Питомий опір міді, сталі, алюмінію, заліза та інших металів

Порівняно невелика питомий опір міді — важливий, але не єдиний позитивний фактор. Широке застосування цього матеріалу пояснюється розумною вартістю, стійкістю до несприятливих зовнішніх впливів. З нього нескладно створювати якісні вироби необхідної форми, які без додаткового захисту зберігають функціональність при тривалій експлуатації в складних умовах.

З міді створюють різні види кабельної продукції

Мідь — основний матеріал для провідників

Кваліфікований вибір відповідного матеріалу супроводжується комплексною оцінкою кількох чинників. Мідний провідник не пошкоджується корозією, тому що на поверхні утворюється захисний шар з оксидів. Структурна цілісність зберігається при малому радіусі повороту, після багаторазових вигинів. Зазначені параметри знадобляться для оснащення приміщень з підвищеною вологістю і прокладки ліній складної конфігурації.

Проте, головною перевагою є мале опір проводів з міді. Крім поліпшення токопроводімость з одночасним зниженням втрат при передачі енергії, слід відзначити зменшення ваги і розмірів кабельної продукції, в порівнянні з альтернативними варіантами.

Питомий опір чистих металів при низьких температурах

Коливальні процеси в молекулярній решітці перешкоджають вільному переміщенню електронів. Цим пояснюється збільшення опору в міру зростання температури. Лінійна залежність спостерігається від невеликої позитивної температури, аж до точки початку плавлення. Відповідний фазовий перехід супроводжується різким збільшенням електричного опору. Зрозуміло, подібний режим після руйнування не є робочим.

Питомий опір натрію

Теоретичні показники «а» підтверджуються результатами експерименту «б». Якщо структуру чистого металу спотворити домішками (забрудненнями, компонентами сплавів), відбудеться безладне розподіл носіїв електричного заряду. Це, в свою чергу, збільшить втрати в ланцюзі (опір).

Таблиця опору металів

Щоб переконатися в перевагах міді, треба зробити відповідний порівняльний аналіз. Нижче наведені значення опорів металів в зведеній таблиці.

Основні електричні параметри провідників, створених з різних матеріалів

матеріал Питомий опір в Омах на метр, заміряне при кімнатній температурі (+ 20 ° C) Питома електропровідність при аналогічних умовах, в Сіменс на метр
мідь 1,68х10 ^ -3 5,96х10 ^ 7
срібло 1,59х10 ^ -3 6,3х10 ^ 7
золото 2,44х10 ^ -3 4,1х10 ​​^ 7
алюміній 2,82х10 ^ -3 3,5х10 ^ 7
вольфрам 5,6х10 ^ -3 1,79х10 ^ 7
Залізо 1х10 ^ -7 1х10 ^ 7
платина 1,06х10 ^ -7 9,43х10 ^ 6
літій 9,28х10 ^ -8 1,08х10 ^ 7

Важливо! Малого опору провідника із заліза недостатньо для широкого застосування відповідних виробів на практиці. Активне окислення провокує швидке руйнування.

Таблиця питомих опорів провідників

У деяких ситуаціях з витратами не вважаються. Військову і космічну техніку створюють із застосуванням провідників з дорогоцінних металів. Такі рішення допомагають зменшити перетин і вага, підвищити стійкість до радіаційним і іншим особливим впливів.

Для виготовлення серійних виробів побутового та промислового призначення застосовують більш доступні за ціною матеріали.

Дані для розрахунку електричних параметрів провідників з урахуванням зміни температури

матеріал Питомий опір (в Ом на мм кв. / М), заміряне при кімнатній температурі (+ 0 ° C) Поправочний температурний коефіцієнт (ПК)
мідь 0,0176 0,004
алюміній 0,0278 0,0045
сталь 0,13 0,0063
нікелін 0,43-0,45 0,0072
латунь 0,04 0,002
Ніхром 0,98 0,0003
вольфрам 0,0612 0,00047

Застосування нержавіючої сталевого дроту допомагає збільшити міцність при одночасній оптимізації собівартості. Для поліпшення антикорозійних властивостей застосовують спеціальні добавки. Вони підвищують опір провідника зі сталі майже в 10 разів, у порівнянні з мідним аналогом.

У будь-якому випадку особливе значення мають конкретні умови в процесі використання, а також призначення виробів. Нікель, наприклад, проявляє феромагнітні властивості при надзвичайно низьких температурах нижче порогового значення «точки Кюрі» (-358 0 ° C). Кремній, який застосовують для виготовлення мікросхем і транзисторів, має особливі параметрами напівпровідника.< /p>

Порівняння провідності міді і алюмінію

Перший висновок можна зробити після вивчення табличних даних. Опір алюмінію приблизно на 80% вище, в порівнянні з міддю. У такій же пропорції гірше провідність. Але для коректного аналізу необхідно вивчити додатково наступні факти:

  • алюміній легше, але для отримання аналогічних електричних параметрів знадобиться збільшити поперечний переріз (товщину провідника);
  • мідні вироби (багатожильні кабелі) не ушкоджуються неодноразовим згинанням;
  • питомий опір алюмінію змінюється більше при підвищенні / зниженні температури;
  • плівка з окислів на його поверхні утворюється швидше, тому для надійності (довговічності) сучасну проводку роблять з міді.

Мідний і алюмінієвий кабель з’єднують через сталевий перехідник, щоб запобігти електрохімічної корозії

Застосування електропровідності матеріалів

Наявність зазначених властивостей використовують не тільки в інженерних енергетичних мережах. Хороша електропровідність дозволяє передавати на великі відстані інформаційні сигнали без спотворень. Збереження високої амплітуди зменшує вимоги до підсилювальним трактах, знижує загальну собівартість систем. Мінімізація втрат стане в нагоді в електролізних установках, при створенні контактних груп і обмоток двигунів.

Важливо! У всіх перерахованих прикладах, крім загального підвищення ефективності, можна розраховувати на запобігання перегріву.

розрахунок опору

Для корекції температурних змін в останньому стовпці другої таблиці наведені окремі множники по кожній позиції. Розрахунок виконують за формулою RT=Rn* (1 + ПК * Т), де наведені символи означають:

  • RТ — електричний опір в Омах при певній температурі;
  • Rn — опір провідника при нульовій температурі;
  • ПК — поправочний коефіцієнт;
  • Т — експлуатаційна температура в градусах Цельсія.

Поняття електричного опору

Цим терміном називають властивість створювати перешкоди проходженню в ланцюзі електричного струму. Зв’язок між фізичними величинами описується класичною формулою R = U / I (позначення опору, напруги і сили струму, відповідно). Рух електронів відбувається під впливом електромагнітного поля, різниці потенціалів. Підвищує опір металів будь-яке спотворення кристалічної структури молекулярної решітки. Дана причина пояснює сильну залежність параметра від чистоти матеріалу і температури. Так, стандарти для трубної продукції допускають застосування різних сплавів. Електротехнічну мідь (марка М006) створюють з контрольованим кількістю сторонніх домішок не більше 0,1%.

Кваліфіковане застосування цього матеріалу передує оцінкою всіх значущих чинників. Крім собівартості, уточнюють:

  • особливості механічної та інших видів обробки;
  • стабільність електричних параметрів в певних умовах експлуатації;
  • стійкість до зовнішніх впливів, довговічність.

У деяких ситуаціях значні початкові інвестиції виправдані продовженим терміном служби, надійністю.

Ссылка на основную публикацию