Hvad er elektrisk modstand, og hvordan afhænger det af temperaturen

Set fra den elektromagnetiske proces, der forekommer i den, er ethvert element eller sektion af et elektrisk kredsløb primært kendetegnet ved evnen til at lede strøm eller til at forhindre passering af strøm. Denne egenskab ved kredsløbselementer evalueres ved hjælp af deres elektrisk ledningsevne eller værdien af ​​omvendt konduktivitet - elektrisk modstand.

De fleste elektriske apparater består af ledende dele lavet af metalledere, normalt udstyret med en isolerende coating eller kappe. En elektrisk modstand for en leder afhænger af dens geometriske dimensioner og materialegenskaber. Værdien af ​​elektrisk modstand er lig med

R = ρl / s = l / (ys)

hvor l - lederlengde, m; s — lederens tværsnitsareal, mm²; ρ — ledningsevne, ohm·mm²/m; γ — specifik ledningsevne, m / ohm·mm.

Elektrisk modstand

Modstanden og konduktiviteten tager højde for egenskaberne for lederens materiale og giver værdierne af modstand og ledningsevne for lederen 1 m lang og et tværsnitsareal på 1 mm².

Med hensyn til resistivitet ρ Alle materialer kan opdeles i tre grupper:

• ledere - metaller og deres legeringer (ρ 0,015 til 1,2 ohm·mm²/m);

• elektrolytter og halvledere (ρ fra 10² op til 20⁶ ohm·mm²/m);

• dielektrik eller isolatorer (ρ fra 10¹⁰ op til 20¹¹ ohm·mm²/m).

I elektriske apparater bruges materialer med både lille og høj resistivitet. Hvis det kræves, at kredsløbselementet har en lille modstand (f.eks. Forbindelsesledninger), skal det være lavet af ledere med en lav værdi ρ - i størrelsesordenen 0,015-0,03, for eksempel kobber, sølv, aluminium.

Tværtimod skal andre apparater have betydelig modstand (elektriske glødelamper, varmeindretninger osv.), Derfor skal deres strømførende elementer være fremstillet af materialer med høj modstand ρ, som normalt repræsenterer metallegeringer. Disse inkluderer fx manganin, constantan, nichrome, som betyder noget ρ fra 0,1 til 1,2.

Temperaturafhængighed af elektrisk modstand

Værdien af ​​elektrisk modstand afhænger også af lederens temperatur, som kan variere på grund af opvarmning af lederen med elektrisk strøm eller på grund af ændringer i miljøets temperatur. Når temperaturen på lederen ændres, ændres dens resistivitet. Ovenstående p-værdier for nogle materialer er gyldige ved temperatur

Modstandens uafhængighed fra temperatur udtrykkes omtrent som følger:

R_t^o = R₂₀^cirka·[1+α·(t^o-20°)]

R_t^o - lederens modstand ved temperatur t^o, R₂₀^cirka- det samme ved en temperatur på 20 ° C, ohm; α Er temperaturkoefficienten for elektrisk modstand, der viser den relative ændring i trådmodstanden, når den opvarmes med 1 ° C.

Fra dette udtryk mængden α er lig med

α = (R_t^o - R₂₀^cirka) / (R₂₀^cirka·(t^o-20°))

For de fleste metaller og deres legeringer er værdien α > 0, dvs. ved opvarmning øges deres modstand og vice versa.

For ledninger i rent metal er værdierne i området fra 0,0037 til 0,0065 pr. 1 ° C. Til legeringer med høj modstand α har meget små værdier, titusinder og hundreder af gange mindre end for rene metalledere. Så for eksempel til manganin α = 0,000015 ved ° C.

betydning α for halvledere er elektrolytter negative i størrelsesordenen 0,02. Temperaturkoefficienten for elektrisk modstand er også negativ, og i dens absolutte værdi er ti gange højere end α til metaller.

Afhængigheden af ​​modstanden af ​​temperaturen er vidt brugt i teknologi til måling af temperaturer ved hjælp af den såkaldtemodstand termometrefor hvilketαskulle være stor. Tværtimod anvendes materialer med en lav værdi til en række enhederα for at udelukke påvirkningen af ​​temperatursvingninger på målingerne af disse enheder.

Et eksempel på beregning af ændringen i modstand af en leder, når den opvarmes: Sådan beregnes glødetrådens glødetemperatur i nominel tilstand

AC-modstand

Modstanden for den samme leder for vekselstrøm vil være større end for jævnstrøm. Dette skyldes fænomenet den såkaldte overfladevirkninghvilket består i det faktum, at vekselstrøm forskydes fra den centrale del af lederen til de perifere lag. Som et resultat vil strømtætheden i de indre lag være mindre end i de ydre.

Med vekselstrøm bruges således lederens tværsnit som om ufuldstændigt. Ved en frekvens på 50 Hz er forskellen i modstand mod direkte og skiftende strømme imidlertid ubetydelig og kan overses i praksis.

DC-ledningsmodstand kaldesohmsk, og vekselstrøm -aktiv modstand. Ohmiske og aktive modstande afhænger af materialet (intern struktur), geometriske dimensioner og temperatur på lederen. Derudover påvirkes værdien af ​​den aktive modstand i spoler med en stålkerne af tabet i stål.

Aktive modstande inkluderer elektriske glødelamper, elektriske modstandsovne, forskellige opvarmningsanordninger, rheostater og ledninger, hvor elektrisk energi næsten fuldstændigt omdannes til varme.

Foruden aktiv modstand er der i vekselstrømskredsløb induktive og kapacitive modstande (se -Hvad er induktiv og kapacitiv belastning?).

Isolationsmodstand

Pålideligheden af ​​det elektriske netværk og udstyr afhænger i vid udstrækning af kvaliteten af ​​isolering mellem strømførende dele i forskellige faser såvel som mellem strømførende dele og jord.

Kvaliteten af ​​isolering er kendetegnet ved størrelsen af ​​dens modstand. Definitionen af ​​denne værdi er normalt begrænset under kontroltestene for netværk og installationer med en spænding på mindre end 1000 V. For højspændingsinstallationer bestemmes den elektriske styrke og dielektriske tab yderligere.

Afhængig af netværkets tilstand (netværket med strømmodtagere slukket eller tændt, uanset om det er tændt), anvendes forskellige koblingsindretninger til måleinstrumenter og metoder til beregning af værdien af ​​isoleringsmodstand. De mest anvendte megaohmmetre og voltmetre til dette formål.

Opgaven med at bestemme isoleringsmodstanden er specifik og omfattende i volumen. Derfor, for at studere den, anbefaler vi, at du henviser til denne artikel:Sådan bruges et megaohmmeter

Hvad beregnes ledninger til opvarmning til?

Elektrisk modstand påvirker til varmetråde og kabler. Ledningerne, der forbinder energikilden til modtagerne, skal levere strøm til modtagerne med et lille spændingstab og energi, men på samme tid bør de ikke opvarmes af strømmen, der passerer gennem dem over den tilladte temperatur.

Overskridelse af de tilladte temperaturværdier fører til skade på ledningens isolering og som en konsekvens af dette til en kortslutning, dvs. en kraftig stigning i strømværdien i kredsløbet. Derfor giver beregningen af ​​ledningerne dig mulighed for at bestemme det tværsnitsareal, hvor spændingstabet og opvarmningen af ​​ledningerne vil være inden for normale grænser.

Typisk kontrolleres tværsnittet af ledninger og kabler til opvarmning i henhold til tabellerne over tilladte strømbelastninger fra PUE. Hvis tværsnittet ikke passer til varmeforholdene, skal du vælge et større tværsnit, der opfylder disse krav.

Modstandsopvarmningsenheder

Hovedelementerne i elektriske ovne er elektriske varmeelementer og en termisk isoleringsanordning, der forhindrer varmetab til det omgivende rum. Varmebestandige ikke-metalliske materialer med høj modstand (kul, grafit, carborundum) og metalliske materialer (nichrome, constantan, fechral osv.) Bruges som materialer til elektriske varmeelementer.

Materialer med høj resistivitet ρ giver dig mulighed for at designe varmeelementer med et stort tværsnitsareal og overflade, og valg af materialer med en lille udvidelseskoefficient α, giver uforanderlighed af elementets geometriske dimensioner, når det opvarmes.

Opvarmningselementer lavet af materialer, såsom grafit, er fremstillet i form af stænger med et rørformet eller solidt snit. Metalvarmeelementer fremstilles i form af tråd eller bånd.

Brug af sikringer

For at beskytte ledningerne i det elektriske kredsløb mod strømme, der overskrider de tilladte værdier, skal du anvendeafbrydere ogsikringer forskellige typer. I princippet er en sikring et afsnit i et elektrisk kredsløb med lav termisk stabilitet.

Sikringsindsatsen er normalt fremstillet i form af en kort leder med lille tværsnit lavet af et materiale med god ledningsevne (kobber, sølv) eller en leder med en relativt høj modstand (bly, tin). Hvis strømmen stiger over den værdi, som sikringen er designet til, brænder sidstnævnte ud og frakobler det beskyttede kredsløbsafsnit eller strømopsamler.

Se også:Spænding, modstand, strøm og effekt er de vigtigste elektriske mængder