금속의 저항을 찾는 방법. 전기 저항이란 무엇입니까

13.10.2019

산업에서 가장 많이 요구되는 금속 중 하나는 구리입니다. 그것은 전기 및 전자 제품에서 가장 널리 사용됩니다. 대부분 전기 모터 및 변압기용 권선 제조에 사용됩니다. 이 특정 재료를 사용하는 주된 이유는 구리가 현재 사용 가능한 전기 저항이 가장 낮기 때문입니다. 나타날 때까지 신소재이 지표의 값이 낮으면 구리를 대체할 수 없다고 말하는 것이 안전합니다.

구리의 일반적인 특성

구리에 대해 말하면 전기 시대의 새벽에도 전기 공학 생산에 사용되기 시작했다고 말해야합니다. 이유로 많이 사용되었습니다. 독특한 속성이 합금이 소유하고 있습니다. 그 자체로 다른 재료를 나타냅니다. 높은 속성가소성 및 가단성 측면에서.

구리의 열전도도와 함께 구리의 가장 중요한 장점 중 하나는 높은 전기 전도성입니다. 이 특성으로 인해 구리와 발전소에서 널리 사용되는그것이 보편적인 지휘자 역할을 하는 곳. 가장 귀중한 재료는 순도가 99.95%인 전해 구리입니다. 이 소재 덕분에 케이블 생산이 가능해졌습니다.

전해동 사용의 장점

전해 구리를 사용하면 다음을 달성할 수 있습니다.

높은 전기 전도성을 제공하십시오.
우수한 부설 능력을 달성하십시오.
높은 가소성을 제공합니다.

애플리케이션

전해동으로 만든 케이블 제품은 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 다음 영역에서 가장 자주 사용됩니다.

전기 산업;
가전 제품;
자동차 산업;
컴퓨터 장비 생산.

저항은 무엇입니까?

구리가 무엇인지와 그 특성을 이해하려면 이 금속의 주요 매개변수인 저항을 이해해야 합니다. 계산을 수행할 때 알고 사용해야 합니다.

저항 하에서 금속이 전도하는 능력으로 특징지어지는 물리량을 이해하는 것이 일반적입니다. 전기.

또한 이 값을 알아야 합니다. 전기 저항을 올바르게 계산지휘자. 계산할 때 기하학적 치수에도 중점을 둡니다. 계산할 때 다음 공식을 사용하십시오.

이 공식은 많은 사람들에게 잘 알려져 있습니다. 그것을 사용하면 저항을 쉽게 계산할 수 있습니다 구리 케이블, 전기 네트워크의 특성에만 초점을 맞춥니다. 이를 통해 케이블 코어를 가열하는 데 비효율적으로 소비되는 전력을 계산할 수 있습니다. 게다가, 유사한 공식을 사용하면 저항 계산을 수행할 수 있습니다.어떤 케이블. 케이블을 만드는 데 사용된 재료(구리, 알루미늄 또는 기타 합금)는 중요하지 않습니다.

전기 저항과 같은 매개변수는 Ohm*mm2/m 단위로 측정됩니다. 아파트에 놓인 구리 배선 표시기는 0.0175 Ohm * mm2 / m입니다. 구리 대신 사용할 수 있는 재료를 찾으려면 은색이 유일하게 적합합니다., 어느 것 저항 0.016 Ohm*mm2/m입니다. 그러나 재료를 선택할 때 저항률뿐만 아니라 역전도성에도주의를 기울일 필요가 있습니다. 이 값은 지멘스(cm) 단위로 측정됩니다.

지멘스 \u003d 1 / 옴.

모든 무게의 구리에 대해 이 구성 매개변수는 58,100,000 S/m입니다. 은의 경우 역전도율은 62,500,000 S/m입니다.

우리 세상에서 첨단 기술모든 집에 있을 때 많은 수의전기 장치 및 설비에서 구리와 같은 재료의 가치는 매우 중요합니다. 이 배선을 만드는 데 사용되는 재료그것 없이는 어떤 방도 완성되지 않습니다. 구리가 존재하지 않았다면 인간은 다른 전선을 사용해야 할 것입니다. 사용 가능한 재료예를 들어, 알루미늄. 그러나 이 경우 한 가지 문제에 직면해야 합니다. 문제는 이 재료가 구리 도체보다 훨씬 낮은 전도도를 갖는다는 것입니다.

비저항

모든 무게의 낮은 전기 및 열 전도성을 가진 재료를 사용하면 큰 전기 손실이 발생합니다. 하지만 전력 손실에 영향을 미칩니다사용중인 장비에. 대부분의 전문가는 절연 전선 제조의 주요 재료로 구리를 참조합니다. 전류로 구동되는 장비의 개별 요소를 만드는 주요 재료입니다.

컴퓨터에 설치된 보드에는 에칭된 구리 트랙이 장착되어 있습니다.
구리는 또한 전자 장치에 사용되는 다양한 요소를 만드는 데 사용됩니다.
변압기 및 전기 모터에서는 이 재료로 만든 권선으로 표시됩니다.

이 자료의 범위가 확장될 것이라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 추가 개발기술 진보. 구리 외에도 다른 재료가 있지만 여전히 디자이너는 구리를 사용하여 장비 및 다양한 설치를 만듭니다. 주된 이유이 재료에 대한 수요는 우수한 전기 및 열 전도성실온에서 제공하는 이 금속의.

저항의 온도 계수

열전도율이 있는 모든 금속은 온도가 증가함에 따라 전도율이 감소하는 특성을 가지고 있습니다. 온도가 낮아지면 전도도가 증가합니다. 전문가들은 온도가 감소함에 따라 저항이 감소하는 특성을 특히 흥미롭게 부릅니다. 결국 이 경우 실내 온도가 일정 수준 이하로 떨어지면 도체는 전기 저항을 잃을 수 있습니다그리고 그것은 초전도체의 클래스로 넘어갈 것입니다.

실온에서 특정 무게의 특정 도체의 저항 지수를 결정하기 위해 임계 저항 계수가 있습니다. 1Kelvin의 온도 변화에 따른 회로부의 저항 변화를 나타내는 값입니다. 특정 시간 간격으로 구리 도체의 전기 저항을 계산하려면 다음 공식을 사용하십시오.

ΔR = α*R*ΔT, 여기서 α - 온도 계수전기 저항.

결론

구리는 전자 제품에 널리 사용되는 재료입니다. 권선 및 회로뿐만 아니라 케이블 제품 제조용 금속으로도 사용됩니다. 기계와 장비가 효과적으로 작동하기 위해서는 다음이 필요합니다. 배선의 저항을 올바르게 계산하십시오.아파트에 누워. 이에 대한 특정 공식이 있습니다. 그것을 알면 케이블 단면의 최적 크기를 찾을 수있는 계산을 할 수 있습니다. 이 경우 장비의 전력 손실을 방지할 수 있고 사용의 효율성을 확보할 수 있습니다.

옴으로 표시되는 전기 저항은 "저항률"의 개념과 다릅니다. 저항이 무엇인지 이해하려면 재료의 물리적 특성과 관련시킬 필요가 있습니다.

전도도 및 비저항에 대하여

전자의 흐름은 물질을 통해 자유롭게 이동하지 않습니다. 일정한 온도에서 기본 입자는 정지 상태 주위를 스윙합니다. 또한 전도대의 전자들은 유사한 전하로 인한 상호 반발에 의해 서로 간섭한다. 따라서 저항이 발생합니다.

전도도는 물질의 고유한 특성이며 물질이 전기장. 비저항은 전자가 물질을 통과하여 이동하는 어려움의 정도의 역수로서 도체가 얼마나 좋은지 나쁜지를 나타냅니다.

중요한!높은 전기 저항 값은 재료의 전도성이 좋지 않음을 나타내고 낮은 값은 우수한 전도성 재료를 나타냅니다.

비 전도도는 문자 σ로 표시되며 다음 공식으로 계산됩니다.

역 지표인 저항률 ρ는 다음과 같이 찾을 수 있습니다.

이 식에서 E는 생성된 전기장의 세기(V/m)이고 J는 전류의 밀도(A/m²)이다. 그러면 측정 단위 ρ는 다음과 같습니다.

V/m x m²/A = 옴 m.

특정 전도도 σ의 경우 측정되는 단위는 Sm/m 또는 미터당 지멘스입니다.

재료 유형

재료의 저항에 따라 몇 가지 유형으로 분류할 수 있습니다.

지휘자. 여기에는 모든 금속, 합금, 이온으로 해리된 용액 및 플라즈마를 포함한 열적으로 여기된 가스가 포함됩니다. 비금속 중에서 흑연을 예로 들 수 있습니다.
실제로 비전도성 물질인 반도체는 결정 격자가 의도적으로 더 많거나 더 적은 수의 결합 전자를 포함하는 외래 원자를 포함하도록 도핑됩니다. 결과적으로 격자 구조에 준-프리 과잉 전자 또는 정공이 형성되어 전류 전도성에 기여합니다.
유전체 또는 절연체, 해리된 모든 재료 정상 조건자유 전자가 없습니다.

전기 에너지의 전송 또는 가정용 및 산업용 전기 설비에서 자주 사용되는 재료는 솔리드 또는 멀티 코어 케이블 형태의 구리입니다. 구리의 저항률은 알루미늄의 60%이지만 대체 금속은 알루미늄입니다. 그러나 네트워크의 전력선에서 사용을 미리 결정한 구리보다 훨씬 가볍습니다. 높은 전압. 도체로 금은 특별한 목적을 위해 전기 회로에 사용됩니다.

흥미로운.순수 구리의 전기 전도도는 1913년 국제 전기 기술 위원회(International Electrotechnical Commission)에서 이 값의 표준으로 채택되었습니다. 정의에 따르면 20°에서 측정한 구리의 전도도는 0.58108 S/m입니다. 이 값을 100% LACS라고 하며, 나머지 물질의 전도도는 LACS의 일정 비율로 표시됩니다.

대부분의 금속은 100% LACS 미만의 전도도 값을 갖습니다. 그러나 각각 C-103 및 C-110으로 지정된 매우 높은 전도성을 갖는 은 또는 특수 구리와 같은 예외가 있습니다.

유전체는 전기를 전도하지 않으며 절연체로 사용됩니다. 절연체의 예:

유리,
세라믹,
플라스틱,
고무,
운모,
밀랍,
종이,
마른 나무,
도자기,
산업 및 전기 사용을 위한 일부 지방 및 베이클라이트.

세 그룹 사이의 전환은 유동적입니다. 그것은 확실히 알려져 있습니다. 절대적으로 비전도성인 매체와 재료는 없습니다. 예를 들어 공기는 상온에서 절연체이지만 강한 저주파 신호 조건에서는 도체가 될 수 있습니다.

전도도 측정

전기 저항을 비교하면 다양한 물질, 표준화된 측정 조건이 필요합니다.

액체, 불량 도체 및 절연체의 경우 모서리 길이가 10mm인 입방체 샘플을 사용하십시오.
토양 및 지질 형성의 저항 값은 각 리브의 길이가 1m 인 입방체에서 결정됩니다.
용액의 전도도는 이온 농도에 따라 달라집니다. 농축된 용액은 덜 해리되고 전하 캐리어가 적어 전도도가 감소합니다. 희석이 증가함에 따라 이온 쌍의 수가 증가합니다. 용액의 농도는 10%로 설정됩니다.
금속 도체의 저항을 결정하기 위해 길이가 미터이고 단면적이 1mm²인 와이어가 사용됩니다.

금속과 같은 물질이 자유 전자를 제공할 수 있는 경우 전위차가 가해지면 전류가 도선을 통해 흐를 것입니다. 전압이 증가함에 따라 더 많은 전자가 물질을 통해 시간 단위로 이동합니다. 모든 추가 매개변수(온도, 단면적, 와이어 길이 및 재료)가 변경되지 않은 경우 인가된 전압에 대한 전류의 비율도 일정하며 전도도라고 합니다.

따라서 전기 저항은 다음과 같습니다.

결과는 옴입니다.

차례로, 도체는 길이, 단면 크기가 다를 수 있으며 다음과 같이 만들 수 있습니다. 다양한 재료 R의 값이 의존합니다. 수학적으로 이 관계는 다음과 같습니다.

재료 계수는 계수 ρ를 고려합니다.

이것으로부터 우리는 저항에 대한 공식을 도출할 수 있습니다:

S와 l의 값이 저항의 비교 계산을 위해 주어진 조건, 즉 1mm²와 1m에 해당하면 ρ = R입니다. 도체의 치수가 변경되면 옴 수도 변경됩니다.

실제로 다양한 전선의 저항을 계산해야 하는 경우가 많습니다. 이것은 공식을 사용하거나 표에 제공된 데이터에 따라 수행할 수 있습니다. 하나.

도체 재료의 영향은 그리스 문자로 표시된 저항을 사용하여 고려됩니다. 1m의 길이와 1mm2의 단면적을 나타냅니다. 가장 작은 저항은? \u003d 0.016 Ohm mm2 / m에는 은색이 있습니다. 일부 도체의 비저항의 평균값을 지정해 보겠습니다.

실버 - 0.016 , 납 - 0.21, 구리 - 0.017, 니켈 - 0.42, 알루미늄 - 0.026, 망간 - 0.42, 텅스텐 - 0.055, 콘스탄탄 - 0.5, 아연 - 0.06, 수은 - 0.96, 황동 - 0.96, 황동 - 0.07, 니크롬 - 0.07, 니켈 - 1.2, 인청동 - 0.11, 크로말 - 1.45.

불순물의 양이 다르고 가변 저항 합금을 구성하는 성분의 비율이 다르면 저항률이 다소 변할 수 있습니다.

저항은 다음 공식으로 계산됩니다.

어디서? R - 저항, 옴; 저항, (옴 mm2)/m; 내가 - 와이어 길이, m; s는 와이어의 단면적, mm2입니다.

와이어 지름 d를 알면 단면적은 다음과 같습니다.

와이어의 굵기는 마이크로미터로 재는 것이 가장 좋지만, 없으면 연필로 10~20바퀴 단단히 감고 자로 권선의 길이를 잰다. 권선의 길이를 권수로 나누면 와이어의 직경을 찾습니다.

원하는 저항을 얻는 데 필요한 주어진 재료에서 알려진 지름의 와이어 길이를 결정하려면 다음 공식을 사용하십시오.

1 번 테이블.

메모. 1. 표에 나열되지 않은 전선의 데이터는 일부 평균값으로 간주해야 합니다. 예를 들어 직경이 0.18mm인 니켈선 와이어의 경우 단면적이 0.025mm2, 1미터의 저항이 18옴, 허용 전류가 0.075A라고 대략적으로 가정할 수 있습니다.

2. 다른 전류 밀도 값의 경우 마지막 열의 데이터가 그에 따라 변경되어야 합니다. 예를 들어, 6A/mm2의 전류 밀도에서는 두 배가 되어야 합니다.

예 1. 직경 0.1mm의 구리선 30m의 저항을 구하십시오.

해결책. 우리는 표에 따라 결정합니다. 1m 구리선의 1 저항은 2.2옴과 같습니다. 따라서 30m 와이어의 저항은 R = 30 2.2 = 66옴이 됩니다.

공식으로 계산하면 다음과 같은 결과가 나옵니다. 와이어 단면적: s= 0.78 0.12 = 0.0078 mm2. 구리의 저항은 0.017(Ohm mm2) / m이므로 R \u003d 0.017 30 / 0.0078 \u003d 65.50m입니다.

예 2. 저항이 40옴인 가변 저항을 만들기 위해 직경 0.5mm의 니켈 와이어가 얼마나 필요합니까?

해결책. 표에 따르면 1 이 와이어의 1m 저항을 결정합니다. R = 2.12 Ohm: 따라서 저항이 40 Ohm인 가변 저항을 만들려면 길이가 l = 40 / 2.12 = 18.9 m인 와이어가 필요합니다.

공식을 사용하여 동일한 계산을 수행해 보겠습니다. 우리는 와이어 s \u003d 0.78 0.52 \u003d 0.195 mm2의 단면적을 찾습니다. 그리고 전선의 길이는 l \u003d 0.195 40 / 0.42 \u003d 18.6m입니다.

콘스탄탄(58.8 Cu, 40 Ni, 1.2 Mn)
망간(85 Cu, 12 Mn, 3 Ni)
니켈 실버(65 Cu, 20 Zn, 15 Ni)
니켈(54 Cu, 20 Zn, 26 Ni)
니크롬(67.5Ni, 15Cr, 16Fe, 1.5Mn)
레오네이트(84Cu, 12Mn, 4Zn)
Fechral (80 Fe, 14 Cr, 6 Al)

니크롬의 비저항

전류가 통과하는 각 몸체는 자동으로 특정 저항을 제공합니다. 도체가 전류에 저항하는 성질을 전기저항이라고 합니다.

이 현상의 전자 이론을 고려하십시오. 도체를 따라 이동할 때 자유 전자는 도중에 다른 전자와 원자를 끊임없이 만납니다. 그들과 상호 작용하여 자유 전자는 전하의 일부를 잃습니다. 따라서 전자는 전도체 재료의 저항에 부딪힙니다. 각 몸체는 전류에 대해 서로 다른 저항을 제공하는 자체 원자 구조를 가지고 있습니다. 저항의 단위는 옴입니다. 재료의 저항이 표시됩니다 - R 또는 r.

도체의 저항이 낮을수록 전류가 이 몸체를 통과하기가 더 쉽습니다. 그리고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 저항이 높을수록 신체가 전류를 더 잘 전도하지 못합니다.

각 개별 도체의 저항은 도체를 만드는 재료의 특성에 따라 다릅니다. 을위한 정확한 특성하나 또는 다른 재료의 전기 저항, 개념이 도입되었습니다 - 특정 저항(니크롬, 알루미늄 등). 비저항은 길이가 최대 1m이고 단면적이 1제곱미터인 도체의 저항으로 간주됩니다. mm. 이 표시기는 문자 p로 표시됩니다. 도체 제조에 사용되는 각 재료에는 고유한 저항이 있습니다. 예를 들어, 니크롬 및 fechral의 저항률(3mm 이상)을 고려하십시오.

Х15Н60 — 1.13옴*mm/m
Kh23Yu5T - 1.39옴 * mm / m
Х20Н80 — 1.12옴*mm/m
XN70YU - 1.30옴*mm/m
XN20YUS - 1.02옴*mm/m

니크롬, fechral의 비저항은 열 장치, 가전 제품 및 산업용 용광로의 전기 가열 요소 제조와 같은 주요 적용 범위를 나타냅니다.

니크롬과 fechral은 주로 발열체 생산에 사용되기 때문에 가장 일반적인 제품은 니크롬 실, 테이프, Kh15N60 및 Kh20N80 스트립 및 Kh23Yu5T fechral 와이어입니다.

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전기 공학에서 전기 회로의 주요 요소 중 하나는 전선입니다. 그들의 임무는 최소한의 손실로 전류를 전달하는 것입니다. 실험적으로 전력 손실을 최소화하기 위해 와이어는 은으로 만드는 것이 가장 좋습니다. 옴 단위의 최소 저항으로 도체의 특성을 제공하는 것은 이 금속입니다. 그러나 이 귀금속은 값이 비싸기 때문에 산업에서의 사용이 매우 제한적입니다.

그리고 전선의 주요 금속은 알루미늄과 구리입니다. 불행히도 전기 전도체로서의 철의 저항은 너무 커서 좋은 전선을 만들 수 없습니다. 저렴한 비용에도 불구하고 송전선로 배선용 캐리어 베이스로만 사용됩니다.

이러한 다양한 저항

저항은 옴 단위로 측정됩니다. 그러나 전선의 경우 이 값은 매우 작습니다. 저항 측정 모드에서 테스터로 측정을 시도하면 정확한 결과를 얻기 어렵습니다. 또한 어떤 와이어를 사용하든 계기판의 결과는 거의 다르지 않습니다. 그러나 이것이 실제로 이러한 전선의 전기 저항이 전기 손실에 동등하게 영향을 미친다는 것을 의미하지는 않습니다. 이를 확인하려면 저항이 계산되는 공식을 분석해야 합니다.

이 공식은 다음과 같은 수량을 사용합니다.

저항이 저항을 결정한다는 것이 밝혀졌습니다. 다른 저항을 사용하여 공식으로 계산된 저항이 있습니다. 이 특정 전기 저항 ρ(그리스 문자 ro)는 특정 금속의 전기 도체로서의 이점을 결정합니다.

따라서 구리, 철, 은 또는 기타 재료를 사용하여 특수 설계의 동일한 전선 또는 도체를 만드는 경우 전기적 특성에서 주요 역할을 하는 재료입니다.

그러나 사실 저항이 있는 상황은 위의 공식을 사용하여 계산하는 것보다 더 복잡합니다. 이 공식은 온도와 도체 직경의 모양을 고려하지 않습니다. 그리고 온도가 증가함에 따라 다른 금속과 마찬가지로 구리의 저항도 커집니다. 매우 좋은 예백열 전구일 수 있습니다. 테스터로 나선의 저항을 측정할 수 있습니다. 그런 다음 옴의 법칙에 따라 이 램프로 회로의 전류를 측정하여 글로우 상태에서 저항을 계산합니다. 그 결과는 테스터로 저항을 측정할 때보다 훨씬 더 클 것입니다.

유사하게, 우리가 도체의 단면 모양을 무시한다면 구리는 고전류에서 기대되는 효율을 제공하지 않을 것입니다. 전류 증가에 정비례하여 나타나는 표피 효과는 은이나 구리를 사용해도 단면이 둥근 도체를 비효율적으로 만듭니다. 이러한 이유로 고전류에서 원형 구리선의 저항은 평평한 알루미늄 전선의 저항보다 높을 수 있습니다.

또한, 단면적이 동일하더라도. ~에 교류피부 효과도 나타나며 전류 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. 표피 효과는 전류가 도체 표면에 더 가깝게 흐르는 경향이 있음을 의미합니다. 이러한 이유로 어떤 경우에는 와이어의 은 코팅을 사용하는 것이 더 유리합니다. 은도금 구리 도체의 표면 저항이 약간 감소하더라도 신호 손실이 크게 줄어듭니다.

저항 개념의 일반화

치수 표시와 관련된 다른 모든 경우와 마찬가지로 저항률은 다음과 같이 표현됩니다. 다른 시스템단위. SI(International System of Units)는 ohm m을 사용하지만 ohm*kV mm/m(이것은 비저항률 단위)를 사용하는 것도 허용됩니다. 그러나 실제 도체에서 저항 값은 일정하지 않습니다. 모든 재료는 지점마다 다를 수 있는 특정 순도를 특징으로 하므로 실제 재료의 저항을 적절하게 표현하는 것이 필요했습니다. 미분 형태의 옴의 법칙은 다음과 같은 표현이되었습니다.

이 법은 아마도 가구 계산에 적용되지 않을 것입니다. 그러나 저항, 결정체 등 다양한 전자 부품을 설계하는 과정에서 반드시 사용됩니다. 전류 밀도와 전계 강도가 있는 주어진 지점을 기반으로 계산을 수행할 수 있기 때문입니다. 그리고 해당 저항. 이 공식은 불균일 등방성 및 이방성 물질(결정, 가스 방전 등)에 적용됩니다.