Vitu na nyenzo zinazoweza kuendeshwa umeme, wanaitwa makondakta. Zingine zimeainishwa kama dielectrics. Lakini hakuna dielectri safi; zote pia zinaendesha sasa, lakini ukubwa wake ni mdogo sana.
Lakini conductors pia hufanya sasa tofauti. Kwa mujibu wa formula ya Georg Ohm, sasa inapita kupitia kondakta ni sawa na ukubwa wa voltage inayotumiwa kwake, na kinyume chake inalingana na kiasi kinachoitwa upinzani.
Kitengo cha kipimo cha upinzani kiliitwa Ohm kwa heshima ya mwanasayansi ambaye aligundua uhusiano huu. Lakini ikawa kwamba makondakta alifanya kutoka vifaa mbalimbali na kuwa na vipimo sawa vya kijiometri, kuwa na upinzani tofauti wa umeme. Kuamua upinzani wa conductor wa urefu unaojulikana na sehemu ya msalaba, dhana ya kupinga ilianzishwa - mgawo ambao unategemea nyenzo.
Matokeo yake, upinzani wa kondakta wa urefu unaojulikana na sehemu ya msalaba utakuwa sawa na
Upinzani haitumiki tu kwa nyenzo ngumu, bali pia kwa vinywaji. Lakini thamani yake pia inategemea uchafu au vipengele vingine katika nyenzo za chanzo. Maji safi haina kufanya sasa umeme, kuwa dielectric. Lakini maji ya distilled haipo katika asili, daima ina chumvi, bakteria na uchafu mwingine. Cocktail hii ni conductor ya sasa ya umeme na resistivity.
Kwa kuanzisha nyongeza mbalimbali katika metali, vifaa vipya hupatikana - aloi, upinzani ambao hutofautiana na ule wa nyenzo chanzo, hata kama nyongeza ya asilimia ni ndogo.
Utegemezi wa resistivity juu ya joto
Upinzani wa nyenzo hutolewa katika vitabu vya kumbukumbu kwa joto karibu na joto la kawaida (20 ° C). Wakati joto linapoongezeka, upinzani wa nyenzo huongezeka. Kwa nini hii inatokea?
Umeme wa sasa unafanywa ndani ya nyenzo elektroni za bure. Wako chini ya ushawishi uwanja wa umeme kujitenga na atomi zao na kusonga kati yao kwa mwelekeo ulioainishwa na uwanja huu. Atomi za dutu huunda kimiani ya fuwele, kati ya nodi ambazo mtiririko wa elektroni, pia huitwa "gesi ya elektroni," husogea. Chini ya ushawishi wa joto, nodi za kimiani (atomi) hutetemeka. Elektroni zenyewe pia hazisogei kwa mstari ulio sawa, lakini kwenye njia ngumu. Wakati huo huo, mara nyingi hugongana na atomi, kubadilisha njia zao. Kwa wakati fulani, elektroni zinaweza kusonga kwa mwelekeo kinyume na mwelekeo wa sasa wa umeme.
Kwa kuongezeka kwa joto, amplitude ya vibrations ya atomiki huongezeka. Mgongano wa elektroni pamoja nao hutokea mara nyingi zaidi, harakati ya mtiririko wa elektroni hupungua. Kimwili, hii inaonyeshwa kwa kuongezeka kwa upinzani.
Mfano wa matumizi ya utegemezi wa resistivity juu ya joto ni uendeshaji wa taa ya incandescent. Ond ya tungsten ambayo filament hufanywa ina resistivity ya chini wakati wa kuwasha. Kuingia kwa sasa wakati wa kuwasha huwasha moto haraka, upinzani huongezeka, na sasa hupungua, na kuwa nominella.
Utaratibu huo hutokea kwa vipengele vya kupokanzwa nichrome. Kwa hiyo, hesabu mode yao ya uendeshaji kwa kuamua urefu waya wa nichrome inayojulikana sehemu ya msalaba ili kuunda upinzani unaohitajika haifanyi kazi. Kwa mahesabu unahitaji kupinga kwa waya yenye joto, na vitabu vya kumbukumbu vinapeana maadili joto la chumba. Kwa hiyo, urefu wa mwisho wa ond ya nichrome hurekebishwa kwa majaribio. Mahesabu huamua urefu wa takriban, na wakati wa kurekebisha, hatua kwa hatua fupisha sehemu ya thread kwa sehemu.
Mgawo wa joto wa upinzani
Lakini si katika vifaa vyote, kuwepo kwa utegemezi wa resistivity conductor juu ya joto ni manufaa. Katika teknolojia ya kupima, kubadilisha upinzani wa vipengele vya mzunguko husababisha kosa.
Ili kuhesabu utegemezi wa upinzani wa nyenzo kwenye joto, dhana mgawo wa joto wa upinzani (TCR). Inaonyesha ni kiasi gani upinzani wa nyenzo hubadilika wakati hali ya joto inabadilika kwa 1 ° C.
Kwa ajili ya utengenezaji wa vipengele vya elektroniki - vipinga vinavyotumiwa katika nyaya za vifaa vya kupima, vifaa na TCR ya chini hutumiwa. Wao ni ghali zaidi, lakini vigezo vya kifaa havibadilika juu ya aina mbalimbali za joto mazingira.
Lakini mali ya vifaa na TCS ya juu hutumiwa pia. Uendeshaji wa baadhi ya sensorer ya joto inategemea mabadiliko katika upinzani wa nyenzo ambayo kipengele cha kupima kinafanywa. Ili kufanya hivyo, unahitaji kudumisha voltage ya ugavi imara na kupima sasa kupita kwa kipengele. Kwa kupima kiwango cha kifaa kinachopima sasa dhidi ya thermometer ya kawaida, mita ya joto ya elektroniki inapatikana. Kanuni hii haitumiwi tu kwa vipimo, bali pia kwa sensorer za joto. Kuzima kifaa wakati hali isiyo ya kawaida ya uendeshaji hutokea, na kusababisha overheating ya windings ya transfoma au vipengele nguvu semiconductor.
Vipengele pia hutumiwa katika uhandisi wa umeme ambao hubadilisha upinzani wao sio kutoka kwa joto la kawaida, lakini kutoka kwa sasa kupitia kwao - vifaa vya joto. Mfano wa matumizi yao ni mifumo ya demagnetization zilizopo za cathode ray TV na wachunguzi. Wakati voltage inatumiwa, upinzani wa kupinga ni mdogo, na sasa hupita ndani yake kwenye coil ya demagnetization. Lakini sasa hiyo hiyo inapokanzwa nyenzo za thermistor. Upinzani wake huongezeka, kupunguza sasa na voltage kwenye coil. Na kadhalika mpaka kutoweka kabisa. Matokeo yake, voltage ya sinusoidal yenye amplitude ya kupungua vizuri hutumiwa kwenye coil, na kujenga uwanja huo wa magnetic katika nafasi yake. Matokeo yake ni kwamba wakati filamenti ya bomba inapokanzwa, tayari imeondolewa sumaku. Na mzunguko wa udhibiti unabaki imefungwa mpaka kifaa kizimwa. Kisha thermistors itakuwa baridi chini na kuwa tayari kufanya kazi tena.
Jambo la superconductivity
Nini kinatokea ikiwa joto la nyenzo limepunguzwa? Resistivity itapungua. Kuna kikomo ambacho joto hupungua, linaloitwa sifuri kabisa. Hii - 273 ° С. Hakuna halijoto chini ya kikomo hiki. Kwa thamani hii, resistivity ya conductor yoyote ni sifuri.
Katika sifuri kabisa, atomi za kimiani za kioo huacha kutetemeka. Kama matokeo, wingu la elektroni husogea kati ya nodi za kimiani bila kugongana nazo. Upinzani wa nyenzo huwa sifuri, ambayo hufungua uwezekano wa kupata mikondo isiyo na kipimo katika waendeshaji wa sehemu ndogo za msalaba.
Jambo la superconductivity hufungua upeo mpya kwa ajili ya maendeleo ya uhandisi wa umeme. Lakini bado kuna shida zinazohusiana na kupata hali ya maisha halijoto ya chini kabisa inahitajika kuunda athari hii. Wakati matatizo yanatatuliwa, uhandisi wa umeme utahamia ngazi mpya maendeleo.
Mifano ya kutumia maadili ya kupinga katika mahesabu
Tayari tumezoea kanuni za kuhesabu urefu wa waya wa nichrome kwa utengenezaji kipengele cha kupokanzwa. Lakini kuna hali nyingine wakati ujuzi wa resistivity ya vifaa ni muhimu.
Kwa hesabu mtaro wa vifaa vya kutuliza coefficients sambamba na udongo wa kawaida hutumiwa. Ikiwa aina ya udongo kwenye eneo la kitanzi cha ardhi haijulikani, basi kwa mahesabu sahihi resistivity yake ni kipimo awali. Kwa njia hii, matokeo ya hesabu ni sahihi zaidi, ambayo huondoa haja ya kurekebisha vigezo vya mzunguko wakati wa utengenezaji: kuongeza idadi ya electrodes, na kusababisha ongezeko la vipimo vya kijiometri vya kifaa cha kutuliza.
Upinzani maalum wa nyenzo ambazo zinafanywa mistari ya cable na mabasi, hutumiwa kuhesabu upinzani wao wa kazi. Baadaye, kwa sasa ya mzigo uliokadiriwa, itumie thamani ya voltage mwishoni mwa mstari imehesabiwa. Ikiwa thamani yake inageuka kuwa haitoshi, basi sehemu za msalaba za waendeshaji zinaongezeka mapema.
Upinzani wa shaba hubadilika na joto, lakini kwanza tunahitaji kuamua ikiwa tunazungumza juu ya upinzani wa umeme wa makondakta (upinzani wa ohmic), ambayo ni muhimu kwa nguvu ya DC juu ya Ethernet, au ikiwa tunazungumza juu ya ishara katika mitandao ya data, na basi tunazungumzia hasara ya kuingizwa wakati wa uenezi wimbi la umeme katika mazingira ya jozi iliyopotoka na utegemezi wa kupunguza joto (na frequency, ambayo sio muhimu sana).
Upinzani wa shaba
Katika mfumo wa kimataifa wa SI, resistivity ya conductors hupimwa katika Ohm∙m. Katika uwanja wa IT, mwelekeo usio wa mfumo wa Ohm∙mm 2 / m hutumiwa mara nyingi zaidi, ambayo ni rahisi zaidi kwa mahesabu, kwani sehemu za msalaba wa conductor kawaida huonyeshwa kwa mm 2. Thamani ya 1 Ohm∙mm 2/m ni mara milioni chini ya 1 Ohm∙m na inaashiria upinzani wa dutu, kondakta yenye homogeneous ambayo ni urefu wa 1 m na eneo. sehemu ya msalaba 1 mm 2 inatoa upinzani wa 1 ohm.
Upinzani wa shaba safi ya umeme saa 20 ° C ni 0.0172 Ohm∙mm 2 / m. KATIKA vyanzo mbalimbali unaweza kupata maadili hadi 0.018 Ohm∙mm 2 / m, ambayo inaweza pia kutumika kwa shaba ya umeme. Maadili hutofautiana kulingana na usindikaji ambao nyenzo hiyo inafanywa. Kwa mfano, annealing baada ya kuchora ("kuchora") waya hupunguza resistivity ya shaba kwa asilimia kadhaa, ingawa inafanywa kimsingi kubadili mitambo badala ya mali ya umeme.
Ustahimilivu wa shaba una athari za moja kwa moja kwa programu za Nguvu juu ya Ethaneti. Sehemu tu ya asili mkondo wa moja kwa moja, kulishwa ndani ya conductor, itafikia mwisho wa kondakta - hasara fulani njiani haziepukiki. Kwa mfano, Aina ya PoE 1 inahitaji kuwa kati ya 15.4 W iliyotolewa na chanzo, angalau 12.95 W ifikie kifaa kinachoendeshwa kwenye sehemu ya mbali.
Resistivity ya shaba inatofautiana na joto, lakini kwa joto la IT mabadiliko ni ndogo. Mabadiliko ya upinzani yanahesabiwa kwa kutumia fomula:
ΔR = α R ΔT
R 2 = R 1 (1 + α (T 2 - T 1))
ambapo ΔR ni badiliko la ustahimilivu, R ni uwezo wa kustahimili halijoto iliyochukuliwa kama kiwango cha msingi (kawaida 20°C), ΔT ni kipenyo cha joto, α ni mgawo wa joto resistivity kwa ya nyenzo hii(kipimo °C -1). Katika safu kutoka 0 ° C hadi 100 ° C, mgawo wa joto wa 0.004 ° C -1 unakubaliwa kwa shaba. Wacha tuhesabu upinzani wa shaba kwa 60 ° C.
R 60°C = R 20°C (1 + α (60°C - 20°C)) = 0.0172 (1 + 0.004 40) ≈ 0.02 Ohm∙mm 2 / m
Upinzani uliongezeka kwa 16% na ongezeko la joto kwa 40 ° C. Wakati wa uendeshaji wa mifumo ya cable, bila shaka, jozi iliyopotoka haipaswi kuwa ndani joto la juu, hii haipaswi kuruhusiwa. Wakati umeundwa vizuri na mfumo uliowekwa joto la nyaya hutofautiana kidogo na 20 ° C ya kawaida, na kisha mabadiliko ya kupinga itakuwa ndogo. Kwa mujibu wa viwango vya mawasiliano ya simu, upinzani wa kondakta wa shaba wa 100 m katika kitengo cha 5e au 6 cable jozi iliyopotoka haipaswi kuzidi 9.38 ohms saa 20 ° C. Katika mazoezi, wazalishaji wanafaa kwa thamani hii kwa ukingo, hivyo hata kwa joto la 25 ° C ÷ 30 ° C, upinzani wa conductor wa shaba hauzidi thamani hii.
Jozi Iliyopinda Kupunguza Mawimbi / Kupoteza Uwekaji
Wimbi la sumakuumeme linapoenea kupitia kebo ya jozi iliyosokotwa ya shaba, sehemu ya nishati yake hutawanywa kwenye njia kutoka mwisho wa karibu hadi mwisho wa mbali. Kadiri joto la kebo lilivyo juu, ndivyo ishara inavyopunguza. Katika masafa ya juu attenuation ni kubwa kuliko katika masafa ya chini, na kwa zaidi makundi ya juu mipaka inayoruhusiwa kali zaidi wakati wa kujaribu upotezaji wa uwekaji. Katika kesi hii, maadili yote ya kikomo yanawekwa kwa joto la 20 ° C. Ikiwa saa 20 ° C ishara ya awali ilifika mwisho wa sehemu ya urefu wa 100 m na kiwango cha nguvu P, basi kwa joto la juu nguvu za ishara hizo zitazingatiwa kwa umbali mfupi. Ikiwa inahitajika kutoa nguvu sawa ya ishara kwenye pato la sehemu, basi itabidi usakinishe kebo fupi (ambayo haiwezekani kila wakati) au uchague chapa za kebo zilizo na upunguzaji wa chini.
- Kwa nyaya zilizolindwa kwa joto la zaidi ya 20 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.2%.
- Kwa aina zote za nyaya na masafa yoyote kwa joto hadi 40 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.4%.
- Kwa aina zote za nyaya na masafa yoyote ya joto kutoka 40 ° C hadi 60 ° C, mabadiliko ya joto ya digrii 1 husababisha mabadiliko ya kupungua kwa 0.6%.
- Kebo za Aina ya 3 zinaweza kuathiriwa na mabadiliko ya 1.5% kwa kila digrii Selsiasi
Tayari mwanzoni mwa 2000. Kiwango cha TIA/EIA-568-B.2 kilipendekezwa kupunguza kadri inavyowezekana urefu unaoruhusiwa Aina ya 6 ya laini/chaneli ya kudumu ikiwa kebo iliwekwa katika mazingira ya halijoto ya juu, na kadiri halijoto inavyozidi kuongezeka, ndivyo sehemu inavyopaswa kuwa fupi.
Kwa kuzingatia kwamba dari ya mzunguko katika kitengo cha 6A ni mara mbili zaidi kuliko katika jamii ya 6, vikwazo vya joto kwa mifumo hiyo itakuwa kali zaidi.
Leo, wakati wa kutekeleza maombi PoE Tunazungumza juu ya kasi ya juu ya gigabit 1. Wakati maombi ya 10-Gigabit yanatumiwa, hata hivyo, Nguvu juu ya Ethernet sio chaguo, angalau bado. Kwa hiyo kulingana na mahitaji yako, wakati joto linabadilika, unahitaji kuzingatia ama mabadiliko ya upinzani wa shaba au mabadiliko ya kupungua. Katika visa vyote viwili, ni jambo la maana zaidi kuhakikisha kuwa nyaya zimehifadhiwa kwenye halijoto inayokaribia 20°C.
Moja ya kiasi cha kimwili kinachotumiwa katika uhandisi wa umeme ni kupinga umeme. Wakati wa kuzingatia resistivity ya alumini, ni lazima ikumbukwe kwamba thamani hii ina sifa ya uwezo wa dutu ili kuzuia kifungu cha sasa cha umeme kwa njia hiyo.
Dhana za Upinzani
Thamani kinyume na upinzani maalum inaitwa conductivity maalum au conductivity ya umeme. Upinzani wa kawaida wa umeme ni tabia tu ya kondakta, na upinzani maalum wa umeme ni tabia tu ya dutu fulani.
Kama sheria, thamani hii inahesabiwa kwa kondakta aliye na muundo wa homogeneous. Kuamua kondakta za homogeneous za umeme, formula hutumiwa:
Maana ya kimwili ya wingi huu iko katika upinzani fulani wa kondakta wa homogeneous na urefu wa kitengo fulani na eneo la sehemu ya msalaba. Kipimo cha kipimo ni kitengo cha SI Om.m au kitengo kisicho cha mfumo Om.mm2/m. Kitengo cha mwisho kinamaanisha kuwa kondakta aliyetengenezwa kwa dutu yenye homogeneous, urefu wa m 1, akiwa na eneo la sehemu ya 1 mm2, atakuwa na upinzani wa 1 Ohm. Hivyo, resistivity ya dutu yoyote inaweza kuhesabiwa kwa kutumia sehemu ya mzunguko wa umeme 1 m urefu, sehemu ya msalaba ambayo itakuwa 1 mm2.
Resistivity ya metali tofauti
Kila chuma kina yake mwenyewe sifa za mtu binafsi. Ikiwa tunalinganisha resistivity ya alumini, kwa mfano, na shaba, tunaweza kutambua kwamba kwa shaba thamani hii ni 0.0175 Ohm.mm2/m, na kwa alumini ni 0.0271 Ohm.mm2/m. Kwa hivyo, resistivity ya alumini ni kubwa zaidi kuliko ile ya shaba. Inafuata kutoka kwa hili kwamba conductivity ya umeme ni kubwa zaidi kuliko ile ya alumini.
Thamani ya kupinga ya metali inathiriwa na mambo fulani. Kwa mfano, wakati wa deformation, muundo wa kimiani kioo ni kuvurugika. Kutokana na kasoro zinazosababisha, upinzani wa kifungu cha elektroni ndani ya conductor huongezeka. Kwa hiyo, resistivity ya chuma huongezeka.
Joto pia lina athari. Inapokanzwa, nodi za kimiani za kioo huanza kutetemeka kwa nguvu zaidi, na hivyo kuongeza upinzani. Hivi sasa, kutokana na upinzani wa juu, waya za alumini zinabadilishwa sana na waya za shaba, ambazo zina conductivity ya juu.
Maudhui:
Katika uhandisi wa umeme, moja ya mambo makuu ya nyaya za umeme ni waya. Kazi yao ni kupitisha sasa ya umeme na hasara ndogo. Imejulikana kwa muda mrefu kwa majaribio kwamba ili kupunguza hasara za umeme, waya ni bora kufanywa kwa fedha. Ni chuma hiki ambacho hutoa mali ya kondakta na upinzani mdogo katika ohms. Lakini kwa kuwa chuma hiki kizuri ni ghali, matumizi yake katika tasnia ni mdogo sana.
Alumini na shaba ikawa metali kuu kwa waya. Kwa bahati mbaya, upinzani wa chuma kama kondakta wa umeme ni wa juu sana kutengeneza waya mzuri. Licha ya gharama yake ya chini, hutumiwa tu kama msingi wa waya za waya.
Vile upinzani tofauti
Upinzani hupimwa kwa ohms. Lakini kwa waya thamani hii inageuka kuwa ndogo sana. Ukijaribu kuchukua vipimo na kijaribu katika hali ya kipimo cha upinzani, itakuwa vigumu kupata matokeo sahihi. Zaidi ya hayo, bila kujali ni waya gani tunayochukua, matokeo kwenye maonyesho ya kifaa yatatofautiana kidogo. Lakini hii haina maana kwamba kwa kweli upinzani wa umeme wa waya hizi utakuwa na athari sawa na hasara za umeme. Ili kuthibitisha hili, unahitaji kuchambua fomula inayotumiwa kuhesabu upinzani:
Fomula hii hutumia idadi kama vile:
Inatokea kwamba upinzani huamua upinzani. Kuna upinzani unaohesabiwa na formula kwa kutumia upinzani mwingine. Upinzani huu wa umeme ρ (herufi ya Kigiriki rho) ndio huamua faida ya chuma fulani kama kondakta wa umeme:
Kwa hiyo, ikiwa unatumia shaba, chuma, fedha au nyenzo nyingine yoyote kufanya waya zinazofanana au waendeshaji wa kubuni maalum, nyenzo zitakuwa na jukumu kuu katika mali zake za umeme.
Lakini kwa kweli, hali ya upinzani ni ngumu zaidi kuliko kuhesabu tu kwa kutumia fomula zilizotolewa hapo juu. Fomula hizi hazizingatii hali ya joto na sura ya kipenyo cha kondakta. Na kwa kuongezeka kwa joto, resistivity ya shaba, kama chuma nyingine yoyote, inakuwa kubwa zaidi. Sana mfano wazi inaweza kuwa balbu ya taa ya incandescent. Unaweza kupima upinzani wa ond yake na tester. Kisha, baada ya kupima sasa katika mzunguko na taa hii, tumia sheria ya Ohm ili kuhesabu upinzani wake katika hali ya mwanga. Matokeo yatakuwa makubwa zaidi kuliko wakati wa kupima upinzani na tester.
Vivyo hivyo, shaba haitatoa ufanisi unaotarajiwa na sasa nguvu kubwa, ikiwa tunapuuza sura ya sehemu ya msalaba ya kondakta. Athari ya ngozi, ambayo hutokea kwa uwiano wa moja kwa moja na ongezeko la sasa, hufanya waendeshaji wenye sehemu ya msalaba wa mviringo haifai, hata ikiwa fedha au shaba hutumiwa. Kwa sababu hii, upinzani wa pande zote waya wa shaba kwa sasa ya juu inaweza kuwa ya juu zaidi kuliko ile ya waya ya gorofa ya alumini.
Aidha, hata kama maeneo ya kipenyo chao ni sawa. Katika mkondo wa kubadilisha Athari ya ngozi pia inaonekana, ikiongezeka kadiri mzunguko wa sasa unavyoongezeka. Athari ya ngozi inamaanisha tabia ya mtiririko wa sasa karibu na uso wa kondakta. Kwa sababu hii, katika baadhi ya matukio ni faida zaidi kutumia mipako ya fedha ya waya. Hata kupunguzwa kidogo kwa upinzani wa uso wa conductor ya shaba iliyotiwa fedha kwa kiasi kikubwa hupunguza kupoteza kwa ishara.
Ujumla wa dhana ya kupinga
Kama ilivyo katika kesi nyingine yoyote ambayo inahusishwa na kuonyesha vipimo, kupinga kunaonyeshwa ndani mifumo tofauti vitengo. SI (Mfumo wa Kimataifa wa Vitengo) hutumia ohm m, lakini pia inakubalika kutumia Ohm*kV mm/m (hii ni kitengo kisicho cha utaratibu cha kupinga). Lakini katika kondakta halisi, thamani ya kupinga sio mara kwa mara. Kwa kuwa vifaa vyote vina usafi fulani, ambao unaweza kutofautiana kutoka kwa uhakika hadi hatua, ilikuwa ni lazima kuunda uwakilishi unaofanana wa upinzani katika nyenzo halisi. Udhihirisho huu ulikuwa sheria ya Ohm katika hali tofauti:
Sheria hii ina uwezekano mkubwa haitatumika kwa malipo ya kaya. Lakini wakati wa kubuni wa vipengele mbalimbali vya elektroniki, kwa mfano, vipinga, vipengele vya kioo, kwa hakika hutumiwa. Kwa kuwa inakuwezesha kufanya mahesabu kulingana na hatua fulani ambayo kuna wiani wa sasa na nguvu ya shamba la umeme. Na resistivity sambamba. Fomu hiyo hutumiwa kwa isotropiki isiyo na homogeneous pamoja na vitu vya anisotropic (fuwele, kutokwa kwa gesi, nk).
Jinsi ya kupata shaba safi
Ili kupunguza hasara katika waya za shaba na cores za cable, lazima iwe safi hasa. Hii inafanikiwa na maalum michakato ya kiteknolojia:
- kulingana na boriti ya elektroni na kuyeyuka kwa eneo;
- kusafisha mara kwa mara electrolysis.
Umeme wa sasa hutokea kama matokeo ya kufunga mzunguko na tofauti inayoweza kutokea kwenye vituo. Vikosi vya shamba hufanya kazi kwenye elektroni za bure na husogea kando ya kondakta. Wakati wa safari hii, elektroni hukutana na atomi na kuhamisha baadhi ya nishati iliyokusanywa kwao. Matokeo yake, kasi yao inapungua. Lakini, kutokana na ushawishi wa uwanja wa umeme, inapata kasi tena. Kwa hivyo, elektroni hupata upinzani kila wakati, ndiyo sababu sasa umeme huwaka.
Sifa ya dutu ya kubadilisha umeme kuwa joto inapofunuliwa na sasa ni upinzani wa umeme na inaonyeshwa kama R, kitengo chake cha kupimia ni Ohm. Kiasi cha upinzani inategemea hasa uwezo wa vifaa mbalimbali kufanya sasa.
Kwa mara ya kwanza, mtafiti wa Ujerumani G. Ohm alizungumza kuhusu upinzani.
Ili kujua utegemezi wa sasa juu ya upinzani, mwanafizikia maarufu alifanya majaribio mengi. Kwa majaribio alitumia makondakta mbalimbali na kupata viashiria mbalimbali.
Jambo la kwanza ambalo G. Ohm aliamua ni kwamba resistivity inategemea urefu wa conductor. Hiyo ni, ikiwa urefu wa kondakta uliongezeka, upinzani pia uliongezeka. Matokeo yake, uhusiano huu uliamuliwa kuwa sawia moja kwa moja.
Uhusiano wa pili ni eneo la msalaba. Inaweza kuamua kwa kugawanya kondakta. Eneo la takwimu iliyoundwa kwenye kata ni eneo la sehemu ya msalaba. Hapa uhusiano ni kinyume na uwiano. Hiyo ni, eneo kubwa la sehemu ya msalaba, chini ya upinzani wa conductor ikawa.
Na ya tatu, kiasi muhimu ambacho upinzani hutegemea ni nyenzo. Kama matokeo ya kile Om alitumia katika majaribio vifaa mbalimbali, aligundua mali mbalimbali za upinzani. Majaribio haya yote na viashiria vilifupishwa katika jedwali ambalo linaweza kuonekana maana tofauti upinzani maalum wa vitu mbalimbali.
Inajulikana kuwa wengi viongozi bora- metali. Ni metali gani ni kondakta bora? Jedwali linaonyesha kuwa shaba na fedha zina upinzani mdogo. Copper hutumiwa mara nyingi zaidi kutokana na gharama yake ya chini, na fedha hutumiwa katika vifaa muhimu zaidi na muhimu.
Dutu zilizo na upinzani wa juu kwenye meza hazifanyi umeme vizuri, ambayo inamaanisha kuwa zinaweza kuwa bora vifaa vya kuhami joto. Vitu ambavyo vina mali hii kwa kiwango kikubwa zaidi ni porcelaini na ebonite.
Kwa ujumla, upinzani wa umeme ni sana jambo muhimu, baada ya yote, kwa kuamua kiashiria chake, tunaweza kujua ni dutu gani conductor inafanywa. Ili kufanya hivyo, unahitaji kupima eneo la sehemu ya msalaba, ujue sasa kwa kutumia voltmeter na ammeter, na pia kupima voltage. Kwa njia hii tutapata thamani ya kupinga na, kwa kutumia meza, tunaweza kutambua dutu kwa urahisi. Inabadilika kuwa kupinga ni kama alama ya vidole vya dutu. Kwa kuongeza, kupinga ni muhimu wakati wa kupanga nyaya za muda mrefu za umeme: tunahitaji kujua kiashiria hiki ili kudumisha usawa kati ya urefu na eneo.
Kuna formula ambayo huamua kuwa upinzani ni 1 ohm ikiwa, kwa voltage ya 1V, sasa yake ni 1A. Hiyo ni, upinzani wa eneo la kitengo na urefu wa kitengo uliofanywa na dutu fulani ni upinzani maalum.
Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa kiashiria cha kupinga moja kwa moja inategemea mzunguko wa dutu. Hiyo ni, ikiwa ina uchafu. Hata hivyo, kuongeza asilimia moja tu ya manganese huongeza upinzani wa dutu ya conductive zaidi, shaba, kwa mara tatu.
Jedwali hili linaonyesha maalum upinzani wa umeme baadhi ya vitu.
Vifaa vya conductive sana
Shaba
Kama tulivyokwisha sema, shaba hutumiwa mara nyingi kama kondakta. Hii inaelezewa sio tu na upinzani wake mdogo. Copper ina faida ya nguvu ya juu, upinzani wa kutu, urahisi wa matumizi na machinability nzuri. Bidhaa nzuri shaba inachukuliwa kuwa M0 na M1. Kiasi cha uchafu ndani yao hauzidi 0.1%.
Gharama kubwa ya chuma na utangulizi wake katika Hivi majuzi uhaba huhimiza watengenezaji kutumia alumini kama kondakta. Pia, aloi za shaba na metali mbalimbali hutumiwa.
Alumini
Chuma hiki ni nyepesi zaidi kuliko shaba, lakini alumini ina uwezo wa juu wa joto na kiwango cha kuyeyuka. Katika suala hili, ili kuleta hali ya kuyeyuka, nishati zaidi inahitajika kuliko shaba. Hata hivyo, ukweli wa upungufu wa shaba lazima uzingatiwe.
Katika utengenezaji wa bidhaa za umeme, kama sheria, alumini ya daraja la A1 hutumiwa. Ina si zaidi ya 0.5% uchafu. Na chuma masafa ya juu zaidi- hii ni daraja la alumini AB0000.
Chuma
Nafuu na upatikanaji wa chuma hufunikwa na upinzani wake wa juu. Kwa kuongeza, huharibika haraka. Kwa sababu hii, waendeshaji wa chuma mara nyingi huwekwa na zinki. Kinachojulikana kama bimetal hutumiwa sana - hii ni chuma kilichowekwa na shaba kwa ajili ya ulinzi.
Sodiamu
Sodiamu pia ni nyenzo zinazoweza kupatikana na za kuahidi, lakini upinzani wake ni karibu mara tatu ya shaba. Kwa kuongezea, sodiamu ya metali ina shughuli nyingi za kemikali, ambayo inahitaji kufunika kondakta kama huyo na ulinzi uliofungwa kwa hermetically. Inapaswa pia kulinda kondakta kutoka uharibifu wa mitambo, kwa kuwa sodiamu ni nyenzo laini sana na badala ya tete.
Superconductivity
Jedwali hapa chini linaonyesha upinzani wa vitu kwa joto la digrii 20. Dalili ya joto sio ajali, kwa sababu kupinga moja kwa moja inategemea kiashiria hiki. Hii inafafanuliwa na ukweli kwamba inapokanzwa, kasi ya atomi pia huongezeka, ambayo inamaanisha uwezekano wa kukutana na elektroni pia utaongezeka.
Inashangaza kinachotokea kwa upinzani chini ya hali ya baridi. Tabia ya atomi kwenye joto la chini sana iligunduliwa kwa mara ya kwanza na G. Kamerlingh Onnes mnamo 1911. Alipoza waya wa zebaki hadi 4K na akagundua kuwa upinzani wake umeshuka hadi sifuri. Mabadiliko katika index ya resistivity ya baadhi ya aloi na metali chini ya hali ya joto ya chini inaitwa superconductivity na mwanafizikia.
Superconductors huenda katika hali ya superconductivity wakati kilichopozwa, na sifa zao za macho na za kimuundo hazibadilika. Ugunduzi kuu ni kwamba umeme na mali ya magnetic metali katika hali ya superconducting ni tofauti sana na mali zao katika hali ya kawaida, na pia kutoka kwa mali ya metali nyingine ambayo haiwezi mpito kwa hali hii wakati joto linapungua.
Matumizi ya superconductors hufanyika hasa katika kupata super-nguvu shamba la sumaku, nguvu ambayo hufikia 107 A/m. Mifumo ya njia za umeme za upitishaji umeme pia inatengenezwa.
Nyenzo zinazofanana.