Sebebinin ne olduğunu biliyoruz elektrik direnci iletken, elektronların metal kristal kafesin iyonlarıyla etkileşimidir (§ 43). Bu nedenle bir iletkenin direncinin uzunluğuna ve alanına bağlı olduğunu varsayabiliriz. enine kesit ve ayrıca yapıldığı maddeden.

Şekil 74 böyle bir deneyin gerçekleştirilmesine yönelik kurulumu göstermektedir. Akım kaynağı devresine sırasıyla çeşitli iletkenler dahil edilir, örneğin:

1. aynı kalınlıkta ancak farklı uzunluklarda nikel teller;
2. aynı uzunlukta fakat farklı kalınlıklarda (farklı kesit alanları) nikel teller;
3. aynı uzunluk ve kalınlıkta nikel ve nikrom teller.

Devredeki akım bir ampermetre ile, voltaj ise bir voltmetre ile ölçülür.

İletkenin uçlarındaki gerilimi ve içindeki akımı bilerek Ohm yasasını kullanarak her bir iletkenin direncini belirleyebilirsiniz.

Pirinç. 74. İletken direncinin boyutuna ve madde türüne bağlılığı

Bu deneyleri yaptıktan sonra şunu tespit edeceğiz:

1. aynı kalınlıktaki iki nikel telden daha uzun olanın direnci daha fazladır;
2. aynı uzunluktaki iki nikelin telden, daha küçük kesitli tel daha büyük dirence sahiptir;
3. Aynı boyuttaki nikel ve nikrom teller farklı dirençlere sahiptir.

Ohm, bir iletkenin direncinin büyüklüğüne ve iletkenin yapıldığı maddeye bağımlılığını deneysel olarak inceleyen ilk kişiydi. Direncin iletkenin uzunluğuyla doğru orantılı, kesit alanıyla ters orantılı olduğunu ve iletkenin maddesine bağlı olduğunu buldu.

Direncin iletkenin yapıldığı malzemeye bağımlılığı nasıl dikkate alınır? Bunu yapmak için sözde hesaplayın bir maddenin direnci.

Direnç 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesit alanına sahip belirli bir maddeden yapılmış bir iletkenin direncini belirleyen fiziksel bir niceliktir.

Hadi tanıştıralım harf atamaları: ρ iletkenin direncidir, I iletkenin uzunluğudur, S kesit alanıdır. Daha sonra iletken direnci R formülle ifade edilecektir.

Ondan şunu anlıyoruz:

Son formülden direnç birimini belirleyebilirsiniz. Direnç birimi 1 ohm, kesit alanı birimi 1 m2, uzunluk birimi 1 m olduğuna göre özdirenç birimi:

İletkenin kesit alanını milimetre kare cinsinden ifade etmek daha uygundur çünkü çoğunlukla küçüktür. O zaman direnç birimi şöyle olacaktır:

Tablo 8'de bazı maddelerin 20 °C'deki direnç değerleri gösterilmektedir. Spesifik direnç sıcaklıkla değişir. Örneğin metaller için direncin artan sıcaklıkla arttığı deneysel olarak tespit edilmiştir.

Tablo 8. Bazı maddelerin elektriksel direnci (t = 20 °C'de)

Tüm metaller arasında gümüş ve bakır en düşük dirence sahiptir. Bu nedenle gümüş ve bakır elektriği en iyi iletenlerdir.

Elektrik devrelerini kablolarken alüminyum, bakır ve demir teller kullanılır.

Çoğu durumda yüksek dirençli cihazlara ihtiyaç duyulur. Özel olarak oluşturulmuş alaşımlardan, yani yüksek dirence sahip maddelerden yapılırlar. Örneğin Tablo 8'de görüldüğü gibi nikrom alaşımı alüminyumdan neredeyse 40 kat daha fazla dirence sahiptir.

Porselen ve ebonitin direnci o kadar yüksektir ki elektrik akımını neredeyse hiç iletmezler; yalıtkan olarak kullanılırlar.

Sorular

1. Bir iletkenin direnci, uzunluğuna ve kesit alanına nasıl bağlıdır?
2. Bir iletkenin direncinin uzunluğuna, kesit alanına ve yapıldığı maddeye bağımlılığı deneysel olarak nasıl gösterilir?
3. Bir iletkenin direnci nedir?
4. İletkenlerin direncini hesaplamak için hangi formül kullanılabilir?
5. Bir iletkenin direnci hangi birimlerle ifade edilir?
6. Pratikte kullanılan iletkenler hangi maddelerden yapılır?

Direnç metallerin geçişe direnme yeteneklerinin bir ölçüsüdür elektrik akımı. Bu değer Ohm-metre (Ohm⋅m) cinsinden ifade edilir. Direnç sembolü Yunanca ρ (rho) harfidir. Yüksek direnç, malzemenin elektrik yükünü zayıf bir iletken olduğu anlamına gelir.

Direnç

Elektriksel direnç voltaj arasındaki oran olarak tanımlanır. Elektrik alanı metalin içindeki akım yoğunluğuna göre:

Nerede:
ρ—metal direnci (Ohm⋅m),
E - elektrik alan kuvveti (V/m),
J metaldeki elektrik akımı yoğunluğunun değeridir (A/m2)

Bir metaldeki elektrik alan kuvveti (E) çok yüksek ve akım yoğunluğu (J) çok küçükse bu, metalin yüksek özdirencine sahip olduğu anlamına gelir.

Direncin karşılığı, bir malzemenin elektrik akımını ne kadar iyi ilettiğini gösteren elektriksel iletkenliktir:

σ malzemenin metre başına siemens (S/m) cinsinden ifade edilen iletkenliğidir.

Elektrik direnci

Bileşenlerden biri olan elektriksel direnç ohm (Ohm) cinsinden ifade edilir. Elektriksel direnç ile direncin aynı şey olmadığı unutulmamalıdır. Direnç bir malzemenin bir özelliğidir, elektrik direnci ise bir nesnenin bir özelliğidir.

Bir direncin elektriksel direnci, şeklinin ve yapıldığı malzemenin direncinin birleşimiyle belirlenir.

Örneğin, uzun ve ince bir telden yapılmış bir tel direnci, aynı metalden yapılmış kısa ve kalın bir telden yapılmış bir dirençten daha yüksek dirence sahiptir.

Aynı zamanda, yüksek dirençli bir malzemeden yapılmış tel sargılı bir direnç, düşük dirençli bir malzemeden yapılmış bir dirençten daha büyük bir elektrik direncine sahiptir. Ve tüm bunlar, her iki direncin de aynı uzunluk ve çapta telden yapılmış olmasına rağmen.

Bunu açıklamak için şöyle bir benzetme yapabiliriz: hidrolik sistem suyun borulardan pompalandığı yer.

• Boru ne kadar uzun ve ince olursa suya karşı direnci o kadar artar.
• Kumla doldurulmuş bir boru, kumsuz bir boruya göre suya daha fazla direnç gösterir.

Tel direnci

Tel direncinin miktarı üç parametreye bağlıdır: metalin direnci, telin uzunluğu ve çapı. Tel direncini hesaplamak için formül:

Nerede:
R - tel direnci (Ohm)
ρ - metal direnci (Ohm.m)
L - tel uzunluğu (m)
A - telin kesit alanı (m2)

Örnek olarak, 1,10×10-6 Ohm.m dirençli bir nikrom tel sargılı direnci düşünün. Telin uzunluğu 1500 mm ve çapı 0,5 mm'dir. Bu üç parametreye dayanarak nikrom telin direncini hesaplıyoruz:

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

Nikrom ve konstantan genellikle direnç malzemeleri olarak kullanılır. Aşağıdaki tabloda en sık kullanılan metallerden bazılarının direncini görebilirsiniz.

Yüzey direnci

Yüzey direnci değeri tel direnciyle aynı şekilde hesaplanır. İÇİNDE bu durumda Kesit alanı w ve t'nin çarpımı olarak temsil edilebilir:

İnce filmler gibi bazı malzemeler için direnç ve film kalınlığı arasındaki ilişkiye tabaka levha direnci RS denir:

RS'nin ohm cinsinden ölçüldüğü yer. Bu hesaplama için film kalınlığının sabit olması gerekir.

Çoğu zaman direnç üreticileri, elektrik akımının yolunu artırmak amacıyla direnci artırmak için filmdeki izleri keserler.

Dirençli malzemelerin özellikleri

Bir metalin direnci sıcaklığa bağlıdır. Değerleri genellikle için verilir oda sıcaklığı(20°C). Sıcaklıktaki bir değişikliğin bir sonucu olarak dirençteki değişiklik, bir sıcaklık katsayısı ile karakterize edilir.

Örneğin termistörler (termistörler) sıcaklığı ölçmek için bu özelliği kullanır. Öte yandan hassas elektroniklerde bu oldukça istenmeyen bir etkidir.
Metal film dirençleri mükemmel sıcaklık stabilite özelliklerine sahiptir. Bu, yalnızca malzemenin düşük direnci nedeniyle değil, aynı zamanda direncin kendisinin mekanik tasarımı nedeniyle de elde edilir.

Birçok çeşitli malzemeler ve alaşımlar direnç üretiminde kullanılmaktadır. Nikrom (nikel ve krom alaşımı), yüksek direnci ve oksidasyona karşı direnci nedeniyle yüksek sıcaklıklar, genellikle tel sargılı dirençlerin üretiminde malzeme olarak kullanılır. Dezavantajı ise lehimlenememektir. Bir diğer popüler malzeme olan Constantan'ın lehimlenmesi kolaydır ve sıcaklık katsayısı daha düşüktür.

Bu nedenle kullanılan tüm elemanların ve malzemelerin parametrelerinin bilinmesi önemlidir. Ve sadece elektrikli değil, aynı zamanda mekanik. Ve özellikleri karşılaştırmanıza olanak tanıyan bazı kullanışlı referans materyallerini elinizin altında bulundurun farklı malzemeler ve tasarımı seçin ve tam olarak en uygun olanı seçin özel durum.
Görevin en verimli şekilde belirlendiği enerji iletim hatlarında yani yüksek verim Enerjiyi tüketiciye ulaştırmak için hem kayıpların ekonomisi hem de hatların mekaniği dikkate alınır. Hattın nihai ekonomik verimliliği mekaniğe, yani iletkenlerin, yalıtkanların, desteklerin, yükseltici/alçaltıcı transformatörlerin düzenine ve düzenine, uzun mesafelere gerilmiş teller de dahil olmak üzere tüm yapıların ağırlığına ve gücüne bağlıdır. yanı sıra her yapı elemanı için seçilen malzemeler, iş ve işletme maliyetleri. Ayrıca elektrik ileten hatlarda hem hatların hem de geçtikleri çevredeki her şeyin güvenliğinin sağlanması konusunda daha yüksek gereksinimler vardır. Bu da hem elektrik kablolarının sağlanması hem de tüm yapıların ek güvenlik marjı açısından maliyetleri artırmaktadır.

Karşılaştırma için veriler genellikle tek, karşılaştırılabilir bir forma indirgenir. Çoğu zaman bu özelliklere "spesifik" sıfatı eklenir ve değerlerin kendisi, fiziksel parametrelerle birleştirilmiş belirli standartlara göre değerlendirilir. Örneğin, elektriksel direnç, kullanılan ölçüm birimleri sisteminde (genellikle SI) birim uzunluğa ve birim kesite sahip bazı metallerden (bakır, alüminyum, çelik, tungsten, altın) yapılmış bir iletkenin direncidir (ohm). ). Ek olarak sıcaklık da belirtilir, çünkü ısıtıldığında iletkenlerin direnci farklı davranabilir. Normal ortalama çalışma koşulları esas alınır - 20 santigrat derecede. Çevresel parametreler (sıcaklık, basınç) değiştirilirken özelliklerin önemli olduğu durumlarda katsayılar tanıtılır ve ek tablolar ve bağımlılık grafikleri derlenir.

Direnç türleri

Direnç oluştuğundan:

• aktif - veya omik, dirençli - içinden bir elektrik akımı geçtiğinde iletkenin (metal) ısıtılması için elektrik harcamasından kaynaklanan ve
• reaktif - kapasitif veya endüktif - elektrik alanlarının iletkenden geçen akımda herhangi bir değişiklik yaratması nedeniyle kaçınılmaz kayıplardan meydana gelir, bu durumda iletkenin direnci iki çeşittir:

1. Doğru akıma özgü elektriksel direnç (dirençli bir yapıya sahip) ve
2. Alternatif akıma karşı spesifik elektriksel direnç (reaktif nitelikte).

Burada, tip 2 direnç karmaşık bir değerdir; iki TC bileşeninden oluşur - aktif ve reaktif, çünkü direnç direnci, doğası ne olursa olsun, akım geçtiğinde her zaman mevcuttur ve reaktif direnç yalnızca devrelerdeki akımdaki herhangi bir değişiklikle meydana gelir. Zincirlenmiş doğru akım reaktans yalnızca akımın açılması (akımın 0'dan nominale değişmesi) veya kapanma (nominalden 0'a fark) ile ilişkili geçici işlemler sırasında meydana gelir. Ve genellikle yalnızca aşırı yük koruması tasarlanırken dikkate alınırlar.

Zincirlenmiş alternatif akım Reaktansla ilgili olaylar çok daha çeşitlidir. Bunlar yalnızca akımın belirli bir kesitten fiili geçişine değil, aynı zamanda iletkenin şekline de bağlıdır ve bağımlılık doğrusal değildir.

Gerçek şu ki, alternatif akım indükliyor Elektrik alanı hem içinden aktığı iletkenin çevresinde hem de iletkenin kendisinde. Ve bu alandan, iletkenin tüm kesitinin derinliklerinden yüzeyine, yüklerin asıl ana hareketini “itme” etkisini veren, “cilt etkisi” olarak adlandırılan girdap akımları ortaya çıkar. cilt - cilt). Girdap akımlarının iletkenin kesitini "çaldığı" ortaya çıktı. Akım yüzeye yakın belirli bir katmanda akar, iletkenin kalan kalınlığı kullanılmadan kalır, direncini azaltmaz ve iletkenlerin kalınlığını arttırmanın hiçbir anlamı yoktur. Özellikle yüksek frekanslarda. Bu nedenle, alternatif akım için, tüm bölümünün yüzeye yakın olarak kabul edilebileceği iletkenlerin bu tür bölümlerinde direnç ölçülür. Böyle bir tel ince olarak adlandırılır; kalınlığı, girdap akımlarının iletken içinde akan faydalı ana akımı değiştirdiği bu yüzey katmanının derinliğinin iki katına eşittir.

Yuvarlak kesitli tellerin kalınlığının azaltılması elbette ki bunlarla sınırlı değildir. etkili uygulama alternatif akım. İletken inceltilebilir, ancak aynı zamanda bant şeklinde düz hale getirildiğinde kesit yuvarlak telden daha yüksek olacak ve buna göre direnç daha düşük olacaktır. Ek olarak, yüzey alanının basitçe arttırılması, etkin kesitin arttırılması etkisine sahip olacaktır. Aynı şey, tek damarlı yerine çok damarlı tel kullanılarak da elde edilebilir; ayrıca, çok damarlı tel, tek damarlı telden daha esnektir ve bu genellikle değerlidir. Öte yandan, tellerdeki yüzey etkisi dikkate alınarak, çekirdeğin çelik gibi iyi mukavemet özelliklerine sahip ancak elektriksel özellikleri düşük bir metalden yapılmasıyla tellerin kompozit hale getirilmesi mümkündür. Bu durumda çeliğin üzerine direnci daha düşük olan bir alüminyum örgü yapılır.

Deri etkisine ek olarak iletkenlerdeki alternatif akımın akışı, çevredeki iletkenlerdeki girdap akımlarının uyarılmasından da etkilenir. Bu tür akımlara endüksiyon akımları denir ve hem kablolama rolünü oynamayan metallerde (yük taşıyan yapısal elemanlar) hem de tüm iletken kompleksin tellerinde - diğer fazların tellerinin rolünü oynayarak, nötr olarak indüklenirler. , topraklama.

Tüm bu olaylar tüm elektriksel yapılarda meydana gelir ve bu da çok çeşitli malzemeler için kapsamlı bir referansa sahip olmayı daha da önemli hale getirir.

İletkenlerin direnci çok hassas ve hassas cihazlarla ölçülür, çünkü kablolama için en düşük dirence sahip metaller seçilir - metre uzunluk ve m2 başına ohm * 10 -6 mertebesinde. mm. bölümler. Spesifik izolasyon direncini ölçmek için tam tersine çok geniş aralıklara sahip cihazlara ihtiyacınız vardır. büyük değerler direnç - genellikle megohm. İletkenlerin iyi iletken olması, yalıtkanların da iyi yalıtkan olması gerektiği açıktır.

Masa

Elektrik mühendisliğinde iletken olarak demir

Demir, doğadaki ve teknolojideki en yaygın metaldir (yine bir metal olan hidrojenden sonra). En ucuzudur ve mükemmel özelliklere sahiptir mukavemet özellikleri bu nedenle her yerde gücün temeli olarak kullanılır çeşitli tasarımlar.

Elektrik mühendisliğinde demir, fiziksel güç ve esnekliğin gerekli olduğu esnek çelik teller halinde iletken olarak kullanılmakta ve uygun kesit sayesinde gerekli direnç sağlanabilmektedir.

Çeşitli metal ve alaşımların direnç tablosuna sahip olarak farklı iletkenlerden yapılmış tellerin kesitlerini hesaplayabilirsiniz.

Örnek olarak, farklı malzemelerden yapılmış iletkenlerin elektriksel olarak eşdeğer kesitini bulmaya çalışalım: bakır, tungsten, nikel ve demir tel. İlk olarak 2,5 mm kesitli alüminyum teli alalım.

Tüm bu metallerden yapılmış telin direncinin 1 m'lik bir uzunluk boyunca orijinalinin direncine eşit olmasına ihtiyacımız var. Alüminyumun 1 m uzunluk ve 2,5 mm kesit başına direnci şuna eşit olacaktır:

Nerede R- rezistans, ρ – metalin tabladan direnci, S- kesit alanı, L- uzunluk.

Orijinal değerleri değiştirerek, bir metre uzunluğundaki alüminyum tel parçasının direncini ohm cinsinden elde ederiz.

Daha sonra S formülünü çözelim.

Tablodaki değerleri yerine koyacağız ve farklı metaller için kesit alanlarını elde edeceğiz.

Tablodaki direnç 1 m uzunluğunda bir tel üzerinde 1 mm2 bölüm başına mikroohm cinsinden ölçüldüğünden, bunu mikroohm cinsinden aldık. Ohm cinsinden elde etmek için değeri 10-6 ile çarpmanız gerekir. Ancak nihai sonucu hala mm2 cinsinden bulduğumuz için, virgülden sonra 6 sıfır içeren ohm sayısını almamıza gerek yok.

Gördüğünüz gibi demirin direnci oldukça yüksek, teli kalın.

Ancak nikel veya konstantan gibi daha da büyük olduğu malzemeler var.

Birçok kişi Ohm yasasını duymuştur ancak herkes onun ne olduğunu bilmiyor. Çalışma şununla başlıyor: okul kursu fizik. Fizik ve Elektrodinamik Fakültesi'nde daha ayrıntılı olarak öğretilirler. Bu bilginin ortalama bir insan için yararlı olması pek olası değildir, ancak genel gelişim için ve diğerleri için gelecekteki bir meslek için gereklidir. Öte yandan evdeki elektrik, yapısı ve özellikleri hakkında temel bilgiler kendinizi zarar görmekten korumanıza yardımcı olacaktır. Ohm yasasına elektriğin temel yasası denmesi boşuna değil. Ev tamircisi için Yükün artmasına ve yangına neden olabilecek aşırı gerilimin önüne geçebilmek için elektrik alanında bilgi sahibi olmanız gerekmektedir.

Elektrik direnci kavramı

Temel fiziksel büyüklükler arasındaki ilişki elektrik devresi– direnç, voltaj, akım Alman fizikçi Georg Simon Ohm tarafından keşfedildi.

Bir iletkenin elektrik direnci, elektrik akımına karşı direncini karakterize eden bir değerdir. Yani iletken üzerinde elektrik akımının etkisi altındaki elektronların bir kısmı kristal kafes içindeki yerlerini bırakarak iletkenin pozitif kutbuna doğru yönlendirilirler. Bazı elektronlar kafeste kalarak nükleer atomun etrafında dönmeye devam ederler. Bu elektronlar ve atomlar, salınan parçacıkların hareketini önleyen elektriksel direnç oluşturur.

Yukarıdaki süreç tüm metaller için geçerlidir ancak direnç bunlarda farklı şekilde oluşur. Bunun nedeni iletkenin yapıldığı boyut, şekil ve malzemedeki farklılıktır. Buna göre, kristal kafesin boyutları farklı malzemeler için farklı şekillere sahiptir, bu nedenle bunların içinden geçen akımın hareketine karşı elektriksel direnç aynı değildir.

Bu kavramdan, her metal için ayrı ayrı ayrı bir gösterge olan bir maddenin direncinin tanımı gelir. Elektriksel direnç (SER), Yunanca ρ harfiyle gösterilen ve bir metalin elektriğin içinden geçişini önleme yeteneği ile karakterize edilen fiziksel bir niceliktir.

Bakır iletkenlerin ana malzemesidir

Bir maddenin direnci aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: önemli göstergeler elektriksel direncin sıcaklık katsayısıdır. Tabloda bilinen üç metalin 0 ila 100°C sıcaklık aralığındaki direnç değerleri yer almaktadır.

Demirin direnç göstergesini aşağıdakilerden biri olarak alırsak mevcut malzemeler 0,1 Ohm'a eşitse, 1 Ohm için 10 metreye ihtiyacınız olacaktır. Gümüş en düşük elektrik direncine sahiptir; 1 ohm değeri için 66,7 metre olacaktır. Önemli bir fark, ancak gümüş pahalı bir metaldir ve her yerde kullanımı pratik değildir. Bir sonraki en iyi gösterge, 1 ohm başına 57,14 metrenin gerekli olduğu bakırdır. Bakır, bulunabilirliği ve gümüşe göre maliyeti nedeniyle elektrik şebekelerinde kullanılan popüler malzemelerden biridir. Düşük direnç bakır kablo veya bakır telin direnci kullanılmasını mümkün kılar İletken bakır bilimin, teknolojinin pek çok dalında, ayrıca endüstriyel ve evsel amaçlarla kullanılmaktadır.

Direnç değeri

Direnç değeri sabit değildir; aşağıdaki faktörlere bağlı olarak değişir:

• Boyut. İletkenin çapı ne kadar büyük olursa, içinden geçmesine o kadar fazla elektron izin verir. Bu nedenle boyutu ne kadar küçük olursa direnç de o kadar büyük olur.
• Uzunluk. Elektronlar atomların içinden geçer, dolayısıyla tel ne kadar uzun olursa, o kadar fazla elektronun bunların içinden geçmesi gerekir. Hesaplamalar yaparken telin uzunluğunu ve boyutunu hesaba katmak gerekir, çünkü tel ne kadar uzun veya ince olursa direnci o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Kullanılan ekipmanın yükünün hesaplanmaması telin aşırı ısınmasına ve yangına neden olabilir.
• Sıcaklık. biliniyor ki sıcaklık rejimi Var büyük önem maddelerin farklı davranışları üzerine. Metal, başka hiçbir şey gibi, özelliklerini farklı sıcaklıklarda değiştirir. Bakırın direnci doğrudan bakırın sıcaklık direnci katsayısına bağlıdır ve ısıtıldığında artar.
• Aşınma. Korozyon oluşumu yükü önemli ölçüde artırır. Bu etki nedeniyle olur çevre, nem girişi, tuz, kir vb. belirtiler. Tüm bağlantıların, terminallerin, kıvrımların yalıtılması ve korunması, sokakta bulunan ekipmanlar için koruma kurulması ve hasarlı kabloların, bileşenlerin ve düzeneklerin derhal değiştirilmesi önerilir.

Direnç hesaplaması

Nesneler tasarlanırken hesaplamalar yapılır çeşitli amaçlar için ve kullanın çünkü herkesin yaşam desteği elektrikten gelir. Baştan sona her şey dikkate alınır aydınlatma armatürleri teknik açıdan karmaşık ekipmanlarla biten. Evde, özellikle elektrik kablolarının değiştirilmesi planlanıyorsa, bir hesaplama yapmak da faydalı olacaktır. Özel konut inşaatı için yükü hesaplamak gerekir, aksi takdirde elektrik kablolarının “geçici” montajı yangına neden olabilir.

Hesaplamanın amacı, kullanılan tüm cihazların iletkenlerinin toplam direncini dikkate alarak belirlemektir. teknik özellikler. R=p*l/S formülü kullanılarak hesaplanır; burada:

R – hesaplanan sonuç;

p – tablodaki direnç göstergesi;

l – telin uzunluğu (iletken);

S – kesit çapı.

Birimler

Uluslararası birim sisteminde fiziksel özellikler(SI) elektrik direnci Ohm (ohm) cinsinden ölçülür. SI sistemine göre direnç ölçüm birimi, 1 m uzunluğunda ve 1 m2 kesitli bir malzemeden yapılmış bir iletkenin bulunduğu bir maddenin direncine eşittir. m.1 Ohm dirence sahiptir. Farklı metaller için 1 ohm/m kullanımı tabloda açıkça gösterilmiştir.

Direncin önemi

Direnç ve iletkenlik arasındaki ilişki karşılıklı büyüklükler olarak düşünülebilir. Bir iletkenin göstergesi ne kadar yüksek olursa, diğerinin göstergesi o kadar düşük olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, elektrik iletkenliği hesaplanırken 1/r hesaplaması kullanılır, çünkü X'in tersi 1/X'tir ve bunun tersi de geçerlidir. Spesifik gösterge g harfiyle gösterilir.

Elektrolitik Bakırın Avantajları

Bakır bir avantaj olarak düşük direnç indeksi (gümüşten sonra) ile sınırlı değildir. Plastisite ve yüksek işlenebilirlik gibi benzersiz özelliklere sahiptir. Bu nitelikleri sayesinde üretilmektedir. yüksek derece elektrikli ev aletleri, bilgisayar ekipmanları, elektrik endüstrisi ve otomotiv endüstrisinde kullanılan kabloların üretimi için saf elektrolitik bakır.

Direnç endeksinin sıcaklığa bağımlılığı

Sıcaklık katsayısı sıcaklık değişimleri sonucu devrenin bir kısmının voltajındaki değişime ve metalin direncine eşit olan bir miktardır. Çoğu metal, kristal kafesin termal titreşimleri nedeniyle artan sıcaklıkla birlikte direnci artırma eğilimindedir. Bakırın direnç sıcaklık katsayısı bakır telin direncini etkiler ve 0 ila 100°C arasındaki sıcaklıklarda 4,1 · 10− 3(1/Kelvin)'dir. Gümüş için bu gösterge aynı koşullar altında 3,8, demir için ise 6,0'dır. Bu bir kez daha bakırın iletken olarak kullanılmasının etkinliğini kanıtlıyor.

Elektrik akımının ortaya çıkışı, devre kapatıldığında, terminallerde potansiyel bir fark oluştuğunda meydana gelir. Serbest elektronların bir iletken içindeki hareketi, bir elektrik alanının etkisi altında gerçekleştirilir. Elektronlar hareket ettikçe atomlarla çarpışır ve biriktirdikleri enerjinin bir kısmını onlara aktarırlar. Bu onların hareket hızlarının azalmasına yol açar. Daha sonra elektrik alanının etkisi altında elektronun hareket hızı yeniden artar. Bu direncin sonucu, içinden akımın geçtiği iletkenin ısınmasıdır. Var olmak çeşitli yollar bireysel fiziksel özelliklere sahip malzemeler için kullanılan direnç formülü de dahil olmak üzere bu değerin hesaplamaları.

Elektriksel direnç

Elektrik direncinin özü, bir maddenin dönüşebilme yeteneğinde yatmaktadır. elektrik enerjisi akımın etkisi sırasında termal olarak. Bu miktar R sembolü ile gösterilir ve ölçü birimi Ohm'dur. Her durumda direncin değeri, birinin veya diğerinin yeteneği ile ilişkilidir.

Araştırma sırasında dirence bağımlılık kuruldu. Malzemenin temel özelliklerinden biri, iletkenin uzunluğuna bağlı olarak değişen direncidir. Yani telin uzunluğu arttıkça direnç değeri de artar. Bu bağımlılık doğru orantılı olarak tanımlanır.

Malzemenin bir diğer özelliği ise kesit alanıdır. Konfigürasyonuna bakılmaksızın iletkenin kesitinin boyutlarını temsil eder. Bu durumda kesit alanı arttıkça azaldığında ters orantılı bir ilişki elde edilir.

Direnci etkileyen bir diğer faktör ise malzemenin kendisidir. Araştırma sırasında farklı malzemeler için farklı dirençler bulundu. Böylece her bir maddenin elektriksel özdirenç değerleri elde edilmiştir.

Metallerin en iyi iletkenler olduğu ortaya çıktı. Bunlar arasında gümüş aynı zamanda en düşük dirence ve yüksek iletkenliğe sahiptir. En kritik yerlerde kullanılırlar elektronik devrelerÜstelik bakırın nispeten düşük bir maliyeti var.

Direnci çok yüksek olan maddeler, elektrik akımının zayıf iletkenleri olarak kabul edilir. Bu nedenle yalıtım malzemesi olarak kullanılırlar. Dielektrik özellikler porselen ve ebonitin en karakteristik özelliğidir.

Bu nedenle bir iletkenin direnci büyük önem taşır çünkü iletkenin yapıldığı malzemeyi belirlemek için kullanılabilir. Bunu yapmak için kesit alanı ölçülür, akım ve voltaj belirlenir. Bu, elektriksel direncin değerini ayarlamanıza olanak tanır, ardından özel bir tablo kullanarak maddeyi kolayca belirleyebilirsiniz. Sonuç olarak direnç, belirli bir malzemenin en karakteristik özelliklerinden biridir. Bu gösterge en çok belirlemenizi sağlar optimum uzunluk Dengenin korunması için elektrik devresi.

Formül

Elde edilen verilere dayanarak, özdirencin birim alan ve birim uzunluğa sahip herhangi bir malzemenin direnci olarak değerlendirileceği sonucuna varabiliriz. Yani 1 volt gerilimde ve 1 amper akımda 1 ohm'a eşit bir direnç oluşur. Bu gösterge malzemenin saflık derecesinden etkilenir. Örneğin bakıra sadece %1 manganez eklerseniz direnci 3 kat artacaktır.

Malzemelerin direnci ve iletkenliği

İletkenlik ve direnç genellikle 20 0 C sıcaklıkta dikkate alınır. Bu özellikler farklı metaller için farklılık gösterecektir:

• Bakır. Çoğu zaman tel ve kabloların üretiminde kullanılır. Yüksek mukavemete, korozyon direncine, kolay ve basit işlemeye sahiptir. İyi bakırda yabancı maddelerin oranı %0,1'den fazla değildir. Gerektiğinde bakır diğer metallerle alaşımlarda da kullanılabilir.
• Alüminyum. Onun spesifik yer çekimi bakırdan daha azdır ancak ısı kapasitesi ve erime noktası daha yüksektir. Alüminyumun erimesi bakırdan çok daha fazla enerji gerektirir. Yüksek kaliteli alüminyumdaki yabancı maddeler %0,5'i geçmez.
• Ütü. Kullanılabilirliği ve düşük maliyetinin yanı sıra bu malzeme yüksek dirence sahiptir. Ayrıca korozyon direnci düşüktür. Bu nedenle çelik iletkenlerin bakır veya çinko ile kaplanması uygulanmaktadır.

Düşük sıcaklıklarda direnç formülü ayrı olarak kabul edilir. Bu durumlarda aynı malzemelerin özellikleri tamamen farklı olacaktır. Bazıları için direnç sıfıra düşebilir. Malzemenin optik ve yapısal özelliklerinin değişmeden kaldığı bu olguya süperiletkenlik denir.