Kuparin ominaisvastus. Prosessin fysiikka
Usein sähköteknisessä kirjallisuudessa on käsitys "kuparin sähköinen resistanssi". Ja kysämättä itsemurhaiselta kysymykseltä, mikä se on?
Käsite "vastus" kaikille johtajilleon jatkuvasti yhteydessä sähkövirtauksen prosessin ymmärtämiseen sen läpi. Koska tässä artikkelissa puhutaan kuparin kestävyydestä, sen ominaisuuksia ja metallien ominaisuuksia on myös harkittava.
Metallien kohdalla se on tahatontamuistatte, että niillä kaikilla on tietty rakenne - kristallilkki. Atomeja ovat tällaisen ristikon solmukohdissa ja suorittavat jaksollisia värähtelyjä suhteessa niihin. Näiden solmujen etäisyydet ja sijainnit riippuvat atomien toistensa vuorovaikutuksen voimasta (repulsio ja vetovoima) ja ovat erilaisia eri metalleilla. Ja niiden atomien ympärillä elektronit pyörivät. Ne ovat myös tasapainossa kiertoradalla. Vain tämä vetovoima atomille ja keskipakoiselle. Kuvitteko itseäsi? Voit kutsua sitä jollakin tavoin staattisena.
Ja nyt lisää dynamiikka. Sähkökenttä alkaa toimia kuparilla. Mitä tapahtuu johtajan sisällä? Elektronit, jotka revittyvät sähkökentän vahvuudesta niiden pyörteistä, hyökkäävät sen positiiviseen napaan. Tässä sinä ja elektronien suunnattua liikkumista, pikemminkin sähkövirtaa. Mutta heidän liikkeensä matkalla he kompastuvat atomeihin kidehilan solmuissa ja elektronit, jotka yhä pyörivät atomiensa ympärillä. Tällöin ne menettävät energiansa ja vaihtavat liikkeen suuntaa. Nyt sanan "kapellimestarin vastus" merkitys tulee hieman selkeämmäksi? Nämä ristikkatomit ja niiden ympärillä pyörivät elektronit vastustavat sähkökentän irtoamien elektronien liikesuuntaa niiden orbiteiltä. Mutta kapellimestarin käsite voidaan kutsua yleiseksi piirteeksi. Tarkemmin sanottuna jokainen johdin luonnehtii resistanssi. Kupari samoin. Tämä ominaisuus on yksilöllinen jokaiselle metallille, koska se riippuu suoraan kidehilan muodosta ja mitoista ja jossain määrin lämpötilasta. Kun johtimen lämpötila nousee, atomeilla on voimakkaampi värähtely ristikkokohteissa. Ja elektronit pyörivät solmujen ympärillä suuremmalla nopeudella ja suuremmalla säteellä olevilla orbiteilla. Ja luonnollisesti vapaat elektronit kohtaavat enemmän vastustuskykyä liikkuessaan. Tämä on prosessin fysiikka.
Kuparin resistanssi on vakioarvoa. Tämän parametrin arvot kaikille metalleille ja muille aineille, jotka mitataan 20 ° C: ssa, löytyvät helposti vertailutaulukosta. Kuparille se on 0,0175 ohm * mm2 / m. Luonnon yleisimmin esiintyvistä metalleista tämä arvo on lähellä arvoa vain alumiinista. Hänen on 0,0271 Ohm * mm2 / m. Kuparin ominaiskestävyys sen arvossa on toista vain hopeaa, jonka arvo on 0,016 ohm * mm2 / m. Tämä aiheuttaa laajan sovelluksen sähkölaitteissa, sähkökaapeleiden, erilaisten johtimien valmistuksessa sähköisten laitteiden painetuille asennuksille. Ilman kuparijohtoja on mahdotonta luoda sähkömuuntajia ja moottoreita pienille kotitalouskoneille, joilla on energiansäästö. Tässä tapauksessa aineen kemialliselle puhtaudelle asetetut vaatimukset lisääntyvät huomattavasti, koska jopa 0,02% alumiinin läsnäollessa kuparin resistanssi kasvaa 10%. Tällaista kuparia pidetään kuitenkin teknisesti puhtaana ja siitä on mahdollista valmistaa useita tiettyjä tuotteita.
Ilman tietämystä resistiivisyyden arvoistaSähkölaitteiden suunnittelussa ja suunnittelussa on mahdotonta laskea johtimien kokonaisresistanssia niiden koon ja muodon mukaan. Johdon kokonaisvastuksen laskemiseksi käytämme kaavaa R = p * l / S, jossa lyhenteet osoittavat seuraavaa:
R on johtimen kokonaisresistanssi;
p on metallin resistanssi;
l on johtimen pituus;
S on johtimen poikkipinta-ala.
Sähköteknisen alan tarpeisiin sitä säädetäänkuten alumiini ja kupari, joiden ominaisvastus on melko pieni. Näistä metalleista valmistetaan kaapeleita ja erilaisia lankoja, joita käytetään laajasti rakennusalan, kodinkoneiden valmistuksessa, renkaiden valmistuksessa, muuntajien ja muiden sähkötuotteiden käämityksessä.
