ტერმინი "რეზისტენტობა" ეხება პარამეტრს, რომელსაც ფლობს სპილენძი ან სხვა ლითონი და საკმაოდ ხშირად გვხვდება სპეციალიზებულ ლიტერატურაში. ღირს იმის გაგება, თუ რა იგულისხმება ამაში.
სპილენძის კაბელის ერთ-ერთი სახეობა
ზოგადი ინფორმაცია ელექტრული წინააღმდეგობის შესახებ
პირველ რიგში, ჩვენ უნდა განვიხილოთ ელექტრული წინააღმდეგობის კონცეფცია. როგორც ცნობილია, გამტარზე ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ (და სპილენძი ერთ-ერთი საუკეთესო გამტარი ლითონია), მასში შემავალი ელექტრონების ნაწილი ტოვებს თავის ადგილს ბროლის ბადეში და მიეჩქარება გამტარის დადებითი პოლუსისკენ. თუმცა, ყველა ელექტრონი არ ტოვებს კრისტალურ ბადეს; ზოგიერთი მათგანი რჩება მასში და აგრძელებს ბრუნვას ატომის ბირთვის გარშემო. სწორედ ეს ელექტრონები, ისევე როგორც კრისტალური მედის კვანძებში განლაგებული ატომები, ქმნიან ელექტრულ წინააღმდეგობას, რომელიც ხელს უშლის გამოთავისუფლებული ნაწილაკების მოძრაობას.
ეს პროცესი, რომელიც მოკლედ ავღნიშნეთ, დამახასიათებელია ნებისმიერი ლითონისთვის, მათ შორის სპილენძისთვის. ბუნებრივია, სხვადასხვა ლითონი, რომელთაგან თითოეულს აქვს ბროლის გისოსის განსაკუთრებული ფორმა და ზომა, ეწინააღმდეგება მათში ელექტრული დენის გავლას სხვადასხვა გზით. სწორედ ეს განსხვავებები ახასიათებს რეზისტენტობას - ინდივიდუალური მაჩვენებელი თითოეული ლითონისთვის.
სპილენძის გამოყენება ელექტრულ და ელექტრონულ სისტემებში
იმისათვის, რომ გავიგოთ სპილენძის, როგორც ელექტრული და ელექტრონული სისტემების ელემენტების წარმოების მასალის პოპულარობის მიზეზი, საკმარისია შევხედოთ ცხრილში მისი წინაღობის მნიშვნელობას. სპილენძისთვის ეს პარამეტრია 0.0175 Ohm*mm2/მეტრი. ამ მხრივ სპილენძი მეორე ადგილზეა მხოლოდ ვერცხლის შემდეგ.
ეს არის დაბალი წინაღობა, რომელიც იზომება 20 გრადუს ცელსიუს ტემპერატურაზე, რაც არის მთავარი მიზეზი იმისა, რომ დღეს თითქმის არცერთ ელექტრონულ და ელექტრო მოწყობილობას არ შეუძლია სპილენძის გარეშე. სპილენძი არის მთავარი მასალა სადენების და კაბელების, ბეჭდური მიკროსქემის დაფების, ელექტროძრავების და დენის ტრანსფორმატორის ნაწილების წარმოებისთვის.
დაბალი წინააღმდეგობა, რომლითაც სპილენძი ხასიათდება, საშუალებას აძლევს მას გამოიყენოს ელექტრო მოწყობილობების წარმოებისთვის, რომლებიც ხასიათდება ენერგიის დაზოგვის მაღალი თვისებებით. გარდა ამისა, სპილენძის გამტარების ტემპერატურა ძალიან მცირედ იზრდება, როდესაც მათში ელექტრო დენი გადის.
რა გავლენას ახდენს წინაღობის მნიშვნელობაზე?
მნიშვნელოვანია იცოდეთ, რომ არსებობს წინააღმდეგობის მნიშვნელობის დამოკიდებულება ლითონის ქიმიურ სისუფთავეზე. როდესაც სპილენძი შეიცავს თუნდაც მცირე რაოდენობით ალუმინს (0.02%), ამ პარამეტრის მნიშვნელობა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს (10% -მდე).
ამ კოეფიციენტზე ასევე მოქმედებს გამტარის ტემპერატურა. ეს აიხსნება იმით, რომ ტემპერატურის მატებასთან ერთად ძლიერდება ლითონის ატომების ვიბრაციები მისი კრისტალური მედის კვანძებში, რაც იწვევს წინააღმდეგობის კოეფიციენტის მატებას.
ამიტომ ყველა საცნობარო ცხრილში მოცემული პარამეტრის მნიშვნელობა მოცემულია 20 გრადუსიანი ტემპერატურის გათვალისწინებით.
როგორ გამოვთვალოთ გამტარის მთლიანი წინააღმდეგობა?
მნიშვნელოვანია იცოდეთ რა არის წინაღობა, რათა განხორციელდეს ელექტრული აღჭურვილობის პარამეტრების წინასწარი გამოთვლები მისი დიზაინის დროს. ასეთ შემთხვევებში განისაზღვრება დაპროექტებული მოწყობილობის გამტარების მთლიანი წინააღმდეგობა, რომელსაც აქვს გარკვეული ზომა და ფორმა. გადახედეთ დირიჟორის წინაღობის მნიშვნელობას საცნობარო ცხრილის გამოყენებით, მისი ზომების და განივი ფართობის განსაზღვრისას, შეგიძლიათ გამოთვალოთ მისი მთლიანი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა ფორმულის გამოყენებით:
ეს ფორმულა იყენებს შემდეგ აღნიშვნას:
- R არის გამტარის მთლიანი წინააღმდეგობა, რომელიც უნდა განისაზღვროს;
- p არის ლითონის წინაღობა, საიდანაც მზადდება გამტარი (განსაზღვრულია ცხრილიდან);
- l არის დირიჟორის სიგრძე;
- S არის მისი განივი ფართობი.
როგორც ოჰმის კანონიდან ვიცით, დენი წრედის მონაკვეთში არის შემდეგი მიმართებაში: I=U/R. კანონი მიღებული იქნა გერმანელი ფიზიკოსის გეორგ ომის მიერ მე-19 საუკუნეში ჩატარებული ექსპერიმენტების სერიის შედეგად. მან შენიშნა ნიმუში: დენის სიძლიერე მიკროსქემის ნებისმიერ მონაკვეთში პირდაპირ დამოკიდებულია ძაბვაზე, რომელიც გამოიყენება ამ მონაკვეთზე და პირიქით მის წინააღმდეგობაზე.
მოგვიანებით გაირკვა, რომ მონაკვეთის წინააღმდეგობა დამოკიდებულია მის გეომეტრიულ მახასიათებლებზე შემდეგნაირად: R=ρl/S,
სადაც l არის გამტარის სიგრძე, S არის მისი კვეთის ფართობი და ρ არის გარკვეული პროპორციულობის კოეფიციენტი.
ამრიგად, წინააღმდეგობა განისაზღვრება გამტარის გეომეტრიით, ისევე როგორც ისეთი პარამეტრით, როგორიცაა სპეციფიკური წინააღმდეგობა (შემდგომში - წინააღმდეგობა) - ასე ეწოდება ამ კოეფიციენტს. თუ აიღებთ ორ გამტარს ერთი და იგივე კვეთით და სიგრძით და სათითაოდ მოათავსებთ წრედში, მაშინ დენის და წინაღობის გაზომვით ხედავთ, რომ ორ შემთხვევაში ეს მაჩვენებლები განსხვავებული იქნება. ამრიგად, კონკრეტული ელექტრული წინააღმდეგობა- ეს არის იმ მასალის მახასიათებელი, საიდანაც მზადდება გამტარი, ან, უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, ნივთიერება.
გამტარობა და წინააღმდეგობა
ᲩᲕᲔᲜ. აჩვენებს ნივთიერების უნარს, ხელი შეუშალოს დენის გავლას. მაგრამ ფიზიკაში ასევე არსებობს შებრუნებული რაოდენობა - გამტარობა. ეს აჩვენებს ელექტრული დენის გატარების უნარს. ეს ასე გამოიყურება:
σ=1/ρ, სადაც ρ არის ნივთიერების წინაღობა.
თუ ვსაუბრობთ გამტარობაზე, ეს განისაზღვრება ამ ნივთიერების მუხტის მატარებლების მახასიათებლებით. ასე რომ, ლითონებს აქვთ თავისუფალი ელექტრონები. გარე გარსზე სამი მათგანის მეტი არ არის და ატომისთვის უფრო მომგებიანია მათი „გაცემა“, რაც ხდება მაშინ, როდესაც ქიმიური რეაქციებიპერიოდული ცხრილის მარჯვენა მხარის ნივთიერებებით. იმ სიტუაციაში, როდესაც ჩვენ გვაქვს სუფთა ლითონი, მას აქვს კრისტალური სტრუქტურა, რომელშიც ეს გარე ელექტრონები საერთოა. ისინი გადასცემენ მუხტს, თუ მეტალზე ელექტრული ველი ვრცელდება.
ხსნარებში მუხტის მატარებლები არიან იონები.
თუ ვსაუბრობთ ისეთ ნივთიერებებზე, როგორიცაა სილიციუმი, მაშინ ეს არის მისი თვისებები ნახევარგამტარიდა ის მუშაობს ოდნავ განსხვავებული პრინციპით, მაგრამ უფრო მოგვიანებით. იმავდროულად, მოდით გაერკვნენ, თუ როგორ განსხვავდება ნივთიერებების ეს კლასები:
- დირიჟორები;
- ნახევარგამტარები;
- დიელექტრიკები.
გამტარები და დიელექტრიკები
არის ნივთიერებები, რომლებიც თითქმის არ ატარებენ დენს. მათ დიელექტრიკულებს უწოდებენ. ასეთ ნივთიერებებს შეუძლიათ პოლარიზაცია ელექტრულ ველში, ანუ მათ მოლეკულებს შეუძლიათ ამ ველში ბრუნვა იმისდა მიხედვით, თუ როგორ არის მათში განაწილებული. ელექტრონები. მაგრამ რადგან ეს ელექტრონები არ არის თავისუფალი, მაგრამ ემსახურება ატომებს შორის კომუნიკაციას, ისინი არ ატარებენ დენს.
დიელექტრიკის გამტარობა თითქმის ნულია, თუმცა მათ შორის იდეალური არ არის (ეს იგივე აბსტრაქციაა, როგორც აბსოლუტურად შავი სხეული ან იდეალური გაზი).
"დირიჟორის" ცნების ჩვეულებრივი საზღვარი არის ρ<10^-5 Ом, а нижний порог такового у диэлектрика - 10^8 Ом.
ამ ორ კლასს შორის არის ნივთიერებები, რომლებსაც ნახევარგამტარები უწოდებენ. მაგრამ მათი დაყოფა ნივთიერებების ცალკეულ ჯგუფად ასოცირდება არა იმდენად მათ შუალედურ მდგომარეობასთან "გამტარობა - წინააღმდეგობის" ხაზში, არამედ ამ გამტარობის მახასიათებლებთან სხვადასხვა პირობებში.
დამოკიდებულება გარემო ფაქტორებზე
გამტარობა არ არის სრულიად მუდმივი მნიშვნელობა. ცხრილების მონაცემები, საიდანაც ρ აღებულია გამოთვლებისთვის, არსებობს ნორმალური გარემო პირობებისთვის, ანუ 20 გრადუსიანი ტემპერატურისთვის. სინამდვილეში, ძნელია იპოვოთ ასეთი იდეალური პირობები წრედის მუშაობისთვის; რეალურად აშშ (და შესაბამისად გამტარობა) დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:
- ტემპერატურა;
- წნევა;
- მაგნიტური ველების არსებობა;
- მსუბუქი;
- აგრეგაციის მდგომარეობა.
სხვადასხვა ნივთიერებას აქვს თავისი განრიგი ამ პარამეტრის შეცვლისთვის სხვადასხვა პირობებში. ამრიგად, ფერომაგნიტები (რკინა და ნიკელი) ზრდის მას, როდესაც დენის მიმართულება ემთხვევა მაგნიტური ველის ხაზების მიმართულებას. რაც შეეხება ტემპერატურას, აქ დამოკიდებულება თითქმის წრფივია (არსებობს თუნდაც წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტის კონცეფცია და ეს ასევე არის ცხრილის მნიშვნელობა). მაგრამ ამ დამოკიდებულების მიმართულება განსხვავებულია: ლითონებისთვის ის იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო იშვიათი დედამიწის ელემენტებისა და ელექტროლიტური ხსნარებისთვის ის იზრდება - და ეს არის აგრეგაციის იმავე მდგომარეობაში.
ნახევარგამტარებისთვის ტემპერატურაზე დამოკიდებულება არ არის წრფივი, არამედ ჰიპერბოლური და ინვერსიული: ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მათი გამტარობა. ეს ხარისხობრივად განასხვავებს დირიჟორებს ნახევარგამტარებისგან. ასე გამოიყურება ρ-ის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე გამტარებისთვის:
აქ ნაჩვენებია სპილენძის, პლატინის და რკინის წინაღობა. ზოგიერთ ლითონს, მაგალითად, ვერცხლისწყალს, ოდნავ განსხვავებული გრაფიკი აქვს - როდესაც ტემპერატურა 4 კ-მდე ეცემა, ის თითქმის მთლიანად კარგავს მას (ამ მოვლენას ზეგამტარობა ჰქვია).
და ნახევარგამტარებისთვის ეს დამოკიდებულება იქნება დაახლოებით ასეთი:
თხევად მდგომარეობაში გადასვლისას ლითონის ρ იზრდება, მაგრამ შემდეგ ისინი ყველა განსხვავებულად იქცევიან. მაგალითად, გამდნარი ბისმუთისთვის ის უფრო დაბალია ვიდრე ოთახის ტემპერატურაზე, ხოლო სპილენძისთვის 10-ჯერ უფრო მაღალია ვიდრე ნორმალური. ნიკელი ტოვებს ხაზოვან გრაფიკს კიდევ 400 გრადუსზე, რის შემდეგაც ρ ეცემა.
მაგრამ ვოლფრამი იმდენად მაღალ ტემპერატურაზეა დამოკიდებული, რომ იწვევს ინკანდესენტური ნათურების დაწვას. როდესაც ჩართულია, დენი ათბობს კოჭას და მისი წინააღმდეგობა რამდენჯერმე იზრდება.
ასევე y. თან. შენადნობები დამოკიდებულია მათი წარმოების ტექნოლოგიაზე. ასე რომ, თუ საქმე გვაქვს მარტივ მექანიკურ ნარევთან, მაშინ ასეთი ნივთიერების წინააღმდეგობა შეიძლება გამოითვალოს საშუალოზე, მაგრამ შემცვლელი შენადნობისთვის (ეს არის, როდესაც ორი ან მეტი ელემენტი გაერთიანებულია ერთ ბროლის ბადეში) განსხვავებული იქნება. , როგორც წესი, ბევრად უფრო დიდი. მაგალითად, ნიქრომს, საიდანაც მზადდება სპირალები ელექტრო ღუმელებისთვის, აქვს ამ პარამეტრის ისეთი მნიშვნელობა, რომ წრედთან შეერთებისას ეს გამტარი თბება სიწითლემდე (რის გამოც, ფაქტობრივად, გამოიყენება).
აქ არის მახასიათებელი ρ ნახშირბადოვანი ფოლადების:
როგორც ჩანს, დნობის ტემპერატურასთან მიახლოებისას სტაბილიზდება.
სხვადასხვა გამტარების წინაღობა
როგორც არ უნდა იყოს, გამოთვლებში ρ გამოიყენება ზუსტად ნორმალურ პირობებში. აქ არის ცხრილი, რომლითაც შეგიძლიათ შეადაროთ სხვადასხვა ლითონების ეს მახასიათებელი:
როგორც ცხრილიდან ჩანს, საუკეთესო დირიჟორი ვერცხლია. და მხოლოდ მისი ღირებულება ხელს უშლის მის ფართო გამოყენებას საკაბელო წარმოებაში. ᲩᲕᲔᲜ. ალუმინი ასევე პატარაა, მაგრამ ოქროზე ნაკლები. ცხრილიდან ირკვევა, თუ რატომ არის სახლებში გაყვანილობა სპილენძის ან ალუმინის.
ცხრილში არ შედის ნიკელი, რომელსაც, როგორც უკვე ვთქვით, აქვს y-ის ოდნავ უჩვეულო გრაფიკი. თან. ტემპერატურაზე. ნიკელის წინააღმდეგობა ტემპერატურის 400 გრადუსამდე გაზრდის შემდეგ იწყებს არა ზრდას, არამედ ვარდნას. ის ასევე საინტერესოდ იქცევა სხვა შემცვლელ შენადნობებში. ასე იქცევა სპილენძისა და ნიკელის შენადნობი, რაც დამოკიდებულია ორივეს პროცენტზე:
და ეს საინტერესო გრაფიკი აჩვენებს თუთია - მაგნიუმის შენადნობების წინააღმდეგობას:
მაღალი რეზისტენტობის შენადნობები გამოიყენება როგორც მასალები რეოსტატების წარმოებისთვის, აქ არის მათი მახასიათებლები:
ეს არის რთული შენადნობები, რომლებიც შედგება რკინის, ალუმინის, ქრომის, მანგანუმის და ნიკელისგან.
რაც შეეხება ნახშირბადოვან ფოლადებს, ეს არის დაახლოებით 1,7*10^-7 Ohm m.
განსხვავება y-ს შორის. თან. სხვადასხვა გამტარები განისაზღვრება მათი აპლიკაციით. ამრიგად, სპილენძი და ალუმინი ფართოდ გამოიყენება კაბელების წარმოებაში, ხოლო ოქრო და ვერცხლი გამოიყენება როგორც კონტაქტები რადიოინჟინერიის რიგ პროდუქტებში. მაღალი წინააღმდეგობის გამტარებმა იპოვეს ადგილი ელექტრო ტექნიკის მწარმოებლებს შორის (უფრო სწორედ ამ მიზნით შეიქმნა).
ამ პარამეტრის ცვალებადობამ გარემო პირობებიდან გამომდინარე შექმნა საფუძველი ისეთი მოწყობილობებისთვის, როგორიცაა მაგნიტური ველის სენსორები, თერმისტორები, დაძაბულობის ლიანდაგები და ფოტორეზისტორები.
მავთულის დასამზადებლად ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ლითონი არის სპილენძი. მისი ელექტრული წინააღმდეგობა ყველაზე დაბალია ხელმისაწვდომ ლითონებს შორის. ის ნაკლებია მხოლოდ ძვირფას ლითონებზე (ვერცხლი და ოქრო) და დამოკიდებულია სხვადასხვა ფაქტორებზე.
რა არის ელექტრო დენი
ბატარეის ან სხვა დენის წყაროს სხვადასხვა ბოძებზე არის საპირისპირო ელექტრული მუხტის მატარებლები. თუ ისინი დაკავშირებულია გამტართან, მუხტის მატარებლები იწყებენ გადაადგილებას ძაბვის წყაროს ერთი პოლუსიდან მეორეზე. სითხეებში ეს მატარებლები არის იონები, ხოლო ლითონებში ისინი თავისუფალი ელექტრონებია.
განმარტება.ელექტრული დენი არის დამუხტული ნაწილაკების მიმართული მოძრაობა.
წინააღმდეგობა
ელექტრული წინაღობა არის მნიშვნელობა, რომელიც განსაზღვრავს მასალის საცნობარო ნიმუშის ელექტრულ წინააღმდეგობას. ბერძნული ასო "p" გამოიყენება ამ რაოდენობის აღსანიშნავად. გაანგარიშების ფორმულა:
p=(R*S)/ ლ.
ეს მნიშვნელობა იზომება Ohm*m-ში. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ის საცნობარო წიგნებში, წინააღმდეგობის ცხრილებში ან ინტერნეტში.
თავისუფალი ელექტრონები მოძრაობენ მეტალში კრისტალური მედის შიგნით. სამი ფაქტორი გავლენას ახდენს ამ მოძრაობის წინააღმდეგობაზე და გამტარის წინაღობაზე:
- მასალა. სხვადასხვა ლითონებს აქვთ განსხვავებული ატომური სიმკვრივე და თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობა;
- მინარევები. სუფთა ლითონებში ბროლის გისოსი უფრო მოწესრიგებულია, ამიტომ წინააღმდეგობა უფრო დაბალია, ვიდრე შენადნობებში;
- ტემპერატურა. ატომები არ არიან სტაციონარული თავიანთ ადგილებში, მაგრამ ვიბრირებენ. რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით მეტია ვიბრაციის ამპლიტუდა, რაც ხელს უშლის ელექტრონების მოძრაობას და მით უფრო მაღალია წინააღმდეგობა.
შემდეგ სურათზე ხედავთ ლითონების წინაღობის ცხრილს.
საინტერესოა.არის შენადნობები, რომელთა ელექტრული წინააღმდეგობა მცირდება გაცხელებისას ან არ იცვლება.
გამტარობა და ელექტრული წინააღმდეგობა
ვინაიდან კაბელის ზომები იზომება მეტრებში (სიგრძე) და მმ² (სექციით), ელექტრული წინაღობა აქვს განზომილება Ohm mm²/m. კაბელის ზომების ცოდნა, მისი წინააღმდეგობა გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით:
R=(p* ლ)/ს.
ელექტრული წინააღმდეგობის გარდა, ზოგიერთი ფორმულა იყენებს "გამტარობის" კონცეფციას. ეს არის წინააღმდეგობის ურთიერთგაგება. იგი დანიშნულია "g" და გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით:
სითხეების გამტარობა
სითხეების გამტარობა განსხვავდება ლითონების გამტარობისგან. მათში მუხტის მატარებლები არიან იონები. მათი რაოდენობა და ელექტროგამტარობა იზრდება გაცხელებისას, ამიტომ ელექტროდის ქვაბის სიმძლავრე რამდენჯერმე იზრდება 20-დან 100 გრადუსამდე გაცხელებისას.
საინტერესოა.გამოხდილი წყალი არის იზოლატორი. გახსნილი მინარევები აძლევს მას გამტარობას.
მავთულის ელექტრული წინააღმდეგობა
მავთულის დასამზადებლად ყველაზე გავრცელებული ლითონებია სპილენძი და ალუმინი. ალუმინს აქვს უფრო მაღალი წინააღმდეგობა, მაგრამ უფრო იაფია ვიდრე სპილენძი. სპილენძის წინაღობა უფრო დაბალია, ამიტომ მავთულის განივი განყოფილება შეიძლება უფრო მცირე იყოს. გარდა ამისა, ის უფრო ძლიერია და ამ ლითონისგან მზადდება მოქნილი ძაფიანი მავთულები.
შემდეგი ცხრილი გვიჩვენებს ლითონების ელექტრული წინაღობა 20 გრადუსზე. სხვა ტემპერატურაზე მისი დასადგენად, ცხრილის მნიშვნელობა უნდა გამრავლდეს კორექტირების კოეფიციენტზე, განსხვავებული თითოეული ლითონისთვის. ეს კოეფიციენტი შეგიძლიათ გაიგოთ შესაბამისი საცნობარო წიგნებიდან ან ონლაინ კალკულატორის გამოყენებით.
საკაბელო კვეთის შერჩევა
იმის გამო, რომ მავთულს აქვს წინააღმდეგობა, როდესაც მასში ელექტრო დენი გადის, წარმოიქმნება სითბო და ხდება ძაბვის ვარდნა. ორივე ეს ფაქტორი მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული საკაბელო კვეთის არჩევისას.
შერჩევა დასაშვები გათბობით
როდესაც დენი მიედინება მავთულში, ენერგია გამოიყოფა. მისი რაოდენობა შეიძლება გამოითვალოს ელექტროენერგიის ფორმულით:
სპილენძის მავთულში, რომლის ჯვარი 2,5 მმ² და სიგრძეა 10 მეტრი, R = 10 * 0,0074 = 0,074 Ohm. 30A დენის დროს P=30²*0.074=66W.
ეს სიმძლავრე ათბობს გამტარს და თავად კაბელს. ტემპერატურა, რომლითაც ის თბება, დამოკიდებულია სამონტაჟო პირობებზე, კაბელის ბირთვების რაოდენობაზე და სხვა ფაქტორებზე, ხოლო დასაშვები ტემპერატურა დამოკიდებულია საიზოლაციო მასალაზე. სპილენძს აქვს უფრო დიდი გამტარობა, ამიტომ გამომავალი სიმძლავრე და საჭირო განივი კვეთა უფრო დაბალია. იგი განისაზღვრება სპეციალური ცხრილების ან ონლაინ კალკულატორის გამოყენებით.
დასაშვები ძაბვის დაკარგვა
გარდა გათბობისა, როდესაც ელექტრული დენი გადის სადენებში, დატვირთვის მახლობლად ძაბვა მცირდება. ეს მნიშვნელობა შეიძლება გამოითვალოს Ohm-ის კანონის გამოყენებით:
მითითება. PUE სტანდარტების მიხედვით, ეს უნდა იყოს არაუმეტეს 5% ან 220 ვ ქსელში - არაუმეტეს 11 ვ.
ამიტომ, რაც უფრო გრძელია კაბელი, მით უფრო დიდი უნდა იყოს მისი განივი განყოფილება. თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ ცხრილების ან ონლაინ კალკულატორის გამოყენებით. დასაშვებ გათბობაზე დაფუძნებული განივი კვეთის არჩევისგან განსხვავებით, ძაბვის დანაკარგები არ არის დამოკიდებული დაგების პირობებზე და საიზოლაციო მასალაზე.
220 ვ ქსელში ძაბვა მიეწოდება ორი მავთულის საშუალებით: ფაზა და ნეიტრალური, ამიტომ გაანგარიშება ხდება კაბელის ორმაგი სიგრძის გამოყენებით. წინა მაგალითის კაბელში იქნება U=I*R=30A*2*0.074Ohm=4.44V. ეს არ არის ბევრი, მაგრამ 25 მეტრი სიგრძით გამოდის 11.1 ვ - მაქსიმალური დასაშვები მნიშვნელობა, თქვენ მოგიწევთ კვეთის გაზრდა.
სხვა ლითონების ელექტრული წინააღმდეგობა
სპილენძისა და ალუმინის გარდა, ელექტროტექნიკაში გამოიყენება სხვა ლითონები და შენადნობები:
- რკინა. ფოლადს აქვს უფრო მაღალი წინააღმდეგობა, მაგრამ უფრო ძლიერია ვიდრე სპილენძი და ალუმინი. ფოლადის ძაფები ნაქსოვია კაბელებში, რომლებიც შექმნილია ჰაერში დასაყენებლად. რკინის წინააღმდეგობა ძალიან მაღალია ელექტროენერგიის გადასაცემად, ამიტომ კვეთის გაანგარიშებისას არ არის გათვალისწინებული ბირთვის კვეთები. გარდა ამისა, ის უფრო ცეცხლგამძლეა და მისგან მზადდება გამათბობლები მაღალი სიმძლავრის ელექტრო ღუმელებში;
- ნიქრომი (ნიკელის და ქრომის შენადნობი) და ფეხრალი (რკინა, ქრომი და ალუმინი). მათ აქვთ დაბალი გამტარობა და ცეცხლგამძლეობა. ამ შენადნობებისგან მზადდება მავთულის რეზისტორები და გამათბობლები;
- ვოლფრამი. მისი ელექტრული წინააღმდეგობა მაღალია, მაგრამ ეს არის ცეცხლგამძლე ლითონი (3422 °C). გამოიყენება ელექტრო ნათურებში და ელექტროდებში არგონ-რკალი შედუღების ძაფების დასამზადებლად;
- კონსტანტანი და მანგანინი (სპილენძი, ნიკელი და მანგანუმი). ამ გამტარების წინაღობა არ იცვლება ტემპერატურის ცვლილებებით. გამოიყენება მაღალი სიზუსტის მოწყობილობებში რეზისტორების დასამზადებლად;
- ძვირფასი ლითონები - ოქრო და ვერცხლი. მათ აქვთ უმაღლესი სპეციფიკური გამტარობა, მაგრამ მათი მაღალი ფასის გამო მათი გამოყენება შეზღუდულია.
ინდუქციური რეაქტიულობა
მავთულის გამტარობის გამოთვლის ფორმულები მოქმედებს მხოლოდ პირდაპირი დენის ქსელში ან სწორ გამტარებლებში დაბალ სიხშირეებზე. ინდუქციური რეაქტიულობა ჩნდება კოჭებში და მაღალი სიხშირის ქსელებში, ჩვეულებრივზე მრავალჯერ მეტი. გარდა ამისა, მაღალი სიხშირის დენი გადის მხოლოდ მავთულის ზედაპირის გასწვრივ. ამიტომ, ზოგჯერ იგი დაფარულია ვერცხლის თხელი ფენით ან გამოიყენება Litz მავთული.
ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ წინააღმდეგობა რლითონის გამტარი პირდაპირპროპორციულია მისი სიგრძისა ლდა მისი განივი ფართობის უკუპროპორციულია ა:
რ = ρ ლ/ ა (26.4)
სად არის კოეფიციენტი ρ ეწოდება წინაღობა და ემსახურება იმ ნივთიერების მახასიათებელს, საიდანაც მზადდება გამტარი. ეს საღი აზრია: სქელ მავთულს უნდა ჰქონდეს ნაკლები წინააღმდეგობა, ვიდრე თხელ მავთულს, რადგან ელექტრონებს შეუძლიათ გადაადგილება უფრო დიდ ფართობზე სქელ მავთულში. და ჩვენ შეგვიძლია ველოდოთ წინააღმდეგობის ზრდას გამტარის სიგრძის გაზრდით, რადგან იზრდება ელექტრონების ნაკადის დაბრკოლებების რაოდენობა.
ტიპიური მნიშვნელობები ρ სხვადასხვა მასალისთვის მოცემულია ცხრილის პირველ სვეტში. 26.2. (ფაქტობრივი მნიშვნელობები განსხვავდება სიწმინდის, თერმული დამუშავების, ტემპერატურისა და სხვა ფაქტორების მიხედვით.)
|
ცხრილი 26.2. სპეციფიკური წინააღმდეგობა და წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი (TCR) (20 °C-ზე) |
||
| ნივთიერება | ρ , ომ მ | TKS α ,°C -1 |
| დირიჟორები | ||
| ვერცხლი | 1.59·10 -8 | 0,0061 |
| სპილენძი | 1.68·10 -8 | 0,0068 |
| ალუმინის | 2.65·10 -8 | 0,00429 |
| ვოლფრამი | 5.6·10 -8 | 0,0045 |
| რკინა | 9.71·10 -8 | 0,00651 |
| პლატინა | 10.6·10 -8 | 0,003927 |
| მერკური | 98·10 -8 | 0,0009 |
| ნიქრომი (Ni, Fe, Cr-ის შენადნობი) | 100·10 -8 | 0,0004 |
| ნახევარგამტარები 1) | ||
| ნახშირბადი (გრაფიტი) | (3-60)·10 -5 | -0,0005 |
| გერმანიუმი | (1-500)·10 -5 | -0,05 |
| სილიკონი | 0,1 - 60 | -0,07 |
| დიელექტრიკები | ||
| შუშა | 10 9 - 10 12 | |
| მყარი რეზინი | 10 13 - 10 15 | |
| 1) ფაქტობრივი მნიშვნელობები ძლიერ არის დამოკიდებული მინარევების თუნდაც მცირე რაოდენობით არსებობაზე. | ||
ვერცხლს აქვს ყველაზე დაბალი წინაღობა, რაც ამგვარად საუკეთესო გამტარია; თუმცა ძვირია. სპილენძი ოდნავ ჩამოუვარდება ვერცხლს; გასაგებია, რატომ მზადდება მავთულები ყველაზე ხშირად სპილენძისგან.
ალუმინს აქვს უფრო მაღალი წინაღობა, ვიდრე სპილენძი, მაგრამ მას აქვს გაცილებით დაბალი სიმკვრივე და სასურველია ზოგიერთ გამოყენებაში (მაგალითად, ელექტროგადამცემ ხაზებში), რადგან იგივე მასის ალუმინის მავთულის წინააღმდეგობა ნაკლებია, ვიდრე სპილენძის. რეზისტენტობის ურთიერთდამოკიდებულება ხშირად გამოიყენება:
σ = 1/ρ (26.5)
σ სპეციფიურ გამტარობას უწოდებენ. სპეციფიკური გამტარობა იზომება ერთეულებში (Ohm m) -1.
ნივთიერების წინააღმდეგობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. როგორც წესი, ლითონების წინააღმდეგობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება. ეს გასაკვირი არ უნდა იყოს: ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ატომები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, მათი განლაგება ხდება ნაკლებად მოწესრიგებული და შეიძლება ველოდოთ, რომ ისინი უფრო მეტად ერევიან ელექტრონების ნაკადში. ვიწრო ტემპერატურულ დიაპაზონში ლითონის წინაღობა თითქმის წრფივად იზრდება ტემპერატურის მიხედვით:
სად ρ T- წინააღმდეგობა ტემპერატურაზე თ, ρ 0 - წინააღმდეგობა სტანდარტულ ტემპერატურაზე თ 0, ა α - წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი (TCR). a-ს მნიშვნელობები მოცემულია ცხრილში. 26.2. გაითვალისწინეთ, რომ ნახევარგამტარებისთვის TCR შეიძლება იყოს უარყოფითი. ეს აშკარაა, რადგან ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება თავისუფალი ელექტრონების რაოდენობა და ისინი აუმჯობესებენ ნივთიერების გამტარ თვისებებს. ამრიგად, ნახევარგამტარის წინააღმდეგობა შეიძლება შემცირდეს ტემპერატურის მატებასთან ერთად (თუმცა არა ყოველთვის).
ა-ს მნიშვნელობები დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, ამიტომ ყურადღება უნდა მიაქციოთ ტემპერატურის დიაპაზონს, რომლის ფარგლებშიც მოქმედებს ეს მნიშვნელობა (მაგალითად, ფიზიკური რაოდენობების საცნობარო წიგნის მიხედვით). თუ ტემპერატურული ცვლილებების დიაპაზონი ფართო აღმოჩნდება, მაშინ ირღვევა წრფივობა და (26.6) ნაცვლად, საჭიროა გამოვიყენოთ გამოხატულება, რომელიც შეიცავს ტერმინებს, რომლებიც დამოკიდებულია ტემპერატურის მეორე და მესამე ხარისხებზე:
ρ T = ρ 0 (1+αT+ + βT 2 + γT 3),
სად არის კოეფიციენტები β და γ ჩვეულებრივ ძალიან მცირე (ჩვენ ვდებთ თ 0 = 0°С), მაგრამ ზოგადად თამ წევრების წვლილი მნიშვნელოვანი ხდება.
ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე, ზოგიერთი ლითონის, ასევე შენადნობების და ნაერთების წინაღობა ნულამდე ეცემა თანამედროვე გაზომვების სიზუსტის ფარგლებში. ამ თვისებას ზეგამტარობა ეწოდება; ის პირველად დააფიქსირა ჰოლანდიელმა ფიზიკოსმა გეიკე კამერლინგ ონესმა (1853-1926) 1911 წელს, როდესაც ვერცხლისწყალი გაცივდა 4,2 კ-ზე ქვემოთ. ამ ტემპერატურაზე ვერცხლისწყლის ელექტრული წინააღმდეგობა მოულოდნელად დაეცა ნულამდე.
ზეგამტარები შედიან ზეგამტარ მდგომარეობაში გარდამავალი ტემპერატურის ქვემოთ, რომელიც ჩვეულებრივ არის რამდენიმე გრადუსი კელვინი (აბსოლუტური ნულის ზემოთ). ზეგამტარ რგოლში დაფიქსირდა ელექტრული დენი, რომელიც რამდენიმე წლის განმავლობაში ძაბვის არარსებობის პირობებში პრაქტიკულად არ შესუსტებულა.
ინდუსტრიაში ერთ-ერთი ყველაზე პოპულარული ლითონი არის სპილენძი. ის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ელექტროსა და ელექტრონიკაში. ყველაზე ხშირად იგი გამოიყენება ელექტროძრავებისა და ტრანსფორმატორების გრაგნილების წარმოებაში. ამ კონკრეტული მასალის გამოყენების მთავარი მიზეზი არის ის, რომ სპილენძს აქვს ყველაზე დაბალი ელექტრული წინაღობა, ვიდრე ამჟამად ხელმისაწვდომია. სანამ არ გამოჩნდება ახალი მასალა ამ ინდიკატორის უფრო დაბალი მნიშვნელობით, შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ სპილენძის ჩანაცვლება არ იქნება.
სპილენძზე საუბრისას, უნდა ითქვას, რომ ელექტრული ეპოქის გარიჟრაჟზე დაიწყო მისი გამოყენება ელექტრო მოწყობილობების წარმოებაში. მისი გამოყენება ძირითადად დაიწყო ამ შენადნობის უნიკალური თვისებების გამო. თავისთავად, ეს არის მასალა, რომელსაც ახასიათებს მაღალი თვისებები დრეკადობისა და კარგი მოქნილობის თვალსაზრისით.
სპილენძის თბოგამტარობასთან ერთად, მისი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა არის მაღალი ელექტროგამტარობა. სწორედ ამ თვისებით არის განპირობებული სპილენძი და ფართოდ გავრცელდა ელექტროსადგურებში, რომელშიც ის მოქმედებს როგორც უნივერსალური დირიჟორი. ყველაზე ღირებული მასალაა ელექტროლიტური სპილენძი, რომელსაც აქვს მაღალი სისუფთავის ხარისხი 99,95%. ამ მასალის წყალობით შესაძლებელი ხდება კაბელების წარმოება.
ელექტროლიტური სპილენძის გამოყენების დადებითი მხარეები
ელექტროლიტური სპილენძის გამოყენება საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ შემდეგს:
- უზრუნველყოს მაღალი ელექტროგამტარობა;
- მიაღწიეთ შესანიშნავი სტილის უნარს;
- უზრუნველყოს პლასტიურობის მაღალი ხარისხი.
გამოყენების სფეროები
ელექტროლიტური სპილენძისგან დამზადებული საკაბელო პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ყველაზე ხშირად იგი გამოიყენება შემდეგ სფეროებში:
- ელექტრო მრეწველობა;
- ელექტრო ტექნიკა;
- საავტომობილო ინდუსტრია;
- კომპიუტერული ტექნიკის წარმოება.
რა არის წინაღობა?
იმის გასაგებად, თუ რა არის სპილენძი და მისი მახასიათებლები, აუცილებელია გავიგოთ ამ ლითონის მთავარი პარამეტრი - წინაღობა. ის უნდა იყოს ცნობილი და გამოყენებული გამოთვლების შესრულებისას.
რეზისტენტობა ჩვეულებრივ გაგებულია, როგორც ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ხასიათდება როგორც ლითონის უნარი ელექტრული დენის გატარების მიზნით.
ასევე აუცილებელია ამ მნიშვნელობის ცოდნა, რათა სწორად გამოთვალეთ ელექტრული წინააღმდეგობადირიჟორი. გამოთვლების გაკეთებისას ისინი ასევე ხელმძღვანელობენ მისი გეომეტრიული ზომებით. გამოთვლების ჩატარებისას გამოიყენეთ შემდეგი ფორმულა:
ეს ფორმულა ბევრისთვის ნაცნობია. მისი გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად გამოთვალოთ სპილენძის კაბელის წინააღმდეგობა, აქცენტი გააკეთეთ მხოლოდ ელექტრული ქსელის მახასიათებლებზე. ეს საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ძალა, რომელიც არაეფექტურად იხარჯება საკაბელო ბირთვის გასათბობად. გარდა ამისა, მსგავსი ფორმულა საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ წინააღმდეგობანებისმიერი კაბელი. არ აქვს მნიშვნელობა რა მასალა გამოიყენეს კაბელის დასამზადებლად - სპილენძი, ალუმინი თუ სხვა შენადნობი.
ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა ელექტრული წინაღობა იზომება Ohm*mm2/m-ში. ბინაში დაყენებული სპილენძის გაყვანილობის ეს მაჩვენებელი არის 0,0175 Ohm*mm2/m. თუ თქვენ ცდილობთ მოძებნოთ სპილენძის ალტერნატივა - მასალა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამის ნაცვლად, მაშინ მხოლოდ ვერცხლი შეიძლება ჩაითვალოს ერთადერთ შესაფერისად, რომლის წინაღობაა 0,016 Ohm*mm2/m. თუმცა, მასალის არჩევისას აუცილებელია ყურადღება მიაქციოთ არა მხოლოდ წინაღობას, არამედ შებრუნებულ გამტარობას. ეს მნიშვნელობა იზომება Siemens-ში (სმ).
Siemens = 1 / Ohm.
ნებისმიერი წონის სპილენძისთვის ეს შემადგენლობის პარამეტრია 58,100,000 ს/მ. რაც შეეხება ვერცხლს, მისი საპირისპირო გამტარობა არის 62 500 000 ს/მ.
ჩვენს მაღალტექნოლოგიურ სამყაროში, როდესაც ყველა სახლს აქვს დიდი რაოდენობით ელექტრო მოწყობილობები და დანადგარები, ისეთი მასალის მნიშვნელობა, როგორიცაა სპილენძი, უბრალოდ ფასდაუდებელია. ეს მასალა, რომელიც გამოიყენება გაყვანილობის შესაქმნელად, რომლის გარეშეც არცერთ ოთახს არ შეუძლია. სპილენძი რომ არ არსებობდეს, მაშინ ადამიანს მოუწევდა სხვა ხელმისაწვდომი მასალისგან დამზადებული მავთულის გამოყენება, მაგალითად, ალუმინის. თუმცა, ამ შემთხვევაში ადამიანს ერთი პრობლემა მოუწევს. საქმე იმაშია, რომ ამ მასალას აქვს გაცილებით დაბალი გამტარობა, ვიდრე სპილენძის გამტარები.
წინააღმდეგობა
ნებისმიერი წონის დაბალი ელექტრული და თბოგამტარობის მქონე მასალების გამოყენება იწვევს ელექტროენერგიის დიდ დანაკარგს. ა ეს გავლენას ახდენს ენერგიის დაკარგვაზეგამოყენებულ აღჭურვილობაზე. ექსპერტების უმეტესობა სპილენძს უწოდებს იზოლირებული მავთულის დამზადების მთავარ მასალას. ეს არის მთავარი მასალა, საიდანაც მზადდება ელექტრული დენით მომუშავე აღჭურვილობის ცალკეული ელემენტები.
- კომპიუტერებში დამონტაჟებული დაფები აღჭურვილია სპილენძის სპილენძის კვალით.
- სპილენძი ასევე გამოიყენება ელექტრონულ მოწყობილობებში გამოყენებული კომპონენტების ფართო სპექტრის დასამზადებლად.
- ტრანსფორმატორებსა და ელექტროძრავებში იგი წარმოდგენილია გრაგნილით, რომელიც დამზადებულია ამ მასალისგან.
ეჭვგარეშეა, რომ ამ მასალის გამოყენების სფეროს გაფართოება მოხდება ტექნოლოგიური პროგრესის შემდგომი განვითარებით. მიუხედავად იმისა, რომ სპილენძის გარდა სხვა მასალებიც არსებობს, დიზაინერები მაინც იყენებენ სპილენძს აღჭურვილობისა და სხვადასხვა დანადგარების შექმნისას. ამ მასალაზე მოთხოვნის მთავარი მიზეზი არის კარგი ელექტრო და თბოგამტარობითეს ლითონი, რომელსაც ის უზრუნველყოფს ოთახის ტემპერატურაზე.
წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი
ნებისმიერი თბოგამტარობის მქონე ყველა ლითონს აქვს უნარი შემცირდეს გამტარობა ტემპერატურის მატებასთან ერთად. ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება გამტარობა. ექსპერტები განსაკუთრებით საინტერესოს უწოდებენ წინააღმდეგობის შემცირების თვისებას ტემპერატურის კლებით. მართლაც, ამ შემთხვევაში, როდესაც ოთახში ტემპერატურა გარკვეულ მნიშვნელობამდე ეცემა, დირიჟორმა შეიძლება დაკარგოს ელექტრული წინააღმდეგობადა ის გადავა ზეგამტარების კლასში.
ოთახის ტემპერატურაზე გარკვეული წონის კონკრეტული გამტარის წინააღმდეგობის მნიშვნელობის დასადგენად, არსებობს კრიტიკული წინააღმდეგობის კოეფიციენტი. ეს არის მნიშვნელობა, რომელიც აჩვენებს მიკროსქემის მონაკვეთის წინააღმდეგობის ცვლილებას, როდესაც ტემპერატურა იცვლება ერთი კელვინით. გარკვეული პერიოდის განმავლობაში სპილენძის გამტარის ელექტრული წინააღმდეგობის გამოსათვლელად გამოიყენეთ შემდეგი ფორმულა:
ΔR = α*R*ΔT, სადაც α არის ელექტრული წინააღმდეგობის ტემპერატურული კოეფიციენტი.
დასკვნა
სპილენძი არის მასალა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ელექტრონიკაში. იგი გამოიყენება არა მხოლოდ გრაგნილებში და სქემებში, არამედ როგორც ლითონი საკაბელო პროდუქტების წარმოებისთვის. იმისათვის, რომ მანქანები და აღჭურვილობა ეფექტურად იმუშაონ, აუცილებელია სწორად გამოთვალეთ გაყვანილობის წინაღობა, ბინაშია. ამისათვის არსებობს გარკვეული ფორმულა. ამის ცოდნა, შეგიძლიათ გააკეთოთ გაანგარიშება, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გაარკვიოთ საკაბელო კვეთის ოპტიმალური ზომა. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია აღჭურვილობის სიმძლავრის დაკარგვის თავიდან აცილება და მისი ეფექტური გამოყენების უზრუნველყოფა.
კონცეფცია "სპეციფიკური სპილენძი" ხშირად გვხვდება ელექტროსაინჟინრო ლიტერატურაში. და თქვენ არ შეგიძლიათ არ გაგიკვირდეთ, რა არის ეს?
ნებისმიერი გამტარისთვის "წინააღმდეგობის" კონცეფცია მუდმივად ასოცირდება მასში გამავალი ელექტრული დენის პროცესის გაგებასთან. ვინაიდან სტატიაში ყურადღება გამახვილდება სპილენძის წინააღმდეგობაზე, უნდა გავითვალისწინოთ მისი თვისებები და ლითონების თვისებები.
რაც შეეხება ლითონებს, უნებურად გახსენდებათ, რომ ყველა მათგანს აქვს გარკვეული სტრუქტურა - ბროლის ბადე. ატომები განლაგებულია ასეთი გისოსის კვანძებში და მოძრაობენ მათთან შედარებით.ამ კვანძების მანძილი და მდებარეობა დამოკიდებულია ატომების ერთმანეთთან ურთიერთქმედების ძალებზე (მოგერიება და მიზიდულობა) და განსხვავებულია სხვადასხვა მეტალისთვის. და ელექტრონები ბრუნავენ ატომების გარშემო მათ ორბიტაზე. ისინი ასევე ინარჩუნებენ ორბიტას ძალთა ბალანსით. მხოლოდ ეს არის ატომური და ცენტრიდანული. წარმოგიდგენიათ სურათი? თქვენ შეგიძლიათ უწოდოთ მას, გარკვეული თვალსაზრისით, სტატიკური.
ახლა დავამატოთ დინამიკა. ელექტრული ველი იწყებს მოქმედებას სპილენძის ნაჭერზე. რა ხდება დირიჟორის შიგნით? ელექტრული ველის ძალის შედეგად ორბიტებიდან მოწყვეტილი ელექტრონები მის პოზიტიურ პოლუსზე მიდიან. აქ თქვენ გაქვთ ელექტრონების მიმართული მოძრაობა, უფრო სწორად, ელექტრული დენი. მაგრამ მათი მოძრაობის გზაზე ისინი ხვდებიან ატომებს კრისტალური ბადის კვანძებში და ელექტრონებს, რომლებიც კვლავ აგრძელებენ ბრუნვას მათი ატომების გარშემო. ამავე დროს ისინი კარგავენ ენერგიას და იცვლებიან მოძრაობის მიმართულებას. ახლა ცოტა უფრო ნათელი ხდება ფრაზის "გამტარის წინააღმდეგობის" მნიშვნელობა? ეს არის გისოსის ატომები და მათ ირგვლივ მოძრავი ელექტრონები, რომლებიც ეწინააღმდეგებიან ელექტრული ველის მიერ მათი ორბიტებიდან მოწყვეტილი ელექტრონების მიმართულ მოძრაობას. მაგრამ დირიჟორის წინააღმდეგობის კონცეფციას შეიძლება ეწოდოს ზოგადი მახასიათებელი. წინააღმდეგობა ახასიათებს თითოეულ დირიჟორს უფრო ინდივიდუალურად. სპილენძის ჩათვლით. ეს მახასიათებელი ინდივიდუალურია თითოეული ლითონისთვის, რადგან ის პირდაპირ დამოკიდებულია მხოლოდ ბროლის გისოსის ფორმასა და ზომაზე და გარკვეულწილად ტემპერატურაზე. გამტარის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ატომები უფრო ინტენსიურად ვიბრირებენ გისოსებზე. და ელექტრონები ბრუნავენ კვანძების გარშემო უფრო მაღალი სიჩქარით და უფრო დიდი რადიუსის ორბიტებში. და, ბუნებრივია, თავისუფალი ელექტრონები გადაადგილებისას უფრო მეტ წინააღმდეგობას ხვდებიან. ეს არის პროცესის ფიზიკა.
ელექტროსაინჟინრო სექტორის საჭიროებისთვის შეიქმნა ისეთი ლითონების ფართო წარმოება, როგორიცაა ალუმინი და სპილენძი, რომელთა წინაღობა საკმაოდ დაბალია. ამ ლითონებისგან მზადდება კაბელები და სხვადასხვა სახის მავთულები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება მშენებლობაში, საყოფაცხოვრებო ტექნიკის, ავტობუსების, ტრანსფორმატორის გრაგნილების და სხვა ელექტრო პროდუქტების წარმოებისთვის.
თითოეული დირიჟორისთვის არსებობს წინაღობის კონცეფცია. ეს მნიშვნელობა შედგება Ohms-ისგან გამრავლებული კვადრატულ მილიმეტრზე, შემდეგ გაყოფილი ერთ მეტრზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის გამტარის წინააღმდეგობა, რომლის სიგრძეა 1 მეტრი, ხოლო განივი 1 მმ2. იგივე ეხება სპილენძის წინაღობას, უნიკალური ლითონის, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ელექტრო ინჟინერიასა და ენერგეტიკაში.
სპილენძის თვისებები
თავისი თვისებებიდან გამომდინარე, ეს ლითონი ერთ-ერთი პირველი იყო, რომელიც გამოიყენებოდა ელექტროენერგიის სფეროში. უპირველეს ყოვლისა, სპილენძი არის მოქნილი და დრეკადი მასალა, რომელსაც აქვს შესანიშნავი ელექტროგამტარობის თვისებები. ამ დირიჟორის ეკვივალენტური ჩანაცვლება ჯერ კიდევ არ არის ენერგეტიკულ სექტორში.
განსაკუთრებით დაფასებულია სპეციალური ელექტროლიტური სპილენძის თვისებები, რომელსაც აქვს მაღალი სისუფთავე. ამ მასალამ შესაძლებელი გახადა მავთულის წარმოება მინიმალური 10 მიკრონი სისქით.
გარდა მაღალი ელექტრული გამტარობისა, სპილენძი კარგად ერგება კალაპოტსა და სხვა სახის დამუშავებას.
სპილენძი და მისი წინაღობა
ნებისმიერი გამტარი ავლენს წინააღმდეგობას, თუ მასში ელექტრო დენი გადის. მნიშვნელობა დამოკიდებულია გამტარის სიგრძეზე და მის კვეთაზე, ასევე გარკვეული ტემპერატურის ზემოქმედებაზე. აქედან გამომდინარე, გამტარების წინაღობა დამოკიდებულია არა მხოლოდ თავად მასალაზე, არამედ მის სპეციფიკურ სიგრძეზე და განივი კვეთის ფართობზე. რაც უფრო ადვილია მასალა მუხტის გავლის საშუალებას, მით უფრო დაბალია მისი წინააღმდეგობა. სპილენძისთვის, წინაღობა არის 0,0171 Ohm x 1 მმ2/1 მ და მხოლოდ ოდნავ ჩამოუვარდება ვერცხლს. თუმცა, ვერცხლის გამოყენება სამრეწველო მასშტაბით არ არის ეკონომიკურად მომგებიანი, შესაბამისად, სპილენძი არის საუკეთესო გამტარი, რომელიც გამოიყენება ენერგიაში.
სპილენძის წინაღობა ასევე დაკავშირებულია მის მაღალ გამტარობასთან. ეს მნიშვნელობები ერთმანეთის პირდაპირ საპირისპიროა. სპილენძის, როგორც გამტარის თვისებები ასევე დამოკიდებულია წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტზე. ეს განსაკუთრებით ეხება წინააღმდეგობას, რომელიც გავლენას ახდენს გამტარის ტემპერატურაზე.
ამრიგად, მისი თვისებების გამო, სპილენძი ფართოდ გავრცელდა არა მხოლოდ როგორც გამტარი. ეს ლითონი გამოიყენება უმეტეს ინსტრუმენტებში, მოწყობილობებში და ერთეულებში, რომელთა მოქმედება დაკავშირებულია ელექტრო დენთან.
ელექტრული დენი წარმოიქმნება ტერმინალებში პოტენციური სხვაობით მიკროსქემის დახურვის შედეგად. ველის ძალები მოქმედებს თავისუფალ ელექტრონებზე და ისინი მოძრაობენ გამტარის გასწვრივ. ამ მოგზაურობის დროს ელექტრონები ხვდებიან ატომებს და გადასცემენ მათ დაგროვილ ენერგიას. შედეგად, მათი სიჩქარე მცირდება. მაგრამ, ელექტრული ველის გავლენის გამო, ის კვლავ იძენს იმპულსს. ამრიგად, ელექტრონები მუდმივად განიცდიან წინააღმდეგობას, რის გამოც ელექტრული დენი თბება.
ნივთიერების თვისება დენის ზემოქმედებისას ელექტროენერგია სითბოდ გარდაქმნას არის ელექტრული წინააღმდეგობა და აღინიშნება როგორც R, მისი საზომი ერთეული არის Ohm. წინააღმდეგობის ოდენობა ძირითადად დამოკიდებულია სხვადასხვა მასალის უნარზე დენის გატარების უნარზე.
წინააღმდეგობის შესახებ პირველად ისაუბრა გერმანელმა მკვლევარმა გ.
იმისათვის, რომ გაერკვია დენის დამოკიდებულება წინააღმდეგობაზე, ცნობილმა ფიზიკოსმა ჩაატარა მრავალი ექსპერიმენტი. ექსპერიმენტებისთვის მან გამოიყენა სხვადასხვა გამტარები და მიიღო სხვადასხვა ინდიკატორი.
პირველი, რაც G. Ohm-მა დაადგინა, იყო ის, რომ წინაღობა დამოკიდებულია გამტარის სიგრძეზე. ანუ თუ გამტარის სიგრძე გაიზარდა, წინააღმდეგობაც გაიზარდა. შედეგად, ეს ურთიერთობა პირდაპირპროპორციულად განისაზღვრა.
მეორე ურთიერთობა არის განივი ფართობი. მისი დადგენა შესაძლებელია გამტარის კვეთით. ჭრილზე ჩამოყალიბებული ფიგურის ფართობი არის განივი ფართობი. აქ ურთიერთობა უკუპროპორციულია. ანუ რაც უფრო დიდია კვეთის ფართობი, მით უფრო დაბალი ხდებოდა გამტარის წინააღმდეგობა.
და მესამე, მნიშვნელოვანი რაოდენობა, რომელზეც დამოკიდებულია წინააღმდეგობა, არის მასალა. იმის გამო, რომ ომმა გამოიყენა სხვადასხვა მასალა თავის ექსპერიმენტებში, მან აღმოაჩინა სხვადასხვა წინააღმდეგობის თვისებები. ყველა ეს ექსპერიმენტი და ინდიკატორი შეჯამებულია ცხრილში, საიდანაც შეგიძლიათ ნახოთ სხვადასხვა ნივთიერების სპეციფიკური წინააღმდეგობის სხვადასხვა მნიშვნელობები.
ცნობილია, რომ საუკეთესო გამტარები ლითონები არიან. რომელი ლითონებია საუკეთესო გამტარები? ცხრილიდან ჩანს, რომ სპილენძს და ვერცხლს ყველაზე ნაკლები წინააღმდეგობა აქვთ. სპილენძი უფრო ხშირად გამოიყენება მისი დაბალი ღირებულების გამო, ხოლო ვერცხლი გამოიყენება ყველაზე მნიშვნელოვან და კრიტიკულ მოწყობილობებში.
ცხრილის მაღალი წინააღმდეგობის მქონე ნივთიერებები კარგად არ ატარებენ ელექტროენერგიას, რაც ნიშნავს, რომ ისინი შეიძლება იყოს შესანიშნავი საიზოლაციო მასალები. ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ ეს თვისება უდიდესი ზომით, არის ფაიფური და ებონიტი.
ზოგადად, ელექტრული წინაღობა ძალიან მნიშვნელოვანი ფაქტორია, რადგან მისი ინდიკატორის განსაზღვრით შეგვიძლია გავარკვიოთ, თუ რა ნივთიერებისგან შედგება გამტარი. ამისათვის თქვენ უნდა გაზომოთ კვეთის ფართობი, გაარკვიოთ დენი ვოლტმეტრისა და ამპერმეტრის გამოყენებით და ასევე გაზომოთ ძაბვა. ამ გზით ჩვენ გავარკვევთ წინაღობის სიდიდეს და ცხრილის გამოყენებით ადვილად შეგვიძლია ამოვიცნოთ ნივთიერება. გამოდის, რომ რეზისტენტობა ნივთიერების თითის ანაბეჭდს ჰგავს. გარდა ამისა, წინაღობა მნიშვნელოვანია გრძელი ელექტრული სქემების დაგეგმვისას: ჩვენ უნდა ვიცოდეთ ეს მაჩვენებელი, რათა შევინარჩუნოთ ბალანსი სიგრძესა და ფართობს შორის.
არსებობს ფორმულა, რომელიც განსაზღვრავს, რომ წინააღმდეგობა არის 1 Ohm, თუ 1V ძაბვის დროს მისი დენი არის 1A. ანუ, ერთეული ფართობის წინააღმდეგობა და გარკვეული ნივთიერებისგან დამზადებული სიგრძის ერთეული არის სპეციფიკური წინააღმდეგობა.
ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ რეზისტენტობის მაჩვენებელი პირდაპირ დამოკიდებულია ნივთიერების სიხშირეზე. ანუ აქვს თუ არა მინარევები. თუმცა, მანგანუმის მხოლოდ ერთი პროცენტის დამატება სამჯერ ზრდის ყველაზე გამტარ ნივთიერების, სპილენძის წინააღმდეგობას.
ეს ცხრილი გვიჩვენებს ზოგიერთი ნივთიერების ელექტრული წინაღობა.
მაღალი გამტარი მასალები
სპილენძი
როგორც უკვე ვთქვით, გამტარად ყველაზე ხშირად სპილენძი გამოიყენება. ეს აიხსნება არა მხოლოდ მისი დაბალი წინააღმდეგობით. სპილენძს აქვს მაღალი სიმტკიცის, კოროზიის წინააღმდეგობის, გამოყენების სიმარტივის და კარგი დამუშავების უპირატესობა. M0 და M1 ითვლება სპილენძის კარგ კლასებად. მათში მინარევების რაოდენობა არ აღემატება 0,1%-ს.
ლითონის მაღალი ღირებულება და მისი ბოლოდროინდელი გაბატონებული დეფიციტი ხელს უწყობს მწარმოებლებს გამოიყენონ ალუმინი გამტარად. ასევე, გამოიყენება სპილენძის შენადნობები სხვადასხვა ლითონებით.
ალუმინის
ეს ლითონი გაცილებით მსუბუქია ვიდრე სპილენძი, მაგრამ ალუმინს აქვს მაღალი სითბოს ტევადობა და დნობის წერტილი. ამ მხრივ, მის გამდნარ მდგომარეობამდე მისასვლელად, სპილენძზე მეტი ენერგიაა საჭირო. თუმცა გასათვალისწინებელია სპილენძის დეფიციტის ფაქტი.
ელექტრო პროდუქციის წარმოებაში, როგორც წესი, გამოიყენება A1 კლასის ალუმინი. იგი შეიცავს არაუმეტეს 0,5% მინარევებს. ხოლო ყველაზე მაღალი სიხშირის ლითონი არის ალუმინი AB0000.
რკინა
რკინის სიიაფეს და ხელმისაწვდომობას ჩრდილავს მისი მაღალი წინააღმდეგობა. გარდა ამისა, ის სწრაფად კოროზირდება. ამ მიზეზით, ფოლადის გამტარები ხშირად დაფარულია თუთიით. ფართოდ გამოიყენება ეგრეთ წოდებული ბიმეტალი - ეს არის სპილენძით დაფარული ფოლადი დასაცავად.
ნატრიუმი
ნატრიუმი ასევე ხელმისაწვდომი და პერსპექტიული მასალაა, მაგრამ მისი წინააღმდეგობა თითქმის სამჯერ აღემატება სპილენძს. გარდა ამისა, მეტალის ნატრიუმს აქვს მაღალი ქიმიური აქტივობა, რაც მოითხოვს ასეთი გამტარის დაფარვას ჰერმეტულად დალუქული დაცვით. მან ასევე უნდა დაიცვას დირიჟორი მექანიკური დაზიანებისგან, რადგან ნატრიუმი არის ძალიან რბილი და საკმაოდ მყიფე მასალა.
ზეგამტარობა
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ნივთიერებების რეზისტენტობას 20 გრადუს ტემპერატურაზე. ტემპერატურის ჩვენება შემთხვევითი არ არის, რადგან წინააღმდეგობა პირდაპირ დამოკიდებულია ამ მაჩვენებელზე. ეს აიხსნება იმით, რომ გაცხელებისას ატომების სიჩქარეც იზრდება, რაც ნიშნავს, რომ მათი ელექტრონებთან შეხვედრის ალბათობაც გაიზრდება.
საინტერესოა რა ემართება წინააღმდეგობას გაგრილების პირობებში. ატომების ქცევა ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე პირველად შენიშნა გ.კამერლინგ ონესმა 1911 წელს. მან გააცივა ვერცხლისწყლის მავთული 4K-მდე და აღმოაჩინა, რომ მისი წინააღმდეგობა ნულამდე დაეცა. ზოგიერთი შენადნობისა და ლითონის წინაღობის ინდექსის ცვლილებას დაბალი ტემპერატურის პირობებში ფიზიკოსი ზეგამტარობას უწოდებენ.
ზეგამტარები გაციებისას გადადიან ზეგამტარობის მდგომარეობაში და მათი ოპტიკური და სტრუქტურული მახასიათებლები არ იცვლება. მთავარი აღმოჩენა ის არის, რომ ზეგამტარ მდგომარეობაში ლითონების ელექტრული და მაგნიტური თვისებები ძალიან განსხვავდება მათი თვისებებისგან ნორმალურ მდგომარეობაში, ისევე როგორც სხვა ლითონების თვისებებისგან, რომლებიც ვერ გადადიან ამ მდგომარეობაში, როდესაც ტემპერატურა იკლებს.
ზეგამტარების გამოყენება ძირითადად ხორციელდება ულტრა ძლიერი მაგნიტური ველის მისაღებად, რომლის სიძლიერე 107 ა/მ-ს აღწევს. ასევე ვითარდება სუპერგამტარი ელექტროგადამცემი ხაზის სისტემები.
მსგავსი მასალები.
