidački izvori napajanja, frekventni pretvarači itd.).

Utjecaj susjednih provodnika

Oko bilo kojeg vodiča kroz koji teče struja postoji magnetsko polje. Interakcija polja susjednih provodnika također uzrokuje gubitke energije i naziva se "efekat blizine". Također imajte na umu da svaki metalni provodnik ima induktivnost koju stvara provodljivo jezgro i kapacitet stvoren izolacijom. Ovi parametri takođe imaju efekat blizine.

Tehnologija

Žice nulte otpornosti visokog napona

Ova vrsta žice se široko koristi u sistemima za paljenje automobila. Otpor visokonaponskih žica je prilično mali i iznosi nekoliko frakcija oma po metru dužine. Podsjetimo da se otpor ove vrijednosti ne može izmjeriti ommetrom. opšta upotreba. Često se mjerni mostovi koriste za mjerenje niskih otpora.
Strukturno, ove žice jesu veliki broj bakreni provodnici sa izolacijom na bazi silikona, plastike ili drugih dielektrika. Posebnost upotrebe takvih žica nije samo u radu s njima visokog napona, ali i prenos energije u kratkom vremenskom periodu (pulsni režim).

Bimetalni kabl

Glavni opseg navedenih kablova je prenos visokofrekventnih signala. Jezgro žice je napravljeno od jedne vrste metala, čija je površina presvučena drugom vrstom metala. Pošto samo na visokim frekvencijama površinski sloj provodnika, odnosno mogućnost zamjene unutrašnjosti žice. Ovo rezultira uštedama skupog materijala i poboljšati mehaničke karakteristike žice. Primjeri takvih žica su posrebreni bakar, bakreni čelik.

Zaključak

Otpor žice je vrijednost koja zavisi od grupe faktora: vrste provodnika, temperature, frekvencije struje, geometrijski parametri. Značaj uticaja ovih parametara zavisi od uslova rada žice. Kriterijumi optimizacije u zavisnosti od zadataka za žice mogu biti: smanjenje aktivnih gubitaka, poboljšanje mehaničke karakteristike, pad cijene.