लोहे की प्रतिरोधकता क्या है। विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध

भौतिकी के अधिकांश नियम प्रयोगों पर आधारित हैं। इन कानूनों के शीर्षकों में प्रयोगकर्ताओं के नाम अमर हैं। उनमें से एक जॉर्ज ओम थे।

जॉर्ज ओम के प्रयोग

उन्होंने बिजली के साथ परस्पर क्रिया पर प्रयोगों के दौरान स्थापित किया विभिन्न पदार्थ, धातुओं सहित, घनत्व, विद्युत क्षेत्र की ताकत और किसी पदार्थ के गुणों के बीच मूलभूत संबंध, जिसे "चालकता" कहा जाता है। इस पैटर्न से संबंधित सूत्र, जिसे "ओम का नियम" कहा जाता है, इस प्रकार है:

जे = ई , जिसमें

• जे- घनत्व विद्युत प्रवाह;
• λ — विशिष्ट चालकता, जिसे "विद्युत चालकता" भी कहा जाता है;
• इ- विद्युत क्षेत्र की ताकत।

कुछ मामलों में, चालकता को इंगित करने के लिए एक अलग अक्षर का उपयोग किया जाता है। ग्रीक वर्णमाला — σ . विशिष्ट चालकता पदार्थ के कुछ मापदंडों पर निर्भर करती है। इसका मूल्य तापमान, पदार्थ, दबाव, अगर यह एक गैस है, और सबसे महत्वपूर्ण बात, इस पदार्थ की संरचना से प्रभावित होता है। ओम का नियम केवल सजातीय पदार्थों के लिए मनाया जाता है।

अधिक सुविधाजनक गणना के लिए, चालकता के पारस्परिक का उपयोग किया जाता है। इसे "प्रतिरोधकता" कहा जाता था, जो उस पदार्थ के गुणों से भी जुड़ा होता है जिसमें विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, निरूपित ग्रीक अक्षर ρ और ओम * मी का आयाम है। लेकिन चूंकि विभिन्न भौतिक घटनाओं के लिए अलग-अलग सैद्धांतिक औचित्य लागू होते हैं, प्रतिरोधकता के लिए वैकल्पिक सूत्रों का उपयोग किया जा सकता है। वे धातुओं के शास्त्रीय इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत के साथ-साथ क्वांटम सिद्धांत का प्रतिबिंब हैं।

सूत्रों

इन थकाऊ में, सामान्य पाठकों के लिए, बोल्ट्ज़मैन के स्थिरांक, अवोगाद्रो के स्थिरांक और प्लैंक के स्थिरांक जैसे कारक प्रकट होते हैं। इन स्थिरांकों का उपयोग गणना के लिए किया जाता है जो एक कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों के मुक्त पथ, थर्मल गति के दौरान उनकी गति, आयनीकरण की डिग्री, पदार्थ की एकाग्रता और घनत्व को ध्यान में रखते हैं। एक शब्द में, एक गैर-विशेषज्ञ के लिए सब कुछ काफी कठिन है। निराधार न होने के लिए, आगे आप परिचित हो सकते हैं कि वास्तविकता में सब कुछ कैसा दिखता है:

धातुओं की विशेषताएं

चूँकि इलेक्ट्रॉनों की गति पदार्थ की एकरूपता पर निर्भर करती है, धातु के कंडक्टर में करंट उसकी संरचना के अनुसार बहता है, जो कंडक्टर में इलेक्ट्रॉनों के वितरण को प्रभावित करता है, इसकी असमानता को ध्यान में रखते हुए। यह न केवल अशुद्धता समावेशन की उपस्थिति से, बल्कि शारीरिक दोषों से भी निर्धारित होता है - दरारें, voids, आदि। कंडक्टर की अमानवीयता इसकी प्रतिरोधकता को बढ़ाती है, जो मैथिसेन नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

यह सरल-से-समझने वाला नियम, वास्तव में, कहता है कि एक वर्तमान-वाहक कंडक्टर में कई अलग-अलग प्रतिरोधकों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। और परिणामी मूल्य उनका योग होगा। शर्तें प्रतिरोधकता होंगी क्रिस्टल लैटिसधातु, अशुद्धता और कंडक्टर दोष। चूंकि यह पैरामीटर पदार्थ की प्रकृति पर निर्भर करता है, इसलिए इसकी गणना के लिए संबंधित नियमितताएं निर्धारित की जाती हैं, जिसमें मिश्रित पदार्थ भी शामिल हैं।

इस तथ्य के बावजूद कि मिश्र धातु भी धातु हैं, उन्हें एक अराजक संरचना के समाधान के रूप में माना जाता है, और प्रतिरोधकता की गणना के लिए यह मायने रखता है कि मिश्र धातु की संरचना में कौन सी धातुएं शामिल हैं। मूल रूप से, दो-घटक मिश्र धातुओं में से अधिकांश जो संक्रमण से संबंधित नहीं हैं और दुर्लभ पृथ्वी धातुएं नोदहाइम के नियम के विवरण के अंतर्गत आती हैं।

एक अलग विषय के रूप में, धातु की पतली फिल्मों की प्रतिरोधकता पर विचार किया जाता है। तथ्य यह है कि इसका मूल्य एक ही धातु से बने बल्क कंडक्टर की तुलना में अधिक होना चाहिए, यह मानने के लिए काफी तार्किक है। लेकिन साथ ही, फिल्म के लिए एक विशेष फुच्स अनुभवजन्य सूत्र पेश किया गया है, जो प्रतिरोधकता और फिल्म मोटाई की अन्योन्याश्रयता का वर्णन करता है। यह पता चला है कि फिल्मों में, धातु अर्धचालक के गुणों को प्रदर्शित करती है।

और चार्ज ट्रांसफर की प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनों से प्रभावित होती है जो फिल्म की मोटाई की दिशा में आगे बढ़ते हैं और "अनुदैर्ध्य" चार्ज के आंदोलन में हस्तक्षेप करते हैं। उसी समय, वे फिल्म कंडक्टर की सतह से परावर्तित होते हैं, और इस प्रकार एक इलेक्ट्रॉन अपनी दो सतहों के बीच पर्याप्त रूप से लंबे समय तक दोलन करता है। प्रतिरोधकता बढ़ाने का एक अन्य महत्वपूर्ण कारक कंडक्टर का तापमान है। तापमान जितना अधिक होगा, प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। इसके विपरीत, तापमान जितना कम होगा, प्रतिरोध उतना ही कम होगा।

धातु तथाकथित "कमरे" तापमान पर सबसे कम प्रतिरोधकता वाले पदार्थ हैं। एकमात्र गैर-धातु जो कंडक्टर के रूप में इसके उपयोग को सही ठहराती है, कार्बन है। ग्रेफाइट, जो इसकी किस्मों में से एक है, व्यापक रूप से स्लाइडिंग संपर्क बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें प्रतिरोधकता और फिसलने वाले घर्षण के गुणांक जैसे गुणों का एक बहुत ही सफल संयोजन है। इसलिए, ग्रेफाइट मोटर ब्रश और अन्य स्लाइडिंग संपर्कों के लिए एक अनिवार्य सामग्री है। औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले मुख्य पदार्थों के प्रतिरोधकता मूल्य नीचे दी गई तालिका में दिखाए गए हैं।

अतिचालकता

गैसों के द्रवीकरण के अनुरूप तापमान पर, यानी तरल हीलियम के तापमान तक, जो कि - 273 डिग्री सेल्सियस है, प्रतिरोधकता लगभग पूरी तरह से गायब हो जाती है। और न केवल अच्छे धातु कंडक्टर जैसे चांदी, तांबा और एल्यूमीनियम। लगभग सभी धातुएँ। ऐसी स्थितियों के तहत, जिन्हें अतिचालकता कहा जाता है, धातु संरचना का विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत आवेशों की गति पर कोई निरोधात्मक प्रभाव नहीं होता है। इसलिए, पारा और अधिकांश धातुएं अतिचालक बन जाती हैं।

लेकिन, जैसा कि यह निकला, अपेक्षाकृत हाल ही में 20 वीं शताब्दी के 80 के दशक में, सिरेमिक की कुछ किस्में सुपरकंडक्टिविटी में भी सक्षम हैं। और इसके लिए आपको लिक्विड हीलियम का इस्तेमाल करने की जरूरत नहीं है। ऐसी सामग्री को उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स कहा जाता है। हालांकि, कई दशक पहले ही बीत चुके हैं, और उच्च तापमान वाले कंडक्टरों की सीमा में काफी विस्तार हुआ है। लेकिन ऐसे उच्च तापमान वाले अतिचालक तत्वों का बड़े पैमाने पर उपयोग नहीं देखा जाता है। कुछ देशों में, उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स के साथ पारंपरिक तांबे के कंडक्टरों के प्रतिस्थापन के साथ एकल स्थापना की गई है। उच्च तापमान अतिचालकता के सामान्य मोड को बनाए रखने के लिए, तरल नाइट्रोजन आवश्यक है। और यह एक तकनीकी समाधान बहुत महंगा साबित होता है।

इसलिए, तांबे और एल्यूमीनियम पर प्रकृति द्वारा दी गई प्रतिरोधकता का कम मूल्य, अभी भी उन्हें विद्युत प्रवाह के विभिन्न कंडक्टरों के निर्माण के लिए अपरिहार्य सामग्री बनाता है।

विषय:

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, इलेक्ट्रिकल सर्किट के मुख्य तत्वों में से एक तार होते हैं। उनका कार्य कम से कम नुकसान के साथ विद्युत प्रवाह को पारित करना है। प्रायोगिक तौर पर, यह लंबे समय से निर्धारित किया गया है कि बिजली के नुकसान को कम करने के लिए तारों को चांदी से सबसे अच्छा बनाया जाता है। यह धातु है जो ओम में न्यूनतम प्रतिरोध के साथ एक कंडक्टर के गुण प्रदान करती है। लेकिन चूंकि यह महान धातु महंगी है, इसलिए उद्योग में इसका उपयोग बहुत सीमित है।

और तारों के लिए मुख्य धातुएं एल्यूमीनियम और तांबा हैं। दुर्भाग्य से, बिजली के कंडक्टर के रूप में लोहे का प्रतिरोध इतना अच्छा है कि इससे एक अच्छा तार नहीं बनाया जा सकता। कम लागत के बावजूद, इसका उपयोग केवल विद्युत पारेषण लाइन तारों के लिए वाहक आधार के रूप में किया जाता है।

इस तरह के विभिन्न प्रतिरोध

प्रतिरोध को ओम में मापा जाता है। लेकिन तारों के लिए, यह मान बहुत छोटा है। यदि आप प्रतिरोध माप मोड में एक परीक्षक के साथ मापने का प्रयास करते हैं, तो प्राप्त करें सही परिणामये मुश्किल होगा। इसके अलावा, कोई फर्क नहीं पड़ता कि हम कौन सा तार लेते हैं, इंस्ट्रूमेंट पैनल पर परिणाम थोड़ा अलग होगा। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वास्तव में इन तारों का विद्युत प्रतिरोध बिजली के नुकसान को समान रूप से प्रभावित करेगा। इसे सत्यापित करने के लिए, उस सूत्र का विश्लेषण करना आवश्यक है जिसके द्वारा प्रतिरोध की गणना की जाती है:

यह सूत्र मात्राओं का उपयोग करता है जैसे:

यह पता चला है कि प्रतिरोध प्रतिरोध को निर्धारित करता है। एक अन्य प्रतिरोध का उपयोग करके एक सूत्र द्वारा गणना की गई प्रतिरोध है। यह विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध ρ (ग्रीक अक्षर ro) विद्युत चालक के रूप में किसी विशेष धातु के लाभ को निर्धारित करता है:

इसलिए, यदि तांबे, लोहा, चांदी, या किसी अन्य सामग्री का उपयोग समान तार या विशेष डिजाइन के कंडक्टर बनाने के लिए किया जाता है, अग्रणी भूमिकायह वह सामग्री है जो इसके विद्युत गुणों में खेलेगी।

लेकिन वास्तव में, प्रतिरोध की स्थिति उपरोक्त सूत्रों का उपयोग करके गणना की तुलना में अधिक जटिल है। ये सूत्र कंडक्टर के व्यास के तापमान और आकार को ध्यान में नहीं रखते हैं। और बढ़ते तापमान के साथ, तांबे की प्रतिरोधकता, किसी भी अन्य धातु की तरह, अधिक हो जाती है। इसका एक बहुत ही स्पष्ट उदाहरण एक गरमागरम प्रकाश बल्ब होगा। आप एक परीक्षक के साथ इसके सर्पिल के प्रतिरोध को माप सकते हैं। फिर इस लैम्प से परिपथ में धारा को मापकर ओम के नियम के अनुसार चमक अवस्था में इसके प्रतिरोध की गणना कीजिए। एक परीक्षक के साथ प्रतिरोध को मापने पर परिणाम बहुत अधिक होगा।

इसी तरह, तांबा एक धारा में अपेक्षित दक्षता नहीं देगा महा शक्ति, अगर हम कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल आकार की उपेक्षा करते हैं। त्वचा प्रभाव, जो वर्तमान में वृद्धि के सीधे अनुपात में प्रकट होता है, कंडक्टर को एक गोल क्रॉस सेक्शन के साथ अक्षम बनाता है, भले ही चांदी या तांबे का उपयोग किया जाता हो। इस कारण से, एक उच्च धारा पर एक गोल तांबे के तार का प्रतिरोध एक फ्लैट एल्यूमीनियम तार की तुलना में अधिक हो सकता है।

इसके अलावा, भले ही उनके पार-अनुभागीय क्षेत्र समान हों। प्रत्यावर्ती धारा के साथ, त्वचा का प्रभाव भी स्वयं प्रकट होता है, जैसे-जैसे करंट की आवृत्ति बढ़ती है। त्वचा प्रभाव का अर्थ है कि धारा प्रवाहित होती है कंडक्टर की सतह के करीब। इस कारण से कुछ मामलों में तारों की चांदी की कोटिंग का उपयोग करना अधिक फायदेमंद होता है। सिल्वर-प्लेटेड कॉपर कंडक्टर की सतह प्रतिरोधकता में थोड़ी सी भी कमी सिग्नल के नुकसान को काफी कम कर देती है।

प्रतिरोधकता की अवधारणा का सामान्यीकरण

किसी भी अन्य मामले की तरह, जो आयामों के प्रदर्शन से संबंधित है, प्रतिरोधकता को के रूप में व्यक्त किया जाता है विभिन्न प्रणालियाँइकाइयां SI (इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ़ यूनिट्स) ओम m का उपयोग करता है, लेकिन यह ohm*kV mm/m (यह प्रतिरोधकता की एक गैर-प्रणालीगत इकाई है) का उपयोग करने के लिए भी स्वीकार्य है। लेकिन एक वास्तविक चालक में प्रतिरोधकता का मान स्थिर नहीं होता है। चूंकि सभी सामग्रियों में एक निश्चित शुद्धता होती है, जो एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर भिन्न हो सकती है, इसलिए वास्तविक सामग्री में प्रतिरोध का एक उपयुक्त प्रतिनिधित्व बनाना आवश्यक था। विभेदक रूप में ओम का नियम ऐसी अभिव्यक्ति बन गया:

यह कानून, सबसे अधिक संभावना है, घरेलू गणनाओं पर लागू नहीं होगा। लेकिन विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक घटकों को डिजाइन करने के दौरान, उदाहरण के लिए, प्रतिरोधक, क्रिस्टलीय तत्व, निश्चित रूप से इसका उपयोग किया जाता है। चूंकि यह आपको किसी दिए गए बिंदु के आधार पर गणना करने की अनुमति देता है, जिसके लिए वर्तमान घनत्व और विद्युत क्षेत्र की ताकत है। और इसी प्रतिरोधकता। सूत्र अमानवीय आइसोट्रोपिक के साथ-साथ अनिसोट्रोपिक पदार्थों (क्रिस्टल, गैस डिस्चार्ज, आदि) पर लागू होता है।

शुद्ध तांबा कैसे प्राप्त होता है?

तांबे से बने तारों और केबल कोर में नुकसान को कम करने के लिए, यह विशेष रूप से शुद्ध होना चाहिए। यह विशेष तकनीकी प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया जाता है:

• इलेक्ट्रॉन-बीम के साथ-साथ ज़ोन पिघलने के आधार पर;
• बार-बार इलेक्ट्रोलिसिस सफाई।

इसलिए, उपयोग किए जाने वाले सभी तत्वों और सामग्रियों के मापदंडों को जानना महत्वपूर्ण है। और न केवल विद्युत, बल्कि यांत्रिक भी। और अपने निपटान में कुछ सुविधाजनक संदर्भ सामग्री रखने के लिए जो आपको विभिन्न सामग्रियों की विशेषताओं की तुलना करने और डिजाइन और काम के लिए किसी विशेष स्थिति में इष्टतम होने का चयन करने की अनुमति देता है।
पावर ट्रांसमिशन लाइनों में, जहां कार्य सबसे अधिक उत्पादक होता है, यानी उच्च दक्षता के साथ, उपभोक्ता को ऊर्जा लाने के लिए, नुकसान के अर्थशास्त्र और लाइनों के यांत्रिकी दोनों को ध्यान में रखा जाता है। लाइन की अंतिम आर्थिक दक्षता यांत्रिकी पर निर्भर करती है - अर्थात, कंडक्टर, इंसुलेटर, सपोर्ट, स्टेप-अप / स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर की व्यवस्था और व्यवस्था, लंबी दूरी पर फैले तारों सहित सभी संरचनाओं का वजन और ताकत, साथ ही प्रत्येक संरचनात्मक तत्व के लिए चुनी गई सामग्रियों पर। , इसके कार्य और परिचालन लागत। इसके अलावा, बिजली संचारित करने वाली लाइनों में, दोनों लाइनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने की आवश्यकताएं और पर्यावरण जहां से वे गुजरती हैं, अधिक हैं। और यह बिजली की तारों को सुनिश्चित करने और सभी संरचनाओं के लिए सुरक्षा के एक अतिरिक्त मार्जिन को सुनिश्चित करने के लिए लागत जोड़ता है।

तुलना के लिए, डेटा को आमतौर पर एकल, तुलनीय रूप में घटाया जाता है। अक्सर, विशेषण "विशिष्ट" को ऐसी विशेषताओं में जोड़ा जाता है, और मूल्यों को भौतिक मापदंडों के संदर्भ में एकीकृत कुछ मानकों पर स्वयं माना जाता है। उदाहरण के लिए, विद्युत प्रतिरोधकता कुछ धातु (तांबा, एल्यूमीनियम, स्टील, टंगस्टन, सोना) से बने कंडक्टर का प्रतिरोध (ओम) है, जिसका इस्तेमाल इकाइयों की प्रणाली में एक इकाई लंबाई और इकाई खंड (आमतौर पर एसआई में) होता है। इसके अलावा, तापमान निर्दिष्ट है, क्योंकि गर्म होने पर, कंडक्टरों का प्रतिरोध अलग तरह से व्यवहार कर सकता है। सामान्य औसत परिचालन स्थितियों को आधार के रूप में लिया जाता है - 20 डिग्री सेल्सियस पर। और जहां माध्यम (तापमान, दबाव) के मापदंडों को बदलते समय गुण महत्वपूर्ण होते हैं, गुणांक पेश किए जाते हैं और निर्भरता के अतिरिक्त टेबल और ग्राफ संकलित किए जाते हैं।

प्रतिरोधकता के प्रकार

क्योंकि प्रतिरोध है:

• सक्रिय - या ओमिक, प्रतिरोधक - कंडक्टर (धातु) को गर्म करने के लिए बिजली की लागत के परिणामस्वरूप जब एक विद्युत प्रवाह इसके माध्यम से गुजरता है, और
• प्रतिक्रियाशील - कैपेसिटिव या आगमनात्मक - जो विद्युत क्षेत्रों के कंडक्टर से गुजरने वाले वर्तमान में कोई भी परिवर्तन करने के लिए अपरिहार्य नुकसान से आता है, तो कंडक्टर की प्रतिरोधकता दो किस्मों की हो सकती है:

1. प्रत्यक्ष धारा के लिए विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध (प्रतिरोधक चरित्र वाले) और
2. प्रत्यावर्ती धारा (एक प्रतिक्रियाशील चरित्र वाले) के लिए विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध।

यहां, टाइप 2 प्रतिरोधकता एक जटिल मूल्य है, इसमें टीपी के दो घटक होते हैं - सक्रिय और प्रतिक्रियाशील, क्योंकि प्रतिरोधक प्रतिरोध हमेशा मौजूद होता है जब करंट गुजरता है, इसकी प्रकृति की परवाह किए बिना, और प्रतिक्रियाशील केवल सर्किट में करंट में किसी भी बदलाव के साथ होता है। डीसी सर्किट में, प्रतिक्रिया केवल उन ट्रांजिस्टर के दौरान होती है जो चालू (वर्तमान में 0 से नाममात्र में परिवर्तन) या बंद (नाममात्र से 0 में अंतर) से जुड़े होते हैं। और उन्हें आमतौर पर केवल अधिभार संरक्षण को डिजाइन करते समय ध्यान में रखा जाता है।

एसी सर्किट में, प्रतिक्रियाओं से जुड़ी घटनाएं बहुत अधिक विविध हैं। वे न केवल एक निश्चित खंड के माध्यम से वर्तमान के वास्तविक मार्ग पर निर्भर करते हैं, बल्कि कंडक्टर के आकार पर भी निर्भर करते हैं, और निर्भरता रैखिक नहीं होती है।

तथ्य यह है कि प्रत्यावर्ती धारा कंडक्टर के चारों ओर एक विद्युत क्षेत्र को प्रेरित करती है जिसके माध्यम से यह प्रवाहित होता है, और कंडक्टर में ही। और इस क्षेत्र से, एड़ी धाराएं उत्पन्न होती हैं, जो कंडक्टर के पूरे खंड की गहराई से उसकी सतह तक, तथाकथित "त्वचा प्रभाव" (त्वचा से) आवेशों के वास्तविक मुख्य आंदोलन को "बाहर धकेलने" का प्रभाव देती हैं। - त्वचा)। यह पता चला है कि एड़ी धाराएं, जैसे कि कंडक्टर से इसके क्रॉस सेक्शन को "चोरी" करती थीं। सतह के करीब एक निश्चित परत में करंट प्रवाहित होता है, कंडक्टर की बाकी मोटाई अप्रयुक्त रहती है, यह इसके प्रतिरोध को कम नहीं करता है, और कंडक्टरों की मोटाई बढ़ाने का कोई मतलब नहीं है। विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर। इसलिए, प्रत्यावर्ती धारा के लिए, प्रतिरोधों को कंडक्टरों के ऐसे क्रॉस सेक्शन में मापा जाता है, जहाँ इसके पूरे क्रॉस सेक्शन को निकट-सतह माना जा सकता है। ऐसे तार को पतला कहा जाता है, इसकी मोटाई इस सतह परत की गहराई के दोगुने के बराबर होती है, जहां एड़ी धाराएं कंडक्टर में बहने वाली उपयोगी मुख्य धारा को विस्थापित करती हैं।

बेशक, प्रत्यावर्ती धारा का प्रभावी चालन क्रॉस सेक्शन में गोल तारों की मोटाई में कमी तक सीमित नहीं है। कंडक्टर को पतला किया जा सकता है, लेकिन एक ही समय में टेप के रूप में फ्लैट बनाया जाता है, फिर क्रॉस सेक्शन क्रमशः एक गोल तार की तुलना में अधिक होगा, और प्रतिरोध कम होगा। इसके अलावा, केवल सतह क्षेत्र को बढ़ाने से प्रभावी क्रॉस सेक्शन को बढ़ाने का प्रभाव पड़ेगा। एक ही स्ट्रैंड के बजाय एक फंसे हुए तार का उपयोग करके इसे प्राप्त किया जा सकता है, इसके अलावा, एक फंसे हुए तार एकल स्ट्रैंड के लचीलेपन में बेहतर होते हैं, जो अक्सर मूल्यवान भी होता है। दूसरी ओर, तारों में त्वचा के प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, धातु की कोर बनाकर तारों को समग्र बनाना संभव है, जिसमें अच्छी ताकत की विशेषताएं हैं, जैसे कि स्टील, लेकिन कम विद्युत विशेषताएं। वहीं, स्टील के ऊपर एल्युमिनियम की चोटी बनाई जाती है, जिसकी प्रतिरोधकता कम होती है।

त्वचा के प्रभाव के अलावा, कंडक्टरों में प्रत्यावर्ती धारा का प्रवाह आसपास के कंडक्टरों में एड़ी धाराओं के उत्तेजना से प्रभावित होता है। ऐसी धाराओं को पिकअप धाराएं कहा जाता है, और वे दोनों धातुओं में प्रेरित होते हैं जो तारों (असर संरचनात्मक तत्वों) की भूमिका नहीं निभाते हैं, और पूरे प्रवाहकीय परिसर के तारों में - अन्य चरणों के तारों की भूमिका निभाते हुए, शून्य, ग्राउंडिंग .

ये सभी घटनाएं बिजली से संबंधित सभी डिजाइनों में होती हैं, यह आपके निपटान में विभिन्न प्रकार की सामग्रियों के लिए सारांश संदर्भ जानकारी रखने के महत्व को और पुष्ट करती है।

प्रतिरोधकताकंडक्टरों के लिए इसे बहुत संवेदनशील और सटीक उपकरणों से मापा जाता है, क्योंकि धातुओं को तारों के लिए चुना जाता है और सबसे कम प्रतिरोध होता है - ओम के क्रम में * 10 -6 प्रति मीटर लंबाई और वर्ग। मिमी खंड। इन्सुलेशन की प्रतिरोधकता को मापने के लिए, उपकरणों की आवश्यकता होती है, इसके विपरीत, बहुत बड़े प्रतिरोध मूल्यों की सीमा होती है - आमतौर पर megohms। यह स्पष्ट है कि कंडक्टरों को अच्छा आचरण करना चाहिए, और इंसुलेटर को अच्छी तरह से इन्सुलेट किया जाना चाहिए।

मेज

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में एक कंडक्टर के रूप में लोहा

लोहा प्रकृति और प्रौद्योगिकी में सबसे आम धातु है (हाइड्रोजन के बाद, जो एक धातु भी है)। यह सबसे सस्ता भी है और इसमें उत्कृष्ट ताकत की विशेषताएं हैं, इसलिए इसे हर जगह विभिन्न संरचनाओं की ताकत के आधार के रूप में उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, लोहे का उपयोग स्टील के लचीले तारों के रूप में कंडक्टर के रूप में किया जाता है जहाँ शारीरिक शक्ति और लचीलेपन की आवश्यकता होती है, और उपयुक्त खंड के कारण वांछित प्रतिरोध प्राप्त किया जा सकता है।

विभिन्न धातुओं और मिश्र धातुओं के विशिष्ट प्रतिरोधों की एक तालिका होने से, विभिन्न कंडक्टरों से बने तारों के क्रॉस सेक्शन की गणना करना संभव है।

एक उदाहरण के रूप में, आइए विभिन्न सामग्रियों से बने कंडक्टरों के विद्युत समकक्ष क्रॉस सेक्शन को खोजने का प्रयास करें: तांबा, टंगस्टन, निकल और लोहे के तार। प्रारंभिक के लिए 2.5 मिमी के क्रॉस सेक्शन के साथ एल्यूमीनियम तार लें।

हमें चाहिए कि 1 मीटर की लंबाई में, इन सभी धातुओं से तार का प्रतिरोध मूल धातु के प्रतिरोध के बराबर हो। प्रति 1 मीटर लंबाई और 2.5 मिमी क्रॉस सेक्शन में एल्यूमीनियम का प्रतिरोध बराबर होगा

कहाँ पे आर- प्रतिरोध, ρ - मेज से धातु की प्रतिरोधकता, एस- संकर अनुभागीय क्षेत्र, ली- लंबाई।

प्रारंभिक मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हमें ओम में एल्यूमीनियम तार के मीटर-लंबे टुकड़े का प्रतिरोध प्राप्त होता है।

उसके बाद, हम S . के सूत्र को हल करते हैं

हम तालिका से मूल्यों को प्रतिस्थापित करेंगे और विभिन्न धातुओं के लिए क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र प्राप्त करेंगे।

चूंकि तालिका में प्रतिरोधकता 1 मीटर लंबे तार पर मापी जाती है, माइक्रोओम्स प्रति 1 मिमी 2 खंड में, हमें इसे माइक्रोओम में मिला। इसे ओम में प्राप्त करने के लिए, आपको मान को 10 -6 से गुणा करना होगा। लेकिन दशमलव बिंदु के बाद 6 शून्य वाले ओम की संख्या हमारे लिए आवश्यक नहीं है, क्योंकि हम अभी भी मिमी 2 में अंतिम परिणाम पाते हैं।

जैसा कि आप देख सकते हैं, लोहे का प्रतिरोध काफी बड़ा है, तार मोटा है।

लेकिन ऐसी सामग्रियां हैं जिनमें और भी अधिक है, जैसे निकेललाइन या कॉन्स्टेंटन।

व्यवहार में, विभिन्न तारों के प्रतिरोध की गणना करना अक्सर आवश्यक होता है। यह सूत्रों का उपयोग करके या तालिका में दिए गए आंकड़ों के अनुसार किया जा सकता है। एक।

ग्रीक अक्षर द्वारा निरूपित प्रतिरोधकता का उपयोग करके कंडक्टर सामग्री के प्रभाव को ध्यान में रखा जाता है? और 1 मीटर की लंबाई और 1 मिमी 2 के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करते हैं। सबसे छोटी प्रतिरोधकता? \u003d 0.016 ओम मिमी2 / मी में चांदी है। आइए कुछ कंडक्टरों के विशिष्ट प्रतिरोध का औसत मान दें:

विभिन्न मात्रा में अशुद्धियों के साथ और घटकों के विभिन्न अनुपातों के साथ जो रिओस्टेटिक मिश्र धातु बनाते हैं, प्रतिरोधकता कुछ हद तक बदल सकती है।

प्रतिरोध की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

जहां आर - प्रतिरोध, ओम; प्रतिरोधकता, (ओम मिमी 2) / मी; एल - तार की लंबाई, मी; s तार का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है, mm2।

यदि तार का व्यास d ज्ञात हो, तो इसका अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल है:

तार के व्यास को माइक्रोमीटर से मापना सबसे अच्छा है, लेकिन यदि यह उपलब्ध नहीं है, तो एक पेंसिल पर तार के 10 या 20 मोड़ कसकर लपेटें और एक शासक के साथ घुमावदार की लंबाई मापें। घुमावदार की लंबाई को घुमावों की संख्या से विभाजित करते हुए, हम तार का व्यास पाते हैं।

वांछित प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए आवश्यक दी गई सामग्री से ज्ञात व्यास के तार की लंबाई निर्धारित करने के लिए, सूत्र का उपयोग करें

तालिका एक।

टिप्पणी। 1. तालिका में सूचीबद्ध नहीं किए गए तारों के डेटा को कुछ औसत मानों के रूप में लिया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, 0.18 मिमी के व्यास वाले निकेललाइन तार के लिए, हम लगभग मान सकते हैं कि क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र 0.025 मिमी 2 है, एक मीटर का प्रतिरोध 18 ओम है, और स्वीकार्य वर्तमान 0.075 ए है।

2. एक अलग वर्तमान घनत्व मान के लिए, अंतिम कॉलम का डेटा तदनुसार बदला जाना चाहिए; उदाहरण के लिए, 6 A/mm2 के वर्तमान घनत्व पर, उन्हें दोगुना किया जाना चाहिए।

उदाहरण 1. 0.1 मिमी व्यास वाले 30 मीटर तांबे के तार का प्रतिरोध ज्ञात कीजिए।

समाधान। हम तालिका के अनुसार निर्धारित करते हैं। तांबे के तार के 1 मीटर का 1 प्रतिरोध, यह 2.2 ओम के बराबर है। अतः 30 m तार का प्रतिरोध R = 30 2.2 = 66 ओम होगा।

सूत्रों द्वारा गणना निम्नलिखित परिणाम देती है: वायर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र: s= 0.78 0.12 = 0.0078 mm2। चूंकि तांबे की प्रतिरोधकता 0.017 (ओम मिमी 2) / मी है, इसलिए हमें आर \u003d 0.017 30 / 0.0078 \u003d 65.50 मीटर मिलता है।

उदाहरण 2. 40 ओम के प्रतिरोध के साथ एक रिओस्तात बनाने के लिए 0.5 मिमी के व्यास के साथ कितने निकल तार की आवश्यकता है?

समाधान। तालिका के अनुसार 1 हम इस तार के 1 मीटर के प्रतिरोध का निर्धारण करते हैं: आर = 2.12 ओम: इसलिए, 40 ओम के प्रतिरोध के साथ एक रिओस्तात बनाने के लिए, आपको एक तार की आवश्यकता होती है जिसकी लंबाई l = 40 / 2.12 = 18.9 मीटर है।

आइए फ़ार्मुलों का उपयोग करके समान गणना करें। हम तार के पार-अनुभागीय क्षेत्र का पता लगाते हैं s \u003d 0.78 0.52 \u003d 0.195 mm2। और तार की लंबाई एल \u003d 0.195 40 / 0.42 \u003d 18.6 मीटर होगी।

उद्योगों में सबसे अधिक मांग वाली धातुओं में से एक तांबा है। यह इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ज्यादातर इसका उपयोग इलेक्ट्रिक मोटर्स और ट्रांसफार्मर के लिए वाइंडिंग के निर्माण में किया जाता है। इस विशेष सामग्री का उपयोग करने का मुख्य कारण यह है कि तांबे में वर्तमान में उपलब्ध सबसे कम विद्युत प्रतिरोधकता है। प्रकट होने तक नई सामग्रीइस सूचक के कम मूल्य के साथ, यह कहना सुरक्षित है कि तांबे के लिए कोई प्रतिस्थापन नहीं होगा।

तांबे की सामान्य विशेषताएं

तांबे के बारे में बोलते हुए, यह कहा जाना चाहिए कि विद्युत युग की शुरुआत में भी, इसका उपयोग इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के उत्पादन में किया जाने लगा। इसका उपयोग बड़े पैमाने पर कारण के लिए किया गया है अद्वितीय गुणइस मिश्र धातु के पास है। अपने आप में, यह उच्च लचीलापन गुणों और अच्छी लचीलापन वाली सामग्री है।

तांबे की तापीय चालकता के साथ, इसका सबसे महत्वपूर्ण लाभ इसकी उच्च विद्युत चालकता है। इसी गुण के कारण तांबा और में व्यापक हो गया है बिजली संयंत्रों जिसमें यह एक सार्वत्रिक चालक के रूप में कार्य करता है। सबसे मूल्यवान सामग्री इलेक्ट्रोलाइटिक तांबा है, जिसमें उच्च स्तर की शुद्धता होती है - 99.95%। इस सामग्री के लिए धन्यवाद, केबल बनाना संभव हो जाता है।

इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे के उपयोग के लाभ

इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे का उपयोग आपको निम्नलिखित प्राप्त करने की अनुमति देता है:

• उच्च विद्युत चालकता प्रदान करें;
• उत्कृष्ट बिछाने की क्षमता प्राप्त करें;
• प्रदान करना एक उच्च डिग्रीप्लास्टिसिटी।

अनुप्रयोग

इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे से बने केबल उत्पादों का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग अक्सर निम्नलिखित क्षेत्रों में किया जाता है:

• विद्युत उद्योग;
• बिजली के उपकरण;
• मोटर वाहन उद्योग;
• कंप्यूटर उपकरण का उत्पादन।

प्रतिरोधकता क्या है?

तांबे क्या है और इसकी विशेषताओं को समझने के लिए, इस धातु के मुख्य पैरामीटर - प्रतिरोधकता को समझना आवश्यक है। गणना करते समय इसे जाना और उपयोग किया जाना चाहिए।

प्रतिरोधकता का अर्थ समझा जाता है भौतिक मात्रा, जिसे विद्युत प्रवाह का संचालन करने के लिए धातु की क्षमता के रूप में जाना जाता है।

इस मूल्य को जानने के लिए भी आवश्यक है विद्युत प्रतिरोध की सही गणना करेंकंडक्टर। गणना करते समय, वे इसके ज्यामितीय आयामों पर भी ध्यान केंद्रित करते हैं। गणना करते समय, निम्न सूत्र का उपयोग करें:

यह सूत्र बहुतों को ज्ञात है। इसका उपयोग करके, आप केवल विद्युत नेटवर्क की विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित करते हुए, तांबे के केबल के प्रतिरोध की आसानी से गणना कर सकते हैं। यह आपको उस शक्ति की गणना करने की अनुमति देता है जो केबल कोर को गर्म करने में अक्षम रूप से खर्च की जाती है। अलावा, एक समान सूत्र आपको प्रतिरोध गणना करने की अनुमति देता हैकोई केबल। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि केबल बनाने के लिए किस सामग्री का उपयोग किया गया था - तांबा, एल्यूमीनियम या कोई अन्य मिश्र धातु।

विद्युत प्रतिरोधकता जैसे पैरामीटर को ओम*मिमी2/मी में मापा जाता है। अपार्टमेंट में रखी तांबे की तारों के लिए यह संकेतक 0.0175 ओम * मिमी 2 / मी है। यदि आप तांबे के विकल्प की तलाश करने की कोशिश करते हैं - एक ऐसी सामग्री जिसका उपयोग किया जा सकता है, तो चांदी ही उपयुक्त है, जिसकी प्रतिरोधकता 0.016 ओम * मिमी2 / मी है। हालांकि, सामग्री चुनते समय, न केवल प्रतिरोधकता पर ध्यान देना आवश्यक है, बल्कि चालकता को उलटना भी है। यह मान सीमेंस (सेमी) में मापा जाता है।

सीमेंस \u003d 1 / ओम।

किसी भी वजन के तांबे के लिए, यह संरचना पैरामीटर 58,100,000 एस/एम है। चांदी के लिए, इसकी विपरीत चालकता 62,500,000 S/m है।

उच्च तकनीक की हमारी दुनिया में, जब हर घर में बड़ी संख्या में विद्युत उपकरण और प्रतिष्ठान होते हैं, तांबे जैसी सामग्री का मूल्य बस अमूल्य है। इस तार बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्रीजिसके बिना कोई भी कमरा अधूरा है। यदि तांबे का अस्तित्व नहीं होता, तो मनुष्य को अन्य उपलब्ध सामग्री, जैसे एल्युमिनियम से बने तारों का उपयोग करना पड़ता। हालांकि, इस मामले में, किसी को एक समस्या का सामना करना पड़ेगा। बात यह है कि इस सामग्री में तांबे के कंडक्टर की तुलना में बहुत कम चालकता है।

प्रतिरोधकता

किसी भी भार की कम विद्युत और तापीय चालकता वाली सामग्रियों के उपयोग से बिजली की बड़ी हानि होती है। लेकिन यह बिजली के नुकसान को प्रभावित करता हैउपयोग किए जा रहे उपकरणों पर। अधिकांश विशेषज्ञ तांबे को अछूता तारों के निर्माण के लिए मुख्य सामग्री के रूप में संदर्भित करते हैं। यह मुख्य सामग्री है जिससे व्यक्तिगत तत्वबिजली से चलने वाले उपकरण।

• कंप्यूटरों में स्थापित बोर्ड तांबे के नक्काशीदार ट्रैक से लैस होते हैं।
• तांबे का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले विभिन्न प्रकार के तत्वों को बनाने के लिए भी किया जाता है।
• ट्रांसफार्मर और इलेक्ट्रिक मोटर्स में, इसे इस सामग्री से बने वाइंडिंग द्वारा दर्शाया जाता है।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि इस सामग्री के दायरे का विस्तार होगा आगामी विकाश तकनीकी प्रगति. हालांकि, तांबे के अलावा, अन्य सामग्रियां भी हैं, लेकिन फिर भी डिजाइनर तांबे का उपयोग उपकरण और विभिन्न प्रतिष्ठानों को बनाने के लिए करता है। मुख्य कारणइस सामग्री की मांग है अच्छी विद्युत और तापीय चालकता मेंइस धातु का, जो यह कमरे के तापमान पर प्रदान करता है।

प्रतिरोध का तापमान गुणांक

किसी भी तापीय चालकता वाली सभी धातुओं में बढ़ते तापमान के साथ घटती चालकता का गुण होता है। जैसे-जैसे तापमान घटता है, चालकता बढ़ती है। विशेषज्ञ घटते तापमान के साथ घटते प्रतिरोध के गुण को विशेष रूप से दिलचस्प कहते हैं। आखिरकार, इस मामले में, जब कमरे में तापमान एक निश्चित मूल्य तक गिर जाता है, कंडक्टर विद्युत प्रतिरोध खो सकता हैऔर यह अतिचालकों की श्रेणी में चला जाएगा।

कमरे के तापमान पर एक निश्चित वजन के एक विशेष कंडक्टर के प्रतिरोध सूचकांक को निर्धारित करने के लिए, एक महत्वपूर्ण प्रतिरोध गुणांक होता है। यह एक मान है जो एक केल्विन द्वारा तापमान में परिवर्तन के साथ सर्किट खंड के प्रतिरोध में परिवर्तन को दर्शाता है। एक निश्चित समय अंतराल में तांबे के कंडक्टर के विद्युत प्रतिरोध की गणना करने के लिए, निम्न सूत्र का उपयोग करें:

ΔR = α*R*ΔT, जहां α विद्युत प्रतिरोध का तापमान गुणांक है।

निष्कर्ष

कॉपर एक ऐसी सामग्री है जिसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग न केवल वाइंडिंग और सर्किट में किया जाता है, बल्कि केबल उत्पादों के निर्माण के लिए धातु के रूप में भी किया जाता है। मशीनरी और उपकरणों के प्रभावी ढंग से काम करने के लिए, यह आवश्यक है तारों की प्रतिरोधकता की सही गणना करेंअपार्टमेंट में रखा। इसके लिए एक निश्चित सूत्र है। इसे जानकर, आप एक गणना कर सकते हैं जो आपको केबल क्रॉस सेक्शन के इष्टतम आकार का पता लगाने की अनुमति देती है। इस मामले में, उपकरण की बिजली हानि से बचा जा सकता है और इसके उपयोग की दक्षता सुनिश्चित की जा सकती है।