Удельное сопротивление вольфрама: Таблица удельных сопротивлений проводников. Таблица удельных сопротивлений металлов.

Электрическое сопротивление вольфрама. Электрическое сопротивление проводника

Электрический ток I в любом веществе создается движением заряженных частиц в определенном направлении за счет приложения внешней энергии (разности потенциалов U). Каждое вещество обладает индивидуальными свойствами, по-разному влияющими на прохождение тока в нем. Эти свойства оцениваются электрическим сопротивлением R.

Георг Ом эмпирическим путем определил факторы, влияющие на величину электрического сопротивления вещества, вывел от напряжения и тока, которая названа его именем. Единица измерения сопротивления в международной системе СИ названа его именем. 1 Ом — это величина сопротивления, замеренного при температуре 0 О С у однородного ртутного столба длиной 106,3 см с площадью поперечного сечения в 1 мм 2 .

Определение

Чтобы оценить и применять на практике материалы для изготовления электротехнических устройств, введен термин «удельное сопротивление проводника»
. Добавленное прилагательное «удельное» указывает на фактор использования эталонной величины объема, принятой для рассматриваемого вещества. Это позволяет оценивать электрические параметры разных материалов.

При этом учитывают, что сопротивление проводника возрастает при увеличении его длины и уменьшении поперечного сечения. В системе СИ используется объем однородного проводника с длиной 1 метр и поперечным сечением 1м 2 . В технических расчетах применяется устаревшая, но удобная внесистемная единица объема, состоящая из длины 1 метр и площади 1мм 2 . Формула удельного сопротивления ρ представлена на рисунке.

Для определения электрических свойств веществ, введена еще одна характеристика — удельная проводимость б. Она обратно пропорциональна значению удельного сопротивления, определяет способность материала проводить электрический ток: б =1/ρ.

Как удельное сопротивление зависит от температуры

На величину проводимости материала влияет его температура. Разные группы веществ ведут себя не одинаково при нагреве или охлаждении. Это свойство учитывают в электрических проводах, работающих на открытом воздухе в жару и холод.

Материал и удельное сопротивление провода подбираются с учетом условий его эксплуатации.

Возрастание сопротивления проводников прохождению тока при нагреве объясняется тем, что с повышением температуры металла в нем увеличивается интенсивность передвижения атомов и носителей электрических зарядов во всех направлениях, что создает лишние препятствия для движения заряженных частиц в одну сторону, снижает величину их потока.

Если уменьшать температуру металла, то условия для прохождения тока улучшаются. При охлаждении до критической температуры во многих металлах проявляется явление сверхпроводимости, когда их электрическое сопротивление практически равно нулю. Это свойство широко используется в мощных электромагнитах.

Влияние температуры на проводимость металла используется электротехнической промышленностью при изготовлении обыкновенных ламп накаливания. Их при прохождении тока нагревается до такого состояния, что излучает световой поток. В обычных условиях удельное сопротивление нихрома составляет около 1,05÷1,4 (ом ∙мм 2)/м.

При включении лампочки под напряжение через нить проходит большой ток, который очень быстро разогревает металл. Одновременно возрастает сопротивление электрической цепи, ограничивающее первоначальный ток до номинального значения, необходимого для получения освещения. Таким способом осуществляется простое регулирование силы тока через нихромовую спираль, отпадает необходимость применения сложной пускорегулирующей аппаратуры, используемой в светодиодных и люминесцентных источниках.

Как используется удельное сопротивление материалов в технике

Цветные благородные металлы обладают лучшими свойствами электрической проводимости. Поэтому ответственные контакты в электротехнических устройствах выполняют из серебра. Но это увеличивает конечную стоимость всего изделия. Наиболее приемлемый вариант — использование более дешевых металлов. Например, удельное сопротивление меди, равное 0,0175 (ом ∙мм 2)/м, вполне подходит для таких целей.

Благородные металлы
— золото, серебро, платина, палладий, иридий,
родий, рутений и осмий, получившие название главным образом благодаря высокой химической стойкости и красивому
внешнему виду в ювелирных изделиях.
Кроме того, золото, серебро и платина
обладают высокой пластичностью, а металлы платиновой группы — тугоплавкостью и,
как и золото, химической инертностью. Эти достоинства благородных металлов сочетаются.

Медные сплавы, обладающие хорошей проводимостью, используются для изготовления шунтов, ограничивающих протекание больших токов через измерительную головку мощных амперметров.

Удельное сопротивление алюминия 0,026÷0,029 (ом ∙мм 2)/м чуть выше, чем у меди, но производство и стоимость этого металла ниже. К тому он же легче. Это объясняет его широкое применение в энергетике для изготовления проводов, работающих на открытом воздухе, и жил кабелей.

Удельное сопротивление железа 0,13 (ом ∙мм 2)/м также допускает его применение для передачи электрического тока, но при этом возникают бо́льшие потери мощности. Стальные сплавы обладают повышенной прочностью. Поэтому в алюминиевые воздушные провода высоковольтных линий электропередач вплетают стальные нити, которые предназначены для противостояния нагрузкам, действующим на разрыв.

Особенно актуально это при образовании наледи на проводах или сильных порывах ветра.

Часть сплавов, например, константин и никелин обладают термостабильными резистивными характеристиками в определенном диапазоне. У никелина удельное электрическое сопротивление практически не меняется от 0 до 100 градусов по Цельсию. Поэтому спирали для реостатов изготавливают из никелина.

В измерительных приборах широко применяется свойство строгого изменения значений удельного сопротивления платины от ее температуры. Если через платиновый проводник пропускать электрический ток от стабилизированного источника напряжения и вычислять значение сопротивления, то оно будет указывать температуру платины. Это позволяет градуировать шкалу в градусах, соответствующих значениям Омам. Этот способ позволяет измерять температуру с точностью до долей градусов.

Иногда для решения практических задач требуется узнать полное или удельное сопротивление кабеля
. Для этого в справочниках на кабельную продукцию приводятся значения индуктивного и активного сопротивления одной жилы для каждого значения поперечного сечения. С их помощью рассчитываются допустимые нагрузки, выделяемая теплота, определяются допустимые условия эксплуатации и подбираются эффективные защиты.

На удельную проводимость металлов оказывает влияние способ их обработки. Использование давления для пластической деформации нарушает структуру кристаллической решетки, увеличивает число дефектов и повышает сопротивление. Для его уменьшения применяют рекристаллизационный отжиг.

Растяжения или сжатия металлов вызывают в них упругую деформацию, от которой уменьшаются амплитуды тепловых колебаний электронов, а сопротивление несколько снижается.

При проектировании систем заземления необходимо учитывать . Оно имеет отличия в определении от вышеперечисленного метода и измеряется в единицах системы СИ — Ом∙метр. С его помощью оценивают качество растекания электрического тока внутри земли.

На удельную проводимость грунта влияют многие факторы, включая влажность почвы, плотность, размеры ее частиц, температуру, концентрацию солей, кислот и щелочей.

Для каждого проводника существует понятие удельного сопротивления. Эта величина состоит из Омов, умножаемых на квадратный миллиметр, далее, делимое на один метр. Иными словами, это сопротивление проводника, длина которого составляет 1 метр, а сечение — 1 мм 2 . То же самое представляет собой и удельное сопротивление меди — уникального металла, получившего широкое распространение в электротехнике и энергетике.

Свойства меди

Благодаря своим свойствам этот металл одним из первых начал применяться в области электричества. Прежде всего, медь является ковким и пластичным материалом с отличными свойствами электропроводимости. До сих пор в энергетике нет равноценной замены этому проводнику.

Особенно ценятся свойства специальной электролитической меди, обладающей высокой чистотой. Этот материал позволил выпускать провода с минимальной толщиной в 10 микрон.

Кроме высокой электропроводности, медь очень хорошо поддается лужению и другим видам обработки.

Медь и ее удельное сопротивление

Любой проводник оказывает сопротивление, если через него пропустить электрический ток. Значение зависит от длины проводника и его сечения, а также от действия определенных температур. Поэтому, удельное сопротивление проводников зависит не только от самого материала, но и от его определенной длины и площади поперечного сечения. Чем легче материал пропускает через себя заряд, тем ниже его сопротивление. Для меди, показатель удельного сопротивления составляет 0,0171 Ом х 1 мм 2 /1 м и лишь немного уступает серебру. Однако, использование серебра в промышленных масштабах экономически невыгодно, поэтому, медь является лучшим проводником, используемым в энергетике.

Удельное сопротивление меди связано и с ее высокой проводимостью. Эти величины прямо противоположны между собой. Свойства меди, как проводника, зависят и от температурного коэффициента сопротивления. Особенно, это касается сопротивление, на которое оказывает влияние температура проводника.

Таким образом, благодаря своим свойствам, медь получила широкое распространение не только в качестве проводника . Этот металл используется в большинстве приборов, устройств и агрегатов, функционирование которых связано с электрическим током.

Одним из самых востребованных металлов в отраслях промышленности является медь. Наиболее широкое распространение она получила в электрике и электронике. Чаще всего ее применяют при изготовлении обмоток для электродвигателей и трансформаторов. Основная причина использования именно этого материала заключается в том, что медь обладает самым низким из существующих в настоящий момент материалов удельным электрическим сопротивлением. Пока не появится новый материал с более низкой величиной этого показателя, можно с уверенностью говорить о том, что замены у меди не будет.

Общая характеристика меди

Говоря про медь, необходимо сказать, что еще на заре электрической эры она стала использоваться в производстве электротехники. Применять ее стали во многом по причине уникальных свойств, которыми обладает этот сплав. Сам по себе он представляет материал, отличающийся высокими свойствами в плане пластичности и обладающий хорошей ковкостью.

Наряду с теплопроводностью меди, одним из самых главных ее достоинств является высокая электропроводность. Именно благодаря этому свойству медь и получила широкое распространение в энергетических установках
, в которых она выступает в качестве универсального проводника. Наиболее ценным материалом является электролитическая медь, обладающая высокой степенью чистоты -99,95%. Благодаря этому материалу появляется возможность для производства кабелей.

Плюсы использования электролитической меди

Применение электролитической меди позволяет добиться следующего:

• Обеспечить высокую электропроводность;
• Добиться отличной способности к уложению;
• Обеспечить высокую степень пластичности.

Сферы применения

Кабельная продукция, изготавливаемая из электролитической меди, получила широкое распространение в различных отраслях. Чаще всего она применяется в следующих сферах:

• электроиндустрия;
• электроприборы;
• автомобилестроение;
• производство компьютерной техники.

Чему равно удельное сопротивление?

Чтобы понимать, что собой представляет медь и его характеристики, необходимо разобраться с основным параметром этого металла — удельным сопротивлением. Его следует знать и использовать при выполнении расчетов.

Под удельным сопротивлением принято понимать физическую величину, которая характеризуется как способность металла проводить электрический ток.

Знать эту величину необходимо еще и для того, чтобы правильно произвести расчет электрического сопротивления
проводника. При расчетах также ориентируются на его геометрические размеры. При проведении расчетов используют следующую формулу:

Это формула многим хорошо знакома. Пользуясь ею, можно легко рассчитать сопротивление медного кабеля, ориентируясь только на характеристики электрической сети. Она позволяет вычислить мощность, которая неэффективно расходуется на нагрев сердечника кабеля. Кроме этого, подобная формула позволяет выполнить расчеты сопротивления
любого кабеля. При этом не имеет значения, какой материал использовался для изготовления кабеля — медь, алюминий или какой-то другой сплав.

Такой параметр, как удельное электрическое сопротивление измеряется в Ом*мм2/м. Этот показатель для медной проводки, проложенной в квартире, составляет 0,0175 Ом*мм2/м. Если попробовать поискать альтернативу меди — материал, который можно было бы использовать вместо нее, то единственным подходящим можно считать только серебро
, у которого удельное сопротивление составляет 0,016 Ом*мм2/м. Однако необходимо обращать внимание при выборе материала не только на удельное сопротивление, но еще и на обратную проводимость. Эта величина измеряется в Сименсах (См).

Сименс = 1/ Ом.

У меди любого веса этот параметр состав равен 58 100 000 См/м. Что касается серебра, то величина обратной проводимости у нее равна 62 500 000 См/м.

В нашем мире высоких технологий, когда в каждом доме имеется большое количество электротехнических устройств и установок, значение такого материала, как медь просто неоценимо. Этот материал используют для изготовления проводки
, без которой не обходится ни одно помещение. Если бы меди не существовало, тогда человеку пришлось использовать провода из других доступных материалов, например, из алюминия. Однако в этом случае пришлось бы столкнуться с одной проблемой. Все дело в том, что у этого материала удельная проводимость гораздо меньше, чем у медных проводников.

Удельное сопротивление

Использование материалов с низкой электро- и теплопроводностью любого веса ведет к большим потерям электроэнергии. А это влияет на потерю мощности
у используемого оборудования. Большинство специалистов в качестве основного материала для изготовления проводов с изоляцией называют медь. Она является главным материалом, из которого изготавливаются отдельные элементы оборудования, работающего от электрического тока.

• Платы, устанавливаемые в компьютерах, оснащаются протравленными медными дорожками.
• Медь также используется для изготовления самых разных элементов, применяемых в электронных устройствах.
• В трансформаторах и электродвигателях она представлена обмоткой, которая изготавливается из этого материала.

Можно не сомневаться, что расширение сфер применения этого материала будет происходить с дальнейшим развитием технического прогресса. Хотя, кроме меди, существуют и другие материалы, но все же конструктора при создании оборудования и различных установок используют медь. Главная причина востребованности этого материала заключается в хорошей электрической и теплопроводности
этого металла, которую он обеспечивает в условиях комнатной температуры.

Температурный коэффициент сопротивления

Свойством уменьшения проводимости с повышением температуры обладают все металлы с любой теплопроводностью. При понижении температуры проводимость возрастает. Особенно интересным специалисты называют свойство уменьшения сопротивления с понижением температуры. Ведь в этом случае, когда в комнате температура снижается до определенной величины, у проводника может исчезнуть электрическое сопротивление
и он перейдет в класс сверхпроводников.

Для того чтобы определить показатель сопротивления конкретного проводника определенного веса в условиях комнатной температуры, существует коэффициент критического сопротивления. Он представляет собой величину, которая показывает изменение сопротивления участка цепи при изменении температуры на один Кельвин. Для выполнения расчета электрического сопротивления медного проводника в определенном временном промежутке используют следующую формулу:

ΔR = α*R*ΔT, где α — температурный коэффициент электрического сопротивления.

Заключение

Медь — материал, который широко применяют в электронике. Его используют не только в обмотке и схемах, но и в качестве металла для изготовления кабельной продукции. Чтобы техника и оборудование работали эффективно, необходимо правильно рассчитать удельное сопротивление проводки
, прокладываемой в квартире. Для этого существует определенная формула. Зная её, можно произвести расчет, который позволяет узнать оптимальную величину сечения кабеля. В этом случае можно избежать потери мощности оборудования и обеспечить эффективность его использования.

Содержание:

Удельным сопротивлением металлов считается их способность к противодействию электрическому току, проходящему через них. Единицей измерения данной величины служит Ом*м (Ом-метр). В качестве символа используется греческая буква ρ (ро). Высокие показатели удельного сопротивления означают плохую проводимость электрического заряда тем или иным материалом.

Технические характеристики стали

Прежде чем подробно рассматривать удельное сопротивление стали, следует ознакомиться с ее основными физико-механическими свойствами. Благодаря своим качествам, этот материал получил широкое распространение в производственной сфере и других областях жизни и деятельности людей.

Сталь представляет собой сплав железа и углерода, содержащегося в количестве, не превышающем 1,7%. Кроме углерода, сталь содержит определенное количество примесей — кремния, марганца, серы и фосфора. По своим качествам она значительно лучше чугуна, легко поддается закаливанию, ковке, прокату и другим видам обработки. Все виды сталей отличаются высокой прочностью и пластичностью.

По своему назначению сталь подразделяется на конструкционную, инструментальную, а также с особыми физическими свойствами. В каждой из них содержится различное количество углерода, благодаря которому материал приобретает те или иные специфические качества, например, жаропрочность, жаростойкость, устойчивость к действию ржавчины и коррозии.

Особое место занимают электротехнические стали, выпускаемые в листовом формате и применяющиеся в производстве электротехнических изделий. Для получения этого материала производится легирование кремнием, способным улучшить его магнитные и электрические свойства.

Для того чтобы электротехническая сталь приобрела необходимые характеристики, необходимо соблюдение определенных требований и условий. Материал должен легко намагничиваться и перемагничиваться, то есть, обладать высокой магнитной проницаемостью. Такие стали имеют хорошую , а их перемагничивание осуществляется с минимальными потерями.

От соблюдения этих требований зависят габариты и масса магнитных сердечников и обмоток, а также коэффициент полезного действия трансформаторов и величина их рабочей температуры. На выполнение условий оказывают влияние многие факторы, в том числе и удельное сопротивление стали.

Удельное сопротивление и другие показатели

Величина удельного электрического сопротивления представляет собой отношение напряженности электрического поля в металле и плотности тока, протекающего в нем. Для практических расчетов используется формула: в которой ρ
является удельным сопротивлением металла (Ом*м), Е
— напряженностью электрического поля (В/м), а J
— плотностью электротока в металле (А/м 2). При очень большой напряженности электрического поля и низкой плотности тока, удельное сопротивление металла будет высоким.

Существует еще одна величина, называемая удельной электропроводностью, обратная удельному сопротивлению, указывающая на степень проводимости электрического тока тем или иным материалом. Она определяется по формуле и выражается в единицах См/м — сименс на метр.

Удельное сопротивление тесно связано с электрическим сопротивлением. Однако они имеют различия между собой. В первом случае — это свойство материала, в том числе и стали, а во втором случае определяется свойство всего объекта. На качество резистора влияет сочетание нескольких факторов, прежде всего, формы и удельного сопротивления материала, из которого он изготовлен. Например, если для изготовления проволочного резистора использовалась тонкая и длинная проволока, то его сопротивление будет больше, чем у резистора, изготовленного из толстой и короткой проволоки одинакового металла.

В качестве другого примера можно привести резисторы из проволоки с одинаковым диаметром и длиной. Однако, если в одном из них материал имеет высокое удельное сопротивление, а в другом низкое, то соответственно в первом резисторе электрическое сопротивление будет выше, чем во втором.

Зная основные свойства материала, можно использовать удельное сопротивление стали для определения величины сопротивления стального проводника. Для вычислений, кроме удельного электрического сопротивления потребуется диаметр и длина самого провода. Расчеты выполняются по следующей формуле: , в которой R
является (Ом), ρ
— удельным сопротивлением стали (Ом*м), L
— соответствует длине провода, А
— площади его поперечного сечения.

Существует зависимость удельного сопротивления стали и других металлов от температуры. В большинстве расчетов используется комнатная температура — 20 0 С. Все изменения под влиянием этого фактора учитываются с помощью температурного коэффициента.

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер паропроницаемости и скорости переноса пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 ом сантиметр [Ом·см] = 0,01 ом метр [Ом·м]

Исходная величина

Преобразованная величина

ом метр ом сантиметр ом дюйм микроом сантиметр микроом дюйм абом сантиметр статом на сантиметр круговой мил ом на фут ом кв. миллиметр на метр

Общие сведения

Как только электричество покинуло лаборатории учёных и стало широко внедряться в практику повседневной жизни, встал вопрос о поиске материалов, обладающих определёнными, порой совершенно противоположными, характеристиками по отношению к протеканию через них электрического тока.

Например, при передаче электрической энергии на дальнее расстояние, к материалу проводов предъявлялись требования минимизации потерь из-за джоулева нагрева в сочетании с малыми весовыми характеристиками. Примером тому являются всем знакомые высоковольтные линии электропередач, выполненные из алюминиевых проводов со стальным сердечником.

Или, наоборот, для создания компактных трубчатых электронагревателей требовались материалы с относительно высоким электрическим сопротивлением и высокой термостойкостью. Простейшим примером прибора, в котором применяются материалы с подобными свойствами, может служить конфорка обыкновенной кухонной электроплиты.

От проводников, используемых в биологии и медицине в качестве электродов, зондов и щупов, требуется высокая химическая устойчивость и совместимость с биоматериалами в сочетании с малым контактным сопротивлением.

К разработке такого ныне привычного всем прибора, как лампа накаливания, свои усилия приложила целая плеяда изобретателей из разных стран: Англии, России, Германии, Венгрии и США. Томас Эдисон, проведя более тысячи опытов проверки свойств материалов, подходящих на роль нитей накала, создал лампу с платиновой спиралью. Лампы Эдисона, хотя и имели высокий срок эксплуатации, но не были практичными из-за высокой стоимости исходного материала.

Последующие работы русского изобретателя Лодыгина, предложившего использовать в качестве материалов нити относительно дешёвые тугоплавкие вольфрам и молибден с более высоким удельным сопротивлением, нашли практическое применение. К тому же Лодыгин предложил откачивать из баллонов ламп накаливания воздух, заменяя его инертными или благородными газами, что привело к созданию современных ламп накаливания. Пионером массового производства доступных и долговечных электрических ламп стала компания General Electric, которой Лодыгин переуступил права на свои патенты и далее успешно работал в лабораториях компании долгое время.

Этот перечень можно продолжать, поскольку пытливый человеческий ум настолько изобретателен, что порой для решения определённой технической задачи ему нужны материалы с невиданными доселе свойствами или с невероятными сочетаниями этих свойств. Природа уже не успевает за нашими аппетитами и учёные всех стран мира включились в гонку создания материалов, не имеющих природных аналогов.

Одной из важнейших характеристик как природных, так и синтезированных материалов является удельное электрическое сопротивление. Примером электрического прибора, в котором в чистом виде применяется это свойство, может служить плавкий предохранитель, защищающий нашу электро- и электронную аппаратуру от воздействия тока, превышающего допустимые значения.

При этом надо заметить, что именно самодельные заменители стандартных предохранителей, выполненные без знаний удельного сопротивления материала, порой служат причиной не только выгорания различных элементов электрических схем, но и возникновения пожаров в домах и возгорания проводки в автомобилях.

То же самое относится и к замене предохранителей в силовых сетях, когда вместо предохранителя меньшего номинала устанавливается предохранитель с большим номиналом тока срабатывания. Это приводит к перегреву электропроводки и даже, как следствие, к возникновению пожаров с печальными последствиями. Особенно это присуще каркасным домам.

Историческая справка

Понятие удельного электрического сопротивление появилось благодаря трудам известного немецкого физика Георга Ома, который теоретически обосновал и в ходе многочисленных экспериментов доказал связь между силой тока, электродвижущей силой батареи и сопротивлением всех частей цепи, открыв таким образом закон элементарной электрической цепи, названным затем его именем. Ом исследовал зависимость величины протекающего тока от величины приложенного напряжения, от длины и формы материала проводника, а также от рода материала, используемого в качестве проводящей среды.

При этом надо отдать должное работам сэра Гемфри Дэви, английского химика, физика и геолога, который первым установил зависимости электрического сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения, а также отметил зависимость электропроводности от температуры.

Исследуя зависимости протекания электрического тока от рода материалов, Ом обнаружил, что каждый доступный ему проводящий материал обладал некоторой присущей только ему характеристикой сопротивления протеканию тока.

Надо заметить, что во времена Ома один из самых обыкновенных ныне проводников — алюминий — имел статус особо драгоценного металла, поэтому Ом ограничился опытами с медью, серебром, золотом, платиной, цинком, оловом, свинцом и железом.

В конечном итоге Ом ввёл понятие удельного электрического сопротивления материала как фундаментальной характеристики, совершенно ничего не зная ни о природе протекания тока в металлах, ни о зависимости их сопротивления от температуры.

Удельное электрическое сопротивление. Определение

Удельное электрическое сопротивление или просто удельное сопротивление — фундаментальная физическая характеристика проводящего материала, которая характеризует способность вещества препятствовать похождению электрического тока. Обозначается греческой буквой ρ (произносится как ро) и рассчитывается исходя из эмпирической формулы для расчёта сопротивления, полученной Георгом Омом.

или, отсюда

где R — сопротивление в Омах, S — площадь в м²/, L — длина в м

Размерность удельного электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ выражается в Ом м.

Это сопротивление проводника длиной в 1 м и площадью поперечного сечения в 1 м²/ величиной в 1 Ом.

В электротехнике, для удобства расчётов, принято пользоваться производной величины удельного электрического сопротивления, выражаемой в Ом мм²/м. Значения удельного сопротивления для наиболее распространённых металлов и их сплавов можно найти в соответствующих справочниках.

В таблицах 1 и 2 приведены значения удельных сопротивлений различных наиболее распространённых материалов.

Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых металлов

Таблица 2. Удельное сопротивление распространенных сплавов

Удельные электрические сопротивления различных сред. Физика явлений

Удельные электрические сопротивления металлов и их сплавов, полупроводников и диэлектриков

Сегодня, вооружённые знаниями, мы в состоянии заранее просчитать удельное электрическое сопротивление любого, как природного, так и синтезированного материала исходя из его химического состава и предполагаемого физического состояния.

Эти знания помогают нам лучшим образом использовать возможности материалов, порой весьма экзотические и уникальные.

В силу сложившихся представлений, с точки зрения физики твёрдые тела подразделяются на кристаллические, поликристаллические и аморфные вещества.

Проще всего, в смысле технического расчёта удельного сопротивления или его измерения, дело обстоит с аморфными веществами. Они не имеют выраженной кристаллической структуры (хотя и могут иметь микроскопические включения таковых веществ), относительно однородны по химическому составу и проявляют характерные для данного материала свойства.

У поликристаллических веществ, образованных совокупностью относительно мелких кристаллов одного химического состава, поведение свойств не очень отличается от поведения аморфных веществ, поскольку удельное электрическое сопротивление, как правило, определяется как интегральное совокупное свойство данного образца материала.

Сложнее дело обстоит с кристаллическими веществами, особенно с монокристаллами, которые имеют различное удельное электрическое сопротивление и другие электрические характеристики относительно осей симметрии их кристаллов. Это свойство называется анизотропией кристалла и широко используется в технике, в частности, в радиотехнических схемах кварцевых генераторов, где стабильность частоты определяется именно генерацией частот, присущих данному кристаллу кварца.

Каждый из нас, являясь обладателем компьютера, планшета, мобильного телефона или смартфона, включая владельцев наручных электронных часов вплоть до iWatch, одновременно является обладателем кристаллика кварца. По этому можно судить о масштабах использования в электронике кварцевых резонаторов, исчисляемых десятками миллиардов.

Помимо прочего, удельное сопротивление многих материалов, особенно полупроводников, зависит от температуры, поэтому справочные данные обычно приводятся с указанием температуры измерения, обычно равной 20 °С.

Уникальные свойства платины, имеющей постоянную и хорошо изученную зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, а также возможность получения металла высокой чистоты послужили предпосылкой создания на её основе датчиков в широком диапазоне температур.

Для металлов разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и химической чистотой металла данного образца.

Для сплавов более сильный разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и непостоянством состава сплава.

Удельное электрическое сопротивление жидкостей (электролитов)

В основе понимания удельного сопротивления жидкостей лежат теории термической диссоциации и подвижности катионов и анионов. Например, в самой распространённой жидкости на Земле – обыкновенной воде, некоторая часть её молекул под воздействием температуры распадается на ионы: катионы Н+ и анионы ОН– . При подаче внешнего напряжения на электроды, погружённые в воду при обычных условиях, возникает ток, обусловленный перемещением вышеупомянутых ионов. Как выяснилось, в воде образуются целые ассоциации молекул — кластеры, порой соединяющимися с катионами Н+ или анионами ОН–. Поэтому передача ионов кластерами под воздействием электрического напряжения происходит так: принимая ион в направлении приложенного электрического поля с одной стороны, кластер «сбрасывает» аналогичный ион с другой стороны. Наличие в воде кластеров прекрасно объясняет тот научный факт, что при температуре около 4 °C вода имеет наибольшую плотность. Большая часть молекул воды при этом находится в кластерах из-за действия водородных и ковалентных связей, практически в квазикристаллическом состоянии; термодиссоциация при этом минимальна, а образование кристаллов льда, который имеет более низкую плотность (лёд плавает в воде), ещё не началось.

В целом проявляется более сильная зависимость удельного сопротивления жидкостей от температуры, поэтому эта характеристика всегда измеряется при температуре в 293 K, что соответствует температуре 20 °C.

Помимо воды имеется большое число других растворителей, способных создавать катионы и анионы растворяемых веществ. Знание и измерение удельного сопротивления таких растворов также имеет большое практическое значение.

Для водных растворов солей, кислот и щелочей существенную роль в определении удельного сопротивления раствора играет концентрация растворённого вещества. Примером может служить следующая таблица, в которой приведены значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С:

Таблица 3. Значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С

Данные таблиц взяты из Краткого физико-технического справочника, Том 1, — М.: 1960

Удельное сопротивление изоляторов

Огромное значение в отраслях электротехники, электроники, радиотехники и робототехники играет целый класс различных веществ, имеющий относительно высокое удельное сопротивление. Вне зависимости от их агрегатного состояния, будь оно твёрдое, жидкое или газообразное, такие вещества называются изоляторами. Такие материалы используются для изолирования отдельных частей электрических схем друг от друга.

Примером твёрдых изоляторов может служить всем знакомая гибкая изолента, благодаря которой мы восстанавливаем изоляцию при соединении различных проводов. Многим знакомы фарфоровые изоляторы подвески воздушных линий электропередач, текстолитовые платы с электронными компонентами, входящими в состав большинства изделий электронной техники, керамика, стекло и многие другие материалы. Современные твёрдые изоляционные материалы на базе пластмасс и эластомеров делают безопасным использование электрического тока различных напряжений в самых разнообразных устройствах и приборах.

Помимо твёрдых изоляторов широкое применение в электротехнике находят жидкие изоляторы с высоким удельным сопротивлением. В силовых трансформаторах электросетей жидкое трансформаторное масло предотвращает межвитковые пробои из-за ЭДС самоиндукции, надёжно изолируя витки обмоток. В масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, которая возникает при переключении источников тока. Конденсаторное масло используется для создания компактных конденсаторов с высокими электрическими характеристиками; помимо этих масел в качестве жидких изоляторов используются природное касторовое масло и синтетические масла.

При нормальном атмосферном давлении все газы и их смеси являются с точки зрения электротехники отличными изоляторами, но благородные газы (ксенон, аргон, неон, криптон) в силу их инертности обладают более высоким удельным сопротивлением, что широко используется в некоторых областях техники.

Но самым распространённым изолятором служит воздух, в основном состоящий из молекулярного азота (75% по массе), молекулярного кислорода (23,15% по массе), аргона (1,3% по массе), углекислого газа, водорода, воды и некоторой примеси различных благородных газов. Он изолирует протекание тока в обычных бытовых выключателях света, переключателях тока на основе реле, магнитных пускателях и механических рубильниках. Необходимо отметить, что снижение давления газов или их смесей ниже атмосферного приводит к росту их удельного электрического сопротивления. Идеальным изолятором в этом смысле является вакуум.

Удельное электрическое сопротивление различных грунтов

Одним из важнейших способов защиты человека от поражающего действия электрического тока при авариях электроустановок является устройство защитного заземления.

Оно представляет собой преднамеренное соединение кожуха или корпуса электроустройств с защитным заземляющим устройством. Обычно заземление выполняется в виде зарытых в землю на глубину более 2,5 метра стальных или медных полос, труб, стержней или уголков, которые в случае аварии обеспечивают протекание тока по контуру устройство — корпус или кожух — земля — нулевой провод источника переменного тока. Сопротивление этого контура должно быть не более 4 Ом. В этом случае напряжение на корпусе аварийного устройства снижается до безопасного для человека величин, а автоматические устройства защиты электрической цепи тем или иным способом производят отключение аварийного устройства.

При расчёте элементов защитного заземления существенную роль играет знание удельного сопротивления грунтов, которое может варьироваться в широких пределах.

Сообразуясь с данными справочных таблиц, выбирается площадь заземляющего устройства, по ней вычисляется количество заземляющих элементов и собственно конструкция всего устройства. Соединение элементов конструкции устройства защитного заземления производится сваркой.

Электротомография

Электроразведка изучает приповерхностную геологическую среду, применяется для поиска рудных и нерудных полезных ископаемых и других объектов на основе исследования различных искусственных электрических и электромагнитных полей. Частным случаем электроразведки является электротомография (Electrical Resistivity Tomography) — метод определения свойств горных пород по их удельному сопротивлению.

Суть метода заключается в том, что при определённом положении источника электрического поля проводятся замеры напряжения на различных зондах, затем источник поля перемещают в другое место или переключают на другой источник и повторяют измерения. Источники поля и зонды-приёмники поля размещают на поверхности и в скважинах.

Затем полученные данные обрабатываются и интерпретируются с помощью современных компьютерных методов обработки, позволяющих визуализировать информацию в виде двухмерных и трёхмерных изображений.

Являясь очень точным методом поиска, электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам.

Определение формы залегания месторождений полезных ископаемых и границ их распространения (оконтуривание) позволяет выявить залегание жильных залежей полезных ископаемых, что существенно снижает затраты на их последующую разработку.

Археологам этот метод поиска даёт ценную информацию о расположении древних захоронений и наличия в них артефактов, тем самым сокращая затраты на раскопки.

Палеозоологи с помощью электротомографии ищут окаменевшие останки древних животных; результаты их работ можно увидеть в музеях естественных наук в виде поражающих воображение реконструкций скелетов доисторической мегафауны.

Кроме того, электротомография применяется при возведении и при последующей эксплуатации инженерных сооружений: высотных зданий, плотин, дамб, насыпей и других.

Определения удельного сопротивления на практике

Порой для решения практических задач перед нами может встать задача определения состава вещества, например, проволоки для резака пенополистирола. Имеем два мотка проволоки подходящего диаметра из различных неизвестных нам материалов. Для решения задачи необходимо найти их удельное электрическое сопротивление и далее по разнице найденных значений или по справочной таблице определить материал проволоки.

Отмерим рулеткой и отрежем по 2 метра проволоки от каждого образца. Определим диаметры проволок d₁ и d₂ микрометром. Включив мультиметр на нижний предел измерения сопротивлений, измеряем сопротивление образца R₁. Повторяем процедуру для другого образца и также измеряем его сопротивление R₂.

Учтём, что площадь поперечного сечения проволок рассчитывается по формуле

S = π · d 2 /4

Теперь формула для расчёта удельного электрического сопротивления будет выглядеть следующим образом

ρ = R · π · d 2 /4 · L

Подставляя полученные значения L, d₁ и R₁ в формулу для расчёта удельного сопротивления, приведенную в статье выше, вычисляем значение ρ₁ для первого образца.

ρ 1 = 0,12 ом мм 2 /м

Подставляя полученные значения L, d₂ и R₂ в формулу, вычисляем значение ρ₂ для второго образца.

ρ 2 = 1,2 ом мм 2 /м

Из сравнения значений ρ₁ и ρ₂ со справочными данными вышеприведенной Таблицы 2, делаем вывод, что материалом первого образца является сталь, а второго — нихром, из которого и изготовим струну резака.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms
и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Вольфрам | Plansee

Хорош во всех отношениях. Свойства вольфрама

Вольфрам относится к группе тугоплавких металлов, то есть металлов, температура плавления которых выше, чем у платины (1772 °C). В тугоплавких металлах энергия связи между отдельными атомами особенно высока. Такие металлы отличаются высокой температурой плавления и одновременно низким давлением пара, хорошей жаропрочностью, а в случае вольфрамо-медных композитов — еще и высоким модулем упругости. Для них также характерны низкий коэффициент теплового расширения и относительно высокая плотность.

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов, а также чрезвычайно высокий модуль упругости. В целом его свойства аналогичны молибдену. Оба металла относятся к одной группе в периодической системе химических элементов. Однако некоторые свойства вольфрама более ярко выражены по сравнению с молибденом. Благодаря превосходным термическим свойствам вольфрам легко выдерживает самые высокие температуры.

Чтобы придать выпускаемому вольфраму и его сплавам нужные свойства, мы используем разные виды и количества легирующих элементов и соответствующим образом настраиваем технологический процесс.

Мы используем преимущественно легированные вольфрамовые материалы. Например, в WVM и WК65 добавляется небольшое количество калия. Калий положительно влияет на механические свойства материала, особенно при высоких температурах. Добавлением La₂O₃ можно не только улучшить обрабатываемость сплава, но и, что особенно важно, снизить работу выхода электронов, что позволит использовать вольфрам для изготовления катодов.

Рений мы добавляем, чтобы повысить пластичность вольфрама. Медь же улучшает электропроводность материала. Благодаря хорошей обрабатываемости наши тяжелые сплавы подходят также для производства изделий сложной геометрии. Они могут использоваться, например, в качестве материала для экранирующих пластин или амортизирующих и абсорбирующих компонентов.

Вольфрам

В металлургической промышленности наиболее подходящим нагревательным элементом для плавки металла по праву считаются нагревательные элементы из вольфрама. Вольфрамовые нагреватели способны качественно функционировать при температуре до 3000°С, практически не восприимчивы к окислительным реакциям в высокотемпературной среде, обладают огромной жаропрочностью (стойкостью к физическим повреждениям во время нагрева) и жаростойкостью (невосприимчивостью к агрессивным внешним средам в нагретом состоянии). Форма и конфигурация вольфрамового нагревательного элемента зависит от его направленности.

Нагреватели из вольфрама отличаются также и спецификой использования (нагреватель для печей высокого нагрева, нагреватель для плавки стекла, нагреватели для выращивания монокристаллов сапфира и т.п.).

Нагревательный элемент из вольфрама является источником тепла для установки выращивания монокристалла. Благодаря высокой температуре плавления и устойчивости к коррозии, вольфрамовые нагреватели имеют ключевое значение для контроля качества кристалла.

Печи с вольфрамовыми нагревателями применяют для реализации водородной, вакуумной, а так же индукционной технологий.

Среди несомненных преимуществ нагревателей из вольфрама можно выделить высокую рабочую температуру (в сравнении с композитными материалами), способность поддерживать высокую температуру длительное время и отсутствие необходимости в длительной (по времени) дегазации. Максимальная рабочая температура нагревателя из вольфрама зависит напрямую от толщины пластин его корпуса и от химического состава рабочей атмосферы печи.

ООО НПО «ГКМП» поставляет под заказ нагреватели различных типов, для различных рабочих сред и сфер применения. Узнать подробнее и оформить заявку Вы можете, воспользовавшись нашей формой заказа на сайте или связавшись с нами по электронному адресу [email protected].

Вольфрам Электросопротивление — Энциклопедия по машиностроению XXL

Вольфрам образует с никелем твердые растворы в широком интервале концентраций (фиг. И). Вольфрам сильно повышает электросопротивление и  [c. 260]

Сплавы вольфрама с молибденом. Вольфрам и молибден образуют непрерывный ряд твердых растворов (фиг. 2). Твердость и электросопротивление  [c.453]

Вольфрам благодаря своей тугоплавкости хорошо сопротивляется электроэрозионному изнашиванию. Несмотря на окисление, вольфрам имеет невысокое и устойчивое переходное электросопротивление, так как он достаточно электропроводен, а оксидная пленка вольфрама при работе  [c.581]

Такое же назначение имеют сплавы вольфрама с молибденом (рис. 18.8). Содержащие 40 — 50 % Мо, эти сплавы обладают высоким сопротивлением электро-эрозионному изнашиванию, но вследствие образования непрерывного ряда твердых растворов их переходное и общее электросопротивление велики. Сплавы обладают пониженным сопротивлением газовой коррозии, так как молибден и вольфрам образуют легко испаряющиеся оксидные пленки. Такие сплавы можно использовать для мощных контактов, но в среде инертных газов или в вакууме. Сплавы вольфрама с 45 % Мо используют также для нитей накаливания электрических ламп и катодов.  [c.582]

В зависимости от требований, предъявляемых современной техникой, изготовляют металлические сплавы с самыми разнообразными свойствами они бывают либо очень твердыми, но хрупкими (например, сверхтвердые сплавы на основе карбида вольфрама), либо мягкими и пластичными (например, некоторые сплавы на основе меди). Металлы и сплавы бывают с очень низким электросопротивлением (чистая медь и серебро) и с высоким (нихром и другие подобные сплавы) легко и сильно намагничивающимися (чистое железо) и практически немагнитными (сталь с 25% N1 и 2% Сг сталь с 18% Мп) кислотоупорными (сталь с 25% Сг и 20% N1) жаропрочными (сплавы на никелевой основе сталь с 18% Сг, 25% N1, 2,5% 51) с очень высокой температурой плавления (вольфрам — более 3000°) или очень легкоплавкими (например, сплав, состоящий из 4 частей висмута, 2 частей свинца, 1 части кадмия и 1 части олова).  [c. 75]

Заслуживают внимания также двойные сплавы системы —Мо, —Со и Ш—N1. Вольфрам и молибден образуют непрерывный ряд твердых растворов. Сплавы вольфрама с 20—25% Мо обладают очень высоким электросопротивлением (примерно 0,085 ОМ М) и жаропрочностью. Например, термопары из него могут работать при 1200—2200° С.  [c.150]

Вольфрам — чрезвычайно тяжелый, твердый металл серого цвета. Из всех металлов вольфрам обладает наиболее высокой температурой плавления (см. табл. 57). Зависимость удельного электросопротивления вольфрама от температуры приведена на рис. 151.  [c.266]

Молибден — металл, по внешнему виду, а также по технологии обработки близкий к вольфраму. Для того чтобы отличить молибден от вольфрама, применяют следующий простой способ испытуемую проволоку нагревают в пламени бензиновой горелки, и если из нее выделяется активный белый дымок, то это — молибден. Молибден широко применяют в электровакуумной технике при менее высоких рабочих температурах, чем вольфрам накаливаемые детали из молибдена должны работать в вакууме или в восстановительной атмосфере. На рис. 151 показана зависимость удельного электросопротивления молибдена от температуры.  [c.268]

Вольфрам — металл белого цвета, атомная масса 183,9, валентность 2, 4, 5, 6. Плотность вольфрама 19,3, температура плавления 3400 °С. Вольфрам — ковкий металл с твердостью 10—13 ГПа. Удельное электросопротивление 0,053-10 мкОм-м.  [c.314]

По температуре плавления вольфрам превосходит все элементы, кроме углерода. Металл отличается высокой точкой кипения, малой скоростью испарения при высоких температурах и малым термическим коэффициентом расширения. Удельное электросопротивление вольфрама примерно втрое выше электросопротивления меди.  [c.26]

Производство электроламп и электровакуумных приборов. В этой области уже применяют в ряде ответственных случаев вместо вольфрам З рений или сплавы рения с вольфрамом и молибденом. Преимущества рения перед вольфрамом состоят в лучших прочностных характеристиках и сохранении пластичности в рекристаллизованном состоянии, меньшей склонности к испарению в присутствии следов влаги (сопротивление водородно-водяному циклу), более высоком электросопротивлении отсутствии устойчивых карбидов.  [c.465]

Металлы — молибден, вольфрам и тантал в отличие от сплавов увеличивают электросопротивление в 5 раз при нагреве до 1000° и в 7—12 раз при нагреве до 2000°.  [c.99]

Плотность его 19,35 г/см , температура плавления 3500°С (практически 3380°—3600°С), температура кипения 5900° С, удельное электросопротивление при 0° С 5,035-10- Ом/см, твердость по Бринеллю НВ 544—391 , механическая прочность Ов = 84,4- 110 кГ/мм . Применение вольфрамового электрода при газоэлектрической сварке возможно только при наличии неокислительной среды (инертные газы, вакуум), восстановительной среды (водород), а также в среде азота, с которым вольфрам не реагирует даже при очень высоких температурах. При  [c.37]

Переход сверхпроводников из нормального состояния (характеризующегося определенным значением удельного сопротивления) в сверхпроводящее состояние происходит при охлаждении этого сверхпроводника ниже определенной температуры, которая носит название критической температуры данного сверхпроводника (обозначим ее Гк). Для разных сверхпроводников критическая температура имеет различные значения. Критические температуры известных сверхпроводников лежат в интервале от 0,012 К (вольфрам) до 23,3 К (интерметаллическое соединение NbgGe). При температуре Тк электросопротивление сверхпроводника скачком умень-щается от некоторого конечного значения до нуля (см. рис. 5-U на котором изображена зависимость величины RIRq ртути от температуры здесь R VL Rq — сопротивление ртути соответственно при данной температуре и при температуре 0°С).  [c.115]

Вольфрам. Этот металл, самый тугоплавкий и один из самых тяжелых в периодической системе, тоже проявляет чрезвычайную хрупкость при низких температурах, если только не подвергнут тщательнейшей обработке. Она заключается в очень интенсивном высокотемпературном «наклепе» в присутствии мелкодисперсных частиц KjO или ThOj. Сплав вольфрама с 30% рения пластичен, однако масштабы его применения ограничены дороговизной рения. Сплав W—3 % Re (марка 3D) в связи с его высоким электросопротивлением используется в лампах-вспышках (импульсных лампах).  [c.309]

Вакансии 20 Валентные электроны 9 Ванадий в стали 314, 350, 377 Вандервальсовская связь 15, 17 Видманштеттова структура 140 Возврат (отдых) 67 Волокна в макроструктуре 75 Волосовины 135 Вольфрам в стали 315 Вторичные превращения 103 Высокого электросопротивления стали и сплавы 410 Высокотемпературная термомеханическая обработка 398 Вязкое течение металлов 61  [c.495]

Ниобий и его сплавы имеют важное значение в электронной и химической промышленности, а сплавы ниобия с оловом являются ценным сверхпроводящим материалом. Большую роль играет рений, его температура плавления 3180 °С, плотность в 3 раза болыпе, чем у железа, он немного легче осмия, платины и иридия. Рений обладает высоким электросопротивлением. Жаропрочность рения с вольфргамом и танталом сохраняется до температуры 3000 °С, сохраняются и механические свойства. Вольфрам и молибден при низких температурах очень хрупки, а в сплаве с рением сохраняют при этих температурах пластичность. Рений используют для производства сверхточных навигационных приборов, которыми пользуются в космосе, для получения торсионов — тончайших нитей, диаметр которых составляет несколько десятков микрометров, обладающих очень высокой прочностью. Проволока сечением в 1 мм выдерживает нагрузку в несколько килоньютонов.  [c.225]

В качестве исходных материалов при изготовлении разрывных контактов используются вольфрам, молибден, тантал, рений, серебро, медь, золото, платина и другие металлы. Однако однокомпонентные (компактные) контакты имеют ряд недостатков и не могут обеспечить многообразие противоречивых требований. Так вольфрам, характеризующийся высокой твердостью и прочностью при высоких температурах, малой склонностью к искрению, отличается высоким электросопротивлением и низкой стойкостью против окисления. Золото, платина и серебро имеют низкое элетросо-противление, но не обеспечивают требуемых механических свойств при высоких температурах.  [c.805]

Воль ф рам мар ки ВА-3 в виде тонкой проволоки диа метром 10—40 мк (табл. 6-5) применяется в качестве керна при изготовлении прямонакальных оксидных катодов прием н0-усилительных ламп малой мощности. В этой области 0 Н почти совершенно вытеснил применявшийся ранее никель, обладающий малой прочностью и часто не выдерживающий растягивающего действия пружин, нео бходимых для крепления катодов. В последнее время для этой цели предложена проволо ка из сплавов иикеля с вольфрамом НИВО-6 и НИВО-25, которая наряду с высокой механической прочностью обладает электросопротивлением, более высоким, чем вольфрам, что имеет большое значение для экояо мично сти ламп этой группы.  [c.243]

В качестве кернов подогревателей используется преимущественно проволочный вольфрам марок ВА-3 и ВА-5 — материал, обладающий в области их рабочих температур и температур обработки (до 1 700° С) высоким удельным электросопротивлением, незначительной скоростью испарения, формюустойчивостью и достаточной теплопроводностью, необходимой для передачи тепла изолирующему слою ( сортамент, табл. 6-5). В некоторых приборах применяют сплав МВ-50 и в редких случаях— молибден, которые лучше механически обрабатываются, но имеют ряд недостатков, понижающих качество подогревателей (более высокая иапаряемость и интенсивное химическое взаимодействие с изолирующими материалами, пониженная формоустойчивость и др.)-  [c.306]

Нагрев образцов осуществляли в высокотемпературной установке с вольфрамовым нагревателем и керамической теплоизоляцией. Температуру измеряли микрооптическим пирометром ОМП-021 и вольфрам-ре-ниевыми термопарами (ВР 5/20). Результаты измерения электросопротивления крупки из графита в зависимости от гранулометрического состава показали, что с увеличением размера зерен электросопротивление одного и того же материала уменьшается.  [c.81]

Многие из свойств алюминия снова встречаются в элементах группы 1Уа, Уа и У1а, большинство из которых имеет плохо растворимую окисную пленку с высоким электросопротивлением. Эта пленка сообщает массивному металлу заметную устойчивость в атмосфере, однако, в порошкообразном состоянии эти металлы в некоторых случаях весьма реакционно-способны, на что указывает значительное сродство их к кислороду. Металлы этих трех групп похожи на алюминий также и в том отношении, что обладают электролитическим вентильным действием что указывает на то, что оксидная пленка обладает ббльшим электросопротивлением при прохождении тока в анодном направлении, чем в катодном. Эти металлы вообще растворяются быстрее в щелочах, чем в кислотах, а сами окислы обладают во многих случаях кислотным характером. Металлы группы Уа действительно заметно устойчивы относительно большинства кислот, исключая плавиковой. В группе У1а. молибден и вольфрам также весьма стойки во многих кислотах. Однако вольфрам быстро растворяется в смеси плавиковой и азотной кислот, а молибден корродирует в разбавленной азотной и концентрированной серной кислоте. Хром и уран образуют окислы основного характера и соответственно легче разрушаются в кислотах. Поведение хрома изменяется в соответствии с тем, находится ли  [c.448]

Для уменьшения термических напряжений в процессе соединения полупроводника с металлом или сплавом необходимо максимально приблизить коэффициенты термического расширения и теплопроводности. Из металлов по ТКЛР близки к полупроводникам тугоплавкие металлы (рис. 6, а) вольфрам, молибден, хром, тантал (6,6-10 К ), ниобий (7,2-10 К» ) и др. Эти металлы имеют одинаковую кристаллическую решетку — объемно-центрированную, т. е. не очень упакованную. Температуры плавления у этих металлов различны и колеблются от 2148 К у хрома до 3683 К у вольфрама, т. е, в 1,1—2,7 раза больше, чем температура плавления рассматриваемых полупроводников. У этих металлов большие энергии активации (37н-42) 10 Дж/кг и коэффициенты самодиффузии (2н- 16) X X 10 м /с, что приводит к увеличению затрат энергии на диффузионное соединение полупроводников с металлами. Эти металлы имеют высокие значения механической прочности, удельного электросопротивления они антикоррозионны.  [c.233]

коэффициент температурного сопротивления

коэффициент температурного сопротивления

Задача 60472

Сопротивление провода при T₁ = 20°C и T₂ = 100°C равно соответственно R₁ = 7,0 Ом и R₂ = 7,6 Ом. Определить средний температурный коэффициент сопротивления. Чему равно сечение провода при температуре T₂, если его длина l = 100 м. Изменениями размеров провода при изменении температуры пренебречь. ρ = 1,1 мкОм·м.

Задача 13478

Электрическая плитка мощностью 1 кВт с нихромовой спиралью предназначена для включения в электрическую цепь с напряжением 220 В. Сколько метров проволоки диаметром 0,5 мм нужно взять для изготовления спирали, если температура нити составляет 900°С? Удельное сопротивление нихрома при 0°С ρ₀ = 1 мкОм?м, а температурный коэффициент сопротивления α = 0,4?10^–3 К^–1.

Задача 11207

Как изменится сила тока в обмотке магнитоэлектрического измерительного механизма, если температура окружающей среды возрастет на 30 °С? Прибор имеет дополнительное сопротивление из манганина и рассчитан на измерение напряжения до 75 В. Обмотка рамки изготовлена из меди и имеет сопротивление 500 Ом при 20 °С. Дополнительное сопротивление при этих условиях равно 30 кОм. Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) манганина — 1,5·10^–5 1/К; ТКС меди — 1/273 1/К.

Задача 60362

Вычислить максимальную длину световой волны, для которой антимонид индия, имеющий «ширину» запрещенной зоны ΔЕ₃ = 0,2 эВ, является прозрачным. Определить температурный коэффициент сопротивления данного кристалла при температуре t = 100° С.

Задача 12157

На цоколе лампочки накаливания с вольфрамовой нитью накала написано: 120 В, 60 Вт. При измерении сопротивления этой лампочки в холодном состоянии на мостике Уитстона оказалось, что оно равно всего 20 Ом. Какова нормальная температура накала нити, если температурный коэффициент сопротивления вольфрама α = 5·10^–3 °С^–1?

Задача 12159

Сопротивление электролампочки 120 В, 100 Вт в накаленном состоянии больше, чем в холодном, в 10 раз. Найти ее сопротивление R в холодном состоянии и температурный коэффициент сопротивления α, если температура накала нити 2000 °С.

Задача 15248

Сопротивление манганинового провода при температуре 20 °С — 500 Ом, а при 280 °С — 500,8 Ом. Определить температурный коэффициент манганина.

Задача 15658

Электрическое сопротивление вольфрамовой нити лампы при температуре 23° равно 4 Ома. Найдите сопротивление нити при 0°. Температурный коэффициент сопротивление вольфрама 4,8·10^–3 К^–1.

Задача 21891

Обмотка катушки из медной проволоки при температуре 14°С имеет сопротивление 10 Ом. После пропускания тока сопротивление обмотки стало равно 12,2 Ом. До какой температуры нагрелась обмотка? Температурный коэффициент сопротивления меди равен 4,15·10^–3 1/К.

Задача 22051

Сопротивление R вольфрамовой нити электрической лампочкой при температуре t = 20° C равно 35,8 Ом. -8. Вольфрам имеет высокую температуру плавления, высокое удельное сопротивление, хорошую прочность и низкое давление пара. Это лучший материал для изготовления нитей накаливания среди всех чистых металлов. Но вольфрам твердый и хрупкий, и его трудно обрабатывать. Когда ток проходит через вольфрамовую проволоку и нагревается до определенной температуры, значение сопротивления вольфрамовой проволоки также увеличивается до определенного значения (как правило, значение сопротивления металлической проволоки увеличивается с температурой).

2.Параметр продукта

 Спецификация:

Диаметр, мм	Диаметр телосности, %	Вес ( 200мм ), мг	Длина мин, м
0,012−0,06	−	>0,44−10,91	700
0,06−0,1	−	>10,91−30,30	400
0,1−0,15	−	>30,30−68,18	250
0,15−0,2	−	>68. 18−121.20	150
0,2−0,35	−	>121,20−371,19	100
0,35−0,7	±1,5−±2,5	−	то же, что и 150 г
0,7−1,8	±1,0−±2,0	−	то же самое, что и 200 г

Химический состав:

Степень	Содержание W, не менее, %	Общие примеси элементов, не более, %	Каждый элемент, не более, %
В1	99. 95	0.05	0.01
Ж2	99.92	0.08	0.01

3.Характеристики продукта и применение

Особенность:

• Высокая температура

— В соответствии с конкретными приложениями, требования к высокотемпературным свойствам классифицируются.

•Консистенция диаметра

— Отклонение по массе двух последовательных 200мм-проволочных кусков составляет менее 0,5% от номинального значения.

•Прямолинейность

— Обычная вольфрамовая проволока: в соответствии с требованиями заказчика.

Прямолинейность вольфрамовой проволоки: для вольфрамовой проволоки тоньше 100 мкм вертикальная высота свободно подвешенной проволоки 500 мм должна быть не менее 450 мм;

Для вольфрамовой проволоки толщиной 100 мкм или толще максимальная высота дуги между пинтами с расстоянием 100 мм составляет 10 мм;

•Состояние поверхности

— Гладкая поверхность, без трещин, заусенцев, трещин, вмятин, точек, загрязнений жиром.

Приложение:

•Вольфрамовый нагревательный элемент                                   

•Другие компоненты нагревателя в полупроводнике

•Нить накаливания лампы, светлая нить накаливания люминесцентного света

•Плетение перчаток и веревок

4.Детали продекции

Замечания:другие размеры могут быть настроены в соответствии с требованиями

5.Квалификация и команда компании

6. Доставка, доставка и обслуживание

Доставлять:

Судоходство:

Порция:Товар может быть возвращен, если есть проблемы с качеством

7.Часто задаваемые вопросы

Q1: Могу ли я иметь образец для тестирования?

О: Да, мы приветствуем проверку качества;

Q2: Можно ли добавить мой логотип на продукт?

О: Конечно, OEM и ODM доступны для нас;

Q3: Какой у вас MOQ?

A: 1MOQ

Q4: Есть ли у вас процедуры проверки вольфрамовой проволоки?

О: 100% самоконтроль перед упаковкой. Мы предоставляем сертификат качества для каждого заказа.

Q5: Как бороться с неисправными?

О: Во-первых, наша вольфрамовая проволока производится в строгой системе контроля качества и Товар может быть возвращен, если есть проблемы с качеством;

Q6: Вы торговая компания или производитель?

О: Мы являемся фабрикой и экспортером вольфрамовой проволоки;

8.Свяжитесь с нами

Мы также можем поставить вольфрамовый лист / пластину, вольфрамовую трубку / трубу, вольфрамовый стержень / стержень, вольфрамовую лодку, вольфрамовую проволоку, вольфрамовые детали

и так далее.

Если есть что-то, что вам нужно, пожалуйста, сообщите нам размер, количество, применение и чертеж.

Мы предоставим вам нашу очень конкурентоспособную цену на чистый вольфрам и изделия из вольфрамовых сплавов.

Баоджи Ханц Металл Материал Ко., Лтд.

===================================================================================

Г-жа Элеонора Гуан

Тел: 86-917-3258886

Факс: 86-917-3258889

Wechat&Whatsapp:+86-18091719909

Электронная почта: baojihanz(@)hanztech. cn

Может быть, мы не лучший поставщик в Китае, может быть, мы не самая дешевая цена в Китае.

Но КАЧЕСТВО – ЭТО НАША КУЛЬТУРА!

Не стесняйтесь обращаться к нам, вы будете наслаждаться лучшим качеством обслуживания!

Hot Tags: вольфрамовая проволока цена отопления, Китай, поставщики, производители, фабрика, высокое качество

Какое удельное сопротивление вольфрама? — Ответы на все

Какое удельное сопротивление вольфрама?

Удельное сопротивление и проводимость различных материалов

Каково сопротивление вольфрамовой нити?

Температурный коэффициент сопротивления для вольфрама Получается, что при 120 В сопротивление составляет около 144 Ом, что в 15 раз больше морозостойкости.

Имеет ли вольфрам высокое удельное сопротивление?

В колбах используется чистый вольфрам. Свет излучается лампочкой-нитью в виде капли электрической энергии цепи.Это факт, что мы используем вольфрам для нити. Вольфрам имеет высокую температуру плавления и высокое удельное сопротивление.

Имеет ли вольфрам высокое удельное сопротивление или низкое удельное сопротивление?

Вольфрам имеет низкое удельное сопротивление. Он является хорошим проводником электричества и имеет высокую температуру плавления.

Правда ли, что чем длиннее проводник, тем выше сопротивление?

СОПРОТИВЛЕНИЕ (R) ПРОПОРЦИОНАЛЬНО ДЛИНЕ (L) Следовательно, чем длиннее проводник, тем больше сопротивление и тем меньше ток.

Почему медный провод в замкнутом контуре не нагревается, а нихромовый нагревается?

Ответ. Это связано с тем, что медная проволока не оказывает сопротивления, и, таким образом, электрический ток проходит через них, не производя тепловой энергии, тогда как нихром оказывает большое сопротивление, и, таким образом, механическая энергия дрейфующих электронов быстро превращается в тепловую энергию.

Нагревается ли нихромовая проволока?

Нихром устойчив к нагреву и коррозии в воде, а при нагревании образует тонкий слой оксида хрома, что делает его практически невосприимчивым к окислению.В частности, нихром обладает высоким сопротивлением, что приводит к его нагреву даже при воздействии небольшого электрического тока.

Насколько сильно нагревается нихромовая проволока?

Нихромовая проволока типа А имеет диапазон высоких температур до 1150°C или 2100°F.

Анизотропный размерный эффект электрического сопротивления тонких металлических пленок: Вольфрам: Journal of Applied Physics: Vol 122, No 13

Удельное сопротивление наноразмерных металлических проводников зависит от ориентации, даже если объемное сопротивление изотропно, а рассеяние сечения не зависят от импульса, ориентации поверхности и направления переноса.Это продемонстрировано с помощью комбинации измерений переноса электронов на эпитаксиальных слоях вольфрама в сочетании с моделированием переноса на основе предсказанной электронной структуры ab initio , показывая, что основной причиной анизотропного размерного эффекта является несферическая поверхность Ферми. Поверхностное рассеяние электронов вызывает увеличение удельного сопротивления эпитаксиальных слоев W(110) и W(001), измеренное при 295 и 77 K, по мере уменьшения толщины слоя от 320 до 4,5 нм. Однако удельное сопротивление больше для W(001), чем для W(110), что при описании данных классической моделью Фукса-Зондхеймера дает эффективную длину свободного пробега электронов λ * для объемного электрон-фононного рассеяния, которая почти в два раза меньше для слоев с ориентацией 110 по сравнению с слоями, ориентированными на 001, с λ(011)*= 18.8 ± 0,3 нм против λ(001)*   = 33 ± 0,4 нм при 295 K. Моделирование переноса Больцмана выполняется путем интегрирования по реальному и обратному пространству тонкой пленки и зоны Бриллюэна, соответственно, описывая электрон-фононное рассеяние приближения постоянного времени релаксации или длины свободного пробега, не зависящие от импульса, и рассеяние электронов на поверхности как граничное условие, которое не зависит от импульса электрона и ориентации поверхности. Моделирование дает количественную оценку увеличения удельного сопротивления при уменьшенной толщине пленки и предсказывает меньшее удельное сопротивление для слоев W(110), чем W(001), с моделируемым отношением λ(011)*/λ(001)* = 0.59 ± 0,01, в отличном согласии с 0,57 ± 0,01 из эксперимента. Это согласие предполагает, что анизотропия сопротивления в тонких пленках металлов с изотропным объемным переносом электронов полностью объясняется несферической поверхностью Ферми и распределением скоростей, в то время как рассеяние электронов на фононах и поверхностях может оставаться изотропным и независимым от ориентации поверхности. Моделирование правильно предсказывает анизотропию размерного эффекта удельного сопротивления, но недооценивает его абсолютную величину.Количественный анализ предполагает, что это может быть связано с (i) двукратным увеличением сечения электрон-фононного рассеяния при уменьшении толщины слоя до 5 нм или (ii) переменным временем релаксации, зависящим от волнового вектора, для электрон-фононного рассеяния. рассеяние фононов.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Это исследование финансируется Корпорацией исследований полупроводников в рамках задачи 1292.094, а через центр STARnet FAME финансируется MARCO, DARPA и SRC. Авторы также признают NSF по гранту No.1309490. Вычислительные ресурсы предоставлены Центром вычислительных инноваций RPI.

20.3 Сопротивление и удельное сопротивление – Колледж физики

Резюме

• Объясните понятие удельного сопротивления.
• Используйте удельное сопротивление для расчета сопротивления определенных конфигураций материала.
• Используйте термический коэффициент удельного сопротивления для расчета изменения сопротивления в зависимости от температуры.

Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит.Цилиндрический резистор на рис. 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра [латекс]{R}[/латекс] прямо пропорционально его длине [латекс]{L}[/латекс], подобно сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же аналогично потоку жидкости по трубе).На самом деле, [латекс]{R}[/латекс] обратно пропорционален площади поперечного сечения цилиндра [латекс]{А}[/латекс].

Рисунок 1. Однородный цилиндр длиной [латекс]{L}[/латекс] и площадью поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс]. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше его площадь поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс], тем меньше его сопротивление.

Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект.Различные материалы оказывают различное сопротивление потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление  [латекс]{\rho}[/латекс] вещества так, что сопротивление  [латекс]{R}[/латекс] объекта прямо пропорционально [латекс]{\rho} [/латекс]. Удельное сопротивление [латекс]{\rho}[/латекс] — это внутреннее свойство материала, не зависящее от его формы или размера. Сопротивление [латекс]{R}[/латекс] однородного цилиндра длиной [латекс]{L}[/латекс], площадью поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс], изготовленного из материала с удельным сопротивлением [латекс]{\rho}[/латекс], составляет

[латекс] {R =} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ rho L} {A}} [/ латекс].

В таблице 1 приведены репрезентативные значения [латекс]{\ро}[/латекс]. Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. Проводники имеют наименьшее удельное сопротивление, а изоляторы — наибольшее; полупроводники имеют промежуточное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободного заряда, в то время как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут свободно перемещаться. Полупроводники занимают промежуточное положение, имея гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладая свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. {11}}[/латекс] Таблица 1. Удельное сопротивление [латекс]{\rho}[/латекс] различных материалов при 20ºC

Пример 1: расчет диаметра резистора: нить накала фары

Нить накала автомобильной фары изготовлена ​​из вольфрама и имеет морозостойкость [латекс]{0,350 \;\Омега}[/латекс]. Если нить представляет собой цилиндр длиной 4,00 см (можно свернуть в спираль для экономии места), то каков ее диаметр?

Стратегия

Мы можем преобразовать уравнение [латекс]{R = \frac{\rho L}{A}}[/латекс], чтобы найти площадь поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс] нити из заданного Информация.Тогда его диаметр можно найти, предполагая, что он имеет круглое поперечное сечение.

Раствор

Площадь поперечного сечения, полученная перестановкой выражения сопротивления цилиндра, приведенного в [латексе]{R = \frac{\rho L}{A}}[/латекс], равна

[латекс] {A =} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {\ rho L} {R}} [/ латекс]

Подстановка данных значений и взятие [латекс]{\ро}[/латекс] из таблицы 1 дает

[латекс]\begin{array}{r @{{}={}} l} {A}\;=& {\frac{(5. {-5} \;\text{m}} \end{массив}.[/latex]

Обсуждение

Диаметр чуть меньше десятой доли миллиметра. Он заключен в кавычки только с двумя цифрами, потому что [латекс]{\rho}[/латекс] известен только с двумя цифрами.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. рис. 2.) И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы вибрируют быстрее и преодолевают большие расстояния при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, что фактически увеличивает удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100ºC или менее) удельное сопротивление [латекс] {\ rho} [/латекс] зависит от изменения температуры [латекс] {\ дельта Т} [/латекс], как выражается в следующем уравнении

[латекс]{ \rho = \rho_{0} (1 + \alpha \Delta T)},[/latex]

, где [latex]{\rho_0}[/latex] — исходное удельное сопротивление, а [latex]{\alpha}[/latex] — температурный коэффициент удельного сопротивления . (См. значения [латекс] {\ альфа} [/латекс] в таблице 2 ниже.) Для больших изменений температуры [латекс] {\ альфа} [/латекс] может варьироваться, или может потребоваться нелинейное уравнение, чтобы найти [ латекс] {\ rho} [/латекс].Обратите внимание, что [латекс] {\ альфа} [/ латекс] положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Манганин (состоящий из меди, марганца и никеля), например, имеет [латекс]{\альфа}[/латекс] , близкий к нулю (до трех цифр по шкале в таблице 2), поэтому его удельное сопротивление изменяется только немного с температурой. Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.

Рис. 2. Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает резкий скачок, а затем увеличивается почти линейно с температурой.

Обратите внимание, что [латекс]{\альфа}[/латекс] имеет отрицательное значение для полупроводников, перечисленных в таблице 2, а это означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшать [латекс] {\ rho} [/латекс] с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как [латекс]{R_0}[/латекс] прямо пропорционален [латекс]{\ро}[/латекс]. Для цилиндра мы знаем [латекс]{R = \rho L/A}[/латекс], и поэтому, если [латекс]{L}[/латекс] и [латекс]{А}[/латекс] не меняются сильно зависит от температуры, [латекс] {R} [/латекс] будет иметь ту же температурную зависимость, что и [латекс] {\ rho} [/латекс]. (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на [латекс]{L}[/латекс] и [латекс]{А}[ /латекс] примерно на два порядка меньше, чем на [латекс]{\ро}[/латекс].) Таким образом,

[латекс]{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[/латекс]

— температурная зависимость сопротивления объекта, где [латекс]{R_0}[/латекс] — исходное сопротивление, а [латекс]{R}[/латекс] — сопротивление после изменения температуры [латекс]{\ Дельта Т}[/латекс]. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры.Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Рисунок 3. Эти известные термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры. (кредит: Биол, Викисклад)

Пример 2: расчет сопротивления: сопротивление горячей нити накала

Хотя следует соблюдать осторожность при применении [латекс]{ \rho = \rho_0(1 + \alpha \Delta T)}[/latex] и [латекс]{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[ /латекс] для изменений температуры более 100ºC, для вольфрама уравнения работают достаточно хорошо при очень больших изменениях температуры.{\circ}C)]} \\[1em]= & {4.8 \;\Omega} \end{массив}.[/latex]

Обсуждение

Это значение согласуется с примером сопротивления фары в примере 1 главы 20. 2 Закон Ома: сопротивление и простые схемы.

Исследования PhET: сопротивление в проводе

Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

Рис. 4. Сопротивление в проводе

• Сопротивление [латекс]{R}[/латекс] цилиндра длиной [латекс]{L}[/латекс] и площадью поперечного сечения [латекс]{А}[/латекс] равно [латекс]{R = \frac{\rho L}{A}}[/latex], где [latex]{\rho}[/latex] — удельное сопротивление материала.
• Значения [латекс]{\rho}[/латекс] в таблице 1 показывают, что материалы делятся на три группы: проводники, полупроводники и изоляторы .
• Температура влияет на удельное сопротивление; для относительно небольших изменений температуры [латекс] {\ Delta T} [/ латекс] удельное сопротивление равно [латекс] {\ rho = \ rho_0 (1 + \ alpha \ Delta T)} [/ латекс], где [латекс] {\ rho_0}[/latex] — исходное удельное сопротивление, а αα — температурный коэффициент удельного сопротивления.
• В таблице 2 приведены значения [латекса]{\альфа}[/латекса], температурного коэффициента удельного сопротивления.
• Сопротивление [латекс]{R}[/латекс] объекта также зависит от температуры: [латекс]{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[/латекс], где [латекс]{R_0} [/latex] — исходное сопротивление, а [latex]{R}[/latex] — сопротивление после изменения температуры.

Концептуальные вопросы

1: В каком из трех полупроводниковых материалов, перечисленных в таблице 1, примеси вносят свободные заряды? (Подсказка: изучите диапазон удельного сопротивления для каждого из них и определите, имеет ли чистый полупроводник более высокую или более низкую проводимость.)

2: Зависит ли сопротивление объекта от пути прохождения тока через него? Рассмотрим, например, прямоугольный стержень — одинаково ли его сопротивление по длине и по ширине? (См. рис. 5.)

Рисунок 5. Встречает ли ток, проходящий двумя разными путями через один и тот же объект, разное сопротивление?

3: Если алюминиевый и медный провода одинаковой длины имеют одинаковое сопротивление, какой из них имеет больший диаметр? Почему?

4: Объясните, почему [латекс]{R = R_0 (1 + \alpha \Delta T)}[/latex] для изменения температуры сопротивления [латекс]{R}[/латекс] объекта не с точностью до [латекс]{\rho = \rho_0(1 + \alpha \Delta T)}[/latex], что дает температурное изменение удельного сопротивления [латекс]{\rho}[/латекс].

Задачи и упражнения

1: Чему равно сопротивление отрезка медной проволоки 12-го калибра диаметром 2,053 мм длиной 20,0 м?

2: Диаметр медной проволоки 0-го калибра 8,252 мм. Найти сопротивление такого провода длиной 1,00 км, по которому осуществляется передача электроэнергии.

3: Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление [латекс]{0,200 \;\Омега}[/латекс] при 20,0ºC, какой длины она должна быть?

4: Найдите отношение диаметра алюминиевого провода к медному, если они имеют одинаковое сопротивление на единицу длины (как в бытовой электропроводке).3 \;\text{V}}[/latex] применяется к нему? (Такой стержень можно использовать, например, для изготовления детекторов ядерных частиц.)

6: (a) До какой температуры вы должны нагреть медный провод, изначально равный 20,0 ºC, чтобы удвоить его сопротивление, пренебрегая какими-либо изменениями размеров? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

7: Резистор из нихромовой проволоки используется в приложениях, где его сопротивление не может измениться более чем на 1,00% от его значения при 20. 0ºС. В каком диапазоне температур его можно использовать?

8: Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление при 100°С на 40,0% больше, чем при 20,0°С?

9: Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10,0ºC до 55,0ºC, содержит резисторы из чистого углерода. Во сколько раз увеличивается их сопротивление в этом диапазоне?

10: (a) Из какого материала сделана проволока, если она имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление [латекс]{77.7 \;\Omega}[/латекс] при 20,0ºC? б) Каково его сопротивление при 150°С?

11: При постоянном температурном коэффициенте удельного сопротивления, каково максимальное уменьшение сопротивления константановой проволоки в процентах, начиная с 20,0ºC?

12: Проволоку протягивают через матрицу, растягивая ее в четыре раза по сравнению с первоначальной длиной. Во сколько раз увеличивается его сопротивление?

13: Медный провод имеет сопротивление [латекс]{0,500 \;\Омега}[/латекс] при 20. {\circ} \text{C}}[/latex]), когда он имеет ту же температуру, что и пациент. Какова температура тела пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0°С (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение для [латекс]{\альфа}[/латекс] может не поддерживаться при очень низких температурах. Обсудите, почему и так ли это, здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)

15: интегрированные концепции

(a) Повторите упражнение 2 с учетом теплового расширения вольфрамовой нити.{\ circ} \text{C}}[/латекс]. б) На сколько процентов ваш ответ отличается от ответа в примере?

16: необоснованные результаты

а) До какой температуры нужно нагреть резистор из константана, чтобы его сопротивление удвоилось при условии, что температурный коэффициент удельного сопротивления неизменен? б) Разрезать пополам? в) Что неразумного в этих результатах? (d) Какие предположения неразумны, а какие предпосылки противоречивы?

Сноски

1. Значения сильно зависят от количества и типов примесей
2. Значения при 20°C.

Глоссарий

удельное сопротивление

внутреннее свойство материала, независимое от его формы или размера, прямо пропорциональное сопротивлению, обозначаемому ρ

температурный коэффициент удельного сопротивления

эмпирическая величина, обозначаемая α , которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала при изменении температуры

Решения

Задачи и упражнения

1:  [латекс]{0.{-3} \;\text{A}}[/латекс]

7: от -5°C до 45°C

9: 1,03

11: 0,06%

13: −17ºC

15: (a) [латекс]{4,7 \;\Omega}[/латекс] (всего)

(б) уменьшение на 3,0%

Вольфрам идет по пути наименьшего сопротивления

Измеренное сопротивление эпитаксиальных слоев вольфрама с ориентацией кристаллов (001) и (011) в зависимости от толщины d. Поверхность Ферми вольфрама имеет цветовую кодировку в соответствии с зависящей от волнового вектора скоростью Ферми vf.При малой толщине, где преобладает поверхностное рассеяние, W(011) почти в два раза более проводящая, чем W(001). Моделирование переноса показывает, что это связано с анизотропией поверхности Ферми. Эти результаты показывают, как узкие провода в будущих компьютерных чипах можно сделать в два раза более проводящими, эффективно уменьшая требуемую электроэнергию на 50 процентов. Изображение: Даниэль Галл, Политехнический институт Ренсселера,

По мере того, как микрочипы становятся все меньше и, следовательно, быстрее, уменьшение размера их медных межсоединений приводит к увеличению электрического сопротивления на наноуровне.Поиск решения этого надвигающегося технического узкого места является серьезной проблемой для полупроводниковой промышленности.

Одна многообещающая возможность заключается в уменьшении размерного эффекта удельного сопротивления путем изменения кристаллической ориентации материалов межсоединений. Пара исследователей из Политехнического института Ренсселера провела измерения переноса электронов в эпитаксиальных монокристаллических слоях вольфрама (W) в качестве одного из таких потенциальных межсоединений. Они выполнили моделирование из первых принципов, обнаружив определенный эффект, зависящий от ориентации.Обнаруженный ими эффект анизотропного сопротивления был наиболее заметен между слоями с двумя конкретными ориентациями решетки, а именно W(001) и W(110). Работа опубликована на этой неделе в журнале Journal of Applied Physics издательства AIP Publishing.

Автор Pengyuan Zheng отметил, что в Международной дорожной карте технологий для полупроводников (ITRS) 2013 и 2015 годов содержится призыв к новым материалам заменить медь в качестве материала межсоединений, чтобы ограничить увеличение сопротивления в уменьшенном масштабе и свести к минимуму как энергопотребление, так и задержку сигнала.

В своем исследовании Чжэн и соавтор Дэниел Галл выбрали вольфрам из-за его асимметричной поверхности Ферми — его электронной энергетической структуры. Это сделало его хорошим кандидатом для демонстрации эффекта анизотропного удельного сопротивления в интересующих малых масштабах. «Сыпучий материал полностью изотропен, поэтому удельное сопротивление одинаково во всех направлениях», — говорит Галл. «Но если у нас есть тонкие пленки, то удельное сопротивление значительно различается».

Чтобы протестировать наиболее многообещающие ориентации, исследователи вырастили эпитаксиальные пленки W(001) и W(110) на подложках и провели измерения их удельного сопротивления при погружении в жидкий азот при температуре 77 Кельвинов (около -196 градусов Цельсия) и при комнатной температуре. или 295 Кельвинов.«У нас была разница в удельном сопротивлении между вольфрамом с ориентацией 001 и вольфрамом с ориентацией 110 примерно в два раза», — говорит Галл, но они обнаружили значительно меньшее удельное сопротивление в слоях W(011).

Хотя измеренный эффект анизотропного сопротивления хорошо согласовывался с тем, что они ожидали от расчетов, эффективная длина свободного пробега — среднее расстояние, на которое электроны могут перемещаться до рассеяния на границе — в экспериментах с тонкими пленками была намного больше, чем теоретическое значение для объемных вольфрам.

«Электрон движется по проводу по диагонали, ударяется о поверхность, рассеивается, а затем продолжает движение, пока не столкнется с чем-то еще, может быть, с другой стороной провода или с колебанием решетки», — говорит Галл. «Но эта модель выглядит неправильно для маленьких проводов».

Экспериментаторы считают, что это можно объяснить квантово-механическими процессами электронов, которые возникают в этих ограниченных масштабах. Электроны могут одновременно касаться обеих сторон провода или испытывать повышенную электрон-фононную связь (колебания решетки) по мере уменьшения толщины слоя, явления, которые могут повлиять на поиск другого металла для замены медных межсоединений.

«Предполагаемые преимущества проводимости родия, иридия и никеля могут быть меньше, чем предполагалось, — говорит Чжэн. Подобные открытия будут становиться все более важными по мере того, как квантово-механические весы станут все более распространенными для требований межсоединений.

Исследовательская группа продолжает изучение анизотропного размерного эффекта в других металлах с несферическими поверхностями Ферми, таких как молибден. Они обнаружили, что ориентация поверхности относительно ориентации слоя и направления переноса имеет жизненно важное значение, поскольку она определяет фактическое увеличение удельного сопротивления при этих уменьшенных размерах.

«Результаты, представленные в этой статье, ясно демонстрируют, что правильный выбор ориентации кристаллов может снизить сопротивление нанопроволок», — говорит Чжэн. Важность работы выходит за рамки современной наноэлектроники и касается новых и развивающихся технологий, включая прозрачные гибкие проводники, термоэлектрики и мемристоры, которые потенциально могут хранить информацию. «Это проблема, которая определяет, что вы можете сделать в следующей технологии», — говорит Галл.

Источник: Американский институт физики

Электрическое сопротивление — Практика — Гиперучебник по физике