Kitengo cha kipimo cha upinzani. Resistivity ya conductors: shaba, alumini, chuma

Imeanzishwa kwa majaribio upinzani huo R conductor chuma ni moja kwa moja sawia na urefu wake L na kinyume chake sawia na eneo lake la sehemu-mbali A:

R = ρ L/ A (26.4)

iko wapi mgawo ρ inaitwa resistivity na hutumika kama tabia ya dutu ambayo kondakta hufanywa. Hii ni akili ya kawaida: waya nene inapaswa kuwa na upinzani mdogo kuliko waya mwembamba kwa sababu elektroni zinaweza kusonga juu ya eneo kubwa katika waya nene. Na tunaweza kutarajia kuongezeka kwa upinzani na kuongezeka kwa urefu wa kondakta, kwani idadi ya vizuizi kwa mtiririko wa elektroni huongezeka.

Maadili ya kawaida ρ kwa vifaa tofauti hutolewa katika safu ya kwanza ya meza. 26.2. (Thamani halisi hutofautiana kulingana na usafi, matibabu ya joto, halijoto na mambo mengine.)

Fedha ina resistivity ya chini kabisa, ambayo hivyo inageuka kuwa conductor bora; hata hivyo ni ghali. Copper ni duni kidogo kuliko fedha; Ni wazi kwa nini waya mara nyingi hutengenezwa kwa shaba.

Alumini ina resistivity ya juu kuliko shaba, lakini ina wiani wa chini sana na inapendekezwa katika baadhi ya maombi (kwa mfano, katika mistari ya nguvu) kwa sababu upinzani wa waya za alumini za molekuli sawa ni chini ya shaba. Reciprocal ya resistivity hutumiwa mara nyingi:

σ = 1/ρ (26.5)

σ inayoitwa conductivity maalum. Conductivity maalum hupimwa kwa vitengo (Ohm m) -1.

Resistivity ya dutu inategemea joto. Kama sheria, upinzani wa metali huongezeka kwa joto. Hili halipaswi kushangaza: joto linapoongezeka, atomi husonga haraka, mpangilio wao unakuwa mdogo, na tunaweza kutarajia kuingilia kati zaidi na mtiririko wa elektroni. Katika safu nyembamba za joto, upinzani wa chuma huongezeka karibu sawa na joto:

Wapi ρ T- resistivity kwa joto T, ρ 0 - resistivity kwa joto la kawaida T 0, a α - mgawo wa joto wa upinzani (TCR). Thamani za a zinaonyeshwa kwenye jedwali. 26.2. Kumbuka kuwa kwa semiconductors TCR inaweza kuwa hasi. Hii ni dhahiri, kwa kuwa kwa kuongezeka kwa joto idadi ya elektroni za bure huongezeka na huboresha mali ya conductive ya dutu hii. Kwa hivyo, upinzani wa semiconductor unaweza kupungua kwa joto la kuongezeka (ingawa si mara zote).

Thamani za joto hutegemea hali ya joto, kwa hivyo unapaswa kuzingatia anuwai ya joto ambayo ndani yake thamani iliyopewa(kwa mfano, kwa mujibu wa kitabu cha kumbukumbu cha kiasi cha kimwili). Ikiwa anuwai ya mabadiliko ya joto yanageuka kuwa pana, basi mstari utakiukwa, na badala ya (26.6) ni muhimu kutumia usemi ulio na maneno ambayo hutegemea nguvu ya pili na ya tatu ya joto:

ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),

wapi coefficients β Na γ kawaida ni ndogo sana (tunaweka T 0 = 0 ° С), lakini kwa ujumla T michango ya wanachama hawa inakuwa muhimu.

Saa sana joto la chini ah, resistivity ya baadhi ya metali, pamoja na aloi na misombo, matone hadi sifuri ndani ya usahihi wa vipimo vya kisasa. Mali hii inaitwa superconductivity; ilionekana kwa mara ya kwanza na mwanafizikia wa Uholanzi Heike Kamerling-Onnes (1853-1926) mwaka wa 1911 wakati zebaki ilipopozwa chini ya 4.2 K. Katika halijoto hii. upinzani wa umeme Zebaki ilishuka ghafla hadi sifuri.

Superconductors huingia katika hali ya upitishaji chini ya halijoto ya mpito, ambayo kwa kawaida ni digrii chache za Kelvin (juu tu ya sufuri kabisa). Imezingatiwa mkondo wa umeme katika pete ya superconducting ambayo ilibakia bila kuharibika kwa kukosekana kwa voltage kwa miaka kadhaa.

KATIKA miaka ya hivi karibuni superconductivity inasomwa kwa kina ili kufafanua utaratibu wake na kupata nyenzo zinazoonyesha utendakazi wa hali ya juu kwa viwango vya juu vya joto. joto la juu ili kupunguza gharama na usumbufu wa kulazimika kupoa hadi joto la chini sana. Nadharia ya kwanza ya mafanikio ya superconductivity iliundwa na Bardeen, Cooper na Schrieffer mwaka wa 1957. Superconductors tayari kutumika katika sumaku kubwa, ambapo shamba magnetic huundwa na sasa ya umeme (angalia Sura ya 28), ambayo kwa kiasi kikubwa inapunguza matumizi ya nishati. Bila shaka, kudumisha superconductor kwa joto la chini pia inahitaji nishati.

Maoni na mapendekezo yanakubaliwa na yanakaribishwa!

Upinzani wa shaba hubadilika na joto, lakini kwanza unahitaji kuamua ikiwa unarejelea upinzani wa umeme wa kondakta (upinzani wa ohmic), ambayo ni muhimu kwa nguvu ya DC juu ya Ethernet, au tunazungumzia kuhusu ishara katika mitandao ya maambukizi ya data, na kisha tunazungumza juu ya hasara za kuingizwa wakati wa uenezi wa wimbi la umeme katika kati ya jozi iliyopotoka na utegemezi wa kupungua kwa joto (na mzunguko, ambao sio muhimu sana).

Upinzani wa shaba

Katika mfumo wa kimataifa wa SI, resistivity ya conductors hupimwa katika Ohm∙m. Katika uwanja wa IT, mwelekeo usio wa mfumo wa Ohm∙mm 2 / m hutumiwa mara nyingi zaidi, ambayo ni rahisi zaidi kwa mahesabu, kwani sehemu za msalaba wa conductor kawaida huonyeshwa kwa mm 2. Thamani 1 Ohm∙mm 2/m ni mara milioni chini ya 1 Ohm∙m na inaashiria upinzani wa dutu, kondakta yenye homogeneous ambayo urefu wa m 1 na eneo la sehemu ya 1 mm 2 inatoa upinzani wa 1 Ohm.

Upinzani wa shaba safi ya umeme saa 20 ° C ni 0.0172 Ohm∙mm 2 / m. Katika vyanzo mbalimbali unaweza kupata maadili hadi 0.018 Ohm∙mm 2 / m, ambayo inaweza pia kutumika kwa shaba ya umeme. Maadili hutofautiana kulingana na usindikaji ambao nyenzo hiyo inafanywa. Kwa mfano, annealing baada ya kuchora ("kuchora") waya hupunguza resistivity ya shaba kwa asilimia kadhaa, ingawa inafanywa kimsingi kubadili mitambo badala ya mali ya umeme.

Ustahimilivu wa shaba una athari za moja kwa moja kwa programu za Nguvu juu ya Ethaneti. Ni sehemu tu ya sasa ya awali ya DC iliyodungwa kwenye kondakta itafikia mwisho wa kondakta—hasara fulani njiani haiwezi kuepukika. Kwa hivyo, kwa mfano, Aina ya PoE 1 inahitaji kuwa kati ya 15.4 W iliyotolewa na chanzo, angalau 12.95 W ifikie kifaa kinachoendeshwa kwenye sehemu ya mbali.

Resistivity ya shaba inatofautiana na joto, lakini kwa joto la IT mabadiliko ni ndogo. Mabadiliko ya upinzani yanahesabiwa kwa kutumia fomula:

ΔR = α R ΔT

R 2 = R 1 (1 + α (T 2 - T 1))

ambapo ΔR ni mabadiliko ya kupinga, R ni kupinga kwa joto lililochukuliwa kama ngazi ya msingi(kawaida 20°C), ΔT - kipenyo cha joto, α - mgawo wa joto wa upinzani kwa ya nyenzo hii(kipimo °C -1). Katika safu kutoka 0 ° C hadi 100 ° C, mgawo wa joto wa 0.004 ° C -1 unakubaliwa kwa shaba. Wacha tuhesabu upinzani wa shaba kwa 60 ° C.

R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0.02 Ohm∙mm 2 / m

Upinzani uliongezeka kwa 16% na ongezeko la joto kwa 40 ° C. Wakati wa uendeshaji wa mifumo ya cable, bila shaka, jozi iliyopotoka haipaswi kuwa wazi kwa joto la juu; Kwa mfumo uliopangwa vizuri na umewekwa, joto la nyaya hutofautiana kidogo na 20 ° C ya kawaida, na kisha mabadiliko ya kupinga itakuwa ndogo. Kwa mujibu wa viwango vya mawasiliano ya simu, upinzani wa kondakta wa shaba wa mita 100 katika Kebo ya jozi iliyosokotwa ya Aina ya 5e au 6 haipaswi kuzidi 9.38 ohms ifikapo 20°C. Katika mazoezi, wazalishaji wanafaa kwa thamani hii kwa ukingo, hivyo hata kwa joto la 25 ° C ÷ 30 ° C, upinzani wa conductor wa shaba hauzidi thamani hii.

Jozi Iliyopinda Kupunguza Mawimbi / Kupoteza Uwekaji

Wimbi la sumakuumeme linapoenea kupitia kebo ya jozi iliyosokotwa ya shaba, sehemu ya nishati yake hutawanywa kwenye njia kutoka mwisho wa karibu hadi mwisho wa mbali. Kadiri joto la kebo lilivyo juu, ndivyo ishara inavyopunguza. Katika masafa ya juu attenuation ni kubwa kuliko katika masafa ya chini, na kwa zaidi makundi ya juu Vikomo vinavyokubalika vya kupima hasara ya uwekaji ni vikali zaidi. Katika kesi hii, maadili yote ya kikomo yanawekwa kwa joto la 20 ° C. Ikiwa saa 20 ° C ishara ya asili ilifika mwisho wa sehemu ya urefu wa 100 m na kiwango cha nguvu P, kisha saa joto la juu ah, nguvu za ishara kama hizo zitazingatiwa kwa umbali mfupi. Ikiwa inahitajika kutoa nguvu sawa ya ishara kwenye pato la sehemu, basi itabidi usakinishe kebo fupi (ambayo haiwezekani kila wakati) au uchague chapa za kebo zilizo na upunguzaji wa chini.

• Kwa nyaya zilizolindwa kwa joto la zaidi ya 20 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.2%.
• Kwa aina zote za nyaya na masafa yoyote kwa joto hadi 40 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.4%.
• Kwa aina zote za nyaya na masafa yoyote ya joto kutoka 40 ° C hadi 60 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.6%.
• Kebo za Aina ya 3 zinaweza kuathiriwa na mabadiliko ya 1.5% kwa kila digrii Selsiasi

Tayari mwanzoni mwa 2000. TIA/EIA-568-B.2 ilipendekeza kwamba urefu wa juu unaoruhusiwa wa Kiungo/chaneli ya kudumu ya Aina ya 6 upunguzwe ikiwa kebo itasakinishwa katika mazingira ya halijoto ya juu, na kadiri halijoto inavyozidi kuongezeka, ndivyo sehemu inavyopaswa kuwa fupi.

Kwa kuzingatia kwamba dari ya mzunguko katika kitengo cha 6A ni mara mbili zaidi kuliko katika jamii ya 6, vikwazo vya joto kwa mifumo hiyo itakuwa kali zaidi.

Leo, wakati wa kutekeleza maombi PoE Tunazungumza juu ya kasi ya juu ya gigabit 1. Wakati maombi ya 10-Gigabit yanatumiwa, hata hivyo, Nguvu juu ya Ethernet sio chaguo, angalau bado. Kwa hivyo kulingana na mahitaji yako, wakati hali ya joto inabadilika, unahitaji kuzingatia ama mabadiliko katika upinzani wa shaba au mabadiliko ya kupungua. Katika visa vyote viwili, inaleta maana zaidi kuhakikisha kuwa nyaya zinawekwa kwenye halijoto inayokaribia 20°C.

> Upinzani na upinzani

Fikiria kondakta resistivity umeme. Jifunze kuhusu ushawishi wa sifa za nyenzo kwenye vipinga sawa na vya kupinga.

Eleza kiwango ambacho kitu au nyenzo huzuia mtiririko wa sasa wa umeme.

Lengo la Kujifunza

• Tambua mali ya nyenzo iliyoelezewa na upinzani na kupinga.

Pointi kuu

• Upinzani wa kitu hutegemea sura na nyenzo.
• Upinzani (p) ni mali ya asili ya nyenzo na inalingana moja kwa moja na upinzani kamili (R).
• Upinzani hutofautiana kulingana na nyenzo. Pia, resistors hupangwa juu ya maagizo mengi ya ukubwa.
• Resistors imewekwa katika mfululizo au sambamba. Upinzani sawa wa mtandao wa vipinga unawakilisha muhtasari wa upinzani wote.

Masharti

• Upinzani sawa sawa ni upinzani wa mtandao ambapo kila upinzani unakabiliwa na tofauti ya voltage sawa na mikondo kupitia kwao. Kisha upinzani sawa wa kinyume ni sawa na jumla ya upinzani wa kinyume wa vipinga vyote kwenye mtandao.
• Upinzani sawa ni upinzani wa mtandao wa vipinga vilivyowekwa ili voltage kwenye mtandao ni jumla ya voltage kwenye kila kupinga.
• Upinzani ni kiwango ambacho nyenzo hupinga mtiririko wa umeme.

Upinzani na resistivity

Upinzani ni mali ya umeme ambayo huunda vizuizi vya mtiririko. Ya sasa inayotembea kupitia waya inafanana na maji yanayotembea kwenye bomba, na kushuka kwa voltage kunafanana na kushuka kwa shinikizo. Upinzani ni sawia na shinikizo linalohitajika ili kuunda mtiririko fulani, na conductivity ni sawia na kasi ya mtiririko. Conductivity na upinzani ni uhusiano.

Upinzani ni msingi wa sura na nyenzo za kitu. Njia rahisi ni kuzingatia upinzani wa cylindrical na kuendelea kutoka kwa fomu ngumu. Upinzani wa umeme wa silinda (R) utakuwa sawa na urefu (L). Kwa muda mrefu, ndivyo migongano zaidi itatokea na atomi.

Silinda moja yenye urefu (L) na eneo la sehemu ya msalaba (A). Upinzani wa mtiririko wa sasa ni sawa na upinzani wa maji katika bomba. Kwa muda mrefu silinda, upinzani mkubwa zaidi. Lakini eneo la sehemu ya msalaba linapoongezeka, upinzani hupungua

Vifaa tofauti hutoa upinzani tofauti. Hebu tujue upinzani maalum (p) wa dutu ili upinzani (R) ni sawa na p. Ikiwa upinzani maalum ni mali muhimu, basi upinzani rahisi ni wa nje.

Kinga ya axial ya kawaida

Ni nini huamua upinzani wa kondakta? Upinzani unaweza kutofautiana sana kulingana na nyenzo. Kwa mfano, Teflon ina conductivity ambayo ni mara 10 hadi 30 chini kuliko ile ya shaba. Tofauti hii inatoka wapi? Chuma kinazingatiwa kiasi kikubwa elektroni zilizotengwa ambazo hazibaki mahali maalum, lakini husafiri kwa uhuru kwa umbali mrefu. Walakini, katika kizio (Teflon), elektroni zimefungwa kwa atomi na inachukua nguvu kubwa kuziondoa. Katika baadhi ya insulators kauri unaweza kupata upinzani wa zaidi ya 10 12 ohms. Mtu kavu ana 10 5 Ohms.

Tofauti ya voltage kwenye mtandao inaonyesha jumla ya voltages zote na upinzani kamili Imewasilishwa kwa formula:

R eq = R 1 + R 2 + ⋯ + R N .

Resistors katika usanidi sambamba hupitia tofauti sawa ya voltage. Kwa hivyo, tunaweza kuhesabu upinzani sawa wa mtandao:

1/R eq = 1/R 1 + 1/R 2 + ⋯ + 1/R N .

Upinzani sawa sawa unaweza kuwakilishwa katika fomula na mistari miwili ya wima au kufyeka (//). Kwa mfano:

Kila upinzani R umetolewa kama R/N. Mtandao wa kinzani unaonyesha mchanganyiko wa miunganisho inayolingana na mfululizo. Inaweza kugawanywa katika vipengele vidogo.

Mzunguko huu wa mchanganyiko unaweza kugawanywa katika vipengele vya mfululizo na sambamba

Baadhi ya mitandao changamano haiwezi kutazamwa kwa njia hii. Lakini thamani isiyo ya kawaida ya upinzani inaweza kuunganishwa kwa kuchanganya viashiria kadhaa vya kawaida katika mfululizo na sambamba. Hii pia inaweza kutumika kutoa upinzani na ukadiriaji wa nguvu wa juu kuliko vipinga binafsi. Katika hali fulani, vipinga vyote vimeunganishwa kwa safu au sambamba na thamani ya mtu binafsi huzidishwa na N.

Upinzani maalum wa umeme, au tu kupinga kwa dutu, ni kiasi cha kimwili ambacho kinaonyesha uwezo wa dutu ili kuzuia kifungu cha sasa cha umeme.

Upinzani unaonyeshwa na herufi ya Kigiriki ρ. Reciprocal ya resistivity inaitwa conductivity maalum (conductivity umeme). Tofauti na upinzani wa umeme, ambayo ni mali ya conductor na inategemea nyenzo zake, sura na ukubwa, resistivity umeme ni mali ya dutu tu.

Upinzani wa umeme wa kondakta wa homogeneous na resistivity ρ, urefu l na eneo la sehemu ya msalaba S inaweza kuhesabiwa kwa kutumia formula (ikizingatiwa kuwa hakuna eneo au sura ya sehemu ya msalaba inayobadilika pamoja na kondakta). Ipasavyo, kwa ρ tunayo

Kutoka kwa formula ya mwisho ifuatavyo: maana ya kimwili ya kupinga kwa dutu ni kwamba inawakilisha upinzani wa conductor homogeneous ya urefu wa kitengo na kwa kitengo cha sehemu ya sehemu ya sehemu iliyofanywa kutoka kwa dutu hii.

Kitengo cha kupinga katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI) ni Ohm m.

Kutoka kwa uhusiano inafuata kwamba kitengo cha kipimo cha kupinga katika mfumo wa SI ni sawa na upinzani wa dutu ambayo kondakta yenye homogeneous urefu wa m 1 na eneo la sehemu ya 1 m², iliyofanywa kutoka kwa dutu hii, ina. upinzani sawa na 1 Ohm. Ipasavyo, upinzani wa dutu ya kiholela, iliyoonyeshwa katika vitengo vya SI, ni sawa na hesabu na upinzani wa sehemu ya mzunguko wa umeme uliotengenezwa na. ya dutu hii, urefu wa m 1 na eneo la sehemu ya m² 1.

Katika teknolojia, kitengo cha zamani kisicho cha kimfumo Ohm mm²/m kinatumika pia, sawa na 10 -6 ya 1 Ohm m. Kitengo hiki ni sawa na upinzani wa dutu ambayo kondakta yenye homogeneous urefu wa m 1 na eneo la sehemu ya 1 mm², iliyotengenezwa kutoka kwa dutu hii, ina upinzani sawa na 1 Ohm. Ipasavyo, upinzani wa dutu, ulioonyeshwa katika vitengo hivi, ni sawa na upinzani wa sehemu ya mzunguko wa umeme iliyotengenezwa na dutu hii, urefu wa m 1 na eneo la sehemu ya 1 mm².

Nguvu ya umeme (EMF) ni kiasi cha kimwili kinachoonyesha kazi ya nguvu za nje, yaani, nguvu yoyote ya asili isiyo ya umeme inayofanya kazi katika saketi za DC au AC. Katika mzunguko wa uendeshaji uliofungwa, EMF ni sawa na kazi ya vikosi hivi ili kuhamisha malipo moja mazuri kwenye mzunguko mzima.

Kwa kulinganisha na mvutano uwanja wa umeme anzisha dhana ya mvutano wa nguvu za nje, ambayo inaeleweka kama wingi wa vekta sawa na uwiano wa nguvu ya nje inayofanya kazi kwenye mtihani. malipo ya umeme, kwa ukubwa wa malipo haya. Kisha katika kitanzi kilichofungwa EMF itakuwa sawa na:

iko wapi kipengele cha contour.

EMF, kama voltage, hupimwa kwa volti katika Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo (SI). Tunaweza kuzungumza juu ya nguvu ya umeme katika sehemu yoyote ya mzunguko. Hii ni kazi maalum ya nguvu za nje sio katika mzunguko mzima, lakini tu eneo hili. EMF ya seli ya galvanic ni kazi ya nguvu za nje wakati wa kuhamisha malipo moja chanya ndani ya kipengele kutoka pole moja hadi nyingine. Kazi ya nguvu za nje haiwezi kuonyeshwa kwa njia ya tofauti inayowezekana, kwani nguvu za nje hazina uwezo na kazi yao inategemea sura ya trajectory. Kwa hiyo, kwa mfano, kazi ya nguvu za nje wakati wa kusonga malipo kati ya vituo vya sasa vya nje yenyewe? chanzo ni sifuri.

Wakati mzunguko wa umeme unafungwa, kwenye vituo ambavyo kuna tofauti inayowezekana, sasa umeme hutokea. Elektroni za bure, chini ya ushawishi wa nguvu za shamba za umeme, huenda pamoja na kondakta. Katika harakati zao, elektroni hugongana na atomi za kondakta na kuwapa usambazaji wa nishati yao ya kinetic. Kasi ya harakati ya elektroni inabadilika kila wakati: wakati elektroni zinapogongana na atomi, molekuli na elektroni zingine, hupungua, kisha chini ya ushawishi wa uwanja wa umeme huongezeka na kupungua tena wakati wa mgongano mpya. Matokeo yake, mtiririko wa sare ya elektroni huanzishwa katika kondakta kwa kasi ya sehemu kadhaa za sentimita kwa pili. Kwa hiyo, elektroni zinazopita kupitia kondakta daima hukutana na upinzani kwa harakati zao kutoka upande wake. Wakati umeme wa sasa unapita kupitia kondakta, mwisho huwaka.

Upinzani wa umeme

Upinzani wa umeme wa kondakta, ambayo inaonyeshwa na barua ya Kilatini r, ni mali ya mwili au kati kubadilisha nishati ya umeme kuwa nishati ya joto wakati mkondo wa umeme unapita ndani yake.

Katika michoro, upinzani wa umeme unaonyeshwa kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1, A.

Upinzani wa umeme unaobadilika ambao hutumikia kubadilisha sasa katika mzunguko huitwa rheostat. Katika michoro, rheostats imeteuliwa kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1, b. KATIKA mtazamo wa jumla Rheostat inafanywa kutoka kwa waya wa upinzani mmoja au mwingine, jeraha kwenye msingi wa kuhami. Slider au lever ya rheostat imewekwa katika nafasi fulani, kwa sababu ambayo upinzani unaohitajika huletwa kwenye mzunguko.

Kondakta mrefu na sehemu ndogo ya msalaba hujenga upinzani mkubwa kwa sasa. Waendeshaji wa muda mfupi wenye sehemu kubwa ya msalaba hutoa upinzani mdogo kwa sasa.

Ikiwa tunachukua conductors mbili kutoka vifaa mbalimbali, lakini urefu sawa na sehemu ya msalaba, basi waendeshaji watafanya sasa tofauti. Hii inaonyesha kwamba upinzani wa conductor inategemea nyenzo za conductor yenyewe.

Joto la kondakta pia huathiri upinzani wake. Wakati joto linapoongezeka, upinzani wa metali huongezeka, na upinzani wa vinywaji na makaa ya mawe hupungua. Baadhi tu ya aloi maalum za chuma (manganin, constantan, nickel na wengine) hazibadilishi upinzani wao na joto la kuongezeka.

Kwa hiyo, tunaona kwamba upinzani wa umeme wa conductor inategemea: 1) urefu wa conductor, 2) sehemu ya msalaba wa conductor, 3) nyenzo za conductor, 4) joto la conductor.

Kitengo cha upinzani ni ohm moja. Om mara nyingi huonyeshwa kwa Kigiriki herufi kubwaΩ (omega). Kwa hivyo, badala ya kuandika "Upinzani wa conductor ni 15 ohms," unaweza kuandika tu: r= 15 Ω.
1,000 ohms inaitwa 1 kiloohm(1kOhm, au 1kΩ),
1,000,000 ohms inaitwa 1 megaohm(1mOhm, au 1MΩ).

Wakati kulinganisha upinzani wa conductors kutoka nyenzo mbalimbali Ni muhimu kuchukua urefu fulani na sehemu ya msalaba kwa kila sampuli. Kisha tutaweza kuhukumu ni nyenzo gani zinazofanya sasa umeme bora au mbaya zaidi.

Video 1. Upinzani wa kondakta

Upinzani wa umeme

Upinzani katika ohms ya kondakta urefu wa 1 m, na sehemu ya msalaba ya 1 mm² inaitwa resistivity na inaonyeshwa kwa herufi ya Kigiriki ρ (ro).

Jedwali la 1 linaonyesha upinzani wa baadhi ya waendeshaji.

Jedwali 1

Resistivities ya conductors mbalimbali

Jedwali linaonyesha kuwa waya wa chuma wenye urefu wa m 1 na sehemu ya msalaba ya 1 mm² ina upinzani wa 0.13 Ohm. Ili kupata 1 Ohm ya upinzani unahitaji kuchukua 7.7 m ya waya hiyo. Fedha ina upinzani wa chini kabisa. 1 Ohm ya upinzani inaweza kupatikana kwa kuchukua 62.5 m ya waya wa fedha na sehemu ya msalaba ya 1 mm². Fedha ni conductor bora, lakini gharama ya fedha haijumuishi uwezekano wa matumizi yake ya wingi. Baada ya fedha katika meza huja shaba: 1 m ya waya ya shaba na sehemu ya msalaba ya 1 mm² ina upinzani wa 0.0175 Ohm. Ili kupata upinzani wa 1 ohm, unahitaji kuchukua 57 m ya waya hiyo.

Kemikali ya shaba safi, iliyopatikana kwa kusafisha, imepata matumizi makubwa katika uhandisi wa umeme kwa ajili ya utengenezaji wa waya, nyaya, vilima vya mashine na vifaa vya umeme. Alumini na chuma pia hutumiwa sana kama makondakta.

Upinzani wa kondakta unaweza kuamua na formula:

Wapi r- upinzani wa conductor katika ohms; ρ - upinzani maalum wa kondakta; l- urefu wa kondakta katika m; S- sehemu ya kondakta katika mm².

Mfano 1. Amua upinzani wa mita 200 za waya za chuma na sehemu ya msalaba ya 5 mm².

Mfano 2. Piga hesabu ya upinzani wa kilomita 2 za waya za alumini na sehemu ya msalaba ya 2.5 mm².

Kutoka kwa formula ya upinzani unaweza kuamua kwa urahisi urefu, resistivity na sehemu ya msalaba wa kondakta.

Mfano 3. Kwa kipokezi cha redio, ni muhimu kupeperusha kipingamizi cha Ohm 30 kutoka kwa waya wa nikeli na sehemu ya msalaba ya 0.21 mm². Tambua urefu wa waya unaohitajika.

Mfano 4. Tambua sehemu ya msalaba wa 20 m ya waya ya nichrome ikiwa upinzani wake ni 25 Ohms.

Mfano 5. Waya yenye sehemu ya msalaba ya 0.5 mm² na urefu wa 40 m ina upinzani wa 16 Ohms. Kuamua nyenzo za waya.

Nyenzo za conductor zina sifa ya kupinga kwake.

Kulingana na meza ya kupinga, tunaona kwamba risasi ina upinzani huu.

Ilielezwa hapo juu kuwa upinzani wa waendeshaji hutegemea joto. Hebu tufanye jaribio lifuatalo. Hebu upepo mita kadhaa ya waya nyembamba ya chuma kwa namna ya ond na kuunganisha hii ond kwa mzunguko wa betri. Ili kupima sasa, tunaunganisha ammeter kwenye mzunguko. Wakati coil inapokanzwa katika moto wa burner, utaona kwamba masomo ya ammeter yatapungua. Hii inaonyesha kwamba upinzani wa waya wa chuma huongezeka kwa joto.

Kwa metali zingine, inapokanzwa na 100 °, upinzani huongezeka kwa 40-50%. Kuna aloi zinazobadilisha upinzani wao kidogo na inapokanzwa. Baadhi ya aloi maalum hazionyeshi mabadiliko yoyote katika upinzani wakati hali ya joto inabadilika. Upinzani wa makondakta wa chuma huongezeka kwa kuongezeka kwa joto, upinzani wa elektroliti (kondakta za kioevu), makaa ya mawe na baadhi. yabisi, kinyume chake, hupungua.

Uwezo wa metali kubadilisha upinzani wao na mabadiliko ya joto hutumiwa kujenga thermometers ya upinzani. Kipimajoto hiki ni jeraha la waya ya platinamu kwenye sura ya mica. Kwa kuweka thermometer, kwa mfano, katika tanuru na kupima upinzani wa waya wa platinamu kabla na baada ya joto, joto katika tanuru inaweza kuamua.

Mabadiliko ya upinzani wa kondakta wakati inapokanzwa kwa 1 ohm ya upinzani wa awali na kwa joto la 1 ° inaitwa. mgawo wa joto wa upinzani na inaonyeshwa kwa herufi α.

Ikiwa kwa joto t 0 upinzani wa kondakta ni r 0, na kwa joto t sawa r t, basi mgawo wa joto wa upinzani

Kumbuka. Kuhesabu kwa kutumia fomula hii inaweza tu kufanywa katika kiwango fulani cha joto (hadi takriban 200 ° C).

Hapa kuna maadili mgawo wa joto upinzani α kwa baadhi ya metali (Jedwali 2).

Jedwali 2

Thamani za mgawo wa halijoto kwa baadhi ya metali

Kutoka kwa formula ya mgawo wa joto wa upinzani tunaamua r t:

r t = r 0 .

Mfano 6. Tambua upinzani wa waya wa chuma unaowaka hadi 200 ° C ikiwa upinzani wake saa 0 ° C ulikuwa 100 Ohms.

r t = r 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 ohms.

Mfano 7. Kipimajoto cha kustahimili kilichotengenezwa kwa waya wa platinamu kilikuwa na ukinzani wa ohm 20 katika chumba cha 15°C. Thermometer iliwekwa kwenye tanuri na baada ya muda upinzani wake ulipimwa. Ilibadilika kuwa sawa na 29.6 Ohms. Kuamua hali ya joto katika tanuri.

Conductivity ya umeme

Kufikia sasa, tumezingatia upinzani wa kondakta kama kikwazo ambacho kondakta hutoa kwa sasa ya umeme. Lakini bado, sasa inapita kupitia kondakta. Kwa hiyo, pamoja na upinzani (kikwazo), conductor pia ana uwezo wa kufanya sasa umeme, yaani, conductivity.

Upinzani zaidi wa conductor una, chini ya conductivity ina, mbaya zaidi hufanya sasa umeme, na, kinyume chake, chini ya upinzani wa conductor, conductivity zaidi ina, ni rahisi zaidi kwa sasa kupita kupitia conductor. Kwa hiyo, upinzani na conductivity ya conductor ni kiasi cha kubadilishana.

Kutoka kwa hisabati inajulikana kuwa kinyume cha 5 ni 1/5 na, kinyume chake, kinyume cha 1/7 ni 7. Kwa hiyo, ikiwa upinzani wa conductor unaonyeshwa na barua. r, basi conductivity inafafanuliwa kama 1/ r. Conductivity kawaida huonyeshwa na herufi g.

Uendeshaji wa umeme hupimwa kwa (1/Ohm) au katika siemens.

Mfano 8. Upinzani wa kondakta ni 20 ohms. Kuamua conductivity yake.

Kama r= 20 Ohm, basi

Mfano 9. Conductivity ya conductor ni 0.1 (1/Ohm). Kuamua upinzani wake

Ikiwa g = 0.1 (1/Ohm), basi r= 1 / 0.1 = 10 (Ohm)