Питомий опір - прикладне поняття в електротехніці. Воно позначає те, який опір на одиницю довжини надає матеріал одиничного перетину протікає через нього струму - іншими словами, яким опором володіє провід міліметрового перетину довжиною один метр. Це поняття використовується в різних електротехнічних розрахунках.

Важливо розуміти різницю між питомим електричним опором постійному струму і коефіцієнтом електроопору змінному струмі. У першому випадку опір викликається виключно дією постійного струму на провідник. У другому випадку змінний струм (він може бути будь-якої форми: синусоидальной, прямокутної, трикутної або довільної) викликає в провіднику додатково чинне вихровий поле, якому також створюється опір.

фізичне представлення

У технічних розрахунках, що передбачають прокладку кабелів різних діаметрів, то будуть використовуватися установки, що дозволяють розрахувати необхідну довжину кабелю і його електричні характеристики. Одним з основних параметрів є питомий опір. Формула питомої електричного опору:

ρ = R * S / l, де:

  • ρ - це питомий опір матеріалу;
  • R - омічний електроопір конкретного провідника;
  • S - поперечний переріз;
  • l - довжина.

Розмірність ρ вимірюється в Ом • мм 2 / м, або, скоротивши формулу - Ом • м.

Значення ρ для одного і того ж речовини завжди однакове. Отже, це константа, що характеризує матеріал провідника. Зазвичай вона вказується в довідниках. Виходячи з цього вже можна проводити розрахунок технічних величин.

Важливо сказати і про питому електричну провідність. Ця величина є зворотною питомому опору матеріалу, і використовується нарівні з ним. Її також називають електропровідністю. Чим вище ця величина, тим краще метал проводить струм. Наприклад, питома провідність міді дорівнює 58, 14 м / (Ом • мм 2). Або, в одиницях, прийнятих в системі СІ 58 140 000 См / м. (Сіменс на метр - одиниця електропровідності в СІ).

Питомий опір різних матеріалів

Говорити про питомому опорі можна тільки при наявності елементів, які проводять струм, так як діелектрики мають нескінченним або близьким до нього електроопору. На відміну від них, метали - дуже хороші провідники струму. Виміряти електроопір металевого провідника можна за допомогою приладу Мілліомметри, або ще більш точного - мікроомметра. Значення вимірюється між їх щупами, прикладеними до ділянки провідника. Вони дозволяють перевірити ланцюги, проводку, обмотки двигунів і генераторів.

Метали різняться між собою за здатністю проводити струм. Питомий опір різних металів - параметр, що характеризує цю відзнаку. Дані наведені при температурі матеріалу 20 градусів за шкалою Цельсія:

  • Срібло (ρ = 0, 01498 Ом • мм 2 / м);
  • Алюміній (ρ = 0, 027);
  • Мідь (ρ = 0, 01721);
  • Ртуть (ρ = 0, 94);
  • Золото (ρ = 0, 023);
  • Залізо (ρ = 0, 1);
  • Вольфрам (ρ = 0, 0551);
  • Латунь (ρ = 0, 026 … 0, 109);
  • Бронза (ρ = 0, 095);
  • Сталь (ρ = 0, 103 … 0, 14);
  • Сплав нікелю, марганцю, заліза та хрому - ніхром (ρ = 1, 051 … 1, 398).

Параметр ρ показує, яким опором буде володіти метровий провідник з перетином 1 мм 2. Чим більше це значення, тим більше електроопір буде у потрібного дроти певної довжини. Найменша ρ, як видно зі списку, має срібло, опір одного метра з цього матеріалу дорівнюватиме всього 0, 015 Ом, але це занадто дорогий метал для використання його в промислових масштабах. Наступним йде мідь, яка в природі зустрічається набагато частіше (не дорогоцінний, а кольоровий метал). Тому мідна проводка дуже поширена.

Застосування мідних провідників

Мідь є не тільки хорошим провідником електричного струму, але і дуже пластичним матеріалом. Завдяки цій властивості мідна проводка краще вкладається, вона стійка до вигинів і розтягування.

Мідь дуже затребувана на ринку. З цього матеріалу виготовляють безліч різних виробів:

  • Величезне різноманіття провідників;
  • Автозапчастини (наприклад, радіатори);
  • Годинникові механізми;
  • Комп'ютерні складові;
  • Деталі електричних і електронних приладів.

Питомий електричний опір міді є одним з кращих серед проводять струм, тому на її основі створюється безліч товарів електроіндустрії. До того ж мідь легко піддається пайку, тому дуже поширена в радіоаматорство.

Висока теплопровідність міді дозволяє використовувати її в охолоджуючих і обігрівають пристроях, а пластичність дає можливість створювати дрібні деталі і найтонші провідники.

Залежність електропровідності від температури

Провідники електричного струму бувають першого і другого роду. Провідники першого роду - це метали. Провідники другого роду-це провідні розчини рідин. Струм в перших переносять електрони, а переносники струму в провідниках другого роду -іони, заряджені частинки електролітичної рідини.

Говорити про провідності матеріалів можна тільки в контексті температури навколишнього середовища. При більш високій температурі провідники першого роду збільшують своє електроопір, а другого, навпаки, зменшують. Відповідно, існує температурни й коефіцієнт опору матеріалів. Питомий опір міді Ом м зростає при збільшенні нагріву. Температурний коефіцієнт α теж залежить тільки від матеріалу, ця величина не має розмірності і для різних металів і сплавів дорівнює наступними показниками:

  • Срібло - 0, 0035;
  • Залізо - 0, 0066;
  • Платина - 0, 0032;
  • Мідь - 0, 0040;
  • Вольфрам - 0, 0045;
  • Ртуть - 0, 0090;
  • Константан - 0, 000005;
  • Нікелін - 0, 0003;
  • Ніхром - 0, 00016.

Визначення величини електроопору ділянки провідника при підвищеній температурі R (t), обчислюється за формулою:

R (t) = R (0) · (1+ α · (tt (0))), де:

  • R (0) - опір при початковій температурі;
  • α - температурний коефіцієнт;
  • t - t (0) - різниця температур.

Наприклад, знаючи електроопір міді при 20 градусах Цельсія, можна обчислити, чому він дорівнюватиме при 170 градусах, тобто при нагріванні на 150 градусів. Початкове опір збільшиться в (1 + 0, 004 · (170-20)) раз, тобто в 1, 6 разів.

При збільшенні температури провідність матеріалів, навпаки, зменшується. Так як це величина, зворотна електроопору, то і зменшується вона рівно в стільки ж разів. Наприклад, питома електропровідність міді при нагріванні матеріалу на 150 градусів зменшиться в 1, 6 раз.

Існують сплави, які практично не змінюють свого електроопору при зміні температури. Такий, наприклад, константан. При зміні температури на сто градусів його опір збільшується всього на 0, 5%.

Якщо провідність матеріалів погіршується з нагріванням, вона покращується з пониженням температури. З цим пов'язано таке явище, як надпровідність. Якщо знизити температуру провідника нижче -253 градусів Цельсія, його електроопір різко зменшиться: практично до нуля. У зв'язку з цим падають витрати на передачу електричної енергії. Єдиною проблемою залишалося охолодження провідників до таких температур. Однак у зв'язку з недавніми відкриттями високотемпературних надпровідників на базі оксидів міді, охолоджувати матеріали доводиться вже до прийнятних значень.

Категорія:

Технології