Sivu 1

Johtimen ominaisvastus riippuu lämpötilasta, paineesta, materiaalista jne., minkä seurauksena johtimen vastus riippuu myös näistä tekijöistä. Suurin käytännön merkitys on resistiivisyyden ja siten johtimen resistanssin riippuvuus lämpötilasta. AT yleinen tapaus tämä suhde on melko monimutkainen.

Johtimien ominaisresistanssi ei ole vakioarvo, vaan riippuu lämpötilasta. Kaikkien metallien vastus kasvaa lämpötilan noustessa. Pienillä lämpötilan vaihteluilla resistiivisyyden riippuvuus lämpötilasta noudattaa lineaarista lakia. Kullekin metallille on olemassa tietty lämpötilaresistanssikerroin a, joka määrittää johtimen resistiivisuuden muutoksen, viitataan yhteen ohmiin lämpötilan noustessa GS:llä.

Johtimien ominaisresistanssi vaihtelee välillä 10 - 6 - 10 - 2 ohm-cm ja teknisten eristeiden välillä 109 - 1020 ohm-cm. Nämä rajat ovat jossain määrin mielivaltaisia, mutta ne kuvastavat suunnilleen tekniikassa vakiintuneita esityksiä.

Johtimen ominaisresistanssi on 1 m pituisen ja 1 mm2 poikkipinta-alan langan resistanssi 20 C:n lämpötilassa.

Johtimien ja ei-johtavien resistiivisyys riippuu lämpötilasta.

Ensimmäisen tyypin johtimien ominaisresistanssi riippuu lämpötilasta. Yleensä se kasvaa lämpötilan noustessa. Poikkeuksia ovat grafiitti ja kivihiili.

Mitä pienempi johtimen ominaisvastus on, sitä vähemmän lämpöä (samalla virralla) siihen vapautuu. Suprajohtavuustilassa, kun ominaisvastus muuttuu mittaamattoman pieneksi, johtimeen ei vapaudu havaittavaa lämpöä virran kulkiessa. Koska tässä tapauksessa virran energiaa ei hukata minnekään, niin sitten kerran viritetty suljetussa suprajohteessa; säilyy siinä loputtomiin kuluttamatta energiaa ulkopuolelta.

Muutosta johtimen resistiivisessä veto- tai puristusvoimien vaikutuksesta kutsutaan tensoresistiiviseksi vaikutukseksi. Sille on ominaista jännitysherkkyys, joka määrittää suhteen resistanssin suhteellisen muutoksen ja suhteellisen muodonmuutoksen välille.

Tässä p on johtimen resistanssi, loput nimitykset on purettu edellisessä tehtävässä.

Mikä määrittää johtimen resistiivisyyden.

Jos johtimen resistiivisyyden arvo p ei riipu sen lämpötilasta, sallitun virrantiheyden / 1DOp ja johtimen sallitun lämpötilan nousun välinen suhde oikosulku olisi suhteellisen yksinkertaista. Todellisuudessa resistiivisyys p muuttuu johtimen lämmetessä, ja virrantiheyden ja lämpötilan nousun välinen suhde tulee monimutkaisemmaksi.

Johtimien resistiivisyyden lisäämiseksi käytetään useiden metallien seoksia. On todettu, että vain seoksilla, joilla on epäsäännöllinen rakenne, on korkeat resistiivisyysarvot ja alhaiset lämpötilavastuskertoimen arvot. Epäjärjestyneen rakenteen omaavia seoksia kutsutaan lejeeringeiksi, joiden kidehilassa ei ole säännöllistä seoksen muodostavien metalliatomien vuorottelua. Nämä seokset muodostavat ryhmän johtavia materiaaleja, joilla on korkea ominaisvastus ja alhaiset lämpötilakertoimen arvot. Kaikilla luetelluilla johdinryhmillä on korkea plastisuus, mikä mahdollistaa johtojen, joiden halkaisija on jopa 0,01 mm, ja nauhojen, joiden paksuus on 0,05 - 0,1 mm.

Johtimen resistanssi riippuu sen koosta ja muodosta sekä materiaalista, josta johdin on valmistettu.

Homogeenisen lineaarisen johtimen vastus R on suoraan verrannollinen sen pituuteen ℓ ja kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan S:

jossa ρ on johtimen materiaalia kuvaava ominaissähkövastus.

§ 13.4 Johtimien rinnakkais- ja sarjakytkentä

klo johtimien sarjakytkentä

a ) virranvoimakkuus piirin kaikissa osissa on sama, ts.

b) piirin kokonaisjännite on yhtä suuri kuin sen yksittäisten osien jännitteiden summa:

c) piirin kokonaisresistanssi on yhtä suuri kuin yksittäisten johtimien vastusten summa:

tai

(13.23)

klo johtimien rinnakkaiskytkentä sovelletaan kolmea seuraavaa lakia:

a) piirin kokonaisvirta on yhtä suuri kuin yksittäisten johtimien virtojen summa:

b) jännite piirin kaikissa rinnankytketyissä osissa on sama:

c) piirin kokonaisresistanssin käänteisluku on yhtä suuri kuin kunkin johtimen resistanssin käänteisluku erikseen:

tai

(13.24)

§ 13.5 Haaroittuneet sähköpiirit. Kirchhoffin säännöt

Tehtäviä ratkaistaessa on Ohmin lain ohella kätevää käyttää kahta Kirchhoffin sääntöä. Monimutkaisia ​​sähköpiirejä koottaessa useat johtimet yhtyvät joissakin kohdissa. Tällaisia ​​pisteitä kutsutaan solmuiksi.

Kirchhoffin ensimmäinen sääntö perustuu seuraaviin näkökohtiin. Tiettyyn solmuun virtaavat virrat tuovat siihen varauksen. Solmusta virtaavat virrat kuljettavat varauksen pois. Solmu ei voi kerätä varausta, joten tiettyyn solmuun tietyssä ajassa saapuva varaus on täsmälleen yhtä suuri kuin solmusta samassa ajassa poistuneen varauksen määrä. Tiettyyn solmuun virtaavia virtoja pidetään positiivisina, solmusta ulos tulevina negatiivisina.

Mukaan Kirchhoffin ensimmäinen sääntö , solmukohtaan kytkeytyvien johtimien virtojen vahvuuksien algebrallinen summa on nolla.

(13.25)

I 1 + I 2 + I 3 +….+ I n = 0

I 1 + I 2 \u003d I 3 + I 4

I 1 + I 2 - I 3 - I 4 =0

Kirchhoffin toinen sääntö: haarautuneen tasavirtapiirin minkä tahansa suljetun piirin jokaisen osan resistanssin tulojen algebrallinen summa ja tämän osan virranvoimakkuus on yhtä suuri kuin tämän piirin EMF:n algebrallinen summa .

(13.26)

E Tämä sääntö on erityisen kätevä soveltaa siinä tapauksessa, että johtavassa piirissä ei ole yhtä, vaan useita virtalähteitä (kuva 13.8).

Tätä sääntöä käytettäessä virtojen ja ohituksen suunnat valitaan mielivaltaisesti. Valittua silmukan ohitussuuntaa pitkin kulkevia virtoja pidetään positiivisina ja ohitussuuntaa vastaan ​​kulkevia virtoja negatiivisina. Vastaavasti niiden lähteiden EMF, jotka aiheuttavat virran, joka osuu suuntaisesti piirin ohituksen kanssa, katsotaan positiiviseksi.

ε 2 – ε 1 = Ir 1 + Ir 2 + IR (13,27)

Sivu 2

Metallijohtimien resistanssin lämpötilariippuvuutta käytetään laajalti tekniikassa vastuslämpömittareiden luomiseen. Asettamalla tunnetun resistanssin 7.0 spiraali uuniin ja mittaamalla sen resistanssi Rt, voidaan määrittää uunin lämpötila i kohdan (15.10) mukaisesti. Toisaalta tämä lämpötilariippuvuus on huono vaikutus tarkkuussähköisten mittauslaitteiden toiminnasta, muuttaen viimeksi mainittujen vastusta ulkoisten olosuhteiden muuttuessa.

Elektroniikkateorian mukaan metallijohtimien vastus sähkövirralle johtuu siitä, että virrankantajat - johtavuuselektronit kokevat liikkuessaan törmäyksiä ionien kanssa kristallihila. Tällöin liikkuvat elektronit siirtävät ioneille osan vapaan matkansa aikana hankkimastaan ​​energiasta sähkökenttä. Eri metallien resistanssien ero selittyy erolla elektronien keskimääräisessä vapaassa polussa ja vapaiden elektronien määrässä metallin tilavuusyksikköä kohti.

Lämpötilan noustessa metallijohtimien resistanssi kasvaa ja laskussa se pienenee.

Lämpötilan muuttuessa metallijohtimien resistanssi muuttuu (tavallisissa lämpötiloissa) lain R Ro (1 - f - 0 004&) mukaan, missä / 4 on vastus 0 C:ssa ja & on lämpötila celsiusasteina. Tämä laki koskee useimpia puhtaita metalleja. Johdin, jonka resistanssi 0 C:ssa on 10 ohmia, kuumennetaan tasaisesti arvosta 8j 20 arvoon 02 200 10 minuutissa. Tällä hetkellä sen läpi kulkee virta, jonka jännite on 120 V.

Elektroniikkateorian mukaan metallijohtimien sähkövirran vastus johtuu siitä, että virrankantajat - johtavuuselektronit kokevat liikkuessaan törmäyksiä kidehilan ionien kanssa. Tällöin liikkuvat elektronit siirtävät ioneille osan energiasta, jonka he ovat saaneet vapaassa juoksussaan sähkökentässä. Eri metallien resistanssien ero selittyy erolla elektronien keskimääräisessä vapaassa polussa ja vapaiden elektronien määrässä metallin tilavuusyksikköä kohti.

Mikä määrittää metallijohtimen resistanssin.

Lämpötilan muuttuessa metallijohtimien resistanssi muuttuu (tavallisissa lämpötiloissa) lain R RQ (l 0 0040) mukaan, missä D0 on vastus 0 C:ssa ja 9 on lämpötila celsiusasteina. Tämä laki koskee useimpia puhtaita metalleja. Johdin, jonka resistanssi 0 C:ssa on 100 m, kuumennetaan tasaisesti 0 20:sta 02 200:aan 10 minuutissa.

Lämpötilan noustessa metallijohtimien resistanssi kasvaa ja laskussa se pienenee.

Kun lämpötila muuttuu, metallijohtimien resistanssi muuttuu (tavallisissa lämpötiloissa) lain R - R0 mukaan (l - f 0 0046), missä Ro on resistanssi O'GC:ssä ja 6 on lämpötila Celsius-asteissa. Tämä laki koskee useimpia puhtaita metalleja. Johdin, jonka resistanssi 0 C:ssa on 10 ohmia, kuumennetaan tasaisesti arvosta 8i 20 arvoon 62 200 Oe 10 minuutissa. Tällä hetkellä sen läpi kulkee virta, jonka jännite on 120 V.

Kokeet osoittavat, että metallijohtimien resistanssi riippuu johtimen koosta ja materiaalista, josta johdin on valmistettu.

Mikä ilmiö johtaa tietyn metallijohtimen resistanssin kasvuun.

AR ja CR määritetään toisaalta kehyksen ja katodin ja toisaalta rungon ja anodin välisten metallijohtimien vastusten suhteena. Jos valitset kehyksen anodiin yhdistävän johtimen resistanssin niin, että kukin AR- ja CR-arvoista on välillä 0 8 - 1 5 V (kennon jännitteen ollessa 2 3 V) , silloin kehys ei pysty osallistumaan sähkökemialliseen prosessiin pinnallaan, kaasumaista vetyä tai happea ei vapaudu. Jos kehys kuitenkin liitetään anodiin pieniresistanssilla johtimella, kehyksen potentiaali voi siirtyä anodin puolelle niin paljon, että rungon pinta osallistuu sähkökemialliseen työhön anodina, jolloin katodiin vapautuu happea. tila ja vedyn saastuminen hapella.

Resistanssimenetelmä perustuu metallijohtimen resistanssin muutoksen huomioimiseen sen lämpötilasta.

Maadoituslaitteen kokonaisresistanssi on metallijohtimien, maadoituslaskujen ja maan leviämisvastuksen summa. sähkövirta. Metallijohtimien ja maadoitusjohtimien aktiivinen resistanssi on leviämisvastukseen verrattuna niin pieni, että se yleensä jätetään huomiotta. Siksi termi maadoituslaitteen resistanssi ei tarkoita muuta kuin vastusta, jonka metallijohtimia ympäröivä maadoitus tuottaa sähkövirran kulkua varten. Virran valuessa maahan maadoituselektrodi saa potentiaalin suhteessa maan etäisiin pisteisiin, joka on suuruudeltaan yhtä suuri kuin maassa kulkevan virran aiheuttama jännitehäviö.