Resistencia eléctrica específica del cobre. Fórmula de cálculo y valor de medida. Conceptos relacionados con la resistividad

A menudo, en la literatura eléctrica existe el concepto de "cobre específico". E involuntariamente te preguntas, ¿qué es?

El concepto de "resistencia" para cualquier conductor está continuamente conectado con la comprensión del proceso de flujo a través de él. corriente eléctrica. Dado que el artículo se centrará en la resistencia del cobre, debemos considerar sus propiedades y las propiedades de los metales.

Cuando estamos hablando sobre los metales, involuntariamente recuerdas que todos tienen una cierta estructura: una red cristalina. Los átomos están ubicados en los nodos de dicha red y forman distancias relativas y la ubicación de estos nodos depende de las fuerzas de interacción de los átomos entre sí (repulsión y atracción), y son diferentes para diferentes metales. Los electrones giran alrededor de los átomos en sus órbitas. También se mantienen en órbita por el equilibrio de fuerzas. Sólo es al átomo y centrífugo. ¿Imaginas una imagen? Puedes llamarlo, en cierto sentido, estático.

Ahora agreguemos dinámicas. Sobre un trozo de cobre comienza a actuar campo eléctrico. ¿Qué sucede dentro del conductor? Electrones arrancados por la fuerza campo eléctrico desde sus órbitas, se precipitan hacia su polo positivo. Aquí tienes el movimiento dirigido de electrones, o mejor dicho, corriente eléctrica. Pero en el camino de su movimiento, tropiezan con átomos en los nodos de la red cristalina y electrones que aún continúan girando alrededor de sus átomos. Al mismo tiempo, pierden su energía y cambian la dirección del movimiento. ¿Ahora queda un poco más claro el significado de la frase "resistencia del conductor"? Estos son los átomos de la red y los electrones que giran alrededor de ellos resisten el movimiento dirigido de los electrones arrancados por el campo eléctrico de sus órbitas. Pero el concepto de resistencia del conductor se puede llamar característica común. Caracteriza más individualmente la resistividad de cada conductor. Medi incluido. Esta característica es individual para cada metal, ya que depende directamente solo de la forma y el tamaño de la red cristalina y, en cierta medida, de la temperatura. Con un aumento en la temperatura del conductor, los átomos realizan una oscilación más intensa en los sitios de la red. Y los electrones giran alrededor de los nodos a mayor velocidad y en órbitas de mayor radio. Y, por supuesto, que los electrones libres encuentran más resistencia al moverse. Tal es la física del proceso.

Para las necesidades de la industria eléctrica se ha establecido una amplia producción de metales como el aluminio y el cobre, cuya resistividad es bastante pequeña. Estos metales se utilizan para fabricar cables y varios tipos alambres, que son ampliamente utilizados en la construcción, para la producción electrodomésticos, fabricación de neumáticos, bobinados de transformadores y otros productos eléctricos.

Contenido:

En ingeniería eléctrica, uno de los elementos principales de los circuitos eléctricos son los cables. Su tarea es pasar corriente eléctrica con pérdidas mínimas. Experimentalmente, se ha determinado durante mucho tiempo que, para minimizar las pérdidas de energía, es mejor que los cables estén hechos de plata. Es este metal el que proporciona las propiedades de un conductor con una resistencia mínima en ohmios. Pero como este metal noble es caro, su uso en la industria es muy limitado.

Y los principales metales para alambres son el aluminio y el cobre. Desafortunadamente, la resistencia del hierro como conductor de electricidad es demasiado grande para hacer buen cable. A pesar de más bajo costo, se utiliza únicamente como base portadora de los hilos de las líneas eléctricas.

Resistencias tan diferentes

La resistencia se mide en Ohmios. Pero para los cables, este valor es muy pequeño. Si intenta medir con un probador en el modo de medición de resistencia, obtenga resultado correcto sera dificil. Además, no importa qué cable tomemos, el resultado en el panel de instrumentos diferirá poco. Pero esto no significa que, de hecho, la resistencia eléctrica de estos cables afectará igualmente la pérdida de electricidad. Para verificar esto, es necesario analizar la fórmula por la cual se calcula la resistencia:

Esta fórmula utiliza cantidades como:

Resulta que la resistencia determina la resistencia. Hay una resistencia calculada por una fórmula usando otra resistencia. Esta resistencia eléctrica específica ρ (letra griega ro) solo determina la ventaja de un metal en particular como conductor eléctrico:

Por lo tanto, si se utiliza cobre, hierro, plata o cualquier otro material para fabricar alambres o conductores idénticos de diseño especial, papel principal es el material que jugará en sus propiedades eléctricas.

Pero, de hecho, la situación con la resistencia es más complicada que solo los cálculos usando las fórmulas anteriores. Estas fórmulas no tienen en cuenta la temperatura y la forma del diámetro del conductor. Y con el aumento de la temperatura, la resistividad del cobre, como cualquier otro metal, aumenta. Muy buen ejemplo podría ser una bombilla incandescente. Puedes medir la resistencia de su espiral con un probador. Luego, midiendo la corriente en el circuito con esta lámpara, de acuerdo con la ley de Ohm, calcule su resistencia en el estado de incandescencia. El resultado será mucho mayor que al medir la resistencia con un probador.

De manera similar, el cobre no dará la eficiencia esperada a una corriente gran fuerza, si despreciamos la forma sección transversal conductor. El efecto piel, que se manifiesta en proporción directa al aumento de la corriente, hace que los conductores de sección redonda sean ineficientes, incluso si se utiliza plata o cobre. Por esta razón, la resistencia de la ronda alambre de cobre a una corriente alta, puede ser mayor que la de un cable de aluminio plano.

Además, incluso si sus áreas de sección transversal son las mismas. Con la corriente alterna también se manifiesta el efecto piel, aumentando a medida que aumenta la frecuencia de la corriente. El efecto piel significa que la corriente tiende a fluir más cerca de la superficie del conductor. Por esta razón, en algunos casos es más ventajoso usar un revestimiento de plata de los cables. Incluso una ligera disminución en la resistividad de la superficie del conductor de cobre plateado reduce significativamente la pérdida de señal.

Generalización del concepto de resistividad

Como en cualquier otro caso relacionado con la visualización de dimensiones, la resistividad se expresa en términos de diferentes sistemas unidades. El SI (Sistema Internacional de Unidades) usa ohm m, pero también es aceptable usar ohm*kV mm/m (esta es una unidad de resistividad no sistémica). Pero en un conductor real, el valor de la resistividad no es constante. Dado que todos los materiales se caracterizan por una cierta pureza, que puede variar de un punto a otro, era necesario crear una representación adecuada de la resistencia en un material real. La ley de Ohm en forma diferencial se convirtió en tal manifestación:

Esta ley, muy probablemente, no se aplicará a los cálculos de los hogares. Pero durante el diseño de varios componentes electrónicos, por ejemplo, resistencias, elementos cristalinos, ciertamente se usa. Ya que permite realizar cálculos en base a un punto dado, para el cual existe una densidad de corriente y una intensidad de campo eléctrico. Y la resistividad correspondiente. La fórmula se aplica a sustancias isotrópicas y anisotrópicas no homogéneas (cristales, descarga de gas, etc.).

¿Cómo se obtiene el cobre puro?

Para minimizar las pérdidas en hilos y núcleos de cables hechos de cobre, debe ser especialmente puro. Esto se logra mediante especial procesos tecnológicos:

• sobre la base del haz de electrones, así como la fusión por zonas;
• limpieza por electrólisis repetida.

Cuando se cierra un circuito eléctrico, en cuyos terminales hay una diferencia de potencial, surge una corriente eléctrica. Los electrones libres bajo la influencia de las fuerzas del campo eléctrico se mueven a lo largo del conductor. En su movimiento, los electrones chocan con los átomos del conductor y les dan una reserva de su energía. energía cinética. La velocidad de movimiento de los electrones cambia constantemente: cuando los electrones chocan con átomos, moléculas y otros electrones, disminuye, luego aumenta bajo la influencia de un campo eléctrico y disminuye nuevamente con una nueva colisión. Como resultado, el conductor se establece Movimiento uniforme flujo de electrones a una velocidad de algunas fracciones de centímetro por segundo. En consecuencia, los electrones que pasan a través de un conductor siempre encuentran resistencia a su movimiento en su lado. Cuando una corriente eléctrica pasa a través de un conductor, este último se calienta.

Resistencia eléctrica

La resistencia eléctrica del conductor, que se indica con la letra latina r, se denomina propiedad de un cuerpo o ambiente para transformar energía eléctrica en calor cuando pasa una corriente eléctrica a través de él.

En los diagramas, la resistencia eléctrica se indica como se muestra en la Figura 1, un.

La resistencia eléctrica variable, que sirve para cambiar la corriente en el circuito, se llama reóstato. En los diagramas, los reóstatos se designan como se muestra en la Figura 1, b. EN vista general El reóstato está hecho de un alambre de una u otra resistencia, enrollado sobre una base aislante. El control deslizante o palanca del reóstato se coloca en una posición determinada, como resultado de lo cual se introduce la resistencia deseada en el circuito.

Un conductor largo de pequeña sección transversal crea una alta resistencia a la corriente. Los conductores cortos de gran sección transversal tienen poca resistencia a la corriente.

Si tomamos dos conductores de material diferente, pero la misma longitud y sección transversal, entonces los conductores conducirán la corriente de diferentes maneras. Esto demuestra que la resistencia de un conductor depende del material del propio conductor.

La temperatura de un conductor también afecta su resistencia. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia de los metales y disminuye la resistencia de los líquidos y el carbón. Solo algunas aleaciones metálicas especiales (manganina, constantán, niquelina y otras) casi no cambian su resistencia al aumentar la temperatura.

Entonces, vemos que la resistencia eléctrica del conductor depende de: 1) la longitud del conductor, 2) la sección transversal del conductor, 3) el material del conductor, 4) la temperatura del conductor.

La unidad de resistencia es un ohm. Om a menudo se denota con la letra mayúscula griega Ω (omega). Entonces, en lugar de escribir "La resistencia del conductor es de 15 ohmios", simplemente puede escribir: r= 15Ω.
1000 ohmios se llama 1 kiloohmio(1kΩ, o 1kΩ),
1.000.000 de ohmios se llama 1 megaohmio(1mgOhm, o 1MΩ).

Al comparar la resistencia de los conductores de varios materiales es necesario tomar una cierta longitud y sección para cada muestra. Entonces podremos juzgar qué material conduce mejor o peor la corriente eléctrica.

Video 1. Resistencia del conductor

Resistencia eléctrica específica

La resistencia en ohms de un conductor de 1 m de largo, con una sección transversal de 1 mm² se llama resistividad y se denota con la letra griega ρ (ro).

La Tabla 1 da las resistencias específicas de algunos conductores.

tabla 1

Resistividad de varios conductores.

La tabla muestra que un alambre de hierro con una longitud de 1 m y una sección transversal de 1 mm² tiene una resistencia de 0,13 ohmios. Para obtener 1 ohm de resistencia, debe tomar 7,7 m de dicho cable. La plata tiene la resistividad más baja. Se puede obtener 1 ohm de resistencia tomando 62,5 m de alambre de plata con una sección transversal de 1 mm². Plata - mejor director, pero el costo de la plata excluye la posibilidad de su uso masivo. Después de la plata en la mesa viene el cobre: ​​1 m alambre de cobre con una sección transversal de 1 mm² tiene una resistencia de 0,0175 ohmios. Para obtener una resistencia de 1 ohm, debe tomar 57 m de dicho cable.

Químicamente puro, obtenido por refinación, el cobre ha encontrado un uso generalizado en ingeniería eléctrica para la fabricación de alambres, cables y bobinados. Maquinas electricas y dispositivos El aluminio y el hierro también se utilizan ampliamente como conductores.

La resistencia de un conductor se puede determinar mediante la fórmula:

donde r- resistencia del conductor en ohmios; ρ - resistencia específica del conductor; yo es la longitud del conductor en m; S– sección del conductor en mm².

Ejemplo 1 Determine la resistencia de 200 m de alambre de hierro con una sección transversal de 5 mm².

Ejemplo 2 Calcula la resistencia de 2 km de alambre de aluminio con una sección transversal de 2,5 mm².

A partir de la fórmula de resistencia, puede determinar fácilmente la longitud, la resistividad y la sección transversal del conductor.

Ejemplo 3 Para un receptor de radio, es necesario enrollar una resistencia de 30 ohmios de alambre de níquel con una sección transversal de 0,21 mm². Determine la longitud de cable requerida.

Ejemplo 4 Determinar la sección transversal de 20 m. alambre de nicrom si su resistencia es de 25 ohmios.

Ejemplo 5 Un alambre con una sección transversal de 0,5 mm² y una longitud de 40 m tiene una resistencia de 16 ohmios. Determinar el material del alambre.

El material de un conductor caracteriza su resistividad.

Según la tabla de resistividad, encontramos que el plomo tiene tal resistencia.

Se dijo anteriormente que la resistencia de los conductores depende de la temperatura. Hagamos el siguiente experimento. Enrollamos varios metros de alambre de metal delgado en forma de espiral y convertimos esta espiral en un circuito de batería. Para medir la corriente en el circuito, encienda el amperímetro. Al calentar la espiral en la llama del mechero, se puede observar que las lecturas del amperímetro disminuirán. Esto muestra que la resistencia del alambre de metal aumenta con el calentamiento.

Para algunos metales, cuando se calientan 100 °, la resistencia aumenta en un 40 - 50%. Hay aleaciones que cambian ligeramente su resistencia con el calor. Algunas aleaciones especiales apenas cambian la resistencia con la temperatura. La resistencia de los conductores metálicos aumenta con el aumento de la temperatura, la resistencia de los electrolitos (conductores líquidos), el carbón y algunos sólidos, por el contrario, disminuye.

La capacidad de los metales para cambiar su resistencia con los cambios de temperatura se usa para construir termómetros de resistencia. Tal termómetro es un alambre de platino enrollado en un marco de mica. Colocando un termómetro, por ejemplo, en un horno y midiendo la resistencia del alambre de platino antes y después del calentamiento, se puede determinar la temperatura en el horno.

El cambio en la resistencia del conductor cuando se calienta, por 1 ohm de la resistencia inicial y 1° de temperatura, se llama coeficiente de temperatura de resistencia y se denota con la letra α.

Si a una temperatura t 0 la resistencia del conductor es r 0 y a una temperatura t es igual r t, entonces el coeficiente de temperatura de resistencia

Nota. Esta fórmula solo se puede calcular dentro de un cierto rango de temperatura (hasta aproximadamente 200°C).

Damos los valores del coeficiente de temperatura de resistencia α para algunos metales (tabla 2).

Tabla 2

Valores del coeficiente de temperatura para algunos metales.

A partir de la fórmula para el coeficiente de temperatura de resistencia, determinamos r t:

r t = r 0 .

Ejemplo 6 Determine la resistencia de un alambre de hierro calentado a 200 °C si su resistencia a 0 °C era de 100 ohmios.

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

Ejemplo 7 Un termómetro de resistencia hecho de alambre de platino en una habitación con una temperatura de 15 °C tenía una resistencia de 20 ohmios. El termómetro se colocó en el horno y después de un tiempo se midió su resistencia. Resultó ser igual a 29,6 ohmios. Determinar la temperatura en el horno.

conductividad eléctrica

Hasta ahora, hemos considerado la resistencia de un conductor como un obstáculo que un conductor proporciona a una corriente eléctrica. Sin embargo, la corriente fluye a través del conductor. Por lo tanto, además de resistencia (obstáculos), el conductor también tiene la capacidad de conducir corriente eléctrica, es decir, conductividad.

Cuanta más resistencia tiene un conductor, menos conductividad tiene, peor conduce la corriente eléctrica y, a la inversa, cuanto menor es la resistencia de un conductor, cuanto más conductividad tiene, más fácil es que la corriente pase por el conductor. Por lo tanto, la resistencia y la conductividad del conductor son cantidades recíprocas.

Se sabe por las matemáticas que el recíproco de 5 es 1/5 y, a la inversa, el recíproco de 1/7 es 7. Por lo tanto, si la resistencia de un conductor se denota con la letra r, entonces la conductividad se define como 1/ r. La conductividad generalmente se denota con la letra g.

La conductividad eléctrica se mide en (1/ohm) o siemens.

Ejemplo 8 La resistencia del conductor es de 20 ohmios. Determinar su conductividad.

si un r= 20 ohmios, entonces

Ejemplo 9 La conductividad del conductor es 0,1 (1/ohm). determinar su resistencia

Si g \u003d 0.1 (1 / Ohm), entonces r= 1 / 0,1 = 10 (ohmios)

La resistividad eléctrica es una cantidad física que indica hasta qué punto un material puede resistir el paso de una corriente eléctrica a través de él. Algunas personas pueden confundir esta característica con resistencia eléctrica común. A pesar de la similitud de los conceptos, la diferencia entre ellos radica en que el específico se refiere a las sustancias, y el segundo término se refiere exclusivamente a los conductores y depende del material de su fabricación.

recíproco este material es la conductividad eléctrica. Cuanto mayor sea este parámetro, mejor pasará la corriente a través de la sustancia. En consecuencia, cuanto mayor sea la resistencia, más pérdidas se esperan en la salida.

Fórmula de cálculo y valor de medición

Teniendo en cuenta en qué se mide la resistividad eléctrica, también es posible rastrear la conexión con lo no específico, ya que se utilizan unidades de Ohm m para designar el parámetro. El valor en sí se denota como ρ. Con este valor, es posible determinar la resistencia de una sustancia en caso específico basado en su tamaño. Esta unidad de medida corresponde al sistema SI, pero puede haber otras opciones. En tecnología, puede ver periódicamente la designación obsoleta Ohm mm 2 / m. Para transferir de este sistema a uno internacional, no es necesario utilizar fórmulas complejas, ya que 1 ohm mm 2 /m equivale a 10 -6 ohm m.

La fórmula de la resistividad eléctrica es la siguiente:

R= (ρ l)/S, donde:

• R es la resistencia del conductor;
• Ρ es la resistividad del material;
• l es la longitud del conductor;
• S es la sección transversal del conductor.

Dependencia de la temperatura

La resistencia eléctrica específica depende de la temperatura. Pero todos los grupos de sustancias se manifiestan de manera diferente cuando cambia. Esto debe tenerse en cuenta al calcular los cables que funcionarán en ciertas condiciones. Por ejemplo, en la calle, donde los valores de temperatura dependen de la estación, materiales necesarios con menos susceptibilidad a los cambios en el rango de -30 a +30 grados centígrados. Si se planea usarlo en una técnica que funcionará en las mismas condiciones, aquí también es necesario optimizar el cableado para parámetros específicos. El material siempre se selecciona teniendo en cuenta la operación.

En la tabla nominal, la resistividad eléctrica se toma a una temperatura de 0 grados centígrados. El aumento de este parámetro cuando se calienta el material se debe a que la intensidad del movimiento de los átomos en la sustancia comienza a aumentar. transportistas cargas eléctricas dispersos al azar en todas las direcciones, lo que conduce a la creación de obstáculos para el movimiento de partículas. La magnitud del flujo eléctrico se reduce.

A medida que la temperatura disminuye, las condiciones de flujo de corriente mejoran. Cuando se alcanza una determinada temperatura, que será diferente para cada metal, aparece la superconductividad, a partir de la cual la característica en cuestión casi llega a cero.

Las diferencias en los parámetros a veces llegan a ser muy valores grandes. Aquellos materiales que tienen un alto rendimiento se pueden utilizar como aislantes. Ayudan a proteger el cableado de cortocircuitos y contacto humano involuntario. Algunas sustancias generalmente no son aplicables para la ingeniería eléctrica si tienen un valor alto de este parámetro. Otras propiedades pueden interferir con esto. Por ejemplo, la conductividad eléctrica del agua no tendrá de gran importancia para esta área. Estos son los valores de algunas sustancias con índices altos.

Las sustancias con tasas bajas se usan más activamente en ingeniería eléctrica. A menudo, estos son metales que sirven como conductores. También muestran muchas diferencias. Para conocer la resistividad eléctrica del cobre u otros materiales, vale la pena mirar la tabla de referencia.

Resistencia eléctrica volumétrica específica

Este parámetro caracteriza la capacidad de pasar corriente a través del volumen de la sustancia. Para la medición, es necesario aplicar un potencial de voltaje con diferentes partes material, cuyo producto se incluirá en circuito eléctrico. Se alimenta con corriente de parámetros nominales. Después de pasar, se miden los datos de salida.

Uso en ingeniería eléctrica

Cambiar el parámetro cuando diferentes temperaturas Ampliamente utilizado en ingeniería eléctrica. La mayoría ejemplo sencillo es una lámpara incandescente que utiliza un filamento de nicromo. Cuando se calienta, comienza a brillar. Cuando la corriente pasa a través de él, comienza a calentarse. A medida que aumenta el calor, también lo hace la resistencia. En consecuencia, la corriente inicial que se necesitaba para obtener iluminación es limitada. Una bobina de nicromo, utilizando el mismo principio, puede convertirse en un regulador en varios dispositivos.

El uso generalizado también ha metales nobles, que tienen características adecuadas para la ingeniería eléctrica. Para circuitos críticos que requieren velocidad, se seleccionan contactos plateados. Ellos poseen Alto costo, pero dada la cantidad relativamente pequeña de materiales, su uso está bastante justificado. El cobre es inferior a la plata en conductividad, pero tiene más Precio pagable, por lo que se usa con más frecuencia para crear cables.

En condiciones en las que es posible utilizar el máximo temperaturas bajas Se utilizan superconductores. Para temperatura ambiente y uso exterior, no siempre son apropiados, ya que a medida que sube la temperatura, su conductividad comenzará a bajar, por lo que el aluminio, el cobre y la plata siguen siendo los líderes para tales condiciones.

En la práctica, se tienen en cuenta muchos parámetros, y este es uno de los más importantes. Todos los cálculos se llevan a cabo en la etapa de diseño, para lo cual se utilizan materiales de referencia.

La resistencia eléctrica es la principal característica de los materiales conductores. Dependiendo del alcance del conductor, el valor de su resistencia puede desempeñar un papel tanto positivo como negativo en el funcionamiento de un sistema eléctrico. Además, las características del uso del conductor pueden generar la necesidad de tener en cuenta características adicionales, cuya influencia en un caso particular no puede despreciarse.

Los conductores son metales puros y sus aleaciones. En un metal, los átomos fijados en una sola estructura "fuerte" tienen electrones libres(el llamado "gas electrónico"). Estas son las partículas en este caso son portadores de carga. Los electrones están en constante movimiento aleatorio de un átomo a otro. Cuando aparece un campo eléctrico (se conecta una fuente de voltaje a los extremos del metal), se ordena el movimiento de electrones en el conductor. Los electrones en movimiento encuentran obstáculos en su camino, causados ​​por singularidades. estructura molecular conductor. Al chocar con la estructura, los portadores de carga pierden su energía, dándosela al conductor (calentándolo). Cuantos más obstáculos cree la estructura conductora para los portadores de carga, mayor será la resistencia.

Con un aumento en la sección transversal de la estructura conductora para una cantidad de electrones, el "canal de transmisión" se ensanchará y la resistencia disminuirá. En consecuencia, con un aumento en la longitud del cable, habrá más obstáculos de este tipo y aumentará la resistencia.

Así, en fórmula básica para calcular la resistencia, la longitud del cable, el área de la sección transversal y un cierto coeficiente que relacione estas características dimensionales con magnitudes electricas tensión y corriente (1). Este coeficiente se llama resistividad.
R = r * L / S (1)

Resistividad

Resistividad sin cambios y es una propiedad de la sustancia de la que está hecho el conductor. Unidades de medida r - ohm * m. A menudo, el valor de la resistividad se da en ohmios * mm cuadrados / m. Esto se debe a que la sección transversal de los cables más utilizados es relativamente pequeña y se mide en mm cuadrados. Tomemos un ejemplo simple.

Tarea número 1. Longitud del cable de cobre L = 20 m, sección S = 1,5 mm. cuadrados Calcular la resistencia del alambre.
Solución: resistencia específica del alambre de cobre r = 0.018 ohm*mm. m2/m. Sustituyendo los valores en la fórmula (1) obtenemos R=0,24 ohm.
Al calcular la resistencia del sistema de potencia, la resistencia de un cable debe multiplicarse por la cantidad de cables.
Si se usa aluminio con una resistividad más alta (r = 0.028 ohm * mm sq. / m) en lugar de cobre, la resistencia de los cables aumentará en consecuencia. Para el ejemplo anterior, la resistencia sería R = 0.373 ohm (55% más). El cobre y el aluminio son los materiales principales para los cables. Hay metales con menor resistividad que el cobre, como la plata. Sin embargo, su uso es limitado debido al evidente alto costo. La siguiente tabla enumera las resistencias y otras características básicas de los materiales conductores.
Tabla - las principales características de los conductores.

Pérdidas térmicas de cables

Si, utilizando el cable del ejemplo anterior, se conecta una carga de 2,2 kW a una red monofásica de 220 V, entonces la corriente I \u003d P / U o I \u003d 2200/220 \u003d 10 A fluirá a través de la alambre La fórmula para calcular la pérdida de potencia en el conductor:
Ppr\u003d (I^2) * R (2)
Ejemplo No. 2. Calcular pérdidas activas durante la transmisión de potencia de 2,2 kW en una red con tensión de 220 V para el mencionado cable.
Solución: al sustituir los valores de la corriente y la resistencia de los cables en la fórmula (2), obtenemos Ppr \u003d (10 ^ 2) * (2 * 0.24) \u003d 48 W.
Así, al transferir energía de la red a la carga, las pérdidas en los cables serán de poco más del 2%. Esta energía se convierte en calor liberado por el conductor en medioambiente. Según la condición de calentamiento del conductor (según la magnitud de la corriente), se selecciona su sección transversal, guiada por tablas especiales.
Por ejemplo, para el conductor anterior, la corriente máxima es de 19 A o 4,1 kW en una red de 220 V.

El aumento de voltaje se utiliza para reducir las pérdidas activas en las líneas eléctricas. En este caso, la corriente en los cables disminuye, las pérdidas caen.

Efecto de la temperatura

Un aumento de la temperatura conduce a un aumento de las oscilaciones de la red cristalina del metal. En consecuencia, los electrones se encuentran gran cantidad obstáculos, lo que conduce a un aumento de la resistencia. El valor de la "sensibilidad" de la resistencia del metal a un aumento de temperatura se denomina coeficiente de temperatura α. La fórmula para tener en cuenta la temperatura es la siguiente
R=Rí*, (3)
donde Rn es la resistencia del alambre en condiciones normales (a temperatura t°n); t° es la temperatura del conductor.
Usualmente t°n = 20° C. El valor de α también se indica para la temperatura t°n.
Tarea 4. Calcule la resistencia de un cable de cobre a una temperatura de t ° \u003d 90 ° C. α cobre \u003d 0.0043, Rn \u003d 0.24 Ohm (tarea 1).
Solución: sustituyendo los valores en la fórmula (3) obtenemos R = 0.312 Ohm. La resistencia del hilo calentado analizado es un 30% mayor que su resistencia a temperatura ambiente.

Efecto de frecuencia

Con un aumento en la frecuencia de la corriente en el conductor, ocurre el proceso de desplazar las cargas más cerca de su superficie. Como resultado de un aumento en la concentración de cargas en la capa superficial, también aumenta la resistencia del cable. Este proceso se denomina “efecto piel” o efecto de superficie. Coeficiente de piel– el efecto también depende del tamaño y la forma del alambre. Para el ejemplo anterior, con una frecuencia corriente alterna La resistencia del cable de 20 kHz aumentará aproximadamente un 10%. Tenga en cuenta que los componentes de alta frecuencia pueden tener la señal actual de muchas industrias y consumidores domésticos(lámparas de bajo consumo, fuentes de alimentación conmutadas, convertidores de frecuencia, etc.).

Influencia de conductores adyacentes

Alrededor de cualquier conductor a través del cual fluye la corriente, existe un campo magnético. La interacción de los campos de los conductores vecinos también provoca pérdidas de energía y se denomina "efecto de proximidad". También tenga en cuenta que cualquier conductor de metal tiene una inductancia creada por un núcleo conductor y una capacitancia creada por el aislamiento. Estos parámetros también tienen un efecto de proximidad.

Tecnología

Cables de resistencia cero de alto voltaje

Este tipo de cable es muy utilizado en los sistemas de encendido de automóviles. La resistencia de los cables de alto voltaje es bastante pequeña y asciende a unas pocas fracciones de ohm por metro de longitud. Recuerde que la resistencia de este valor no se puede medir con un ohmímetro. uso general. A menudo, los puentes de medición se utilizan para la tarea de medir resistencias bajas.
Estructuralmente, estos cables son un gran número de conductores de cobre con aislamiento a base de silicona, plástico u otros dieléctricos. La peculiaridad del uso de tales cables radica no solo en trabajar con Alto voltaje, sino también la transferencia de energía en un corto período de tiempo (modo pulso).

cable bimetálico

El ámbito principal de los cables mencionados es la transmisión de señales de alta frecuencia. El núcleo del cable está hecho de un tipo de metal, cuya superficie está recubierta con otro tipo de metal. Dado que sólo a altas frecuencias capa superficial conductor, es decir, la posibilidad de reemplazar el interior del cable. Esto se traduce en ahorros material caro y mejorar las características mecánicas del alambre. Ejemplos de tales cables son el cobre revestido de plata, el acero revestido de cobre.

Conclusión

La resistencia del cable es un valor que depende de un grupo de factores: tipo de conductor, temperatura, frecuencia de corriente, parámetros geométricos. La importancia de la influencia de estos parámetros depende de las condiciones de funcionamiento del cable. Los criterios de optimización en función de las tareas de los cables pueden ser: reducción de pérdidas activas, mejora características mecánicas, caída de los precios.