Электрическое сопротивление металлов: Удельное сопротивление металлов. Таблица | joyta.ru

Удельное сопротивление металлов. Таблица | joyta.ru

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

Удельное сопротивление

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

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

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

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

 

где:

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

Электрическое сопротивление

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

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

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

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

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров. ..

Подробнее

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

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

Сопротивление провода

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

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

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

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

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

Поверхностное сопротивление

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

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

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

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

Свойства резистивных материалов

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

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

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

Блок питания 0…30В/3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Электрическое сопротивление проводника

сопротивление

Электрическое сопротивление — физическая величина, которая показывает, какое препятствие создается току при его прохождении по проводнику.

Единицами измерения служат Омы, в честь Георга Ома. В своем законе он вывел формулу для нахождения сопротивления, которая приведена ниже. 

Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Металлы имеют внутреннее строение в виде кристаллической решетки. Эта решетка имеет строгую упорядоченность, а её узлами являются положительно заряженные ионы. Носителями заряда в металле выступают “свободные” электроны, которые не принадлежат определенному атому, а хаотично перемещаются между узлами решетки. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. То есть электрон в проводнике движется со скоростью света (практически), и доказано, что он проявляет свойства не только как частица, но еще и как волна. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн (то есть электронов) на тепловых колебаниях решетки и её дефектах.  При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия.

Эту энергию можно вычислить при постоянном токе, благодаря закону Джоуля-Ленца – Q=I _²Rt. Как видите чем больше сопротивление, тем больше энергии выделяется. 

Удельное сопротивление

Существует такое важное понятие как удельное сопротивление, это тоже самое сопротивление, только в единице длины. У каждого металла оно свое, например у меди оно равно 0,0175 Ом*мм2/м, у алюминия 0,0271 Ом*мм2/м .  Это значит, брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 будет иметь сопротивление 0,0175 Ом, а такой же брусок, но из алюминия будет иметь сопротивление 0,0271 Ом. Выходит что электропроводность меди выше чем у алюминия. У каждого металла удельное сопротивление свое, а рассчитать сопротивление всего проводника можно по формуле   

где p – удельное сопротивление металла, l – длина проводника, s – площадь поперечного сечения.

Значения удельных сопротивлений приведены в таблице удельных сопротивлений металлов (20°C)   

Вещество	p, Ом*мм2/2	α,10-3 1/K
Алюминий	0. 0271	3.8
Вольфрам	0.055	4.2
Железо	0.098	6
Золото	0.023	4
Латунь	0.025-0.06	1
Манганин	0.42-0.48	0,002-0,05
Медь	0. 0175	4.1
Никель	0.1	2.7
Константан	0.44-0.52	0.02
Нихром	1.1	0.15
Серебро	0.016	4
Цинк	0.059	2. 7

Кроме удельного сопротивления в таблице есть значения ТКС, об этом коэффициенте чуть позже.

Зависимость удельного сопротивления от деформаций

При холодной обработке металлов давлением, металл испытывает пластическую деформацию. При пластической деформации кристаллическая решетка искажается, количество дефектов становится больше. С увеличением дефектов кристаллической решетки, сопротивление течению электронов по проводнику растет, следовательно, удельное сопротивление металла увеличивается. К примеру, проволоку изготавливают методом протяжки, это значит, что металл испытывает пластическую деформацию, в результате чего, удельное сопротивление растет. На практике для уменьшения сопротивления применяют рекристаллизационный отжиг, это сложный технологический процесс, после которого кристаллическая решетка как бы, “расправляется” и количество дефектов уменьшается, следовательно, и сопротивление металла тоже.

При растяжении или сжатии, металл испытывает упругую деформацию. При упругой деформации вызванной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки увеличиваются, следовательно, электроны испытывают большие затруднения, и в связи с этим, увеличивается удельное сопротивление. При упругой деформации вызванной сжатием, амплитуды тепловых колебаний узлов уменьшаются, следовательно, электронам проще двигаться, и удельное сопротивление уменьшается.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Как мы уже выяснили выше, причиной сопротивления в металле являются узлы кристаллической решетки и их колебания. Так вот, при увеличении температуры, тепловые колебания узлов увеличиваются, а значит, удельное сопротивление также увеличивается. Существует такая величина как температурный коэффициент сопротивления

 (ТКС), который показывает насколько увеличивается, или уменьшается удельное сопротивление металла при нагреве или охлаждении. Например, температурный коэффициент меди при 20 градусах по цельсию равен 4. 1 · 10 ^− 3 1/градус. Это означает что при нагреве, к примеру, медной проволоки на 1 градус цельсия, её удельное сопротивление увеличится на 4.1 · 10 ^− 3  Ом. Удельное сопротивление при изменении температуры можно вычислить по формуле 

где r это удельное сопротивление после нагрева, r₀ – удельное сопротивление до нагрева, a – температурный коэффициент сопротивления, t

2 – температура до нагрева, t₁  — температура после нагрева. 

Подставив наши значения, мы получим: r=0,0175*(1+0.0041*(154-20))=0,0271 Ом*мм²/м. Как видите наш брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм², после нагрева до 154 градусов, имел бы сопротивление, как у такого же бруска, только из алюминия и при температуре равной 20 градусов цельсия. 

Свойство изменения сопротивления при изменении температуры, используется в термометрах сопротивления. Эти приборы могут измерять температуру основываясь на показаниях сопротивления. У термометров сопротивления высокая точность измерений, но малые диапазоны температур.

На практике, свойства проводников препятствовать прохождению тока используются очень широко.  Примером может служить лампа накаливания, где нить из вольфрама, нагревается за счет высокого сопротивления металла, большой длины и узкого сечения. Или любой нагревательный прибор, где спираль разогревается благодаря высокому сопротивлению. В электротехнике, элемент главным свойством которого является сопротивление, называется – резистор. Резистор применяется практически в любой электрической схеме. 

Просмотров: 14238

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости (Николас Томас)

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

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (rho), является мерой того, насколько сильно материал сопротивляется 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 являются электрическими резисторами.

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

1

. которые влияют на проводимость или удельное сопротивление материала:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток. Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток. Например, толстая проволока имеет большее сечение, чем тонкая.
2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный проводник. Это все равно, что пытаться провести много людей через коридор 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 протеканию тока. При экстремально низких температурах некоторые материалы являются сверхпроводниками.

Ссылки

• Гленн Элерт (ред.). «Удельное сопротивление стали». Справочник по физике.
• Данные о свойствах материала MatWeb.
• Оринг, Милтон (1995). Инженерное материаловедение e, том 1 (3-е изд.). п. 561.
• Павар, С. Д.; 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.

---

Электрическое сопротивление металлов | СпрингерЛинк

Авторы:

• Джордж Теренс Миден ⁰

1. Джордж Теренс Миден

   1. Centre de Recherches sur les Très Basses Températures, Faculté des Sciences, Université de Grenoble, France
      

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в пабмед Google ученый

Часть серии книг: Международная серия монографий по криогенике (INCMS)

• 1348 доступов

• 250 Цитаты

Секции

• Содержание
• Ключевые слова
• Авторы и филиалы
• Библиографическая информация

‘) var head = document. getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-abe5f44a67.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode var сейчас = новая дата().getTime() вар начало = 1650956400000 вар конец = 1652338800000 var isMeasuringTime = now > start && now -1) { ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.кнопка варианта покупки[тип=отправить]»)).forEach(функция (кнопка, индекс) { button.removeAttribute(«отключено») }) ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.Информация-предварительного-заказа-опций-покупки»)). forEach(функция (эл., индекс) { el.style.display = ‘нет’ }) ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант покупки-информация о предварительном заказе.новая-функция»)).forEach(функция (эл., индекс) { эл.стиль.дисплей = » }) } функция initMetrics (начало, конец) { var metricsKey = «abMetricsCampaignPrices-v1» переменная кампанияPricesMetricsGroup = «X» if (!window.localStorage || !window.fetch) вернуть командуPricesMetricsGroup если (! isMeasuringTime) { window.localStorage.removeItem(metricsKey) вернуть «НЕТ» } пытаться { var metricsValue = window.localStorage.getItem(metricsKey) кампанияPricesMetricsGroup = metricsValue || случайное распределение (метрический ключ) } поймать (ошибиться) { console. log(ошибка) } обратная кампанияPricesMetricsGroup } функция случайного распределения (метрический ключ) { var randomGroup = Math.random() -1 ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(priceNS + «.buying-option-price») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option.querySelector(priceNS + «.price-info») если (allOptionsInitiallyCollapsed || узкаяBuyboxArea && индекс > 0) { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } еще { переключить. щелчок() } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() если (window.fetch && isMeasuringTime) { var свернутый = buybox.querySelector(«.buying-option.expanded») === ноль var metricsAppendix = «» metricsAppendix += «&discount=» + (buybox.querySelector(«.Цена-кампания-покупки-варианта»).className.indexOf(«со скидкой») !== -1).toString() metricsAppendix += «&metricsGroup=» + кампанияPricesMetricsGroup metricsAppendix += «&collapsed=» +collapsed.toString() window.fetch(«https://test-buckets.springer.com/log?v3&time=» + сейчас + приложение metrics) .затем (функция (разрешение) { вернуть рез. текст() }) .поймать (функция () { }) } })()

Доступ через ваше учреждение

‘) var head = document.getElementsByTagName(«head»)[0] var script = document.createElement(«сценарий») script.type = «текст/javascript» script.src = «https://buy.springer.com/assets/js/buybox-bundle-abe5f44a67.js» script.id = «ecommerce-scripts-» ​​+ метка времени head.appendChild (скрипт) var buybox = document.querySelector(«[data-id=id_»+ метка времени +»]»).parentNode var сейчас = новая дата().getTime() вар начало = 1650956400000 вар конец = 1652338800000 var isMeasuringTime = now > start && now -1) { ;[]. slice.call(buybox.querySelectorAll(«.кнопка варианта покупки[тип=отправить]»)).forEach(функция (кнопка, индекс) { button.removeAttribute(«отключено») }) ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.Информация-предварительного-заказа-опций-покупки»)).forEach(функция (эл., индекс) { el.style.display = ‘нет’ }) ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.вариант покупки-информация о предварительном заказе.новая-функция»)).forEach(функция (эл., индекс) { эл.стиль.дисплей = » }) } функция initMetrics (начало, конец) { var metricsKey = «abMetricsCampaignPrices-v1» переменная кампанияPricesMetricsGroup = «X» if (!window.localStorage || !window.fetch) вернуть командуPricesMetricsGroup если (! isMeasuringTime) { window. localStorage.removeItem(metricsKey) вернуть «НЕТ» } пытаться { var metricsValue = window.localStorage.getItem(metricsKey) кампанияPricesMetricsGroup = metricsValue || случайное распределение (метрический ключ) } поймать (ошибиться) { console.log(ошибка) } обратная кампанияPricesMetricsGroup } функция случайного распределения (метрический ключ) { var randomGroup = Math.random() -1 ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(«.опция покупки»)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(priceNS + «.buying-option-price») var form = option.querySelector(«.форма-варианта-покупки») var priceInfo = option. querySelector(priceNS + «.price-info») если (allOptionsInitiallyCollapsed || узкаяBuyboxArea && индекс > 0) { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = «скрытый» priceInfo.hidden = «скрытый» } еще { переключить.щелчок() } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() если (window.fetch && isMeasuringTime) { var свернутый = buybox.querySelector(«.buying-option.expanded») === ноль var metricsAppendix = «» metricsAppendix += «&discount=» + (buybox.querySelector(«.

No related posts.

Добавить комментарий Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Комментарий *

Имя *

Email *

Сайт

Материал	ρ (Ом•м) при 20°C Удельное сопротивление	σ (S/M) при 20 ° C Проводящий. 10 −8	5.96×10 7
Annealed copper	1.72×10 −8	5. 80×10 7
Gold	2.44×10 −8	4,10×10 7
Aluminum	2.82×10 −8	3.5×10 7
Calcium	3.36×10 −8	2.98×10 7
Tungsten	5.60×10 −8	1.79×10 7
Zinc	5.90×10 −8	1.69×10 7
Nickel	6.99× 10 −8	1.43×10 7
Lithium	9.28×10 −8	1.08×10 7
Iron	1.0×10 −7	1.00×10 7
Platinum	1.06×10 −7	9.43×10 6
Tin	1. 09×10 −7	9.17×10 6
Углеродистая сталь	(10 10 )	1.43×10 −7
Lead	2.2×10 −7	4.55×10 6
Titanium	4.20×10 −7	2.38×10 6
Grain oriented electrical steel	4.60×10 −7	2.17×10 6
Manganin	4.82×10 −7	2,07×10 6
Constantan	4.9×10 −7	2.04×10 6
Stainless steel	6.9×10 −7	1.45×10 6
Mercury	9.8×10 −7	1.02×10 6
Nichrome	1.10×10 −6	9. 09×10 5
GaAs	5 ×10 −7 to 10×10 −3	5×10 −8 to 10 3
Carbon (amorphous)	5×10 −4 to 8×10 −4	от 1,25 до 2 × 10 3
Углерод (графит)	2,5 × 10 —6 до 5,0 × 10 — 6 /// Базала. плоскость	2 до 3×10 5 //базовая плоскость 3,3×10 2 ⊥базальная плоскость
Carbon (diamond)	1×10 12	~10 −13
Germanium	4.6×10 −1	2.17
Sea water	2× 10 −1	4.8
Drinking water	2×10 1 to 2×10 3	5×10 −4 to 5×10 −2
Кремний	6,40×10 2	1,56 × 10 −3
Дерево (сыро ×10 5	5. 5×10 −6
Glass	10×10 10 to 10×10 14	10 −11 to 10 −15
Твердая резина	1×10 13	10 −14
Древесина (сухой духов 15	10 −16
Air	1.3×10 16 to 3.3×10 16	3×10 −15 to 8×10 −15
Парафиновый воск	1×10 17	10 −18
Fused quartz	7.5×10 17	1.3×10 −18
PET	10×10 20	10 −21
Teflon	10 × 10 22 до 10 × 10 24	10 -25 до 100043 -23