Одним из наиболее распространенных металлов, используемых для изготовления электрических проводов, является медь. Его сопротивление самое низкое среди доступных металлов. Лишь драгоценные металлы (серебро и золото) встречаются реже и зависят от множества факторов.
Формула расчета сопротивления проводника
Что такое электрический ток
На разных полюсах батареи или другого источника тока находятся противоположные носители заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают двигаться от одного полюса источника напряжения к другому. Этими переносчиками в жидкостях являются ионы, а в металлах — свободные электроны.
определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.
Удельное сопротивление
удельное сопротивление — это величина, определяющая сопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула расчета:
Значение измеряется в Ом*м. Его можно найти в справочниках, таблицах удельного сопротивления или в Интернете.
Свободные электроны проходят через металл внутри кристаллической решетки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:
- Материал. Разные металлы имеют разную атомную плотность и количество свободных электронов;
- Примеси. Чистые металлы имеют более упорядоченную кристаллическую решетку и поэтому обладают меньшим сопротивлением, чем сплавы;
- температура. Атомы не неподвижны в своем положении, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, мешающих движению электронов, и тем выше сопротивление.
На картинке ниже вы можете увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.
Удельное сопротивление металла
Интересный. Сопротивление некоторых сплавов падает или не изменяется при нагревании.
Проводимость и электросопротивление
поскольку размеры кабеля измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), удельное сопротивление измеряется в Омах мм²/м. Зная размер кабеля, его сопротивление можно рассчитать по следующей формуле:
помимо сопротивления, в некоторых формулах используется еще понятие «проводимость». Это обратная сторона сопротивления. Он обозначается как «г» и рассчитывается по следующей формуле:
Проводимость жидкостей
Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями заряда в них являются ионы. Их количество и проводимость увеличиваются при нагреве, поэтому мощность электродного котла увеличивается в несколько раз при нагреве с 20 градусов до 100 градусов.
Интересный. Дистиллированная вода является изолятором. Растворенные примеси придают ему проводимость.
Электросопротивление проводов
Наиболее распространенными металлами, используемыми для изготовления проводов, являются медь и алюминий. Алюминий имеет более высокое сопротивление, но дешевле меди. Медь имеет меньшее удельное сопротивление, поэтому сечение проводника может быть меньше. Кроме того, из этого металла изготавливаются более прочные и гибкие многожильные провода.
Читайте также статью: Как выращивать гладиолус
В таблице ниже указано удельное сопротивление металла при 20 градусах. Чтобы определить его при других температурах, значения в таблице необходимо умножить на поправочный коэффициент, который для каждого металла свой. Найти этот коэффициент можно через соответствующий справочник или с помощью онлайн-калькулятора.
Выбор сечения кабеля
Поскольку провода имеют сопротивление, при прохождении по ним тока выделяется тепло и происходит падение напряжения. Оба фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.
Выбор по допустимому нагреву
Когда электричество течет по проводу, выделяется энергия. Его количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:
На медном проводе сечением 2,5 мм² и длиной 10 м R=10*0,0074=0,074 Ом. Когда ток составляет 30 А, P=30²*0,074=66 Вт.
Эта мощность нагревает проводники и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий монтажа, количества жил кабеля и других факторов, а допустимая температура зависит от изоляционного материала. Медь имеет более высокую электропроводность, поэтому выходная мощность и необходимое сечение ниже. Его определяют с помощью специальных таблиц или с помощью онлайн-калькулятора.
Видео: электрическое УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА 8 класс
Таблица выбора сечений проводов по разрешенным условиям нагрева
Допустимые потери напряжения
Помимо нагрева, при прохождении тока по проводу снижается и напряжение возле нагрузки. Это значение можно рассчитать с помощью закона Ома:
Обратитесь к. По стандартам ПУЭ оно не должно превышать 5%, а в сети 220В – не более 11В.
Поэтому чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Для его определения можно воспользоваться таблицей или онлайн-калькулятором. В отличие от выбора по сечению, допускающему нагрев, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.
В сети 220В напряжение подается по двум проводам: фазному и нейтральному, поэтому для расчетов используется удвоенная длина кабеля. В кабеле из предыдущего примера это будет U=I*R=30A*2*0,074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров результат 11,1В — максимально допустимый и придется увеличивать сечение.
Максимально допустимая длина кабеля для данного участка
Электросопротивление других металлов
Помимо меди и алюминия в электротехнике используются и другие металлы и сплавы:
- железо. Сталь имеет более высокое удельное сопротивление, но прочнее меди и алюминия. Стальные пряди сплетены в тросы, предназначенные для воздушной прокладки. Сопротивление железа слишком велико для передачи электричества, поэтому сечение жилы при расчете сечения не учитывается. Кроме того, он более пожаробезопасен, и из него изготавливают выводы для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
- Нихром (сплав никеля и хрома) и феррохром (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой электропроводностью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливают проволочные резисторы и нагреватели;
- Вольфрам. Его сопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422°C). Используется при производстве нитей для электрических ламп и электродов для аргонодуговой сварки;
- Константан и марганцовистая медь (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменении температуры. Высокоточные устройства, используемые для изготовления резисторов;
- Драгоценные металлы – золото и серебро. Они обладают самой высокой удельной проводимостью, но их применение ограничено из-за высокой цены.
Индуктивное сопротивление
Формула расчета проводимости провода справедлива только в сетях постоянного тока или прямых проводниках низкой частоты. В катушках и высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, которое во много раз превышает обычное. Кроме того, токи высокой частоты распространяются только по поверхности провода. Поэтому иногда наносят тонкий слой серебра или используют литцендрат.
обратитесь к. Литцендрат представляет собой многожильный провод, в котором каждая жила изолирована от остальных. Это сделано для увеличения площади поверхности и проводимости высокочастотной сети.
Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, наряду с алюминием, наиболее распространенным материалом для изготовления электрических проводов.
Читайте также статью: Техническое обслуживание котельных установок: все, что нужно знать





























