Avtonova37.ru

Авто мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чем толще провод тем меньше сопротивление

Как вычислить сопротивление проводника

Использование меди в электротехнических устройствах обусловлено двумя факторами: хорошей проводимостью и относительной дешевизной. При проектировании или ремонте линий электропередач или электронных приборов, необходимо учитывать сопротивление медных проводов. Пренебрежение данным параметром приведет к поломке электрической системы.

Что такое сопротивление медного провода

В металлах ток образуется при появлении электрического поля. Оно «заставляет» двигаться электроны упорядоченно, в одном направлении. Электроны дальних орбит атома, слабо удерживаемые ядром, формируют ток.

При прохождении отрицательных частиц сквозь кристаллическую решетку молекул меди, они сталкиваются с атомами и другими электронами. Возникает препятствие или сопротивление направленному движению частиц.

Для оценки противодействия току была введена величина «электрическое сопротивление» или «электрический импеданс». Обозначается она буквой «R» или «r». Вычисляется сопротивление по формуле Георга Ома: R=, где U — разность потенциалов или напряжение, действующее на участке цепи, I — сила тока.

Важно! Чем выше значение импеданса металла, тем меньший ток проходит по нему, и именно медные проводники так широко распространены в электротехнике, благодаря этому свойству.

Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации.

Что влияет на сопротивление медного провода

Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:

  • Удельного сопротивления;
  • Площади сечения проволоки;
  • Длины провода;
  • Внешней температуры.

Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.

Удельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.

Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения. Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.

Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20[1+ α(t−20°C)]. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.

Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.

Согласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.

Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».

Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения.

Читать еще:  Чертежи подрамника на ниву 21213

Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.

Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.

Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление.

Как узнать сопротивление 1 метра медного провода

После выяснения всех факторов, влияющих на резистентность медного провода, можно объединить их в формуле зависимости сопротивления от сечения проводника и узнать, как вычислить этот параметр. Математическое выражение выглядит следующим образом: R= pl/s, где:

  • ρ — удельное сопротивление;
  • l — длина проводника, при нахождении сопротивления медного проводника длиной 1 м, l = 1;
  • S— площадь поперечного сечения.

Для вычисления S, в случае провода цилиндрической формы, используется формула: S = π ∙ r2 = π d2/4 ≈ 0.785 ∙ d2, здесь:

  • r — радиус сечения провода;
  • d — его диаметр.

Если провод состоит из нескольких жил, то суммарная площадь будет равна: S = n d2/1,27, где n — количество жил.

Если проводник имеет прямоугольную форму, то S = a ∙ b, где a — ширина прямоугольника, b — длина.

Важно! Узнать диаметр сечения можно штангенциркулем. Если его нет под рукой, то намотать на любой стержень измеряемую проволоку, посчитать количество витков, желательно, чтобы их было не меньше 10 для большей точности. После этого измерить намотанную часть проводника, и разделить значение на количество витков.

Как правильно рассчитать сопротивление провода по сечению

Проектируя электрическую сеть, необходимо правильно подобрать сечение кабеля, чтобы его резистентность не была высокой. Большой импеданс вызовет падение напряжения выше допустимого значения. В результате подключенное к сети электрическое устройство может не заработать. Также, провода начнут перегреваться.

Для правильного расчета минимального сечения необходимо учесть следующие факторы:

  • По стандартам ПУЭ падение напряжения не должно быть больше 5%.
  • В бытовых условиях ток проходит по двум проводам. Поэтому, при расчете величину сопротивления нужно умножить на 2.
  • Учитывать нужно мощность всех подключенных приборов на линии. Для развития предусмотреть запас по нагрузке.

Как вычислить сопротивление проводника по формуле? Для примера можно рассмотреть задачу. Требуется определить: достаточно ли будет медного кабеля сечением 2,5 мм2 и длиной 30 метров для подключения оборудования мощностью 9 кВт.

Читать еще:  Распиновка зеркал гранта лифтбек

Задача решается следующим образом:

  • Резистентность медного кабеля будет равна:

2 ∙ (ρ ∙ L) / S = 2 ∙ (0,0175 ∙ 30) / 2,5 = 0,42 Ом.

  • Для нахождения падения напряжения нужно определить силу тока, по формуле: I= P/U.

Здесь P — суммарная мощность оборудования, U — напряжение в цепи. Тогда сила тока будет равна: I = 9000 / 220 = 40,91 А.

  • Используя закон Ома, можно найти падение напряжения по кабелю: ΔU = I ∙ R = 40, 91 ∙ 0,42 = 17,18 В.
  • От 220 В процент падения составит: U% = (ΔU / U) ∙ 100% = (17,18 / 220) ∙ 100% = 7, 81%>5%.

Падение напряжение выходит за пределы допустимого значения, значит необходимо использовать кабель большего сечения.

Таблица сопротивления медного провода

Узнать резистентность проводника можно по таблицам. В них содержатся готовые результаты вычислений для разных кабелей.

Например, сопротивление меди на метр для различных сечений можно определить без вычислений, из соответствующей таблицы.

Важно! Таблицы не содержат данные о всех сечениях. Если нужно узнать величину импеданса для неуказанного кабеля, то находится среднее значение между двумя ближайшими известными сопротивлениями.

Расчет сопротивления кабеля является важной задачей при проектировании электрической системы. Воспользовавшись формулами или таблицами, можно успешно ее решить.

Электроника для начинающих

Измерение электропроводности проводников

Измерение электропроводности проводников

Измерение электропроводности позволяет ответить на вопрос, цела электрическая цепь или нет. Проще всего охарактеризовать понятие электропроводности, используя обычный проводник.

  • Короткое замыкание представляет собой бесконечную электропроводность, или, на практике, очень большую проводимость между двумя любыми точками одного целого проводника. Мультиметр, которым измеряют сопротивление такого проводника, покажет 0 Ом.
  • Разрыв цепи представляет собой отсутствие электропроводности цепи, т.е. наличие в ней разрыва. Мультиметр, которым измеряют проводимость такого проводника, покажет бесконечное сопротивление, т.е. наличие столь большого сопротивления, что прибор не может зарегистрировать его.

    При тестировании кабеля, состоящего из множества отдельных изолированных жил. часто возникает необходимость определить, не касаются ли отдельные провода друг друга, т.е. не замкнуты ли они между собой. Если короткое замыкание действительно присутствует, то подключенное устройство почти наверняка не заработает, а потому выполнение данного теста целесообразно проводить в первую очередь каждый раз, как какой-то электронный прибор не функционирует.

    Для проведения теста нужно воспользоваться следующим алгоритмом, состоящим из двух фаз.

  • Тест электропроводности каждого проводника. Коснитесь щупами мультиметра обоих концов каждого отдельного провода Если проводник исправен, то на дисплее мультиметра должно появиться показание, близкое к 0 (нулю) Ом. Сопротивление, превышающее хотя бы несколько Ом, свидетельствует о возможном разрыве. (Сопротивление проводника зависит от его длины и площади сечения — чем больше длина и чем меньше сечение, тем больше сопротивление. Также сопротивление зависит от типа материала; так наилучшая проводимость наблюдается у меди, алюминия и серебра.)
  • Тест изолированных проводников на наличие короткого замыкания между собой. Коснитесь щупами мультиметра концов отдельных изолированных проводов. Если между проводниками нет короткого замыкания, то на дисплее мультиметра должно появиться показание, значительно превышающее 0 (нуль) Ом. Если же цифра равна нулю или близка к этому, то речь идет, скорее всего, о замыкании пары проводников между собой.

    Читать еще:  Форд фокус 2 рестайлинг описание

    Даже проводник сопротивляется электронам

    Почему при тестировании электропроводности исправных проводников на дисплее мультиметра нуль появляется далеко не всегда? Дело в том, что любые электрические цепи — и проводники в том числе — сопротивляются направленному потоку электронов; это это сопротивление и отображается в виде какого-то числа ом. Даже совсем короткие участки провода имеют свое сопротивление, но посколько оно обычно очень мало, то мы не измеряем его всякий раз, чтобы узнать точную цифру. Однако, чем длиннее провод, тем больше эго сопротивление, особенно если он имеет малый диаметр. Таким образом, можно утверждать, что чем толще провод, тем меньшим будет его сопротивление на каждый метр длины. Ну, и, конечно даже несмотря на то, что показания тестера и не равны в точности нулю, низкое сопротивление проводника дает основание утверждать, что проводник исправен.

    Итак, при тестировании двух отдельных проводов, которые не соединяются в схеме между собой, на дисплее мультиметра должен появиться символ бесконечного сопротивления (зашкал), не так ли? В общем, правильно, однако есть и оговорка: хотя напрямую эти проводники и не связаны между собой, они могут соединятся друг с другом через элементы и цепи электрической схемы. Этот, второй путь для тока, имеет свое собственное сопротивление при измерении тестером и влияет на показания прибора. (Два пути для тока — непосредственно между самими проводниками (предполагаем, что сопротивление между ними бесконечно и ток здесь не течет) и через электрическую схему — представляют собой параллельно включенные сопротивления, а, как сказано в главе 7, общее сопротивление параллельно включенных резисторов меньше или равно наименьшему сопротивлению всей цепи (то есть, в нашем случае, схемы).) Таким образом, не стоит хвататься за голову, если при измерении сопротивления между совершенно не подключенными напрямую проводниками, на экране прибора появится отличное от бесконечности показание.

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector