Résistance électrique spécifique du cuivre. Formule de calcul et valeur de mesure. Concepts liés à la résistivité

Souvent, dans la littérature électrique, il y a le concept de "cuivre spécifique". Et involontairement vous vous demandez, qu'est-ce que c'est ?

Le concept de "résistance" pour tout conducteur est continuellement lié à la compréhension du processus d'écoulement à travers celui-ci. courant électrique. Étant donné que l'article se concentrera sur la résistance du cuivre, nous devrions alors considérer ses propriétés et les propriétés des métaux.

Lorsque nous parlonsà propos des métaux, vous vous souvenez involontairement qu'ils ont tous une certaine structure - un réseau cristallin. Les atomes sont situés aux nœuds d'un tel réseau et font des distances relatives et l'emplacement de ces nœuds dépend des forces d'interaction des atomes entre eux (répulsion et attraction), et sont différents pour différents métaux. Les électrons tournent autour des atomes dans leurs orbites. Ils sont également maintenus en orbite par l'équilibre des forces. Seulement c'est à l'atome et centrifuge. Imaginez une image? Vous pouvez l'appeler, dans un sens, statique.

Ajoutons maintenant de la dynamique. Sur un morceau de cuivre commence à agir champ électrique. Que se passe-t-il à l'intérieur du conducteur ? Électrons arrachés de force champ électrique de leurs orbites, fonce vers son pôle positif. Ici, vous avez le mouvement dirigé des électrons, ou plutôt du courant électrique. Mais sur le chemin de leur mouvement, ils tombent sur des atomes aux nœuds du réseau cristallin et des électrons qui continuent de tourner autour de leurs atomes. En même temps, ils perdent leur énergie et changent la direction du mouvement. Maintenant, le sens de l'expression "résistance conductrice" devient un peu plus clair ? Ce sont les atomes du réseau et les électrons tournant autour d'eux résistent au mouvement dirigé des électrons arrachés par le champ électrique à leurs orbites. Mais le concept de résistance du conducteur peut être appelé caractéristique commune. Plus caractérise individuellement la résistivité de chaque conducteur. Médi y compris. Cette caractéristique est individuelle pour chaque métal, car elle ne dépend directement que de la forme et de la taille du réseau cristallin et, dans une certaine mesure, de la température. Avec une augmentation de la température du conducteur, les atomes effectuent une oscillation plus intense au niveau des sites du réseau. Et les électrons tournent autour des nœuds à une vitesse plus élevée et sur des orbites de plus grand rayon. Et, bien sûr, que les électrons libres rencontrent plus de résistance lorsqu'ils se déplacent. Telle est la physique du processus.

Pour les besoins de l'industrie électrique, une large production de métaux tels que l'aluminium et le cuivre, dont la résistivité est assez faible, a été mise en place. Ces métaux sont utilisés pour fabriquer des câbles et divers types fils, qui sont largement utilisés dans la construction, pour la production appareils ménagers, fabrication de pneumatiques, bobinages de transformateurs et autres produits électriques.

Teneur:

En génie électrique, l'un des principaux éléments des circuits électriques sont les fils. Leur tâche est de faire passer le courant électrique avec un minimum de pertes. Expérimentalement, il a été déterminé depuis longtemps que pour minimiser les pertes de puissance, il est préférable d'utiliser des fils en argent. C'est ce métal qui fournit les propriétés d'un conducteur avec une résistance minimale en ohms. Mais comme ce métal noble est cher, son utilisation dans l'industrie est très limitée.

Et les principaux métaux pour les fils sont l'aluminium et le cuivre. Malheureusement, la résistance du fer en tant que conducteur d'électricité est trop grande pour bon fil. Malgré plus faible coût, il sert uniquement de base porteuse des fils des lignes électriques.

Des résistances si différentes

La résistance est mesurée en ohms. Mais pour les fils, cette valeur est très petite. Si vous essayez de mesurer avec un testeur en mode de mesure de résistance, obtenez résultat correctça va être difficile. De plus, peu importe le fil que nous prenons, le résultat sur le tableau de bord différera peu. Mais cela ne signifie pas qu'en fait la résistance électrique de ces fils affectera également la perte d'électricité. Pour vérifier cela, il est nécessaire d'analyser la formule par laquelle la résistance est calculée:

Cette formule utilise des quantités telles que :

Il s'avère que la résistance détermine la résistance. Il existe une résistance calculée par une formule utilisant une autre résistance. Cette résistance électrique spécifique ρ (lettre grecque ro) détermine simplement l'avantage d'un métal particulier en tant que conducteur électrique :

Par conséquent, si du cuivre, du fer, de l'argent ou tout autre matériau est utilisé pour fabriquer des fils ou des conducteurs identiques de conception spéciale, rôle principal c'est le matériau qui va jouer dans ses propriétés électriques.

Mais en fait, la situation avec la résistance est plus compliquée que de simples calculs utilisant les formules ci-dessus. Ces formules ne tiennent pas compte de la température et de la forme du diamètre du conducteur. Et avec l'augmentation de la température, la résistivité du cuivre, comme tout autre métal, devient plus grande. Très bon exemple il pourrait s'agir d'une ampoule à incandescence. Vous pouvez mesurer la résistance de sa spirale avec un testeur. Ensuite, en mesurant le courant dans le circuit avec cette lampe, selon la loi d'Ohm, calculez sa résistance à l'état luminescent. Le résultat sera beaucoup plus grand que lors de la mesure de la résistance avec un testeur.

De même, le cuivre ne donnera pas l'efficacité attendue à un courant grande force, si on néglige la forme la Coupe transversale conducteur. L'effet de peau, qui se manifeste en proportion directe de l'augmentation du courant, rend inefficaces les conducteurs à section ronde, même si l'on utilise de l'argent ou du cuivre. Pour cette raison, la résistance du rond fil de cuivreà fort courant, elle peut être supérieure à celle d'un fil plat en aluminium.

De plus, même si leurs sections transversales sont les mêmes. Avec le courant alternatif, l'effet de peau se manifeste également, augmentant à mesure que la fréquence du courant augmente. L'effet de peau signifie que le courant a tendance à circuler plus près de la surface du conducteur. Pour cette raison, dans certains cas, il est plus avantageux d'utiliser un revêtement d'argent des fils. Même une légère diminution de la résistivité de surface du conducteur en cuivre plaqué argent réduit considérablement la perte de signal.

Généralisation de la notion de résistivité

Comme dans tout autre cas lié à l'affichage des dimensions, la résistivité est exprimée en termes de différents systèmes unités. Le SI (Système international d'unités) utilise l'ohm m, mais il est également acceptable d'utiliser l'ohm*kV mm/m (il s'agit d'une unité de résistivité non systémique). Mais dans un vrai conducteur, la valeur de la résistivité n'est pas constante. Étant donné que tous les matériaux se caractérisent par une certaine pureté, qui peut varier d'un point à l'autre, il était nécessaire de créer une représentation appropriée de la résistance dans un matériau réel. La loi d'Ohm sous forme différentielle est devenue une telle manifestation:

Cette loi, très probablement, ne sera pas appliquée aux calculs des ménages. Mais lors de la conception de divers Composants electroniques, par exemple, des résistances, des éléments cristallins, il est certainement utilisé. Puisqu'il vous permet d'effectuer des calculs basés sur un point donné, pour lequel il existe une densité de courant et une intensité de champ électrique. Et la résistivité correspondante. La formule s'applique aux substances isotropes et anisotropes inhomogènes (cristaux, rejets gazeux, etc.).

Comment obtient-on du cuivre pur ?

Afin de minimiser les pertes dans les fils et âmes de câbles en cuivre, celui-ci doit être particulièrement pur. Ceci est réalisé par des procédés technologiques:

• sur la base d'un faisceau d'électrons, ainsi que d'une fusion de zone ;
• nettoyage par électrolyse répété.

Lorsqu'un circuit électrique est fermé, aux bornes duquel il y a une différence de potentiel, un courant électrique apparaît. Les électrons libres sous l'influence des forces du champ électrique se déplacent le long du conducteur. Dans leur mouvement, les électrons entrent en collision avec les atomes du conducteur et leur donnent une réserve de leur énergie. énergie cinétique. La vitesse de déplacement des électrons change constamment : lorsque des électrons entrent en collision avec des atomes, des molécules et d'autres électrons, elle diminue, puis augmente sous l'influence d'un champ électrique et diminue à nouveau lors d'une nouvelle collision. En conséquence, le conducteur est réglé Mouvement uniforme flux d'électrons à une vitesse de quelques fractions de centimètre par seconde. Par conséquent, les électrons traversant un conducteur rencontrent toujours une résistance de son côté à leur mouvement. Lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur, ce dernier s'échauffe.

Résistance électrique

La résistance électrique du conducteur, indiquée par la lettre latine r, est appelée la propriété d'un corps ou d'un environnement à transformer énergie électrique en chaleur lorsqu'un courant électrique le traverse.

Dans les schémas, la résistance électrique est indiquée comme indiqué sur la figure 1, un.

La résistance électrique variable, qui sert à modifier le courant dans le circuit, est appelée rhéostat. Dans les schémas, les rhéostats sont désignés comme indiqué sur la figure 1, b. À vue générale Le rhéostat est constitué d'un fil de l'une ou l'autre résistance, enroulé sur une base isolante. Le curseur ou le levier du rhéostat est placé dans une certaine position, à la suite de quoi la résistance souhaitée est introduite dans le circuit.

Un long conducteur de petite section crée une résistance élevée au courant. Les conducteurs courts de grande section ont peu de résistance au courant.

Si nous prenons deux conducteurs de matériau différent, mais de même longueur et de même section, les conducteurs conduiront le courant de différentes manières. Cela montre que la résistance d'un conducteur dépend du matériau du conducteur lui-même.

La température d'un conducteur affecte également sa résistance. Lorsque la température augmente, la résistance des métaux augmente et la résistance des liquides et du charbon diminue. Seuls certains alliages métalliques spéciaux (manganine, constantan, nickeline et autres) ne changent presque pas leur résistance avec l'augmentation de la température.

Ainsi, nous voyons que la résistance électrique du conducteur dépend de : 1) la longueur du conducteur, 2) la section transversale du conducteur, 3) le matériau du conducteur, 4) la température du conducteur.

L'unité de résistance est un ohm. Om est souvent désigné par la lettre majuscule grecque Ω (oméga). Ainsi au lieu d'écrire "La résistance du conducteur est de 15 ohms", vous pouvez simplement écrire : r= 15Ω.
1000 ohms s'appellent 1 kiloohm(1kΩ, ou 1kΩ),
1 000 000 ohms s'appelle 1 mégaohm(1mgOhm ou 1MΩ).

Lorsque l'on compare la résistance des conducteurs de divers matériaux il est nécessaire de prendre une certaine longueur et section pour chaque échantillon. Ensuite, nous pourrons juger quel matériau conduit le mieux ou le moins bien le courant électrique.

Vidéo 1. Résistance du conducteur

Résistance électrique spécifique

La résistance en ohms d'un conducteur de 1 m de long, avec une section de 1 mm² s'appelle résistivité et est désigné par la lettre grecque ρ (ro).

Le tableau 1 donne les résistances spécifiques de certains conducteurs.

Tableau 1

Résistivité de divers conducteurs

Le tableau montre qu'un fil de fer d'une longueur de 1 m et d'une section de 1 mm² a une résistance de 0,13 ohms. Pour obtenir 1 ohm de résistance, vous devez prendre 7,7 m de ce fil. L'argent a la plus faible résistivité. 1 ohm de résistance peut être obtenu en prenant 62,5 m de fil d'argent d'une section de 1 mm². Argent - meilleur chef d'orchestre, mais le coût de l'argent exclut la possibilité de son utilisation massive. Après l'argent dans le tableau vient le cuivre : 1 m fil de cuivre de section 1 mm² a une résistance de 0,0175 ohms. Pour obtenir une résistance de 1 ohm, vous devez prendre 57 m de ce fil.

Chimiquement pur, obtenu par affinage, le cuivre s'est largement répandu en électrotechnique pour la fabrication de fils, câbles, bobinages. machines électriques et appareils. L'aluminium et le fer sont également largement utilisés comme conducteurs.

La résistance d'un conducteur peut être déterminée par la formule :

où r- résistance du conducteur en ohms ; ρ - résistance spécifique du conducteur ; je est la longueur du conducteur en m; S– section des conducteurs en mm².

Exemple 1 Déterminer la résistance de 200 m de fil de fer d'une section de 5 mm².

Exemple 2 Calculer la résistance de 2 km de fil d'aluminium de section 2,5 mm².

À partir de la formule de résistance, vous pouvez facilement déterminer la longueur, la résistivité et la section transversale du conducteur.

Exemple 3 Pour un récepteur radio, il faut enrouler une résistance de 30 ohms à partir de fil de nickel d'une section de 0,21 mm². Déterminez la longueur de câble requise.

Exemple 4 Déterminer la section transversale de 20 m fil de nichrome si sa résistance est de 25 ohms.

Exemple 5 Un fil d'une section de 0,5 mm² et d'une longueur de 40 m a une résistance de 16 ohms. Déterminez le matériau du fil.

Le matériau d'un conducteur caractérise sa résistivité.

Selon le tableau de résistivité, nous constatons que le plomb a une telle résistance.

Il a été dit plus haut que la résistance des conducteurs dépend de la température. Faisons l'expérience suivante. Nous enroulons plusieurs mètres de fil métallique fin sous la forme d'une spirale et transformons cette spirale en un circuit de batterie. Pour mesurer le courant dans le circuit, allumez l'ampèremètre. Lorsque vous chauffez la spirale dans la flamme du brûleur, vous pouvez voir que les lectures de l'ampèremètre vont diminuer. Cela montre que la résistance du fil métallique augmente avec le chauffage.

Pour certains métaux, lorsqu'ils sont chauffés à 100 °, la résistance augmente de 40 à 50%. Il existe des alliages qui modifient légèrement leur résistance à la chaleur. Certains alliages spéciaux changent à peine de résistance avec la température. La résistance des conducteurs métalliques augmente avec l'augmentation de la température, la résistance des électrolytes (conducteurs liquides), du charbon et de certains solides, au contraire, diminue.

La capacité des métaux à modifier leur résistance avec les changements de température est utilisée pour construire des thermomètres à résistance. Un tel thermomètre est un fil de platine enroulé sur un cadre en mica. En plaçant un thermomètre, par exemple, dans un four et en mesurant la résistance du fil de platine avant et après chauffage, la température dans le four peut être déterminée.

La variation de la résistance du conducteur lorsqu'il est chauffé, pour 1 ohm de la résistance initiale et 1 ° de température, s'appelle coefficient de température de résistance et est noté par la lettre α.

Si à une température t 0 résistance du conducteur est r 0 , et à température téquivaut à r t, alors le coefficient de température de résistance

Noter. Cette formule ne peut être calculée que dans une certaine plage de température (jusqu'à environ 200°C).

Nous donnons les valeurs du coefficient de température de résistance α pour certains métaux (tableau 2).

Tableau 2

Valeurs du coefficient de température pour certains métaux

À partir de la formule du coefficient de température de résistance, nous déterminons r t:

r t = r 0 .

Exemple 6 Déterminer la résistance d'un fil de fer chauffé à 200°C si sa résistance à 0°C était de 100 ohms.

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

Exemple 7 Un thermomètre à résistance en fil de platine dans une pièce à une température de 15°C avait une résistance de 20 ohms. Le thermomètre a été placé dans le four et après un certain temps sa résistance a été mesurée. Il s'est avéré être égal à 29,6 ohms. Déterminez la température dans le four.

conductivité électrique

Jusqu'à présent, nous avons considéré la résistance du conducteur comme un obstacle que le conducteur fournit au courant électrique. Cependant, le courant circule dans le conducteur. Par conséquent, en plus de la résistance (obstacles), le conducteur a également la capacité de conduire le courant électrique, c'est-à-dire la conductivité.

Plus un conducteur a de résistance, moins il a de conductivité, moins il conduit le courant électrique et, inversement, plus la résistance d'un conducteur est faible, plus il a de conductivité, plus il est facile pour le courant de traverser le conducteur. Par conséquent, la résistance et la conductivité du conducteur sont des quantités réciproques.

Il est connu des mathématiques que l'inverse de 5 est 1/5 et, inversement, l'inverse de 1/7 est 7. Par conséquent, si la résistance d'un conducteur est désignée par la lettre r, alors la conductivité est définie comme 1/ r. La conductivité est généralement désignée par la lettre g.

La conductivité électrique est mesurée en (1/ohm) ou siemens.

Exemple 8 La résistance du conducteur est de 20 ohms. Déterminez sa conductivité.

Si un r= 20 ohms, alors

Exemple 9 La conductivité du conducteur est de 0,1 (1/ohm). Déterminer sa résistance

Si g \u003d 0,1 (1 / Ohm), alors r= 1 / 0,1 = 10 (ohms)

La résistivité électrique est une grandeur physique qui indique dans quelle mesure un matériau peut résister au passage d'un courant électrique à travers lui. Certaines personnes peuvent confondre cette caractéristique avec une résistance électrique commune. Malgré la similitude des concepts, la différence entre eux réside dans le fait que le spécifique se réfère à des substances, et le second terme se réfère exclusivement aux conducteurs et dépend du matériau de leur fabrication.

réciproque ce materiel est la conductivité électrique. Plus ce paramètre est élevé, mieux le courant traverse la substance. En conséquence, plus la résistance est élevée, plus on s'attend à des pertes en sortie.

Formule de calcul et valeur de mesure

Considérant en quoi la résistivité électrique est mesurée, il est également possible de tracer le lien avec le non spécifique, puisque les unités d'ohm m sont utilisées pour désigner le paramètre. La valeur elle-même est notée ρ. Avec cette valeur, il est possible de déterminer la résistance d'une substance cas particulier en fonction de sa taille. Cette unité de mesure correspond au système SI, mais il peut y avoir d'autres options. En technologie, vous pouvez voir périodiquement la désignation obsolète Ohm mm 2 / m. Pour passer de ce système à un système international, vous n'avez pas besoin d'utiliser formules complexes, puisque 1 ohm mm 2 /m équivaut à 10 -6 ohm m.

La formule de résistivité électrique est la suivante :

R= (ρ l)/S, où :

• R est la résistance du conducteur ;
• Ρ est la résistivité du matériau ;
• l est la longueur du conducteur ;
• S est la section transversale du conducteur.

Dépendance à la température

La résistance électrique spécifique dépend de la température. Mais tous les groupes de substances se manifestent différemment quand il change. Ceci doit être pris en compte lors du calcul des fils qui fonctionneront dans certaines conditions. Par exemple, dans la rue, où les valeurs de température dépendent de la saison, matériaux nécessaires avec moins de sensibilité aux changements dans la plage de -30 à +30 degrés Celsius. S'il est prévu de l'utiliser dans des équipements qui fonctionneront dans les mêmes conditions, alors ici il faut aussi optimiser le câblage pour paramètres spécifiques. Le matériau est toujours sélectionné en tenant compte de l'opération.

Dans le tableau nominal, la résistivité électrique est prise à une température de 0 degrés Celsius. L'augmentation de ce paramètre lorsque le matériau est chauffé est due au fait que l'intensité du mouvement des atomes dans la substance commence à augmenter. transporteurs charges électriques dispersés au hasard dans toutes les directions, ce qui conduit à la création d'obstacles au mouvement des particules. L'amplitude du flux électrique est réduite.

Lorsque la température diminue, les conditions d'écoulement actuelles s'améliorent. Lorsqu'une certaine température est atteinte, qui sera différente pour chaque métal, la supraconductivité apparaît, à laquelle la caractéristique en question atteint presque zéro.

Les différences de paramètres atteignent parfois très grandes valeurs. Les matériaux à haute performance peuvent être utilisés comme isolants. Ils aident à protéger le câblage des courts-circuits et des contacts humains accidentels. Certaines substances ne sont généralement pas applicables à l'électrotechnique si elles ont une valeur élevée de ce paramètre. D'autres propriétés peuvent interférer avec cela. Par exemple, la conductivité électrique de l'eau n'aura pas de grande importance pour ce domaine. Voici les valeurs de certaines substances aux taux élevés.

Les substances à faible taux sont utilisées plus activement dans l'électrotechnique. Ce sont souvent des métaux qui servent de conducteurs. Ils présentent également de nombreuses différences. Pour connaître la résistivité électrique du cuivre ou d'autres matériaux, il convient de consulter le tableau de référence.

Résistance électrique volumique spécifique

Ce paramètre caractérise la capacité à faire passer le courant à travers le volume de la substance. Pour la mesure, il est nécessaire d'appliquer un potentiel de tension avec différents côtés matériau dont le produit sera inclus dans circuit électrique. Il est alimenté en courant par paramètres nominaux. Après passage, les données de sortie sont mesurées.

Utilisation en électrotechnique

Modification du paramètre lorsque différentes températures largement utilisé en électrotechnique. Plus exemple simple est une lampe à incandescence qui utilise un filament nichrome. Lorsqu'il est chauffé, il commence à briller. Lorsque le courant le traverse, il commence à chauffer. Lorsque la chaleur augmente, la résistance augmente également. De ce fait, le courant initial nécessaire pour obtenir l'éclairement est limité. Une bobine nichrome, utilisant le même principe, peut devenir un régulateur sur divers appareils.

L'utilisation généralisée a également métaux nobles, qui ont des caractéristiques appropriées pour l'électrotechnique. Pour les circuits critiques nécessitant de la vitesse, des contacts en argent sont sélectionnés. Ils possèdent coût élevé, mais compte tenu du nombre relativement restreint de matériaux, leur utilisation est tout à fait justifiée. Le cuivre est inférieur à l'argent en conductivité, mais a plus prix abordable, grâce à quoi il est plus souvent utilisé pour créer des fils.

Dans des conditions où il est possible d'utiliser le maximum basses températures supraconducteurs sont utilisés. Pour température ambiante et à l'extérieur, ils ne sont pas toujours appropriés, car à mesure que la température augmente, leur conductivité commence à baisser, de sorte que l'aluminium, le cuivre et l'argent restent les leaders pour de telles conditions.

En pratique, de nombreux paramètres sont pris en compte, et celui-ci est l'un des plus importants. Tous les calculs sont effectués au stade de la conception, pour laquelle des matériaux de référence sont utilisés.

La résistance électrique est la principale caractéristique des matériaux conducteurs. Selon l'étendue du conducteur, la valeur de sa résistance peut jouer à la fois un rôle positif et négatif dans le fonctionnement d'un système électrique. De plus, les caractéristiques d'utilisation du conducteur peuvent entraîner la nécessité de prendre en compte des caractéristiques supplémentaires, dont l'influence dans un cas particulier ne peut être négligée.

Les conducteurs sont métaux purs et leurs alliages. Dans un métal, les atomes fixés dans une seule structure "forte" ont électrons libres(le soi-disant "gaz électronique"). Ce sont les particules dans ce cas sont des porteurs de charge. Les électrons sont en mouvement aléatoire constant d'un atome à l'autre. Lorsqu'un champ électrique apparaît (une source de tension est connectée aux extrémités du métal), le mouvement des électrons dans le conducteur devient ordonné. Les électrons en mouvement rencontrent des obstacles sur leur chemin, causés par des singularités structure moleculaire conducteur. En entrant en collision avec la structure, les porteurs de charge perdent leur énergie, la donnant au conducteur (le chauffant). Plus la structure conductrice crée d'obstacles pour les porteurs de charge, plus la résistance est élevée.

Avec une augmentation de la section efficace de la structure conductrice pour un nombre d'électrons, le «canal de transmission» deviendra plus large et la résistance diminuera. En conséquence, avec une augmentation de la longueur du fil, il y aura plus de tels obstacles et la résistance augmentera.

Ainsi, dans formule de base calculer la résistance, la longueur du fil, la surface de la section et un certain coefficient reliant ces caractéristiques dimensionnelles à grandeurs électriques tension et courant (1). Ce coefficient est appelé résistivité.
R=r*L/S (1)

Résistivité

Résistivité inchangée et est une propriété de la substance à partir de laquelle le conducteur est fait. Unités de mesure r - ohm * m. Souvent, la valeur de résistivité est donnée en ohm * mm sq. / m. Cela est dû au fait que la section transversale des câbles les plus couramment utilisés est relativement petite et se mesure en mm carré. Prenons un exemple simple.

Tâche numéro 1. Longueur du fil de cuivre L = 20 m, section S = 1,5 mm. m² Calculer la résistance du fil.
Solution : résistance spécifique du fil de cuivre r = 0,018 ohm*mm. m²/m. En remplaçant les valeurs dans la formule (1), nous obtenons R = 0,24 ohm.
Lors du calcul de la résistance du système d'alimentation, la résistance d'un fil doit être multipliée par le nombre de fils.
Si de l'aluminium avec une résistivité plus élevée (r = 0,028 ohm * mm² / m) est utilisé à la place du cuivre, la résistance des fils augmentera en conséquence. Pour l'exemple ci-dessus, la résistance serait R = 0,373 ohm (55% de plus). Le cuivre et l'aluminium sont les principaux matériaux pour les fils. Il existe des métaux dont la résistivité est inférieure à celle du cuivre, comme l'argent. Cependant, son utilisation est limitée en raison du coût élevé évident. Le tableau ci-dessous répertorie les résistances et autres caractéristiques de base des matériaux conducteurs.
Tableau - les principales caractéristiques des conducteurs

Pertes thermiques des fils

Si, en utilisant le câble de l'exemple ci-dessus, une charge de 2,2 kW est connectée à un réseau 220 V monophasé, alors le courant I \u003d P / U ou I \u003d 2200/220 \u003d 10 A traversera le fil La formule pour calculer la perte de puissance dans le conducteur:
Ppr \u003d (je ^ 2) * R (2)
Exemple n ° 2. Calculez les pertes actives lors de la transmission de puissance de 2,2 kW dans un réseau avec une tension de 220 V pour le fil mentionné.
Solution: en substituant les valeurs du courant et de la résistance des fils dans la formule (2), on obtient Ppr \u003d (10 ^ 2) * (2 * 0,24) \u003d 48 W.
Ainsi, lors du transfert d'énergie du réseau vers la charge, les pertes dans les fils seront légèrement supérieures à 2%. Cette énergie est convertie en chaleur dégagée par le conducteur dans environnement. En fonction de l'état de chauffage du conducteur (en fonction de l'intensité du courant), sa section transversale est sélectionnée, guidée par des tables spéciales.
Par exemple, pour le conducteur ci-dessus, le courant maximal est de 19 A ou 4,1 kW dans un réseau 220 V.

Une tension accrue est utilisée pour réduire les pertes actives dans les lignes électriques. Dans ce cas, le courant dans les fils diminue, les pertes diminuent.

Effet de la température

Une augmentation de la température entraîne une augmentation des oscillations du réseau cristallin du métal. Ainsi, les électrons se rencontrent grande quantité obstacles, ce qui entraîne une augmentation de la résistance. La valeur de la "sensibilité" de la résistance du métal à une élévation de température est appelée coefficient de température α. La formule de prise en compte de la température est la suivante
R=Rí*, (3)
où Rn est la résistance du fil dans les conditions normales (à la température t°n) ; t° est la température du conducteur.
Généralement t°n = 20° C. La valeur de α est également indiquée pour la température t°n.
Tâche 4. Calculer la résistance d'un fil de cuivre à une température de t ° \u003d 90 ° C. α cuivre \u003d 0,0043, Rn \u003d 0,24 Ohm (tâche 1).
Solution : en remplaçant les valeurs de la formule (3), nous obtenons R = 0,312 Ohm. La résistance du fil chauffé analysé est supérieure de 30 % à sa résistance à température ambiante.

Effet de fréquence

Avec une augmentation de la fréquence du courant dans le conducteur, le processus de déplacement des charges plus près de sa surface se produit. En raison d'une augmentation de la concentration de charges dans la couche superficielle, la résistance du fil augmente également. Ce processus est appelé « effet de peau » ou effet de surface. Coefficient de peau– l'effet dépend également de la taille et de la forme du fil. Pour l'exemple ci-dessus, avec une fréquence courant alternatif La résistance du fil de 20 kHz augmentera d'environ 10 %. Notez que les composants haute fréquence peuvent avoir le signal de courant de nombreux industriels et consommateurs domestiques(lampes à économie d'énergie, alimentations à découpage, convertisseurs de fréquence, etc.).

Influence des conducteurs adjacents

Autour de tout conducteur traversé par du courant, il existe un champ magnétique. L'interaction des champs des conducteurs voisins provoque également des pertes d'énergie et est appelée "effet de proximité". Notez également que tout conducteur métallique a une inductance créée par un noyau conducteur et une capacité créée par l'isolation. Ces paramètres ont également un effet de proximité.

Technologie

Fils haute tension à résistance nulle

Ce type de fil est largement utilisé dans les systèmes d'allumage des voitures. La résistance des fils à haute tension est assez faible et s'élève à quelques fractions d'ohm par mètre de longueur. Rappelons que la résistance de cette valeur ne peut pas être mesurée avec un ohmmètre. usage général. Souvent, des ponts de mesure sont utilisés pour la tâche de mesure de faibles résistances.
Structurellement, ces fils sont un grand nombre de conducteurs en cuivre avec isolation à base de silicone, de plastique ou d'autres diélectriques. La particularité de l'utilisation de tels fils ne réside pas seulement dans le travail avec haute tension, mais aussi le transfert d'énergie dans un court laps de temps (mode impulsionnel).

Câble bimétallique

Le champ d'application principal des câbles mentionnés est la transmission de signaux haute fréquence. L'âme du fil est constituée d'un type de métal dont la surface est recouverte d'un autre type de métal. Étant donné qu'aux hautes fréquences uniquement Couche de surface conducteur, c'est-à-dire la possibilité de remplacer l'intérieur du fil. Cela se traduit par des économies matériel coûteux et améliorer les caractéristiques mécaniques du fil. Des exemples de tels fils sont le cuivre plaqué argent, l'acier plaqué cuivre.

Conclusion

La résistance du fil est une valeur qui dépend d'un ensemble de facteurs : type de conducteur, température, fréquence du courant, paramètres géométriques. L'importance de l'influence de ces paramètres dépend des conditions de fonctionnement du fil. Les critères d'optimisation en fonction des tâches pour les fils peuvent être : réduction des pertes actives, amélioration Charactéristiques mécaniques, baisse des prix.