Bir elektrik akımının görünümü, devre kapatıldığında, terminallerde bir potansiyel farkı meydana geldiğinde meydana gelir. Bir iletkendeki serbest elektronların hareketi, bir elektrik alanının etkisi altında gerçekleştirilir. Hareket sürecinde elektronlar atomlarla çarpışır ve birikmiş enerjilerini kısmen onlara aktarır. Bu, hareket hızlarında bir azalmaya yol açar. Daha sonra elektrik alanın etkisi altında elektronların hızı tekrar artar. Böyle bir direncin sonucu, içinden akımın geçtiği iletkenin ısınmasıdır. Bireysel fiziksel özelliklere sahip malzemeler için kullanılan özdirenç formülü de dahil olmak üzere bu değeri hesaplamanın çeşitli yolları vardır.
elektrik direnci
Elektrik direncinin özü, bir maddenin akımın etkisi sırasında elektrik enerjisini termal enerjiye dönüştürme yeteneğinde yatmaktadır. Bu değer R sembolü ile gösterilir ve ölçü birimi olarak Ohm kullanılır. Her durumda direncin değeri, birinin veya diğerinin yeteneği ile ilgilidir.
Araştırma sürecinde, dirence bağımlılık kuruldu. Malzemenin ana özelliklerinden biri, iletkenin uzunluğuna bağlı olarak değişen özdirencidir. Yani telin boyu arttıkça direnç değeri de artar. Bu bağımlılık doğru orantılı olarak tanımlanmaktadır.
Bir malzemenin bir başka özelliği de kesit alanıdır. Konfigürasyonundan bağımsız olarak iletkenin kesitinin boyutlarını temsil eder. Bu durumda, kesit alanı arttıkça azaldığında ters orantılı bir ilişki elde edilir.
Direnci etkileyen bir diğer faktör de malzemenin kendisidir. Araştırma sırasında farklı malzemelerde farklı dirençler bulundu. Böylece her madde için spesifik elektriksel direnç değerleri elde edilmiştir.
En iyi iletkenlerin metaller olduğu ortaya çıktı. Bunlar arasında gümüş en düşük dirence ve yüksek iletkenliğe sahiptir. Elektronik devrelerin en kritik yerlerinde kullanılırlar, ayrıca bakır nispeten düşük maliyetlidir.
Çok yüksek dirençli maddeler, elektrik akımının zayıf iletkenleri olarak kabul edilir. Bu nedenle yalıtım malzemesi olarak kullanılırlar. Dielektrik özellikler, porselen ve ebonitin en karakteristik özelliğidir.
Bu nedenle, iletkenin yapıldığı malzemeyi belirlemek için kullanılabileceğinden, iletkenin direnci büyük önem taşır. Bunu yapmak için kesit alanı ölçülür, akım gücü ve voltaj belirlenir. Bu, elektrik direncinin değerini ayarlamanıza izin verir, bundan sonra özel bir tablo kullanarak maddeyi kolayca belirleyebilirsiniz. Bu nedenle özdirenç, bir malzemenin en karakteristik özelliklerinden biridir. Bu gösterge, dengenin korunması için elektrik devresinin en uygun uzunluğunu belirlemenizi sağlar.
formül
Elde edilen verilere dayanarak, özdirencin birim alanı ve birim uzunluğu olan herhangi bir malzemenin direnci olarak kabul edileceği sonucuna varılabilir. Yani 1 volt gerilimde ve 1 amper akımda 1 ohm'a eşit bir direnç oluşur. Bu gösterge, malzemenin saflık derecesinden etkilenir. Örneğin bakıra sadece %1 manganez eklenirse direnci 3 kat artacaktır.
Malzemelerin direnci ve iletkenliği
20 0 C sıcaklıkta iletkenlik ve özdirenç kural olarak kabul edilir. Bu özellikler farklı metaller için farklılık gösterecektir:
- Bakır. Çoğu zaman tel ve kablo üretimi için kullanılır. Yüksek mukavemete, korozyon direncine, kolay ve basit işlemeye sahiptir. İyi bakırda, safsızlıkların oranı %0,1'den fazla değildir. Gerekirse, diğer metallerle alaşımlarda bakır kullanılabilir.
- Alüminyum. Özgül ağırlığı bakırdan daha azdır, ancak ısı kapasitesi ve erime noktası daha yüksektir. Alüminyumu eritmek bakırdan çok daha fazla enerji gerektirir. Yüksek kaliteli alüminyumdaki kirlilikler % 0,5'i geçmez.
- Ütü. Kullanılabilirlik ve düşük maliyetin yanı sıra, bu malzeme yüksek bir dirence sahiptir. Ayrıca, düşük korozyon direncine sahiptir. Bu nedenle çelik iletkenlerin bakır veya çinko ile kaplanması uygulanmaktadır.
Düşük sıcaklıklarda spesifik direnç formülü ayrı olarak değerlendirilir. Bu durumlarda, aynı malzemelerin özellikleri tamamen farklı olacaktır. Bazıları için direnç sıfıra düşebilir. Bu fenomen, malzemenin optik ve yapısal özelliklerinin değişmeden kaldığı süper iletkenlik olarak adlandırılır.
Uygulamada, genellikle çeşitli tellerin direncini hesaplamak gerekir. Bu, formüller kullanılarak veya Tabloda verilen verilere göre yapılabilir. bir.
İletken malzemenin etkisi, Yunan harfiyle gösterilen özdirenç kullanılarak dikkate alınır? ve 1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanını temsil eder. En küçük direnç? \u003d 0.016 Ohm mm2 / m gümüşe sahiptir. Bazı iletkenlerin özgül direncinin ortalama değerini verelim:
Gümüş - 0.016 , Kurşun - 0,21, Bakır - 0,017, Nikel - 0,42, Alüminyum - 0,026, Manganin - 0,42, Tungsten - 0,055, Köstence - 0,5, Çinko - 0,06, Cıva - 0,96, Pirinç - 0,07, Nikrom - 1,05, Çelik - 0,1, Fekhral - 1.2, Fosforlu bronz - 0.11, Khromal - 1.45.Farklı miktarlarda safsızlıklar ve reostatik alaşımları oluşturan bileşenlerin farklı oranları ile özdirenç biraz değişebilir.
Direnç şu formülle hesaplanır:
nerede R - direnç, Ohm; özdirenç, (Ohm mm2)/m; l - tel uzunluğu, m; s, telin kesit alanıdır, mm2.
Tel çapı d biliniyorsa, kesit alanı:
Telin çapını bir mikrometre ile ölçmek en iyisidir, ancak mevcut değilse, 10 veya 20 tur teli bir kalem üzerine sıkıca sarın ve sargının uzunluğunu bir cetvelle ölçün. Sargının uzunluğunu dönüş sayısına bölerek telin çapını buluruz.
İstenilen direnci elde etmek için gerekli olan belirli bir malzemeden bilinen çaptaki bir telin uzunluğunu belirlemek için formülü kullanın.
Tablo 1.
Not. 1. Tabloda listelenmeyen teller için veriler bazı ortalama değerler olarak alınmalıdır. Örneğin, 0,18 mm çapında bir nikel tel için, kesit alanının yaklaşık olarak 0,025 mm2, bir metrenin direncinin 18 ohm ve izin verilen akımın 0,075 A olduğunu varsayabiliriz.
2. Farklı bir akım yoğunluğu değeri için son sütunun verileri buna göre değiştirilmelidir; örneğin, 6 A/mm2'lik bir akım yoğunluğunda, bunlar iki katına çıkarılmalıdır.
Örnek 1. 0,1 mm çapında 30 m bakır telin direncini bulunuz.
Çözüm. Tabloya göre belirliyoruz. 1 m bakır telin 1 direnci, 2,2 ohm'a eşittir. Bu nedenle 30 m telin direnci R = 30 2.2 = 66 ohm olacaktır.
Formüllerle hesaplama aşağıdaki sonuçları verir: tel kesit alanı: s= 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Bakırın direnci 0,017 (Ohm mm2) / m olduğundan, R \u003d 0,017 30 / 0,0078 \u003d 65,50m alırız.
Örnek 2. 40 ohm dirençli bir reosta yapmak için 0,5 mm çapında ne kadar nikel tel gereklidir?
Çözüm. tabloya göre 1 Bu telin 1 m'lik direncini belirliyoruz: R = 2.12 Ohm: Bu nedenle, 40 Ohm dirençli bir reosta yapmak için, uzunluğu l = 40 / 2.12 = 18.9 m olan bir kabloya ihtiyacınız var.
Aynı hesaplamayı formülleri kullanarak yapalım. Telin kesit alanını s \u003d 0.78 0.52 \u003d 0.195 mm2 buluyoruz. Ve telin uzunluğu l \u003d 0.195 40 / 0.42 \u003d 18.6 m olacaktır.
İçerik:Metallerin direnci, içinden geçen elektrik akımına direnme yetenekleridir. Bu değerin ölçü birimi Ohm * m'dir (Ohm-metre). Yunan harfi ρ (rho) bir sembol olarak kullanılır. Yüksek özdirenç, belirli bir malzeme tarafından zayıf elektrik yükü iletimi anlamına gelir.
Çelik Özellikleri
Çeliğin direncini ayrıntılı olarak düşünmeden önce, temel fiziksel ve mekanik özelliklerini öğrenmelisiniz. Nitelikleri nedeniyle, bu malzeme imalat sektöründe ve insanların yaşamlarının ve faaliyetlerinin diğer alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Çelik, %1.7'yi geçmeyen bir miktarda bulunan bir demir ve karbon alaşımıdır. Karbona ek olarak, çelik belirli miktarda safsızlık içerir - silikon, manganez, kükürt ve fosfor. Nitelikleri açısından dökme demirden çok daha iyidir, kolayca sertleşir, dövülür, haddelenir ve diğer işleme türleri. Tüm çelik türleri, yüksek mukavemet ve süneklik ile karakterize edilir.
Amacına göre çelik, yapısal, alet ve ayrıca özel fiziksel özelliklere sahiptir. Her biri, malzemenin, örneğin ısı direnci, ısı direnci, pas ve korozyon direnci gibi belirli belirli nitelikler kazanması nedeniyle farklı miktarda karbon içerir.
Sac formatında üretilen ve elektrikli ürünlerin imalatında kullanılan elektrik çelikleri özel bir yer kaplar. Bu malzemeyi elde etmek için, manyetik ve elektriksel özelliklerini geliştirebilen silikon ile doping yapılır.
Elektrik çeliğinin gerekli özellikleri kazanabilmesi için belirli gereksinim ve koşulların karşılanması gerekir. Malzeme kolayca mıknatıslanmalı ve yeniden mıknatıslanmalı, yani yüksek manyetik geçirgenliğe sahip olmalıdır. Bu tür çelikler iyidir ve mıknatıslanmalarının tersine çevrilmesi minimum kayıplarla gerçekleştirilir.
Manyetik çekirdeklerin ve sargıların boyutları ve kütlesi ile transformatörlerin verimliliği ve çalışma sıcaklıkları bu gerekliliklere uygunluğa bağlıdır. Koşulların yerine getirilmesi, çeliğin direnci de dahil olmak üzere birçok faktörden etkilenir.
Direnç ve diğer göstergeler
Elektriksel özdirenç değeri, metaldeki elektrik alan kuvveti ile içinde akan akım yoğunluğunun oranıdır. Pratik hesaplamalar için formül kullanılır: hangi ρ metalin direncidir (Ohm * m), E- elektrik alan şiddeti (V/m) ve J- metaldeki elektrik akımının yoğunluğu (A / m 2). Çok yüksek elektrik alan gücü ve düşük akım yoğunluğu ile metalin direnci yüksek olacaktır.
Belirli bir malzeme tarafından elektrik akımının iletkenlik derecesini gösteren, özdirencin tersi olan elektriksel iletkenlik adı verilen başka bir nicelik vardır. Formül ile belirlenir ve metre başına Sm / m - Siemens birimlerinde ifade edilir.
Direnç, elektrik direnci ile yakından ilgilidir. Ancak kendi aralarında farklılıkları vardır. İlk durumda, bu, çelik dahil olmak üzere malzemenin bir özelliğidir ve ikinci durumda, tüm nesnenin özelliği belirlenir. Bir direncin kalitesi, başta yapıldığı malzemenin şekli ve direnci olmak üzere çeşitli faktörlerin birleşiminden etkilenir. Örneğin, bir tel direnci yapmak için ince ve uzun bir tel kullanılmışsa, direnci aynı metalden kalın ve kısa bir telden yapılmış bir direncinkinden daha büyük olacaktır.
Başka bir örnek, aynı çap ve uzunluktaki tel dirençlerdir. Bununla birlikte, bunlardan birinde malzemenin direnci yüksek, diğerinde düşükse, buna göre birinci dirençteki elektrik direnci ikinciden daha yüksek olacaktır.
Malzemenin temel özelliklerini bilerek, çelik iletkenin direnç değerini belirlemek için çeliğin özdirencini kullanabilirsiniz. Hesaplamalar için elektrik direncine ek olarak telin çapı ve uzunluğu da gerekli olacaktır. Hesaplamalar aşağıdaki formüle göre yapılır: R(Ohm), ρ - çeliğin direnci (Ohm * m), L- telin uzunluğuna karşılık gelir, ANCAK- kesit alanı.
Çeliğin ve diğer metallerin direncinin sıcaklığa bağımlılığı vardır. Çoğu hesaplamada, oda sıcaklığı kullanılır - 20 0 C. Bu faktörün etkisi altındaki tüm değişiklikler, sıcaklık katsayısı kullanılarak dikkate alınır.
Uzunluk ve Mesafe Dönüştürücü Kütle Dönüştürücü Toplu Gıda ve Yiyecek Hacim Dönüştürücü Alan Dönüştürücü Hacim ve Reçete Birimleri Dönüştürücü Sıcaklık Dönüştürücü Basınç, Gerilme, Young Modülü Dönüştürücü Enerji ve İş Dönüştürücü Güç Dönüştürücü Kuvvet Dönüştürücü Zaman Dönüştürücü Lineer Hız Dönüştürücü Düz Açı Dönüştürücü termal verim ve yakıt verimliliği Dönüştürücü Farklı sayı sistemlerinde sayıların sayısı Bilgi miktarının ölçü birimlerinin dönüştürücüsü Para birimi oranları Kadın giyim ve ayakkabı boyutları Erkek giyim ve ayakkabı boyutları Açısal hız ve dönüş frekans dönüştürücü İvme dönüştürücü Açısal ivme dönüştürücü Yoğunluk dönüştürücü Özgül hacim dönüştürücü Atalet momenti dönüştürücü Moment kuvvet dönüştürücü Tork dönüştürücü Spesifik kalorifik değer dönüştürücü (kütleye göre) Enerji yoğunluğu ve yakıta özgü kalorifik değer dönüştürücü (hacme göre) Sıcaklık farkı dönüştürücü Katsayı dönüştürücü Termal Genleşme Katsayısı Termal Direnç Dönüştürücü Termal İletkenlik Dönüştürücü Özgül Isı Kapasitesi Dönüştürücü Enerji Maruziyeti ve Radyant Güç Dönüştürücüsü Isı Akı Yoğunluk Dönüştürücü Isı Transfer Katsayısı Dönüştürücü Hacim Akış Dönüştürücü Kütle Akış Dönüştürücü Molar Akış Dönüştürücü Kütle Akı Yoğunluk Dönüştürücü Molar Konsantrasyon Dönüştürücü Çözeltide Kütle Konsantrasyon Dönüştürücü Dinamik ( Kinematik Viskozite Dönüştürücü Yüzey Gerilim Dönüştürücü Buhar Geçirgenlik Dönüştürücü Buhar Geçirgenlik ve Buhar Aktarım Hız Dönüştürücü Ses Seviyesi Dönüştürücü Mikrofon Duyarlılık Dönüştürücü Ses Basıncı Seviyesi (SPL) Dönüştürücü Ses Basıncı Seviye Dönüştürücü Seçilebilir Referans Basıncı Parlaklık Dönüştürücü Işık Şiddeti Dönüştürücü Aydınlık Dönüştürücü grafiği Frekans ve Dalga Boyu Dönüştürücü Güç diyoptri için x ve Odak Uzaklığı Diyoptri Güç ve Lens Büyütme (×) Elektrik Yük Dönüştürücü Lineer Yük Yoğunluk Dönüştürücü Yüzey Yük Yoğunluk Dönüştürücü Toplu Yük Yoğunluk Dönüştürücü Elektrik Akım Dönüştürücü Lineer Akım Yoğunluk Dönüştürücü Yüzey Akım Yoğunluk Dönüştürücü Elektrik Alan Dayanımı Dönüştürücü Elektrostatik Potansiyel ve Gerilim Dönüştürücü Dönüştürücü Elektriksel Direnç Elektrik Direnç Dönüştürücü Elektrik İletkenlik Dönüştürücü Elektrik İletkenlik Dönüştürücü Kapasitans Endüktans Dönüştürücü Amerikan Tel Gösterge Dönüştürücü dBm (dBm veya dBmW), dBV (dBV), watt, vb. cinsinden Düzeyler. birimler Manyetomotor kuvvet dönüştürücü Manyetik alan gücü dönüştürücü Manyetik akı dönüştürücü Manyetik indüksiyon dönüştürücü Radyasyon. İyonize Radyasyon Emilen Doz Hızı Dönüştürücü Radyoaktivite. Radyoaktif Bozunma Dönüştürücü Radyasyon. Maruz Kalma Doz Dönüştürücü Radyasyon. Absorbe Doz Çevirici Ondalık Önek Çevirici Veri Transferi Tipografik ve Görüntü İşleme Birimi Çevirici Kereste Hacmi Birim Çevirici Molar Kütle Hesabı Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosu D. I. Mendeleev
1 ohm santimetre [ohm cm] = 0,01 ohm metre [ohm m]
Başlangıç değeri
Dönüştürülen değer
ohm metre ohm santimetre ohm inç mikroohm santimetre mikroohm inç abohm santimetre stat santimetre başına dairesel mil ohm ayak başına ohm sq. metre başına milimetre
ferroakışkanlar
Elektrik Direnci hakkında daha fazla bilgi
Genel bilgi
Elektrik, bilim adamlarının laboratuvarlarından çıkıp günlük yaşam pratiğine geniş çapta dahil olmaya başlar başlamaz, içinden elektrik akımının akışıyla ilgili olarak belirli, bazen tamamen zıt özelliklere sahip malzemeler bulma sorunu ortaya çıktı.
Örneğin, elektrik enerjisini uzun bir mesafe boyunca iletirken, düşük ağırlık özellikleriyle birlikte Joule ısıtmasından kaynaklanan kayıpları en aza indirmek için tellerin malzemesine gereksinimler getirildi. Bunun bir örneği, çelik çekirdekli alüminyum tellerden yapılmış tanıdık yüksek voltajlı elektrik hatlarıdır.
Veya tersine, kompakt boru şeklinde elektrikli ısıtıcılar oluşturmak için nispeten yüksek elektrik direncine ve yüksek termal kararlılığa sahip malzemeler gerekliydi. Benzer özelliklere sahip malzemeleri kullanan bir cihazın en basit örneği, sıradan bir mutfak elektrikli sobasının brülörüdür.
Biyoloji ve tıpta elektrot, prob ve prob olarak kullanılan iletkenler, düşük temas direnci ile birlikte yüksek kimyasal direnç ve biyomalzemelerle uyumluluk gerektirir.
Farklı ülkelerden bir mucitler galaksisi: İngiltere, Rusya, Almanya, Macaristan ve ABD, çabalarını artık herkesin bildiği böyle bir cihazın geliştirilmesine akkor lamba olarak koydu. Filamentlerin rolüne uygun malzemelerin özelliklerini test etmek için binden fazla deney yapan Thomas Edison, platin spiralli bir lamba yarattı. Edison lambaları, uzun bir hizmet ömrüne sahip olmalarına rağmen, kaynak malzemenin yüksek maliyeti nedeniyle pratik değildi.
İplik malzemeleri olarak nispeten ucuz refrakter tungsten ve daha yüksek dirençli molibden kullanmayı öneren Rus mucit Lodygin'in sonraki çalışması, pratik uygulama buldu. Buna ek olarak, Lodygin, akkor ampullerden hava pompalamayı, onu inert veya asil gazlarla değiştirmeyi önerdi ve bu da modern akkor lambaların yaratılmasına yol açtı. Uygun fiyatlı ve dayanıklı elektrik lambalarının seri üretiminin öncüsü, Lodygin'in patentlerinin haklarını atadığı ve daha sonra şirketin laboratuvarlarında uzun süre başarıyla çalıştığı General Electric idi.
Bu listeye devam edilebilir, çünkü meraklı insan zihni o kadar yaratıcıdır ki, bazen belirli bir teknik sorunu çözmek için şimdiye kadar bilinmeyen özelliklere veya bu özelliklerin inanılmaz kombinasyonlarına sahip malzemelere ihtiyaç duyar. Doğa artık iştahımıza ayak uyduramıyor ve dünyanın her yerinden bilim adamları, doğal analogları olmayan malzemeler yaratmak için yarışa katıldılar.
Hem doğal hem de sentezlenmiş malzemelerin en önemli özelliklerinden biri elektrik direncidir. Bu özelliğin en saf haliyle kullanıldığı bir elektrikli cihaz örneği, elektrikli ve elektronik cihazlarımızı akımın izin verilen değerleri aşan etkilerinden koruyan bir sigortadır.
Aynı zamanda, malzemenin spesifik direnci hakkında bilgi sahibi olmadan yapılan, bazen sadece elektrik devrelerinin çeşitli elemanlarının yanmasına değil, aynı zamanda evlerde ve evlerde yangınlara neden olan standart sigortaların ev yapımı ikameleri olduğuna dikkat edilmelidir. arabalarda kabloların ateşlenmesi.
Aynısı, daha küçük bir sigorta yerine daha yüksek bir çalışma akımı değerine sahip bir sigorta takıldığında, güç şebekelerinde sigortaların değiştirilmesi için de geçerlidir. Bu, elektrik kablolarının aşırı ısınmasına ve hatta sonuç olarak üzücü sonuçlara yol açan yangınların ortaya çıkmasına neden olur. Bu özellikle çerçeve evler için geçerlidir.
Geçmiş referansı
Elektriksel özdirenç kavramı, teorik olarak doğrulanan ve çok sayıda deney sırasında, mevcut güç, pilin elektromotor kuvveti ve pilin tüm parçalarının direnci arasındaki ilişkiyi kanıtlayan ünlü Alman fizikçi Georg Ohm'un çalışmaları sayesinde ortaya çıktı. devre, böylece temel elektrik devresinin yasasını keşfeder, daha sonra onun adını alır. Ohm, akan akımın büyüklüğünün uygulanan voltajın büyüklüğüne, iletken malzemenin uzunluğuna ve şekline ve ayrıca iletken ortam olarak kullanılan malzemenin türüne bağımlılığını araştırdı.
Aynı zamanda, bir iletkenin elektrik direncinin uzunluğuna ve kesit alanına bağımlılığını ilk belirleyen İngiliz kimyager, fizikçi ve jeolog Sir Humphrey Davy'nin ve ayrıca elektriksel iletkenliğin sıcaklığa bağımlılığını da kaydetti.
Ohm, elektrik akımı akışının malzeme türüne bağımlılığını araştırırken, kendisine sunulan her iletken malzemenin, akım akışına karşı bazı doğal direnç özelliklerine sahip olduğunu buldu.
Ohm zamanında, bugün en yaygın iletkenlerden biri olan alüminyumun özellikle değerli bir metal statüsüne sahip olduğu belirtilmelidir, bu nedenle Ohm kendisini bakır, gümüş, altın, platin, çinko, kalay, kurşun ile yapılan deneylerle sınırladı. ve demir.
Sonunda Ohm, metallerdeki akım akışının doğası veya dirençlerinin sıcaklığa bağımlılığı hakkında kesinlikle hiçbir şey bilmeden, bir malzemenin elektriksel özdirenci kavramını temel bir özellik olarak tanıttı.
Spesifik elektrik direnci. Tanım
Elektriksel özdirenç veya basitçe özdirenç, bir maddenin bir elektrik akımının geçişini engelleme yeteneğini karakterize eden, iletken bir malzemenin temel bir fiziksel özelliğidir. Yunanca ρ (rho olarak telaffuz edilir) harfi ile gösterilir ve Georg Ohm tarafından elde edilen direnci hesaplamak için ampirik formülden hesaplanır.
veya buradan
burada R ohm cinsinden dirençtir, S m²/ cinsinden alandır, L m cinsinden uzunluktur
Uluslararası Birimler SI Sistemindeki elektriksel direnç birimi Ohm m olarak ifade edilir.
Bu, 1 m uzunluğunda ve 1 m² kesit alanı / 1 ohm değerinde bir iletkenin direncidir.
Elektrik mühendisliğinde, hesaplamaların kolaylığı için, Ohm mm² / m cinsinden ifade edilen elektrik direncinin türevinin kullanılması gelenekseldir. En yaygın metaller ve alaşımları için özdirenç değerleri ilgili referans kitaplarında bulunabilir.
Tablo 1 ve 2, en yaygın çeşitli malzemelerin direnç değerlerini göstermektedir.
Tablo 1. Bazı metallerin özdirenci
Tablo 2. Ortak alaşımların direnci
Çeşitli ortamların spesifik elektrik direnci. fenomenlerin fiziği
Metallerin ve alaşımlarının, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin spesifik elektrik dirençleri
Bugün bilgiyle donanmış olarak, kimyasal bileşimine ve varsayılan fiziksel durumuna bağlı olarak, hem doğal hem de sentezlenmiş herhangi bir malzemenin elektrik direncini önceden hesaplayabiliyoruz.
Bu bilgi, bazen oldukça egzotik ve benzersiz olan malzemelerin olanaklarını daha iyi kullanmamıza yardımcı olur.
Hakim fikirlere göre, fizik açısından katılar kristalli, polikristalli ve amorf maddelere ayrılır.
Direncin teknik olarak hesaplanması veya ölçülmesi açısından en kolay yol, amorf maddelerle ilgili durumdur. Belirgin bir kristal yapıya sahip değiller (bu tür maddelerin mikroskobik inklüzyonlarına sahip olmalarına rağmen), kimyasal bileşimde nispeten homojendirler ve belirli bir malzemenin karakteristik özelliklerini sergilerler.
Aynı kimyasal bileşime sahip nispeten küçük kristallerin bir koleksiyonu tarafından oluşturulan polikristal maddeler için, özelliklerin davranışı amorf maddelerin davranışından çok farklı değildir, çünkü elektriksel özdirenç genellikle belirli bir malzeme numunesinin ayrılmaz bir toplam özelliği olarak tanımlanır.
Kristal maddelerde, özellikle kristallerinin simetri eksenlerine göre farklı elektriksel özdirençlere ve diğer elektriksel özelliklere sahip tek kristallerde durum daha karmaşıktır. Bu özelliğe kristal anizotropi denir ve teknolojide, özellikle de frekans kararlılığının belirli bir kuvars kristalinde bulunan frekansların üretilmesiyle kesin olarak belirlendiği kuvars osilatörlerinin radyo mühendisliği devrelerinde yaygın olarak kullanılır.
iWatch'a kadar elektronik saat sahipleri de dahil olmak üzere bir bilgisayar, tablet, cep telefonu veya akıllı telefon sahibi olan her birimiz aynı zamanda bir kuvars kristalinin sahibiyiz. Buna dayanarak, on milyarlarca tahmin edilen elektronikte kuvars rezonatörlerinin kullanım ölçeğine karar verilebilir.
Diğer şeylerin yanı sıra, birçok malzemenin, özellikle de yarı iletkenlerin özdirenci sıcaklığa bağlıdır, bu nedenle referans veriler genellikle ölçüm sıcaklığı ile verilir, genellikle 20 °C.
Elektrik direncinin sıcaklığa sürekli ve iyi çalışılmış bir bağımlılığına ve ayrıca yüksek saflıkta metal elde etme olasılığına sahip olan platinin benzersiz özellikleri, geniş bir sıcaklık aralığında kendi temelinde sensörlerin oluşturulması için bir ön koşul olarak hizmet etti. .
Metaller için, direnç referans değerlerinin yayılması, numunelerin üretim yöntemlerinden ve bu numunenin metalinin kimyasal saflığından kaynaklanmaktadır.
Alaşımlar için, daha geniş bir referans direnç değerleri aralığı, numune hazırlama yöntemlerinden ve alaşım bileşiminin değişkenliğinden kaynaklanmaktadır.
Sıvıların elektrik direnci (elektrolitler)
Sıvıların direncini anlamak, termal ayrışma ve katyonların ve anyonların hareketliliği teorilerine dayanır. Örneğin, Dünya'daki en yaygın sıvı olan sıradan suda, moleküllerinin bir kısmı sıcaklığın etkisi altında iyonlara ayrışır: H+ katyonları ve OH– anyonları. Normal şartlar altında suya daldırılan elektrotlara harici bir voltaj uygulandığında, yukarıda belirtilen iyonların hareketi nedeniyle bir akım ortaya çıkar. Görüldüğü gibi, moleküllerin bütün ilişkileri, bazen H+ katyonları veya OH- anyonları ile birlikte su - kümelerinde oluşur. Bu nedenle, bir elektrik voltajının etkisi altında kümeler tarafından iyonların transferi şu şekilde gerçekleşir: bir tarafta uygulanan elektrik alanı yönünde bir iyonu kabul ederken, küme diğer tarafa benzer bir iyonu "düşürür". Sudaki kümelerin varlığı, yaklaşık 4 ° C sıcaklıkta suyun en yüksek yoğunluğa sahip olduğu bilimsel gerçeği mükemmel bir şekilde açıklar. Bu durumda su moleküllerinin çoğu, hidrojen ve kovalent bağların etkisinden dolayı kümeler halindedir, pratik olarak yarı-kristal haldedir; bu durumda, termal ayrışma minimumdur ve daha düşük yoğunluğa sahip olan (buz suda yüzer) buz kristallerinin oluşumu henüz başlamamıştır.
Genel olarak, sıvıların direnci sıcaklığa daha güçlü bir bağımlılık gösterir, bu nedenle bu özellik her zaman 20 °C sıcaklığa karşılık gelen 293 K sıcaklıkta ölçülür.
Suya ek olarak, çözünen maddelerin katyonlarını ve anyonlarını oluşturabilen çok sayıda başka çözücü vardır. Bu tür çözümlerin direncinin bilgisi ve ölçümü de büyük pratik öneme sahiptir.
Tuzların, asitlerin ve alkalilerin sulu çözeltileri için, çözünen maddenin konsantrasyonu, çözeltinin direncinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Bir örnek, 18 ° C sıcaklıkta suda çözünen çeşitli maddelerin özdirenç değerlerini gösteren aşağıdaki tablodur:
Tablo 3. 18 °C sıcaklıkta suda çözünen çeşitli maddelerin özdirenç değerleri
Tabloların verileri Kısa Fiziksel ve Teknik Referans, Cilt 1, - M.: 1960'dan alınmıştır.
yalıtkanların direnci
Elektrik mühendisliği, elektronik, radyo mühendisliği ve robotik dallarında büyük önem taşıyan, nispeten yüksek dirençliliğe sahip çeşitli maddelerin bütün bir sınıfıdır. Agregasyon halleri ne olursa olsun, katı, sıvı veya gaz halindeki bu maddelere yalıtkan denir. Bu tür malzemeler, elektrik devrelerinin tek tek parçalarını birbirinden izole etmek için kullanılır.
Katı yalıtkanlara bir örnek, çeşitli kabloları bağlarken yalıtımı geri kazandırdığımız bilinen esnek elektrik bandıdır. Birçoğu, havai elektrik hatlarının asılması için porselen yalıtkanlara, çoğu elektronik ürünün, seramik, cam ve diğer birçok malzemenin parçası olan elektronik bileşenlere sahip tektolit levhalara aşinadır. Plastik ve elastomer bazlı modern katı yalıtım malzemeleri, çok çeşitli cihaz ve cihazlarda çeşitli voltajlarda elektrik akımının kullanılmasını güvenli hale getirir.
Katı yalıtkanlara ek olarak, elektrik mühendisliğinde yüksek dirençli sıvı yalıtkanlar yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektrik şebekelerinin güç trafolarında, sıvı trafo yağı, sargıların dönüşlerini güvenilir bir şekilde izole ederek, kendinden endüksiyonlu EMF nedeniyle dönüşler arası arızaları önler. Yağlı devre kesicilerde, akım kaynakları değiştirilirken oluşan elektrik arkını söndürmek için yağ kullanılır. Kondansatör yağı, yüksek elektrik performansına sahip kompakt kapasitörler oluşturmak için kullanılır; Bu yağlara ek olarak sıvı yalıtkan olarak doğal hint yağı ve sentetik yağlar kullanılmaktadır.
Normal atmosfer basıncında, tüm gazlar ve bunların karışımları, elektrik mühendisliği açısından mükemmel yalıtkanlardır, ancak soy gazlar (ksenon, argon, neon, kripton), inertlikleri nedeniyle daha yüksek bir özdirence sahiptir ve bu, yaygın olarak kullanılır. bazı teknoloji alanları.
Ancak en yaygın yalıtkan, esas olarak moleküler nitrojen (kütlece %75), moleküler oksijen (kütlece %23,15), argon (kütlece %1,3), karbon dioksit, hidrojen, su ve bazı safsızlıklardan oluşan havadır. . Geleneksel ev tipi ışık anahtarlarında, röle tabanlı akım anahtarlarında, manyetik yol vericilerde ve mekanik devre kesicilerde akım akışını izole eder. Gazların veya karışımlarının basıncının atmosfer basıncının altına düşmesinin, elektrik dirençlerinde bir artışa yol açtığına dikkat edilmelidir. Bu anlamda ideal yalıtkan vakumdur.
Çeşitli toprakların spesifik elektrik direnci
Elektrik tesisatlarında meydana gelebilecek kazalarda kişiyi elektrik akımının zararlı etkilerinden korumanın en önemli yollarından biri koruyucu topraklama cihazıdır.
Bir elektrik mahfazasının veya muhafazasının koruyucu bir topraklama cihazına kasıtlı olarak bağlanmasıdır. Genellikle topraklama, çelik veya bakır şeritler, borular, çubuklar veya toprağa gömülü açılar şeklinde 2,5 metreden daha fazla bir derinliğe kadar gerçekleştirilir, bu da bir kaza durumunda devre boyunca akım akışını sağlar. cihaz - kasa veya kasa - toprak - AC kaynağının nötr kablosu. Bu devrenin direnci 4 ohm'dan fazla olmamalıdır. Bu durumda, acil durum cihazının gövdesindeki voltaj, insanlar için güvenli değerlere düşürülür ve elektrik devresini bir şekilde korumak için otomatik cihazlar acil durum cihazını kapatır.
Koruyucu topraklama elemanlarını hesaplarken, geniş bir aralıkta değişebilen toprakların özdirenci bilgisi önemli bir rol oynar.
Referans tablolarının verilerine göre, topraklama cihazının alanı seçilir, topraklama elemanlarının sayısı ve tüm cihazın gerçek tasarımı ondan hesaplanır. Koruyucu topraklama cihazının yapısal elemanlarının bağlantısı kaynak ile gerçekleştirilir.
elektrotomografi
Elektrik araştırmaları yüzeye yakın jeolojik çevreyi inceler, çeşitli yapay elektrik ve elektromanyetik alanların çalışmasına dayanan cevher ve metalik olmayan mineralleri ve diğer nesneleri aramak için kullanılır. Elektriksel keşiflerin özel bir durumu, elektrik özdirenç tomografisidir - özdirençlerine göre kayaların özelliklerini belirleme yöntemi.
Yöntemin özü, elektrik alan kaynağının belirli bir konumunda çeşitli problar üzerinde voltaj ölçümlerinin alınması, ardından alan kaynağının başka bir yere taşınması veya başka bir kaynağa geçirilmesi ve ölçümlerin tekrarlanması gerçeğinde yatmaktadır. Alan kaynakları ve alan alıcı probları yüzeye ve kuyulara yerleştirilir.
Daha sonra alınan veriler, bilgilerin iki boyutlu ve üç boyutlu görüntüler şeklinde görselleştirilmesine izin veren modern bilgisayar işleme yöntemleri kullanılarak işlenir ve yorumlanır.
Çok doğru bir arama yöntemi olan elektrotomografi, jeologlara, arkeologlara ve paleozoologlara paha biçilmez yardım sağlar.
Maden yataklarının oluşum şeklini ve dağılımlarının sınırlarını belirlemek (ana hatlar), daha sonraki gelişimlerinin maliyetini önemli ölçüde azaltan damar mineral yataklarının oluşumunu belirlemeyi mümkün kılar.
Arkeologlar için bu arama yöntemi, antik mezarların konumu ve içlerindeki eserlerin varlığı hakkında değerli bilgiler sağlayarak kazı maliyetlerini düşürür.
Paleozoologlar, antik hayvanların fosilleşmiş kalıntılarını aramak için elektrotomografi kullanır; çalışmalarının sonuçları, tarih öncesi megafauna iskeletlerinin şaşırtıcı rekonstrüksiyonları şeklinde doğa bilimleri müzelerinde görülebilir.
Ek olarak, elektrik tomografisi mühendislik yapılarının yapımında ve müteakip işletiminde kullanılır: yüksek binalar, barajlar, barajlar, bentler ve diğerleri.
Pratikte özdirenç tanımları
Bazen, pratik sorunları çözmek için, örneğin bir polistiren köpük kesici için bir tel gibi bir maddenin bileşimini belirleme göreviyle karşı karşıya kalabiliriz. Bizim bilmediğimiz çeşitli malzemelerden uygun çapta iki bobin telimiz var. Sorunu çözmek için, elektrik özdirençlerini bulmak ve ardından bulunan değerler arasındaki farkı kullanarak veya bir referans tablosu kullanarak telin malzemesini belirlemek gerekir.
Bir mezura ile ölçüyoruz ve her numuneden 2 metre tel kesiyoruz. d₁ ve d₂ tel çaplarını bir mikrometre ile belirleyelim. Multimetreyi direnç ölçümünün alt sınırına getirerek, R₁ numunesinin direncini ölçüyoruz. Prosedürü başka bir numune için tekrarlıyoruz ve ayrıca direncini R₂ ölçüyoruz.
Tellerin kesit alanının formülle hesaplandığını dikkate alıyoruz.
S = π d 2 /4
Şimdi elektrik direncini hesaplama formülü şöyle görünecektir:
ρ = R π d 2 /4 L
Elde edilen L, d₁ ve R₁ değerlerini yukarıdaki maddede verilen özdirenç hesaplama formülünde yerine koyarak ilk numune için ρ₁ değerini hesaplıyoruz.
ρ 1 \u003d 0.12 ohm mm 2 / m
Elde edilen L, d₂ ve R₂ değerlerini formüle koyarak, ikinci örnek için ρ₂ değerini hesaplıyoruz.
ρ 2 \u003d 1,2 ohm mm 2 / m
ρ₁ ve ρ₂ değerlerinin yukarıdaki Tablo 2'nin referans verileriyle karşılaştırılmasından, ilk numunenin malzemesinin çelik, ikinci numunenin ise kesici ipi yapacağımız nikrom olduğu sonucuna varıyoruz.
Ölçü birimlerini bir dilden diğerine çevirmeyi zor buluyor musunuz? Meslektaşlarınız size yardım etmeye hazır. TCTerms'e bir soru gönderin ve birkaç dakika içinde bir cevap alacaksınız.
Bakırın direnci sıcaklıkla değişir, ancak önce, doğru akım kullanan Ethernet üzerinden güç için önemli olan iletkenlerin elektrik direncinden (ohmik direnç) mi söz ettiğimize veya sinyallerden mi bahsettiğimize karar vermemiz gerekir. veri ağları ve sonra bükülmüş bir çift ortamında bir elektromanyetik dalganın yayılması sırasında ekleme kaybından ve zayıflamanın sıcaklığa (ve daha az önemli olmayan frekansa) bağımlılığı hakkında konuşuyoruz.
bakırın direnci
Uluslararası SI sisteminde iletkenlerin direnci Ohm∙m cinsinden ölçülür. BT alanında, iletkenlerin kesitleri genellikle mm 2 olarak gösterildiğinden, hesaplamalar için daha uygun olan sistem dışı boyut Ohm ∙ mm 2 /m daha sık kullanılır. 1 Ohm∙mm 2 /m değeri 1 Ohm∙m'den milyon kat daha azdır ve homojen bir iletkeni 1 m uzunluğunda ve 1 kesit alanı olan bir maddenin direncini karakterize eder. mm 2, 1 Ohm'luk bir direnç verir.
Saf elektrik bakırının 20°C'deki direnci 0.0172 Ohm∙mm2/m. Çeşitli kaynaklarda elektrik bakır için de geçerli olabilen 0.018 Ohm ∙ mm 2 / m'ye kadar değerler bulabilirsiniz. Değerler malzemenin tabi tutulduğu işleme göre değişmektedir. Örneğin, telin çekilmesinden ("çekilmesi") sonra tavlama, bakırın direncini yüzde birkaç oranında azaltır, ancak öncelikle elektriksel özelliklerden ziyade mekanik özellikleri değiştirmek için yapılır.
Bakırın direnci, Ethernet üzerinden güç uygulamaları üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. İletkene uygulanan orijinal DC akımının yalnızca bir kısmı iletkenin uzak ucuna ulaşacaktır - yol boyunca bir miktar kayıp kaçınılmazdır. Örneğin, PoE Tip 1 uzak uçtan güç alan cihaza ulaşmak için kaynak tarafından sağlanan en az 12,95 watt 15,4 watt gerektirir.
Bakırın direnci sıcaklıkla değişir, ancak IT sıcaklıkları için bu değişiklikler küçüktür. Dirençteki değişiklik aşağıdaki formüllerle hesaplanır:
ΔR = α R ΔT
R 2 \u003d R 1 (1 + α (T 2 - T 1))
burada ΔR, özdirençteki değişikliktir, R, temel olarak alınan bir sıcaklıktaki özdirençtir (genellikle 20°C), ΔT, sıcaklık gradyanıdır, α, belirli bir malzeme için özdirencin sıcaklık katsayısıdır (boyut °C -1) . Bakır için 0°C ila 100°C aralığında, 0.004 °C -1'lik bir sıcaklık katsayısı kabul edilir. 60°C'de bakırın direncini hesaplayın.
R 60°С = R 20°С (1 + α (60°С - 20°С)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0,02 Ohm∙mm2/m
Direnç, sıcaklıkta 40°C'lik bir artışla %16 arttı. Kablo sistemleri çalıştırılırken tabi ki bükümlü çift yüksek sıcaklıklarda olmamalı, buna izin verilmemelidir. Düzgün tasarlanmış ve kurulmuş bir sistemle, kabloların sıcaklığı normal 20 ° C'den biraz farklıdır ve daha sonra dirençteki değişiklik küçük olacaktır. Telekomünikasyon standartlarının gerekliliklerine göre, 5e veya 6 bükümlü bir çift kategoride 100 m uzunluğunda bir bakır iletkenin direnci, 20 ° C'de 9,38 ohm'u geçmemelidir. Uygulamada, üreticiler bu değeri bir marjla ayarlarlar, bu nedenle 25 ° C ÷ 30 ° C sıcaklıklarda bile bakır iletkenin direnci bu değeri geçmez.
Bükümlü Çift Zayıflaması / Ekleme Kaybı
Elektromanyetik bir dalga, bükülü çift bakır bir ortamda yayıldığında, enerjisinin bir kısmı, yakın uçtan uzak uca yol boyunca dağılır. Kablonun sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, sinyal o kadar zayıflar. Yüksek frekanslarda, zayıflama düşük frekanslardan daha güçlüdür ve daha yüksek kategoriler için ekleme kaybı test limitleri daha sıkıdır. Bu durumda, tüm sınır değerler 20°C'lik bir sıcaklık için ayarlanır. 20°C'de orijinal sinyal, güç seviyesi P olan 100 m uzunluğundaki bir bölümün uzak ucuna ulaşırsa, yüksek sıcaklıklarda bu tür sinyal gücü daha kısa mesafelerde gözlemlenecektir. Segmentin çıkışında aynı sinyal gücünü sağlamak gerekiyorsa, ya daha kısa bir kablo takmanız (ki bu her zaman mümkün değildir) ya da daha düşük zayıflamaya sahip kablo markalarını seçmeniz gerekecektir.
- 20°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda blendajlı kablolar için, 1 derecelik bir sıcaklık değişikliği, zayıflamada %0,2'lik bir değişikliğe yol açar.
- 40 ° C'ye kadar sıcaklıklarda her türlü kablo ve herhangi bir frekans için, sıcaklıktaki 1 derecelik bir değişiklik, zayıflamada% 0,4'lük bir değişikliğe neden olur
- 40°C ila 60°C arasındaki sıcaklıklarda tüm kablo türleri ve herhangi bir frekans için, sıcaklıktaki 1 derecelik bir değişiklik, zayıflamada %0,6'lık bir değişikliğe yol açar.
- Kategori 3 kablolar, Santigrat derece başına %1,5'lik bir zayıflama değişimi yaşayabilir
Zaten 2000'in başında. TIA/EIA-568-B.2, kablo yüksek sıcaklıklarda kurulmuşsa, kalıcı bir Kategori 6 bağlantı/kanalın izin verilen maksimum uzunluğunun azaltılmasını tavsiye etti ve sıcaklık ne kadar yüksek olursa, segment o kadar kısa olmalıdır.
Kategori 6A'daki frekans tavanının Kategori 6'nın iki katı olduğu düşünüldüğünde, bu tür sistemler için sıcaklık limitleri daha da sıkı olacaktır.
Bugüne kadar, uygulamaları uygularken giriş noktası maksimum 1 gigabit hızlardan bahsediyoruz. 10 Gb uygulamalar kullanıldığında, Power over Ethernet kullanılmamaktadır, en azından henüz kullanılmamaktadır. Bu nedenle, ihtiyaçlarınıza bağlı olarak, sıcaklığı değiştirirken bakır direncindeki değişikliği veya zayıflamadaki değişikliği hesaba katmanız gerekir. Her iki durumda da kabloların 20 °C'ye yakın sıcaklıklarda olmasını sağlamak en mantıklısıdır.
