Удельное сопротивление металлов – таблица формул
Величина удельного сопротивления характеризует способность вещества ограничивать электрический ток (оказывать сопротивление). Металлические проводники имеют самые низкие значения удельных сопротивлений, поэтому они используются и для передачи электроэнергии на большие расстояния, и в качестве соединительных проводов в электронных приборах, и соединительных дорожек на платах микросхем. Разберемся почему металлы обладают этим свойством и какие из них лучше всего подходят для этих целей.
Определение удельного сопротивления
Общая формула для вычисления удельного сопротивления ρ любого вещества выглядит следующим образом:
$ ρ = R * { S over L } $ (1),
где: R — сопротивление, S — площадь поперечного сечения, L — длина проводника. На основании экспериментальных данных, пользуясь законом Ома и этой формулой, определены удельные сопротивления большого числа материалов, которые приведены в справочниках и на специализированных интернет-ресурсах.
Единицы измерения удельного сопротивления
Из формулы (1) следует, что поскольку в Международной системе СИ сопротивление измеряется в омах, длина и площадь в метрах и метрах квадратных соответственно, то единицей измерения удельного сопротивления будет Ом*м:
$ [ρ] = {{[Oм]*[м^2]}over [м]} = [Oм]*[м] $ (2).
Для практических расчетов часто используется внесистемная единица Ом*мм2/м. Эта единица равна удельному сопротивлению вещества, из которого сделан проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Числовые значения для ρ становятся более комфортны для восприятия. Еще одна причина связана с тем, что величины сечений реальных проводов и кабелей составляют 1-10 мм2, и для вычисления их параметров внесистемная единица удобнее.
Рис. 1. Таблица удельных сопротивлений различных материалов.
Почему у металлов самые низкие удельные сопротивления
Из приведенной таблицы видно, что самыми низкими значениями удельных сопротивлений обладают металлы: серебро, медь, золото, алюминий и др. Такое свойство металлов связано с большой концентрацией свободных электронов, “не привязанных” к конкретному атому, а блуждающих в пространстве кристаллической решетки. Напряжение, приложенное к концам проводника, создает электрическое поле, которое действует на электроны, заставляя их двигаться согласованно, в одном направлении.
Рис. 2. Электрический ток в металлах, свободные электроны.
Самым низким значением ρ обладает серебро — 0,016 Ом*мм2/м. Но для повсеместного, массового, использования в сетях электроснабжения и оборудовании этот металл не используется в виду слишком большой цены. Серебро применяется для создания самых ответственных контактов в специальных электротехнических устройствах. В следующей таблице приведены величины удельных сопротивлений металлов и сплавов, часто используемых металлов в электротехнике:
Таблица
Удельные сопротивления металлов, Ом*мм2/м
(при Т = 200С)
Серебро | 0,016 | Бронза (сплав) | 0,1 |
Медь | 0,017 | Олово | 0,12 |
Золото | 0,024 | Сталь (сплав) | 0,12 |
Алюминий | 0,028 | Свинец | 0,21 |
Иридий | 0,047 | Никелин (сплав) | 0,42 |
Молибден | 0,054 | Манганин (сплав) | 0,45 |
Вольфрам | 0,055 | Константан (сплав) | 0,48 |
Цинк | 0,06 | Титан | 0,58 |
Латунь (сплав) | 0,071 | Ртуть | 0,958 |
Никель | 0,087 | Нихром (сплав) | 1,1 |
Платина | 0,1 | Висмут | 1,2 |
Наиболее популярными в электротехнике являются медь и алюминий. Медь и медные сплавы применяются для изготовления кабельной продукции и шунтов — деталей, ограничивающих большие токи через измерительные приборы.
Влияние температуры на удельное сопротивление
В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 200С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:
$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),
где: ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 00С, α — температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:
- Серебро — 0,0035;
- Медь — 0,004;
- Алюминий — 0,004;
- Железо — 0,0066;
- Платина — 0,0032;
- Вольфрам — 0,0045.
Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.
Рис. 3. Температурная зависимость удельного сопротивления металлов.
При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,10К.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что металлы обладают самыми низкими значениями удельного сопротивления среди проводников. Это свойство металлов используется для передачи электрической энергии с минимальными потерями. Алюминий, медь, сталь, серебро являются основными материалами для изготовления кабельной продукции. Удельное сопротивление металлов зависит от температуры. Таблица удельных сопротивлений металлов приведена для комнатной температуры — 200С.
Предыдущая
ФизикаЛинии магнитной индукции – определение, свойства
Следующая
ФизикаРавноускоренное движение — формулы и примеры задач с решениями
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв…. / / Удельное электрическое сопротивление обычных электроизоляционных материалов при 20 ° C. Ом*м. Таблица. Поделиться:
|
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв…. / / Удельное электрическое сопротивление электролитов, жидкостей и расплавов солей / щелочей. Поделиться:
|
Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ (Таблица)
Удельное сопротивление металлов и изоляторов
В справочной таблице даны значения удельного сопротивления р некоторых металлов и изоляторов при температуре 18—20° С, выраженные в ом·см. Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Металлы и изоляторы расположены в таблице в порядке возрастающих значений р.
Таблица удельное сопротивление металлов
Чистые металлы | 104 ρ (ом·см) | Чистые металлы | 104 ρ (ом·см) |
---|---|---|---|
Серебро | 0,016 | Хром | 0,131 |
Медь | 0,017 | Тантал | 0,146 |
Золото | 0,023 | Бронза 1) | 0,18 |
Алюминий | 0,029 | Торий | 0,18 |
Дюралюминий | 0,0335 | Свинец | 0,208 |
Магний | 0,044 | Платинит 2) | 0,45 |
Кальций | 0,046 | Сурьма | 0,405 |
Натрий | 0,047 | Аргентан | 0,42 |
Марганец | 0,05 | Никелин | 0,33 |
Иридий | 0,063 | Манганин | 0,43 |
Вольфрам | 0,053 | Константан | 0,49 |
Молибден | 0,054 | Сплав Вуда 3) | 0,52 (0°) |
Родий | 0,047 | Осмий | 0,602 |
Цинк | 0,061 | Сплав Розе 4) | 0,64 (0°) |
Калий | 0,066 | Хромель | 0,70-1,10 |
Никель | 0,070 | ||
Кадмий | 0,076 | Инвар | 0,81 |
Латунь | 0,08 | Ртуть | 0,958 |
Кобальт | 0,097 | Нихром 5) | 1,10 |
Железо | 0,10 | Висмут | 1,19 |
Палладий | 0,107 | Фехраль 6) | 1,20 |
Платина | 0,110 | Графит | 8,0 |
Олово | 0,113 |
Таблица удельное сопротивление изоляторов
Изоляторы | ρ (ом·см) | Изоляторы | ρ (ом·см) |
---|---|---|---|
Асбест | 108 | Слюда | 1015 |
Шифер | 108 | Миканит | 1015 |
Дерево сухое | 1010 | Фарфор | 2·1015 |
Мрамор | 1010 | Сургуч | 5·1015 |
Целлулоид | 2·1010 | Шеллак | 1016 |
Бакелит | 1011 | Канифоль | 1016 |
Гетинакс | 5·1011 | Кварц _|_ оси | 3·1016 |
Алмаз | 1012 | Сера | 1017 |
Стекло натр | 1012 | Полистирол | 1017 |
Стекло пирекс | 2·1014 | Эбонит | 1018 |
Кварц || оси | 1014 | Парафин | 3·1018 |
Кварц плавленый | 2·1014 | Янтарь | 1019 |
Удельное сопротивление чистых металлов при низких температурах
В таблице даны значения удельного сопротивления (в ом·см) некоторых чистых металлов при низких температурах (0°С).
Чистые металлы | t (°С) | Удельное сопротивление, 104 ρ (ом·см) |
---|---|---|
Висмут | -200 | 0,348 |
Золото | -262,8 | 0,00018 |
Железо | -252,7 | 0,00011 |
Медь | -258,6 | 0,00014 1 |
Платина | -265 | 0,0010 |
Ртуть | -183,5 | 0,0697 |
Свинец | -252,9 | 0,0059 |
Серебро | -258,6 | 0,00009 |
Отношение сопротивлении Rt/Rq чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.
В справочной таблице дано отношение Rt/Rq сопротивлений чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.
Чистые металлы | Т (°К) | RT/R0 |
---|---|---|
Алюминий | 77,7 | 1,008 |
20,4 | 0,0075 | |
Висмут | 77,8 | 0,3255 |
20,4 | 0,0810 | |
Вольфрам | 78,2 | 0,1478 |
20,4 | 0,0317 | |
Железо | 78,2 | 0,0741 |
20,4 | 0,0076 | |
Золото | 78,8 | 0,2189 |
20,4 | 0,0060 | |
Медь | 81,6 | 0,1440 |
20,4 | 0,0008 | |
Молибден | 77,8 | 0,1370 |
20,4 | 0,0448 | |
Никель | 78,8 | 0,0919 |
20,4 | 0,0066 | |
Олово | 79,0 | 0,2098 |
20,4 | 0,0116 | |
Платина | 91,4 | 0,2500 |
20,4 | 0,0061 | |
Ртуть | 90,1 | 0,2851 |
20,4 | 0,4900 | |
Свинец | 73,1 | 0,2321 |
20,5 | 0,0301 | |
Серебро | 78,8 | 0,1974 |
20,4 | 0,0100 | |
Сурьма | 77,7 | 0,2041 |
20,4 | 0,0319 | |
Хром | 80,0 | 0,1340 |
20,6 | 0,0533 | |
Цинк | 83,7 | 0,2351 |
20,4 | 0,0087 |
Удельное сопротивление электролитов
В таблице даны значения удельного сопротивления электролитов в ом·см при температуре 18° С. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в 100 г раствора.
c (%) | Nh5Cl | NaCl | ZnSO4 | CuSO4 | КОН | NaOH | h3SO4 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
5 | 10,9 | 14,9 | 52,4 | 52,9 | 5,8 | 5,1 | 4,8 |
10 | 5,6 | 8,3 | 31,2 | 31,3 | 3,2 | 3,2 | 2,6 |
15 | 3,9 | 6,1 | 24,1 | 23,8 | 2,4 | 2,9 | 1,8 |
20 | 3,0 | 5,1 | 21,3 | — | 2,0 | 3,0 | 1,5 |
25 | 2,5 | 4,7 | 20,8 | — | 1,9 | 3,7 | 1,4 |
_______________
Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, — М.: 1960.
Перевод единиц измерения величины Удельного сопротивления электрического, Электрического удельного сопротивления
|
Таблица выбора удельного сопротивления различных типов грунтов и воды
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
10.03.2020
Замена освещения на производстве OGLAEND HILTI по адресу: Левашово, Горское шоссе, 169к2В
20.12.2019
Выполнены электромонтажные работы в паркинге ЖК Палацио по адресу: СПБ, 26-я линия В.О., 7
25.07.2019
Выполнены электромонтажные работы на заводе Siemens по адресу: СПБ, ул. Электропультовцев д.7
25.12.2018
Выполнены электромонтажные работы в здании росреестра по адресу: СПБ, ул. Грибакиных д.24 лит. А
15.12.2018
Выполнены электромонтажные работы в Санкт-Петербургском университете МЧС по адресу: СПБ, Московский пр. д. 149
10.10.2018
Выполнены работы по реконструкции электроснабжения по адресу: СПБ, Лиговский пр., д. 270
05.09.2018
Выполнен комплекс электромонтажных работ в офисных помещениях «АСТА» по адресу: СПБ, ул. Земледельческая д.12
13.08.2018
Выполнен комплекс электромонтажных работ в помещениях взрывоопасной зоны по адресу: пр. Маршала Говорова 52. лит.Б
29.05.2018
Завершены электромонтажные работы в ТЦ «Галерея»
24.12.2017
Завершен комплекс электромонтажных работ в комплексе «Лиговский 50»
13.11.2017
Завершен комплекс электромонтажных работ в садоводстве «Электрон» Приозерского р-на Ленинградской области
15.06.2017
ФСК Защитит птиц ленинградской области от гибели на линиях электропередач.
18.05.2017
Выполнены электромонтажные работы на Кировском заводе.
28.04.2017
Выполнен монтаж контура заземления в Санатории «Северная ривьера» г. Зеленогорск
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв…. / / Удельное электрическое сопротивление основных типов почв, грунта, земли, камня. Ом*м. Таблица. Поделиться:
|
Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости
Резистор имеет высокое электрическое сопротивление, а проводник — высокую проводимость. (Николас Томас)
Это таблица удельного электрического сопротивления и электропроводности нескольких материалов. Включены металлы, элементы, вода и изоляторы.
Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой того, насколько сильно материал препятствует 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 представляют собой электрические резисторы.
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
Материал | ρ (Ом • м) при 20 ° C Удельное сопротивление | σ (См / м) при 20 ° C Электропроводность |
Серебро | 1.59 × 10 −8 | 6,30 × 10 7 |
Медь | 1,68 × 10 −8 | 5,96 × 10 7 |
Медь отожженная | 1,72 × 10 — 8 | 5,80 × 10 7 |
Золото | 2,44 × 10 −8 | 4,10 × 10 7 |
Алюминий | 2,82 × 10 −8 | 3,5 × 10 7 |
Кальций | 3.36 × 10 −8 | 2,98 × 10 7 |
Вольфрам | 5,60 × 10 −8 | 1,79 × 10 7 |
Цинк | 5,90 × 10 −8 | 1,69 × 10 7 |
Никель | 6,99 × 10 −8 | 1,43 × 10 7 |
Литий | 9,28 × 10 −8 | 1,08 × 10 7 |
Утюг | 1.0 × 10 −7 | 1,00 × 10 7 |
Платина | 1,06 × 10 −7 | 9,43 × 10 6 |
Олово | 1,09 × 10 −7 | 9,17 × 10 6 |
Углеродистая сталь | (10 10 ) | 1,43 × 10 −7 |
Свинец | 2,2 × 10 −7 | 4,55 × 10 6 |
Титан | 4.20 × 10 −7 | 2,38 × 10 6 |
Текстурированная электротехническая сталь | 4,60 × 10 −7 | 2,17 × 10 6 |
Манганин | 4,82 × 10 −7 | 2,07 × 10 6 |
Константан | 4,9 × 10 −7 | 2,04 × 10 6 |
Нержавеющая сталь | 6,9 × 10 −7 | 1.45 × 10 6 |
Меркурий | 9,8 × 10 −7 | 1,02 × 10 6 |
Нихром | 1,10 × 10 −6 | 9,09 × 10 5 |
GaAs | 5 × 10 −7 до 10 × 10 −3 | 5 × 10 −8 до 10 3 |
Углерод (аморфный) | 5 × 10 От −4 до 8 × 10 −4 | 1.От 25 до 2 × 10 3 |
Углерод (графит) | 2,5 × 10 −6 до 5,0 × 10 −6 // базисная плоскость 3,0 × 10 −3 ⊥базальная плоскость | От 2 до 3 × 10 5 // базисная плоскость 3,3 × 10 2 ⊥базальная плоскость |
Углерод (алмаз) | 1 × 10 12 | ~ 10 −13 |
Германий | 4,6 × 10 −1 | 2,17 |
Морская вода | 2 × 10 −1 | 4.8 |
Питьевая вода | 2 × 10 1 до 2 × 10 3 | 5 × 10 −4 до 5 × 10 −2 |
Кремний | 6,40 × 10 2 | 1,56 × 10 −3 |
Дерево (влажное) | 1 × 10 3 до 4 | 10 −4 до 10 -3 |
Деионизированная вода | 1,8 × 10 5 | 5,5 × 10 −6 |
Стекло | 10 × 10 10 до 10 × 10 14 | 10 −11 до 10 −15 |
Твердая резина | 1 × 10 13 | 10 −14 |
Древесина (сушка в печи) | 1 × 10 14 до 16 | 10 −16 до 10 -14 |
Сера | 1 × 10 15 | 10 −16 9 0039 |
Воздух | 1.3 × 10 16 до 3,3 × 10 16 | 3 × 10 −15 до 8 × 10 −15 |
Парафиновый воск | 1 × 10 17 | 10 −18 |
Плавленый кварц | 7,5 × 10 17 | 1,3 × 10 −18 |
ПЭТ | 10 × 10 20 | 10 −21 |
Тефлон | 10 × 10 22 до 10 × 10 24 | 10 −25 до 10 −23 |
Факторы, влияющие на электрическую проводимость
Есть три основных фактора, которые влияют на проводимость или удельное сопротивление материала:
- Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, он может позволить большему току проходить через него.Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток. Например, толстая проволока имеет большее поперечное сечение, чем тонкая проволока.
- Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный провод. Это все равно, что пытаться провести через коридор множество людей по сравнению с дверью.
- Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать прохождению тока.При чрезвычайно низких температурах некоторые материалы становятся сверхпроводниками.
Ссылки
- Glenn Elert (ed.). «Удельное сопротивление стали». Справочник по физике.
- Данные о свойствах материалов MatWeb.
- Оринг, Милтон (1995). Engineering Materials scienc e, Volume 1 (3-е изд.). п. 561.
- Pawar, S.D .; 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.
.
Удельное сопротивление
- Изучив этот раздел, вы сможете:
- • Опишите свойство удельного сопротивления.
- • Выполните расчеты удельного сопротивления.
- • Используйте соответствующие электрические единицы (Ом · м) для описания удельного сопротивления материалов общих проводников и изоляционных материалов.
Как материалы влияют на сопротивление
При условии, что размеры (длина и площадь поперечного сечения) любого проводника не изменятся, его сопротивление останется прежним.Если два проводника абсолютно одинаковых размеров имеют разное сопротивление, они должны быть изготовлены из разных материалов.
Один из способов описать материал (любой материал) — это его УСТОЙЧИВОСТЬ. Это величина сопротивления, присутствующая в куске материала СТАНДАРТНЫХ РАЗМЕРОВ. Таким образом можно определить любой материал. Удельное сопротивление материала определяется как сопротивление куска материала, имеющего длину один метр и площадь поперечного сечения один квадратный метр (т.е.е. куб материала размером один квадратный метр). Удельное сопротивление материала — это сопротивление на противоположных гранях этого стандартного куба.
Удельное сопротивление обозначается символом ρ. Это не буква p, а строчная греческая буква r (называемая ро) и измеряется в единицах измерения, называемых ОМОМ, обозначаемых как Ом • м.
. (Примечание: это не то же самое, что Ом / метр или Ом на метр)
Итак, сопротивление любого проводника можно найти, соотнося три фактора;
Длина: = L Площадь поперечного сечения: = A Удельное сопротивление: = ρ
Следующая формула может использоваться для определения сопротивления любого проводника при условии, что известны его размеры и удельное сопротивление.
Помните, что, поскольку проводники обычно имеют круглое сечение, площадь поперечного сечения может быть определена с помощью основной формулы для определения площади круга. то есть A = π r 2 или A = π (d / 2) 2 , где r и d — заданный радиус и заданный диаметр соответственно, а π = 3,142.
Важно.
При использовании этой (или любой другой) формулы вы должны преобразовать любую подъединицу (мм, см и т. Д.) В ее СТАНДАРТНУЮ ЕДИНИЦУ СИ, например, Метры (м). В противном случае ваш результат может быть в 100 или 1000 раз хуже.
Проблемы с удельным сопротивлением
могут быть сложными для решения, поскольку вам нужно запомнить сразу несколько вещей, используя формулу площади поперечного сечения И формулу удельного сопротивления вместе, конвертируя в стандартные единицы СИ и используя константы удельного сопротивления. Может быть, тебе стоит немного попрактиковаться? Попробуйте выполнить короткую викторину по удельному сопротивлению и, если вам нужна небольшая помощь с математикой, загрузите буклет «Советы по математике», чтобы начать работу.
Приблизительное удельное сопротивление некоторых распространенных материалов. (в Ом · м)
ПРОВОДНИКИ
- Алюминий 2.7 х 10 -8
- Медь 1,72 x 10 -8
- Утюг 10,5 x 10 -8
- Меркурий 96 x 10 -8
- Нихром 1,1 x10 -6
ИЗОЛЯТОРЫ
- P.V.C. 5,4 х 10 15
- Стекло 1,0 x 10 14
- Слюда 9,0 x 10 13
- Тефлон 1,0 x 10 24
- Твердая резина 10 x 10 12
Из приведенного выше списка видно, что удельное сопротивление изоляторов намного выше, чем у проводников.
.
* Resistividad de los semiconductores de зависимо от гранулометрического состава по присутствию нечистот на материале, а также hecho que los hace tile en la electrnica de estado slido. Datacin de Giancoli | ndice Tablas Referencia |
.
Удельное сопротивление, также упоминается Электропроводность — это В качестве примера расчета сопротивления объема рассмотрим рисунок слева. , , что хорошо согласуется с типичными указанными значениями Ом / км, опубликованными производителями проводов.Alpha утверждает, что 1,59 Ом / 1000 ‘или 5,22 Ом / км. Таблица
Опубликовано: 13 июля, 2018 |
.