La corriente eléctrica I en cualquier sustancia se crea por el movimiento de partículas cargadas en una determinada dirección debido a la aplicación de energía externa (diferencia de potencial U). Cada sustancia tiene propiedades individuales que afectan el flujo de corriente en ella de diferentes maneras. Estas propiedades se evalúan mediante la resistencia eléctrica R.

Georg Ohm determinó empíricamente los factores que afectan la magnitud de la resistencia eléctrica de una sustancia, derivándola del voltaje y la corriente, que lleva su nombre. La unidad SI de resistencia lleva su nombre. 1 Ohm es el valor de resistencia medido a una temperatura de 0 ° C en una columna homogénea de mercurio de 106,3 cm de largo con un área de sección transversal de 1 mm 2.

Definición

Para evaluar y aplicar en la práctica materiales para la fabricación de dispositivos eléctricos, se introdujo el término "Resistividad del conductor"... El adjetivo añadido "específico" indica el factor de utilización del valor de volumen de referencia adoptado para la sustancia en cuestión. Esto permite evaluar los parámetros eléctricos de diferentes materiales.

En este caso, se tiene en cuenta que la resistencia del conductor aumenta con un aumento de su longitud y una disminución de su sección transversal. El sistema SI utiliza el volumen de un conductor homogéneo con una longitud de 1 metro y una sección transversal de 1 m 2. En los cálculos técnicos, se utiliza una unidad de volumen no sistémica obsoleta pero conveniente, que consta de una longitud de 1 metro y un área de 1 mm 2. La fórmula para la resistividad ρ se muestra en la figura.

Para determinar propiedades electricas sustancias, introdujo otra característica: conductividad específica b. Es inversamente proporcional al valor de resistividad, determina la capacidad del material para conducir corriente eléctrica: b = 1 / p.

Cómo la resistividad depende de la temperatura

La conductividad de un material está influenciada por su temperatura. Diferentes grupos las sustancias no se comportan igual cuando se calientan o enfrían. Esta propiedad se tiene en cuenta en los cables eléctricos que operan en al aire libre en el calor y el frio.

El material y la resistencia específica del cable se seleccionan teniendo en cuenta las condiciones de su funcionamiento.

El aumento en la resistencia de los conductores al paso de la corriente durante el calentamiento se explica por el hecho de que con un aumento en la temperatura del metal en él, aumenta la intensidad del movimiento de los átomos y los portadores de cargas eléctricas en todas las direcciones, lo que crea obstáculos innecesarios para el movimiento de partículas cargadas en una dirección, y reduce el valor de su flujo.

Si se reduce la temperatura del metal, se mejoran las condiciones para el paso de la corriente. Cuando se enfría a una temperatura crítica, el fenómeno de la superconductividad aparece en muchos metales, cuando su resistencia eléctrica es prácticamente nula. Esta propiedad se usa ampliamente en electroimanes de alta potencia.

El efecto de la temperatura sobre la conductividad del metal es utilizado por la industria eléctrica en la fabricación de lámparas incandescentes ordinarias. Con el paso de la corriente, se calientan a tal estado que emiten un flujo luminoso. En condiciones normales, la resistividad del nicromo es de aproximadamente 1,05 ÷ 1,4 (ohmios ∙ mm 2) / m.

Cuando la bombilla se enciende bajo voltaje, una gran corriente pasa a través del filamento, que calienta el metal muy rápidamente. Al mismo tiempo, aumenta la resistencia. circuito eléctrico limitando la corriente inicial al valor nominal requerido para obtener iluminación. De esta forma, se lleva a cabo una simple regulación de la corriente a través de la espiral de nicromo, no hay necesidad de utilizar balastos complejos utilizados en fuentes LED y luminiscentes.

¿Cómo es la resistividad de los materiales utilizados en ingeniería?

Los metales preciosos no ferrosos poseen mejores propiedades conductividad eléctrica... Por lo tanto, los contactos críticos de los dispositivos eléctricos están hechos de plata. Pero esto aumenta el costo final de todo el producto. La opción más aceptable es utilizar metales más baratos. Por ejemplo, la resistividad del cobre igual a 0.0175 (ohm ∙ mm 2) / m es muy adecuada para tales propósitos.

Metales nobles- oro, plata, platino, paladio, iridio, rodio, rutenio y osmio, nombrados principalmente debido a la alta resistencia química y la hermosa apariencia en joyería. Además, el oro, la plata y el platino son muy dúctiles, mientras que los metales del grupo del platino son refractarios y, como el oro, químicamente inertes. Estas ventajas de los metales preciosos se combinan.

Las aleaciones de cobre con buena conductividad se utilizan para hacer derivaciones que limitan el flujo de grandes corrientes a través del cabezal de medición de amperímetros potentes.

La resistencia específica del aluminio 0.026 ÷ 0.029 (ohm ∙ mm 2) / m es ligeramente superior a la del cobre, pero la producción y el costo de este metal son menores. Además, también es más ligero. Esto explica su uso generalizado en la industria de la energía para la fabricación de hilos y núcleos de cables para exteriores.

La resistividad del hierro 0.13 (ohm ∙ mm 2) / m también permite su uso para la transmisión de corriente eléctrica, pero esto conduce a mayores pérdidas de potencia. Las aleaciones de acero tienen una mayor resistencia. Por lo tanto, los hilos de acero se tejen en los cables aéreos de aluminio de las líneas eléctricas de alto voltaje, que están diseñados para soportar cargas de rotura.

Esto es especialmente cierto cuando se forma hielo en cables o fuertes ráfagas de viento.

Algunas aleaciones, por ejemplo, constantina y níquel, tienen características resistivas termoestables en un cierto rango. La resistividad eléctrica de Nickeline prácticamente no cambia de 0 a 100 grados Celsius. Por lo tanto, las espirales para reóstatos están hechas de níquel.

En los instrumentos de medición, se usa ampliamente la propiedad de un cambio estricto en los valores de resistividad del platino a partir de su temperatura. Si una corriente eléctrica de una fuente de voltaje estabilizada pasa a través de un conductor de platino y se calcula el valor de resistencia, entonces indicará la temperatura del platino. Esto le permite graduar la escala en grados correspondientes a los valores de Ohm. Este método le permite medir la temperatura con una precisión de fracciones de grado.

A veces por una solución tareas practicas necesito saber resistencia total o específica del cable... Para ello, los directorios de productos de cable proporcionan los valores de la resistencia inductiva y activa de un núcleo para cada valor de la sección transversal. Con su ayuda, se calculan las cargas permitidas, el calor generado, se determinan las condiciones de funcionamiento permitidas y se selecciona la protección efectiva.

La conductividad específica de los metales está influenciada por la forma en que se procesan. El uso de presión para la deformación plástica perturba la estructura de la red cristalina, aumenta el número de defectos y aumenta la resistencia. Para reducirlo, se utiliza el recocido de recristalización.

El estiramiento o compresión de los metales provoca una deformación elástica en ellos, a partir de la cual las amplitudes de las vibraciones térmicas de los electrones disminuyen y la resistencia disminuye un poco.

Al diseñar sistemas de puesta a tierra, es necesario tener en cuenta. Se diferencia en la definición del método anterior y se mide en unidades SI - Ohm ∙ metro. Con su ayuda, se evalúa la calidad de la propagación de la corriente eléctrica dentro de la tierra.

La conductividad del suelo está influenciada por muchos factores, incluida la humedad del suelo, la densidad, el tamaño de las partículas, la temperatura, la concentración de sales, ácidos y álcalis.

Para cada conductor, existe un concepto de resistividad. Este valor consta de ohmios, multiplicado por un milímetro cuadrado, luego divisible por un metro. En otras palabras, esta es la resistencia de un conductor cuya longitud es de 1 metro y la sección transversal es de 1 mm 2. Lo mismo ocurre con la resistividad del cobre, un metal único que se ha generalizado en la ingeniería eléctrica y la ingeniería energética.

Propiedades del cobre

Por sus propiedades, este metal fue uno de los primeros en ser utilizado en el campo de la electricidad. En primer lugar, el cobre es un material dúctil y dúctil con excelentes propiedades de conductividad eléctrica. Hasta ahora, no existe un reemplazo equivalente para este conductor en el sector energético.

Se aprecian especialmente las propiedades del cobre electrolítico especial de alta pureza. Este material permitió la producción de alambres con un espesor mínimo de 10 micrones.

Además de su alta conductividad eléctrica, el cobre se presta muy bien para el estañado y otros tipos de procesamiento.

Cobre y su resistividad

Cualquier conductor resiste si pasa una corriente eléctrica a través de él. El valor depende de la longitud del conductor y su sección transversal, así como de la acción de determinadas temperaturas. Por lo tanto, la resistividad de los conductores depende no solo del material en sí, sino también de su longitud específica y área de sección transversal. Cuanto más fácilmente un material pasa una carga a través de sí mismo, menor es su resistencia. Para el cobre, la resistividad es 0.0171 Ohm x 1 mm 2/1 my es solo ligeramente inferior a la plata. Sin embargo, el uso de plata en escala industrial económicamente no rentable, por lo tanto, el cobre es la mejor guia utilizado en el sector energético.

La resistividad del cobre también está asociada con su alta conductividad. Estos valores son directamente opuestos entre sí. Las propiedades del cobre como conductor también dependen del coeficiente de temperatura de resistencia. Esto es especialmente cierto en el caso de la resistencia, que está influenciada por la temperatura del conductor.

Por lo tanto, debido a sus propiedades, el cobre se usa ampliamente no solo como conductor. Este metal se utiliza en la mayoría de dispositivos, dispositivos y conjuntos, cuyo funcionamiento está asociado a la corriente eléctrica.

El cobre es uno de los metales más demandados en las industrias. Es más utilizado en electricidad y electrónica. La mayoría de las veces se usa en la fabricación de bobinados para motores eléctricos y transformadores. La razón principal para utilizar este material en particular es que el cobre tiene la resistividad eléctrica más baja disponible en la actualidad. Hasta que aparece nuevo material con un valor más bajo de este indicador, es seguro decir que no habrá reemplazo para el cobre.

Características generales del cobre

Hablando del cobre, hay que decir que en los albores de la era eléctrica, comenzó a utilizarse en la producción de ingeniería eléctrica. Comenzaron a usarlo en gran parte por la razón propiedades únicas poseído por esta aleación. Por sí mismo, representa un material que se diferencia altas propiedades en términos de ductilidad y buena ductilidad.

Junto con la conductividad térmica del cobre, una de sus ventajas más importantes es su alta conductividad eléctrica. Es gracias a esta propiedad que el cobre y generalizado en plantas de energía en el que actúa como conductor universal. El material más valioso es el cobre electrolítico, que tiene una alta pureza del 99,95%. Gracias a este material, es posible fabricar cables.

Ventajas de usar cobre electrolítico

El uso de cobre electrolítico le permite lograr lo siguiente:

• Proporcionar alta conductividad eléctrica;
• Logre una excelente capacidad de peinado;
• Proveer alto grado plasticidad.

Aplicaciones

Los productos de cable hechos de cobre electrolítico se utilizan ampliamente en diversas industrias. Se utiliza con mayor frecuencia en las siguientes áreas:

• industria eléctrica;
• electrodomésticos;
• industria automotriz;
• producción de equipos informáticos.

¿Qué es resistividad?

Para comprender qué es el cobre y sus características, es necesario comprender el parámetro principal de este metal: la resistividad. Debe ser conocido y utilizado al realizar cálculos.

La resistividad generalmente se entiende como cantidad física, que se caracteriza por la capacidad de un metal para conducir corriente eléctrica.

También es necesario conocer este valor para poder calcular correctamente la resistencia eléctrica conductor. Al calcular, también se guían por sus dimensiones geométricas. Al realizar cálculos, utilice la siguiente fórmula:

Esta fórmula es familiar para muchos. Usándolo, puede calcular fácilmente la resistencia Cable de cobre, centrándose únicamente en las características de la red eléctrica. Le permite calcular la energía que se gasta de manera ineficiente en calentar el núcleo del cable. Además, una fórmula similar le permite realizar cálculos de resistencia cualquier cable. No importa qué material se haya utilizado para fabricar el cable: cobre, aluminio o alguna otra aleación.

Un parámetro como la resistividad eléctrica se mide en Ohm * mm2 / m. Este indicador para cableado de cobre tendido en un apartamento es de 0.0175 Ohm * mm2 / m. Si intenta buscar una alternativa al cobre, un material que podría usarse en su lugar, entonces solo la plata puede considerarse la única adecuada, en el que la resistividad es 0.016 Ohm * mm2 / m. Sin embargo, al elegir un material, es necesario prestar atención no solo a la resistividad, sino también a la conductividad inversa. Este valor se mide en Siemens (cm).

Siemens = 1 / Ohm.

Para el cobre de cualquier peso, este parámetro tiene una composición igual a 58,100,000 S / m. En cuanto a la plata, su conductividad inversa es igual a 62,500,000 S / m.

En nuestro mundo alta tecnología cuando cada casa tiene un gran número de dispositivos e instalaciones eléctricas, el valor de un material como el cobre es simplemente invaluable. Esta el material se utiliza para hacer el cableado, sin el cual ninguna habitación puede hacer. Si el cobre no existía, entonces el hombre tenía que usar alambres de otros materiales disponibles, por ejemplo, aluminio. Sin embargo, en este caso, uno tendría que enfrentarse a un problema. El caso es que este material tiene una conductividad mucho menor que los conductores de cobre.

Resistividad

El uso de materiales con baja conductividad eléctrica y térmica de cualquier peso conduce a grandes pérdidas de electricidad. A afecta la perdida de poder el equipo utilizado. La mayoría de los expertos llaman al cobre como el material principal para la fabricación de cables aislados. Es el material principal del que se fabrican los elementos individuales de los equipos alimentados por corriente eléctrica.

• Las tarjetas instaladas en las computadoras están equipadas con rutas de cobre grabadas.
• El cobre también se utiliza para fabricar una amplia variedad de elementos utilizados en dispositivos electrónicos.
• En transformadores y motores eléctricos, está representado por un devanado hecho de este material.

No cabe duda de que la ampliación del alcance de este material se producirá con mayor desarrollo progreso técnico. Aunque, además del cobre, hay otros materiales, pero sigue siendo el diseñador al crear equipos y diferentes instalaciones utilizar cobre. La principal razón de la demanda de este material es en buena conductividad eléctrica y térmica de este metal, que proporciona a temperatura ambiente.

Coeficiente de temperatura de resistencia

Todos los metales con alguna conductividad térmica poseen la propiedad de disminuir la conductividad al aumentar la temperatura. A medida que disminuye la temperatura, aumenta la conductividad. Los especialistas consideran especialmente interesante la propiedad de disminuir la resistencia con la disminución de la temperatura. De hecho, en este caso, cuando la temperatura en la habitación desciende a un cierto valor, la resistencia eléctrica del conductor puede desaparecer y pasará a la clase de superconductores.

Para determinar el índice de resistencia de un conductor específico de cierto peso en condiciones de temperatura ambiente, existe un coeficiente de resistencia crítico. Es un valor que muestra el cambio en la resistencia de una sección del circuito cuando la temperatura cambia en un Kelvin. Para calcular la resistencia eléctrica conductor de cobre en un cierto intervalo de tiempo, se utiliza la siguiente fórmula:

ΔR = α * R * ΔT, donde α es el coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica.

Conclusión

El cobre es un material muy utilizado en electrónica. Se utiliza no solo en bobinados y circuitos, sino también como metal para la fabricación de productos de cable. Para que la maquinaria y el equipo funcionen de manera eficiente, es necesario calcular correctamente la resistividad del cableado puesto en el apartamento. Hay una cierta fórmula para esto. Sabiéndolo, puede hacer un cálculo que le permita averiguar el valor óptimo de la sección transversal del cable. En este caso, se puede evitar la pérdida de potencia del equipo y se puede asegurar la eficiencia de su uso.

Contenido:

Se considera que la resistividad de los metales es su capacidad para resistir la corriente eléctrica que los atraviesa. La unidad de medida para este valor es Ohm * m (Ohmímetro). La letra griega ρ (ro) se usa como símbolo. Las lecturas de alta resistividad significan una mala conductividad carga eléctrica este o aquel material.

Especificaciones de acero

Antes de considerar en detalle la resistividad del acero, conviene familiarizarse con sus propiedades físicas y mecánicas básicas. Por sus cualidades, este material se ha generalizado en el ámbito industrial y en otros ámbitos de la vida y el trabajo de las personas.

El acero es una aleación de hierro y carbono, contenida en una cantidad no superior al 1,7%. Además del carbono, el acero contiene una cierta cantidad de impurezas: silicio, manganeso, azufre y fósforo. En términos de sus cualidades, es mucho mejor que el hierro fundido, se presta fácilmente al endurecimiento, forjado, laminado y otros tipos de procesamiento. Todos los tipos de aceros se caracterizan por su alta resistencia y ductilidad.

Según su finalidad, el acero se subdivide en acero estructural, acero para herramientas, así como con especial propiedades físicas... Cada uno de ellos contiene cantidad diferente carbono, gracias al cual el material adquiere ciertas cualidades específicas, por ejemplo, resistencia al calor, resistencia al calor, resistencia al óxido y a la corrosión.

Un lugar especial lo ocupa el acero eléctrico, producido en formato de hoja y utilizado en la producción de productos eléctricos. Para obtener este material se realiza un dopaje con silicio, que puede mejorar sus propiedades magnéticas y eléctricas.

Para que el acero eléctrico adquiera las características requeridas, se deben cumplir ciertos requisitos y condiciones. El material debe magnetizarse y volverse a magnetizar fácilmente, es decir, debe tener una alta permeabilidad magnética. Estos aceros son buenos y su inversión de magnetización se lleva a cabo con pérdidas mínimas.

Las dimensiones y el peso de los núcleos y devanados magnéticos, así como el coeficiente acción útil transformadores y su valor temperatura de trabajo... El cumplimiento de las condiciones está influenciado por muchos factores, incluida la resistividad del acero.

Resistividad y otros indicadores

La resistividad es la relación entre la fuerza del campo eléctrico en el metal y la densidad de la corriente que fluye en él. Para cálculos prácticos, se utiliza la fórmula: en la que ρ es la resistencia específica del metal (Ohm * m), mi- intensidad de campo eléctrico (V / m), y J- la densidad de la corriente eléctrica en el metal (A / m 2). Con un campo eléctrico muy alto y una densidad de corriente baja, la resistividad del metal será alta.

Existe otra cantidad, llamada conductividad eléctrica, que es el recíproco de la resistencia específica, que indica el grado de conductividad de una corriente eléctrica por un material en particular. Está determinado por la fórmula y se expresa en unidades de S / m - siemens por metro.

La resistividad está estrechamente relacionada con la resistencia eléctrica. Sin embargo, se diferencian entre sí. En el primer caso, esta es una propiedad del material, incluido el acero, y en el segundo caso, se determina la propiedad de todo el objeto. La calidad de una resistencia está influenciada por una combinación de varios factores, en primer lugar, la forma y resistividad del material del que está hecha. Por ejemplo, si se usó un cable delgado y largo para hacer una resistencia bobinada, entonces su resistencia será mayor que la de una resistencia hecha de un cable grueso y corto del mismo metal.

Otro ejemplo son las resistencias de cable con el mismo diámetro y longitud. Sin embargo, si en uno de ellos el material tiene una alta resistencia específica y en el otro es baja, entonces, en consecuencia, la resistencia eléctrica en la primera resistencia será mayor que en la segunda.

Conociendo las propiedades básicas del material, puede usar la resistividad del acero para determinar el valor de resistencia del conductor de acero. Para los cálculos, además de la resistividad eléctrica, se requerirá el diámetro y la longitud del cable en sí. Los cálculos se realizan de acuerdo con siguiente fórmula:, en donde R es (ohm), ρ - resistencia específica del acero (Ohm * m), L- corresponde a la longitud del cable, A- su área de sección transversal.

Existe una dependencia de la temperatura de la resistividad del acero y otros metales. La mayoría de los cálculos utilizan temperatura ambiente- 20 0 С. Todos los cambios bajo la influencia de este factor se tienen en cuenta mediante el coeficiente de temperatura.

Conversor de longitud y distancia Conversor de masa Conversor de volumen a granel y de alimentos Conversor de área Conversor de volumen y unidades recetas culinarias Conversor de temperatura Conversor de presión, tensión, módulo de Young Conversor de energía y trabajo Conversor de potencia Conversor de fuerza Conversor de tiempo Conversor de velocidad lineal Conversor de ángulo plano Eficiencia térmica y eficiencia de combustible Conversor de números a conversor diferentes sistemas numerales Conversor de unidades de medida de información Tipo de cambio Tallas de ropa y zapatos de mujer Tallas Ropa de Hombre y zapata Convertidor de velocidad angular y velocidad de rotación Convertidor de aceleración Convertidor aceleración angular Convertidor de densidad Convertidor de volumen específico Convertidor de momento de inercia Convertidor de momento de fuerza Convertidor de par Convertidor calor especifico de combustión (en masa) Convertidor de densidad energética y poder calorífico específico del combustible (en volumen) Convertidor de temperatura diferencial Convertidor de coeficiente expansión térmica Convertidor de resistencia térmica Convertidor de conductividad térmica Convertidor de capacidad calorífica específica Convertidor de exposición y potencia de energía Radiación de calor Conversor de densidad de flujo de calor Conversor de coeficiente de transferencia de calor Conversor de tasa de flujo volumétrico Conversor de tasa de flujo másico Conversor de tasa molar Conversor de densidad de flujo másico Conversor de concentración molar concentración de masa en solución Convertidor de viscosidad dinámica (absoluta) Convertidor viscosidad cinemática Convertidor de tensión de superficie Convertidor de permeabilidad de vapor Convertidor de permeabilidad de vapor y tasa de transferencia de vapor Convertidor de nivel de sonido Convertidor de sensibilidad de micrófono Nivel de presión de sonido (SPL) Convertidor de nivel de presión de sonido con presión de referencia seleccionable Convertidor de luminancia Convertidor de intensidad luminosa Convertidor de iluminancia Resolución a gráficos de computadora Convertidor de frecuencia y longitud de onda Potencia óptica en dioptrías y longitud focal Potencia óptica en dioptrías y aumento de la lente (×) Convertidor de carga eléctrica Convertidor de carga lineal Convertidor de densidad densidad superficial Carga a granel Convertidor de densidad de carga Convertidor de corriente eléctrica Convertidor de densidad de corriente lineal Convertidor de densidad de corriente de superficie Convertidor de intensidad de campo eléctrico Convertidor de voltaje y potencial electrostático Convertidor de resistencia eléctrica Convertidor de resistividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de conductividad eléctrica Convertidor de inductancia de capacitancia eléctrica Convertidor de calibre de cable americano Niveles de dBm (dBm o dBmW ), dBV (dBV), vatios y otras unidades Convertidor de fuerza magnetomotriz Convertidor de tensión campo magnético Convertidor flujo magnético Radiación del convertidor de inducción magnética. Convertidor de tasa de dosis absorbida de radiación ionizante Radiactividad. Convertidor de radiación de desintegración radiactiva. Exposición Convertidor de dosis a radiación. Convertidor de dosis absorbida Convertidor de prefijos decimales Transferencia de datos Convertidor de unidades de procesamiento de imágenes y tipografía Conversor de unidades de volumen de madera Cálculo del convertidor masa molar Sistema periódico elementos químicos D. I. Mendeleeva

1 ohmio centímetro [Ohm · cm] = 0,01 ohmímetro [Ohm · m]

Valor inicial

Valor convertido

ohm metro ohmio centímetro ohm pulgada microohmio centímetro microohmio pulgada abom centímetro stat por centímetro circular mil ohmios por pie ohmios cuadrados. milímetro por metro

Más sobre resistividad eléctrica

Información general

Tan pronto como la electricidad salió de los laboratorios de los científicos y comenzó a introducirse ampliamente en la práctica La vida cotidiana, surgió la pregunta sobre la búsqueda de materiales con ciertas características, a veces completamente opuestas, en relación con el flujo de corriente eléctrica a través de ellos.

Por ejemplo, al transmitir energía eléctrica a larga distancia, se impusieron al material del alambre los requisitos para minimizar las pérdidas debidas al calentamiento Joule en combinación con características de bajo peso. Un ejemplo de esto son las conocidas líneas eléctricas de alto voltaje hechas de alambres de aluminio con un núcleo de acero.

O, a la inversa, para crear calentadores eléctricos tubulares compactos, se requerían materiales con resistencia eléctrica relativamente alta y resistencia a altas temperaturas. El ejemplo más simple de un aparato que utiliza materiales con propiedades similares es el quemador de una estufa eléctrica de cocina común.

Los conductores utilizados en biología y medicina como electrodos, sondas y sondas requieren una alta resistencia química y compatibilidad con biomateriales, combinada con una baja resistencia de contacto.

Toda una galaxia de inventores de diferentes paises: Inglaterra, Rusia, Alemania, Hungría y Estados Unidos. Thomas Edison, después de haber realizado más de mil experimentos para probar las propiedades de los materiales adecuados para el papel de los filamentos, creó una lámpara con una espiral de platino. Las lámparas Edison, aunque tenían una larga vida útil, no eran prácticas debido al alto costo del material de partida.

Trabajos posteriores del inventor ruso Lodygin, quien propuso usar tungsteno y molibdeno refractarios relativamente baratos con una resistividad más alta como filamentos, encontraron una aplicación práctica. Además, Lodygin sugirió bombear aire de los cilindros de las lámparas incandescentes, reemplazándolo con gases inertes o nobles, lo que llevó a la creación de lámparas incandescentes modernas. El pionero de la producción en masa de lámparas eléctricas asequibles y duraderas fue General Electric, a quien Lodygin asignó los derechos de sus patentes y luego trabajó con éxito en los laboratorios de la compañía durante mucho tiempo.

Esta lista se puede continuar, ya que la mente humana inquisitiva es tan inventiva que a veces, para resolver un determinado problema técnico, necesita materiales con propiedades inéditas o con combinaciones increíbles de estas propiedades. La naturaleza ya no puede seguir el ritmo de nuestro apetito y científicos de todo el mundo se han unido a la carrera para crear materiales que no tengan análogos naturales.

Una de las características más importantes de los materiales naturales y sintéticos es la resistividad eléctrica. Un ejemplo de un aparato eléctrico en el que en forma pura Si se utiliza esta propiedad, un fusible puede servir como fusible que protege nuestros equipos eléctricos y electrónicos de los efectos de corrientes que excedan los valores permitidos.

Cabe destacar que se trata de sustitutos caseros de los fusibles estándar, fabricados sin conocimiento de la resistencia específica del material, que en ocasiones provocan no solo el quemado de diversos elementos. circuitos electricos, sino también la ocurrencia de incendios en las casas y el encendido del cableado en los automóviles.

Lo mismo se aplica a la sustitución de fusibles en la red, cuando en lugar de un fusible de menor potencia, se instala un fusible de mayor potencia. Esto conduce a un sobrecalentamiento del cableado eléctrico e incluso, como resultado, a la aparición de incendios con tristes consecuencias... Esto es especialmente cierto para las casas de madera.

Referencia histórica

El concepto de resistividad eléctrica apareció gracias a los trabajos del famoso físico alemán Georg Ohm, quien fundamentó teóricamente y en el curso de numerosos experimentos demostró la conexión entre la fuerza de la corriente, la fuerza electromotriz de la batería y la resistencia de todas las partes del circuito, descubriendo así la ley del circuito eléctrico elemental, más tarde nombrado en su honor. Ohm investigó la dependencia de la magnitud de la corriente que fluye de la magnitud del voltaje aplicado, de la longitud y forma del material conductor, y también del tipo de material utilizado como medio conductor.

Al mismo tiempo, debemos rendir homenaje al trabajo de Sir Humphrey Davy, químico, físico y geólogo inglés, quien fue el primero en establecer la dependencia de la resistencia eléctrica de un conductor con su longitud y área de sección transversal, y También señaló la dependencia de la conductividad eléctrica de la temperatura.

Al investigar la dependencia del flujo de corriente eléctrica del tipo de materiales, Ohm descubrió que cada material conductor disponible para él tenía alguna característica de resistencia al flujo de corriente inherente solo a él.

Cabe señalar que en la época de Ohm, uno de los conductores más comunes en la actualidad, el aluminio, tenía el estado de un metal particularmente precioso, por lo que Ohm se limitó a experimentar con cobre, plata, oro, platino, zinc, estaño, plomo. y plancha.

Finalmente, Ohm introdujo el concepto de resistividad eléctrica de un material como característica fundamental, sin saber absolutamente nada sobre la naturaleza del flujo de corriente en los metales, ni sobre la dependencia de su resistencia a la temperatura.

Resistencia eléctrica específica. Definición

La resistividad eléctrica o simplemente la resistividad es fundamental. característica física material conductor, que caracteriza la capacidad de una sustancia para evitar el paso de la corriente eléctrica. Denotado letra griegaρ (pronunciado ro) y se calcula en base a la fórmula empírica para calcular la resistencia obtenida por Georg Ohm.

o desde aqui

donde R - resistencia en ohmios, S - área en m2 /, L - longitud en m

La dimensión de la resistividad eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades SI se expresa en Ohm m.

Esta es la resistencia de un conductor con una longitud de 1 my un área de sección transversal de 1 m² / valor de 1 ohmio.

En ingeniería eléctrica, para facilitar los cálculos, se acostumbra utilizar la derivada del valor de resistividad, expresada en Ohm mm² / m. Los valores de resistividad para los metales más comunes y sus aleaciones se pueden encontrar en los libros de referencia correspondientes.

Las tablas 1 y 2 muestran los valores de resistividad de varios materiales comunes.

Tabla 1. Resistividad de algunos metales

Tabla 2. Resistividad de aleaciones comunes

Resistencias eléctricas específicas de varios medios. Física de los fenómenos

Resistencia eléctrica específica de metales y sus aleaciones, semiconductores y dieléctricos

Hoy, armados con conocimiento, podemos calcular de antemano la resistividad eléctrica de cualquier material, tanto natural como sintetizado, en función de su composición química y la condición física esperada.

Este conocimiento nos ayuda la mejor manera utilizar las posibilidades de los materiales, a veces muy exóticos y únicos.

Debido a las ideas imperantes, desde el punto de vista de la física cuerpos solidos se subdividen en sustancias cristalinas, policristalinas y amorfas.

La forma más sencilla, en cuanto al cálculo técnico de la resistividad o su medición, es el caso de las sustancias amorfas. No tienen una estructura cristalina pronunciada (aunque pueden tener inclusiones microscópicas de tales sustancias), son relativamente homogéneas en composición química y exhiben características de este material propiedades.

Para las sustancias policristalinas formadas por un conjunto de cristales relativamente pequeños de la misma composición química, el comportamiento de las propiedades no es muy diferente del comportamiento de las sustancias amorfas, ya que la resistividad eléctrica se suele definir como una propiedad agregada integral de una muestra determinada de material.

La situación es más complicada con sustancias cristalinas, especialmente con monocristales, que tienen diferente resistividad eléctrica y otras características eléctricas relativas a los ejes de simetría de sus cristales. Esta propiedad se llama anisotropía cristalina y se usa ampliamente en tecnología, en particular, en circuitos de ingeniería de radio. osciladores de cristal, donde la estabilidad de frecuencia está determinada precisamente por la generación de frecuencias inherentes a un cristal de cuarzo dado.

Cada uno de nosotros, siendo propietario de una computadora, tableta, teléfono móvil o un teléfono inteligente, incluidos los propietarios de relojes electrónicos hasta iWatch, es al mismo tiempo el propietario de un cristal de cuarzo. Por esto, se puede juzgar la escala del uso de resonadores de cuarzo en la electrónica, estimada en decenas de miles de millones.

Entre otras cosas, la resistividad de muchos materiales, especialmente los semiconductores, depende de la temperatura, por lo que los datos de referencia se dan generalmente con una indicación de la temperatura de medición, generalmente igual a 20 ° C.

Las propiedades únicas del platino, que tiene una dependencia constante y bien estudiada de la resistividad eléctrica de la temperatura, así como la posibilidad de obtener metal de alta pureza, sirvieron como requisito previo para la creación de sensores sobre su base en una amplia temperatura. distancia.

Para los metales, la dispersión de los valores de referencia de resistividad se debe a los métodos de elaboración de las muestras y a la pureza química del metal de la muestra dada.

Para las aleaciones, una mayor dispersión en los valores de referencia de resistividad se debe a los métodos de preparación de las muestras y a la variabilidad de la composición de la aleación.

Resistencia eléctrica específica de líquidos (electrolitos)

La comprensión de la resistividad de los líquidos se basa en la teoría de la disociación térmica y la movilidad de cationes y aniones. Por ejemplo, en el líquido más extendido de la Tierra, el agua corriente, algunas de sus moléculas bajo la influencia de la temperatura se descomponen en iones: cationes H + y aniones OH–. Cuando se aplica un voltaje externo a los electrodos sumergidos en agua en condiciones normales, surge una corriente debido al movimiento de los iones anteriores. Resultó que en el agua se forman asociaciones completas de moléculas, que a veces se combinan con cationes H + o aniones OH–. Por lo tanto, la transferencia de iones por grupos bajo la influencia voltaje electrico sucede de la siguiente manera: al aceptar un ion en la dirección del campo eléctrico aplicado desde un lado, el grupo "arroja" un ion similar desde el otro lado. La presencia de racimos en el agua explica perfectamente que Hecho científico que a una temperatura de aproximadamente 4 ° C el agua tiene la densidad más alta. La mayoría de en este caso, las moléculas de agua están agrupadas debido a la acción del hidrógeno y los enlaces covalentes, prácticamente en un estado cuasicristalino; la disociación térmica es mínima y la formación de cristales de hielo, que tiene una densidad más baja (el hielo flota en el agua), aún no ha comenzado.

En general, existe una mayor dependencia de la resistividad de los líquidos con respecto a la temperatura, por lo que esta característica siempre se mide a una temperatura de 293 K, que corresponde a una temperatura de 20 ° C.

Además del agua, hay Número grande otros disolventes capaces de crear cationes y aniones de solutos. El conocimiento y la medición de la resistividad de tales soluciones también es de gran importancia práctica.

Para soluciones acuosas sales, ácidos y álcalis, la concentración de la sustancia disuelta juega un papel importante en la determinación de la resistividad de una solución. Un ejemplo es la siguiente tabla, que muestra los valores de resistividad de diversas sustancias disueltas en agua a una temperatura de 18 ° C:

Tabla 3. Valores de resistencias específicas de diversas sustancias disueltas en agua a una temperatura de 18 ° С

Estas tablas están tomadas de la Breve referencia física y técnica, Volumen 1, - M.: 1960

Resistencia específica de aisladores

Toda una clase es de gran importancia en los campos de la ingeniería eléctrica, la electrónica, la ingeniería de radio y la robótica. varias sustancias que tiene una resistividad relativamente alta. Independientemente de su estado de agregación, ya sea sólido, líquido o gaseoso, estas sustancias se denominan aislantes. Dichos materiales se utilizan para aislar partes individuales de circuitos eléctricos entre sí.

Un ejemplo de aisladores sólidos es la conocida cinta aislante flexible, gracias a la cual restauramos el aislamiento al conectar varios cables. Mucha gente está familiarizada con aisladores de porcelana para suspensión de líneas eléctricas aéreas, tableros de textolita con componentes electrónicos que forman parte de la mayoría de productos electrónicos, cerámica, vidrio y muchos otros materiales. Los materiales aislantes sólidos modernos basados ​​en plásticos y elastómeros hacen uso seguro corriente eléctrica de varios voltajes en una amplia variedad de dispositivos y dispositivos.

Además de los aislantes sólidos, los aislantes líquidos con alta resistividad se utilizan ampliamente en ingeniería eléctrica. En los transformadores de potencia de las redes eléctricas, el aceite de transformador líquido evita las averías entre espiras debidas a los campos electromagnéticos de la autoinducción, aislando de forma fiable las espiras de los devanados. En los disyuntores de aceite, el aceite se utiliza para extinguir el arco eléctrico que se produce al cambiar las fuentes de alimentación. El aceite para condensadores se utiliza para crear condensadores compactos con alto rendimiento eléctrico; además de estos aceites, naturales aceite de castor y aceites sintéticos.

Por debajo de lo normal presión atmosférica todos los gases y sus mezclas son excelentes aislantes desde el punto de vista de la ingeniería eléctrica, pero los gases nobles (xenón, argón, neón, criptón), debido a su inercia, tienen una resistividad más alta, que es ampliamente utilizada en algunas áreas de la tecnología.

Pero el aislante más común es el aire, que consiste principalmente en nitrógeno molecular (75% en masa), oxígeno molecular (23.15% en masa), argón (1.3% en masa), dióxido de carbono, hidrógeno, agua y alguna mezcla de varios gases nobles. Aísla el flujo de corriente en interruptores de luz domésticos comunes, interruptores de corriente basados ​​en relés, arrancadores magnéticos e interruptores mecánicos. Cabe señalar que una disminución de la presión de los gases o sus mezclas por debajo de la presión atmosférica conduce a un aumento de su resistencia eléctrica específica. El aislante ideal en este sentido es el vacío.

Resistencia eléctrica específica de varios suelos.

Una de las formas más importantes de proteger a una persona de los efectos dañinos de la corriente eléctrica en caso de fallas eléctricas es un dispositivo de puesta a tierra de protección.

Es la conexión deliberada de la carcasa o carcasa de dispositivos eléctricos a un dispositivo de puesta a tierra de protección. Por lo general, la puesta a tierra se realiza en forma de tiras de acero o cobre, tuberías, varillas o esquinas enterradas en el suelo a una profundidad de más de 2,5 metros, que, en caso de emergencia, aseguran el flujo de corriente a lo largo del circuito. del dispositivo - carcasa o carcasa - tierra - cable neutro de la fuente de CA. La resistencia de este circuito no debe ser superior a 4 ohmios. En este caso, el voltaje en la caja del dispositivo de emergencia se reduce a valores que son seguros para los humanos, y dispositivos automáticos protección del circuito eléctrico de una forma u otra, desconecte el dispositivo de emergencia.

Al calcular los elementos de puesta a tierra de protección, el conocimiento de la resistividad de los suelos juega un papel esencial, que puede variar en un amplio rango.

De acuerdo con los datos de las tablas de referencia, se selecciona el área del dispositivo de puesta a tierra, a partir de él se calcula el número de elementos de puesta a tierra y el diseño real de todo el dispositivo. La conexión de los elementos estructurales del dispositivo de puesta a tierra de protección se realiza mediante soldadura.

Electrotomografia

La exploración eléctrica estudia el entorno geológico cercano a la superficie, se utiliza para buscar menas y minerales no metálicos y otros objetos basados ​​en el estudio de varios campos eléctricos y electromagnéticos artificiales. Un caso especial de exploración eléctrica es la tomografía de resistividad eléctrica, un método para determinar propiedades. rocas por su resistencia específica.

La esencia del método radica en el hecho de que en una determinada posición de la fuente de campo eléctrico, el voltaje se mide en varias sondas, luego la fuente de campo se mueve a otro lugar o se cambia a otra fuente y las mediciones se repiten. Las fuentes de campo y las sondas receptoras de campo se colocan en la superficie y en los pozos.

Luego, los datos obtenidos son procesados ​​e interpretados utilizando modernos métodos de procesamiento informático que permiten visualizar información en forma de imágenes bidimensionales y tridimensionales.

Como método de búsqueda muy preciso, la electrotomografía es una ayuda invaluable para geólogos, arqueólogos y paleozoólogos.

La determinación de la forma de ocurrencia de los depósitos minerales y los límites de su distribución (delimitación) permite identificar la ocurrencia de depósitos de vetas de minerales, lo que reduce significativamente los costos de su desarrollo posterior.

Para los arqueólogos, este método de búsqueda proporciona información valiosa sobre la ubicación de los entierros antiguos y la presencia de artefactos en ellos, lo que reduce los costos de excavación.

Los paleozoólogos están buscando restos fosilizados de animales antiguos mediante electrotomografía; los resultados de su trabajo se pueden ver en museos Ciencias Naturales en forma de impresionantes reconstrucciones de los esqueletos de una megafauna prehistórica.

Además, la electrotomografía se utiliza en la construcción y posterior operación de estructuras de ingeniería: edificios de gran altura, presas, presas, terraplenes y otros.

Determinación de resistividad en la práctica.

A veces, para resolver problemas prácticos, podemos enfrentarnos a la tarea de determinar la composición de una sustancia, por ejemplo, un alambre para un cortador de espuma de poliestireno. Disponemos de dos bobinas de alambre de un diámetro adecuado de diversos materiales desconocidos. Para resolver el problema, es necesario encontrar su resistividad eléctrica y luego, por la diferencia en los valores encontrados o de la tabla de referencia, determinar el material del alambre.

Mida con una cinta métrica y corte 2 metros de cable de cada muestra. Determine los diámetros de alambre d₁ y d₂ con un micrómetro. Encendiendo el multímetro al límite inferior de medición de resistencia, medimos la resistencia de la muestra R₁. Repetimos el procedimiento para otra muestra y también medimos su resistencia R₂.

Tendremos en cuenta que el área de la sección transversal de los cables se calcula mediante la fórmula

S = π d 2/4

Ahora la fórmula para calcular la resistividad eléctrica se verá así

ρ = R π d 2/4 L

Sustituyendo los valores obtenidos de L, d₁ y R₁ en la fórmula para calcular la resistividad dada en el artículo anterior, calculamos el valor de ρ₁ para la primera muestra.

ρ 1 = 0,12 ohmios mm 2 / m

Sustituyendo los valores obtenidos de L, d₂ y R₂ en la fórmula, calculamos el valor de ρ₂ para la segunda muestra.

ρ 2 = 1,2 ohmios mm 2 / m

De una comparación de los valores de ρ₁ y ρ₂ con los datos de referencia de la Tabla 2 anterior, llegamos a la conclusión de que el material de la primera muestra es acero y la segunda es nicromo, a partir del cual fabricaremos el hilo de corte.

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