+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Сопротивление удельное металлов — Справочник химика 21


    Сплавы облада от большим остаточным сопротивлением, причем для многих (нержавеющая сталь, монель, мельхиор и др.) р яа Ро и слабо зависит от температуры (табл. 3.14). Упругая и пластическая дефор-ма 1ия заметно изменяют удельное электрическое сопротивление чистых металлов (рис. 3.16) и практически не влияют на сопротивление сплавов. Это свойство чистых метал- [c.235]

    Удельное электрическое сопротивление чистых металлов при значительном наклепе возрастает приблизительно на 2-6 %. Увеличение электрического сопротивления металлов можно объяснить прежде всего тем, что при наклепе искажается пространственная решетка кристаллов. На значение электрического сопротивления влияет также и изменение межатомных связей, вызванных наклепом. Эго изменение приводит также к увеличению межатомных расстояний. [c.57]

    ВАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ 

[c.932]

    Печи сопротивления. Нагрев металла сопротивлением осуществляется прохождением электрического тока через металл. Печи сопротивления обычно применяются для тугоплавких металлов. Электрооборудование этих печей дешевле, чем индукционных. Греющий элемент должен иметь возможно большее удельное сопротивление. Греющими элементами могут служить уголь, графит, криптол (зернистый уголь), карборунд, тугоплавкие металлы. В таких печах можно [c.341]

    Для практического осуществления электронагревания пользуются или проводниками из материалов с большим удельным сопротивлением (некоторые металлы, уголь и т. п.) или электрической дугой, которая по существу есть тоже проводник с очень большим сопротивлением. Электрическая дуга позволяет получать большое падение потенциала, а следователыю, и весьма высокую температуру на очень коротком участке цепи. 

[c.25]


    Магнитная восприимчивость и удельное сопротивление некоторых металлов [c.453]

    Электрические свойства карбида кремния определяются тем, что он относится к группе электронных полупроводников. Этим обстоятельством, в частности, объясняется то, что электрическое сопротивление карбида кремния характеризуется цифрами, промежуточными между значениями сопротивления типичных металлов (проводников) и типичных изоляторов. Удельное электрическое сопротивление 51С лежит в пределах от 1 до 10 ом см, см ) [13, 14, 15]. Приведенные цифры характеризуют линейную (или приближенно линейную) проводимость 

[c.130]

    ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЬ [c.933]

    Значения удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления для ряда материалов приведены в табл. 1, а на рнс. 12 показан характер изменения удельного сопротивления некоторых металлов в зависимости от температуры. [c.35]

    П1-2- Удельное сопротивление р металлов и сплавов, применяемых в нагревательных устройствах [c.41]

    Удельное электрич. сопротивление токопроводящего металла кабеля Рк Р 1 Ом мм /м ( 

[c.34]

    Величину К можно рассчитать теоретически, но для этого надо знать эмиссионную способность и удельное сопротивление данного металла. Чаще величину К определяют на экспериментальном аппарате, в котором можно найти зависимость между У и / и изготовить регулирующие приборы, которые будут поддерживать постоянство величины и, таким образом, обеспечат устойчивую температуру. Так были созданы специальные автоматические регулирующие устройства — так называемые БАУ (блоки автоматического управления), широко используемые Б технологии титана и циркония. [c.322]

    Величину К можно рассчитать теоретически, но для этого надо знать эмиссионную способность и удельное сопротивление данного металла Чаще величину К определяют на экспериментальном аппарате, в котором можно найти зависимость между 

[c.322]

    Зависимость удельного электрического сопротивления чистых металлов (а) слюды (б) от температуры i — свинец г — железо 3 — медь. [c.765]

    Удельное сопротивление металлических слоев, полученных методом катодного распыления, значительно больше, чем удельное сопротивление массивного металла, однако, благодаря чрезвычайно хорошему охлаждению металла в тонких слоях, последние могут выдерживать чрезмерные плотности тока при -затяжке. [c.75]

    Удельное сопротивление чистых металлов в области высоких температур примерно пропорционально температуре, т. е. изменение удельного сопротивления на один градус почти постоянно. В области низких температур скорость изменения удельного сопротивления снижается, а при самых низких температурах удельное сопротивление металла приближается к постоянной величине. Поэтому термометр сопротивления из металла является плохим термометром при температурах жидкого гелия. В термометрах сопротивления иногда используют сплавы [55, 87, 121.  

[c.299]

    Удельное сопротивление некоторых металлов при комнатной [c.136]

    Поверхность металлов обычно покрыта окислами, удельное сопротивление которых намного больше сопротивления самого металла это сопротивление, однако, тем меньше, чем выше температура. В точках соприкосновения при прохождении тока развивается тепло, здесь-то и переходит ток с одной поверхности на другую. В контактах металл — металл число точек соприкосновения обычно больше, чем в контактах металл—графит при повышении плотности тока в отдельных точках этого контакта быстро повышается температура, углерод выгорает и контакт портится. С увеличением давления на поверхность контакта сопротивление его падает. 

[c.71]

    Электролиты проводят ток значительно хуже, чем металлы, т. е. обладают при тех же размерах большим сопротивлением. Удельное сопротивление электролита р определяют по таблицам или по кривым, приведенным в книгах по гальваностегии и соответствующих справочниках. Ниже для примера приведено удельное 

[c.12]

    Электромагнитные насосы, являющиеся электрическими машинами, имеют все же более низкий к. п. д., чем электрические вращающиеся машины соответствующей мощности. Это объясняется, прежде всего, более высоким удельным сопротивлением жидких металлов по сравнению, например, с медью, неизбежной [c.28]

    При выборе соотношения сечений термоэлектродов для данной термопары следует учитывать, что коэффициент теплопроводности и удельные сопротивления разных металлов и сплавов существенно различны, поэтому оптимальное сечение термоэлектродов в одних и тех же условиях также должно быть различным. Сечения термоэлектродов термопары рекомендуется выбирать такими, чтобы они были пропорциональны квадратным корням их удельных сопротивлений и обратно пропорциональны квадратным корням их коэффициентов теплопроводности. Из этих соображений в случае, например, термопары медь — константан медную проволоку лучше брать значительно меньшего сечения, чем константа-новую. 

[c.154]


    Путем катодного распыления удается получать пленки тугоплавких металлов. Для получения нитридов тугоплавких металлов применяется разряд в смеси аргона с азотом, для получения карбидов — смесь аргона с метаном или аргона с окисью углерода. Поскольку такие металлы, как титан, тантал, цирконий и ниобий, являются хорошими газопоглотителями, то даже при распылении в атмосфере аргона без специальной добавки ре-а 1(тивного газа образуются пленки, удельное электрическое сопротивление которых больше, чем удельное сопротивление распыляемого металла. Эти пленки имеют такую же структуру, как и сам распыляемый металл, а растворенные в них атомы газов, не вытесняя атомов металла из кристаллической решетки, располагаются в промежутках между ее узлами. 
[c.21]

    Под толщиной металлической пленки в данном случае понимают ту толщину, которую имел бы слой, если бы его сопротивление было равно удельному сопротивлению массивного металла. На самом деле лишь для некоторых пленок их проводимость мало отличается от проводимости исходного материала. 

[c.255]

    Устройство для индукционного нагрева металлов в самом общем виде представляет собой обмотку, питаемую переменным током, В переменном магнитном поле, создаваемом этой обмоткой, называемой индуктором, помещается нагреваемое металлическое тело. Переменный магнитный поток возбуждает в металлическом теле переменную э. д. с. ц вихревые токи, которые и нагревают тело. Таким образом, теплота, выделяющаяся в теле, зависит, помимо других факторов, от удельного сопротивления нагреваемого металла. В частности, в непроводниках ток проводимости не возникает и джоулево тепло не выделяется, что позволяет при индукционном нагреве выделять энергию исключительно в нагреваемом металле. 

[c.8]

    Как видно из выражений (1-16д), (1-16е) и др., выделение энергии в металле тем меньше, чем меньше его удельное сопротивление. Поэтому металлы с малым удельным сопротивлением иногда (ч. И) выплавляют в тиглях из графита или металлов с достаточно большим удельным сопротивлением, например из стали. [c.32]

    При образовании твердого раствора электропроводность металла снижается. При размещении в пространственной решетке растворителя чуждых атомов растворенного вещества электрическое поле решетки растворителя искажается, и рассеяние элеюронов увеличивается. Электрические свойства твердого раствора обусловлены также химическим взаимодействием компонентов. При наклепе удельное электрическое сопротивление твердых растворов, так же как и чистых металлов, повьш1ается, а при отжиге понижается. При наклепе и отжиге твердых растворов, даже слабо-концентрирюванных, их электрическое сопротивление изменяется в большей степени, чем сопротивление чистых металлов в тех же условиях. 

[c.58]

    Физические свойства. Металлический ванадий — блестящий металл серо-стального цвета. Ванадий — один из наиболее твердых металлов, тверже стали и кварца. Он хорошо шлифуется и полируется, причем его отполированная поверхность долгое время сохраняет блеск. Наиболее чистые образцы V достаточно ковки, тягучи, но после нагревания с водородом становятся хрупкими. Металлический ванадий поддается намагничиванию, Удельное сопротивление холодного металла 26 10 ом1смР см удельная теплоемкость 0,120 кал град- г (в интервале 20—100° С). Ванадий в расплавленном состоянии не обладает заметной летучестью даже в высоком вакууме. [c.305]

    В табл. 19.1 представлены значения удельного сопротивления и температурного коэффициента сопротивления чистых металлов, а также, в некоторых случаях, отношение удельного сопротивления при температуре жидкого гелия к удельному сопротивлению при нормальных условиях, р4,2 >к/р273°к, характеризующее достигнутую степень чистоты материала. В тех случаях, когда для данного металла приводятся более подробные данные, соответствующее указание дается в первом столбце таблицы. Металлы в таблице расположены в порядке возрастания массового числа. [c.304]

    При частотах 10 гц (и выше) удельное сопротивление некоторых металлов, используемых в качестве вводов (ковар),становится недопустимо высоким. Для снижения удельного сопротивления коваровые вводы, работающие в области высоких частот, обязательно покрывают медью или золотом. [c.274]

    Интересны цифры, характеризующие удельное электросопротивление гексаборидов они, как правило, меньше, чем сопротивление чистых металлов (см. табл. 29). Г. В Самсонов и Ю. Б. Падерно [743] объясняют это тем, что электроны бсра восполняют пробелы в недостроенной оболочке лантанида и тем самым снижают его электросопротивление. [c.283]

    Окклюзия газов металлами является важным разделом в новом учении О материалах. Окклюдированные газы могут существенно влиять на механические, физические и коррозионные свойства металлов. В течение последних пятнадцати лет стало очевидным, что пластичными можно получить сплавы, например сплавы Т1, Nb, Сг, Мо и , только при малом остаточном содержании газа. При большом содержании газов у этих и других металлов IV, V и VI групп изменяются такие физические свойства как магнитная восприимчивость, электрическое сопротивление, удельная теплоемкость и сверхпроводимость. Для сплавов 2г сопротивляемость коррозии в воде при повышенных температурах изменяется при ок-клюдировании даже небольшого количества водорода, образующегося в результате окисления металла водой. Наличие окклюдированных газов в металлах по-разному влияет на их рабочие характеристики. Поэтому для правильного использования металлов в промышленности необходимо не только знать, каким образом в разных условиях изменяются свойства металлов, содержащих окклюдированные газы, по и ясно понимать процесс окклюзии. [c.202]

    Эти обстоятельства (необходимость достаточно высокого удельного электрического сопротивления расплавляемого металла и наличие в большинстве случаев конденсаторной батареи и преобразователей частоты) ограничивают области применения индукционных печей без сердечника в этих печах рационально плавить или специальные сорта стали, которые невозможно или неэкономично (из-за сложности технологического процесса) плавить в дуговых печах, или такие металлы или сплавьи, высокая стоимость которых позволяет пренебречь пониженным электрическим к. п. д. этих печей (если экономия на угаре ценного металла в индукционных печах компенсирует понижение [c.177]


Удельное электрическое сопротивление металлов таблица. Зависимость удельного сопротивления от температуры

Содержание:

Удельным сопротивлением металлов считается их способность к противодействию электрическому току, проходящему через них. Единицей измерения данной величины служит Ом*м (Ом-метр). В качестве символа используется греческая буква ρ (ро). Высокие показатели удельного сопротивления означают плохую проводимость электрического заряда тем или иным материалом.

Технические характеристики стали

Прежде чем подробно рассматривать удельное сопротивление стали, следует ознакомиться с ее основными физико-механическими свойствами. Благодаря своим качествам, этот материал получил широкое распространение в производственной сфере и других областях жизни и деятельности людей.

Сталь представляет собой сплав железа и углерода, содержащегося в количестве, не превышающем 1,7%. Кроме углерода, сталь содержит определенное количество примесей — кремния, марганца, серы и фосфора. По своим качествам она значительно лучше чугуна, легко поддается закаливанию, ковке, прокату и другим видам обработки. Все виды сталей отличаются высокой прочностью и пластичностью.

По своему назначению сталь подразделяется на конструкционную, инструментальную, а также с особыми физическими свойствами. В каждой из них содержится различное количество углерода, благодаря которому материал приобретает те или иные специфические качества, например, жаропрочность, жаростойкость, устойчивость к действию ржавчины и коррозии.

Особое место занимают электротехнические стали, выпускаемые в листовом формате и применяющиеся в производстве электротехнических изделий. Для получения этого материала производится легирование кремнием, способным улучшить его магнитные и электрические свойства.

Для того чтобы электротехническая сталь приобрела необходимые характеристики, необходимо соблюдение определенных требований и условий. Материал должен легко намагничиваться и перемагничиваться, то есть, обладать высокой магнитной проницаемостью. Такие стали имеют хорошую , а их перемагничивание осуществляется с минимальными потерями.

От соблюдения этих требований зависят габариты и масса магнитных сердечников и обмоток, а также коэффициент полезного действия трансформаторов и величина их рабочей температуры. На выполнение условий оказывают влияние многие факторы, в том числе и удельное сопротивление стали.

Удельное сопротивление и другие показатели

Величина удельного электрического сопротивления представляет собой отношение напряженности электрического поля в металле и плотности тока, протекающего в нем. Для практических расчетов используется формула: в которой ρ является удельным сопротивлением металла (Ом*м), Е — напряженностью электрического поля (В/м), а J — плотностью электротока в металле (А/м 2). При очень большой напряженности электрического поля и низкой плотности тока, удельное сопротивление металла будет высоким.

Существует еще одна величина, называемая удельной электропроводностью, обратная удельному сопротивлению, указывающая на степень проводимости электрического тока тем или иным материалом. Она определяется по формуле и выражается в единицах См/м — сименс на метр.

Удельное сопротивление тесно связано с электрическим сопротивлением. Однако они имеют различия между собой. В первом случае — это свойство материала, в том числе и стали, а во втором случае определяется свойство всего объекта. На качество резистора влияет сочетание нескольких факторов, прежде всего, формы и удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен. Например, если для изготовления проволочного резистора использовалась тонкая и длинная проволока, то его сопротивление будет больше, чем у резистора, изготовленного из толстой и короткой проволоки одинакового металла.

В качестве другого примера можно привести резисторы из проволоки с одинаковым диаметром и длиной. Однако, если в одном из них материал имеет высокое удельное сопротивление, а в другом низкое, то соответственно в первом резисторе электрическое сопротивление будет выше, чем во втором.

Зная основные свойства материала, можно использовать удельное сопротивление стали для определения величины сопротивления стального проводника. Для вычислений, кроме удельного электрического сопротивления потребуется диаметр и длина самого провода. Расчеты выполняются по следующей формуле: , в которой R является (Ом), ρ — удельным сопротивлением стали (Ом*м), L — соответствует длине провода, А — площади его поперечного сечения.

Существует зависимость удельного сопротивления стали и других металлов от температуры. В большинстве расчетов используется комнатная температура — 20 0 С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.

Для каждого проводника существует понятие удельного сопротивления. Эта величина состоит из Омов, умножаемых на квадратный миллиметр, далее, делимое на один метр. Иными словами, это сопротивление проводника, длина которого составляет 1 метр, а сечение — 1 мм 2 . То же самое представляет собой и удельное сопротивление меди — уникального металла, получившего широкое распространение в электротехнике и энергетике.

Свойства меди

Благодаря своим свойствам этот металл одним из первых начал применяться в области электричества. Прежде всего, медь является ковким и пластичным материалом с отличными свойствами электропроводимости. До сих пор в энергетике нет равноценной замены этому проводнику.

Особенно ценятся свойства специальной электролитической меди, обладающей высокой чистотой. Этот материал позволил выпускать провода с минимальной толщиной в 10 микрон.

Кроме высокой электропроводности, медь очень хорошо поддается лужению и другим видам обработки.

Медь и ее удельное сопротивление

Любой проводник оказывает сопротивление, если через него пропустить электрический ток. Значение зависит от длины проводника и его сечения, а также от действия определенных температур. Поэтому, удельное сопротивление проводников зависит не только от самого материала, но и от его определенной длины и площади поперечного сечения. Чем легче материал пропускает через себя заряд, тем ниже его сопротивление. Для меди, показатель удельного сопротивления составляет 0,0171 Ом х 1 мм 2 /1 м и лишь немного уступает серебру. Однако, использование серебра в промышленных масштабах экономически невыгодно, поэтому, медь является лучшим проводником, используемым в энергетике.

Удельное сопротивление меди связано и с ее высокой проводимостью. Эти величины прямо противоположны между собой. Свойства меди, как проводника, зависят и от температурного коэффициента сопротивления. Особенно, это касается сопротивление, на которое оказывает влияние температура проводника.

Таким образом, благодаря своим свойствам, медь получила широкое распространение не только в качестве проводника . Этот металл используется в большинстве приборов, устройств и агрегатов, функционирование которых связано с электрическим током.

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.

Что такое электрический ток

На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.

Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l .

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

  • Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
  • Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
  • Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l )/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

Электросопротивление проводов

Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.

В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.

Выбор сечения кабеля

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Электросопротивление других металлов

Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:

  • Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
  • Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
  • Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
  • Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
  • Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.

Индуктивное сопротивление

Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r .

За единицу электрического сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С.

Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/R ,обозначается проводимость латинской буквой g.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления

Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,017 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа — 0,12, удельное сопротивление константана — 0,48, удельное сопротивление нихрома — 1-1,1.



Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :

R = р l / S ,

Где — R — сопротивление проводника, ом, l — длина в проводника в м, S — площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = π d 2 / 4

Где π — постоянная величина, равная 3,14; d — диаметр проводника.

А так определяется длина проводника:

l = S R / p ,

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

S = р l / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

р = R S / l

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .

Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°C . Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов .

Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре — 273° C , называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.

Каждое вещество способно проводить ток в разной степени, на эту величину влияет сопротивление материала. Обозначается удельное сопротивление меди, алюминия, стали и любого другого элемента буквой греческого алфавита ρ. Эта величина не зависит от таких характеристик проводника, как размеры, форма и физическое состояние, обычное же электросопротивление учитывает эти параметры. Измеряется удельное сопротивление в Омах, умноженных на мм² и разделенных на метр.

Категории и их описание

Любой материал способен проявлять два типа сопротивления в зависимости от подаваемого на него электричества. Ток бывает переменным или постоянным, что значительно влияет на технические показатели вещества. Так, существуют такие сопротивления:

  1. Омическое. Проявляется под воздействием постоянного тока. Характеризует трение, которое создается движением электрически заряженных частиц в проводнике.
  2. Активное. Определяется по такому же принципу, но создается уже под действием переменного тока.

В связи с этим определений удельной величины тоже два. Для постоянного тока она равна сопротивлению, которое оказывает единица длины проводящего материала единичной фиксированной площади сечения. Потенциальное электрополе воздействует на все проводники, а также полупроводники и растворы, способные проводить ионы. Эта величина определяет проводящие свойства самого материала. Форма проводника и его размеры не учитываются, поэтому ее можно назвать базовой в электротехнике и материаловедении.

При условии прохождения переменного тока удельная величина рассчитывается с учетом толщины проводящего материала. Здесь уже происходит воздействие не только потенциального, но и вихревого тока, кроме того, принимается во внимание частота электрических полей. Удельное сопротивление этого типа больше, чем при постоянном токе, поскольку здесь идет учет положительной величины сопротивления вихревому полю. Также эта величина зависит от формы и размеров самого проводника. Именно эти параметры и определяют характер вихревого движения заряженных частиц.

Переменный ток вызывает в проводниках определенные электромагнитные явления. Они очень важны для электротехнических характеристик проводящего материала:

  1. Скин-эффект характеризуется ослаблением электромагнитного поля тем больше, чем дальше оно проникает в среду проводника. Это явление также носит название поверхностного эффекта.
  2. Эффект близости снижает плотность тока благодаря близости соседних проводов и их влиянию.

Эти эффекты являются очень важными при расчете оптимальной толщины проводника, так как при использовании провода, у которого радиус больше глубины проникновения тока в материал, остальная его масса останется незадействованной, а следовательно, такой подход будет неэффективным. В соответствии с проведенными расчетами эффективный диаметр проводящего материала в некоторых ситуациях будет следующим:

  • для тока в 50 Гц — 2,8 мм;
  • 400 Гц — 1 мм;
  • 40 кГц — 0,1 мм.

Ввиду этого для высокочастотных токов активно применяется использование плоских многожильных кабелей, состоящих из множества тонких проводов.

Характеристики металлов

Удельные показатели металлических проводников содержатся в специальных таблицах. По этим данным можно производить необходимые дальнейшие расчеты. Пример такой таблицы удельных сопротивлений можно увидеть на изображении.

На таблице видно, что наибольшей проводимостью обладает серебро — это идеальный проводник среди всех существующих металлов и сплавов. Если рассчитать, сколько потребуется провода из этого материала для получения сопротивления в 1 Ом, то выйдет 62,5 м. Проволоки из железа для такой же величины понадобится целых 7,7 м.

Какими бы замечательными свойствами ни обладало серебро, оно является слишком дорогим материалом для массового использования в электросетях, поэтому широкое применение в быту и промышленности нашла медь. По величине удельного показателя она стоит на втором месте после серебра, а по распространенности и простоте добычи намного лучше его. Медь обладает и другими преимуществами, позволившими ей стать самым распространенным проводником. К ним относятся:

Для применения в электротехнике используют рафинированную медь, которая после плавки из сульфидной руды проходит процессы обжигания и дутья, а далее обязательно подвергается электролитической очистке. После такой обработки можно получить материал очень высокого качества (марки М1 и М0), который будет содержать от 0,1 до 0,05% примесей. Важным нюансом является присутствие кислорода в крайне малых количествах, так как он негативно влияет на механические характеристики меди.

Часто этот металл заменяют более дешевыми материалами — алюминием и железом, а также различными бронзами (сплавами с кремнием, бериллием, магнием, оловом, кадмием, хромом и фосфором). Такие составы обладают более высокой прочностью по сравнению с чистой медью, хотя и меньшей проводимостью.

Преимущества алюминия

Хоть алюминий обладает большим сопротивлением и более хрупок, его широкое использование объясняется тем, что он не настолько дефицитен, как медь, а следовательно, стоит дешевле. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,028, а его низкая плотность обеспечивает ему вес в 3,5 раза меньше, чем медь.

Для электрических работ применяют очищенный алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Более высокую марку АВ00 используют для изготовления электролитических конденсаторов, электродов и алюминиевой фольги. Содержание примесей в этом алюминии составляет не более 0,03%. Существует и чистый металл АВ0000 , включающий не более 0,004% добавок. Имеют значение и сами примеси: никель, кремний и цинк незначительно влияют на проводимость алюминия, а содержание в этом металле меди, серебра и магния дает ощутимый эффект. Наиболее сильно уменьшают проводимость таллий и марганец.

Алюминий отличается хорошими антикоррозийными свойствами. При контакте с воздухом он покрывается тонкой пленкой окиси, которая и защищает его от дальнейшего разрушения. Для улучшения механических характеристик металл сплавляют с другими элементами.

Показатели стали и железа

Удельное сопротивление железа по сравнению с медью и алюминием имеет очень высокие показатели, однако благодаря доступности, прочности и устойчивости к деформациям материал широко используют в электротехническом производстве.

Хоть железо и сталь, удельное сопротивление которой еще выше, имеют существенные недостатки, изготовители проводникового материала нашли методы их компенсирования. В частности, низкую стойкость к коррозии преодолевают путем покрытия стальной проволоки цинком или медью.

Свойства натрия

Металлический натрий также очень перспективен в проводниковом производстве. По показателям сопротивления он значительно превышает медь, однако имеет плотность в 9 раз меньше, чем у неё. Это позволяет использовать материал в изготовлении сверхлёгких проводов.

Металлический натрий очень мягкий и совершенно неустойчив к любого рода деформационным воздействиям, что делает его использование проблемным — провод из этого металла должен быть покрыт очень прочной оболочкой с крайне малой гибкостью. Оболочка должна быть герметичной, так как натрий проявляет сильную химическую активность в самых нейтральных условиях. Он моментально окисляется на воздухе и демонстрирует бурную реакцию с водой, в том числе и с содержащейся в воздухе.

Еще одним плюсом использования натрия является его доступность. Его можно получить в процессе электролиза расплавленного хлористого натрия, которого в мире существует неограниченное количество. Другие металлы в этом плане явно проигрывают.

Чтобы рассчитать показатели конкретного проводника, необходимо произведение удельного числа и длины проволоки разделить на площадь ее сечения. В результате получится значение сопротивления в Омах. Например, чтобы определить, чему равно сопротивление 200 м проволоки из железа с номинальным сечением 5 мм², нужно 0,13 умножить на 200 и разделить полученный результат на 5. Ответ — 5,2 Ом.

Правила и особенности вычисления

Для измерения сопротивления металлических сред пользуются микроомметрами. Сегодня их выпускают в цифровом варианте, поэтому проведенные с их помощью измерения отличаются точностью. Объяснить ее можно тем, что металлы обладают высоким уровнем проводимости и имеют крайне маленькое сопротивление. Для примера, нижний порог измерительных приборов имеет значение 10 -7 Ом.

С помощью микроомметров можно быстро определить, насколько качественен контакт и какое сопротивление проявляют обмотки генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также электрические шины. Можно вычислить присутствие включений другого металла в слитке. Например, вольфрамовый кусок, покрытый позолотой, показывает вдвое меньшую проводимость, чем полностью золотой. Тем же способом можно определить внутренние дефекты и полости в проводнике.

Формула удельного сопротивления выглядит следующим образом: ρ = Ом · мм 2 /м . Словами ее можно описать как сопротивление 1 метра проводника , имеющего площадь сечения 1 мм². Температура подразумевается стандартная — 20 °C.

Влияние температуры на измерение

Нагревание или охлаждение некоторых проводников оказывает значительное влияние на показатели измерительных приборов. В качестве примера можно привести следующий опыт: необходимо подключить к аккумулятору спирально намотанную проволоку и подключить в цепь амперметр.

Чем сильнее нагревается проводник, тем меньше становятся показания прибора. Сила тока имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Следовательно, можно сделать вывод, что в результате нагрева проводимость металла уменьшается. В большей или меньшей степени так ведут себя все металлы, однако изменения проводимости у некоторых сплавов практически не наблюдается.

Примечательно, что жидкие проводники и некоторые твердые неметаллы имеют тенденцию уменьшать свое сопротивление с повышением температуры. Но и эту способность металлов ученые обратили себе на пользу. Зная температурный коэффициент сопротивления (α) при нагреве некоторых материалов, можно определять внешнюю температуру. Например, проволоку из платины, размещенную на каркасе из слюды, помещают в печь, после чего проводят измерение сопротивления. В зависимости от того, насколько оно изменилось, делают вывод о температуре в печи. Такая конструкция называется термометром сопротивления.

Если при температуре t 0 сопротивление проводника равно r 0, а при температуре t равно rt , то температурный коэффициент сопротивления равен

Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200 °C).

Сопротивление проводов. Расчет удельного сопротивления металлов, в частности, меди

Электрический ток I в любом веществе создается движением заряженных частиц в определенном направлении за счет приложения внешней энергии (разности потенциалов U). Каждое вещество обладает индивидуальными свойствами, по-разному влияющими на прохождение тока в нем. Эти свойства оцениваются электрическим сопротивлением R.

Георг Ом эмпирическим путем определил факторы, влияющие на величину электрического сопротивления вещества, вывел от напряжения и тока, которая названа его именем. Единица измерения сопротивления в международной системе СИ названа его именем. 1 Ом — это величина сопротивления, замеренного при температуре 0 О С у однородного ртутного столба длиной 106,3 см с площадью поперечного сечения в 1 мм 2 .


Определение

Чтобы оценить и применять на практике материалы для изготовления электротехнических устройств, введен термин «удельное сопротивление проводника» . Добавленное прилагательное «удельное» указывает на фактор использования эталонной величины объема, принятой для рассматриваемого вещества. Это позволяет оценивать электрические параметры разных материалов.

При этом учитывают, что сопротивление проводника возрастает при увеличении его длины и уменьшении поперечного сечения. В системе СИ используется объем однородного проводника с длиной 1 метр и поперечным сечением 1м 2 . В технических расчетах применяется устаревшая, но удобная внесистемная единица объема, состоящая из длины 1 метр и площади 1мм 2 . Формула удельного сопротивления ρ представлена на рисунке.


Для определения электрических свойств веществ, введена еще одна характеристика — удельная проводимость б. Она обратно пропорциональна значению удельного сопротивления, определяет способность материала проводить электрический ток: б =1/ρ.

Как удельное сопротивление зависит от температуры

На величину проводимости материала влияет его температура. Разные группы веществ ведут себя не одинаково при нагреве или охлаждении. Это свойство учитывают в электрических проводах, работающих на открытом воздухе в жару и холод.


Материал и удельное сопротивление провода подбираются с учетом условий его эксплуатации.

Возрастание сопротивления проводников прохождению тока при нагреве объясняется тем, что с повышением температуры металла в нем увеличивается интенсивность передвижения атомов и носителей электрических зарядов во всех направлениях, что создает лишние препятствия для движения заряженных частиц в одну сторону, снижает величину их потока.

Если уменьшать температуру металла, то условия для прохождения тока улучшаются. При охлаждении до критической температуры во многих металлах проявляется явление сверхпроводимости, когда их электрическое сопротивление практически равно нулю. Это свойство широко используется в мощных электромагнитах.

Влияние температуры на проводимость металла используется электротехнической промышленностью при изготовлении обыкновенных ламп накаливания. Их при прохождении тока нагревается до такого состояния, что излучает световой поток. В обычных условиях удельное сопротивление нихрома составляет около 1,05÷1,4 (ом ∙мм 2)/м.

При включении лампочки под напряжение через нить проходит большой ток, который очень быстро разогревает металл. Одновременно возрастает сопротивление электрической цепи, ограничивающее первоначальный ток до номинального значения, необходимого для получения освещения. Таким способом осуществляется простое регулирование силы тока через нихромовую спираль, отпадает необходимость применения сложной пускорегулирующей аппаратуры, используемой в светодиодных и люминесцентных источниках.

Как используется удельное сопротивление материалов в технике

Цветные благородные металлы обладают лучшими свойствами электрической проводимости. Поэтому ответственные контакты в электротехнических устройствах выполняют из серебра. Но это увеличивает конечную стоимость всего изделия. Наиболее приемлемый вариант — использование более дешевых металлов. Например, удельное сопротивление меди, равное 0,0175 (ом ∙мм 2)/м, вполне подходит для таких целей.

Благородные металлы — золото, серебро, платина, палладий, иридий, родий, рутений и осмий, получившие название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в ювелирных изделиях. Кроме того, золото, серебро и платина обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы — тугоплавкостью и, как и золото, химической инертностью. Эти достоинства благородных металлов сочетаются.

Медные сплавы, обладающие хорошей проводимостью, используются для изготовления шунтов, ограничивающих протекание больших токов через измерительную головку мощных амперметров.

Удельное сопротивление алюминия 0,026÷0,029 (ом ∙мм 2)/м чуть выше, чем у меди, но производство и стоимость этого металла ниже. К тому он же легче. Это объясняет его широкое применение в энергетике для изготовления проводов, работающих на открытом воздухе, и жил кабелей.

Удельное сопротивление железа 0,13 (ом ∙мм 2)/м также допускает его применение для передачи электрического тока, но при этом возникают бо́льшие потери мощности. Стальные сплавы обладают повышенной прочностью. Поэтому в алюминиевые воздушные провода высоковольтных линий электропередач вплетают стальные нити, которые предназначены для противостояния нагрузкам, действующим на разрыв.

Особенно актуально это при образовании наледи на проводах или сильных порывах ветра.

Часть сплавов, например, константин и никелин обладают термостабильными резистивными характеристиками в определенном диапазоне. У никелина удельное электрическое сопротивление практически не меняется от 0 до 100 градусов по Цельсию. Поэтому спирали для реостатов изготавливают из никелина.

В измерительных приборах широко применяется свойство строгого изменения значений удельного сопротивления платины от ее температуры. Если через платиновый проводник пропускать электрический ток от стабилизированного источника напряжения и вычислять значение сопротивления, то оно будет указывать температуру платины. Это позволяет градуировать шкалу в градусах, соответствующих значениям Омам. Этот способ позволяет измерять температуру с точностью до долей градусов.


Иногда для решения практических задач требуется узнать полное или удельное сопротивление кабеля . Для этого в справочниках на кабельную продукцию приводятся значения индуктивного и активного сопротивления одной жилы для каждого значения поперечного сечения. С их помощью рассчитываются допустимые нагрузки, выделяемая теплота, определяются допустимые условия эксплуатации и подбираются эффективные защиты.

На удельную проводимость металлов оказывает влияние способ их обработки. Использование давления для пластической деформации нарушает структуру кристаллической решетки, увеличивает число дефектов и повышает сопротивление. Для его уменьшения применяют рекристаллизационный отжиг.

Растяжения или сжатия металлов вызывают в них упругую деформацию, от которой уменьшаются амплитуды тепловых колебаний электронов, а сопротивление несколько снижается.

При проектировании систем заземления необходимо учитывать . Оно имеет отличия в определении от вышеперечисленного метода и измеряется в единицах системы СИ — Ом∙метр. С его помощью оценивают качество растекания электрического тока внутри земли.



На удельную проводимость грунта влияют многие факторы, включая влажность почвы, плотность, размеры ее частиц, температуру, концентрацию солей, кислот и щелочей.

Электрический ток возникает в результате замыкания цепи с разностью потенциалов на зажимах. Силы поля воздействуют на свободные электроны и они перемещаются по проводнику. В процессе этого путешествия, электроны встречаются с атомами и передают им часть своей накопившейся энергии. В результате этого их скорость уменьшается. Но, из-за воздействия электрического поля, она снова набирает обороты. Таким образом, электроны постоянно испытывают на себе сопротивление, именно поэтому электрический ток нагревается.

Свойство вещества, превращать электроэнергию в тепло во время воздействия тока, и является электрическим сопротивлением и обозначается, как R, его измерительной единицей является Ом. Величина сопротивления зависит, главным образом от способности различных материалов проводить ток.
Впервые, о сопротивляемости заявил немецкий исследователь Г. Ом.

Для того, чтобы узнать зависимость силы тока от сопротивления, известный физик провел множество экспериментов. Для опытов он использовал различные проводники и получал различные показатели.
Первое, что определил Г. Ом — это то, что удельное сопротивление зависит от длинны проводника. То есть, если увеличивалась длинна проводника, сопротивление тоже увеличивалось. В результате, эта связь была определена, как прямо пропорциональная.

Вторая зависимость — это площадь поперечного сечения. Её можно было определить путем поперечного среза проводника. Площадь той фигуры, что образовалась на срезе и есть площадь поперечного сечения. Здесь связь получилась обратно пропорциональная. То есть чем больше была площадь поперечного сечения, тем меньше становилось сопротивление проводника.

И третья, важная величина, от которой зависит сопротивление, это материал. В результате того, что Ом использовал в опытах различные материалы, он обнаружил различные свойства сопротивляемости. Все эти опыты и показатели были сведены в таблицу из которой видно, различное значение удельной сопротивляемости у различных веществ.

Известно, что самые лучшие проводники — металлы. А какие из металлов лучшие проводники? В таблице показано, что наименьшей сопротивляемостью обладают медь и серебро. Медь используется чаще из-за меньшей стоимости, а серебро применяют в наиболее важных и ответственных приборах.

Вещества с высоким удельным сопротивлением в таблице, плохо проводят электрический ток, а значит могут быть прекрасными изоляционными материалами. Вещества обладающие этим свойством в наибольшей степени, это фарфор и эбонит.

Вообще, удельное электрическое сопротивление является очень важным фактором, ведь, определив его показатель, мы можем узнать из какого вещества сделан проводник. Для этого необходимо измерить площадь сечения, узнать силу тока с помощью вольтметра и амперметра, а также измерить напряжение. Таким образом мы узнаем значение удельного сопротивления и, с помощью таблицы легко выйдем на вещество. Получается, что удельное сопротивление — это в роде отпечатков пальцев вещества. Кроме этого, удельное сопротивление важно при планировании длинных электрических цепей: нам необходимо знать этот показатель, чтобы соблюдать баланс между длинной и площадью.

Есть формула, определяющая, что сопротивление равно 1 ОМ, если при напряжении 1В, его сила тока равняется 1А. То есть, сопротивление единичной площади и единичной длинны, сделанного из определенного вещества и есть удельное сопротивление.

Надо отметить также, что показатель удельного сопротивления напрямую зависит от частоты вещества. То есть от того имеет ли он примеси. Та, добавление всего одного процента марганца увеличивает сопротивляемость самого проводящего вещества — меди, в три раза.

Эта таблица демонстрирует величину удельного электрического сопротивления некоторых веществ.



Материалы с высокой проводимостью

Медь
Как мы уже говорили медь чаще всего применяется в качестве проводника. Это объясняется не только её низкой сопротивляемостью. Медь имеет такие преимущества, как высокая прочность, стойкость к коррозии, легкость в использовании и хорошая обрабатываемость. Хорошими марками меди считается М0 и М1. В них количество примесей не превышает 0,1%.

Высокая стоимость металла и его преобладающая в последнее время дефицитность побуждает производителей применять в качестве проводника алюминий. Также, используются сплавы меди с различными металлами.
Алюминий
Этот металл значительно легче меди, но алюминий обладает большими значениями теплоемкости и температуры плавления. В связи с этим для того, что довести его до расплавленного состояния требуется больше энергии, чем меди. Тем не менее нужно учитывать факт дефицитности меди.
В производстве электротехнических изделий применяется, как правило, алюминий марки А1. Он содержит не более 0,5% примесей. А металл наивысшей частоты — это алюминий марки АВ0000.
Железо
Дешевизна и доступность железа омрачается его высокой удельной сопротивляемостью. Кроме того, она быстро подвергается коррозии. По этой причине стальные проводники часто покрывают цинком. Широко используется так называемый биметалл — это сталь покрытая для защиты медью.
Натрий
Натрий, тоже доступный и перспективный материал, но его сопротивляемость почти в три раза больше меди. Кроме того, металлический натрий обладает высокой химической активностью, что обязывает покрывать такой проводник герметичной защитой. Она же должна защищать проводник от механических повреждений, так как натрий очень мягкий и достаточно непрочный материал.

Сверхпроводимость
В таблице ниже, указано удельное сопротивление веществ при температуре 20 градусов. Указание температуры неслучайно, ведь удельное сопротивление напрямую зависит от этого показателя. Это объясняется тем, что при нагревании, повышается и скорость атомов, а значит вероятность встречи их с электронами тоже увеличится.


Интересно, что происходит с сопротивляемостью в условиях охлаждения. Впервые поведение атомов при очень низких температурах заметил Г. Камерлинг-Оннес в 1911 году. Он охладил ртутную проволоку до 4К и обнаружил падение её сопротивляемости до нуля. Изменение показателя удельной сопротивляемости у некоторых сплавов и металлов в условиях низкой температуры, физик назвал сверхпроводимостью.

Сверхпроводники переходят в состояние сверхпроводимости при охлаждении, и, при этом их оптические и структурные характеристики не меняются. Главное открытие состоит в том, что электрические и магнитные свойства металлов в сверхпроводящем состоянии сильно отличаются от их же свойств в обычном состоянии, а также от свойств других металлов, которые при понижении температуры не могут переходить в это состояние.
Применение сверхпроводников осуществляется, главным образом, в получении сверхсильного магнитного поля, сила которого достигает 107 А/м. Также разрабатываются системы сверхпроводящих линий электропередач.

Похожие материалы.

Содержание:

В электротехнике одними из главных элементов электрических цепей являются провода. Их задача состоит в том, чтобы с минимальными потерями пропустить электрический ток. Экспериментальным путем уже давно определено, что для минимизации потерь электроэнергии провода лучше всего изготавливать из серебра. Именно этот металл обеспечивает свойства проводника с минимальным сопротивлением в омах. Но поскольку этот благородный металл дорог, в промышленности его применение весьма ограничено.

А главными металлами для проводов стали алюминий и медь. К сожалению, сопротивление железа как проводника электричества слишком велико для того, чтобы из него получился хороший провод. Несмотря на более низкую стоимость, оно применяется только как несущая основа проводов линий электропередачи.

Такие разные сопротивления

Сопротивление измеряется в омах. Но для проводов эта величина получается очень маленькой. Если попытаться провести замер тестером в режиме измерения сопротивления, получить правильный результат будет сложно. Причем, какой бы провод мы ни взяли, результат на табло прибора будет мало отличаться. Но это не значит, что на самом деле электросопротивление этих проводов будет одинаково влиять на потери электроэнергии. Чтобы в этом убедиться, надо проанализировать формулу, по которой делается расчет сопротивления:

В этой формуле используются такие величины, как:

Получается, что сопротивление определяет сопротивление. Существует сопротивление, вычисляемое по формуле с использованием другого сопротивления. Это удельное электрическое сопротивление ρ (греческая буква ро) как раз и обуславливает преимущество того или иного металла как электрического проводника:

Поэтому, если применить медь, железо, серебро или какой-либо иной материал для изготовления одинаковых проводов или проводников специальной конструкции, главную роль в его электротехнических свойствах будет играть именно материал.

Но на самом деле ситуация с сопротивлением сложнее, чем просто вычисления по формулам, приведенным выше. Эти формулы не учитывают температуру и форму поперечника проводника. А при увеличении температуры удельное сопротивление меди, как и любого другого металла, становится больше. Весьма наглядным примером этого может быть лампочка накаливания. Можно замерить тестером сопротивление ее спирали. Затем, измерив силу тока в цепи с этой лампой, по закону Ома вычислить ее сопротивление в состоянии свечения. Результат получится значительно больше, нежели при измерении сопротивления тестером.

Так же и медь не даст ожидаемой эффективности при токе большой силы, если пренебречь формой поперечного сечения проводника. Скин-эффект, который проявляется прямо пропорционально увеличению силы тока, делает неэффективными проводники с круглым поперечным сечением, даже если используется серебро или медь. По этой причине сопротивление круглого медного провода при токе большой силы может оказаться более высоким, чем у плоского провода из алюминия.

Причем, даже если их площади поперечников одинаковы. При переменном токе скин-эффект также проявляется, увеличиваясь по мере роста частоты тока. Скин-эффект означает стремление тока течь ближе к поверхности проводника. По этой причине в некоторых случаях выгоднее использовать покрытие проводов серебром. Даже незначительное уменьшение удельного сопротивления поверхности посеребренного медного проводника существенно уменьшает потери сигнала.

Обобщение представления об удельном сопротивлении

Как и в любом другом случае, который связан с отображением размерностей, удельное сопротивление выражается в разных системах единиц. В СИ (Международная система единиц) используется ом м, но допустимо использование также и Ом*кВ мм/м (это внесистемная единица измерения удельного сопротивления). Но в реальном проводнике величина удельного сопротивления непостоянна. Поскольку все материалы характеризуются определенной чистотой, которая может изменяться от точки к точке, необходимо было создать соответствующее представление о сопротивлении в реальном материале. Таким проявлением стал закон Ома в дифференциальной форме:

Этот закон, скорее всего, не будет применяться для расчетов в быту. Но в ходе проектирования различных электронных компонентов, например, резисторов, кристаллических элементов он непременно используется. Поскольку позволяет выполнить расчеты, исходя из данной точки, для которой существует плотность тока и напряженность электрического поля. И соответствующее удельное сопротивление. Формула применяется для неоднородных изотропных, а также анизотропных веществ (кристаллов, разряда в газе и т.п.).

Как получают чистую медь

Для того чтобы максимально уменьшить потери в проводах и жилах кабелей из меди, она должна быть особо чистой. Это достигается специальными технологическими процессами:

  • на основе электронно-лучевой, а так же зонной плавки;
  • многократной электролизной очисткой.

Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R . Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно — от его сопротивления.

Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S ,

где l- длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, а ρ — некий коэффициент пропорциональности.

Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее — у. с.) — так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление — это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.

Проводимость и сопротивление

У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:

σ=1/ρ, где ρ — это и есть удельное сопротивление вещества.

Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.

В растворах носителями заряда являются ионы.

Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:

  1. Проводники;
  2. Полупроводники;
  3. Диэлектрики.

Проводники и диэлектрики

Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны . Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.

Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).

Условной границей понятия «проводник» является ρ

Между этими двумя классами существуют вещества, называемые полупроводниками. Но выделение их в отдельную группу веществ связано не столько с их промежуточным состоянием в линейке «проводимость — сопротивление», сколько с особенностями этой проводимости в различных условиях.

Зависимость от факторов внешней среды

Проводимость — не совсем постоянная величина. Данные в таблицах, откуда берут ρ для расчетов, существуют для нормальных условий среды, то есть для температуры 20 градусов. В реальности для работы цепи сложно подобрать такие идеальные условия; фактически у.с. (а стало быть, и проводимость) зависят от следующих факторов:

  1. температура;
  2. давление;
  3. наличие магнитных полей;
  4. свет;
  5. агрегатное состояние.

Разные вещества имеют свой график изменения этого параметра в разных условиях. Так, ферромагнетики (железо и никель) увеличивают его при совпадении направления тока с направлением силовых линий магнитного поля. Что касается температуры, то зависимость здесь почти линейная (существует даже понятие температурного коэффициента сопротивления, и это тоже табличная величина). Но направление этой зависимости различно: у металлов оно повышается с повышением температуры, а у редкоземельных элементов и растворов электролитов увеличивается — и это в пределах одного агрегатного состояния.

У полупроводников зависимость от температуры не линейная, а гиперболическая и обратная: при повышении температуры их проводимость увеличивается. Это качественно отличает проводники от полупроводников. Вот так выглядит зависимость ρ от температуры у проводников:

Здесь представлены удельное сопротивление меди, платины и железа. Немного другой график у некоторых металлов, например, ртути — при понижении температуры до 4 К она теряет его почти полностью (такое явление называется сверхпроводимостью).

А для полупроводников эта зависимость будет примерно такая:

При переходе в жидкое состояние ρ металла увеличивается, а вот дальше все они ведут себя по-разному. Например, у расплавленного висмута оно ниже, чем при комнатной температуре, а у меди — в 10 раз выше нормального. Никель выходит из линейного графика еще при 400 градусах, после чего ρ падает.

Зато у вольфрама температурная зависимость настолько высока, что это становится причиной перегорания ламп накаливания. При включении ток нагревает спираль, и ее сопротивление увеличивается в несколько раз.

Также у. с. сплавов зависит от технологии их производства. Так, если мы имеем дело с простой механической смесью, то сопротивление такого вещества можно посчитать по среднему, а вот оно же у сплава замещения (это когда два и более элемента складываются в одну кристаллическую решетку) будет иным, как правило, куда большим. Например, нихром, из которого делают спирали для электроплиток, имеет такую цифру этого параметра, что этот проводник при включении в цепь греется до красноты (из-за чего, собственно, и используется).

Вот характеристика ρ углеродистых сталей:

Как видно, при приближении к температуре плавления оно стабилизируется.

Удельное сопротивление различных проводников

Как бы то ни было, а при расчетах используется ρ именно в нормальных условиях. Приведем таблицу, по которой можно сравнить эту характеристику у разных металлов:

Как видно из таблицы, лучший проводник — это серебро. И только его стоимость мешает массово применять его в производстве кабеля. У.с. алюминия тоже небольшое, но меньше, чем у золота. Из таблицы становится понятно, почему проводка в домах либо медная, либо алюминиевая.

В таблицу не включен никель, у которого, как мы уже сказали, немного необычный график зависимости у. с. от температуры. Удельное сопротивление никеля после повышения температуры до 400 градусов начинает не расти, а падать. Интересно он ведет себя и в других сплавах замещения. Вот так ведет себя сплав меди и никеля в зависимости от процентного соотношения того и другого:

А этот интересный график показывает сопротивление сплавов Цинк — магний:

В качестве материалов для изготовления реостатов используют высокоомные сплавы, вот их характеристики:

Это сложные сплавы, состоящие из железа, алюминия, хрома, марганца, никеля.-7 Ом · м.

Разница между у. с. различных проводников определяет и их применение. Так, медь и алюминий массово применяются при производстве кабеля, а золото и серебро — в качестве контактов в ряде радиотехнических изделий. Высокоомные проводники нашли свое место среди производителей электроприборов (точнее, они и создавались для этого).

Изменчивость этого параметра в зависимости от условий внешней среды легла в основу таких приборов, как датчики магнитного поля, терморезисторы, тензодатчики, фоторезисторы.

Что такое удельное сопротивление вещества? Чтобы ответить простыми словами на этот вопрос, нужно вспомнить курс физики и представить физическое воплощение этого определения. Через вещество пропускается электрический ток, а оно, в свою очередь, препятствует с какой-то силой прохождению тока.

Понятие удельного сопротивления вещества

Именно эта величина, которая показывает насколько сильно препятствует вещество току и есть удельное сопротивление (латинская буква «ро»). В международной системе единиц сопротивление выражается в Омах , умноженных на метр. Формула для вычисления звучит так: «Сопротивление умножается на площадь поперечного сечения и делится на длину проводника».

Возникает вопрос: «Почему при нахождении удельного сопротивления используется еще одно сопротивление?». Ответ прост, есть две разных величины — удельное сопротивление и сопротивление. Второе показывает насколько вещество способно препятствовать прохождению через него тока, а первое показывает практически то же самое, только речь идет уже не о веществе в общем смысле, а о проводнике с конкретной длиной и площадью сечения, которые выполнены из этого вещества.

Обратная величина, которая характеризует способность вещества пропускать электричество именуется удельной электрической проводимостью и формула по которой вычисляется удельная сопротивляемость напрямую связана с удельной проводимостью.

Применение меди

Понятие удельного сопротивления широко применяется в вычисление проводимости электрического тока различными металлами. На основе этих вычислений принимаются решения о целесообразности применения того или иного металла для изготовления электрических проводников, которые используются в строительстве, приборостроении и других областях.

Таблица сопротивления металлов

Существуют определенные таблицы? в которых сведены воедино имеющиеся сведения о пропускании и сопротивлении металлов, как правило, эти таблицы рассчитаны для определенных условий.

В частности, широко известна таблица сопротивления металлических монокристаллов при температуре двадцать градусов по Цельсию, а также таблица сопротивления металлов и сплавов.

Этими таблицами пользуются для вычисления различных данных в так называемых идеальных условиях, чтобы вычислить значения для конкретных целей нужно пользоваться формулами.

Медь. Ее характеристики и свойства

Описание вещества и свойства

Медь — это металл, который очень давно был открыт человечеством и также давно применяется для различных технических целей. Медь очень ковкий и пластичный металл с высокой электрической проводимостью, это делает ее очень популярной для изготовления различных проводов и проводников.

Физические свойства меди:

  • температура плавления — 1084 градусов по Цельсию;
  • температура кипения — 2560 градусов по Цельсию;
  • плотность при 20 градусах — 8890 килограмм деленный на кубический метр;
  • удельная теплоемкость при постоянном давлении и температуре 20 градусов — 385 кДж/Дж*кг
  • удельное электрическое сопротивление — 0,01724;

Марки меди

Данный металл можно разделить на несколько групп или марок, каждая из которых имеет свои свойства и свое применение в промышленности:

  1. Марки М00, М0, М1 — отлично подходят для производства кабелей и проводников, при ее переплавке исключается перенасыщение кислородом.
  2. Марки М2 и М3 — дешевые варианты, которые предназначены для мелкого проката и удовлетворяют большинству технических и промышленных задач небольшого масштаба.
  3. Марки М1, М1ф, М1р, М2р, М3р — это дорогие марки меди, которые изготавливаются для конкретного потребителя со специфическими требованиями и запросами.

Между собой марки отличаются по нескольким параметрам:

Влияние примесей на свойства меди

Примеси могут влиять на механические, технические и эксплуатационные свойства продукции.

В заключение следует подчеркнуть, что медь — это уникальный металл с уникальными свойствами. Она применяется в автомобилестроении, изготовлении элементов для электроиндустрии, электроприборов, предметов потребления, часов, компьютеров и многого другого. Со своим низким удельным сопротивлением данный металл является отличным материалом для изготовления проводников и прочих электрических приборов. Этим свойством медь обгоняет только серебро, но из-за более высокой стоимости оно не нашло такого же применения в электроиндустрии.

Зависимость сопротивления проводника от температуры

  

Практически в электротехнике выло выявлено, что с увеличением температуры сопротивление проводников из металла возрастает, а с понижением уменьшается. Для всех проводников из металла это изменение сопротивления почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°С.

Если быть точным, то на самом деле при изменении температуры проводника изменяется его удельное сопротивление, которое имеет следующую зависимость:

 

где ρ и ρ0, R и R0 — соответственно удельные сопротивления и сопротивления проводника при температурах t и 0°С (шкала Цельсия), α — температурный коэффициент сопротивления, [α] = град-1.

Изменение удельного сопротивления проводника приводит к изменения самого сопротивления, что видно из следующего выражения:

 

Зная электронную теорию строения вещества можно дать следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При увеличении температуры проводник получает тепловую энергию, которая несомненно передается всем атомам вещества, в результате чего .возрастает их тепловое движение. Увеличившееся тепловое движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов (увеличивается вероятность столкновения свободных электронов с атомами), от этого и возрастает сопротивление проводника.

 С понижением температуры направленное движение электронов облегчается (уменьшается возможность столкновения свободных электронов с атомами), и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов. Сверхпроводимость, т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре —273° С, называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.

График звисимости сопротивления металлического проводника от температуры представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. График зависимости удельного сопротивления металлического проводника от температуры

 

Необходимо сказать, что сопротивление электролитов и полупроводников (уголь, селен и другие) с увеличением температуры уменьшается.

Температурная зависимость сопротивления электролита объясняется также в основном изменением удельного сопротивления,однако всегда температурный коэффициент сопротивления — α <0.

 

Поэтому кривая зависимости сопротивленя электролита от температуры имеет вид, представленый на рисунке 2.

 

Рисунок 1. График зависимости удельного сопротивления электролита от температуры

 Ддя полупроводников характер изменения удельного сопротивления от температуры будет схож с таковым для элетролитов.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость

Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость

Подробности
Просмотров: 765

«Физика — 10 класс»

Какую физическую величину называют сопротивлением
От чего и как зависит сопротивление металлического проводника?

Различные вещества имеют разные удельные сопротивления. Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Ответ должен дать опыт.

Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать её в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.

Если при температуре, равной 0 °С, сопротивление проводника равно R0, а при температуре t оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры t:

Коэффициент пропорциональности α называют температурным коэффициентом сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления — величина, равная отношению относительного изменения сопротивления проводника к изменению его температуры.

Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.

Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К (на 1 °С).

Для всех металлических проводников коэффициент α > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов


У растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается. Для них α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α = -0,02 К-1.

При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счёт изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу (16.1) подставить значения Вычисления приводят к следующему результату:

ρ = ρ0(1 + αt), или ρ = ρ0(1 + αΔТ),         (16.2)

где ΔТ — изменение абсолютной температуры.

Так как а мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (рис. 16.2).

Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решётки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения. Хотя коэффициент а довольно мал, учёт зависимости сопротивления от температуры при расчёте параметров нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока за счёт нагревания более чем в 10 раз.

У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (Константин), температурный коэффициент сопротивления очень мал: α ≈ 10-5 К-1; удельное сопротивление Константина велико: ρ ≈ 10-6 Ом • м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных резисторов и добавочных резисторов к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.

Существуют и такие металлы, например никель, олово, платина и др., температурный коэффициент которых существенно больше: α ≈ 10-3 К-1. Зависимость их сопротивления от температуры можно использовать для измерения самой температуры, что и осуществляется в термометрах сопротивления.

На зависимости сопротивления от температуры основаны и приборы, изготовленные из полупроводниковых материалов, — термисторы. Для них характерны большой температурный коэффициент сопротивления (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов), стабильность характеристик во времени. Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм.

Обычно в качестве основного рабочего элемента термометра сопротивления берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна. Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить.Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны.

Сверхпроводимость.

Сопротивление металлов уменьшается с уменьшением температуры. Что произойдёт при стремлении температуры к абсолютному нулю?

В 1911 г. голландский физик X. Камерлинг-Оннес открыл замечательное явление — сверхпроводимость. Он обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4,1 К очень резко падает до нуля (рис. 16.3).

Явление падения до нуля сопротивления проводника при критической температуре называется сверхпроводимостью.

Открытие Камерлинг-Оннеса, за которое в 1913 г. ему была присуждена Нобелевская премия, повлекло за собой исследования свойств веществ при низких температурах. Позже было открыто много других сверхпроводников.

Сверхпроводимость многих металлов и сплавов наблюдается при очень низких температурах — начиная примерно с 25 К. В справочных таблицах приводятся температуры перехода в сверхпроводящее состояние некоторых веществ.

Температура, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется критической температурой.

Критическая температура зависит не только от химического состава вещества, но и от структуры самого кристалла. Например, серое олово имеет структуру алмаза с кубической кристаллической решёткой и является полупроводником, а белое олово обладает тетрагональной элементарной ячейкой и является серебристо-белым, мягким, пластичным металлом, способным при температуре, равной 3,72 К, переходить в сверхпроводящее состояние.

У веществ в сверхпроводящем состоянии были отмечены резкие аномалии магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не о сверхпроводящем состоянии, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества.

Если в кольцевом проводнике, находящемся в сверхпроводящем состоянии, создать ток, а затем удалить источник тока, то сила этого тока не меняется сколь угодно долго. В обычном же (несверхпроводящем) проводнике электрический ток в этом случае прекращается.

Сверхпроводники находят широкое применение. Так, сооружают мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой, которые создают магнитное поле на протяжении длительных интервалов времени без затрат энергии. Ведь выделения тепла в сверхпроводящей обмотке не происходит.

Однако получить сколь угодно сильное магнитное поле с помощью сверхпроводящего магнита нельзя. Очень сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние. Такое поле может быть создано и током в самом сверхпроводнике. Поэтому для каждого проводника в сверхпроводящем состоянии существует критическое значение силы тока, превысить которое, не нарушая сверхпроводящего состояния, нельзя.

Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, преобразующих механическую энергию струи раскалённого ионизованного газа, движущегося в магнитном поле, в электрическую энергию.

Объяснение сверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории. Оно было дано лишь в 1957 г. американскими учёными Дж. Бардиным, Л. Купером, Дж. Шриффером и советским учёным, академиком Н. Н. Боголюбовым.

В 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость. Получены сложные оксидные соединения лантана, бария и других элементов (керамики) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около 100 К. Это выше температуры кипения жидкого азота при атмосферном давлении (77 К).

Высокотемпературная сверхпроводимость в недалёком будущем приведёт наверняка к новой технической революции во всей электротехнике, радиотехнике, конструировании ЭВМ. Сейчас прогресс в этой области тормозится необходимостью охлаждения проводников до температур кипения дорогого газа — гелия.

Физический механизм сверхпроводимости довольно сложен. Очень упрощённо его можно объяснить так: электроны объединяются в правильную шеренгу и движутся, не сталкиваясь с кристаллической решёткой, состоящей из ионов. Это движение существенно отличается от обычного теплового движения, при котором свободный электрон движется хаотично.

Надо надеяться, что удастся создать сверхпроводники и при комнатной температуре. Генераторы и электродвигатели станут исключительно компактными (уменьшатся в несколько раз) и экономичными. Электроэнергию можно будет передавать на любые расстояния без потерь и аккумулировать в простых устройствах.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский



Электрический ток в различных средах — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов — Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость — Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости — Электрический ток через контакт полупроводников с разным типом проводимости. Транзисторы — Электрический ток в вакууме. Электронно-лучевая трубка — Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза — Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды — Плазма — Примеры решения задач по теме «Электрический ток в различных средах»

Удельное электрическое сопротивление меди. Расчет удельного сопротивления металлов, в частности, меди

1 / 5

Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом · . Из соотношения ρ = R ⋅ S l {\displaystyle \rho ={\frac {R\cdot S}{l}}} следует, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м² , изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом . Соответственно, удельное сопротивление произвольного вещества, выраженное в единицах СИ, численно равно сопротивлению участка электрической цепи, выполненного из данного вещества, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м² .

В технике также применяется устаревшая внесистемная единица Ом·мм²/м, равная 10 −6 от 1 Ом·м . Данная единица равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 мм² , изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом . Соответственно, удельное сопротивление какого-либо вещества, выраженное в этих единицах, численно равно сопротивлению участка электрической цепи, выполненного из данного вещества, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм² .

Обобщение понятия удельного сопротивления

Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией координат — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля E → (r →) {\displaystyle {\vec {E}}({\vec {r}})} и плотность тока J → (r →) {\displaystyle {\vec {J}}({\vec {r}})} в данной точке r → {\displaystyle {\vec {r}}} .{3}\rho _{ij}({\vec {r}})J_{j}({\vec {r}}).}

В анизотропном, но однородном веществе тензор ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} от координат не зависит.

Тензор ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} симметричен , то есть для любых i {\displaystyle i} и j {\displaystyle j} выполняется ρ i j = ρ j i {\displaystyle \rho _{ij}=\rho _{ji}} .

Как и для всякого симметричного тензора, для ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} можно выбрать ортогональную систему декартовых координат, в которых матрица ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} становится диагональной , то есть приобретает вид, при котором из девяти компонент ρ i j {\displaystyle \rho _{ij}} отличными от нуля являются лишь три: ρ 11 {\displaystyle \rho _{11}} , ρ 22 {\displaystyle \rho _{22}} и ρ 33 {\displaystyle \rho _{33}} . В этом случае, обозначив ρ i i {\displaystyle \rho _{ii}} как , вместо предыдущей формулы получаем более простую

E i = ρ i J i .{3}\sigma _{ij}({\vec {r}})E_{j}({\vec {r}}).}

Из этого равенства и приведённого ранее соотношения для E i (r →) {\displaystyle E_{i}({\vec {r}})} следует, что тензор удельного сопротивления является обратным тензору удельной проводимости. С учётом этого для компонент тензора удельного сопротивления выполняется:

ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , {\displaystyle \rho _{11}={\frac {1}{\det(\sigma)}}[\sigma _{22}\sigma _{33}-\sigma _{23}\sigma _{32}],} ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , {\displaystyle \rho _{12}={\frac {1}{\det(\sigma)}}[\sigma _{33}\sigma _{12}-\sigma _{13}\sigma _{32}],}

где det (σ) {\displaystyle \det(\sigma)} — определитель матрицы , составленной из компонент тензора σ i j {\displaystyle \sigma _{ij}} . Остальные компоненты тензора удельного сопротивления получаются из приведённых уравнений в результате циклической перестановки индексов 1 , 2 и 3 .

Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ

Металлические монокристаллы

В таблице приведены главные значения тензора удельного сопротивления монокристаллов при температуре 20 °C .

Кристалл ρ 1 =ρ 2 , 10 −8 Ом·м ρ 3 , 10 −8 Ом·м
Олово 9,9 14,3
Висмут 109 138
Кадмий 6,8 8,3
Цинк 5,91 6,13

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, потом под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении. В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается.

Электрическое сопротивление

Электрическим сопротивлением проводника, которое обозначается латинской буквой r , называется свойство тела или среды превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.

На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а .

Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом . На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б . В общем виде реостат изготовляется из проволоки того или иного сопротивления, намотанной на изолирующем основании. Ползунок или рычаг реостата ставится в определенное положение, в результате чего в цепь вводится нужное сопротивление.

Длинный проводник малого поперечного сечения создает току большое сопротивление. Короткие проводники большого поперечного сечения оказывают току малое сопротивление.

Если взять два проводника из разного материала, но одинаковой длины и сечения, то проводники будут проводить ток по-разному. Это показывает, что сопротивление проводника зависит от материала самого проводника.

Температура проводника также оказывает влияние на его сопротивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, констаитан, никелин и другие) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют.

Итак, мы видим, что электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.

За единицу сопротивления принят один Ом. Ом часто обозначается греческой прописной буквой Ω (омега). Поэтому вместо того чтобы писать «Сопротивление проводника равно 15 Ом», можно написать просто: r = 15 Ω.
1 000 Ом называется 1 килоом (1кОм, или 1кΩ),
1 000 000 Ом называется 1 мегаом (1мгОм, или 1МΩ).

При сравнении сопротивления проводников из различных материалов необходимо брать для каждого образца определенную длину и сечение. Тогда мы сможем судить о том, какой материал лучше или хуже проводит электрический ток.

Видео 1. Сопротивление проводников

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением и обозначается греческой буквой ρ (ро).

В таблице 1 даны удельные сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1

Удельные сопротивления различных проводников

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм². Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм².

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм².

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм².

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм². Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм² и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, называется температурным коэффициентом сопротивления и обозначается буквой α.

Если при температуре t 0 сопротивление проводника равно r 0 , а при температуре t равно r t , то температурный коэффициент сопротивления

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Таблица 2

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r t :

r t = r 0 .

Пример 6. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 Ом.

Пример 7. Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r , то проводимость определяется как 1/r . Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8. Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r = 20 Ом, то

Пример 9. Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r = 1 / 0,1 = 10 (Ом)


    Удельное сопротивление железа, алюминия и других проводников

    Передача электроэнергии на дальние расстояния требует заботиться о минимизации потерь, происходящих от преодоления током сопротивления проводников, составляющих электрическую линию. Разумеется, это не значит, что подобные потери, происходящие уже конкретно в цепях и устройствах потребления, не играют роли.

    Поэтому важно знать параметры всех используемых элементов и материалов. И не только электрические, но и механические. И иметь в распоряжении какие-то удобные справочные материалы, позволяющие сравнивать характеристики разных материалов и выбирать для проектирования и работы именно то, что будет оптимальным в конкретной ситуации.В линиях передачи энергии, где задачей ставится наиболее продуктивно, то есть с высоким КПД, довести энергию до потребителя, учитывается как экономика потерь, так и механика самих линий. От механики — то есть устройства и расположения проводников, изоляторов, опор, повышающих/понижающих трансформаторов, веса и прочности всех конструкций, включая провода, растянутые на больших расстояниях, а также от выбранных для выполнения каждого элемента конструкции материалов, зависит и конечная экономическая эффективность линии, ее работы и затрат на эксплуатацию. Кроме того, в линиях, передающих электроэнергию, более высоки требования на обеспечение безопасности как самих линий, так и всего окружающего, где они проходят. А это добавляет затрат как на обеспечение проводки электроэнергии, так и на дополнительный запас прочности всех конструкций.

    Для сравнения данные обычно приводятся к единому, сопоставимому виду. Зачастую к таким характеристикам добавляется эпитет «удельный», а сами значения рассматриваются на неких унифицированных по физическим параметрам эталонах. Например, удельное электрическое сопротивление — это сопротивление (ом) проводника, выполненного из какого-то металла (меди, алюминия, стали, вольфрама, золота), имеющего единичную длину и единичное сечение в используемой системе единиц измерения (обычно в СИ). Кроме того, оговаривается температура, так как при нагревании сопротивление проводников может вести себя по-разному. За основу берутся нормальные средние условия эксплуатации — при 20 градусах Цельсия. А там, где важны свойства при изменении параметров среды (температуры, давления), вводятся коэффициенты и составляются дополнительные таблицы и графики зависимостей.

    Виды удельного сопротивления

    Так как сопротивление бывает:

    • активное — или омическое, резистивное, — происходящее от затрат электроэнергии на нагревание проводника (металла) при прохождении в нем электрического тока, и
    • реактивное — емкостное или индуктивное, — которое происходит от неизбежных потерь на создание всякими изменениями тока, проходящего через проводник электрических полей, то и удельное сопротивление проводника бывает двух разновидностей:
  1. Удельное электрическое сопротивление постоянному току (имеющее резистивный характер) и
  2. Удельное электрическое сопротивление переменному току (имеющее реактивный характер).

Здесь удельное сопротивление 2 типа является величиной комплексной, оно состоит из двух компонент ТП — активной и реактивной, так как резистивное сопротивление существует всегда при прохождении тока, независимо от его характера, а реактивное бывает только при любом изменении тока в цепях. В цепях постоянного тока реактивное сопротивление возникает только при переходных процессах, которые связаны с включением тока (изменение тока от 0 до номинала) или выключением (перепад от номинала до 0). И их учитывают обычно только при проектировании защиты от перегрузок.

В цепях же переменного тока явления, связанные с реактивными сопротивлениями, гораздо более многообразны. Они зависят не только от собственно прохождения тока через некоторое сечение, но и от формы проводника, причем зависимость не является линейной.


Дело в том, что переменный ток наводит электрическое поле как вокруг проводника, по которому протекает, так и в самом проводнике. И от этого поля возникают вихревые токи, которые дают эффект «выталкивания» собственно основного движения зарядов, из глубины всего сечения проводника на его поверхность, так называемый «скин-эффект» (от skin — кожа). Получается, вихревые токи как бы «воруют» у проводника его сечение. Ток течет в некотором слое, близком к поверхности, остальная толщина проводника остается неиспользуемой, она не уменьшает его сопротивление, и увеличивать толщину проводников просто нет смысла. Особенно на больших частотах. Поэтому для переменного тока измеряют сопротивления в таких сечениях проводников, где все его сечение можно считать приповерхностным. Такой провод называется тонким, его толщина равна удвоенной глубине этого поверхностного слоя, куда вихревые токи и вытесняют текущий в проводнике полезный основной ток.


Разумеется, уменьшением толщины круглых в сечении проводов не исчерпывается эффективное проведение переменного тока. Проводник можно утончить, но при этом сделать его плоским в виде ленты, тогда сечение будет выше, чем у круглого провода, соответственно, и сопротивление ниже. Кроме того, простое увеличение площади поверхности даст эффект увеличения эффективного сечения. Того же можно добиться, используя многожильный провод вместо одножильного, к тому же, многожилка по гибкости превосходит одножилку, что часто тоже бывает ценно. С другой стороны, принимая во внимание скин-эффект в проводах, можно сделать провода композитными, выполнив сердцевину из металла, обладающего хорошими прочностными характеристиками, например, стали, но невысокими электрическими. При этом поверх стали делается алюминиевая оплетка, имеющая меньшее удельное сопротивление.


Кроме скин-эффекта на протекание переменного тока в проводниках влияет возбуждение вихревых токов в окружающих проводниках. Такие токи называются токами наводки, и они наводятся как в металлах, не играющих роль проводки (несущие элементы конструкций), так и в проводах всего проводящего комплекса — играющих роль проводов других фаз, нулевых, заземляющих.

Все перечисленные явления встречаются во всех конструкциях, связанных с электричеством, это еще более усиливает важность иметь в своем распоряжении сводные справочные сведения по самым разным материалам.

Удельное сопротивление для проводников измеряется очень чувствительными и точными приборами, так как для проводки и выбираются металлы, имеющие самое низкое сопротивление -порядка ом *10-6 на метр длины и кв. мм. сечения. Для измерения же удельного сопротивления изоляции нужны приборы, наоборот, имеющие диапазоны очень больших значений сопротивления — обычно это мегомы. Понятно, что проводники обязаны хорошо проводить, а изоляторы хорошо изолировать.

Таблица

Железо как проводник в электротехнике

Железо — самый распространенный в природе и технике металл (после водорода, который металлом тоже является). Он и самый дешевый, и имеет прекрасные прочностные характеристики, поэтому применяется повсюду как основа прочности различных конструкций.

В электротехнике в качестве проводника железо используется в виде стальных гибких проводов там, где нужна физическая прочность и гибкость, а нужное сопротивление может быть достигнуто за счет соответствующего сечения.

Имея таблицу удельных сопротивлений различных металлов и сплавов, можно посчитать сечения проводов, выполненных из разных проводников.

В качестве примера попробуем найти электрически эквивалентное сечение проводников из разных материалов: проволоки медной, вольфрамовой, никелиновой и железной. За исходную возьмем проволоку алюминиевую сечением 2,5 мм.

Нам нужно, чтобы на длине в 1 м сопротивление провода из всех этих металлов равнялось сопротивлению исходной. Сопротивление алюминия на 1 м длины и 2,5 мм сечения будет равно

, где R – сопротивление, ρ – удельное сопротивление металла из таблицы, S – площадь сечения, L – длина.

Подставив исходные значения, получим сопротивление метрового куска провода алюминия в омах.

После этого разрешим формулу относительно S

, будем подставлять значения из таблицы и получать площади сечений для разных металлов.

Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм2 сечения, то у нас и получилось оно в микроомах. Чтобы получить его в омах, нужно умножить значение на 10-6. Но число ом с 6 нулями после запятой нам получать совсем не обязательно, так как конечный результат все равно находим в мм2.

Как видим, сопротивление железа достаточно большое, проволока получается толстая.


Но существуют материалы, у которых оно еще больше, например, никелин или константан.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Таблица удельного электрического сопротивления металлов и сплавов в электротехнике

Главная > у >


Удельное сопротивление металлов.
Удельное сопротивление сплавов.
Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава. comments powered by HyperComments

tab.wikimassa.org

Удельное электрическое сопротивление | Мир сварки

Удельное электрическое сопротивление материалов

Удельное электрическое сопротивление (удельное сопротивление) — способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

Единица измерения (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм2/м.

Материал Температура, °С Удельное электрическоесопротивление, Ом·м
Металлы
Алюминий 20 0,028·10-6
Бериллий 20 0,036·10-6
Бронза фосфористая 20 0,08·10-6
Ванадий 20 0,196·10-6
Вольфрам 20 0,055·10-6
Гафний 20 0,322·10-6
Дюралюминий 20 0,034·10-6
Железо 20 0,097·10-6
Золото 20 0,024·10-6
Иридий 20 0,063·10-6
Кадмий 20 0,076·10-6
Калий 20 0,066·10-6
Кальций 20 0,046·10-6
Кобальт 20 0,097·10-6
Кремний 27 0,58·10-4
Латунь 20 0,075·10-6
Магний 20 0,045·10-6
Марганец 20 0,050·10-6
Медь 20 0,017·10-6
Магний 20 0,054·10-6
Молибден 20 0,057·10-6
Натрий 20 0,047·10-6
Никель 20 0,073·10-6
Ниобий 20 0,152·10-6
Олово 20 0,113·10-6
Палладий 20 0,107·10-6
Платина 20 0,110·10-6
Родий 20 0,047·10-6
Ртуть 20 0,958·10-6
Свинец 20 0,221·10-6
Серебро 20 0,016·10-6
Сталь 20 0,12·10-6
Тантал 20 0,146·10-6
Титан 20 0,54·10-6
Хром 20 0,131·10-6
Цинк 20 0,061·10-6
Цирконий 20 0,45·10-6
Чугун 20 0,65·10-6
Пластмассы
Гетинакс 20 109–1012
Капрон 20 1010–1011
Лавсан 20 1014–1016
Органическое стекло 20 1011–1013
Пенопласт 20 1011
Поливинилхлорид 20 1010–1012
Полистирол 20 1013–1015
Полиэтилен 20 1015
Стеклотекстолит 20 1011–1012
Текстолит 20 107–1010
Целлулоид 20 109
Эбонит 20 1012–1014
Резины
Резина 20 1011–1012
Жидкости
Масло трансформаторное 20 1010–1013
Газы
Воздух 0 1015–1018
Дерево
Древесина сухая 20 109–1010
Минералы
Кварц 230 109
Слюда 20 1011–1015
Различные материалы
Стекло 20 109–1013
ЛИТЕРАТУРА
  • Альфа и омега. Краткий справочник / Таллин: Принтэст, 1991 – 448 с.
  • Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
  • Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1990. 512 с.

weldworld.ru

Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ (Таблица)

Удельное сопротивление металлов и изоляторов

В справочной таблице даны значения удельного сопротивления р некоторых металлов и изоляторов при температуре 18-20° С, выраженные в ом·см. Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Металлы и изоляторы расположены в таблице в порядке возрастающих значений р.

Таблица удельное сопротивление металлов

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Алюминий

Дюралюминий

Платинит 2)

Аргентан

Марганец

Манганин

Вольфрам

Константан

Молибден

Сплав Вуда 3)

Сплав Розе 4)

Палладий

Фехраль 6)

Таблица удельное сопротивление изоляторов

Изоляторы

Изоляторы

Дерево сухое

Целлулоид

Канифоль

Гетинакс

Кварц _|_ оси

Стекло натр

Полистирол

Стекло пирекс

Кварц || оси

Кварц плавленый

Удельное сопротивление чистых металлов при низких температурах

В таблице даны значения удельного сопротивления (в ом·см) некоторых чистых металлов при низких температурах (0°С).

Отношение сопротивлении Rt/Rq чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

В справочной таблице дано отношение Rt/Rq сопротивлений чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

Чистые металлы

Алюминий

Вольфрам

Молибден

Удельное сопротивление электролитов

В таблице даны значения удельного сопротивления электролитов в ом·см при температуре 18° С. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в 100 г раствора.

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.

infotables.ru

Удельное электрическое сопротивление — сталь

Cтраница 1

Удельное электрическое сопротивление стали возрастает с ростом температуры, причем наибольшие изменения наблюдаются при нагреве до температуры точки Кюри. После точки Кюри величина удельного электросопротивления изменяется незначительно и при температурах выше 1000 С практически остается постоянной.  

Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти iuKii создают НсОольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 100 а время отпадания составляет 0 07 сек, а в контакторах 600 а-0 23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку напряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специальной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может спускаться до 65 % UH. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к повышенному нагреву катушки.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали почти пропорционально содержанию кремния и этим способствует уменьшению потерь на вихревые токи, возникающие в стали при ее работе в переменном магнитном поле.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой.  

Ом — мм2 / м — удельное электрическое сопротивление стали.  

Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным электрическим сопротивлением стали, содержащие 0 5 — 4 8 % кремния.  

Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.  

Основным магнитопроводящим материалом является листовая легированная электротехническая сталь, содержащая от 2 до 5 % кремния. Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи, сталь становится устойчивой к окислению и старению, но делается более хрупкой. В последние годы широко используется холоднокатаная текстурованная сталь с более высокими магнитными свойствами в направлении проката. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник магнитопровода выполняется в виде пакета, собранного из листов штампованной стали.  

Электротехническая сталь является низкоуглеродистой сталью. Для улучшения магнитных характеристик в нее вводят кремний, который вызывает повышение удельного электрического сопротивления стали. Это приводит к уменьшению потерь на вихревые токи.  

После механической обработки магнитопровод отжигают. Так как в создании замедления участвуют вихревые токи в стали, следует ориентироваться на величину удельного электрического сопротивления стали порядка Рс (Ю-15) 10 — 6 ом см. В притянутом положении якоря магнитная система достаточно сильно насыщена, поэтому начальная индукция в различных магнитных системах колеблется в очень незначительных пределах и составляет для стали марки Э Вн1 6 — 1 7 гл. Указанное значение индукции поддерживает напряженность поля в стали порядка Ян.  

Для изготовления магнитных систем (магнитопроводов) трансформаторов применяются специальные тонколистовые электротехнические стали, имеющие повышенное (до 5 %) содержание кремния. Кремний способствует обезуглероживанию стали, что приводит к увеличению магнитной проницаемости, снижает потери на гистерезис и увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов. Кроме того, кремний ослабляет старение стали (увеличение потерь в стали с течением времени), уменьшает ее магнитострикцию (изменение формы и размеров тела при намагничивании) и, следовательно, шум трансформаторов. В то же время наличие кремния в стали приводит к повышению ее хрупкости и затрудняет ее механическую обработку.  

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Удельное сопротивление | Викитроника вики

Удельное сопротивление — характеристика материала, определяющая его способность проводить электрический ток. Определяется как отношение электрического поля к плотности тока. В общем случае является тензором, однако для большинства материалов, не проявляющих анизотропных свойств, принимается скалярной величиной.

Обозначение — ρ

$ \vec E = \rho \vec j, $

$ \vec E $ — напряжённость электрического поля, $ \vec j $ — плотность тока.

Единица измерения СИ — ом-метр (ом·м, Ω·m).

Сопротивление цилиндра или призмы (между торцами) из материала длиной l, и сечением S по удельному сопротивлению определяется следующим образом:

$ R = \frac{\rho l}{S}. $

В технике применяется определение удельного сопротивления, как сопротивление проводника единичного сечения и единичной длины.

Удельное сопротивление некоторых материалов, используемых в электротехнике Править

Материал ρ при 300 К, Ом·м ТКС, К⁻¹
серебро 1,59·10⁻⁸ 4,10·10⁻³
медь 1,67·10⁻⁸ 4,33·10⁻³
золото 2,35·10⁻⁸ 3,98·10⁻³
алюминий 2,65·10⁻⁸ 4,29·10⁻³
вольфрам 5,65·10⁻⁸ 4,83·10⁻³
латунь 6,5·10⁻⁸ 1,5·10⁻³
никель 6,84·10⁻⁸ 6,75·10⁻³
железо (α) 9,7·10⁻⁸ 6,57·10⁻³
олово серое 1,01·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
платина 1,06·10⁻⁷ 6,75·10⁻³
олово белое 1,1·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
сталь 1,6·10⁻⁷ 3,3·10⁻³
свинец 2,06·10⁻⁷ 4,22·10⁻³
дюралюминий 4,0·10⁻⁷ 2,8·10⁻³
манганин 4,3·10⁻⁷ ±2·10⁻⁵
константан 5,0·10⁻⁷ ±3·10⁻⁵
ртуть 9,84·10⁻⁷ 9,9·10⁻⁴
нихром 80/20 1,05·10⁻⁶ 1,8·10⁻⁴
канталь А1 1,45·10⁻⁶ 3·10⁻⁵
углерод (алмаз, графит) 1,3·10⁻⁵
германий 4,6·10⁻¹
кремний 6,4·10²
этанол 3·10³
вода, дистиллированная 5·10³
эбонит 10⁸
бумага твёрдая 10¹⁰
трансформаторное масло 10¹¹
стекло обычное 5·10¹¹
поливинил 10¹²
фарфор 10¹²
древесина 10¹²
ПТФЭ (тефлон) >10¹³
резина 5·10¹³
стекло кварцевое 10¹⁴
бумага вощёная 10¹⁴
полистирол >10¹⁴
слюда 5·10¹⁴
парафин 10¹⁵
полиэтилен 3·10¹⁵
акриловая смола 10¹⁹

ru.electronics.wikia.com

Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

Формула расчета и величина измерения

Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.

Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

R= (ρ·l)/S, где:

  • R – сопротивление проводника;
  • Ρ – удельное сопротивление материал;
  • l – длина проводника;
  • S – сечение проводника.

Зависимость от температуры

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

Материалы с высоким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
Бакелит 1016
Бензол 1015…1016
Бумага 1015
Вода дистиллированная 104
Вода морская 0.3
Дерево сухое 1012
Земля влажная 102
Кварцевое стекло 1016
Керосин 1011
Мрамор 108
Парафин 1015
Парафиновое масло 1014
Плексиглас 1013
Полистирол 1016
Полихлорвинил 1013
Полиэтилен 1012
Силиконовое масло 1013
Слюда 1014
Стекло 1011
Трансформаторное масло 1010
Фарфор 1014
Шифер 1014
Эбонит 1016
Янтарь 1018

Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

Материалы с низким удельным сопротивлением ρ (Ом·м)
Алюминий 2.7·10-8
Вольфрам 5.5·10-8
Графит 8.0·10-6
Железо 1.0·10-7
Золото 2.2·10-8
Иридий 4.74·10-8
Константан 5.0·10-7
Литая сталь 1.3·10-7
Магний 4.4·10-8
Манганин 4.3·10-7
Медь 1.72·10-8
Молибден 5.4·10-8
Нейзильбер 3.3·10-7
Никель 8.7·10-8
Нихром 1.12·10-6
Олово 1.2·10-7
Платина 1.07·10-7
Ртуть 9.6·10-7
Свинец 2.08·10-7
Серебро 1.6·10-8
Серый чугун 1.0·10-6
Угольные щетки 4.0·10-5
Цинк 5.9·10-8
Никелин 0,4·10-6

Удельное объемное электрическое сопротивление

Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

Использование в электротехнике

Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

Электрический ток возникает в результате замыкания цепи с разностью потенциалов на зажимах. Силы поля воздействуют на свободные электроны и они перемещаются по проводнику. В процессе этого путешествия, электроны встречаются с атомами и передают им часть своей накопившейся энергии. В результате этого их скорость уменьшается. Но, из-за воздействия электрического поля, она снова набирает обороты. Таким образом, электроны постоянно испытывают на себе сопротивление, именно поэтому электрический ток нагревается.

Свойство вещества, превращать электроэнергию в тепло во время воздействия тока, и является электрическим сопротивлением и обозначается, как R, его измерительной единицей является Ом. Величина сопротивления зависит, главным образом от способности различных материалов проводить ток.
Впервые, о сопротивляемости заявил немецкий исследователь Г. Ом.

Для того, чтобы узнать зависимость силы тока от сопротивления, известный физик провел множество экспериментов. Для опытов он использовал различные проводники и получал различные показатели.
Первое, что определил Г. Ом — это то, что удельное сопротивление зависит от длинны проводника. То есть, если увеличивалась длинна проводника, сопротивление тоже увеличивалось. В результате, эта связь была определена, как прямо пропорциональная.

Вторая зависимость — это площадь поперечного сечения. Её можно было определить путем поперечного среза проводника. Площадь той фигуры, что образовалась на срезе и есть площадь поперечного сечения. Здесь связь получилась обратно пропорциональная. То есть чем больше была площадь поперечного сечения, тем меньше становилось сопротивление проводника.

И третья, важная величина, от которой зависит сопротивление, это материал. В результате того, что Ом использовал в опытах различные материалы, он обнаружил различные свойства сопротивляемости. Все эти опыты и показатели были сведены в таблицу из которой видно, различное значение удельной сопротивляемости у различных веществ.

Известно, что самые лучшие проводники — металлы. А какие из металлов лучшие проводники? В таблице показано, что наименьшей сопротивляемостью обладают медь и серебро. Медь используется чаще из-за меньшей стоимости, а серебро применяют в наиболее важных и ответственных приборах.

Вещества с высоким удельным сопротивлением в таблице, плохо проводят электрический ток, а значит могут быть прекрасными изоляционными материалами. Вещества обладающие этим свойством в наибольшей степени, это фарфор и эбонит.

Вообще, удельное электрическое сопротивление является очень важным фактором, ведь, определив его показатель, мы можем узнать из какого вещества сделан проводник. Для этого необходимо измерить площадь сечения, узнать силу тока с помощью вольтметра и амперметра, а также измерить напряжение. Таким образом мы узнаем значение удельного сопротивления и, с помощью таблицы легко выйдем на вещество. Получается, что удельное сопротивление — это в роде отпечатков пальцев вещества. Кроме этого, удельное сопротивление важно при планировании длинных электрических цепей: нам необходимо знать этот показатель, чтобы соблюдать баланс между длинной и площадью.

Есть формула, определяющая, что сопротивление равно 1 ОМ, если при напряжении 1В, его сила тока равняется 1А. То есть, сопротивление единичной площади и единичной длинны, сделанного из определенного вещества и есть удельное сопротивление.

Надо отметить также, что показатель удельного сопротивления напрямую зависит от частоты вещества. То есть от того имеет ли он примеси. Та, добавление всего одного процента марганца увеличивает сопротивляемость самого проводящего вещества — меди, в три раза.

Эта таблица демонстрирует величину удельного электрического сопротивления некоторых веществ.



Материалы с высокой проводимостью

Медь
Как мы уже говорили медь чаще всего применяется в качестве проводника. Это объясняется не только её низкой сопротивляемостью. Медь имеет такие преимущества, как высокая прочность, стойкость к коррозии, легкость в использовании и хорошая обрабатываемость. Хорошими марками меди считается М0 и М1. В них количество примесей не превышает 0,1%.

Высокая стоимость металла и его преобладающая в последнее время дефицитность побуждает производителей применять в качестве проводника алюминий. Также, используются сплавы меди с различными металлами.
Алюминий
Этот металл значительно легче меди, но алюминий обладает большими значениями теплоемкости и температуры плавления. В связи с этим для того, что довести его до расплавленного состояния требуется больше энергии, чем меди. Тем не менее нужно учитывать факт дефицитности меди.
В производстве электротехнических изделий применяется, как правило, алюминий марки А1. Он содержит не более 0,5% примесей. А металл наивысшей частоты — это алюминий марки АВ0000.
Железо
Дешевизна и доступность железа омрачается его высокой удельной сопротивляемостью. Кроме того, она быстро подвергается коррозии. По этой причине стальные проводники часто покрывают цинком. Широко используется так называемый биметалл — это сталь покрытая для защиты медью.
Натрий
Натрий, тоже доступный и перспективный материал, но его сопротивляемость почти в три раза больше меди. Кроме того, металлический натрий обладает высокой химической активностью, что обязывает покрывать такой проводник герметичной защитой. Она же должна защищать проводник от механических повреждений, так как натрий очень мягкий и достаточно непрочный материал.

Сверхпроводимость
В таблице ниже, указано удельное сопротивление веществ при температуре 20 градусов. Указание температуры неслучайно, ведь удельное сопротивление напрямую зависит от этого показателя. Это объясняется тем, что при нагревании, повышается и скорость атомов, а значит вероятность встречи их с электронами тоже увеличится.


Интересно, что происходит с сопротивляемостью в условиях охлаждения. Впервые поведение атомов при очень низких температурах заметил Г. Камерлинг-Оннес в 1911 году. Он охладил ртутную проволоку до 4К и обнаружил падение её сопротивляемости до нуля. Изменение показателя удельной сопротивляемости у некоторых сплавов и металлов в условиях низкой температуры, физик назвал сверхпроводимостью.

Сверхпроводники переходят в состояние сверхпроводимости при охлаждении, и, при этом их оптические и структурные характеристики не меняются. Главное открытие состоит в том, что электрические и магнитные свойства металлов в сверхпроводящем состоянии сильно отличаются от их же свойств в обычном состоянии, а также от свойств других металлов, которые при понижении температуры не могут переходить в это состояние.
Применение сверхпроводников осуществляется, главным образом, в получении сверхсильного магнитного поля, сила которого достигает 107 А/м. Также разрабатываются системы сверхпроводящих линий электропередач.

Похожие материалы.

Расчет удельного сопротивления металлов, в частности, меди. Сопротивление меди в зависимости от температуры

Часто в электротехнической литературе встречается понятие «удельное меди». И невольно задаешься вопросом, а что же это такое?

Понятие «сопротивление» для любого проводника непрерывно связано с пониманием процесса протекания по нему электрического тока. Так как речь в статье пойдет о сопротивлении меди, то и рассматривать нам следует ее свойства и свойства металлов.

Когда речь идет о металлах, то невольно вспоминаешь, что все они имеют определенное строение — кристаллическую решетку. Атомы находятся в узлах такой решетки и совершают относительно них Расстояния и местоположение этих узлов зависит от сил взаимодействия атомов друг с другом (отталкивания и притяжения), и различны для разных металлов. А вокруг атомов по своим орбитам вращаются электроны. Их удерживает на орбите тоже равновесие сил. Только это к атому и центробежная. Представили себе картинку? Можно назвать ее, в некотором плане, статической.

А теперь добавим динамики. На кусок меди начинает действовать электрическое поле. Что же происходит внутри проводника? Электроны, сорванные силой электрического поля со своих орбит, устремляются к его положительному полюсу. Вот Вам и направленное движение электронов, а вернее, электрический ток. Но на пути своего движения они натыкаются на атомы в узлах кристаллической решетки и электроны, еще продолжающие вращаться вокруг своих атомов. При этом они теряют свою энергию и изменяют направление движения. Теперь становится немного понятнее смысл фразы «сопротивление проводника»? Это атомы решетки и вращающиеся вокруг них электроны оказывают сопротивление направленному движению электронов, сорванных электрическим полем со своих орбит. Но понятие сопротивление проводника можно назвать общей характеристикой. Более индивидуально характеризует каждый проводник удельное сопротивление. Меди в том числе. Эта характеристика индивидуальна для каждого металла, поскольку напрямую зависит только от формы и размеров кристаллической решетки и, в некоторой мере, от температуры. При повышении температуры проводника атомы совершают более интенсивное колебание в узлах решетки. А электроны вращаются вокруг узлов с большей скоростью и на орбитах большего радиуса. И, естественно, что свободные электроны при движении встречают и большее сопротивление. Такова физика процесса.

Для нужд электротехнической сферы налажено широкое производство таких металлов, как алюминий и медь, удельное сопротивление которых достаточно мало. Из этих металлов изготавливают кабели и различного типа провода, которые широко используются в строительстве, для производства бытовых приборов, изготовления шин, обмоток трансформаторов и других электротехнических изделий.

Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R . Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно — от его сопротивления.

Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S ,

где l- длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, а ρ — некий коэффициент пропорциональности.

Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее — у. с.) — так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление — это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.

Проводимость и сопротивление

У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:

σ=1/ρ, где ρ — это и есть удельное сопротивление вещества.

Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.

В растворах носителями заряда являются ионы.

Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:

  1. Проводники;
  2. Полупроводники;
  3. Диэлектрики.

Проводники и диэлектрики

Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны . Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.

Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).

Условной границей понятия «проводник» является ρ

Между этими двумя классами существуют вещества, называемые полупроводниками. Но выделение их в отдельную группу веществ связано не столько с их промежуточным состоянием в линейке «проводимость — сопротивление», сколько с особенностями этой проводимости в различных условиях.

Зависимость от факторов внешней среды

Проводимость — не совсем постоянная величина. Данные в таблицах, откуда берут ρ для расчетов, существуют для нормальных условий среды, то есть для температуры 20 градусов. В реальности для работы цепи сложно подобрать такие идеальные условия; фактически у.с. (а стало быть, и проводимость) зависят от следующих факторов:

  1. температура;
  2. давление;
  3. наличие магнитных полей;
  4. свет;
  5. агрегатное состояние.

Разные вещества имеют свой график изменения этого параметра в разных условиях. Так, ферромагнетики (железо и никель) увеличивают его при совпадении направления тока с направлением силовых линий магнитного поля. Что касается температуры, то зависимость здесь почти линейная (существует даже понятие температурного коэффициента сопротивления, и это тоже табличная величина). Но направление этой зависимости различно: у металлов оно повышается с повышением температуры, а у редкоземельных элементов и растворов электролитов увеличивается — и это в пределах одного агрегатного состояния.

У полупроводников зависимость от температуры не линейная, а гиперболическая и обратная: при повышении температуры их проводимость увеличивается. Это качественно отличает проводники от полупроводников. Вот так выглядит зависимость ρ от температуры у проводников:

Здесь представлены удельное сопротивление меди, платины и железа. Немного другой график у некоторых металлов, например, ртути — при понижении температуры до 4 К она теряет его почти полностью (такое явление называется сверхпроводимостью).

А для полупроводников эта зависимость будет примерно такая:

При переходе в жидкое состояние ρ металла увеличивается, а вот дальше все они ведут себя по-разному. Например, у расплавленного висмута оно ниже, чем при комнатной температуре, а у меди — в 10 раз выше нормального. Никель выходит из линейного графика еще при 400 градусах, после чего ρ падает.

Зато у вольфрама температурная зависимость настолько высока, что это становится причиной перегорания ламп накаливания. При включении ток нагревает спираль, и ее сопротивление увеличивается в несколько раз.

Также у. с. сплавов зависит от технологии их производства. Так, если мы имеем дело с простой механической смесью, то сопротивление такого вещества можно посчитать по среднему, а вот оно же у сплава замещения (это когда два и более элемента складываются в одну кристаллическую решетку) будет иным, как правило, куда большим. Например, нихром, из которого делают спирали для электроплиток, имеет такую цифру этого параметра, что этот проводник при включении в цепь греется до красноты (из-за чего, собственно, и используется).

Вот характеристика ρ углеродистых сталей:

Как видно, при приближении к температуре плавления оно стабилизируется.

Удельное сопротивление различных проводников

Как бы то ни было, а при расчетах используется ρ именно в нормальных условиях. Приведем таблицу, по которой можно сравнить эту характеристику у разных металлов:

Как видно из таблицы, лучший проводник — это серебро. И только его стоимость мешает массово применять его в производстве кабеля. У.с. алюминия тоже небольшое, но меньше, чем у золота.-7 Ом · м.

Разница между у. с. различных проводников определяет и их применение. Так, медь и алюминий массово применяются при производстве кабеля, а золото и серебро — в качестве контактов в ряде радиотехнических изделий. Высокоомные проводники нашли свое место среди производителей электроприборов (точнее, они и создавались для этого).

Изменчивость этого параметра в зависимости от условий внешней среды легла в основу таких приборов, как датчики магнитного поля, терморезисторы, тензодатчики, фоторезисторы.

Каждое вещество способно проводить ток в разной степени, на эту величину влияет сопротивление материала. Обозначается удельное сопротивление меди, алюминия, стали и любого другого элемента буквой греческого алфавита ρ. Эта величина не зависит от таких характеристик проводника, как размеры, форма и физическое состояние, обычное же электросопротивление учитывает эти параметры. Измеряется удельное сопротивление в Омах, умноженных на мм² и разделенных на метр.

Категории и их описание

Любой материал способен проявлять два типа сопротивления в зависимости от подаваемого на него электричества. Ток бывает переменным или постоянным, что значительно влияет на технические показатели вещества. Так, существуют такие сопротивления:

  1. Омическое. Проявляется под воздействием постоянного тока. Характеризует трение, которое создается движением электрически заряженных частиц в проводнике.
  2. Активное. Определяется по такому же принципу, но создается уже под действием переменного тока.

В связи с этим определений удельной величины тоже два. Для постоянного тока она равна сопротивлению, которое оказывает единица длины проводящего материала единичной фиксированной площади сечения. Потенциальное электрополе воздействует на все проводники, а также полупроводники и растворы, способные проводить ионы. Эта величина определяет проводящие свойства самого материала. Форма проводника и его размеры не учитываются, поэтому ее можно назвать базовой в электротехнике и материаловедении.

При условии прохождения переменного тока удельная величина рассчитывается с учетом толщины проводящего материала. Здесь уже происходит воздействие не только потенциального, но и вихревого тока, кроме того, принимается во внимание частота электрических полей. Удельное сопротивление этого типа больше, чем при постоянном токе, поскольку здесь идет учет положительной величины сопротивления вихревому полю. Также эта величина зависит от формы и размеров самого проводника. Именно эти параметры и определяют характер вихревого движения заряженных частиц.

Переменный ток вызывает в проводниках определенные электромагнитные явления. Они очень важны для электротехнических характеристик проводящего материала:

  1. Скин-эффект характеризуется ослаблением электромагнитного поля тем больше, чем дальше оно проникает в среду проводника. Это явление также носит название поверхностного эффекта.
  2. Эффект близости снижает плотность тока благодаря близости соседних проводов и их влиянию.

Эти эффекты являются очень важными при расчете оптимальной толщины проводника, так как при использовании провода, у которого радиус больше глубины проникновения тока в материал, остальная его масса останется незадействованной, а следовательно, такой подход будет неэффективным. В соответствии с проведенными расчетами эффективный диаметр проводящего материала в некоторых ситуациях будет следующим:

  • для тока в 50 Гц — 2,8 мм;
  • 400 Гц — 1 мм;
  • 40 кГц — 0,1 мм.

Ввиду этого для высокочастотных токов активно применяется использование плоских многожильных кабелей, состоящих из множества тонких проводов.

Характеристики металлов

Удельные показатели металлических проводников содержатся в специальных таблицах. По этим данным можно производить необходимые дальнейшие расчеты. Пример такой таблицы удельных сопротивлений можно увидеть на изображении.

На таблице видно, что наибольшей проводимостью обладает серебро — это идеальный проводник среди всех существующих металлов и сплавов. Если рассчитать, сколько потребуется провода из этого материала для получения сопротивления в 1 Ом, то выйдет 62,5 м. Проволоки из железа для такой же величины понадобится целых 7,7 м.

Какими бы замечательными свойствами ни обладало серебро, оно является слишком дорогим материалом для массового использования в электросетях, поэтому широкое применение в быту и промышленности нашла медь. По величине удельного показателя она стоит на втором месте после серебра, а по распространенности и простоте добычи намного лучше его. Медь обладает и другими преимуществами, позволившими ей стать самым распространенным проводником. К ним относятся:

Для применения в электротехнике используют рафинированную медь, которая после плавки из сульфидной руды проходит процессы обжигания и дутья, а далее обязательно подвергается электролитической очистке. После такой обработки можно получить материал очень высокого качества (марки М1 и М0), который будет содержать от 0,1 до 0,05% примесей. Важным нюансом является присутствие кислорода в крайне малых количествах, так как он негативно влияет на механические характеристики меди.

Часто этот металл заменяют более дешевыми материалами — алюминием и железом, а также различными бронзами (сплавами с кремнием, бериллием, магнием, оловом, кадмием, хромом и фосфором). Такие составы обладают более высокой прочностью по сравнению с чистой медью, хотя и меньшей проводимостью.

Преимущества алюминия

Хоть алюминий обладает большим сопротивлением и более хрупок, его широкое использование объясняется тем, что он не настолько дефицитен, как медь, а следовательно, стоит дешевле. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,028, а его низкая плотность обеспечивает ему вес в 3,5 раза меньше, чем медь.

Для электрических работ применяют очищенный алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Более высокую марку АВ00 используют для изготовления электролитических конденсаторов, электродов и алюминиевой фольги. Содержание примесей в этом алюминии составляет не более 0,03%. Существует и чистый металл АВ0000 , включающий не более 0,004% добавок. Имеют значение и сами примеси: никель, кремний и цинк незначительно влияют на проводимость алюминия, а содержание в этом металле меди, серебра и магния дает ощутимый эффект. Наиболее сильно уменьшают проводимость таллий и марганец.

Алюминий отличается хорошими антикоррозийными свойствами. При контакте с воздухом он покрывается тонкой пленкой окиси, которая и защищает его от дальнейшего разрушения. Для улучшения механических характеристик металл сплавляют с другими элементами.

Показатели стали и железа

Удельное сопротивление железа по сравнению с медью и алюминием имеет очень высокие показатели, однако благодаря доступности, прочности и устойчивости к деформациям материал широко используют в электротехническом производстве.

Хоть железо и сталь, удельное сопротивление которой еще выше, имеют существенные недостатки, изготовители проводникового материала нашли методы их компенсирования. В частности, низкую стойкость к коррозии преодолевают путем покрытия стальной проволоки цинком или медью.

Свойства натрия

Металлический натрий также очень перспективен в проводниковом производстве. По показателям сопротивления он значительно превышает медь, однако имеет плотность в 9 раз меньше, чем у неё. Это позволяет использовать материал в изготовлении сверхлёгких проводов.

Металлический натрий очень мягкий и совершенно неустойчив к любого рода деформационным воздействиям, что делает его использование проблемным — провод из этого металла должен быть покрыт очень прочной оболочкой с крайне малой гибкостью. Оболочка должна быть герметичной, так как натрий проявляет сильную химическую активность в самых нейтральных условиях. Он моментально окисляется на воздухе и демонстрирует бурную реакцию с водой, в том числе и с содержащейся в воздухе.

Еще одним плюсом использования натрия является его доступность. Его можно получить в процессе электролиза расплавленного хлористого натрия, которого в мире существует неограниченное количество. Другие металлы в этом плане явно проигрывают.

Чтобы рассчитать показатели конкретного проводника, необходимо произведение удельного числа и длины проволоки разделить на площадь ее сечения. В результате получится значение сопротивления в Омах. Например, чтобы определить, чему равно сопротивление 200 м проволоки из железа с номинальным сечением 5 мм², нужно 0,13 умножить на 200 и разделить полученный результат на 5. Ответ — 5,2 Ом.

Правила и особенности вычисления

Для измерения сопротивления металлических сред пользуются микроомметрами. Сегодня их выпускают в цифровом варианте, поэтому проведенные с их помощью измерения отличаются точностью. Объяснить ее можно тем, что металлы обладают высоким уровнем проводимости и имеют крайне маленькое сопротивление. Для примера, нижний порог измерительных приборов имеет значение 10 -7 Ом.

С помощью микроомметров можно быстро определить, насколько качественен контакт и какое сопротивление проявляют обмотки генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также электрические шины. Можно вычислить присутствие включений другого металла в слитке. Например, вольфрамовый кусок, покрытый позолотой, показывает вдвое меньшую проводимость, чем полностью золотой. Тем же способом можно определить внутренние дефекты и полости в проводнике.

Формула удельного сопротивления выглядит следующим образом: ρ = Ом · мм 2 /м . Словами ее можно описать как сопротивление 1 метра проводника , имеющего площадь сечения 1 мм². Температура подразумевается стандартная — 20 °C.

Влияние температуры на измерение

Нагревание или охлаждение некоторых проводников оказывает значительное влияние на показатели измерительных приборов. В качестве примера можно привести следующий опыт: необходимо подключить к аккумулятору спирально намотанную проволоку и подключить в цепь амперметр.

Чем сильнее нагревается проводник, тем меньше становятся показания прибора. Сила тока имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Следовательно, можно сделать вывод, что в результате нагрева проводимость металла уменьшается. В большей или меньшей степени так ведут себя все металлы, однако изменения проводимости у некоторых сплавов практически не наблюдается.

Примечательно, что жидкие проводники и некоторые твердые неметаллы имеют тенденцию уменьшать свое сопротивление с повышением температуры. Но и эту способность металлов ученые обратили себе на пользу. Зная температурный коэффициент сопротивления (α) при нагреве некоторых материалов, можно определять внешнюю температуру. Например, проволоку из платины, размещенную на каркасе из слюды, помещают в печь, после чего проводят измерение сопротивления. В зависимости от того, насколько оно изменилось, делают вывод о температуре в печи. Такая конструкция называется термометром сопротивления.

Если при температуре t 0 сопротивление проводника равно r 0, а при температуре t равно rt , то температурный коэффициент сопротивления равен

Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200 °C).

Электрический ток возникает в результате замыкания цепи с разностью потенциалов на зажимах. Силы поля воздействуют на свободные электроны и они перемещаются по проводнику. В процессе этого путешествия, электроны встречаются с атомами и передают им часть своей накопившейся энергии. В результате этого их скорость уменьшается. Но, из-за воздействия электрического поля, она снова набирает обороты. Таким образом, электроны постоянно испытывают на себе сопротивление, именно поэтому электрический ток нагревается.

Свойство вещества, превращать электроэнергию в тепло во время воздействия тока, и является электрическим сопротивлением и обозначается, как R, его измерительной единицей является Ом. Величина сопротивления зависит, главным образом от способности различных материалов проводить ток.
Впервые, о сопротивляемости заявил немецкий исследователь Г. Ом.

Для того, чтобы узнать зависимость силы тока от сопротивления, известный физик провел множество экспериментов. Для опытов он использовал различные проводники и получал различные показатели.
Первое, что определил Г. Ом — это то, что удельное сопротивление зависит от длинны проводника. То есть, если увеличивалась длинна проводника, сопротивление тоже увеличивалось. В результате, эта связь была определена, как прямо пропорциональная.

Вторая зависимость — это площадь поперечного сечения. Её можно было определить путем поперечного среза проводника. Площадь той фигуры, что образовалась на срезе и есть площадь поперечного сечения. Здесь связь получилась обратно пропорциональная. То есть чем больше была площадь поперечного сечения, тем меньше становилось сопротивление проводника.

И третья, важная величина, от которой зависит сопротивление, это материал. В результате того, что Ом использовал в опытах различные материалы, он обнаружил различные свойства сопротивляемости. Все эти опыты и показатели были сведены в таблицу из которой видно, различное значение удельной сопротивляемости у различных веществ.

Известно, что самые лучшие проводники — металлы. А какие из металлов лучшие проводники? В таблице показано, что наименьшей сопротивляемостью обладают медь и серебро. Медь используется чаще из-за меньшей стоимости, а серебро применяют в наиболее важных и ответственных приборах.

Вещества с высоким удельным сопротивлением в таблице, плохо проводят электрический ток, а значит могут быть прекрасными изоляционными материалами. Вещества обладающие этим свойством в наибольшей степени, это фарфор и эбонит.

Вообще, удельное электрическое сопротивление является очень важным фактором, ведь, определив его показатель, мы можем узнать из какого вещества сделан проводник. Для этого необходимо измерить площадь сечения, узнать силу тока с помощью вольтметра и амперметра, а также измерить напряжение. Таким образом мы узнаем значение удельного сопротивления и, с помощью таблицы легко выйдем на вещество. Получается, что удельное сопротивление — это в роде отпечатков пальцев вещества. Кроме этого, удельное сопротивление важно при планировании длинных электрических цепей: нам необходимо знать этот показатель, чтобы соблюдать баланс между длинной и площадью.

Есть формула, определяющая, что сопротивление равно 1 ОМ, если при напряжении 1В, его сила тока равняется 1А. То есть, сопротивление единичной площади и единичной длинны, сделанного из определенного вещества и есть удельное сопротивление.

Надо отметить также, что показатель удельного сопротивления напрямую зависит от частоты вещества. То есть от того имеет ли он примеси. Та, добавление всего одного процента марганца увеличивает сопротивляемость самого проводящего вещества — меди, в три раза.

Эта таблица демонстрирует величину удельного электрического сопротивления некоторых веществ.



Материалы с высокой проводимостью

Медь
Как мы уже говорили медь чаще всего применяется в качестве проводника. Это объясняется не только её низкой сопротивляемостью. Медь имеет такие преимущества, как высокая прочность, стойкость к коррозии, легкость в использовании и хорошая обрабатываемость. Хорошими марками меди считается М0 и М1. В них количество примесей не превышает 0,1%.

Высокая стоимость металла и его преобладающая в последнее время дефицитность побуждает производителей применять в качестве проводника алюминий. Также, используются сплавы меди с различными металлами.
Алюминий
Этот металл значительно легче меди, но алюминий обладает большими значениями теплоемкости и температуры плавления. В связи с этим для того, что довести его до расплавленного состояния требуется больше энергии, чем меди. Тем не менее нужно учитывать факт дефицитности меди.
В производстве электротехнических изделий применяется, как правило, алюминий марки А1. Он содержит не более 0,5% примесей. А металл наивысшей частоты — это алюминий марки АВ0000.
Железо
Дешевизна и доступность железа омрачается его высокой удельной сопротивляемостью. Кроме того, она быстро подвергается коррозии. По этой причине стальные проводники часто покрывают цинком. Широко используется так называемый биметалл — это сталь покрытая для защиты медью.
Натрий
Натрий, тоже доступный и перспективный материал, но его сопротивляемость почти в три раза больше меди. Кроме того, металлический натрий обладает высокой химической активностью, что обязывает покрывать такой проводник герметичной защитой. Она же должна защищать проводник от механических повреждений, так как натрий очень мягкий и достаточно непрочный материал.

Сверхпроводимость
В таблице ниже, указано удельное сопротивление веществ при температуре 20 градусов. Указание температуры неслучайно, ведь удельное сопротивление напрямую зависит от этого показателя. Это объясняется тем, что при нагревании, повышается и скорость атомов, а значит вероятность встречи их с электронами тоже увеличится.


Интересно, что происходит с сопротивляемостью в условиях охлаждения. Впервые поведение атомов при очень низких температурах заметил Г. Камерлинг-Оннес в 1911 году. Он охладил ртутную проволоку до 4К и обнаружил падение её сопротивляемости до нуля. Изменение показателя удельной сопротивляемости у некоторых сплавов и металлов в условиях низкой температуры, физик назвал сверхпроводимостью.

Сверхпроводники переходят в состояние сверхпроводимости при охлаждении, и, при этом их оптические и структурные характеристики не меняются. Главное открытие состоит в том, что электрические и магнитные свойства металлов в сверхпроводящем состоянии сильно отличаются от их же свойств в обычном состоянии, а также от свойств других металлов, которые при понижении температуры не могут переходить в это состояние.
Применение сверхпроводников осуществляется, главным образом, в получении сверхсильного магнитного поля, сила которого достигает 107 А/м. Также разрабатываются системы сверхпроводящих линий электропередач.

Похожие материалы.

Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:

где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)

Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.

Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление, одно из составляющих , выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.

Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.

Например, проволочный , изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.

В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.

В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.

  • Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
  • Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка

Сопротивление провода

Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:

Где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)

В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:

R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом

Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.

Поверхностное сопротивление

Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:


Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:

где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.

Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Рекомендуем также

Металлы и коррозионная стойкость

Основной проблемой обрабатывающей промышленности является коррозия металлов в трубах, клапанах и других частях конструкций. Допустимые комбинации более или менее агрессивных жидкостей и обычно используемых материалов указаны ниже.

Примечание! Помните, что коррозия — сложная проблема, которая зависит от сочетания материалов и жидкостей, температуры жидкости, окружающей среды и гальванических токов в конструкциях.Приведенную ниже таблицу необходимо использовать с осторожностью. Всегда уточняйте у производителя материала.

Для полного стола с дюриметом, монелем, хастелоем, титаном, сплавом на основе кобальта и нержавеющей сталью 416 — поверните экран!

90 059 3 9005 9 2 9 0059 1 9005 9 1 9 0059 1 9005 9 3
Коррозионная стойкость 1) Хорошо 2) Будьте осторожны 3) Не используется
Жидкость Металл
Углеродистая сталь Чугун Нержавеющая сталь 302 и 304 Нержавеющая сталь 316 Бронза Durimet Монель Hasteloy B Hasteloy C Титан Сплав на основе кобальта 6 Нержавеющая сталь 416
Ацетальдегид 60 1 1 1 1 1 1 1 нет 1 нет нет 1
Уксусная кислота, без воздуха 3 3 2 2 2 1 2 1 1 1 1 9 0060 3
Уксусная кислота, газированная 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3
Уксусная кислота, пары 3 3 1 1 2 2 2 na 1 1 1 3
Ацетон 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Ацетилен 1 1 1 1 1 1 1 1 na 1 1
Спирты 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Сульфат алюминия 3 3 1 1 2 1 2 1 1 1 na 3
Аммиак 1 1 1 1 3 1 3 1 1 1 1 1
Хлорид аммония 3 3 2 2 2 1 2 1 1 1 2 3
Нитрат аммония 1 3 1 1 1 3 1 1 1 1 3
Фосфат аммония 4 3 1 1 2 2 2 1 1 1 1 2
Сульфат аммония 3 3 2 1 2 1 1 1 1 1 1 3
Сульфит аммония 3 3 1 1 3 1 3 na 1 1 1 2
Анилин 3 3 1 1 3 1 2 1 9006 0 1 1 1 3
Асфальт 1 1 1 1 1 1 1 1 1 na 1 1
Пиво 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2
Бензол ( бензол) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Бензойная кислота 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1
Бори в кислота 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
Бутан 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Хлорид кальция (щелочной) 2 2 3 2 3 1 1 1 1 1 нет данных 3
Гипохлорит кальция 3 3 2 2 2 1 2 3 1 1 нет данных 3
Карболовая кислота 2 2 1 9 0060 1 1 1 1 1 1 1 1
Углекислый газ, сухой 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Двуокись углерода, влажный 3 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1
Дисульфид углерода 1 1 1 1 3 1 2 1 1 1 1 2
Тетрахлорметан 2 2 2 2 1 1900 60 1 2 1 1 na 3
Углекислота 3 3 2 2 2 1 1 1 1 1
Хлорсодержащий газ 1 1 2 2 2 1 1 1 1 1 2 3
Хлор, влажный 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 2 3
Хлор жидкий 3 3 3 3 2 2 3 3 1 1 3
Хромовая кислота 3 3 3 2 3 3 1 3 1 1 2 3
Лимонная кислота 3 3 2 1 1 1 2 1 1 1 2
Коксовый газ 1 1 1 1 2 1 2 1 1 1 1 1
Сульфат меди 3 3 2 2 2 1 3 na 1 1 na 1
Хлопковое масло 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Креозот 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1
Этан 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Эфир 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Этилхлорид 3 3 1 1 1 1 9006 0 1 1 1 1 1 2
Этилен 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Этиленгликоль 1 1 1 1 1 1 1 нет данных нет нет 1 1
Хлорид железа 3 3 3 3 3 3 3 3 2 1 2 3
Формальдегид 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1900 60 1 1
Муравьиная кислота 3 3 2 2 1 1 1 1 1 3 2 3
R-12 дихлордифторметан влажный 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 na
R-12 дихлордифторметан сухой 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 na
Фурфурол 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 90 060
Бензин 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Глюкоза 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Соляная кислота, газированная 3 3 3 3 3 3 3 1 2 1/2 2 3
Соляная кислота, без воздуха 3 3 3 3 3 3 3 1 2 1/2 2 3
Плавиковая кислота, с газом 2 3 3 2 3 2 3 1 1 3 2 3
Плавиковая кислота, без воздуха 1 3 3 2 3 2 1 1 1 3 na 3
Водород 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Пероксид водорода 2 1 1 3 1 3 2 2 1 нет данных 2
Сероводород жидкий 3 3 1 1 3 2 3 1 1 1 1 3
Гидроксид магния 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1
Меркурий 1 1 1 1 3 1 2 1 1 1 1 1
Метанол 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Метилэтилкетон 1 1 1 1 1 1 9006 0 1 1 1 1 1
Молоко 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3
Природный газ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Азотная кислота 3 3 1 2 3 1 3 3 2 1 3 3
Олеиновая кислота 3 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1
Щавелевая кислота 3 3 2 2 2 1 2 1 1 2 2 2
Кислород 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Нефтяные масла 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Фосфорная кислота, газированная 3 3 1 1 3 1 3 1 1 2 1 3
Фосфорная кислота, безвоздушная 900 60 3 3 1 1 3 1 2 1 1 2 1 3
Пары фосфорной кислоты 3 3 2 2 3 1 3 1 2 3 3
Пикриновая кислота 3 3 1 1 3 1 3 1 1 нет данных нет 2
Хлорид калия 2 2 1 1 2 1 2 1 1 1 нет данных 3
Гидроксид калия 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 нет данных 2
Пропан 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Канифоль 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Нитрат серебра 3 3 1 1 3 1 3 1 1 1 2 2
Ацетат натрия 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1
Карбонат натрия 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
Хлорид натрия 3 3 2 2 1 1 1 1 1 1 1 2
Натрий хромат 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Гидроксид натрия 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 2
Гипохлорит натрия 3 3 3 3 3 2 3 3 1 1 na 3
Тиосульфат натрия 3 3 1 1 3 1 3 1 1 1 na 2
Хлорид олова 2 2 3 1 3 1 2 1 1 1 нет данных 3
Стеариновая кислота 1 3 1 1 2 1 2 1 1 1 2 2
Сульфатный щелок 900 60 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1
Сера 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1
Диоксид серы, сухой 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2
Триоксид серы, сухой 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 2
Серная кислота газированная 3 3 3 3 1 3 1 1 2 2 3
Серная кислота, без воздуха 3 3 3 3 2 1 2 1 1 2 2 3
Серная кислота 3 3 2 2 2 1 3 1 1 1 2 3
Tar 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Трихлорэтилен 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2
Скипидар 2 2 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1
Уксус 3 3 1 1 2 1 1 1 1 na 1 3
Система питания парового котла 2 3 1 1 3 1 1 1 1 1 1 2
Вода дистиллированная 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
Вода, море 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 3
Виски 3 3 1 1 1 1 2 1 1 1 1 3
Вино 3 3 1 1 1 1 2 1 1 1 1 3
Хлорид цинка 3 3 3 3 3 1 3 1 1 1 2 3
Сульфат цинка 3 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2

Удельное сопротивление (ρ) и проводимость (σ) металлов , Сплавы, горные породы и почвы


Авторские права: 1996-2024

Web master:

Юбка Blatten Berger ,

BSEE — KB3UON

RF Cafe начало свою деятельность в 1996 году как «RF Tools» в веб-пространстве с псевдонимом AOL. 2 МБ.Его основная цель состояла в том, чтобы предоставить мне быстрый доступ к обычно необходимым формулы и справочные материалы при выполнении моей работы в качестве ВЧ системы и схемы инженер-проектировщик. Всемирная паутина (Интернет) была в значительной степени неизвестной сущностью в время и пропускная способность были дефицитом. Модемы с коммутируемым доступом выросли со скоростью 14,4 кбит / с набирая телефонную линию, и приятный женский голос объявил: «У вас есть Почта »при поступлении нового сообщения …

Все товарные знаки, авторские права, патенты и другие права собственности на изображения и текст, использованный на сайте RF Cafe, настоящим обозначен краем .

Сайт моего хобби:

Самолеты и Ракеты .com

Удельное сопротивление, также именуемое как удельное сопротивление, зависит от природы материала, а также его объема определение (форма и размер).Удельное сопротивление выражается в единицах, которые являются произведением сопротивление и длина; например, Ом · см. Символ, наиболее часто используемый для обозначения удельного сопротивления. есть rho (ρ).

Электропроводность — это величина, обратная сопротивлению. Электропроводность выражается в единицах, являющихся частным от проводимость (Сименс) и длина; например, См / см. Символ, наиболее часто используемый для удельное сопротивление — сигма (σ).

В качестве примера расчета сопротивления объема рассмотрим рисунок слева.Предположим, что медный провод 12 AWG с удельным сопротивлением (из таблицы) 1,72×10 -6 Ом · см, площадь поперечного сечения (A) 0,03309 см 2 и длина 1 метр. По данной формуле его сопротивление составляет:

,

, что хорошо согласуется с типичными указанными значениями Ом / км, опубликованными производителями проводов. Alpha утверждает, что 1,59 Ом / 1000 ‘или 5,22 Ом / км.

Таблица Значения удельного сопротивления ниже взяты из справочных данных для радио. Инженеры , 1995, Самс Паблишинг.Пожалуйста, проверьте точность у другого источника. Видеть Таблица пород и грунтов внизу. Интересное примечание: никель-серебро соединение фактически не содержит серебра; его название происходит от серебристого цвета.

Алюмель твердый 33,3 0 0,0012
Алюминий жидкий

твердый

20,3

2,62

670

20

.0039

Сурьма жидкий

твердый

123

39,2

800

20

0,0036

мышьяк твердый 35 0 0,0042
Бериллий твердый 4,57 20
висмут жидкий

твердый

128.9

115

300

20

0,004

Бор твердый 1,8х10 12 0
Латунь (66 Cu, 34 Zn) твердый 3,9 20 0,002
Кадмий жидкий

твердый

34

7.5

400

20

0,0038

Углерод алмаз

графит

графен

5×10 20

1400

15

20

-0,0005

Церий твердый 78 20
Цезий жидкий

твердый

36.6

20

30

20

Chromax (15 Cr, 35 Ni, остальное Fe) твердый 100 20 0,00031
хромель твердый 70-110 0 0,00011-0,000054
Хром твердый 2,6 0
Кобальт твердый 9.7 20 0,0033
Константан (55 Cu, 45 Ni) твердый 44,2 20 0,0002
Медь (отожженная) жидкий

твердый

21,3

1,7241

1083

20

0,0039

Галлий твердый

жидкий

27

53

30

0

Золото жидкий

твердый

30.8

2,44

1063

20

0,0034

Гранит твердый 1×10 13 — 1×10 15
Гафний твердый 32,1 20
Индий жидкий

твердый

29

9

157

20

0.00498

Иридий твердый 5,3 20 0,0039
Утюг твердый 9,71 20 0,0052-0,0062
Ковар A (29, Ni, 17 Co, 0,3 Mn, остальное Fe) твердый 45-84 20
Поток лавы (основной)

Лава, свежая

жидкость 1×10 12 — 1×10 13
Свинец жидкий

твердый

98

21.9

400

20

0,004

PbO 2 твердый 92
Литий жидкий

твердый

45

9,3

230

20

0,003

0,005

Магний твердый 4.46 20 0,004
Марганец твердый 5 20
MnO 2 твердый 6000000 20
Магнанин (84 Cu, 12 Mn, 4 Ni) твердый 44 20 ± 0,0002
Меркурий жидкий

твердый

95.8

21,3

20

-50

0,00089
Молибден твердый 5,17

4,77

0

20

0,0033

Металлический монель (67 Ni, 30 Cu, 1,4 Fe) твердый 42 20 0,002
Неодим твердый 79 18
Нихром (65 Ni, 12 Cr, 23 Fe) твердый 100 20 0.00017
Никель твердый 6,9 20 0,0047
Никель-серебро (64 Cu, 18 Zn, 18 Ni) твердый 28 20 0,00026
Ниобий твердый 12,4 20
Осмий твердый 9 20 0.0042
Палладий твердый 10,8 20 0,0033
Фосфорная бронза (4 Sn, 0,5 P, остальное Cu) твердый 9,4 20 0,003
Платина твердый 10,5 20 0,003
Плутоний твердый 150 20
Калий жидкий

твердый

13

7

62

20

0.006

празеодим твердый 68 25
Рений твердый 19,8 20
Родий твердый 5,1 20 0,0046
Рубидий твердый 12.5 20
Рутений твердый 10 20
Селен твердый 1,2 20
Серебро твердый 1,62 20 0,0038
Натрий жидкий

твердый

9.7

4,6

100

20

Сталь (0,4-0,5 C, остальное Fe) твердый 13–22 20 0,003
Сталь, марганец (13 Mn, 1 C, 86 Fe) твердый 70 20 0,001
Сталь, нержавеющая (0,1 C, 18 Cr, 8 Ni, остальное Fe) твердый 90 20
Стронций твердый 23 20
сера твердый 2х10 23 20
Тантал твердый 13.1 20 0,003
Таллий твердый 18,1 20 0,004
торий твердый 18 20 0,0021
Олово твердый 11,4 20 0,0042
Титан твердый 47.8 25
Тофет А (80 Ni, 20 Cr) твердый 108 20 0,00014
Вольфрам твердый 5,48 20 0,0045
Вт 2 O 5 твердый 450 20
WO 3 твердый 2х10 11 20
Уран твердый 29 0 0.0021
цинк жидкий

твердый

35,3

6

420

20

0,0037

цирконий твердый 40 20 0,0044

Гранит 10 7 — 10 9
Поток лавы (основной)

Лава, свежая

10 6 — 10 7

3×10 5 — 10 6

Мрамор

Мрамор, белый

Мрамор, желтый

4×10 8

10 10

10 10

Кварц, жила, массив > 10 6
Сланец, слюда 10 7
Сланец, пласт

Сланец, не такой

10 5

10 4

Известняк

Известняк кембрийский

10 4

10 4 -10 5

Песчаник

Песчаник, восточный

10 5

3×10 3 -10 4

Глина синяя

Глина огненная

2×10 4

2×10 5

Глинистая земля 10 4 — 4х10 4
Гравий 10 5
Песок сухой

Песок влажный

10 5 — 10 6

10 6 — 10 5

Опубликовано: 13 июля, 2018

% PDF-1.5 % 25 0 объект > эндобдж xref 25 165 0000000016 00000 н. 0000004247 00000 н. 0000004346 00000 п. 0000005041 00000 н. 0000005357 00000 н. 0000005724 00000 н. 0000005760 00000 н. 0000005933 00000 н. 0000006263 00000 н. 0000006374 00000 н. 0000006487 00000 н. 0000006610 00000 н. 0000006735 00000 н. 0000006860 00000 н. 0000006985 00000 н. 0000007108 00000 н. 0000012294 00000 п. 0000016865 00000 п. 0000022229 00000 п. 0000026317 00000 п. 0000029094 00000 н. 0000031731 00000 п. 0000032127 00000 п. 0000032471 00000 п. 0000032496 00000 п. 0000032966 00000 п. 0000033052 00000 п. 0000033692 00000 п. 0000034268 00000 п. 0000034688 00000 п. 0000035190 00000 п. 0000035361 00000 п. 0000035925 00000 п. 0000036265 00000 п. 0000036822 00000 н. 0000036961 00000 п. 0000040240 00000 п. 0000040529 00000 п. 0000041339 00000 п. 0000041625 00000 п. 0000041913 00000 п. 0000042200 00000 н. 0000042488 00000 п. 0000042776 00000 п. 0000043062 00000 п. 0000043702 00000 п. 0000043991 00000 п. 0000044280 00000 п. 0000049371 00000 п. 0000049657 00000 п. 0000049730 00000 п. 0000050019 00000 п. 0000050092 00000 п. 0000050381 00000 п. 0000050454 00000 п. 0000050742 00000 п. 0000050815 00000 п. 0000051104 00000 п. 0000051177 00000 п. 0000051463 00000 п. 0000051536 00000 п. 0000051821 00000 п. 0000051894 00000 п. 0000051967 00000 п. 0000054571 00000 п. 0000054644 00000 п. 0000054932 00000 п. 0000055005 00000 п. 0000055314 00000 п. 0000055387 00000 п. 0000056613 00000 п. 0000056686 00000 п. 0000061339 00000 п. 0000061412 00000 п. 0000063123 00000 п. 0000063196 00000 п. 0000066171 00000 п. 0000068820 00000 н. 0000068894 00000 п. 0000068964 00000 н. 0000069038 00000 п. 0000069118 00000 п. 0000069409 00000 п. 0000069483 00000 п. 0000069774 00000 п. 0000069848 00000 п. 0000070138 00000 п. 0000070212 00000 п. 0000070499 00000 п. 0000070573 00000 п. 0000070860 00000 п. 0000070934 00000 п. 0000071219 00000 п. 0000071293 00000 п. 0000071581 00000 п. 0000071655 00000 п. 0000071943 00000 п. 0000072017 00000 п. 0000072309 00000 п. 0000072383 00000 п. 0000072676 00000 п. 0000072750 00000 п. 0000073040 00000 п. 0000073114 00000 п. 0000073404 00000 п. 0000073478 00000 п. 0000073552 00000 п. 0000073844 00000 п. 0000073918 00000 п. 0000074209 00000 п. 0000074283 00000 п. 0000074575 00000 п. 0000074649 00000 п. 0000074941 00000 п. 0000075015 00000 п. 0000075306 00000 п. 0000075380 00000 п. 0000075671 00000 п. 0000075745 00000 п. 0000075869 00000 п. 0000075993 00000 п. 0000076117 00000 п. 0000076241 00000 п. 0000076365 00000 п. 0000076489 00000 п. 0000076613 00000 п. 0000076737 00000 п. 0000076861 00000 п. 0000076987 00000 п. 0000077113 00000 п. 0000077239 00000 п. 0000077363 00000 п. 0000077487 00000 п. 0000077611 00000 п. 0000077685 00000 п. 0000077759 00000 п. 0000078050 00000 п. 0000078124 00000 п. 0000078415 00000 п. 0000078489 00000 п. 0000078779 00000 п. 0000078853 00000 п. 0000079145 00000 п. 0000079219 00000 п. 0000079511 00000 п. 0000079585 00000 п. 0000079877 00000 п. 0000079951 00000 н. 0000080243 00000 п. 0000080317 00000 п. 0000080609 00000 п. 0000080683 00000 п. 0000080974 00000 п. 0000081048 00000 п. 0000081338 00000 п. 0000081412 00000 п. 0000081704 00000 п. 0000081778 00000 п. 0000082070 00000 п. 0000082144 00000 п. 0000082436 00000 п. 0000082510 00000 п. 0000082802 00000 п. 0000133437 00000 н. 0000003596 00000 н. трейлер ] / Назад 631460 >> startxref 0 %% EOF 189 0 объект > поток hb«a`g`t

Паттерны устойчивости штаммов Frankia к тяжелым металлам

Appl Environ Microbiol.2002 Feb; 68 (2): 923–927.

Джоэл В. Ричардс

Кафедра микробиологии, Университет Нью-Гэмпшира, Дарем, Нью-Гэмпшир 03824-2617 1

Гленн Д. Крумхольц

Кафедра микробиологии, Университет Нью-Гэмпшира, Дарем, Нью-Гэмпшир 03824- 2617 1

Мэтью С. Чвал

Кафедра микробиологии, Университет Нью-Гэмпшира, Дарем, Нью-Гэмпшир 03824-2617 1

Луи С. Тиса

Кафедра микробиологии, Университет Нью-Гэмпшира, Дарем, Нью-Гэмпшир 03824-2617 1

Кафедра микробиологии, Университет Нью-Гэмпшира, Дарем, Нью-Гэмпшир 03824-2617 1

* Автор, отвечающий за переписку.Почтовый адрес: Департамент микробиологии Университета Нью-Гэмпшира, 46 College Rd., Durham, NH 03824-2617. Телефон: (603) 862-2442. Факс: (603) 862-2621. Электронная почта: [email protected]

Текущий адрес: Proteome Inc., Беверли, Массачусетс 01915.

§ Текущий адрес: Департамент микробиологии, Университет штата Мичиган, Ист-Лансинг, Мичиган 48824.

Получено 20 июля 2001 г .; Принято 1 ноября 2001 г.

Copyright © 2002, Американское общество микробиологов. Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Чувствительность 12 штаммов Frankia к тяжелым металлам была определена методом ингибирования роста. В целом все штаммы были чувствительны к низким концентрациям (<0,5 мМ) Ag 1+ , AsO 2 1−, Cd 2+ , SbO 2 1− и Ni 2+ , но большинство штаммов были менее чувствительны к Pb 2+ (от 6 до 8 мМ), CrO 4 2− (от 1,0 до 1,75 мМ), AsO 4 3− ( > 50 мМ) и SeO 2 2- (1.От 5 до 3,5 мМ). В то время как большинство штаммов были чувствительны к 0,1 мМ Cu 2+ , четыре штамма были устойчивы к повышенным уровням Cu 2+ (от 2 до 5 мМ и концентрациям до 20 мМ). Механизм устойчивости к SeO 2 2-, по-видимому, включает восстановление оксианиона селенита до нерастворимого элементарного селена, тогда как устойчивость к Pb 2+ и устойчивость к Cu 2+ могут включать механизмы секвестрации или связывания. Показания механизмов резистентности к другим тяжелым металлам были не столь ясны.

Frankia , член отряда Actinomycetales , образует симбиотическую азотфиксирующую ассоциацию с множеством древесных двудольных растений (обзоры см. В ссылках 3 и 28). Известно, что представители этого рода бактерий связаны с более чем 200 видами растений, представляющими восемь семейств растений. Эти бактерии фиксируют N 2 из атмосферы и производят значительное количество фиксированного азота на планете. Актиноризные растения имеют экологическое значение как растения-первопроходцы и имеют экономическое значение для мелиорации земель, лесовозобновления и стабилизации почв.

Отсутствие прочно установленной генетической системы является основным препятствием в выяснении механизма актиноризной азотфиксации и взаимодействий между растениями и микробами (обзоры см. В ссылках 22, 23 и 25). Для Frankia существует нехватка генетических маркеров. Некоторые из наиболее полезных генетических маркеров включают устойчивость к антибиотикам, устойчивость к антиметаболитам и устойчивость к тяжелым металлам. Эти непосредственно выбираемые признаки обеспечивают механизм положительного отбора в генетических исследованиях, а также полезны при разработке векторов клонирования.Например, устойчивость к металлам была полезна при разработке векторов клонирования для Rhodococcus , другого члена Actinomycetales (8). Ранее мы разработали анализ ингибирования роста, который использовался для скрининга нескольких штаммов Frankia на устойчивость к антибиотикам (27). Хотя в этом исследовании было описано несколько важных маркеров устойчивости к антибиотикам, мы были заинтересованы в идентификации других селектируемых генетических маркеров. Поскольку актиноризные растения использовались для мелиорации земель на территориях с открытой добычей полезных ископаемых, мы предположили, что, возможно, бактерии устойчивы к тяжелым металлам.Целью этого исследования было расширить использование нашего анализа ингибирования роста для выявления новых селектируемых маркеров устойчивости к тяжелым металлам.

Frankia штаммов ACN1 AG (14), CcI3 (29), Cc1.17 (18), CN3 (20), сукцинатный вариант CpI1 (CpI1-S) (5, 26), вариант пропионата CpI1 (CpI1 -P) (5, 26), DC12 (1), EI5c (17), EAN1pec (16), EuI1c (2), EUN1f (14) и QA3 (12) выращивали и поддерживали в основной ростовой среде с NH . 4 Cl в качестве источника азота, как описано ранее (26, 27).Для анализов чувствительности к тяжелым металлам базальная среда для выращивания содержала 20 мМ глюкозы и 20 мМ сукцинат в качестве источников углерода и энергии (среда с глюкозой сукцинат). Для штаммов EUN1f, Cc1.17, CpI1-P и QA3 питательная среда содержала 5 мМ пропионата вместо глюкозы и сукцината. Для сравнения в этом исследовании также использовались Escherichia coli W3110, Bacillus subtilis 168, Micromonospora echinospora ATCC 15836 и Streptomyces viridochromogenes NRRL B-1511.

Чувствительность штаммов Frankia к тяжелым металлам определялась с помощью пластинчатого анализа ингибирования роста, который первоначально был разработан для проверки чувствительности к антибиотикам (27). Для Cu 2+ , AsO 2 1−, AsO 4 3− и Pb 2+ стандартную питательную среду заменяли на среду для выращивания с низким содержанием фосфата, которая содержала 1 мМ K 2 HPO 4 . Ионы металлов, в том числе AgNO 3 , Na 2 HAsO 4 , NaAsO 2 , CdCl 2 , CoCl 2 , K 2 CrO 4 , CuCl 2 2, NiCl , Pb (NO 3 ) 2 , K (SbO) C 4 H 4 O 6 и Na 2 SeO 2 , добавляли в питательную среду при концентрациях 0 .005, 0,01, 0,05, 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,0, 4,0, 5,0, 6,0, 8,0, 10,0 и 20,0 мМ; AsO 4 3-9 также испытывали при концентрациях 25 и 50 мМ. Для этих экспериментов в качестве инокулята использовали 14–21-дневные культуры, а гифы фрагментировали с помощью гомогенизатора тканей. Каждый посевной материал (0,5 мл) добавляли в стерильную пробирку Falcon объемом 10 мл, а также в пробирку добавляли 3,0 мл 0,8% бакто-агара (Difco) при 45 ° C. Содержимое пробирки перемешивали встряхиванием с помощью вихревой мешалки и выливали на поверхность планшета.Большинство планшетов инкубировали при 30 ° C; Исключение составляли планшеты, содержащие штаммы DC12 и EAN1pec, которые инкубировали при 25 ° C, и планшеты, содержащие штамм Cc1.17, которые инкубировали при 28 ° C.

Рост оценивали через 2 недели и наблюдали в течение дополнительных 6 недель. При использовании этого анализа рост можно было легко оценить визуально. Рост оценивали относительно роста контроля с использованием шкалы от + до ++++. У некоторых штаммов Frankia рост на контрольных планшетах 10 0 привел к образованию толстого бактериального газона.После разведения и посева также оценивали общее количество фрагментов гиф. В среднем для каждого анализа высевали примерно 10 7 фрагментов. Планшеты, которые имели такой же рост, как и неразбавленный контроль, были оценены как ++++, а планшеты, показавшие 2-логарифмическое снижение, были оценены как +++. Таким образом, показатели роста +++, ++ и + были эквивалентны росту на контрольных планшетах 10 -2 , 10 -4 и 10 -6 соответственно. Отрицательный результат свидетельствовал об отсутствии роста.Для E. coli и B. subtilis клетки инкубировали при 37 ° C и рост оценивали в дни 1 и 2. Для S. viridochromogenes и M. echinospora клетки инкубировали при 28 ° C. и рост оценивали на 7 и 14 дни.

Рост определяли количественно относительно роста контроля, не содержащего металлов, как описано выше. Для оценки уровней устойчивости использовались следующие два параметра: МИК и максимальная переносимая концентрация (МТС).MTC — это самая высокая концентрация металла, которая не влияет на количество жизнеспособных бактерий, и используется с селективными средами, предназначенными для стимулирования роста устойчивых бактерий, обеспечивая эффективный контрселекцию для нежелательных бактерий (19). Значения были определены путем осмотра после того, как относительный рост был нанесен на график в зависимости от логарифма концентрации металла. МИК определяли путем определения пересечения кривой выживаемости с горизонтальной осью (рис.). В каждом эксперименте каждый металл тестировался в двух экземплярах, и каждый металл тестировался в трех-семи повторных экспериментах.Во всех случаях в проведенных экспериментах были получены аналогичные результаты.

Frankia рост как функция концентрации тяжелых металлов (хроматов). Рост оценивали по шкале от 0 до ++++, как описано в тексте.

Чувствительность к тяжелым металлам.

Штаммы, которые показали устойчивость к металлам, как определено анализом на планшете (таблицы и), также были устойчивы к тем же металлам в бульонных культурах (данные не показаны). Все штаммы Frankia были чувствительны к Ag 1+ , Ni 2+ , Cd 2+ , SbO 2 1− и AsO 3 1−.По сравнению с контрольными бактериями несколько штаммов Frankia имели высокие значения MIC (≥0,4 мМ) для Co 2+ и считались устойчивыми к кобальту. Большинство штаммов Frankia были устойчивы к AsO 4 3−, Pb 2+ , SeO 2 2− и CrO 4 2−. Некоторые из этих свойств сопротивления металлов и влияние Cu 2+ описаны ниже.

ТАБЛИЦА 1.

МИК 10 тяжелых металлов для 12 штаммов Frankia и других организмов

850 0 CrO 950 945 2 17 900 AG 946 946 946 946 0,5 946 946
Штамм или организм МИК (мМ) a :
AgNO 3 Na 2 HAsO 4 NaAsO 2 CdCl 2 CoCl 2 CoCl 2 0 CoCl 2 Pb (НЕТ 3 ) 2 K (SbO) C 4 H 4 O 6 Na 2 SeO 2
<0.05 > 50 0,5 0,25 0,5 1,0 0,3 8,0 0,75 0,5
Cc1,17 <0,05 > 50 0,2 1,0 1,0 0,5 6,0 0,25 2,0
CcI3 <0,05 50 0,1 0,3 0,3 0.1 0,3 6,0 0,25 0,3
CN3 <0,05 40 0,1 0,4 0,4 1,75 0,3 8,0 0,3
CpI1-P <0,05 50 0,25 0,25 0,5 1,75 0,3 7,0 0,25 0,5
CpI1-S 900.05 30 0,1 0,25 0,3 1,5 0,3 5,0 0,5 <0,5
DC12 <0,05 50 0,1 0,4 1,5 0,3 6,0 0,25 1,5
EAN1pec <0,05 30 0,1 0,4 0,3 1.0 0,2 8,0 0,25 0,3
EI5c <0,05 25 0,1 <0,1 0,3 1,0 0,3 5,0 0,2
EuI1c <0,05 5 0,05 0,25 0,3 1,0 0,2 8,0 0,5 2,0
EUN1f <0 0 0 05 > 50 0,1 0,3 0,3 1,0 0,3 6,0 0,25 2,0
QA3 <0,05 > 50 0,5 0,1 0,5 0,3 8,0 0,25 0,3
B. subtilis <0,05 30 3,0 <0.1 0,2 0,3 0,2 3,0 1,0 1,0
E. coli <0,05 10 3,0 0,3 0,2 <0,05 900 0,2 2,0 2,0 0,5
M. echinospora <0,05 10 0,5 0,1 0,2 1,0 0.2 3,0 0,25 1,5
S. viridochromogenes <0,05 5 0,3 0,1 0,2 1,5 0,3 3,0 3,0

ТАБЛИЦА 2.

MTC девяти тяжелых металлов для 12 штаммов Frankia и других организмов

9 21 0,1 0,1
Штамм или организм MTC (мМ) a :
Na 2 HAsO 4 NaAsO 2 CdCl 2 CoCl 2 K 2 CrO K 2 CrO 4 9509 (НЕТ 3 ) 2 K (SbO) C 4 H 4 O 6 Na 2 SeO 2
ACN60 946 AG21 .5 0,1 0,1 0,1 0,5 0,1 6,0 0,1 0,1
Cc1,17 25 0,05 0,05 0,1 0,5 4,0 0,1 0,1
CcI3 10 <0,01 0,1 0,1 <0,01 0,1 4,0 0.1 <0,1
CN3 10 0,01 0,1 0,1 1,0 0,1 4,0 0,1 0,5
CpI1-P 0,05 900 <0,1 0,1 1,0 0,1 3,0 0,1 0,1
CpI1-S 1,0 0,01 <0,1 0.1 0,5 0,1 2,0 0,1 0,1
DC12 10,0 <0,01 <0,01 0,1 0,5 0,1 4,0 <0,1 0,5
EAN1pec 10,0 0,05 0,05 0,1 0,5 0,1 4,0 0,1 0,1
EI5c 5.0 0,05 <0,1 0,1 0,1 0,1 3,0 <0,1 0,5
EuI1c <1,0 <0,01 0,1 <0,1 0,1 5,0 0,1 0,5
EUN1f 10,0 0,05 <0,1 0,1 0,1 0,1 4.0 0,1 0,1
QA3 1,0 0,1 <0,05 <0,05 0,25 <0,1 6,0 <0,01
B. subtilis 25,0 > 1,0 <0,1 0,1 0,05 0,1 2,0 0,5 0,5
E. coli 5.0 > 1,0 <0,1 0,1 <0,05 0,1 1,0 1,5 0,1
M. echinospora 5,0 0,1 <0,1 0,5 <0,1 1,0 0,1 1,0
S. viridochromogenes <1,0 0,1 <0,1 <0.1 0,5 0,1 1,0 0,1 0,1

CrO

4 2− сопротивление.

Большинство изолятов были устойчивы к повышенным уровням CrO 4 2- (таблица). МИК для двух изолятов, CcI3 и EAN1pec, были <0,5 мМ, и эти изоляты считались чувствительными к хроматам. Для хроматустойчивых изолятов МПК CrO 4 2- варьировала от 1,0 до 1.75 мМ. Контрольные бактерии E. coli и B. subtilis были чувствительны к хроматам, тогда как актиномицеты M. echinospora и S. viridochromogenes были хроматорезистентными. При наблюдении с помощью фазово-контрастной микроскопии эти бактерии не демонстрировали явных морфологических или структурных изменений (данные не показаны). В качестве механизма устойчивости к CrO 4 2- некоторые организмы восстанавливают хорошо растворимый оксианион Cr (VI) до менее токсичной катионной формы Cr (III), которая легко осаждается (6, 19, 24).У устойчивых штаммов, выращенных в среде, содержащей хромат, осадка не наблюдалось. Количество Cr (VI) в отработанной среде для выращивания определяли путем измерения оптической плотности при 380 нм. Cr (VI) поглощает свет на длине волны 380 нм, а Cr (III) — нет. Измерения показали, что количество Cr (VI) в процессе роста не изменилось. Эти результаты предполагают, что устойчивость к CrO 4 2- не возникает через механизм восстановления хромата.

SeO

2 2− сопротивление.

Половина из протестированных изолятов Frankia была устойчивой к повышенным уровням SeO 2 2- (таблица). Изоляты, для которых этот металлоид имел МПК <0,5 мМ, считались чувствительными к селениту, в то время как МПК для SeO 2 2- для устойчивых к селениту изолятов варьировала от 1,5 до 3,5 мМ. Контрольные бактерии E. coli и S. viridochromogenes были чувствительны к селениту, а B. subtilis и M.echinospora были устойчивы к селениту. Изоляты Frankia , устойчивые к повышенным уровням селенита, образовывали красные колонии на поверхности питательной среды. Красная форма — это элементарный селен, нерастворимое, обычно менее токсичное состояние элемента. В жидких культурах было обнаружено, что красный осадок связан с клетками (данные не показаны). Frankia штаммов, устойчивых к SeO 2 2-, образовали глобулярные структуры, связанные с их гифами.Эти результаты предполагают, что оксианион селена восстанавливается до Se 0 , который остается связанным с клетками. Устойчивость к селениту, вероятно, обусловлена ​​восстановлением бесцветного растворимого SeO 2 2- до нерастворимой красной формы Se 0 , которая намного менее токсична, чем селенит. Это распространенный механизм устойчивости к селениту. В B. subtilis, индуцибельная система детоксикации восстанавливает селенит до элементарного селен (9). Rhodobacter sphaeroides и Rhodospirillum rubrum демонстрируют внутриклеточное восстановление оксианиона. R. sphaeroides откладывает металл в цитоплазматической мембране (21), в то время как R. rubrum вытесняет элементарный селен через цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку (13). Из наших результатов неясно, происходит ли восстановление селенита внутриклеточно, внеклеточно или на мембране Frankia .

Cu

2+ сопротивление.

Необычный, но стабильный образец сопротивления наблюдался у Cu 2+ (рис.). У штаммов DC12, EuI1c и CN3 рост происходил в присутствии повышенных уровней Cu 2+ (от 2 до 5 мМ и даже до 20 мМ со штаммом CN3), но при умеренных уровнях роста не наблюдалось. Cu 2+ (0.От 5 до 1,0 мМ для EuI1c и CN3; 1,0 мМ для DC12). Ни один из других протестированных штаммов Frankia не рос в присутствии> 0,1 мМ CuCl 2 (данные не показаны). Для B. subtilis , S. viridochromogenes и M. echinospora МИК Cu 2+ составляла 0,2 мМ, а для E. coli МИК составляла 0,3 мМ. Аналогичные модели чувствительности и устойчивости наблюдались с CuSO 4 (данные не показаны). На поверхности среды, содержащей Cu 2+ , образовывались синие колонии (рис.). В некоторых случаях среда для выращивания, окружающая колонии, была светло-синей или белой. Это наблюдение предполагает, что колонии связывают или абсорбируют Cu 2+ в среде, возможно, путем продуцирования способного к диффузии связывающего соединения. Некоторые бактерии имеют этот тип механизма устойчивости к Cu 2+ , а гены, кодирующие устойчивость, переносятся плазмидой или расположены на хромосоме (4, 7, 10, 24). В бульонной среде Cu 2+ также было обнаружено, ассоциированным с клетками Frankia .Как определено с помощью фазово-контрастной микроскопии, штаммы Frankia , устойчивые к Cu 2+ , образовывали необычные глобулярные структуры, которые были связаны с их гифами (данные не показаны). Все штаммы, устойчивые к Cu 2+ , либо образовывали неэффективные клубеньки (EuI1c), либо входили в группу атипичных Frankia (DC12 и CN3), содержащих организмы, которые не могут повторно инфицировать растения-хозяева.

Колонии CN3 штамма Frankia , выращенные на среде сукцинат-глюкоза-NH 4 Cl с низким содержанием фосфата, содержащей CuCl 2 .Планшеты, содержащие CuCl 2 в следующих концентрациях, инкубировали в течение 35 дней при 30 ° C: нет CuCl 2 (контроль) (A), 0,5 мМ CuCl 2 (B), 2,0 мМ CuCl 2 (C ), 5,0 мМ CuCl 2 (D) и 10,0 мМ CuCl 2 (E).

Pb

2+ сопротивление.

Несколько изолятов Frankia были устойчивы к повышенным уровням Pb (NO 3 ) 2 , и диапазон МИК для этих штаммов был скромным (таблица).По сравнению с четырьмя другими протестированными бактериями, штаммы Frankia были более устойчивы к Pb 2+ . МИК Pb (NO 3 ) 2 для наиболее чувствительных изолятов Frankia составляла 5 мМ, в то время как для наиболее устойчивых изолятов требовалось 8 мМ Pb (NO 3 ) 2 для подавления роста. Большинство из Frankia устойчивых к свинцу штаммов имели значения MTC ≥4 мМ, а у двух штаммов (ACN1 AG и QA3) значение MTC Pb 2+ составляло 6 мМ.В бульонной среде Pb (NO 3 ) 2 образует мутный раствор. Рост устойчивых изолятов очистил среду. Когда в питательной среде присутствовал Pb 2+ , устойчивые изоляты Frankia продуцировали аморфный матрикс, связанный с гифами.

Наши результаты показывают, что устойчивость к Pb 2+ и Cu 2+ может быть результатом механизма секвестрации или связывания. Cu 2+ и Pb 2+ , по-видимому, связываются с материалом на поверхности клетки.Полисахариды или белки являются потенциальными сайтами связывания. Pb 2+ -резистентные штаммы Staphylococcus aureus и Citrobacter freundii накапливают свинец в виде фосфата Pb 2+ (15, 16). Клетки Streptomyces sp. также накапливают Pb 2+ (11). Cu 2+ накапливается в периплазме Pseudomonas за счет периплазматических белков CopA и CopB, что также вызывает посинение бактериальных колоний (7, 24). Наши результаты также предполагают, что Cu 2+ связывается с клетками.Cu 1+ быстро окисляется до Cu 2+ в аэробных условиях. В некоторых системах устойчивость к Cu 1+ связана с устойчивостью к Ag 1+ (7, 24), но изоляты Frankia были очень чувствительны к Ag 1+ .

Большинство штаммов Frankia были устойчивы к повышенным уровням ряда тяжелых металлов. В генетических исследованиях эти признаки устойчивости к тяжелым металлам должны быть чрезвычайно ценными в качестве маркеров положительного отбора. Штаммы Frankia растут медленно и требуют длительного времени инкубации.По сравнению с антибиотиками тяжелые металлы более стабильны и не разлагаются в течение длительного времени инкубации. Высокие МТС Pb 2+ , CrO 4 2- и SeO 2 2- (таблица) позволяют предположить, что эти металлы могут использоваться в качестве селективных агентов для некоторых штаммов Frankia . В настоящее время мы тестируем использование сопротивления тяжелых металлов в качестве маркера контрселекции в экспериментах по конъюгации.

Благодарности

Это исследование было частично поддержано грантом Hatch 377, грантом вице-президента Университета Нью-Гэмпшира по исследовательским дискреционным фондам, летней стипендией преподавателей из Высшей школы Университета Нью-Гэмпшира и Колледж наук о жизни и сельского хозяйства Университета Нью-Гэмпшира-Дарема.Летняя стипендия для студентов из Университета Нью-Гэмпшира-Дарема поддержала M.S.C.

Мы благодарим Роберта Муни за его помощь с фотографией, а также Дженнифер Пинард и Джулию Берроуз за их вклад на начальных этапах этого проекта.

Footnotes

Это научный вклад № 2076, полученный от экспериментальной сельскохозяйственной станции Нью-Гэмпшира.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Akkermans, A. D. L., F.Хафиз, В. Рулофсен, А. Х. Чаудхари и Р. Баас. 1984. Ультраструктура и нитрогеназная активность Frankia , выращенных в чистой культуре и на актиноризах Alnus , Colletia и Datisca spp., Стр. 311-319. В К. Веггер и В. Э. Ньютон (ред.), Достижения в исследованиях азотфиксации. Nyhoff / Junk Publishers, Гаага, Нидерланды.

2. Бейкер Д., У. Ньюкомб и Дж. Г. Торри. 1980. Характеристика неэффективного актиноризного микросимбионта, Frankia sp.EuI1 (Actinomycetales). Жестяная банка. J. Microbiol. 26 : 1072-1089. [PubMed] [Google Scholar] 3. Бенсон Д. Р. и У. Б. Сильвестр. 1993. Биология штаммов Frankia , симбионтов актиномицетов актиноризных растений. Microbiol. Ред. 57 : 293-319. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 4. Браун, Н. Л., Д. А. Руш и Б. Т. О. Ли. 1992. Детерминанты устойчивости к меди у бактерий. Плазмида 27 : 41-51. [PubMed] [Google Scholar] 5. Каллахэм Д., П. Дель Тридичи и Дж. Г. Торри. 1978. Выделение и культивирование in vitro актиномицетов, вызывающих клубенькование у Comptonia . Science 199 : 899-902. [PubMed] [Google Scholar] 6. Сервантес К., Х. Кампос-Грасиа, С. Деварс, Ф. Гутьеррес-Корона, Х. Лоза-Тавера, Х. К. Торрес-Гусман и Р. Морено-Санчес. 2001. Взаимодействие хрома с микроорганизмами и растениями. FEMS Microbiol. Ред. 25 : 335-347.[PubMed] [Google Scholar] 7. Cervantes, C., and F. Gutrierrez-Corona. 1994. Механизмы резистентности к меди у бактерий и грибов. FEMS Microbiol. Ред. 14 : 121-138. [PubMed] [Google Scholar] 8. Даббс, Э. Р., Б. Гоуэн и С. Дж. Андерсен. 1990. Плазмиды устойчивости к мышьяку нокардиоформ и конструирование векторов клонирования Rhodococcus . Плазмида 23 : 242-247. [PubMed] [Google Scholar] 9. Garbisu, C., S. Gonzalez, W.-H. Ян, Б. К. Йи, Д.Л. Карлсон, А. Йи, Н. Р. Смит, Р. Отеро, Б. Б. Бьюкенен и Т. Лейтон. 1995. Физиологические механизмы, регулирующие превращение селенита в элементарный селен Bacillus subtilis . Биофакторы 5 : 29-37. [PubMed] [Google Scholar] 10. У. Гилотра и С. Шривастава. 1997. Секвестрация меди, кодируемая плазмидой, штаммом Pseudomonas pickettii US321. Curr. Microbiol. 34 : 378-381. [PubMed] [Google Scholar] 11. Голаб, З., Б. Орловская, М. Глубяк, К. Олейник. 1990. Накопление урана и свинца в клетках Streptomyces sp. Acta Microbiol. Pol. 39 : 177-188. [PubMed] [Google Scholar] 12. Хафиз Ф., А. Д. Л. Аккерманс и А. Х. Чаудхари. 1984. Морфология, физиология и инфекционность двух изолятов Frankia , An1 и An2 из корневых клубеньков Alnus nitida . Почва растений 78 : 45-59. [Google Scholar] 13. Кесси, Дж., М. Рамуз, Э.Верли, М. Спайчер и Р. Бахофен. 1999. Уменьшение селенита и детоксикация элементарного селена фототрофной бактерией Rhodospirillum rubrum . Прил. Environ. Microbiol. 65 : 4734-4740. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Лалонд М., Х. Э. Калверт и С. Пайн. 1981. Выделение и использование штаммов Frankia в формировании актиноризов, с. 296-299. В А. Х. Гибсон и У. Э. Ньютон (ред.), Современные перспективы фиксации азота.Австралийская академия наук, Канберра, Австралия.

15. Левинсон, Х.С., И. Малер, П. Блэквелдер и Т. Худ. 1996. Сопротивление и чувствительность свинца в Staphylococcus aureus . FEMS Microbiol. Lett. 145 : 421-425. [PubMed] [Google Scholar] 16. Левинсон, Х.С. и И. Малер. 1998. Активность фосфатазы и устойчивость к свинцу у Citrobacter freundii и Staphylococcus aureus . FEMS Microbiol. Lett. 161 : 135-138.[PubMed] [Google Scholar] 17. Lumini, E., and M. Bosco. 1996. Идентификация полиморфизма длины рестрикционного фрагмента с помощью ПЦР и диапазон хозяев для однопоровых изолятов гибкого Frankia sp. штамм UFI 132715. Заявл. Среда. Microbiol. 62 : 3026-3029. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 18. Мистерс, Т. М., С. Т. ван Генесен и А. Д. Аккерманс. 1985. Рост, активность восстановления ацетилена и локализация нитрогеназы по отношению к образованию пузырьков в штаммах Frankia Cc11.7 и Cp1.2. Arch. Microbiol. 143 : 137-142. [Google Scholar]

19. Mergeay, M. 1995. Устойчивость к тяжелым металлам в микробных экосистемах, стр. 6.1.7.1-6.1.7.17. В A.D.L. Аккерманс, Дж. Д. ван Эльзас и Ф. Дж. Де Брёйн (ред.), Руководство по молекулярной микробной экологии. Kluwer Academic Press, Дордрехт, Нидерланды.

20. Мирза М.С., Аккерманс В.М., Аккерманс А.Д. 1994. Анализ последовательности 16S рРНК с помощью ПЦР для подтверждения клубеньков Datisca cannabina L.эндофитом Coriaria nepalensis Wall. Почва растений 160 : 147-152. [Google Scholar] 21. Мур, М. Д. и С. Каплан. 1992. Идентификация присущей высокоуровневой устойчивости к окислам редкоземельных элементов и оксианионам у представителей класса Proteobacteria : характеристика восстановления полуторного оксида теллурита, селенита и родия в Rhodobacter sphaeroides . J. Bacteriol. 174 : 1505-1514. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

22. Mullin, B.C., and C.S. An. 1990. Молекулярная генетика Frankia , p. 195-214. В C. R. Schwintzer и J. D. Tjepkema (ed.), Биология Frankia и актиноризных растений. Academic Press, Сан-Диего, Калифорния,

23. Normand, P., and M. Lalonde. 1986. Генетика актиноризла Frankia : обзор. Plant Soil 90 : 429-453. [Google Scholar] 24. Сильвер, С. и Л. Т. Фунг. 1996. Устойчивость бактерий к тяжелым металлам: новые сюрпризы.Анну. Rev. Microbiol. 50 : 753-789. [PubMed] [Google Scholar]

25. Симонет П., П. Норманд, А. М. Хирш и А. Д. Л. Аккерманс. 1990. Генетика симбиоза Frankia -актиноризий, с. 77-109. В П. М. Гресхофф (ред.), Молекулярная биология симбиотической азотфиксации. CRC Press, Inc., Бока-Ратон, Флорида,

26. Тиса, Л., М. Макбрайд и Дж. К. Энсайн. 1983. Исследования роста и морфологии Frankia штаммов EAN1pec, EuI1c, CpI1 и ACN1 AG .Жестяная банка. J. Bot. 61 : 2768-2773. [Google Scholar] 27. Тиса, Л. С., М. С. Чвал, Г. Д. Крумхольц и Дж. Ричардс. 1999. Паттерны устойчивости к антибиотикам штаммов Frankia . Жестяная банка. J. Bot. 77 : 1257-1260. [Google Scholar] 28. Уолл, Л. Г. 2000. Актиноризный симбиоз. J. Регулятор роста растений. 19 : 167-182. [PubMed] [Google Scholar] 29. Zhang, Z., M. F. Lopez, and J. G. Torrey. 1984. Сравнение культурных характеристик и инфекционности изолятов Frankia из корневых клубеньков видов Casuarina .Почва растений 78 : 79-90. [Google Scholar]

Коррозионная стойкость — обзор

Влияние анодирования на коррозию и механические свойства поверхности

Коррозионная стойкость имплантатов в среде человеческого тела является критическим фактором, поскольку на биосовместимость и механическую целостность имплантатов может отрицательно повлиять низкая коррозионная стойкость (Jacobs et al., 1998). Коррозия и растворение поверхностных пленок вводят ионы металлов из металлических имплантатов в физиологическую среду; обширное высвобождение ионов металлов из этих имплантатов вызывает неблагоприятные биологические реакции, которые могут привести к полному отказу имплантированных медицинских устройств (Brunette et al., 2012). Установлено, что коррозионная стойкость металлов может быть улучшена анодным окислением электрохимическими методами. В основном это связано с образованием устойчивых, прилипающих и защитных оксидных пленок на поверхности в процессе анодирования (Шабаловская, 2002; White et al., 1985). Несмотря на прилипание оксидного слоя к металлической подложке и его способность к самовосстановлению при повреждении, следы Ti все же могут наблюдаться в тканях, прилегающих к протезам имплантатов (Ducheyne et al., 1984). Добавление легирующих элементов в Ti, таких как Nb, Zr и Ta, улучшает коррозионную стойкость этих сплавов за счет стабилизации поверхностных оксидных пленок в окружающей среде человеческого тела (Okazaki et al., 1997).

Это особенно важно для никель-содержащих сплавов, таких как NiTi. Несмотря на высокую коррозионную стойкость, NiTi содержит высокое содержание Ni, что делает использование NiTi спорным из-за аллергенной и токсичной природы Ni (Morgan, 2004). По этой причине была предпринята попытка модификации поверхностей NiTi для дальнейшего улучшения коррозионной стойкости NiTi, чтобы уменьшить высвобождение ионов Ni в окружающие ткани.Было обнаружено, что поведение NiTi в уксусной кислоте при анодировании заметно отличается от поведения Ti с гораздо более низким значением стационарного потенциала и меньшей толщиной оксидной пленки при одинаковых плотностях тока анодирования. Таким образом, модификация поверхности NiTi значительно повышает коррозионную стойкость NiTi за счет снижения концентрации Ni на поверхности.

Также было установлено, что по сравнению с чистым Ti, анодированный Ti, содержащий пористые оксидные слои TiO 2 , позволяет им поддерживать более стабильные пленки ГА, покрытые распылением (Lee et al., 2010). Впоследствии было обнаружено, что коррозионная стойкость Ti с покрытием из ГК / анодированного Ti выше, чем у неанодированного Ti в растворе Хэнка. Karpagavalli et al. (2007) также сообщили о повышенной коррозионной стойкости анодированных пленок Ti-6Al-4V, содержащих наноструктурированные пленки TiO 2 , по сравнению с неанодированными подложками. Таблица 1.3.3A.3 суммирует недавние усилия различных исследовательских групп по оценке влияния анодирования на коррозию и механические свойства поверхности титановых сплавов.

Таблица 1.3.3A.3. Влияние анодирования на коррозию и поверхностные механические свойства титановых сплавов

Параметры анодирования Характеристики оксидных пленок + вторичная обработка Коррозионные характеристики Оценка механических свойств Ссылки
Тип электролита Потенциал (V) Время
H 2 SO 4 / NaF / лимонная кислота 20 15 мин – 4 ч TiO 2 НТ, анодированные на Ti E TiO 2 НТ = 36–43 ГПа Crawford et al.(2007)
H 2 SO 4 80–110 2 ч NP TiO 2 на Ti и сплаве Ti Повышенная коррозионная стойкость Song et al. (2007)
H 3 PO 4 / NaF 20 28 мин TiO 2 НТ плюс электроосажденный HA σ = 7,41 МПа Wang et al. . (2008)
Глицерин / NH 4 F 30 0.5–4 ч TiO 2 НТ, анодированные на Ti σ = 3,5–4,1 МПа Narayanan et al. (2009)
HF / NH 4 / H 2 PO 4 20 1 час TiO 2 НТ плюс ГА, образованные замачиванием SBF σ = 15 МПа Feng et al. (2010)
NH 4 F / H 2 O / этиленгликоль 20 5 ч Супергидрофобный NP TiO 2 на Ti Эффективная коррозионная стойкость Zhang et al. al.(2011b)
NaOH 12 мин Анодированный оксид NP без алюминия на Ti – 6Al – 7Nb Повышенная коррозионная стойкость SBF Huang et al. (2013)
H 2 SO 4 100 2 мин Анодированный NP TiO 2 на Ti-6Al-4V с последующей подщелачиванием и электрохимическим осаждением HA Повышенная коррозионная стойкость Benea et al.(2014)
H 2 SO 4 100 2 мин NP TiO 2 плюс электроосажденный HA на Ti-6Al-4V Повышенная стойкость к трибокоррозии Benea et al. al. (2015)
Глицерин / NH 4 F / H 2 O 10–60 1 час Термически обработанный TiO 2 НТ плюс образование ГК посредством пропитки SBF Повышенная коррозионная стойкость Hilario et al.(2017)
H 3 PO 4 / H 2 SO 4 180 15 мин Анодированный оксид NP на Ti Повышенная коррозионная стойкость Нет явного расслоения из-за усталостный износ изношенной поверхности Fazel et al. (2018)

E , модуль Юнга; HA , гидроксиапатит; NT , нанотрубка; NP , нанопористый; σ , прочность сцепления.

Лист данных латуни — LORRIC

Латунь — это металлический сплав, состоящий из меди и цинка; пропорции цинка и меди можно варьировать для создания ряда латуни с различными свойствами. Это замещающий сплав: атомы двух составляющих могут заменять друг друга в пределах одной и той же кристаллической структуры.

* Цитирующий источник: Wikipedia

Таблица химической стойкости

Как пользоваться этой таблицей

»Значение символа:

ОК: Рекомендовать

△: необходимо подтвердить возможность использования при расширенном тестировании.

X: не рекомендую

»Эта таблица дает только результат от одного химического вещества к материалу, если клиент использует более одного химического вещества одновременно, пожалуйста, выберите материал исходя из опыта.

»Эта таблица предназначена для справки и не может быть применима ко всем средам. Пожалуйста, проектируйте оборудование в соответствии с практическим опытом.

Категория Химическая промышленность ЛАТУНЬ
Кислоты органические Уксусная кислота х
Ангидрид уксусной кислоты х
Органическое соединение Ацетальдегид Х
Ацетон ОК
Спирт: метиловый
х
Анилин
ОК
Бензальдегид
ОК
Этанол
х
Этиленгликоль
ОК
Формальдегид
ОК
Муравьиная кислота
ОК
Молочная кислота
х
Метанол
х
Фенол ОК
Пропан жидкий
ОК
Пропанол ОК
Толуол ОК
Неорганическое соединение Аммиак

Гидроксид аммония
х
Хлорид бария
ОК
Гидроксид бария
ОК
Хлор X (влажный)
Моющее средство
ОК
Плавиковая кислота △ (50%)
Перекись водорода
Х (30%)
Азотная кислота

X (10%) X (концентрированный)

Фосфорная кислота
X (10%) X (концентрированный)
Гидроксид калия
Х (50%)
Нитрат калия
ОК
Сульфат калия
ОК
Карбонат натрия
ОК
Гидроксид натрия
х
Серная кислота
X (концентрированный)
Диоксид серы
△ (жидкость)

Свяжитесь с нами для получения подробной информации


Товары, которые могут вам понравиться

Таблица химической совместимости нержавеющей стали

Химическая промышленность Совместимость
Ацетальдегид A-Отлично
Ацетамид Б-Хороший
Ацетатный растворитель A-Отлично
Уксусная кислота D-тяжелый эффект
Уксусная кислота 20% Б-Хороший
Уксусная кислота 80% D-тяжелый эффект
Уксусная кислота ледяная C-Ярмарка
Ангидрид уксусной кислоты Б-Хороший
Ацетон A-Отлично
Ацетилбромид НЕТ
Ацетилхлорид (сухой) A-Отлично
Ацетилен A-Отлично
Акрилонитрил A 1 -Отлично
Адипиновая кислота A 1 -Отлично
Спирты: амил A-Отлично
Спирты: Бензил Б-Хороший
Спирты: Бутил A-Отлично
Спирты: диацетон A-Отлично
Спирты: Этил A-Отлично
Спирты: гексил A-Отлично
Спирты: изобутиловый A-Отлично
Спирты: изопропиловый B-Good
Спирты: метил A-Отлично
Спирты: октил A-Отлично
Спирты: пропил A-Отлично
Хлорид алюминия Б-Хороший
Хлорид алюминия 20% D-тяжелый эффект
Фторид алюминия D-тяжелый эффект
Гидроксид алюминия A 1 -Отлично
Нитрат алюминия A-Отлично
Сульфат алюминия-калия 10% A-Отлично
Алюминий сульфат калия 100% D-тяжелый эффект
Сульфат алюминия B-Good
Квасцы НЕТ
Амины A-Отлично
Аммиак 10% A-Отлично
Аммиачная селитра A-Отлично
Аммиак безводный A-Отлично
Аммиак жидкий B 2 -Хорошо
Ацетат аммония Б-Хороший
Бифторид аммония D-тяжелый эффект
Карбонат аммония B-Good
Казеинат аммония НЕТ
Хлорид аммония C-Ярмарка
Гидроксид аммония A 1 -Отлично
Нитрат аммония A 1 -Отлично
Оксалат аммония A-Отлично
Персульфат аммония A-Отлично
Фосфат аммония двухосновный Б-Хороший
Фосфат аммония одноосновный Б-Хороший
Фосфат аммония, трехосновной Б-Хороший
Сульфат аммония Б-Хороший
Сульфит аммония B-Good
Тиосульфат аммония НЕТ
Амилацетат A 1 -Отлично
Амиловый спирт A-Отлично
Амилхлорид A 2 -Отлично
Анилин A-Отлично
Анилина гидрохлорид D-тяжелый эффект
Антифриз НЕТ
Треххлористая сурьма D-тяжелый эффект
Царская водка (80% HCl, 20% HNO3) D-тяжелый эффект
Арохлор 1248 Б-Хороший
Ароматические углеводороды НЕТ
Мышьяковая кислота A 2 -Отлично
Соли мышьяка НЕТ
Асфальт Б-Хороший
Карбонат бария B 1 -Хорошо
Хлорид бария A 1 -Отлично
Цианид бария A 1 -Отлично
Гидроксид бария B 1 -Хорошо
Нитрат бария B 1 -Хорошо
Сульфат бария B 1 -Хорошо
Сульфид бария B 1 -Хорошо
Пиво A-Отлично
Жидкости для свекольного сахара A-Отлично
Бензальдегид Б-Хороший
Бензол B-Good
Бензолсульфоновая кислота B-Good
Бензойная кислота B-Good
Бензол A 1 -Отлично
Бензонитрил D-тяжелый эффект
Бензилхлорид C 1 -Ярмарка
Отбеливающие жидкости НЕТ
Бура (борат натрия) A-Отлично
Борная кислота B 2 -Хорошо
Пивоваренный завод НЕТ
Бром D-тяжелый эффект
Бутадиен A-Отлично
Бутан A 2 -Отлично
Бутанол (бутиловый спирт) A-Отлично
Масло C-Ярмарка
Пахта A-Отлично
Бутиламин НЕТ
Бутиловый эфир НЕТ
Бутилфталат B 1 -Хорошо
Бутилацетат Б-Хороший
Бутилен A-Отлично
Масляная кислота B 2 -Хорошо
Бисульфат кальция НЕТ
Бисульфид кальция Б-Хороший
Бисульфит кальция Б-Хороший
Карбонат кальция A 1 -Отлично
Хлорат кальция НЕТ
Хлорид кальция C2-Ярмарка
Гидроксид кальция B 1 -Хорошо
Гипохлорит кальция C 1 -Ярмарка
Нитрат кальция C 1 -Ярмарка
Оксид кальция A-Отлично
Сульфат кальция B-Good
Калгон A-Отлично
Тростниковый сок A-Отлично
Карболовая кислота (фенол) Б-Хороший
Бисульфид углерода A-Отлично
Двуокись углерода (сухая) A-Отлично
Двуокись углерода (влажная) A-Отлично
Дисульфид углерода A 1 -Отлично
Окись углерода A-Отлично
Тетрахлорид углерода Б-Хороший
Тетрахлорид углерода (сухой) B-Good
Тетрахлорид углерода (влажный) A 2 -Отлично
Газированная вода A-Отлично
Угольная кислота A 1 -Отлично
Кэтчуп A-Отлично
Хлорная кислота D-тяжелый эффект
Клей хлорированный НЕТ
Хлор (сухой) A 1 -Отлично
Хлорная вода C-Ярмарка
Хлор безводный жидкий C 1 -Ярмарка
Хлоруксусная кислота B 1 -Хорошо
Хлорбензол (моно) A-Отлично
Хлорбромметан НЕТ
Хлороформ A-Отлично
Хлорсульфоновая кислота D-тяжелый эффект
Шоколадный сироп A-Отлично
Хромовая кислота 10% Б-Хороший
Хромовая кислота 30% B 2 -Хорошо
Хромовая кислота 5% Б-Хороший
Хромовая кислота 50% C-Ярмарка
Соли хрома НЕТ
Сидр A-Отлично
Лимонная кислота B 1 -Хорошо
Масла лимонные A-Отлично
Cloroxr (отбеливатель) A-Отлично
Кофе A-Отлично
Хлорид меди D-тяжелый эффект
Цианид меди Б-Хороший
Фторборат меди D-тяжелый эффект
Нитрат меди A-Отлично
Сульфат меди> 5% Б-Хороший
Сульфат меди 5% Б-Хороший
Крем A-Отлично
Крезолы A 2 -Отлично
Крезиловая кислота A 1 -Отлично
Медная кислота D-тяжелый эффект
Циановая кислота A-Отлично
Циклогексан A 1 -Отлично
Циклогексанон A 1 -Отлично
Моющие средства A 1 -Отлично
Диацетоновый спирт B 1 -Хорошо
Дихлорбензол НЕТ
Дихлорэтан Б-Хороший
Дизельное топливо A 1 -Отлично
Диэтиловый эфир B 1 -Хорошо
Диэтиламин A-Отлично
Диэтиленгликоль A 1 -Отлично
Диметиланилин B 2 -Хорошо
Диметилформамид A-Отлично
дифенил B-Good
Оксид дифенила B 1 -Хорошо
Красители A-Отлично
Соль Эпсома (сульфат магния) A-Отлично
этан A-Отлично
Этанол A-Отлично
Этаноламин A-Отлично
Эфир A-Отлично
Этилацетат Б-Хороший
Этилбензоат НЕТ
Этилхлорид A-Отлично
Этиловый эфир Б-Хороший
Этилсульфат D-тяжелый эффект
Бромид этилена A-Отлично
Хлорид этилена B-Good
Этиленхлоргидрин B-Good
Этилендиамин B 1 -Хорошо
Этилен дихлорид B-Good
Этиленгликоль B-Good
Оксид этилена B-Good
Жирные кислоты Б-Хороший
Хлорид железа D-тяжелый эффект
Нитрат железа B-Good
Сульфат железа B 1 -Хорошо
Хлорид железа D-тяжелый эффект
Сульфат железа B-Good
Фтористоводородная кислота Б-Хороший
фтор C-Ярмарка
Кремнефтористоводородная кислота C-Ярмарка
Формальдегид 100% C-Ярмарка
Формальдегид 40% A 1 -Отлично
Муравьиная кислота B 1 -Хорошо
Фреон 113 НЕТ
Фреон 12 B 1 -Хорошо
Фреон 22 A-Отлично
Фреон ТФ A-Отлично
Фреон 11 A-Отлично
Фруктовый сок A-Отлично
Топливные масла A-Отлично
Фурановая смола A 1 -Отлично
Фурфурол A-Отлично
Галловая кислота A-Отлично
Бензин (высокоароматический) A-Отлично
Бензин, этилированный, исх. A 1 -Отлично
Бензин неэтилированный A 1 -Отлично
Желатин A 2 -Отлично
Глюкоза A 1 -Отлично
Клей П.В.А. A 1 -Отлично
Глицерин A 2 -Отлично
Гликолевая кислота A-Отлично
Моноцианид золота A-Отлично
Виноградный сок A-Отлично
Смазка НЕТ
Гептан A-Отлично
гексан A-Отлично
Мед A-Отлично
Масло гидравлическое (Petro) A-Отлично
Гидравлическое масло (синтетическое) A-Отлично
Гидразин A-Отлично
Бромистоводородная кислота 100% D-тяжелый эффект
Бромоводородная кислота 20% D-тяжелый эффект
Кислота соляная 100% D-тяжелый эффект
Соляная кислота 20% D-тяжелый эффект
Соляная кислота 37% D-тяжелый эффект
Соляная кислота, сухой газ D-тяжелый эффект
Синильная кислота B 1 -Хорошо
Синильная кислота (газ 10%) НЕТ
Плавиковая кислота 100% B 1 -Хорошо
Плавиковая кислота 20% D-тяжелый эффект
Плавиковая кислота 50% D-тяжелый эффект
Плавиковая кислота 75% D-тяжелый эффект
Кремнефтористоводородная кислота 100% D-тяжелый эффект
Кремнефтористоводородная кислота 20% C2-Ярмарка
Водородный газ A-Отлично
Перекись водорода 10% B 2 -Хорошо
Перекись водорода 100% B 2 -Хорошо
Перекись водорода 30% B 2 -Хорошо
Перекись водорода 50% B 2 -Хорошо
Сероводород (вода) C-Ярмарка
Сероводород (сухой) C 1 -Ярмарка
Гидрохинон Б-Хороший
Гидроксиуксусная кислота 70% НЕТ
Чернила C-Ярмарка
Йод D-тяжелый эффект
Йод (в спирте) НЕТ
Йодоформ A-Отлично
Изооктан A 1 -Отлично
Изопропилацетат C-Ярмарка
Изопропиловый эфир A-Отлично
Изотан НЕТ
Реактивное топливо (JP3, JP4, JP5) A-Отлично
Керосин A-Отлично
Кетоны A-Отлично
Разбавители лаков A 1 -Отлично
Лаки A 1 -Отлично
Молочная кислота B 1 -Хорошо
Сало A-Отлично
Латекс A 2 -Отлично
Ацетат свинца Б-Хороший
Нитрат свинца B 1 -Хорошо
Сульфамат свинца C-Ярмарка
Лигроин НЕТ
лайм A-Отлично
Линолевая кислота Б-Хороший
Хлорид лития A 1 -Отлично
Гидроксид лития Б-Хороший
Смазочные материалы A 2 -Отлично
Щелок: Ca (OH) 2 гидроксид кальция B 1 -Хорошо
Щелок: гидроксид калия КОН Б-Хороший
Щелок: гидроксид натрия NaOH Б-Хороший
Бисульфат магния A 1 -Отлично
Карбонат магния Б-Хороший
Хлорид магния D-тяжелый эффект
Гидроксид магния Б-Хороший
Нитрат магния Б-Хороший
Оксид магния A-Отлично
Сульфат магния (соли Эпсома) A-Отлично
Малеиновая кислота A-Отлично
Малеиновый ангидрид A-Отлично
Яблочная кислота A-Отлично
сульфат марганца Б-Хороший
Маш A-Отлично
Майонез C-Ярмарка
Меламин НЕТ
Хлорид ртути (разбавленный) D-тяжелый эффект
Цианид ртути C-Ярмарка
Нитрат ртути A 1 -Отлично
Меркурий A-Отлично
Метан A-Отлично
Метанол (метиловый спирт) A-Отлично
Метилацетат A-Отлично
Метилацетон A-Отлично
Метилакрилат A-Отлично
Метиловый спирт 10% A-Отлично
Бромистый метил A-Отлично
Метилбутилкетон A-Отлично
метилцеллозольв Б-Хороший
Метилхлорид A-Отлично
Метил дихлорид НЕТ
Метилэтилкетон A-Отлично
Пероксид метилэтилкетона НЕТ
Метил изобутилкетон Б-Хороший
Метил изопропилкетон A-Отлично
Метилметакрилат Б-Хороший
Метиламин A-Отлично
Хлорид метилена Б-Хороший
Молоко A-Отлично
Уайт-спирит A-Отлично
Меласса A-Отлично
Монохлоруксусная кислота A 1 -Отлично
Моноэтаноламин A-Отлично
Морфолин НЕТ
Масло моторное A 1 -Отлично
Горчичный A-Отлично
Нафта A-Отлично
Нафталин A-Отлично
Природный газ A-Отлично
Хлорид никеля D-тяжелый эффект
Нитрат никеля Б-Хороший
Сульфат никеля Б-Хороший
Нитрующая кислота (<15% HNO3) C-Ярмарка
Нитрующая кислота (> 15% h3SO4) C-Ярмарка
Нитрующая кислота (S1% кислоты) C-Ярмарка
Нитрующая кислота (S15% h3SO4) C-Ярмарка
Азотная кислота (20%) A-Отлично
Азотная кислота (50%) A 2 -Отлично
Азотная кислота (5-10%) A-Отлично
Азотная кислота (концентрированная) A 1 -Отлично
Нитробензол Б-Хороший
Азотные удобрения НЕТ
Нитрометан A-Отлично
Азотистая кислота Б-Хороший
Закись азота Б-Хороший
Масла: Анилин A-Отлично
Масла: Анис НЕТ
Масла: Bay НЕТ
Масла: Костные НЕТ
Масла: Castor A-Отлично
Масла: Корица A-Отлично
Масла: лимонные A-Отлично
Масла: Гвоздичное A-Отлично
Масла: кокосовое A-Отлично
Масла: Печень трески A-Отлично
Масла: Кукурузные A-Отлично
Масла: хлопковые A-Отлично
Масла: Креозот Б-Хороший
Масла: дизельное топливо (20, 30, 40, 50) A-Отлично
Масла: мазут (1, 2, 3, 5A, 5B, 6) A-Отлично
Масла: Имбирь D-тяжелый эффект
Масла: Гидравлическое масло (Petro) A-Отлично
Масла: Гидравлическое масло (синтетическое) A-Отлично
Масла: Лимонное A-Отлично
Масла: льняное A-Отлично
Масла: Минеральные A-Отлично
Масла: Оливковое A-Отлично
Масла: Апельсин A-Отлично
Масла: Пальмовое A-Отлично
Масла: Арахисовое A-Отлично
Масла: Мята перечная A-Отлично
Масла: Сосна A-Отлично
Масло: рапсовое A-Отлично
Масла: канифоль A 1 -Отлично
Масла: кунжутное A-Отлично
Масла: Силикон A-Отлично
Масла: Соевые A-Отлично
Масла: Кашалотные A-Отлично
Масла дубильные A-Отлично
Масла: Трансформаторные A-Отлично
Масла: Турбинные A-Отлично
Олеиновая кислота A-Отлично
Олеум 100% A-Отлично
Олеум 25% B 2 -Хорошо
Щавелевая кислота (холодная) Б-Хороший
Озон Б-Хороший
Пальмитиновая кислота B 1 -Хорошо
Парафин A-Отлично
Пентан C-Ярмарка
Хлорная кислота C-Ярмарка
Перхлорэтилен Б-Хороший
Петролатум A-Отлично
Нефть A 1 -Отлично
Фенол (10%) Б-Хороший
Фенол (карболовая кислота) Б-Хороший
Фосфорная кислота (> 40%) D-тяжелый эффект
Фосфорная кислота (сырая) D-тяжелый эффект
Фосфорная кислота (расплав) НЕТ
Фосфорная кислота (S40%) D-тяжелый эффект
Ангидрид фосфорной кислоты НЕТ
фосфор A 2 -Отлично
Треххлористый фосфор A 1 -Отлично
Проявитель фотографий A-Отлично
Фоторешения D-тяжелый эффект
Фталевая кислота B 2 -Хорошо
Фталевый ангидрид A-Отлично
пикриновая кислота Б-Хороший
Растворы для нанесения покрытий, покрытие сурьмой 130 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий, покрытие из мышьяка 110 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (латунь): высокоскоростная латунная ванна 110 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (латунь): обычная латунная ванна 100 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (бронза): Cu-Cd, бронзовая ванна R.Т. A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (бронза): ванна из Cu-Sn-бронзы 160 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (бронза): ванна из Cu-Zn-бронзы 100 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (кадмий): ванна с цианидом, 90 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (кадмий): ванна с флюоборатом, 100 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (хром): хромированная ванна в цилиндре 95 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (хром): Ванна с черным хромом 115 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (хром): хромно-серная ванна 130 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (хром): фторидная ванна 130 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (хром): флюосиликатная ванна 95 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (медь) (кислота): ванна с фтороборатом меди 120 ° F A-Отлично
Растворы для нанесения покрытий (медь) (кислота): ванна с сульфатом меди R.Т. НЕТ
Растворы для гальваники (медь) (цианид): ванна для нанесения покрытия на медь, 120 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (медь) (цианид): высокоскоростная ванна, 180 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (медь) (цианид): соляная ванна Rochelle 150 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (медь) (разное): Медь (химическое нанесение) НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (медь) (разное): пирофосфат меди НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (золото): кислота 75 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (золото): цианид 150 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (золото): нейтраль 75 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий, покрытие сульфаматом индия R.Т. НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): ванна с сульфатом железа и аммония 150 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): ванна с хлоридом железа 190 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): ванна с сульфатом железа, 150 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): ванна с фторборатом 145 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): сульфамат 140 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (железо): сульфатно-хлоридная ванна 160 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий, покрытие из фторобората свинца НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (никель): химическое безэлектричество 200 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (никель): фторборат 100-170 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (никель): с высоким содержанием хлоридов 130-160 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (никель): сульфамат 100-140 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (никель): Вт, тип 115-160 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (родий) 120 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий, (серебро) 80-120 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий, покрытие из фторобората олова, 100 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий, оловянно-свинцовые покрытия 100 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (цинк): хлорид кислоты 140 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (цинк): ванна с кислотным фтороборатом R.Т. НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (цинк): Кислотно-сульфатная ванна 150 ° F НЕТ
Растворы для нанесения покрытий (цинк): Щелочная цианидная ванна R.T. НЕТ
Калий (карбонат калия) Б-Хороший
Бикарбонат калия Б-Хороший
Бромид калия Б-Хороший
Хлорат калия B 1 -Хорошо
Хлорид калия B 1 -Хорошо
Хромат калия B 1 -Хорошо
Растворы цианида калия B 1 -Хорошо
Дихромат калия Б-Хороший
Феррицианид калия B 1 -Хорошо
Ферроцианид калия Б-Хороший
Гидроксид калия (каустический калий) Б-Хороший
Гипохлорит калия C 1 -Ярмарка
Иодид калия A 1 -Отлично
Нитрат калия Б-Хороший
Оксалат калия Б-Хороший
Перманганат калия B 1 -Хорошо
Сульфат калия B 1 -Хорошо
Сульфид калия Б-Хороший
Пропан (сжиженный) A-Отлично
Пропилен B 1 -Хорошо
Пропиленгликоль Б-Хороший
Пиридин A-Отлично
Пирогалловая кислота B 2 -Хорошо
Ресорцинал НЕТ
Канифоль A 1 -Отлично
Ром A-Отлично
Ингибиторы коррозии A-Отлично
Заправки для салатов A-Отлично
Салициловая кислота B 2 -Хорошо
Солевой раствор (насыщенный NaCl) B 1 -Хорошо
Морская вода C-Ярмарка
Шеллак (отбеленный) A-Отлично
Шеллак (оранжевый) A-Отлично
Силикон A-Отлично
Бромид серебра D-тяжелый эффект
Нитрат серебра Б-Хороший
Мыльные растворы A-Отлично
Кальцинированная сода (см. Карбонат натрия) A-Отлично
Ацетат натрия Б-Хороший
Алюминат натрия A-Отлично
Бензоат натрия НЕТ
Бикарбонат натрия A-Отлично
Бисульфат натрия D-тяжелый эффект
Бисульфит натрия B 1 -Хорошо
Борат натрия (бура) B 2 -Хорошо
Бромид натрия C-Ярмарка
Карбонат натрия A-Отлично
Хлорат натрия A-Отлично
Хлорид натрия Б-Хороший
Хромат натрия B 1 -Хорошо
Цианид натрия A 1 -Отлично
Ферроцианид натрия Б-Хороший
Фторид натрия D-тяжелый эффект
Гидросульфит натрия НЕТ
Гидроксид натрия (20%) Б-Хороший
Гидроксид натрия (50%) Б-Хороший
Гидроксид натрия (80%) C-Ярмарка
Гипохлорит натрия (<20%) C-Ярмарка
Гипохлорит натрия (100%) D-тяжелый эффект
Гипосульфат натрия A-Отлично
Метафосфат натрия A-Отлично
Метасиликат натрия A-Отлично
Нитрат натрия B 1 -Хорошо
Перборат натрия Б-Хороший
Перекись натрия A-Отлично
полифосфат натрия Б-Хороший
Силикат натрия A-Отлично
сульфат натрия Б-Хороший
сульфид натрия Б-Хороший
сульфит натрия Б-Хороший
Тетраборат натрия A 2 -Отлично
Тиосульфат натрия (гипо) A 2 -Отлично
Сорго A-Отлично
Соевый соус A-Отлично
Станник хлорид D-тяжелый эффект
Станнический флюоборат НЕТ
Хлорид олова C2-Ярмарка
Крахмал A-Отлично
Стеариновая кислота Б-Хороший
Растворитель Стоддарда A-Отлично
Стирол A-Отлично
Сахар (жидкости) A-Отлично
Сульфат (ликеры) Б-Хороший
Хлорид серы D-тяжелый эффект
Диоксид серы D-тяжелый эффект
Диоксид серы (сухой) D-тяжелый эффект
Гексафторид серы НЕТ
Трехокись серы A-Отлично
Трехокись серы (сухой) D-тяжелый эффект
Серная кислота (<10%) D-тяжелый эффект
Серная кислота (10-75%) D-тяжелый эффект
Серная кислота (75-100%) C-Ярмарка
Серная кислота (холодная концентрация) C-Ярмарка
Серная кислота (горячая концентрированная) D-тяжелый эффект
Серная кислота B 1 -Хорошо
Сульфурилхлорид НЕТ
Сало A-Отлично
Дубильная кислота B 1 -Хорошо
Жидкости для дубления A 2 -Отлично
Винная кислота C2-Ярмарка
Тетрахлорэтан Б-Хороший
Тетрахлорэтилен НЕТ
Тетрагидрофуран A-Отлично
Соль олова НЕТ
Толуол (Толуол) A-Отлично
Томатный сок A-Отлично
Трихлоруксусная кислота D-тяжелый эффект
Трихлорэтан Б-Хороший
Трихлорэтилен Б-Хороший
Трихлорпропан A-Отлично
трикрезилфосфат Б-Хороший
Триэтиламин A-Отлично
Тринатрийфосфат Б-Хороший
Скипидар A-Отлично
Мочевина Б-Хороший
Мочевая кислота Б-Хороший
Моча A-Отлично
Лак A-Отлично
Овощной сок A-Отлично
Уксус A-Отлично
Винилацетат Б-Хороший
Винилхлорид B 2 -Хорошо
Вода, кислота, шахта Б-Хороший
Вода деионизированная A 1 -Отлично
Вода дистиллированная A-Отлично
Вода, пресная A-Отлично
Вода, соль Б-Хороший
Убийцы сорняков A-Отлично
Сыворотка A-Отлично
Виски и вина A-Отлично
Белый ликер (целлюлозный завод) A-Отлично
Белая вода (бумажная фабрика) A-Отлично
Ксилол Б-Хороший
Хлорид цинка Б-Хороший
Гидросульфит цинка A-Отлично
сульфат цинка B 1 -Хорошо
.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.