Wat is elektrische weerstand?

De elektrische stroom I in elke stof wordt gecreëerd door de beweging van geladen deeltjes in een bepaalde richting als gevolg van de toepassing van externe energie (potentiaalverschil U). Elke stof heeft individuele eigenschappen die de stroomstroom erin op verschillende manieren beïnvloeden. Deze eigenschappen worden geëvalueerd door de elektrische weerstand R.

Georg Ohm bepaalde empirisch de factoren die de grootte van de elektrische weerstand van een bepaalde stof beïnvloeden formule van zijn afhankelijkheid van spanning en stroom die naar hem is vernoemd. De SI-eenheid van weerstand is naar hem vernoemd. 1 ohm is de weerstandswaarde gemeten bij 0°C voor een homogene kwikkolom van 106,3 cm lang met een dwarsdoorsnede van 1 mm2.

Definitie

Om materialen voor de productie van elektrische apparaten te evalueren en in de praktijk toe te passen, werd de term "Geleiderweerstand" geïntroduceerd... Het toegevoegde adjectief "specifiek" geeft de gebruikscoëfficiënt aan van de volumereferentiewaarde die voor de betreffende stof wordt geaccepteerd. Dit maakt het mogelijk om de elektrische parameters van verschillende materialen te evalueren.

In dit geval wordt er rekening mee gehouden dat de weerstand van de draad toeneemt met een toename van de lengte en een afname van de doorsnede. Het SI-systeem gebruikt het volume van een homogene draad van 1 meter lang en 1 m2 in doorsnede... In technische berekeningen wordt een verouderde maar handige volume-eenheid buiten het systeem gebruikt, bestaande uit een lengte van 1 meter en een oppervlakte van 1 mm.2... De formule voor weerstand ρ wordt weergegeven in de figuur.

Om de elektrische eigenschappen van stoffen te bepalen, wordt een ander kenmerk geïntroduceerd: specifieke geleidbaarheid b. Het is omgekeerd evenredig met de weerstandswaarde, bepaalt het vermogen van het materiaal om elektrische stroom te geleiden: b = 1 / p.

Hoe weerstand hangt af van de temperatuur

De geleidbaarheid van een materiaal wordt beïnvloed door de temperatuur. Verschillende groepen stoffen gedragen zich niet hetzelfde bij verhitting of koeling. Met deze eigenschap wordt rekening gehouden voor elektriciteitskabels die buitenshuis worden gebruikt bij warm en koud weer.

Het materiaal en de specifieke weerstand van de geleider worden gekozen rekening houdend met de bedrijfsomstandigheden.

De toename van de weerstand van draden tegen de doorgang van stroom tijdens verwarming wordt verklaard door het feit dat naarmate de temperatuur van het metaal erin toeneemt, de bewegingsintensiteit van atomen en dragers van elektrische lading in alle richtingen toeneemt, wat onnodige obstakels creëert aan de beweging van geladen deeltjes in één richting en vermindert de waarde van hun flux.

Als de temperatuur van het metaal afneemt, verbeteren de omstandigheden voor stroomdoorgang.Bij afkoeling tot een kritische temperatuur treedt het fenomeen van supergeleiding op in veel metalen, wanneer hun elektrische weerstand praktisch nul is. Deze eigenschap wordt veel gebruikt in krachtige elektromagneten.

Het effect van temperatuur op de geleidbaarheid van metalen wordt door de elektrische industrie gebruikt bij de vervaardiging van gewone gloeilampen. Van hen nichrome draad wanneer de stroom wordt gepasseerd, wordt deze verwarmd tot een zodanige toestand dat deze een lichtstroom uitzendt. Onder normale omstandigheden is de weerstand van nichroom ongeveer 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Wanneer de lamp onder spanning wordt ingeschakeld, gaat er een grote stroom door de gloeidraad, die het metaal zeer snel opwarmt.Tegelijkertijd neemt de weerstand van het elektrische circuit toe, waardoor de startstroom wordt beperkt tot de nominale waarde die nodig is om verlichting te verkrijgen . Op deze manier wordt een eenvoudige regeling van de stroomsterkte uitgevoerd door middel van een nichroomspiraal, het is niet nodig om complexe voorschakelapparaten te gebruiken die worden gebruikt in LED- en TL-bronnen.

Hoe is de weerstand van materialen die in engineering worden gebruikt

Non-ferro edelmetalen hebben de beste elektrische geleidbaarheidseigenschappen. Daarom zijn kritische contacten in elektrische apparaten gemaakt van zilver. Maar dit verhoogt de uiteindelijke prijs van het hele product. De meest acceptabele optie is om goedkopere metalen te gebruiken. De weerstand van koper gelijk aan 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m is bijvoorbeeld redelijk geschikt voor dergelijke doeleinden.

Edele metalen - goud, zilver, platina, palladium, iridium, rhodium, ruthenium en osmium, vooral genoemd vanwege hun hoge chemische weerstand en mooie uiterlijk in sieraden.Ook hebben goud, zilver en platina een hoge plasticiteit en zijn metalen uit de platinagroep vuurvast en, net als goud, chemisch inert. Deze voordelen van edele metalen combineren.

Koperlegeringen met een goede geleidbaarheid worden gebruikt om shunts te maken die de stroom van grote stromen door de meetkop van krachtige ampèremeters beperken.

Weerstand van aluminium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m is iets hoger dan die van koper, maar de productie en prijs van dit metaal is lager. Het is ook lichter. Dit verklaart het brede gebruik ervan in elektriciteit voor de productie van externe draden en kabelkernen.

Weerstand van ijzer 0,13 (ohm ∙ mm2) / m maakt het ook mogelijk om elektrische stroom over te dragen, maar dit leidt tot grotere vermogensverliezen. Staallegeringen hebben een grotere sterkte. Daarom worden staalstrengen geweven in de aluminium bovengrondse geleiders van hoogspanningskabels die ontworpen zijn om breukbelastingen te weerstaan.

Dit is met name het geval bij ijsvorming op draden of bij sterke windvlagen.

Sommige legeringen, bijvoorbeeld constantine en nickeline, hebben binnen een bepaald bereik thermisch stabiele weerstandseigenschappen. De elektrische weerstand van Nickeline verandert praktisch niet van 0 tot 100 graden Celsius. Daarom zijn reostaatspoelen gemaakt van nikkel.

In meetinstrumenten wordt de eigenschap van een strikte verandering in de weerstandswaarden van platina met betrekking tot de temperatuur veel gebruikt. Als een elektrische stroom van een gestabiliseerde spanningsbron door een platinadraad wordt geleid en de weerstandswaarde wordt berekend, geeft dit de temperatuur van het platina aan.Hierdoor kan de schaal worden gegradueerd in graden die overeenkomen met ohm-waarden. Met deze methode kun je de temperatuur meten met een nauwkeurigheid van fracties van een graad.

Soms moet u, om praktische problemen op te lossen, de algemene of specifieke weerstand van de kabel kennen... Voor dit doel geven de kabelproductgidsen de waarden van de inductieve en actieve weerstand van een enkele ader voor elke waarde van de dwarsdoorsnede. Ze worden gebruikt om de toegestane belastingen, de gegenereerde warmte te berekenen, de toegestane bedrijfsomstandigheden te bepalen en effectieve bescherming te kiezen.

De specifieke geleidbaarheid van metalen wordt beïnvloed door de manier waarop ze worden verwerkt. Het gebruik van druk voor plastische vervorming verstoort de kristalroosterstructuur, verhoogt het aantal defecten en verhoogt de weerstand. Om het te verminderen, wordt herkristallisatie-gloeien gebruikt.

Door metalen uit te rekken of samen te drukken, ontstaat er een elastische vervorming, van waaruit de amplitudes van de thermische trillingen van de elektronen afnemen en de weerstand enigszins afneemt.

Bij het ontwerpen van aardingssystemen moet er rekening mee worden gehouden bodem weerstand… Het verschilt per definitie van de bovenstaande methode en wordt gemeten in SI-eenheden — Ohm. Meter. Met zijn hulp wordt de kwaliteit van de distributie van elektrische stroom in de grond geëvalueerd.
Afhankelijkheid bodemweerstand van bodemvocht en temperatuur:

Bodemgeleidbaarheid wordt beïnvloed door vele factoren, waaronder bodemvocht, dichtheid, deeltjesgrootte, temperatuur, concentratie van zouten, zuren en basen.