Что такое удельное сопротивление?
В современном мире сложно представить комфортную жизнь без электроприборов и оборудования. В основе их работы лежит множество физических и прочих терминов, процессов и явлений. Одним из важных составляющих в понимании мира электрики лежит удельное сопротивление.
Далее мы подробно рассмотрим, что такое электрическое удельное сопротивление, для чего необходимо знать эту величину, в каких единицах измеряется и какие факторы влияют на него.
План повествования:
Терминология и основа измерения
Удельное электрическое сопротивление – важное физическое значение, определяющее, насколько тот или иной материал препятствует прохождению тока для понимания дальнейшей сферы применения. Принято обозначать данную величину буквой греческого алфавита P, а исчисляется она в общепринятой международной системе измерений и единиц (СИ) – Ом.м (метр).
В основе расчета лежит формула удельного сопротивления:
P=(R*S)/l,
где:
P – непосредственно УС (Ом.м)
R – сопротивление (Ом);
S – площадь поперечного сечения (мм2);
l – длина (м).
Удельное электрическое сопротивление проводника – это свойство, и зависит от его состава, параметров размера и площади, формы вещества.
Составляющие расчета
Принято делить вещества, которые имеют способность проводить ток, на:
- проводники.
- полупроводники.
Первыми называются вещества с большим количеством свободных отрицательно заряженных частиц — электронов. Благодаря их наличию электрического поля внутри нет.
Полупроводник – такое вещество, которое может изменять удельное сопротивление в широких пределах и достаточно быстро уменьшать его при изменении температурного режима (повышении).
Факторы и их влияние
Материалы имеют свою кристаллическую решетку, по которой передвигаются отрицательно заряженные частицы. На их движение и, соответственно, основной показатель влияют следующие факторы:
- Температура. Это, пожалуй, главный показатель, влияющий на УС. Так, чем выше градус, тем амплитуда колебаний частиц больше, от этого создаются помехи, и электроны хуже двигаются, соответственно, больше сопротивляются.
Стоит отметить, что в соответствии с законом Джоуля-Ленца при протекании электротока образуется тепло, а значит происходит рост значений данного фактора.
Одним из показателей для последующего расчета служит температурный коэффициент — величина, учитывающая изменение от нагревания или охлаждения.
УС зависит от температуры и меняется так:
- в проводниках при повышении градусов увеличивается.
- в полупроводниках, а также диэлектрических составляющих, чем выше температурный режим, тем оно меньше.
Не стоит забывать, что электроприборы в зависимости от сферы применения могут работать и при низких (минусовых), и при предельных (высоких) температурах.
- Состав. Вещества имеют свою, разную плотность атомов и количество электронов, чье количество непосредственно влияет на способность или неспособность к прохождению тока.
- Примеси. Чистые компоненты и металлы имеют более ровную, правильную кристаллическую решетку, значит, они меньше сопротивляются току, нежели в сплавах.
- Длина. УС проводника напрямую зависит от его длины. Чем он длиннее, тем искомая величина больше.
Для металлов при нормальных условиях и температуре использования имеются готовые значения. Они представлены ниже.
| Материал | УС при температуре 20Cо, Oм∗мм2м |
| Медь | 0,017 |
| Серебро | 0,016 |
| Вольфрам | 0,055 |
| Алюминий | 0,028 |
| Железо | 0,1 |
| Свинец | 0,21 |
Таблица 1. Значения УС для некоторых металлов
Среди металлов, которые являются хорошими среди проводников, наилучшими выступают драгметаллы, например, серебро, потому что у него наименьшее УС.
Этим объясняется использование комплектующих с драгметаллами в составе при пайке важных элементов. Показатели в таблице говорят об их практическом применении – составляющие с большим числом пригодны для производства изоляционных компонентов, а с меньшим– для электропроводников.
Однако, стоимость компонентов из серебра для создания, например, электропроводки в частном доме не оправдана, поэтому чаще используются электротехнические кабели из меди, алюминия.