- 流れを防止する材料の特性を特徴付ける電気量 電流. 材料の種類に応じて、抵抗はゼロになる傾向があります - 最小 (マイル/マイクロオーム - 導体、金属) になるか、または非常に大きくなります (ギガオーム - 絶縁体、誘電体)。 電気抵抗の逆数は です。

ユニット電気抵抗 - オーム. それは文字Rで示されます。電流および閉回路における抵抗の依存性が決定されます。

オーム計- 回路抵抗を直接測定するための装置。 測定値の範囲に応じて、ギガオームメーター（大きな抵抗の場合 - 絶縁測定時）とマイクロ/ミリオームメーター（小さな抵抗の場合 - 接点、モーター巻線などの過渡抵抗を測定する場合）に分けられます。

電気機械からマイクロエレクトロニクスまで、さまざまなメーカーからさまざまな設計の抵抗計があります。 古典的なオーム計が抵抗のアクティブな部分（いわゆるオーム）を測定することは注目に値します。

AC 回路の抵抗 (金属または半導体) には、有効成分と無効成分があります。 アクティブとリアクタンスの合計は 交流回路インピーダンス次の式で計算されます。

ここで、Z は AC 回路の総抵抗です。

R は AC 回路の能動抵抗です。

Xc は AC 回路の容量性リアクタンスです。

(Cは静電容量、wは交流の角速度)

Xl は AC 回路の誘導性リアクタンスです。

(L はインダクタンス、w は交流の角速度)。

アクティブな抵抗- これは電気回路のインピーダンスの一部であり、そのエネルギーは他の種類のエネルギー (機械、化学、熱) に完全に変換されます。 アクティブ コンポーネントの際立った特徴は、すべての電力を完全に消費すること (エネルギーはネットワークにネットワークに戻されない) であり、リアクタンスはエネルギーの一部をネットワークに戻します (リアクティブ コンポーネントの負の特性)。

能動的抵抗の物理的意味

電荷が通過する各媒体は、その経路に障害物を作成し (これらは結晶格子のノードであると考えられています)、そこに衝突してエネルギーを失い、熱の形で放出されます。

したがって、ドロップ（電気エネルギーの損失）があり、その一部は導電性媒体の内部抵抗のために失われます。

電荷の通過を防ぐ材料の能力を特徴付ける数値は、抵抗と呼ばれます。 これはオーム (オーム) で測定され、導電率に反比例します。

その他の要素 定期システムメンデレーエフは、電気抵抗率 (p) が異なります。たとえば、最小の sp です。 銀 (0.016 Ohm * mm2 / m)、銅 (0.0175 Ohm * mm2 / m)、金 (0.023)、アルミニウム (0.029) は抵抗があります。 それらは、すべての電気工学とエネルギーが構築される主要な材料として産業界で使用されています。 一方、誘電体は高い sp を持っています。 抵抗と絶縁に使用されます。

導電性媒体の抵抗は、電流の断面積、温度、大きさ、周波数によって大きく異なります。 さらに、異なる媒体には異なる電荷キャリア (金属の自由電子、電解質のイオン、半導体の「正孔」) があり、これが抵抗の決定要因となります。

リアクタンスの物理的意味

コイルやコンデンサは、印加するとエネルギーが磁場や電場として蓄積されるため、ある程度の時間を必要とします。

磁場交流ネットワークでは、追加の抵抗を提供しながら、電荷の移動方向の変化に続いて変化します。

さらに、安定した位相シフトと電流強度があり、これは追加の電力損失につながります。

抵抗率

材料が流れず、オーム計がない場合、材料の抵抗を調べる方法は? これには特別な価値があります - 材料の電気抵抗率 Ⅴ

(これらは、ほとんどの金属について経験的に決定される表の値です)。 この値と材料の物理量を使用して、次の式を使用して抵抗を計算できます。

どこ、 p- 抵抗率（測定単位オーム* m / mm 2）;

lは導体の長さ（m）です。

S - 断面 (mm 2)。

物質の抵抗率とは何ですか? 返信する 簡単な言葉でこの質問に対しては、物理学の過程を覚えて、この定義の物理的な具現化を提示する必要があります。 物質に電流を流すと、何らかの力で電流が流れなくなります。

物質の抵抗率の概念

物質が電流をどの程度妨害するかを示すのはこの値であり、抵抗率 (ラテン文字の「ro」) です。 国際単位系では、レジスタンス オームで表されるメートルを掛けます。 計算式は、「抵抗に断面積を掛け、導体の長さで割った値」です。

「抵抗率を求めるときに、なぜ別の抵抗を使用するのですか?」という疑問が生じます。 答えは簡単、二つある さまざまなサイズ- 比抵抗と抵抗。 2番目は物質が電流の通過をどれだけ防ぐことができるかを示し、最初はほぼ同じことを示していますが、一般的な意味での物質についてではなく、特定の長さの導体について話しているだけです。この物質でできている断面積。

物質が電気を通す能力を特徴付ける逆数値は電気伝導率と呼ばれ、比抵抗を計算する式は比伝導率に直接関係しています。

銅の使用

抵抗率の概念は、さまざまな金属による電流の伝導率の計算に広く使用されています。 これらの計算に基づいて、建設、機器製造、およびその他の分野で使用される導電体の製造に特定の金属を使用することの妥当性が決定されます。

金属の抵抗表

特定のテーブルはありますか？ 金属の透過率と抵抗に関する利用可能なデータがまとめられているため、原則として、これらの表は特定の条件で計算されます。

特に、よく知られた 金属単結晶の抵抗表摂氏20度の温度、および金属と合金の抵抗の表。

これらのテーブルは、いわゆる理想的な条件下でさまざまなデータを計算するために使用されます; 特定の目的のために値を計算するには、数式を使用する必要があります.

銅。 その特徴と性質

物質と特性の説明

銅は、人類が長い間発見してきた金属であり、さまざまな技術的目的にも長い間使用されてきました。 銅は非常に可鍛性と延性に優れた金属で、導電率が高いため、さまざまなワイヤや導体の製造に非常に人気があります。

銅の物理的性質:

• 融点 - 摂氏1084度;
• 沸点 - 摂氏2560度;
• 20度での密度 - 8890キログラムを立方メートルで割ったもの。
• 20度の一定圧力および温度での比熱容量 - 385 kJ / J * kg
• 比電気抵抗 - 0.01724;

銅のグレード

この金属はいくつかのグループまたはグレードに分けることができ、それぞれに独自の特性と業界での用途があります。

1. グレード M00、M0、M1 は、ケーブルおよび導体の製造に優れており、再溶解すると酸素過飽和が排除されます。
2. M2 および M3 グレードは、小型の圧延製品用に設計された低コストのオプションであり、ほとんどの小規模な技術的および産業用アプリケーションを満たします。
3. グレード M1、M1f、M1r、M2r、M3r は、特定の要件と要求を持つ特定の消費者向けに作られた高価な銅グレードです。

ブランド同士 いくつかの点で異なります。

銅の特性に対する不純物の影響

不純物は、製品の機械的、技術的、および操作上の特性に影響を与える可能性があります。

結論として、銅は独自の特性を持つ独自の金属であることを強調する必要があります。 自動車産業、電気産業用部品の製造、電化製品、消費財、時計、コンピュータなどで使用されています。 抵抗率が低いため、この金属は導体やその他の電気デバイスの製造に最適な材料です。 この特性により、銅は銀を追い越しますが、コストが高いため、電気産業では同じ用途が見つかりませんでした.

銅は、最も一般的なワイヤ材料の 1 つです。 その電気抵抗は、手頃な価格の金属の中で最も低いです。 貴金属（銀と金）だけではなく、さまざまな要因に依存します。

電流とは

バッテリーまたはその他の電流源の異なる極には、反対の名前の電荷担体があります。 それらが導体に接続されている場合、電荷キャリアは電圧源の一方の極からもう一方の極に移動し始めます。 液体中のこれらのキャリアはイオンであり、金属では自由電子です。

意味。電流は荷電粒子の有向運動です。

抵抗率

電気抵抗率は、基準物質サンプルの電気抵抗を決定する量です。 ギリシャ文字の「r」は、この量を表すために使用されます。 計算式:

p=(R*S)/ l.

この値は Ohm*m で測定されます。 参考書、抵抗率の表、またはインターネットで見つけることができます。

自由電子は、結晶格子内の金属を通って移動します。 この動きに対する抵抗と導体の抵抗率には、次の 3 つの要因が影響します。

• 材料。 金属が異なれば、原子密度と自由電子の数も異なります。
• 不純物。 純粋な金属では、結晶格子がより整然としているため、抵抗は合金よりも低くなります。
• 温度。 原子はその場所に静止しているのではなく、振動しています。 温度が高いほど、振動の振幅が大きくなり、電子の動きが妨げられ、抵抗が高くなります。

次の図では、金属の抵抗率の表を見ることができます。

面白い。加熱しても電気抵抗が低下したり、変化しない合金があります。

導電率と電気抵抗

ケーブルの寸法はメートル (長さ) と mm² (セクション) で測定されるため、電気抵抗率は Ohm mm² / m の寸法になります。 ケーブルの寸法がわかれば、その抵抗は次の式で計算されます。

R=(p* l)/S.

電気抵抗に加えて、「導電率」の概念を使用する式もあります。 これは抵抗の逆数です。 これは「g」と呼ばれ、次の式で計算されます。

液体の導電率

液体の導電率は、金属の導電率とは異なります。 それらの電荷キャリアはイオンです。 それらの数と導電率は加熱すると増加するため、電極ボイラーの電力は20度から100度に加熱すると数倍になります。

面白い。蒸留水は絶縁体です。 溶解した不純物によって導電性が付与されます。

ワイヤーの電気抵抗

最も一般的なワイヤー素材は銅とアルミニウムです。 アルミニウムの抵抗は高くなりますが、銅よりも安価です。 銅の比抵抗が低いため、ワイヤ サイズを小さく選択できます。 また、強度が高く、柔軟なより線がこの金属から作られています。

次の表は、20 度での金属の電気抵抗率を示しています。 他の温度でそれを決定するには、表の値に金属ごとに異なる補正係数を掛ける必要があります。 この係数は、関連する参考書またはオンライン計算機を使用して調べることができます。

ケーブルセクションの選択

電線には抵抗があるため、電流が流れると発熱し、電圧降下が発生します。 ケーブルのサイズを選択する際には、これらの要因の両方を考慮する必要があります。

許容加熱による選定

電線に電流が流れると、エネルギーが放出されます。 その量は、電力の式で計算できます。

断面が 2.5mm²、長さが 10 メートルの銅線の場合、R=10*0.0074=0.074Ω。 30Aの電流では、P \u003d 30² * 0.074 \u003d 66W。

この電力は導体とケーブル自体を加熱します。 加熱される温度は、敷設条件、ケーブルのコア数などの要因によって異なり、許容温度は断熱材によって異なります。 銅は導電率が高いため、電力出力と必要な断面積が小さくなります。 これは、特別なテーブルまたはオンライン計算機を使用して決定されます。

許容電圧損失

加熱に加えて、ワイヤに電流が流れると、負荷の近くの電圧が低下します。 この値は、オームの法則を使用して計算できます。

参照。 PUE の基準によると、それは 5% 以下、または 220V ネットワークでは 11V 以下でなければなりません。

したがって、ケーブルが長くなればなるほど、その断面積は大きくなります。 表から、またはオンライン計算機を使用して決定できます。 許容加熱によるセクションの選択とは対照的に、電圧損失はガスケットと絶縁材料の条件に依存しません。

220V ネットワークでは、電圧は位相とゼロの 2 本のワイヤを介して供給されるため、計算はケーブルの長さの 2 倍で行われます。 前の例のケーブルでは、U=I*R=30A*2*0.074Ω=4.44V になります。 これはそれほど多くはありませんが、長さが 25 メートルの場合、最大許容値である 11.1V になるため、断面積を大きくする必要があります。

他の金属の電気抵抗

銅とアルミニウムに加えて、他の金属と合金が電気工学で使用されています。

• 鉄。 鋼の比抵抗は高くなりますが、銅やアルミニウムよりも強度があります。 鋼鉄の導体は、空中に敷設することを目的としたケーブルに織り込まれています。 鉄の抵抗は電気の伝送には高すぎるため、断面積を計算する際にコアは考慮されません。 さらに、それはより耐火性があり、高出力の電気炉のヒーターを接続するためのリードが作られています。
• ニクロム（ニッケルとクロムの合金）とフェクラル（鉄、クロム、アルミニウム）。 それらは低い導電性と耐火性を持っています。 巻線抵抗器とヒーターはこれらの合金から作られています。
• タングステン。 電気抵抗は高いですが、高融点金属（3422℃）です。 電球のフィラメントやアルゴンアーク溶接用の電極に使用されます。
• コンスタンタンとマンガニン（銅、ニッケル、マンガン）。 これらの導体の抵抗率は、温度が変化しても変化しません。 それらは、抵抗器を製造するためのクレームデバイスで使用されます。
• 貴金属 - 金と銀。 それらは最高の導電性を持っていますが、価格が高いため、使用が制限されています.

誘導リアクタンス

ワイヤの導電率を計算する式は、DC ネットワークまたは低周波数の直線導体でのみ有効です。 コイルや高周波ネットワークでは、誘導抵抗が通常より何倍も高くなります。 さらに、高周波電流はワイヤの表面だけを伝播します。 そのため、銀の薄い層でコーティングするか、リッツ線を使用することもあります。

電気抵抗 -電流が導体を通過する際に、その電流によってどのような障害が生じるかを示す物理量. 測定単位はGeorg Ohmにちなみ、オームです。 彼の法則の中で、彼は以下に示す抵抗を見つけるための式を導き出しました。

金属の例を使用して導体の抵抗を考えてみましょう。 金属は、結晶格子の形で内部構造を持っています。 この格子には厳密な秩序があり、そのノードは正に帯電したイオンです。 金属の電荷キャリアは「自由」電子であり、特定の原子に属していませんが、格子サイト間をランダムに移動します。 金属中の電子の動きが固体中の電磁波の伝搬であることは、量子物理学から知られています。 つまり、導体中の電子は（実質的に）光速で移動し、粒子としてだけでなく波としての性質を示すことが証明されています。 そして、金属の抵抗は、格子とその欠陥の熱振動での電磁波（つまり、電子）の散乱の結果として発生します。 電子が結晶格子のノードに衝突すると、エネルギーの一部がノードに転送され、その結果、エネルギーが放出されます。 このエネルギーは、ジュール・レンツの法則 - Q \u003d I 2 Rt のおかげで、直流で計算できます。 ご覧のとおり、抵抗が大きいほど、より多くのエネルギーが放出されます。

抵抗率

抵抗率のような重要な概念があります。これは同じ抵抗であり、長さの単位のみです。 各金属には独自の値があります。たとえば、銅の場合は 0.0175 Ohm*mm2/m、アルミニウムの場合は 0.0271 Ohm*mm2/m です。 これは、長さ 1 m、断面積 1 mm2 の銅棒の抵抗が 0.0175 オームであり、同じ棒であるがアルミニウム製の抵抗が 0.0271 オームであることを意味します。 銅の電気伝導率はアルミニウムの電気伝導率よりも高いことがわかります。 各金属には独自の抵抗率があり、導体全体の抵抗は次の式を使用して計算できます。

どこ pは金属の抵抗率、l は導体の長さ、s は断面積です。

抵抗値は 金属抵抗表(20℃)

抵抗率に加えて、テーブルには TCR 値が含まれています。この係数については後で詳しく説明します。

変形に対する抵抗率の依存性

で 冷間加工金属の圧力により、金属は塑性変形します。 塑性変形中、結晶格子がゆがみ、欠陥の数が多くなります。 結晶格子の欠陥が増加すると、導体を通る電子の流れに対する抵抗が増加するため、金属の抵抗率が増加します。 たとえば、ワイヤは絞り加工によって作られます。つまり、金属は塑性変形を受け、その結果、抵抗率が増加します。 実際には、抵抗を減らすために再結晶アニーリングが使用されますが、これは複雑なプロセスです。 技術プロセス、その後、いわば結晶格子が「まっすぐになり」、欠陥の数が減少するため、金属の抵抗も減少します。

伸びたり縮んだりすると、金属は弾性変形します。 伸縮による弾性変形により、結晶格子ノードの熱振動の振幅が増加するため、電子は大きな困難を経験し、これに関連して抵抗率が増加します。 圧縮による弾性変形により、ノードの熱振動の振幅が減少するため、電子が移動しやすくなり、抵抗率が減少します。

抵抗率に対する温度の影響

上記ですでにわかっているように、金属の抵抗の原因は、結晶格子の節とその振動です。 したがって、温度が上昇すると、ノードの熱変動が増加します。つまり、抵抗率も増加します。 といった値があります。 温度係数抵抗(TCS) は、加熱または冷却したときに金属の抵抗率がどれだけ増加または減少するかを示します。 たとえば、摂氏 20 度での銅の温度係数は 4.1 10 − 3 1/度。 これは、たとえば、銅線が摂氏 1 度加熱されると、その抵抗率が増加することを意味します。 4.1 · 10 − 3 オーム。 温度変化による抵抗率は、次の式で計算できます。

ここで、r は加熱後の抵抗率、r 0 は加熱前の抵抗率、a は抵抗の温度係数、t 2 は加熱前の温度、t 1 は加熱後の温度です。

値を代入すると、r=0.0175*(1+0.0041*(154-20))=0.0271 オーム*mm2/m が得られます。 ご覧のとおり、長さ1 m、断面積1 mm 2の銅のバーは、154度に加熱した後、同じバーのように、アルミニウムのみで作られ、ある温度で抵抗を持ちます摂氏20度。

抵抗温度計で使用される、温度によって抵抗が変化する特性。 これらの機器は、抵抗値に基づいて温度を測定できます。 測温抵抗体は測定精度が高いですが、温度範囲が狭いです。

実際には、導体の特性により通過が妨げられます現在 非常に広く使用されています。 例として白熱灯があります。この場合、金属の抵抗が高く、長さが長く、断面が狭いため、タングステン フィラメントが加熱されます。 または、高抵抗のためにコイルが加熱される加熱装置。 電気工学では、主な特性が抵抗である要素を抵抗器と呼びます。 抵抗器は、ほとんどすべての電気回路で使用されます。

特定の電気抵抗、または単に物質の特定の抵抗は、電流の通過を妨げる物質の能力を特徴付ける物理量です。

抵抗率は、ギリシャ文字 ρ で表されます。 抵抗率の逆数を比伝導率（電気伝導率）といいます。 導体の特性であり、その材料、形状、およびサイズに依存する電気抵抗とは異なり、電気抵抗率は物質のみの特性です。

抵抗率 ρ、長さ l、断面積 S の均質な導体の電気抵抗は、次の式で計算できます (面積も断面形状も導体に沿って変化しないと仮定します)。 したがって、ρについては、

最後の式から次のようになります。物質の比抵抗の物理的意味は、単位長さと単位断面積を持つこの物質で作られた均質な導体の抵抗であるという事実にあります。

国際単位系 (SI) の抵抗率の単位は Ohm m です。

それは、SIシステムにおける抵抗率の測定単位が、長さ1m、断面積1m²の均質な導体の比抵抗に等しいという比率から得られます。この物質の抵抗は 1 オームです。 したがって、SI単位で表される任意の物質の抵抗率は、この物質で作られた長さ1 m、断面積1 m²の電気回路セクションの抵抗と数値的に等しくなります。

この技術では、時代遅れのオフシステム単位 Ohm mm² / m (1 Ohm m の 10 -6 に等しい) も使用されます。 この単位は、この物質から作られた断面積1mm²の長さ1mの均質な導体が1オームに等しい抵抗を有する物質の比抵抗に等しい。 したがって、これらの単位で表される物質の比抵抗は、この物質で作られた長さ1 m、断面積1 mm²の電気回路セクションの抵抗と数値的に等しくなります。

起電力 (EMF) は、外力の仕事、つまり、準定常 DC または AC 回路で作用する非電気起源の力を特徴付けるスカラー物理量です。 閉じた導電回路では、EMF は、回路全体に沿って単一の正電荷を移動させる際のこれらの力の仕事に等しくなります。

電場の強さとの類推により、ベクトルとして理解される外力の強さの概念が導入されます。 物理量、この電荷の大きさに対する試験電荷に作用する外力の比に等しい。 次に、閉ループでは、EMF は次のようになります。

は輪郭要素です。

EMF は、電圧と同様に、国際単位系 (SI) のボルトで測定されます。 回路のどの部分でも起電力について話すことができます。 これは、回路全体ではなく、このセクションのみにおける外力の特定​​の仕事です。 ガルバニ電池の EMF は、電池内の単一の正電荷をある極から別の極に移動させるときの外力の働きです。 外力は非ポテンシャルであり、その仕事は軌道の形状に依存するため、外力の仕事はポテンシャル差で表すことはできません。 たとえば、電流端子間で電荷を移動するときの外力の仕事は、それ自体の外にあるのでしょうか? ソースはゼロ。