Hər hansı bir maddədə elektrik cərəyanı I xarici enerjinin tətbiqi (potensial fərq U) hesabına yüklənmiş hissəciklərin müəyyən istiqamətdə hərəkəti nəticəsində yaranır. Hər bir maddə içindəki cərəyanın keçməsinə fərqli təsir göstərən fərdi xüsusiyyətlərə malikdir. Bu xüsusiyyətlər R elektrik müqaviməti ilə qiymətləndirilir.
Georg Om bir maddənin elektrik müqavimətinə təsir edən amilləri empirik olaraq təyin etdi və onu onun adını daşıyan gərginlik və cərəyandan əldə etdi. Beynəlxalq SI sistemində müqavimətin ölçü vahidi onun adını daşıyır. 1 Ohm, 1 mm 2 kəsişmə sahəsi olan 106,3 sm uzunluğunda homojen civə sütunu üçün 0 ° C temperaturda ölçülən müqavimət dəyəridir.
Tərif
Elektrik cihazlarının istehsalı üçün materialları qiymətləndirmək və praktikada tətbiq etmək, termin "dirijorun müqaviməti". Əlavə edilmiş “xüsusi” sifət sözügedən maddə üçün qəbul edilmiş istinad həcmi dəyərindən istifadə faktorunu göstərir. Bu, müxtəlif materialların elektrik parametrlərini qiymətləndirməyə imkan verir.
Nəzərə alınır ki, keçiricinin müqaviməti onun uzunluğunun artması və en kəsiyinin azalması ilə artır. SI sistemində uzunluğu 1 metr və kəsiyi 1 m 2 olan homojen keçiricinin həcmi istifadə olunur. Texniki hesablamalarda, uzunluğu 1 metr və 1 mm 2 sahədən ibarət köhnəlmiş, lakin rahat sistem olmayan həcm vahidi istifadə olunur. ρ müqavimətinin düsturu şəkildə göstərilmişdir.
Maddələrin elektrik xassələrini müəyyən etmək üçün başqa bir xüsusiyyət tətbiq edilmişdir - xüsusi keçiricilik b. Müqavimət dəyərinə tərs mütənasibdir və materialın elektrik cərəyanını keçirmə qabiliyyətini müəyyən edir: b = 1/ρ.
Müqavimət temperaturdan necə asılıdır?
Materialın keçiriciliyi onun temperaturundan təsirlənir. Müxtəlif maddələr qrupları qızdırıldıqda və ya soyuduqda fərqli davranırlar. Bu xüsusiyyət isti və soyuq havada açıq havada işləyən elektrik naqillərində nəzərə alınır.
Telin materialı və müqaviməti iş şəraiti nəzərə alınmaqla seçilir.
Qızdırılan zaman keçiricilərin cərəyanın keçməsinə qarşı müqavimətinin artması onunla izah olunur ki, metalın temperaturu artdıqca onun içindəki atomların və elektrik yükdaşıyıcılarının hərəkət intensivliyi bütün istiqamətlərdə artır və bu da metalın hərəkətinə lazımsız maneələr yaradır. yüklü hissəciklərin bir istiqamətdə hərəkəti və onların axınının miqdarını azaldır.
Metalın temperaturunu azaldırsanız, cərəyanın keçməsi üçün şərait yaxşılaşır. Kritik temperatura qədər soyuduqda, bir çox metallar elektrik müqaviməti praktiki olaraq sıfır olduqda, superkeçiricilik fenomenini nümayiş etdirirlər. Bu xüsusiyyət güclü elektromaqnitlərdə geniş istifadə olunur.
Temperaturun metalın keçiriciliyinə təsiri elektrik sənayesi tərəfindən adi közərmə lampalarının istehsalında istifadə olunur. Onlardan cərəyan keçdikdə o, elə bir vəziyyətə qədər qızır ki, işıq axını buraxır. Normal şəraitdə nikromun müqaviməti təxminən 1,05÷1,4 (ohm ∙mm 2)/m-dir.
Lampa yandırıldıqda, metalı çox tez qızdıran böyük bir cərəyan filamentdən keçir. Eyni zamanda, elektrik dövrəsinin müqaviməti artır, ilkin cərəyanı işıqlandırma əldə etmək üçün lazım olan nominal dəyərlə məhdudlaşdırır. Bu şəkildə, cari gücü asanlıqla LED və flüoresan mənbələrdə istifadə olunan mürəkkəb balastlardan istifadə ehtiyacını aradan qaldıraraq, nikromlu bir spiral vasitəsilə tənzimlənir.
Texnologiyada istifadə olunan materialların müqaviməti necədir?
Əlvan nəcib metallar daha yaxşı elektrik keçiricilik xüsusiyyətlərinə malikdir. Buna görə də, elektrik cihazlarında kritik kontaktlar gümüşdən hazırlanır. Lakin bu, bütün məhsulun son maya dəyərini artırır. Ən məqbul variant daha ucuz metallardan istifadə etməkdir. Məsələn, misin 0,0175 (ohm ∙mm 2)/m-ə bərabər olan müqaviməti bu cür məqsədlər üçün olduqca uyğundur.
Nəcib metallar- qızıl, gümüş, platin, palladium, iridium, rodium, rutenium və osmium, əsasən yüksək kimyəvi müqavimətinə və zərgərlikdə gözəl görünüşünə görə adlandırılmışdır. Bundan əlavə, qızıl, gümüş və platin yüksək çevikliyə, platin qrupunun metalları isə odadavamlılığa və qızıl kimi kimyəvi təsirsizliyə malikdir. Nəcib metalların bu üstünlükləri birləşdirilir.
Yaxşı keçiriciliyə malik olan mis ərintiləri yüksək güclü ampermetrlərin ölçmə başlığından böyük cərəyanların axını məhdudlaşdıran şuntlar hazırlamaq üçün istifadə olunur.
Alüminiumun müqaviməti 0,026÷0,029 (ohm ∙mm 2)/m misdən bir qədər yüksəkdir, lakin bu metalın istehsalı və maya dəyəri daha aşağıdır. Üstəlik daha yüngüldür. Bu, onun enerji sektorunda xarici naqillərin və kabel nüvələrinin istehsalı üçün geniş istifadəsini izah edir.
Dəmirin müqaviməti 0,13 (ohm ∙mm 2)/m də onun elektrik cərəyanını ötürmək üçün istifadəsinə imkan verir, lakin bu, daha çox güc itkisi ilə nəticələnir. Polad ərintiləri artan gücə malikdir. Buna görə də, polad saplar yüksək gərginlikli elektrik xətlərinin alüminium yerüstü naqillərinə toxunur, onlar dartılma yüklərinə tab gətirmək üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Bu, xüsusilə naqillərdə və ya güclü küləyin əsməsində buz əmələ gəldikdə doğrudur.
Bəzi ərintilər, məsələn, konstantin və nikel, müəyyən bir diapazonda termal sabit müqavimət xüsusiyyətlərinə malikdir. Nikelin elektrik müqaviməti 0 ilə 100 dərəcə Selsi arasında demək olar ki, dəyişməz olaraq qalır. Buna görə də, reostatlar üçün spirallər nikeldən hazırlanır.
Platinin temperaturundan asılı olaraq müqavimət qiymətlərini ciddi şəkildə dəyişdirmək xüsusiyyəti ölçmə alətlərində geniş istifadə olunur. Stabilləşdirilmiş gərginlik mənbəyindən elektrik cərəyanı platin keçiricidən keçərsə və müqavimət dəyəri hesablanırsa, bu, platinin temperaturunu göstərəcəkdir. Bu, miqyasın Ohm dəyərlərinə uyğun dərəcələrlə qiymətləndirilməsinə imkan verir. Bu üsul temperaturu dərəcələrin fraksiyalarının dəqiqliyi ilə ölçməyə imkan verir.
Bəzən praktiki problemləri həll etmək üçün bilmək lazımdır kabel empedansı və ya xüsusi müqavimət. Bu məqsədlə, kabel məhsulları üçün arayış kitablarında hər kəsişmə dəyəri üçün bir nüvənin induktiv və aktiv müqavimətinin dəyərləri verilir. Onların köməyi ilə icazə verilən yüklər və yaranan istilik hesablanır, məqbul iş şəraiti müəyyən edilir və effektiv qorunma seçilir.
Metalların keçiriciliyinə onların emal üsulu təsir göstərir. Plastik deformasiya üçün təzyiqdən istifadə kristal qəfəs strukturunu pozur, qüsurların sayını artırır və müqaviməti artırır. Onu azaltmaq üçün yenidən kristallaşma tavlama istifadə olunur.
Metalların uzanması və ya sıxılması onlarda elastik deformasiyaya səbəb olur, bundan elektronların istilik vibrasiyalarının amplitüdləri azalır və müqavimət bir qədər azalır.
Torpaqlama sistemlərini layihələndirərkən nəzərə almaq lazımdır. Yuxarıdakı metoddan tərifinə görə fərqlənir və SI vahidləri ilə ölçülür - Ohm∙metr. Yerin içərisində elektrik cərəyanının axınının keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün istifadə olunur.
Torpağın keçiriciliyinə torpağın nəmliyi, sıxlığı, hissəcik ölçüsü, temperatur, duzların, turşuların və qələvilərin konsentrasiyası daxil olmaqla bir çox amillər təsir göstərir.
Elektrik müqaviməti(müqavimət) - Ohm m ilə ifadə edilən, materialın elektrik cərəyanının keçməsinin qarşısını almaq qabiliyyətini xarakterizə edən fiziki kəmiyyət. Elektrik müqaviməti adətən yunan hərfi ρ ilə işarələnir. Müqavimətin qiyməti müxtəlif materiallarda temperaturdan müxtəlif yollarla asılıdır: keçiricilərdə elektrik müqaviməti temperaturun artması ilə artır, yarımkeçiricilərdə və dielektriklərdə isə əksinə, azalır. Elektrik müqavimətinin temperaturdan dəyişməsini nəzərə alan qiymət müqavimətin temperatur əmsalı adlanır. Müqavimətin qarşılığı xüsusi keçiricilik (elektrik keçiricilik) adlanır. Mülkiyyət olan elektrik müqavimətindən fərqli olaraq dirijor və materialından, formasından və ölçüsündən asılı olaraq elektrik müqaviməti yalnız bir xüsusiyyətdir maddələr.
| Elektrik müqaviməti | |
|---|---|
| ρ (\displaystyle \rho) | |
| Ölçü |
SI:L 3 MT -3 I -2 GHS:T |
| Vahidlər | |
| SI | Ohm m |
| GHS | ilə |
Müqaviməti ρ olan homojen keçiricinin elektrik müqaviməti, uzunluğu l və en kəsiyi sahəsi S düsturdan istifadə etməklə hesablana bilər R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(keçirici boyunca nə sahənin, nə də kəsik formasının dəyişmədiyi güman edilir). Müvafiq olaraq, ρ üçün bizdə var ρ = R ⋅ S l . (\ displaystyle \ rho = (\ frac (R \ cdot S) (l)).)
Son düsturdan belə çıxır: bir maddənin müqavimətinin fiziki mənası odur ki, o, vahid uzunluqda və bu maddədən hazırlanmış vahid kəsikli bir homojen keçiricinin müqavimətini təmsil edir.
Vahidlər
Beynəlxalq Vahidlər Sistemində (SI) müqavimət vahidi Ohm · . Münasibətdən ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l))) Buradan belə çıxır ki, SI sistemində müqavimətin ölçü vahidi, bu maddədən hazırlanmış, 1 m² kəsiyi sahəsi olan 1 m uzunluğunda homojen keçiricinin müqavimətinə bərabər olan bir maddənin müqavimətinə bərabərdir. 1 Ohm-a qədər. Müvafiq olaraq, SI vahidlərində ifadə edilən ixtiyari bir maddənin müqaviməti, uzunluğu 1 m və kəsiyi 1 m² olan müəyyən bir maddədən hazırlanmış elektrik dövrəsinin bir hissəsinin müqavimətinə ədədi olaraq bərabərdir.
Texnologiyada köhnəlmiş qeyri-sistem vahidi Ohm mm²/m də istifadə olunur, 1 Ohm m-in 10 −6-sına bərabərdir. Bu vahid, bu maddədən hazırlanmış, 1 mm² kəsiyi sahəsi olan 1 m uzunluğunda homojen bir keçiricinin 1 Ohm müqavimətinə malik olduğu bir maddənin müqavimətinə bərabərdir. Müvafiq olaraq, bu vahidlərdə ifadə edilən bir maddənin müqaviməti, 1 m uzunluğunda və 1 mm² kəsiyi sahəsi olan bu maddədən hazırlanmış elektrik dövrəsinin bir hissəsinin müqavimətinə ədədi olaraq bərabərdir.
Temperaturdan asılılıq
Keçiricilərdə temperaturun artması ilə elektrik müqaviməti artır. Bu, temperaturun artması ilə keçiricinin kristal qəfəsinin düyünlərindəki atomların titrəyişlərinin intensivliyinin artması ilə izah olunur ki, bu da sərbəst elektronların hərəkətinə mane olur.
Yarımkeçiricilərdə və dielektriklərdə elektrik müqaviməti azalır. Bu, temperaturun artması ilə əsas yük daşıyıcılarının konsentrasiyasının artması ilə izah olunur.
Elektrik müqavimətinin temperaturla dəyişməsini nəzərə alan qiymətə müqavimətin temperatur əmsalı deyilir.
Müqavimət anlayışının ümumiləşdirilməsi
Xüsusiyyətləri nöqtədən nöqtəyə dəyişən qeyri-bərabər material üçün də müqavimət müəyyən edilə bilər. Bu halda, bu, sabit deyil, koordinatların skalyar funksiyasıdır - elektrik sahəsinin gücü ilə əlaqəli bir əmsaldır. E → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))) və cərəyan sıxlığı J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r)))) Bu nöqtədə r → (\displaystyle (\vec (r))). Bu əlaqə Ohm qanunu ilə diferensial formada ifadə edilir:
E → (r →) = ρ (r →) J → (r →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)Bu düstur heterojen, lakin izotrop maddə üçün etibarlıdır. Maddə həm də anizotrop ola bilər (əksər kristallar, maqnitləşdirilmiş plazma və s.), yəni onun xassələri istiqamətdən asılı ola bilər. Bu halda, müqavimət doqquz komponentdən ibarət ikinci dərəcəli koordinatdan asılı tensordur. Anizotrop maddədə maddənin hər bir verilmiş nöqtəsində cərəyan sıxlığının və elektrik sahəsinin gücü vektorları birgə istiqamətləndirilmir; aralarındakı əlaqə münasibətlə ifadə olunur
E i (r →) = ∑ j = 1 3 ρ i j (r →) J j (r →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec (r))).)Anizotrop, lakin homojen maddədə tensor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) koordinatlarından asılı deyil.
Tensor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) simmetrik, yəni hər hansı bir üçün i (\displaystyle i) Və j (\displaystyle j) həyata keçirdi ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).
Hər hansı bir simmetrik tensor üçün ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) matrisin yerləşdiyi Kartezian koordinatlarının ortoqonal sistemini seçə bilərsiniz ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) olur diaqonal, yəni doqquz komponentdən hansı formanı alır ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Yalnız üçü sıfırdan fərqlidir: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22)) Və ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). Bu halda işarə edir ρ i i (\displaystyle \rho _(ii)) necə ki, əvvəlki düstur əvəzinə daha sadəsini alırıq
E i = ρ i J i. (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)Kəmiyyətlər ρ i (\displaystyle \rho _(i))çağırdı əsas dəyərlər müqavimət tensoru.
Keçiriciliyə münasibət
İzotrop materiallarda müqavimət arasındakı əlaqə ρ (\displaystyle \rho) və keçiricilik σ (\displaystyle \sigma) bərabərliklə ifadə olunur
ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma)).)Anizotrop materiallarda müqavimət tenzorunun komponentləri arasındakı əlaqə ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) keçiricilik tensoru isə daha mürəkkəbdir. Həqiqətən, anizotrop materiallar üçün diferensial formada Ohm qanunu formaya malikdir:
J i (r →) = ∑ j = 1 3 σ i j (r →) E j (r →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\sum _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec (r))).)Bu bərabərlikdən və əvvəllər verilmiş münasibətdən E i (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))) buradan belə nəticə çıxır ki, müqavimət tenzoru keçiricilik tenzorunun tərsidir. Bunu nəzərə alaraq, müqavimət tensorunun komponentləri üçün aşağıdakılar yerinə yetirilir:
ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma))))[\sigma _( 22)\sigma _(33)-\sigma _(23)\sigma _(32)],) ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\sigma _(12)-\sigma _(13)\sigma _(32)],)Harada det (σ) (\displaystyle \det(\sigma)) tenzor komponentlərindən ibarət matrisin təyinedicisidir σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). Rezistivlik tenzorunun qalan komponentləri yuxarıdakı tənliklərdən indekslərin dövri olaraq yenidən təşkili nəticəsində alınır. 1 , 2 Və 3
Terminallarında potensial fərq olan bir elektrik dövrəsi bağlandıqda gərginlik yaranır. Sərbəst elektronlar, elektrik sahəsi qüvvələrinin təsiri altında keçirici boyunca hərəkət edirlər. Hərəkətində elektronlar keçiricinin atomları ilə toqquşur və onlara öz kinetik enerjisini verir. Elektronların hərəkət sürəti davamlı olaraq dəyişir: elektronlar atomlar, molekullar və digər elektronlarla toqquşduqda azalır, sonra elektrik sahəsinin təsiri altında yeni toqquşma zamanı artır və yenidən azalır. Nəticədə, dirijorda saniyədə bir neçə santimetrin bir neçə hissəsi sürətlə elektronların vahid axını qurulur. Nəticə etibarilə, keçiricidən keçən elektronlar həmişə onun tərəfdən hərəkətlərinə qarşı müqavimətlə qarşılaşırlar. Elektrik cərəyanı keçiricidən keçdikdə, sonuncu qızdırılır.
Elektrik müqaviməti
Latın hərfi ilə işarələnən keçiricinin elektrik müqaviməti r, elektrik cərəyanı ondan keçdikdə elektrik enerjisini istilik enerjisinə çevirmək üçün cismin və ya mühitin mülkiyyətidir.
Diaqramlarda elektrik müqaviməti Şəkil 1-də göstərildiyi kimi göstərilmişdir. A.
Bir dövrədə cərəyanı dəyişdirməyə xidmət edən dəyişən elektrik müqaviməti deyilir reostat. Diaqramlarda reostatlar Şəkil 1-də göstərildiyi kimi təyin edilmişdir. b. Ümumiyyətlə, bir reostat bir izolyasiya bazasına sarılmış bir və ya digər müqavimətli bir teldən hazırlanır. Sürgü və ya reostat qolu müəyyən bir vəziyyətdə yerləşdirilir, bunun nəticəsində dövrəyə tələb olunan müqavimət daxil edilir.
Kiçik bir kəsikli uzun bir keçirici cərəyana böyük bir müqavimət yaradır. Böyük en kəsiyi olan qısa keçiricilər cərəyana az müqavimət göstərir.
Fərqli materiallardan iki keçirici götürsəniz, lakin eyni uzunluqda və kəsikdə, o zaman keçiricilər cərəyanı fərqli keçirəcəklər. Bu, bir dirijorun müqavimətinin keçiricinin özünün materialından asılı olduğunu göstərir.
Dirijorun temperaturu da onun müqavimətinə təsir göstərir. Temperatur artdıqca metalların müqaviməti artır, mayelərin və kömürün müqaviməti isə azalır. Yalnız bəzi xüsusi metal ərintiləri (manqanin, konstantan, nikel və başqaları) artan temperaturla müqavimətini çətin ki, dəyişir.
Deməli, keçiricinin elektrik müqavimətinin aşağıdakılardan asılı olduğunu görürük: 1) keçiricinin uzunluğundan, 2) keçiricinin en kəsiyindən, 3) keçiricinin materialından, 4) keçiricinin temperaturundan.
Müqavimət vahidi bir ohmdur. Om tez-tez yunan hərfi Ω (omega) ilə təmsil olunur. Buna görə də, "Dirijorun müqaviməti 15 ohm" yazmaq əvəzinə sadəcə yaza bilərsiniz: r= 15 Ω.
1000 ohm 1 adlanır kiloohm(1kOhm və ya 1kΩ),
1.000.000 ohm 1 adlanır meqaohm(1mOhm və ya 1MΩ).
Müxtəlif materiallardan keçiricilərin müqavimətini müqayisə edərkən, hər bir nümunə üçün müəyyən bir uzunluq və kəsik almaq lazımdır. Sonra hansı materialın elektrik cərəyanını daha yaxşı və ya pis keçirdiyini mühakimə edə biləcəyik.
Video 1. Konduktorun müqaviməti
Elektrik müqaviməti
1 m uzunluğunda, 1 mm² kəsiyi olan bir keçiricinin ohm ilə müqaviməti deyilir müqavimət və yunan hərfi ilə işarələnir ρ (ro).
Cədvəl 1 bəzi keçiricilərin müqavimətini göstərir.
Cədvəl 1
Müxtəlif keçiricilərin müqavimətləri
Cədvəl göstərir ki, uzunluğu 1 m və kəsiyi 1 mm² olan bir dəmir telin 0,13 Ohm müqaviməti var. 1 Ohm müqavimət əldə etmək üçün 7,7 m belə tel götürməlisiniz. Gümüş ən aşağı müqavimətə malikdir. 1 mm² kəsiyi olan 62,5 m gümüş məftil götürməklə 1 Ohm müqavimət əldə etmək olar. Gümüş ən yaxşı keçiricidir, lakin gümüşün dəyəri onun kütləvi istifadə imkanlarını istisna edir. Cədvəldə gümüşdən sonra mis gəlir: 1 mm² kəsiyi olan 1 m mis məftil 0,0175 Ohm müqavimətə malikdir. 1 ohm müqavimət əldə etmək üçün belə bir teldən 57 m götürməlisiniz.
Təmizləmə yolu ilə əldə edilən kimyəvi cəhətdən təmiz mis elektrotexnikada məftillərin, kabellərin, elektrik maşınlarının və qurğularının sarğılarının istehsalı üçün geniş istifadə edilmişdir. Dəmir də keçirici kimi geniş istifadə olunur.
Dirijorun müqaviməti düsturla müəyyən edilə bilər:
Harada r– ohmlarda keçiricinin müqaviməti; ρ – keçiricinin xüsusi müqaviməti; l- m-də keçiricinin uzunluğu; S– mm²-də keçirici kəsiyi.
Misal 1. 5 mm² kəsiyi olan 200 m dəmir telin müqavimətini təyin edin.
Misal 2. 2,5 mm² kəsiyi olan 2 km alüminium telin müqavimətini hesablayın.
Müqavimət düsturundan keçiricinin uzunluğunu, müqavimətini və kəsiyini asanlıqla müəyyən edə bilərsiniz.
Misal 3. Radio qəbuledicisi üçün 0,21 mm² kəsiyi olan nikel teldən 30 Ohm müqavimət göstərmək lazımdır. Lazım olan telin uzunluğunu müəyyənləşdirin.
Misal 4. Müqaviməti 25 Ohm olduqda, 20 m nikrom telin kəsişməsini təyin edin.
Misal 5. Kesiti 0,5 mm² və uzunluğu 40 m olan bir telin 16 Ohm müqaviməti var. Tel materialını müəyyənləşdirin.
Dirijorun materialı onun müqavimətini xarakterizə edir.
Müqavimətlər cədvəlinə əsasən onun belə bir müqavimətə malik olduğunu görürük.
Yuxarıda qeyd olundu ki, keçiricilərin müqaviməti temperaturdan asılıdır. Gəlin aşağıdakı təcrübəni edək. Bir neçə metr nazik metal teli spiral şəklində küləyin və bu spiralı batareya dövrəsinə birləşdirək. Cərəyanı ölçmək üçün dövrəyə bir ampermetr bağlayırıq. Bobin burner alovunda qızdırıldıqda, ampermetrin oxunuşlarının azalacağını görəcəksiniz. Bu, bir metal telin müqavimətinin qızdırma ilə artdığını göstərir.
Bəzi metallar üçün 100° qızdırıldıqda müqavimət 40-50% artır. İstilik ilə müqavimətini bir qədər dəyişən ərintilər var. Bəzi xüsusi ərintilər temperatur dəyişdikdə müqavimətdə faktiki olaraq heç bir dəyişiklik göstərmir. Müqavimət artan temperaturla artır, elektrolitlərin (maye keçiricilərinin), kömürün və bəzi bərk maddələrin müqaviməti, əksinə, azalır;
Müqavimət termometrlərinin qurulması üçün metalların temperaturun dəyişməsi ilə müqavimətini dəyişmək qabiliyyətindən istifadə olunur. Bu termometr mika çərçivəsinə sarılmış platin məftildir. Bir termometri, məsələn, bir sobaya yerləşdirmək və qızdırılmadan əvvəl və sonra platin telin müqavimətini ölçməklə, sobadakı temperaturu təyin etmək olar.
İlkin müqavimətin 1 ohm və 1 ° temperaturda qızdırıldığı zaman keçiricinin müqavimətinin dəyişməsi adlanır. müqavimətin temperatur əmsalı və α hərfi ilə işarələnir.
Əgər temperaturda t 0 keçirici müqavimətdir r 0 və temperaturda t bərabərdir r t, sonra müqavimətin temperatur əmsalı
Qeyd. Bu düsturdan istifadə edərək hesablama yalnız müəyyən bir temperatur aralığında (təxminən 200 ° C-ə qədər) edilə bilər.
Bəzi metallar üçün α müqavimətinin temperatur əmsalının dəyərlərini təqdim edirik (Cədvəl 2).
cədvəl 2
Bəzi metallar üçün temperatur əmsalı dəyərləri
Müqavimətin temperatur əmsalı düsturundan müəyyən edirik r t:
r t = r 0 .
Misal 6. 0°C-də müqaviməti 100 Ohm olarsa, 200°C-yə qədər qızdırılan dəmir telin müqavimətini təyin edin.
r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohm.
Misal 7. Platin teldən hazırlanmış bir müqavimət termometrinin 15 ° C-də bir otaqda müqaviməti 20 ohm idi. Termometr sobaya qoyuldu və bir müddət sonra onun müqaviməti ölçüldü. 29,6 Ohm-a bərabər olduğu ortaya çıxdı. Fırındakı temperaturu təyin edin.
Elektrik keçiriciliyi
İndiyə qədər keçiricinin elektrik cərəyanına verdiyi maneə kimi keçiricinin müqavimətini hesab etdik. Ancaq yenə də cərəyan keçiricidən keçir. Buna görə də, müqavimət (maneə) ilə yanaşı, dirijor da elektrik cərəyanını, yəni keçiriciliyi keçirmə qabiliyyətinə malikdir.
Bir keçiricinin müqaviməti nə qədər çox olarsa, keçiriciliyi də bir o qədər az olar, elektrik cərəyanını bir o qədər pis keçirər və əksinə, keçiricinin müqaviməti nə qədər aşağı olarsa, keçiriciliyi nə qədər çox olarsa, cərəyanın keçiricidən keçməsi bir o qədər asan olar. Buna görə də keçiricinin müqaviməti və keçiriciliyi qarşılıqlı kəmiyyətlərdir.
Riyaziyyatdan məlumdur ki, 5-in tərsi 1/5 və əksinə, 1/7-nin tərsi 7-dir.Ona görə də dirijorun müqaviməti hərflə işarələnirsə r, onda keçiricilik 1/ kimi müəyyən edilir. r. Keçiricilik adətən g hərfi ilə simvollaşdırılır.
Elektrik keçiriciliyi (1/Ohm) və ya siemens ilə ölçülür.
Misal 8. Dirijorun müqaviməti 20 ohm-dur. Onun keçiriciliyini təyin edin.
Əgər r= 20 Ohm, onda
Misal 9. Dirijorun keçiriciliyi 0,1 (1/Ohm) təşkil edir. Onun müqavimətini təyin edin
Əgər g = 0,1 (1/Ohm), onda r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)
Fizikanın əksər qanunları təcrübələrə əsaslanır. Təcrübə aparanların adları bu qanunların başlıqlarında əbədiləşdirilib. Onlardan biri Georg Ohm idi.
Georg Ohm təcrübələri
Elektrik cərəyanının müxtəlif maddələrlə, o cümlədən metallarla qarşılıqlı təsirinə dair təcrübələr zamanı o, sıxlıq, elektrik sahəsinin gücü və “xüsusi keçiricilik” adlanan maddənin xassəsi arasında əsas əlaqə qurdu. “Ohm Qanunu” adlanan bu nümunəyə uyğun düstur aşağıdakı kimidir:
j= λE , burada
- j— elektrik cərəyanının sıxlığı;
- λ — “elektrik keçiriciliyi” də adlandırılan xüsusi keçiricilik;
- E - elektrik sahəsinin gücü.
Bəzi hallarda keçiriciliyi göstərmək üçün yunan əlifbasının fərqli hərfi istifadə olunur - σ . Xüsusi keçiricilik maddənin müəyyən parametrlərindən asılıdır. Onun dəyərinə temperatur, maddələr, təzyiq, əgər qazdırsa və ən əsası bu maddənin quruluşu təsir göstərir. Ohm qanunu yalnız homojen maddələr üçün müşahidə olunur.
Daha rahat hesablamalar üçün xüsusi keçiriciliyin əksi istifadə olunur. Buna "müqavimət" deyilir ki, bu da elektrik cərəyanının axdığı maddənin xüsusiyyətləri ilə əlaqələndirilir, yunan hərfi ilə qeyd olunur. ρ və Ohm*m ölçüsünə malikdir. Lakin müxtəlif fiziki hadisələrə müxtəlif nəzəri əsaslandırmalar tətbiq olunduğundan, müqavimət üçün alternativ düsturlardan istifadə etmək olar. Onlar metalların klassik elektron nəzəriyyəsinin, eləcə də kvant nəzəriyyəsinin əksidir.
Formulalar
Adi oxucular üçün yorucu olan bu düsturlarda Boltsman sabiti, Avoqadro sabiti, Plank sabiti kimi faktorlar görünür. Bu sabitlər keçiricidə elektronların sərbəst yolunu, onların istilik hərəkəti zamanı sürətini, ionlaşma dərəcəsini, maddənin konsentrasiyasını və sıxlığını nəzərə alan hesablamalar üçün istifadə olunur. Bir sözlə, qeyri-mütəxəssis üçün hər şey kifayət qədər mürəkkəbdir. Əsassız olmamaq üçün aşağıda hər şeyin əslində necə göründüyü ilə tanış ola bilərsiniz:
Metalların xüsusiyyətləri
Elektronların hərəkəti maddənin homojenliyindən asılı olduğundan metal keçiricidə cərəyan onun strukturuna uyğun olaraq axır ki, bu da onun heterojenliyini nəzərə alaraq keçiricidə elektronların paylanmasına təsir göstərir. Bu, yalnız çirkli daxilolmaların olması ilə deyil, həm də fiziki qüsurlarla - çatlar, boşluqlar və s. Dirijorun heterojenliyi onun müqavimətini artırır, bu Matthiesen qaydası ilə müəyyən edilir.
Bu asan başa düşülən qayda mahiyyətcə deyir ki, cərəyan keçirən bir keçiricidə bir neçə ayrı müqaviməti ayırd etmək olar. Və nəticədə dəyər onların cəmi olacaq. Komponentlər metal kristal şəbəkənin müqaviməti, çirkləri və keçirici qüsurları olacaqdır. Bu parametr maddənin təbiətindən asılı olduğundan, qarışıq maddələr də daxil olmaqla, onu hesablamaq üçün müvafiq qanunlar müəyyən edilmişdir.
Ərintilərin də metal olmasına baxmayaraq, xaotik quruluşa malik məhlullar hesab olunur və müqaviməti hesablamaq üçün ərintiyə hansı metalların daxil olması vacibdir. Əsasən, keçid metallarına aid olmayan iki komponentin əksər ərintiləri, eləcə də nadir torpaq metalları Nodheim qanununun təsvirinə düşür.
Metal nazik təbəqələrin müqaviməti ayrıca bir mövzu kimi nəzərdən keçirilir. Onun dəyərinin eyni metaldan hazırlanmış toplu keçiricidən daha çox olması lazım olduğunu düşünmək olduqca məntiqlidir. Lakin eyni zamanda, film üçün müqavimətin və film qalınlığının qarşılıqlı asılılığını təsvir edən xüsusi empirik Fuchs düsturu təqdim olunur. Belə çıxır ki, filmlərdəki metallar yarımkeçirici xüsusiyyətlər nümayiş etdirir.
Və yüklərin ötürülməsi prosesinə filmin qalınlığı istiqamətində hərəkət edən və "uzununa" yüklərin hərəkətinə mane olan elektronlar təsir göstərir. Eyni zamanda, onlar film keçiricisinin səthindən əks olunur və beləliklə, bir elektron onun iki səthi arasında kifayət qədər uzun müddətə salınır. Müqaviməti artıran digər mühüm amil keçiricinin temperaturudur. Temperatur nə qədər yüksəkdirsə, müqavimət də bir o qədər yüksəkdir. Əksinə, temperatur nə qədər aşağı olarsa, müqavimət o qədər aşağı olar.
Metallar "otaq" temperaturunda ən aşağı müqavimət göstərən maddələrdir. Bir keçirici kimi istifadəsini əsaslandıran yeganə qeyri-metal karbondur. Onun növlərindən biri olan qrafit sürüşmə kontaktlarının qurulması üçün geniş istifadə olunur. Müqavimət və sürüşmə sürtünmə əmsalı kimi xüsusiyyətlərin çox uğurlu birləşməsinə malikdir. Buna görə də, qrafit elektrik mühərriki fırçaları və digər sürüşmə kontaktları üçün əvəzsiz materialdır. Sənaye məqsədləri üçün istifadə olunan əsas maddələrin müqavimət dəyərləri aşağıdakı cədvəldə verilmişdir.
Superkeçiricilik
Qazların mayeləşməsinə uyğun gələn temperaturlarda, yəni -273 dərəcə Selsiyə bərabər olan maye heliumun temperaturuna qədər, müqavimət demək olar ki, tamamilə yox olmaq üçün azalır. Və yalnız gümüş, mis və alüminium kimi yaxşı metal keçiricilər deyil. Demək olar ki, bütün metallar. Superkeçiricilik adlanan belə şəraitdə metalın strukturu elektrik sahəsinin təsiri altında yüklərin hərəkətinə heç bir maneə törətmir. Buna görə də civə və əksər metallar super keçirici olurlar.
Ancaq məlum oldu ki, nisbətən yaxınlarda 20-ci əsrin 80-ci illərində bəzi keramika növləri də super keçiriciliyə qadirdir. Üstəlik, bunun üçün maye heliumdan istifadə etmək lazım deyil. Belə materiallar yüksək temperaturlu superkeçiricilər adlanırdı. Bununla belə, artıq bir neçə onilliklər keçdi və yüksək temperatur keçiricilərinin diapazonu əhəmiyyətli dərəcədə genişləndi. Lakin belə yüksək temperaturlu superkeçirici elementlərin kütləvi istifadəsi müşahidə edilməmişdir. Bəzi ölkələrdə adi mis keçiricilərin yüksək temperaturlu superkeçiricilərlə əvəz edilməsi ilə tək qurğular hazırlanmışdır. Yüksək temperaturda super keçiriciliyin normal rejimini saxlamaq üçün maye azot lazımdır. Və bu çox bahalı texniki həlldir.
Buna görə də, Təbiətin mis və alüminiuma verdiyi aşağı müqavimət dəyəri hələ də onları müxtəlif elektrik keçiricilərinin istehsalı üçün əvəzolunmaz materiallar edir.
- elektrik cərəyanının axmasının qarşısını almaq üçün materialın xassəsini xarakterizə edən elektrik kəmiyyəti. Materialın növündən asılı olaraq, müqavimət sıfıra meyl edə bilər - minimal (mil/mikro ohm - keçiricilər, metallar) və ya çox böyük (giqa ohm - izolyasiya, dielektriklər) ola bilər. Elektrik müqavimətinin əksi .
Vahid elektrik müqaviməti - Ohm. R hərfi ilə təyin olunur. Qapalı dövrədə müqavimətin cərəyandan asılılığı müəyyən edilir.
Ohmmetr- dövrə müqavimətinin birbaşa ölçülməsi üçün cihaz. Ölçülmüş dəyərin diapazonundan asılı olaraq, onlar gigaohmmetrlərə (böyük müqavimətlər üçün - izolyasiyanın ölçülməsi zamanı) və mikro/miliohmmetrlərə (kiçik müqavimətlər üçün - kontaktların, mühərrik sarğılarının və s. Keçid müqavimətlərinin ölçülməsi zamanı) bölünür.
Müxtəlif istehsalçıların dizaynı ilə elektromexanikidən mikroelektronikə qədər geniş çeşiddə ohmmetrlər mövcuddur. Qeyd etmək lazımdır ki, klassik ohmmetr müqavimətin aktiv hissəsini (sözdə ohm) ölçür.
Alternativ cərəyan dövrəsindəki hər hansı bir müqavimət (metal və ya yarımkeçirici) aktiv və reaktiv komponentə malikdir. Aktiv və reaktiv müqavimətin cəmidir AC dövrə empedansı və düsturla hesablanır:
burada, Z alternativ cərəyan dövrəsinin ümumi müqavimətidir;
R - alternativ cərəyan dövrəsinin aktiv müqaviməti;
Xc - dəyişən cərəyan dövrəsinin kapasitiv reaktivliyi; 
(C - tutum, w - dəyişən cərəyanın bucaq sürəti)
Xl - alternativ cərəyan dövrəsinin induktiv reaktivliyi; 
(L endüktansdır, w dəyişən cərəyanın bucaq sürətidir).
Aktiv müqavimət- bu, enerjisi tamamilə başqa enerji növlərinə (mexaniki, kimyəvi, istilik) çevrilən elektrik dövrəsinin ümumi müqavimətinin bir hissəsidir. Aktiv komponentin fərqli xüsusiyyəti bütün elektrik enerjisinin tam istehlakıdır (şəbəkəyə enerji qaytarılmır) və reaktivlik enerjinin bir hissəsini yenidən şəbəkəyə qaytarır (reaktiv komponentin mənfi xüsusiyyəti).
Aktiv müqavimətin fiziki mənası
Elektrik yüklərinin keçdiyi hər bir mühit onların yolunda maneələr yaradır (bunların kristal qəfəsin qovşaqları olduğuna inanılır), onlar sanki istilik şəklində buraxılan enerjilərini itirirlər.
Beləliklə, keçirici mühitin daxili müqaviməti səbəbindən bir hissəsi itirilən bir düşmə (elektrik enerjisinin itirilməsi) baş verir.
Materialın yüklərin keçməsinin qarşısını almaq qabiliyyətini xarakterizə edən ədədi dəyər müqavimət adlanır. Ohm (Ohm) ilə ölçülür və elektrik keçiriciliyi ilə tərs mütənasibdir.
Mendeleyevin dövri cədvəlinin müxtəlif elementləri müxtəlif elektrik müqavimətinə malikdir (p), məsələn, ən kiçik. Gümüş (0,016 Ohm*mm2/m), mis (0,0175 Ohm*mm2/m), qızıl (0,023) və alüminium (0,029) müqavimətə malikdir. Onlar sənayedə bütün elektrik mühəndisliyi və enerjinin qurulduğu əsas materiallar kimi istifadə olunur. Dielektriklər, əksinə, yüksək şok dəyərinə malikdirlər. müqavimət və izolyasiya üçün istifadə olunur.
Keçirici mühitin müqaviməti cərəyanın kəsişməsindən, temperaturundan, böyüklüyündən və tezliyindən asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər. Bundan əlavə, müxtəlif mühitlərdə müqavimətin müəyyənedici amilləri olan müxtəlif yük daşıyıcıları (metallarda sərbəst elektronlar, elektrolitlərdə ionlar, yarımkeçiricilərdə “deşiklər”) olur.
Reaktivliyin fiziki mənası
Bobinlərdə və kondansatörlərdə, tətbiq edildikdə, enerji maqnit və elektrik sahələri şəklində toplanır, bu da müəyyən vaxt tələb edir.
Dəyişən cərəyan şəbəkələrindəki maqnit sahələri yüklərin hərəkət istiqamətinin dəyişməsindən sonra dəyişir, eyni zamanda əlavə müqavimət göstərir.
Bundan əlavə, sabit bir faza və cərəyan dəyişməsi baş verir və bu, əlavə elektrik itkilərinə səbəb olur.
Müqavimət
Əgər materialdan axın yoxdursa və ohmmetrimiz yoxdursa, onun müqavimətini necə öyrənə bilərik? Bunun üçün xüsusi bir dəyər var - materialın elektrik müqaviməti V
(bunlar əksər metallar üçün empirik olaraq təyin olunan cədvəl dəyərləridir). Bu dəyərdən və materialın fiziki kəmiyyətlərindən istifadə edərək müqaviməti düsturla hesablaya bilərik:
Harada, səh— müqavimət (vahid ohm*m/mm2);
l—keçiricinin uzunluğu (m);
S - kəsişmə (mm 2).