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

(для регионов бесплатно)

Содержание

Удельное электрическое сопротивление материалов при температуре 20°С, таблица | Формулы и расчеты онлайн

Проводники ρ (Ом·м) Изоляторы ρ (Ом·м)
Алюминий2.7·10-8 Бакелит1016
Вольфрам5.5·10-8 Бензол1015..1016
Графит8.0·10-6 Бумага1015
Железо1.0·10-7 Вода дистиллированная104
Золото2.2·10-8 Вода морская0.3
Иридий4.74·10-8 Дерево сухое109..1013
Константан5.0·10-7 Земля влажная102
Литая сталь1.3·10-7 Кварцевое стекло1016
Магний4.4·10-8 Керосин1010..1012
Манганин4.3·10
-7
Мрамор108
Медь1.72·10-8 Парафин1014..1016
Молибден5.4·10-8 Парафиновое масло1014
Нейзильбер3.3·10-7 Плексиглас1013
Никель8.7·10-8 Полистирол1016
Нихром1.12·10-6 Полихлорвинил1013
Олово1.2·10-7 Полиэтилен1010..1013
Платина1.07·10-7 Силиконовое масло1013
Ртуть9.6·10-7 Слюда1014
Свинец2.08·10
-7
Стекло1011
Серебро1.6·10-8 Трансформаторное масло1010
Серый чугун1.0·10-6 Фарфор1014
Угольные щетки4.0·10-5 Шифер1014
Цинк5.9·10-8 Эбонит1016
Янтарь1018

Таблица удельных сопротивлений проводников — Zygar

Электрическое сопротивление 1 метра провода (в Ом), сечением 1 мм², при температуре 20 С°. Формула: ρ = Ом · мм²/м.

Материал проводникаУдельное сопротивление  ρ в Ом
Серебро0.015
Медь0.0175
Золото0.023
Латунь0,025… 0,108
Хром0,027
Алюминий0.028
Натрий0.047
Иридий0.0474
Вольфрам0.05
Цинк0.054
Молибден0.059
Никель0.087
Бронза0,095… 0,1
Железо0.1
Сталь0,103… 0,137
Олово0.12
Свинец0.22
Никелин (сплав меди, никеля и цинка)0.42
Манганин (сплав меди, никеля и марганца)0,43… 0,51
Константан (сплав меди, никеля и алюминия)0,44-0,52
Копель ( медно-никелевый сплав с 43% никеля и 0,5% марганца)0.5
Титан0.6
Ртуть0.94
Хромель (хром 8,7—10 %; никель 89—91 %; кремний, медь, марганец, кобальт — примеси)1.01
Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца)1,05… 1,4
Фехраль1,15… 1,35
Висмут1.2
Хромаль (Сплав 4.5 – 6% алюминия, 17%-30% хрома, остальное железо)1,3… 1,5

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.

Удельное сопротивление металлов – таблица формул

Величина удельного сопротивления характеризует способность вещества ограничивать электрический ток (оказывать сопротивление). Металлические проводники имеют самые низкие значения удельных сопротивлений, поэтому они используются и для передачи электроэнергии на большие расстояния, и в качестве соединительных проводов в электронных приборах, и соединительных дорожек на платах микросхем. Разберемся почему металлы обладают этим свойством и какие из них лучше всего подходят для этих целей.

Удельное сопротивление металлов – таблица формулУдельное сопротивление металлов – таблица формул

Определение удельного сопротивления

Общая формула для вычисления удельного сопротивления ρ любого вещества выглядит следующим образом:

$ ρ = R * { S over L } $ (1),

где: R — сопротивление, S — площадь поперечного сечения, L — длина проводника. На основании экспериментальных данных, пользуясь законом Ома и этой формулой, определены удельные сопротивления большого числа материалов, которые приведены в справочниках и на специализированных интернет-ресурсах.

Единицы измерения удельного сопротивления

Из формулы (1) следует, что поскольку в Международной системе СИ сопротивление измеряется в омах, длина и площадь в метрах и метрах квадратных соответственно, то единицей измерения удельного сопротивления будет Ом*м:

$ [ρ] = {{[Oм]*[м^2]}over [м]} = [Oм]*[м] $ (2).

Для практических расчетов часто используется внесистемная единица Ом*мм2/м. Эта единица равна удельному сопротивлению вещества, из которого сделан проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Числовые значения для ρ становятся более комфортны для восприятия. Еще одна причина связана с тем, что величины сечений реальных проводов и кабелей составляют 1-10 мм2, и для вычисления их параметров внесистемная единица удобнее.

Удельное сопротивление металлов – таблица формулУдельное сопротивление металлов – таблица формул

Рис. 1. Таблица удельных сопротивлений различных материалов.

Почему у металлов самые низкие удельные сопротивления

Из приведенной таблицы видно, что самыми низкими значениями удельных сопротивлений обладают металлы: серебро, медь, золото, алюминий и др. Такое свойство металлов связано с большой концентрацией свободных электронов, “не привязанных” к конкретному атому, а блуждающих в пространстве кристаллической решетки. Напряжение, приложенное к концам проводника, создает электрическое поле, которое действует на электроны, заставляя их двигаться согласованно, в одном направлении.

Удельное сопротивление металлов – таблица формулУдельное сопротивление металлов – таблица формул

Рис. 2. Электрический ток в металлах, свободные электроны.

Самым низким значением ρ обладает серебро — 0,016 Ом*мм2/м. Но для повсеместного, массового, использования в сетях электроснабжения и оборудовании этот металл не используется в виду слишком большой цены. Серебро применяется для создания самых ответственных контактов в специальных электротехнических устройствах. В следующей таблице приведены величины удельных сопротивлений металлов и сплавов, часто используемых металлов в электротехнике:

Таблица

Удельные сопротивления металлов, Ом*мм2/м

(при Т = 200С)

Серебро

0,016

Бронза (сплав)

0,1

Медь

0,017

Олово

0,12

Золото

0,024

Сталь (сплав)

0,12

Алюминий

0,028

Свинец

0,21

Иридий

0,047

Никелин (сплав)

0,42

Молибден

0,054

Манганин (сплав)

0,45

Вольфрам

0,055

Константан (сплав)

0,48

Цинк

0,06

Титан

0,58

Латунь (сплав)

0,071

Ртуть

0,958

Никель

0,087

Нихром (сплав)

1,1

Платина

0,1

Висмут

1,2

Наиболее популярными в электротехнике являются медь и алюминий. Медь и медные сплавы применяются для изготовления кабельной продукции и шунтов — деталей, ограничивающих большие токи через измерительные приборы.

Влияние температуры на удельное сопротивление

В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 200С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:

$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),

где: ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 00С, α температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:

  • Серебро — 0,0035;
  • Медь — 0,004;
  • Алюминий — 0,004;
  • Железо — 0,0066;
  • Платина — 0,0032;
  • Вольфрам — 0,0045.

Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.

Удельное сопротивление металлов – таблица формулУдельное сопротивление металлов – таблица формул

Рис. 3. Температурная зависимость удельного сопротивления металлов.

При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,10К.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что металлы обладают самыми низкими значениями удельного сопротивления среди проводников. Это свойство металлов используется для передачи электрической энергии с минимальными потерями. Алюминий, медь, сталь, серебро являются основными материалами для изготовления кабельной продукции. Удельное сопротивление металлов зависит от температуры. Таблица удельных сопротивлений металлов приведена для комнатной температуры — 200С.

Предыдущая

ФизикаЛинии магнитной индукции – определение, свойства

Следующая

ФизикаРавноускоренное движение — формулы и примеры задач с решениями

Удельное сопротивление и сверхпроводимость

Публикации по материалам Д. Джанколи. «Физика в двух томах» 1984 г. Том 2.

На опыте установлено, что сопротивление R металлического проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А:

R = ρL/А       (26.4)

где коэффициент ρ называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.

Типичные значения ρ для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)

Таблица 26.2.
Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (при 20 °С)
Вещество Удельное сопротивление ρ,Ом·м ТКС α,°C-1
Проводники
Серебро 1,59·10-8 0,0061
Медь 1,68·10-8 0,0068
Алюминий 2,65·10-8 0,00429
Вольфрам 5,6·10-8 0,0045
Железо 9,71·10-8 0,00651
Платина 10,6·10-8 0,003927
Ртуть 98·10-8 0,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Сг) 100·10-8 0,0004
Полупроводники 1)
Углерод (графит) (3-60)·10-5 -0,0005
Германий (1-500)·10-5 -0,05
Кремний 0,1 — 60 -0,07
Диэлектрики
Стекло 109 — 1012
Резина твердая 1013 — 1015
1) Реальные значения сильно зависят от наличия даже малого количества примесей.

Удельное сопротивление материалов 

Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению: 

σ = 1/ρ       (26.5)

 σ называемой удельной проводимостью. Удельная  проводимость измеряется в единицах (Ом·м)

-1. 

Удельное сопротивление вещества зависит от  температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с  повышением температуры атомы движутся быстрее, их  расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с  температурой практически линейно: 

Удельное сопротивление 

 где ρT — удельное сопротивление при температуре Тρ0 — удельное сопротивление при стандартной  температуре Т0, а α — температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление  полупроводника с повышением температуры может  уменьшаться (хотя и не всегда). 

Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон  изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от  второй и третьей степеней температуры:

ρT = ρ0(1+αТ+ + βТ 2 + γТ 3),

где коэффициенты β и γ обычно очень малы (мы положили Т0 = 0°С), но при больших

Т вклад этих членов становится существенным. 

При очень низких температурах удельное  сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью;  впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое  сопротивление ртути внезапно падало до нуля.  

Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже  температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.

 В последние годы сверхпроводимость интенсивно  исследуется с целью выяснить ее механизм и найти  материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших  магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход  электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.

Продолжение следует: Мощность.

Альтернативные статьи: Электрический ток, Закон Ома.


Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Удельное сопротивление. Реостаты — урок. Физика, 8 класс.

Соберём цепь, изображённую на рисунке. Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром. Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

 

pic8_74.jpg

 

В цепь источника тока по очереди будем включать различные проводники, например, никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины. Выполнив указанные опыты, мы установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление.
В следующем эксперименте по очереди будем включать никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения). Установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше.
В третьем эксперименте по очереди будем включать никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины. Установим, что никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил:

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

 

Обрати внимание!

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, причём у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход её в другой сосуд по толстой трубке произойдёт 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.

Причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки проводника. Из-за различия в строении кристаллической решётки у проводников, выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг от друга. Для характеристики материала вводят величину, которую называют удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной \(1\) м и площадью поперечного сечения \(1\) м².

Введём буквенные обозначения: \(ρ\) — удельное сопротивление проводника, \(l\) — длина проводника, \(S\) — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника \(R\) выразится формулой:


R=ρ⋅lS.

 

Из этой формулы можно выразить и другие величины:

 

l=R⋅Sρ, S=ρ⋅lR, ρ=R⋅Sl.

 

Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является \(1\) Ом, единицей площади поперечного сечения — \(1\) м², а единицей длины — \(1\) м, то единицей удельного сопротивления будет:

 

1 Ом ⋅1м21 м=1 Ом ⋅1 м, т.е. Ом⋅м.

 

Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:

 

1 Ом ⋅1мм21 м, т.е. Ом⋅мм2м.

 

В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при \(20\) °С.

 

 

Обрати внимание!

Удельное сопротивление с изменением температуры меняется.

Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

 

Обрати внимание!

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.
Во многих случаях нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в \(40\) раз большее, чем алюминий.

 

Обрати внимание!

Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.

 

На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприёмника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.
 

Для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.

Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включённого в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.


key.gif

 

Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. Один из реостатов (ползунковый реостат) изображён на рисунке.

 

Reostat.gif

 

В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под его контактами стирается, и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим \(1\). С помощью этого зажима и зажима \(2\), соединённого с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.
Условное обозначение реостата в схемах показано на рисунке:


Image399.jpg

 

Каждый реостат рассчитан на определённое сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на нём.

 

Обрати внимание!

Реостат нельзя полностью выводить, так как сопротивление его при этом становится равным нулю, и если в цепи нет других приёмников тока, то сила тока может оказаться очень большой и амперметр испортится.

На рисунке изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками, т.к. каждая спираль реостата имеет определённое сопротивление.

 

pic8_77.jpg

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика. 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://class-fizika.narod.ru/8_31.htm
http://electricalschool.info/main/osnovy/394-jelektricheskojj-soprotivlenie.html
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA-38-%D1%80%D0%B5%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8B/
http://mugo.narod.ru/Fiziks/15.html

 

таблица удельного сопротивления меди, алюминия и других металлов

Зависимость проводимостиКак 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<10^-5 Ом, а нижний порог такового у диэлектрика — 10^8 Ом.

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:

Что такое удельное сопротивление

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:

Удельное сопротивление стали

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:

 Удельное сопротивление проводника

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:

металл удельное сопротивление, Ом·м температурный коэффициент, 1/°С* 10^-3
медь 1,68*10^-8 3,9
алюминий 2,82*10^-8 3,9
железо 1*10^-7 5
серебро 1,59*10^-8 3,8
золото 2,44*10^-8 3,4
магний 4,4*10^-8 3,9
олово 1,09*10^-7 4,5
свинец 2,2*10^-7 3,9
цинк 5,9*10^-8 3,7

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:

 Удельное сопротивление проводников

А этот интересный график показывает сопротивление сплавов Цинк — магний:

Удельное сопротивление алюминия

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

сплав удельное сопротивление
манганин 4,82*10^-7
константан 4,9*10^-7
нихром 1,1*10^-6
фехраль 1,2*10^-6
хромаль 1,2*10^-6

Это сложные сплавы, состоящие из железа, алюминия, хрома, марганца, никеля.

Что касается углеродистых сталей, то оно составляет примерно 1,7*10^-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.

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.

Горящие лампочки

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.

Медный провод

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.

Читайте также:

Таблица удельного сопротивления / Диаграмма для обычных материалов

Таблица удельного электрического сопротивления материалов, которые могут использоваться в электрических и электронных компонентах, включая удельное сопротивление меди, удельное сопротивление латуни и удельное сопротивление алюминия.


Resistance Tutorial:
Что такое сопротивление Закон Ома Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для распространенных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов Калькулятор параллельных резисторов


Таблица удельного электрического сопротивления ниже содержит значения удельного сопротивления для многих веществ, широко используемых в электронике.В частности, он включает удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия, золота и серебра.

Удельное электрическое сопротивление особенно важно, поскольку оно определяет его электрические характеристики и, следовательно, пригодность его для использования во многих электрических компонентах. Например, будет видно, что удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия и серебра и золота определяет, где используются эти металлы.

Чтобы сравнить способность различных материалов проводить электрический ток, используются значения удельного сопротивления.

Что означают значения удельного сопротивления

Чтобы иметь возможность сравнивать удельное сопротивление различных материалов, таких как медь и серебро, и других металлов и веществ, включая висмут, латунь и даже полупроводники, необходимо использовать стандартное измерение.

Определение удельного сопротивления гласит, что удельное сопротивление вещества — это сопротивление куба этого вещества, имеющего края единичной длины, с пониманием того, что ток течет перпендикулярно противоположным граням и равномерно распределяется по ним.

Удельное сопротивление обычно измеряется в Омметрах. Это означает, что удельное сопротивление измеряется для куба материала размером метр в каждом направлении.

Resistivity in Ohm metres-definition

Таблица удельного сопротивления для обычных материалов

В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов, в частности металлов, используемых в качестве проводящих ток.

Значения удельного сопротивления даны для материалов, включая медь, серебро, золото, алюминий, латунь и т.п.


Таблица удельного электрического сопротивления обычных материалов
Материал Удельное электрическое сопротивление при 20 ° C
Ом · м
Алюминий 2,8 x 10 -8
Сурьма 3.9 х 10 -7
Висмут 1,3 x 10 -6
Латунь ~ 0,6 — 0,9 x 10 -7
Кадмий 6 x 10 -8
Кобальт 5.6 х 10 -8
Медь 1,7 x 10 -8
Золото 2,4 х 10 -8
Углерод (графит) 1 х 10 -5
Германий 4.6 х 10 -1
Утюг 1,0 х 10 -7
Свинец 1,9 x 10 -7
Манганин 4,2 х 10 -7
Нихром 1.1 х 10 -6
Никель 7 x 10 -8
Палладий 1,0 х 10 -7
Платина 0,98 x 10 -7
Кварц 7 х 10 17
Кремний 6.4 х 10 2
Серебро 1,6 x 10 -8
Тантал 1,3 x 10 -7
Олово 1,1 x 10 -7
Вольфрам 4.9 х 10 -8
Цинк 5,5 x 10 -8

Удельное сопротивление материалов — лучшее

Видно, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни низкое, и ввиду их стоимости по сравнению с серебром и золотом они становятся экономически эффективными материалами для использования во многих проводах. Удельное сопротивление меди и простота ее использования означают, что она также используется почти исключительно в качестве проводящего материала на печатных платах.

Алюминий, в частности медь, иногда используется из-за их низкого удельного сопротивления. Большая часть проводов, используемых в наши дни для межсоединений, изготавливается из меди, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления при приемлемой стоимости.

Удельное сопротивление золота также важно, потому что золото используется в некоторых критических областях, несмотря на его стоимость. Часто позолота встречается на высококачественных слаботочных разъемах, где оно обеспечивает самое низкое сопротивление контакта. Золотое покрытие очень тонкое, но даже в этом случае оно способно обеспечить требуемые характеристики в разъемах.

Серебро

имеет очень низкий уровень удельного сопротивления, но оно не так широко используется из-за его стоимости и тусклости, что может привести к более высокому контактному сопротивлению. Оксид может действовать как выпрямитель при некоторых обстоятельствах, которые могут вызывать некоторые неприятные проблемы в радиочастотных цепях, генерируя так называемые пассивные продукты интермодуляции.

Однако он использовался в некоторых катушках для радиопередатчиков, где низкое электрическое сопротивление серебра уменьшало потери. При использовании в этом приложении он обычно наносился только на существующий медный провод — скин-эффект, влияющий на высокочастотные сигналы, означал, что только поверхность провода использовалась для проведения высокочастотных электрических токов.Покрытие проволоки серебром значительно снизило затраты по сравнению с сплошной серебряной проволокой без какого-либо значительного снижения производительности.

Другие материалы в таблице удельного электрического сопротивления могут не иметь такого очевидного применения. Тантал присутствует в таблице, потому что он используется в конденсаторах — никель и палладий используются в торцевых соединениях многих компонентов поверхностного монтажа, таких как конденсаторы.

Кварц находит основное применение в качестве пьезоэлектрического резонансного элемента. Кристаллы кварца используются в качестве элементов определения частоты во многих генераторах, где его высокое значение Q позволяет создавать схемы с очень стабильной частотой.Они аналогичным образом используются в высокопроизводительных фильтрах. Кварц имеет очень высокий уровень удельного сопротивления и не является хорошим проводником электричества, будучи классифицированным как изолятор.

Классификация удельного сопротивления проводников, изоляторов, полупроводников

Существует три широких классификации материалов с точки зрения их удельного сопротивления: проводники, полупроводники и изоляторы.


Сравнение удельного сопротивления проводников, полупроводников и изоляторов
Материал Типичный диапазон удельного сопротивления (Ом · м)
Проводников 10 -2 -10 -8
Полупроводники 10 -6 -10 6
Изоляторы 10 11 — 10 19

Эти цифры являются ориентировочными.Показатели для полупроводников будут сильно зависеть от уровня легирования.

Удельное электрическое сопротивление материалов — ключевой электрический параметр. Он определяет, можно ли эффективно использовать материалы во многих электрических и электронных приложениях. Это ключевой параметр, который используется для определения материалов, которые будут использоваться в электрических и электронных элементах.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия».. .

.

Таблица удельного сопротивления

Материал Удельное сопротивление ρ
(Ом · м)
Температура
Коэффициент α
на градус C
Электропроводность σ
x 10 7 / Ом · м
Ref
Серебро 1,59 x10 -8 .0038 6,29 3
Медь 1,68 x10 -8 .00386 5,95 3
Медь, отожженная 1,72 x10 -8 .00393 5,81 2
Алюминий 2,65 x10 -8 .00429 3,77 1
Вольфрам 5,6 x10 -8 .0045 1,79 1
Утюг 9.71 x10 -8 .00651 1.03 1
Платина 10,6 x10 -8 .003927 0,943 1
Манганин 48,2 x10 -8 .000002 0,207 1
Свинец 22 x10 -8 0,45 1
Меркурий 98 x10 -8 .0009 0,10 1
Нихром
(сплав Ni, Fe, Cr)
100 x10 -8 .0004 0,10 1
Константин 49 x10 -8 0.20 1
Углерод *
(графит)
3-60 x10 -5 -.0005 1
Германий * 1-500 x10 -3 -.05 1
Кремний * 0,1-60 -.07 1
Стекло 1-10000 x10 9 1
Кварц
(плавленый)
7.5 x10 17 1
Твердая резина 1-100 x10 13 1

* Удельное сопротивление полупроводников сильно зависит от наличия примесей в материале, что делает их полезными в твердотельной электронике.

Ссылки:

1. Джанколи, Дуглас К., Физика, 4-е изд., Прентис Холл, (1995).

2. Справочник CRC по химии и физике, 64-е изд.

3. Википедия, Удельное электрическое сопротивление и проводимость.

Индекс

Таблицы

Ссылка
Giancoli

.

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости

A resistor has high electrical resistance while a conductor has high conductivity. (Nicolas Thomas) A resistor has high electrical resistance while a conductor has high conductivity. (Nicolas Thomas) Резистор имеет высокое электрическое сопротивление, а проводник — высокую проводимость. (Николас Томас)

Это таблица удельного электрического сопротивления и электропроводности нескольких материалов. Включены металлы, элементы, вода и изоляторы.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал препятствует прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд.Чем выше удельное сопротивление, тем труднее течь току. Материалы с высоким удельным сопротивлением представляют собой электрические резисторы.

Электропроводность — величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Материалы с высокой электропроводностью являются электрическими проводниками. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20 ° C

Материал ρ (Ом • м) при 20 ° C
Удельное сопротивление
σ (См / м) при 20 ° C
Электропроводность
Серебро 1.59 × 10 −8 6,30 × 10 7
Медь 1,68 × 10 −8 5,96 × 10 7
Медь отожженная 1,72 × 10 — 8 5,80 × 10 7
Золото 2,44 × 10 −8 4,10 × 10 7
Алюминий 2,82 × 10 −8 3,5 × 10 7
Кальций 3.36 × 10 −8 2,98 × 10 7
Вольфрам 5,60 × 10 −8 1,79 × 10 7
Цинк 5,90 × 10 −8 1,69 × 10 7
Никель 6,99 × 10 −8 1,43 × 10 7
Литий 9,28 × 10 −8 1,08 × 10 7
Утюг 1.0 × 10 −7 1,00 × 10 7
Платина 1,06 × 10 −7 9,43 × 10 6
Олово 1,09 × 10 −7 9,17 × 10 6
Углеродистая сталь (10 10 ) 1,43 × 10 −7
Свинец 2,2 × 10 −7 4,55 × 10 6
Титан 4.20 × 10 −7 2,38 × 10 6
Текстурированная электротехническая сталь 4,60 × 10 −7 2,17 × 10 6
Манганин 4,82 × 10 −7 2,07 × 10 6
Константан 4,9 × 10 −7 2,04 × 10 6
Нержавеющая сталь 6,9 × 10 −7 1.45 × 10 6
Меркурий 9,8 × 10 −7 1,02 × 10 6
Нихром 1,10 × 10 −6 9,09 × 10 5
GaAs 5 × 10 −7 до 10 × 10 −3 5 × 10 −8 до 10 3
Углерод (аморфный) 5 × 10 От −4 до 8 × 10 −4 1.От 25 до 2 × 10 3
Углерод (графит) 2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базальная плоскость
3,0 × 10 −3 ⊥базальная плоскость
От 2 до 3 × 10 5 // базисная плоскость
3,3 × 10 2 ⊥базальная плоскость
Углерод (алмаз) 1 × 10 12 ~ 10 −13
Германий 4,6 × 10 −1 2,17
Морская вода 2 × 10 −1 4.8
Питьевая вода 2 × 10 1 до 2 × 10 3 5 × 10 −4 до 5 × 10 −2
Кремний 6,40 × 10 2 1,56 × 10 −3
Дерево (влажное) 1 × 10 3 до 4 10 −4 до 10 -3
Деионизированная вода 1,8 × 10 5 5,5 × 10 −6
Стекло 10 × 10 10 до 10 × 10 14 10 −11 до 10 −15
Твердая резина 1 × 10 13 10 −14
Древесина (сушка в печи) 1 × 10 14 до 16 10 −16 до 10 -14
Сера 1 × 10 15 10 −16 9 0039
Воздух 1.3 × 10 16 до 3,3 × 10 16 3 × 10 −15 до 8 × 10 −15
Парафиновый воск 1 × 10 17 10 −18
Плавленый кварц 7,5 × 10 17 1,3 × 10 −18
ПЭТ 10 × 10 20 10 −21
Тефлон 10 × 10 22 до 10 × 10 24 10 −25 до 10 −23

Факторы, влияющие на электропроводность

Есть три основных фактора, которые влияют на проводимость или удельное сопротивление материала:

  1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, он может позволить большему току проходить через него.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток. Например, толстая проволока имеет большее поперечное сечение, чем тонкая проволока.
  2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это все равно, что пытаться провести через коридор множество людей по сравнению с дверью.
  3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При чрезвычайно низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.

Ссылки

  • Glenn Elert (ed.). «Удельное сопротивление стали». Справочник по физике.
  • Данные о свойствах материалов MatWeb.
  • Оринг, Милтон (1995). Engineering Materials scienc e, Volume 1 (3-е изд.). п. 561.
  • Pawar, S.D .; Муругавел, П .; Лал, Д. М. (2009). «Влияние относительной влажности и давления на уровне моря на электропроводность воздуха над Индийским океаном». Журнал геофизических исследований 114: D02205.
.

Удельное сопротивление и проводимость — температурные коэффициенты для обычных материалов

Удельное сопротивление равно

  • электрическое сопротивление единичного куба материала, измеренное между противоположными гранями куба

Калькулятор сопротивления электрического проводника

Этот калькулятор можно использовать для рассчитать электрическое сопротивление проводника.

Коэффициент удельного сопротивления (Ом · м) (значение по умолчанию для меди)

Площадь поперечного сечения проводника (мм 2 ) — Калибр провода AWG

Алюминий 2 .65 x 10 -8 3,8 x 10 -3 3,77 x 10 7
Алюминиевый сплав 3003, прокат 3,7 x 10 -8
Алюминиевый сплав 2014, отожженный 3,4 x 10 -8
Алюминиевый сплав 360 7,5 x 10 -8
Алюминиевая бронза 12 x 10 -8
Животный жир 14 x 10 -2
Животный жир 0.35
Сурьма 41,8 x 10 -8
Барий (0 o C) 30,2 x 10 -8
Бериллий 4,0 x 10 -8
Бериллиевая медь 25 7 x 10 -8
Висмут 115 x 10 -8
Латунь — 58% Cu 5.9 x 10 -8 1,5 x 10 -3
Латунь — 63% Cu 7,1 x 10 -8 1,5 x 10 -3
Кадмий 7,4 x 10 -8
Цезий (0 o C) 18,8 x 10 -8
Кальций (0 o C) 3,11 x 10 -8
Углерод (графит) 1) 3-60 x 10 -5 -4.8 x 10 -4
Чугун 100 x 10 -8
Церий (0 o C) 73 x 10 -8
Хромель (сплав хрома и алюминия) 0,58 x 10 -3
Хром 13 x 10 -8
Кобальт 9 x 10 -8
Константан 49 x 10 -8 3 x 10 -5 0.20 x 10 7
Медь 1,724 x 10 -8 4,29 x 10 -3 5,95 x 10 7
Купроникель 55-45 (константан) 43 x 10 -8
Диспрозий (0 o C) 89 x 10 -8
Эрбий (0 o C) 81 x 10 -8
Эврика 0.1 x 10 -3
Европий (0 o C) 89 x 10 -8
Гадолий 126 x 10 -8
Галлий (1,1K) 13,6 x 10 -8
Германий 1) 1 — 500 x 10 -3 -50 x 10 -3
Стекло 1 — 10000 x 10 9 10 -12
Золото 2.24 x 10 -8
Графит 800 x 10 -8 -2,0 x 10 -4
Гафний (0,35 K) 30,4 x 10 — 8
Hastelloy C 125 x 10 -8
Гольмий (0 o C) 90 x 10 -8
Индий ( 3.35K) 8 x 10 -8
Инконель 103 x 10 -8
Иридий 5,3 x 10 -8
Железо 9,71 x 10 -8 6,41 x 10 -3 1,03 x 10 7
Лантан (4,71K) 54 x 10 -8
Свинец 20.6 x 10 -8 0,45 x 10 7
Литий 9,28 x 10 -8
Лютеций 54 x 10 -8
Магний 4,45 x 10 -8
Магниевый сплав AZ31B 9 x 10 -8
Марганец 185 x 10 -8 1.0 x 10 -5
Меркурий 98,4 x 10 -8 8,9 x 10 -3 0,10 x 10 7
Слюда (мерцание) 1 x 10 13
Низкоуглеродистая сталь 15 x 10 -8 6,6 x 10 -3
Молибден 5,2 x 10 -8
Монель 58 x 10 -8
Неодим 61 x 10 -8
Нихром (сплав никеля и хрома) 100 — 150 х 10 -8 0.40 x 10 -3
Никель 6,85 x 10 -8 6,41 x 10 -3
Никелин 50 x 10 -8 2,3 x 10 -4
Ниобий (колумбий) 13 x 10 -8
Осмий 9 x 10 -8
Палладий 10.5 x 10 -8
Фосфор 1 x 10 12
Платина 10,5 x 10 -8 3,93 x 10 -3 0,943 x 10 7
Плутоний 141,4 x 10 -8
Полоний 40 x 10 -8
Калий 7.01 x 10 -8
Празеодим 65 x 10 -8
Прометий 50 x 10 -8
Протактиний (1,4 K) 17,7 x 10 -8
Кварц (плавленый) 7,5 x 10 17
Рений (1,7 K) 17.2 x 10 -8
Родий 4,6 x 10 -8
Твердая резина 1 — 100 x 10 13
Рубидий 11,5 x 10 -8
Рутений (0,49K) 11,5 x 10 -8
Самарий 91.4 x 10 -8
Скандий 50,5 x 10 -8
Селен 12,0 x 10 -8
Кремний 1 ) 0,1-60 -70 x 10 -3
Серебро 1,59 x 10 -8 6,1 x 10 -3 6,29 x 10 7
Натрий 4.2 x 10 -8
Грунт, типовой грунт 10 -2 -10 -4
Припой 15 x 10 -8
Нержавеющая сталь 10 6
Стронций 12,3 x 10 -8
Сера 1 x 10 17
Тантал 12.4 x 10 -8
Тербий 113 x 10 -8
Таллий (2,37K) 15 x 10 -8
Торий 18 x 10 -8
Тулий 67 x 10 -8
Олово 11,0 x 10 -8 4.2 x 10 -3
Титан 43 x 10 -8
Вольфрам 5,65 x 10 -8 4,5 x 10 -3 1,79 x 10 7
Уран 30 x 10 -8
Ванадий 25 x 10 -8
Вода, дистиллированная 10 -4
Вода пресная 10 -2
Вода соленая 4
Иттербий 27.7 x 10 -8
Иттрий 55 x 10 -8
Цинк 5,92 x 10 -8 3,7 x 10 -3
Цирконий (0,55K) 38,8 x 10 -8

1) Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от наличия примесей в материале.

2 ) Примечание! — удельное сопротивление сильно зависит от температуры материала. Приведенная выше таблица основана на эталоне 20 o C.

Электрическое сопротивление в проводе

Электрическое сопротивление провода больше для более длинного провода и меньше для провода с большей площадью поперечного сечения. Сопротивление зависит от материала, из которого оно изготовлено, и может быть выражено как:

R = ρ L / A (1)

, где

R = сопротивление (Ом, ). Ω )

ρ = коэффициент удельного сопротивления (Ом · м, Ом · м)

L = длина провода (м)

A = площадь поперечного сечения провода (м 2 )

Фактором сопротивления, учитывающим природу материала, является удельное сопротивление.Поскольку он зависит от температуры, его можно использовать для расчета сопротивления провода заданной геометрии при различных температурах.

Обратное сопротивление называется проводимостью и может быть выражено как:

σ = 1 / ρ (2)

, где

σ = проводимость (1 / Ом · м)

Пример — сопротивление алюминиевого провода

Сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 м и площадью поперечного сечения 3 мм 2 можно рассчитать как

R = (2.65 10 -8 Ом м) (10 м) / ((3 мм 2 ) (10 -6 м 2 / мм 2 ))

= 0,09 Ом

Сопротивление

Электрическое сопротивление компонента схемы или устройства определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току:

R = U / I (3)

где

R = сопротивление (Ом)

U = напряжение (В)

I = ток (A)

Закон Ома

Если сопротивление постоянно превышает диапазон напряжения, затем закон Ома,

I = U / R (4)

можно использовать для прогнозирования поведения материала.

Удельное сопротивление в зависимости от температуры

Изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры можно рассчитать как

= ρ α dt (5)

, где

dρ = изменение удельного сопротивления ( Ом м 2 / м)

α = температурный коэффициент (1/ o C)

dt = изменение температуры ( o C)

Пример — изменение удельного сопротивления

Алюминий с удельным сопротивлением 2.65 x 10 -8 Ом · м 2 / м нагревается от 20 o C до 100 o C . Температурный коэффициент для алюминия составляет 3,8 x 10 -3 1/ o C . Изменение удельного сопротивления можно рассчитать как

dρ = (2,65 10 -8 Ом м 2 / м) (3,8 10 -3 1/ o C) ((100 o C) — (20 o C))

= 0.8 10 -8 Ом м 2 / м

Окончательное удельное сопротивление можно рассчитать как

ρ = (2,65 10 -8 Ом м 2 / м) + (0,8 10 -8 Ом м 2 / м)

= 3,45 10 -8 Ом м 2 / м

Калькулятор коэффициента удельного сопротивления в зависимости от температуры

использоваться для расчета удельного сопротивления материала проводника в зависимости оттемпература.

ρ — Коэффициент удельного сопротивления (10 -8 Ом м 2 / м)

α Температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)

dt изменение температуры ( o C)

Сопротивление и температура

Для большинства материалов электрическое сопротивление увеличивается с температурой.Изменение сопротивления может быть выражено как

dR / R s = α dT (6)

, где

dR = изменение сопротивления (Ом)

с = стандартное сопротивление согласно справочным таблицам (Ом)

α = температурный коэффициент сопротивления ( o C -1 )

dT = изменение температура от эталонной температуры ( o C, K)

(5) может быть изменена на:

dR = α dT R s (6b)

«Температурный коэффициент сопротивления» — α — материала — это увеличение сопротивления резистора 1 Ом из этого материала при повышении температуры 9 0013 1 o С .

Пример — сопротивление медного провода в жаркую погоду

Медный провод с сопротивлением 0,5 кОм при нормальной рабочей температуре 20 o C в жаркую солнечную погоду нагревается до 80 o C . Температурный коэффициент для меди составляет 4,29 x 10 -3 (1/ o C) , а изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( 4,29 x 10 -3 1/ o C) ((80 o C) — (20 o C) ) (0.5 кОм)

= 0,13 (кОм)

Результирующее сопротивление для медного провода в жаркую погоду будет

R = (0,5 кОм) + (0,13 кОм)

= 0,63 ( кОм)

= 630 (Ом)

Пример — сопротивление углеродного резистора при изменении температуры

Угольный резистор с сопротивлением 1 кОм при температуре 20 o C нагревается до 120 или С .Температурный коэффициент для углерода отрицательный. -4,8 x 10 -4 (1/ o C) — сопротивление снижается с повышением температуры.

Изменение сопротивления можно рассчитать как

dR = ( -4,8 x 10 -4 1/ o C) ((120 o C) — (20 o C) ) (1 кОм)

= — 0,048 (кОм)

Результирующее сопротивление для резистора будет

R = (1 кОм) — (0.048 кОм)

= 0,952 (кОм)

= 952 (Ом)

Калькулятор зависимости сопротивления от температуры

Этот счетчик можно использовать для расчета сопротивления проводника в зависимости от температуры.

R с сопротивление (10 3 (Ом)

α температурный коэффициент (10 -3 1/ o C)

dt Изменение температуры ( o C)

Температурные поправочные коэффициенты для сопротивления проводника

Температура проводника
(° C)
Коэффициент Преобразовать в 20 ° C Обратно в преобразовать из 20 ° C
5 1.064 0,940
6 1,059 0,944
7 1,055 0,948
8 1,050 0,952
9 1,046 0,956
10 1,042 0,960
11 1,037 0,964
12 1.033 0,968
13 1,029 0,972
14 1,025 0,976
15 1,020 0,980
16 1,016 0,984
17 1,012 0,988
18 1,008 0,992
19 1.004 0,996
20 1.000 1.000
21 0,996 1.004
22 0,992 1.008
23 0,988 1.012
24 0,984 1,016
25 0,980 1,020
26 0.977 1,024
27 0,973 1,028
28 0,969 1,032
29 0,965 1,036
30 0,962 1,040
31 0,958 1,044
32 0,954 1,048
33 0.951 1.052
.
Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о