電気抵抗とは何ですか?
あらゆる物質中の電流 I は、外部エネルギー (電位差 U) の印加による荷電粒子の特定の方向への移動によって生成されます。各物質には、さまざまな方法で電流の流れに影響を与える個別の特性があります。これらの特性は電気抵抗 R によって評価されます。
ゲオルグ・オームは、特定の物質の電気抵抗の大きさに影響を与える要因を経験的に決定しました。 その依存関係の式 彼の名にちなんで名付けられた電圧と電流の。抵抗の SI 単位は彼の名にちなんで命名されました。 1オームは、長さ106.3cm、断面積1mm2の均質な水銀柱について0℃で測定された抵抗値です。
意味
電気機器製造用の材料を評価し、実際に適用するために、«導体抵抗» という用語が導入されました...追加された形容詞「特定の」は、問題の物質に対して許容される体積基準値の使用係数を示します。これにより、さまざまな材料の電気パラメータを評価することが可能になります。
この場合、ワイヤの長さが増加し、断面積が減少すると、ワイヤの抵抗が増加することが考慮されます。 SI システムでは、長さ 1 メートル、断面積 1 m2 の均質なワイヤの体積が使用されます。技術的な計算では、システムの外では、長さ 1 メートルと面積で構成される、時代遅れではあるが便利な体積の単位が使用されます。 1 mm.2... 抵抗ρの計算式を図に示します。
物質の電気的特性を決定するには、別の特性、比導電率が導入されます。これは抵抗値に反比例し、材料の電流伝導能力を決定します: b = 1 / p。
抵抗が温度にどのように依存するか
材料の導電率は温度の影響を受けます。異なるグループの物質は、加熱または冷却しても同じように動作しません。この特性は、暑い日や寒い日の屋外で使用される電線に考慮されています。
導体の材質と比抵抗は、動作条件を考慮して選択されます。
加熱中の電流通過に対するワイヤの抵抗の増加は、その中の金属の温度が上昇するにつれて、原子と電荷のキャリアの全方向への移動の強度が増加し、不必要な障害が発生するという事実によって説明されます。荷電粒子の一方向の動きを妨げ、その磁束の値を減少させます。
金属の温度が下がると、電流が流れる条件が良くなります。臨界温度まで冷却すると、電気抵抗が実質的にゼロになる多くの金属に超伝導現象が現れます。この特性は高出力電磁石で広く使用されています。
金属の導電率に対する温度の影響は、電気産業で通常の白熱灯の製造に使用されています。彼らのもの ニクロム糸 電流が流れると、光束を放出する状態まで加熱されます。通常の状態では、ニクロムの抵抗は約 1.05 ÷ 1.4 (ohm ∙ mm2) / m です。
電圧がかかっている状態で電球のスイッチを入れると、フィラメントに大電流が流れ、金属が急速に加熱され、同時に電気回路の抵抗が増加し、始動電流が点灯に必要な公称値に制限されます。 。このように、電流強度の簡単な調整はニクロムスパイラルによって実行され、LED や蛍光光源で使用される複雑な安定器を使用する必要はありません。
工学で使用される材料の抵抗はどうですか
非鉄貴金属は最高の導電性特性を持っています。したがって、電気機器の重要な接点は銀で作られています。しかし、これにより製品全体の最終価格が上昇します。最も受け入れられる選択肢は、より安価な金属を使用することです。たとえば、0.0175 (ohm ∙ mm2) / m に等しい銅の抵抗は、このような目的に非常に適しています。
貴金属 - 金、銀、プラチナ、パラジウム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム。主にジュエリーにおける高い耐薬品性と美しい外観にちなんで名付けられました。また、金、銀、白金は可塑性が高く、白金族金属は耐火性があり、金と同様に化学的に不活性です。貴金属のこれらの利点が組み合わされています。
優れた導電性を備えた銅合金は、強力な電流計の測定ヘッドを通る大電流の流れを制限するシャントの製造に使用されます。
アルミニウムの抵抗 0.026 ÷ 0.029 (ohm ∙ mm2) / m は銅の抵抗よりわずかに高くなりますが、この金属の生産量と価格は低くなります。軽いのも特徴です。これは、外部ワイヤやケーブルコアの製造に電力分野で広く使用されている理由を説明しています。
鉄の抵抗が 0.13 (ohm ∙ mm2) / m であるため、電流を伝送することもできますが、電力損失が大きくなります。合金鋼は強度が向上しています。したがって、鋼より線は、破壊荷重に耐えるように設計された高圧送電線のアルミニウム架空導体に織り込まれています。
これは、電線や強い突風に氷が形成された場合に特に当てはまります。
コンスタンチンやニッケルリンなどの一部の合金は、特定の範囲内で熱的に安定した抵抗特性を持っています。ニッケルリンの電気抵抗は摂氏 0 度から 100 度までほとんど変化しません。したがって、可変抵抗器のコイルはニッケルで作られています。
測定機器では、温度に対するプラチナの抵抗値の厳密な変化の特性が広く使用されています。安定化電圧源からの電流を白金線に流し、その抵抗値を計算すると白金の温度がわかります。これにより、オーム値に対応する度単位でスケールを目盛ることができます。この方法を使用すると、数分の一の精度で温度を測定できます。
場合によっては、実際的な問題を解決するために、ケーブルの一般抵抗または固有抵抗を知る必要があります。この目的のために、ケーブル製品ディレクトリには、単一コアの誘導抵抗と能動抵抗の値が、それぞれの値ごとに提供されています。断面。これらは、許容負荷、発生する熱を計算し、許容動作条件を決定し、効果的な保護を選択するために使用されます。
金属の比導電率は、金属の加工方法に影響されます。塑性変形に圧力を使用すると、結晶格子構造が破壊され、欠陥の数が増加し、抵抗が増加します。これを低減するには再結晶焼鈍が用いられます。
金属を伸ばしたり圧縮したりすると、金属に弾性変形が生じ、そこから電子の熱振動の振幅が減少し、抵抗が若干減少します。
接地システムを設計するときは、次の点を考慮する必要があります。 土壌耐性… 上記の方法とは定義が異なり、SI 単位 (オーム) で測定されます。メーター。その助けを借りて、地面内の電流分布の品質が評価されます。
土壌抵抗力の土壌水分と温度への依存性:
土壌の導電率は、土壌の水分、密度、粒子サイズ、温度、塩、酸、塩基の濃度など、多くの要因の影響を受けます。