Электр кедергісі: материалдар, формула және теңдеу
2025-08-07 37808

Электрлік кедергіліктер электр тогының ағынының қаншалықты тамыр болатындығын көрсетеді.Бұл бізге қай материал жақсы өткізгіштер немесе оқшаулағыштар екенін түсінуге көмектеседі.Бұл оны схемаларды жобалау, сымдарды таңдауда және электроника үшін қажетті материалдарды таңдауда пайдалы етеді.Осы мақалада сіз қандай қарқынды, оны қалай есептеу керектігін және неге маңызды екенін білесіз.

Каталог

1-сурет. Электр кедергісі

Электр кедергісі дегеніміз не?

Электр кедергісі - бұл электр тогының ағымына қаншалықты қатты әсер ететін материалдың меншігі.Бұл электрондардың қозғалысына қарсылық білдіру және кері электр өткізгіштік болып табылады.Жоғары төзімділік дегеніміз, материал электр энергиясын жүргізуге қабілетті, ал төменгі төзімділіктің жақсы өткізгіштігін көрсетеді.

Резистшілік үшін қолданылатын бірліктер

Жүйе	Тұруға қарсы бірлігі	Рәміз
Си (Стандартты)	Ом метр	Ωω
CGS (Центметр-грамм)	Ом сантиметр	· · См
MKS (Метрограм-секунд)	Ом метр	Ωω
Империялық (сирек қолданылады)	Ом дюймно	Ω ω
Туынды Құрылғы (микроскаль)	Микрофон сантиметр	ωω · · · · · · · · · · · · · ·
Туынды Құрылғы (өндірістік пайдалану)	Микрофон метр	ωωω m

Электр кедергісін қалай есептеу керек

Екі стандартты формула жағдайға және қол жетімді мәліметтерге байланысты, төзімділікті анықтауға және есептеуге көмектеседі.

Формула 1: электр өрісінің және ток тығыздығының көмегімен

Бұл формула тосқауыл (ρ) электр өрісінің (e) қатынасы ретінде (e) ағымдық тығыздыққа (J) білдіреді.Ол физика ғылымдарында, материал микроскопиялық деңгейде қалай әрекет ететінін түсіну үшін қолданылады.

• ρ (төзімділік): Охм-метрлер (ωω M)

• e (электр өрісі): метрге (V / м) вольттар

• j (ағымдағы тығыздық): бір шаршы метрге арналған ампер (A / M)²)

Бұл теңдеу материалдың ішкі құрылымы электр өрісіне ұшыраған кезде ағымдағы қалай қозғалғанына қалай әсер ететіні түсіндіріледі.

2 формула: қарсылық, ұзындығы және көлденең аймақты пайдалану

Практикалық қосымшаларда бұл формула жиі кездеседі.Ол өлшенетін физикалық қасиеттерге негізделген кедергілерді есептейді:

• R (қарсылық): Ом (ω)

• a (көлденең аудан): шаршы метр (м²)

• L (Ұзындығы): метр (м)

Егер кедергілік бірдей болса, материалдың ұзындығын жоғарылатса немесе оның көлденең аймағын азайтып, қарсылықты арттырады.Керісінше, ұзындығын азайту немесе ауданның жоғарылауы қарсылыққа кедергі келтіреді.

Резетсіздіктің өзі - бұл материалдың бекітілген меншігі, бірақ қарсылық объектінің өлшемдеріне байланысты өзгеруі мүмкін.Мысалы, мыс төмен төзімділігі бар, бұл оны сымдарға өте ыңғайлы етеді, ал резеңке жоғары төзімділікке ие және изолятор ретінде қолданылады.

Электр кедергісі мен кедергілер арасындағы айырмашылық

Сурет 2

Электр кедергісі электр тогының ағынының ағынының ағынының ағынының ағынының ағынының ағынының ағымы қанша болатынын сипаттайды, оған төзімділік осы материалдан жасалған нақты объектінің ағымдағы ағымға қалай әсер ететінін білдіреді.ҚАУІПСІЗДІК Берілген материал үшін тұрақты болып тұрады, бірақ қарсылық объектінің ұзындығына және көлденең аймақтың өзгеруіне байланысты өзгереді.

Мысалы, бір материалдан жасалған екі сымның әр түрлі болуы мүмкін, егер біреуі екіншісіне қарағанда әлдеқайда ұзақ немесе жұқа болса.Себебі, қарсылық ұзындығымен жоғарылайды және енімен төмендейді.Қарым-қатынас формула бойынша сипатталған:

$$\mathrm{Патрондылық}=\rho \frac{\mathrm{Өшпін}}{А}$$

Қайда:

• R - бұл қарсылық (ω)

• ρ - бұл төзімділік (ωω м)

• L - бұл материалдың ұзындығы (м)

• A - көлденең аудан (м²)

Бұл формула қарсылық материалдың төзімділігіне де, оның мөлшеріне де байланысты екенін көрсетеді.

Сымдарда бұл формула сымның ұзындығы мен диаметрі арқылы қарсылықты есептеуге көмектеседі.Жіңішке парақтар немесе фильмдер үшін бірдей принцип қолданылады, бірақ ауданның ені қалыңдығы бойынша жазылған.Бұл жағдайда параққа төзімділік жиі қолданылады:

Мысал:

Нихромды сым:

• ρ = 1.10 × 10^(-6)Ω⋅м

• Ұзындығы = 1,5 м және

• Аумақ = 0,5 мм (бұл 0,5 × 10)^(-6) м²)

Қарсылық бар:

$$\mathrm{Патрондылық}=\frac{1.1\times {10}^{-6}\times 1.5}{0.5\times {10}^{-6}}=3.3\Omega$$

Жіңішке парақтар немесе фильмдер үшін бірдей принцип қолданылады, бірақ ауданның ені қалыңдығы бойынша жазылған.Бұл жағдайда параққа төзімділік жиі қолданылады:

$$\mathrm{Патрондылық}={\mathrm{Патрондылық}}_{С}\frac{\mathrm{Өшпін}}{\mathrm{дүние}}$$

Мұндағы Rs - бір шаршыға арналған парақтың қарсылығы (ω / □).Бұл қалыңдығы тұрақты болған жұқа қабық тәрізді материалдар үшін пайдалы.

Электр кедергісіне әсер ететін факторлар

Материалдың электр кедергісіне бірнеше фактор әсер етеді.

Материал түрі

Әр түрлі материалдарда әртүрлі атомдық құрылымдар бар, бұл электрондардың қаншалықты оңай ағып кетуіне әсер етеді.Мыс пен алюминий сияқты жақсы өткізгіштер төмен төзімділікке ие, ал оқшаулағыштар резеңке немесе әйнектің тығыздығы жоғары төзімділікке ие.

Температура

Дирижерлердің көпшілігінде, төзімділік температурамен жоғарылайды.Атомдар жылумен көбірек дірілдегендей, олар электрондардың ағынына кедергі келтіреді.Керісінше, жартылай өткізгіштер көбінесе зарядтау тасымалдаушыларының өсуіне байланысты жоғары температурада қарсылық көрсетті.

Кірлер

Материалға қоспалар қосу электрондардың ағынын бұзуы және кедергілерді арттыруы мүмкін.Жартылай өткізгіштерде бұл процесс допинг деп аталады және электрлік мінез-құлықты бақылау үшін әдейі қолданылады.

Кристалл ақаулары

Тристалды құрылымдағы, мысалы, астық шекаралары немесе дислокация сияқты кемшіліктер, электрондар шашыратады және төзімділік жоғарылайды.Біркелкі кристалды құрылымдары бар материалдар жақсаруға бейім.

Механикалық штамм

Материалды созу, қысу немесе иілу оның ішкі атомдық келісімді өзгерте алады.Бұл деформация құрылымның қалай әсер ететініне байланысты, көбейе алады немесе азаяуы мүмкін.

Жалпы электр материалдарының резистивті мінез-құлқы

3-сурет. Жалпы электр материалдарының резервтік мінез-құлқы

Материалдардың кедергісі температурамен өзгереді, ал бұл өзгеріс температура коэффициентімен анықталады.Жоғары коэффициент бар материалдар Толығырақ v ariat ионын температурасы жоғарылайды.Бұл мінез-құлық термистор сияқты температуралық-сезімтал компоненттерде пайдалы, бірақ дәл тізбектер үшін өте ыңғайлы емес.Тұрақты төзімділікті қамтамасыз ету үшін металл фольга резисторлары олардың төмен және дәйекті кедергілерге байланысты жиі қолданылады.

Жалпы резистор материалдарына Никром және Констант кіреді.Nichrome жоғары төзімділікті ұсынады және жылу мен тотығуға қарсы тұрады, бірақ оны дәнекерлеу қиын.Константан, керісінше, оңай, соншалықты оңай, температуралық коэффициенті өте төмен, оны қарсылық тұрақтылығын қажет ететін қосымшалар үшін қолайлы етеді.

Электр кедергісі, өткізгіштік және температура коэффициенті 20 ° C

Материал	Төзімділік ρ (ωω м)	Өткізгіштік (S / м)	Температура коэффициенті (1/2 / ° C) × 10⁻⁻³.	ЕСталдар
Күміс	1.59 × 10⁻⁸	6.30 × 10⁷	3.8	Ең жақсы Табиғи өткізгіш
Мыс (таза)	1.68 × 10⁻⁸	5.96 × 10⁷	3.9	Кеңінен сымдарда қолданылады
Алтын	2.44 × 10⁻⁸	4.10 × 10⁷	3.4	Коррозияға төзімді
Алюминий	2.82 × 10⁻⁸	3.50 × 10⁷	3.9	Жайғақ дирижер
Кальций	3.36 × 10⁻⁸	2.97 × 10⁷	4.1 (Шамамен)	Реезерлер металл
Бериллий	4.00 × 10⁻⁸	2.50 × 10⁷	3.6	Күшті, Жеңіл металл
Рәміз	4.51 × 10⁻⁸	2.22 × 10⁷	4.3	Берік, қымбат қымбатты
Вольфрам	5.60 × 10⁻⁸	1.79 × 10⁷	4.5	Биік балқу нүктесі
Мырыш	5.90 × 10⁻⁸	1.69 × 10⁷	3.7	Пайдаланылған мырыштандыруда
Никель	6.99 × 10⁻⁸	1.43 × 10⁷	6	Магниттік қолданбалар
Литий	9.28 × 10⁻⁸	1.08 × 10⁷	6	Батарея материал
Үтік	1.00 × 10⁻⁷	1.00 × 10⁷	5	Магниттік өзек
Платина	1.06 × 10⁻⁷	9.43 × 10⁶	3.9	Ат қора сілтеме
Фольга	1.09 × 10⁻⁷	9.17 × 10⁶	4.5	Дәнекерлеу қорытпа
Бастау	2.20 × 10⁻⁷	4.55 × 10⁶	3.9	Қолқаржайтын пайдалану
Жез (70/30)	~ 6.0 × 10⁻⁸	~ 1.6 × 10⁷	1.5-2.0	Пайдаланылған Қосқыштарда
Манганин	4.82 × 10⁻⁷	2.07 × 10⁶	0.002	Дәлдік үстізорлар
Константан	4.90 × 10⁻⁷	2.04 × 10⁶	0.008	Ат қора қарсыласу
Куброниктік (70/30)	~ 5.0 × 10⁻⁷	~ 2.0 × 10⁶	0.006	Коррозияға төзімді
Никром	1.10 × 10⁻⁶	9.09 × 10⁵	0.4	Жылыту элементтер
Сынап	9.80 × 10⁻⁷	1.02 × 10⁶	0.9	Улы, ескірген
Көміртегі (Аморфты)	5 × 10⁻⁴-ден 8 × 10⁻⁴ дейін	1.25 × 10³ 10³ 10822	-0.5	Пайдаланылған көміртегі резистерлерінде
Графигі	~ 1 × 10⁻⁵	~ 10⁴	Әр түрлі	Төмен деңгей дирижер
Кремний (Допед)	~ 10⁻⁻³ 10²-ге дейін	Тәуелді допинг туралы	Жоқ	Жартылай өткізгіш материал
Үтік Оксид (фео₃)	~ 10² 10 жылға дейін	Өте аласа	Жағымсыз	Пайдаланылған Термистерде

Электр кедергісінің қосымшалары

4-сурет. Электр кедергісінің қолданылуы

• Дирижерлер мен оқшаулағыштар - мыс сияқты төмен төзімділігі бар, олар сымдар үшін қолданылады, ал оқшаулағыш ретінде резеңке әсер етеді.

• Температура датчиктері - термисторлар мен RTDS температураны дәл өлшеу үшін төзімділікке сүйенеді.

• Электрондық резисторлар - резисторлар тізбектердегі нақты бақылау үшін тұрақты төзімділігі бар материалдарды пайдаланады.

• Қыздыру элементтері - Никром сияқты жоғары төзімді қорытпалар жылытқыштар мен құрылғыларда қолданылатын ағымдағы ағындардан жылу шығарады.

• Жартылай өткізгіштер - кремний сияқты материалдар чиптер, диодтар мен транзисторлар жасауға кедергі келтірді.

• Геофизикалық зерттеулер - топырақ пен жыныстарға төзімділік су, минералдар немесе жер құрылымын зерттеу үшін өлшенеді.

• Коррозияны анықтау - өсуден арылу құбырлары немесе көпірлер сияқты металдарда коррозияға мүмкіндік береді.

Медициналық диагностика - ұлпаның төзімділігі бейнелеу құралдарында ауытқуларға көмектеседі.

Қорытынды

Электр кедергісін түсіну бізге электр қуаты олар арқылы ағып жатқан кезде қалай жүретіні туралы жақсы түсінік береді.Датчиктерді жобалауға арналған датчиктер немесе жылыту элементтері үшін оң жақ металды таңдаудан бастап көптеген электр және электронды жүйелерде төзімділік маңызды.