Основные физические понятия
Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток.
Единица измерения удельного сопротивления в СИ — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².
В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10-6 от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1*106 Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм.
Величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро). Более подробную информацию Вы сможете получить по этой ссылке в Википедии.
Временное сопротивление или предел прочности — механическое напряжение σ0(в), выше которого происходит разрушение материала.
Поскольку при оценке прочности время нагружения образцов часто не превышает нескольких секунд от начала нагружения до момента разрушения, то его также называют условно-мгновенным пределом прочности, или хрупко-кратковременным пределом прочности. Более подробную информацию Вы сможете получить по этой ссылке в Википедии.
Предел текучести — механическое напряжение σт, дальше которого упругая деформация тела (исчезающая после снятия напряжения) переходит в пластическую (необратимую, когда геометрия тела не восстанавливается после снятия деформирующего напряжения).
Предел текучести соответствует площадке текучести диаграммы деформирования материала. В случае, если такая площадка отсутствует, вместо σт используется напряжение σ0,2 (читается: сигма ноль-два), которое соответствует напряжению, при котором остаточные деформации конструкции (пластические деформации) составляют 0,2 % от длины испытываемого образца. Более подробную информацию Вы сможете получить по этой ссылке в Википедии.
Относительное удлинение — отношение абсолютного удлинения или уменьшения, т. е. приращения длины линейного элемента или образца или части их при растяжении, к их первоначальной длине. Измеряют в долях (в процентах).
Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела, а также свойство более твёрдого тела проникать в другие материалы. Твёрдость определяется как величина нагрузки необходимой для начала разрушения материала. Различают относительную и абсолютную твёрдость. Относительная — твёрдость одного минерала относительно другого. Является важнейшим диагностическим свойством. Абсолютная, она же инструментальная — измеряется методами вдавливания. Твердость определяют различными методами: по Виккерсу, по Бринеллю, по Роквеллу и т.д. Более подробную информацию Вы сможете получить по этой ссылке в Википедии.
|
Навигация: Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Топ: Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении… Техника безопасности при работе на пароконвектомате: К обслуживанию пароконвектомата допускаются лица, прошедшие технический минимум по эксплуатации оборудования… Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья… Интересное: Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории. Распространение рака на другие отдаленные от желудка органы: Характерных симптомов рака желудка не существует. Выраженные симптомы появляются, когда опухоль… Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является… Дисциплины: Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция |
⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 8Следующая ⇒ Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. 18. Метод магнетрона для определения удельного заряда электрона (e/m)? Почему при некотором значении тока через соленоид электроны не достигают анода? Существуют различные методы определение отношения , в основе которых лежат результаты исследования движения электрона в электрическом и магнитном полях. Один из них – метод магнетрона. Называется он так потому, что конфигурация полей в нем напоминает конфигурацию полей в магнетронах – генераторах электромагнитных колебаний сверхвысоких частот. Сущность метода состоит в следующем: специальная двухэлектродная электронная лампа, электроды которой представляют собой коаксиальные цилиндры, помещается внутри соленоида так, что ось лампы совпадает с осью соленоида. Электроны, вылетающие из катода лампы, при отсутствии тока в соленоиде движутся радиально к аноду. При подключении тока к соленоиду в лампе создается магнитное поле, параллельное оси лампы, и на электроны начинает действовать магнитная сила где e — величина заряда электрона; — скорость электрона; — индукция магнитного поля.  Все же перелом кривой останется достаточно резким и может быть использован для определения . , которое называют критическим.
⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒ Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… |
Как зависит удельное сопротивление (сопротивление) от температуры?
Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м². В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·106 Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм. Величина удельного сопротивления обозначается греческой буквой . Удельное сопротивление, а следовательно, и сопротивление металлов, зависит от температуры, увеличиваясь с ее ростом. Температурная зависимость сопротивления проводника объясняется тем, что возрастает интенсивность рассеивания (число столкновений) носителей зарядов при повышении температуры; изменяется их концентрация при нагревании проводника. Опыт показывает, что при не слишком высоких и не слишком низких температурах зависимости удельного сопротивления и сопротивления проводника от температуры выражаются формулами: ρt=ρ0(1+αt), Rt=R0(1+αt), где ρ0, ρt — удельные сопротивления вещества проводника соответственно при 0 °С и t °C; R0, Rt — сопротивления проводника при 0 °С и t °С, α — температурный коэффициент сопротивления: измеряемый в СИ в Кельвинах в минус первой степени (К-1).
Что такое удельное сопротивление — Формула и единицы » Заметки по электронике
Удельное электрическое сопротивление является ключевым параметром для любого материала, используемого в электрических цепях, электронных компонентах и многих других изделиях.
Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Омические и неомические проводники
Сопротивление лампы накаливания
Удельное сопротивление
Таблица удельных сопротивлений для обычных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Коэффициент сопротивления по напряжению, VCR
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов
Удельное сопротивление — это мера сопротивления определенного размера материала электропроводности и важный параметр для всех веществ, связанных с использованием электричества, проектированием электронных схем и т. д.
Удельное электрическое сопротивление может также упоминаться как удельное электрическое сопротивление или объемное удельное сопротивление, хотя эти термины менее широко используются.
Хотя материалы сопротивляются прохождению электрического тока, некоторые лучше проводят его, чем другие.
Удельное сопротивление — это показатель, который позволяет сравнивать способ, которым различные материалы пропускают или сопротивляются току.
Чтобы значения удельного сопротивления были значимыми, для удельного сопротивления используются специальные единицы измерения, и существуют формулы для его расчета и соотнесения его с сопротивлением в Омах для данного размера материала.
Материалы, которые легко проводят электрический ток, называются проводниками и имеют низкое удельное сопротивление. Те, которые плохо проводят электричество, называются изоляторами, и эти материалы имеют высокое удельное сопротивление.
Удельное сопротивление различных материалов играет важную роль при выборе материалов, используемых для электрических проводов во многих электронных компонентах, включая резисторы, интегральные схемы и многое другое.
Удельное сопротивление материала также помогает определить, является ли материал проводником, изолятором или полупроводником, и в результате это помогает понять, как лучше всего использовать или применять его.
Определение удельного сопротивления и единицы измерения
Удельное электрическое сопротивление образца материала также может быть известно как его удельное электрическое сопротивление. Это мера того, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока.
Чтобы немного точнее понять, что такое удельное сопротивление, часто бывает полезно иметь определение, что это такое. Хотя это может быть немного формальным в некоторых отношениях, краткое определение часто может помочь дать более точное понимание того, что это такое.
Удельное сопротивление определение:
Удельное сопротивление вещества – это сопротивление куба этого вещества, имеющего ребра единичной длины, при том понимании, что ток течет нормально к противоположным граням и равномерно распределяется по ним.
Удельное электрическое сопротивление представляет собой электрическое сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения при заданной температуре.
Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является ом⋅метр (Ом⋅м). Обычно обозначается греческой буквой ρ, ро.
Хотя в качестве единицы удельного сопротивления в СИ обычно используется омметр, иногда цифры описываются в омах на сантиметры, Ом⋅см.
Например, если сплошной куб материала размером 1 м 3 имеет листовые контакты на двух противоположных сторонах, которые сами по себе не создают никакого сопротивления, а сопротивление между контактами составляет 1 Ом, тогда говорят, что удельное сопротивление материала равно 1 Омега: ˙⋅м.
Формула удельного сопротивления / уравнение
Удельное сопротивление материала определяется с точки зрения величины электрического поля на нем, которое дает определенную плотность тока. Можно вывести формулу удельного электрического сопротивления.
Где: 9-2
Многие резисторы и проводники имеют однородное поперечное сечение с равномерным протеканием электрического тока.
2
Из уравнений видно, что сопротивление можно изменять, изменяя множество различных параметров.
Например, сохраняя постоянное удельное сопротивление материала, сопротивление образца можно увеличить, увеличив длину или уменьшив площадь поперечного сечения. Из уравнений удельного сопротивления также видно, что увеличение удельного сопротивления материала увеличивает сопротивление при тех же размерах. Точно так же уменьшение удельного сопротивления уменьшит сопротивление.
Уровни удельного сопротивления материалов
Материалы подразделяются на разные категории в зависимости от их уровня или удельного сопротивления. Резюме приведено в таблице ниже.
| Области удельного сопротивления для различных категорий материалов | ||
|---|---|---|
| Тип материала | Область сопротивления | |
| Электролиты | Переменная * | 9-8|
| Полупроводники | Переменная * | |
| Сверхпроводники | ||
* Уровень проводимости полупроводников зависит от уровня легирования.
Без легирования они выглядят почти как изолятор, но с легированием доступны носители заряда, и удельное сопротивление резко падает. Точно так же и для электролитов уровень удельного сопротивления варьируется в широких пределах.
Определение удельного сопротивления гласит, что удельное сопротивление вещества есть сопротивление куба этого вещества, имеющего ребра единичной длины, при том понимании, что ток течет нормально к противоположным граням и распределяется по ним равномерно.
Удельное сопротивление обычно измеряется в Ом-метрах. Это означает, что удельное сопротивление измеряется для куба материала размером метр в каждом направлении.
Узнайте больше в нашем . . . . Таблица удельного сопротивления различных материалов.
Практические значения удельного сопротивления
Удельное сопротивление материалов важно, поскольку оно позволяет использовать правильные материалы в правильных местах в электрических и электронных компонентах.
Материалы, используемые в качестве проводников, например, в электрических и общих соединительных проводах, должны иметь низкий уровень удельного сопротивления. Это означает, что для данной площади поперечного сечения сопротивление провода будет низким. Выбор правильного материала зависит от знания его свойств, одним из которых является его удельное сопротивление.
Например, медь является хорошим проводником, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления, ее стоимость не слишком высока, а также она обеспечивает другие физические характеристики, полезные во многих электрических и электронных приложениях. Удельное сопротивление меди составляет около 1,7 x 10 -8 ом-метров (или 17 нОм·м), хотя цифры могут незначительно отличаться в зависимости от марки меди
. Такие материалы, как медь и даже алюминий, обладают низким уровнем удельного сопротивления, что делает их идеальными для использования в качестве электрических проводов и кабелей, причем медь часто является фаворитом.
Серебро и золото имеют очень низкие значения удельного сопротивления, но, поскольку они значительно дороже, они не используются широко. Однако серебро иногда используется для покрытия проводов, где важно его низкое удельное сопротивление, а золотое покрытие используется для сопрягаемых поверхностей многих электронных разъемов, чтобы обеспечить наилучшие контакты. Золото также хорошо подходит для электрических разъемов, поскольку оно не тускнеет и не окисляется, как другие металлы.
. Другие материалы должны действовать как изоляторы, проводя как можно меньший ток. Удельное сопротивление изолятора будет на много порядков выше. Одним из примеров является воздух, и его удельное сопротивление составляет более 1,5 x 10 14 , что, как видно, очень, очень много выше, чем удельное сопротивление меди.
Удельное электрическое сопротивление важно во многих других электронных компонентах.
Например, в резисторах удельное сопротивление различных материалов играет ключевую роль в обеспечении правильного сопротивления резисторов.
также имеет ключевое значение для других электронных компонентов. Для интегральных схем очень важно удельное сопротивление материалов в микросхеме. Некоторые области должны иметь очень низкое сопротивление и иметь возможность внутреннего соединения различных областей ИС, в то время как другие материалы должны изолировать различные области. Опять же, сопротивление важно, чтобы это произошло.
Удельное сопротивление является ключевым во многих областях электронных компонентов, а также для многих электрических деталей.
Удельное электрическое сопротивление является ключевым параметром для материалов, которые будут использоваться в электрических и электронных системах. Вещества с высоким удельным электрическим сопротивлением называются изоляторами и могут использоваться для этой цели. Они с низким уровнем удельного электрического сопротивления являются хорошими проводниками и могут использоваться во множестве приложений, от проводов до электрических соединений и многого другого.
Дополнительные основные понятия и руководства по электронике:
Напряжение
Текущий
Сила
Сопротивление
Емкость
Индуктивность
Трансформеры
Децибел, дБ
Законы Кирхгофа
Q, добротность
РЧ-шум
Сигналы
Вернуться в меню основных понятий электроники . . .
Удельное сопротивление и проводимость: определение, причины, формула и единицы измерения (с таблицей)
Удельное сопротивление и проводимость — две стороны одной медали, но оба являются важными понятиями, которые необходимо усвоить, изучая электронику. По сути, это два разных способа описания одного и того же фундаментального физического свойства: насколько хорошо электрический ток протекает через материал.
Удельное электрическое сопротивление — это свойство материала, которое говорит вам, насколько оно сопротивляется прохождению электрического тока, а проводимость определяет, насколько легко течет ток. Они очень тесно связаны, так как электропроводность является обратной величиной удельного сопротивления, но детальное понимание обоих важно для решения проблем физики электроники.
Удельное электрическое сопротивление
Удельное сопротивление материала является ключевым фактором при определении электрического сопротивления проводника и частью уравнения сопротивления, которое учитывает различные характеристики различных материалов.
Само электрическое сопротивление можно понять с помощью простой аналогии. Представьте, что поток электронов (переносчиков электрического тока) по проводу представлен шариками, стекающими по пандусу: вы получите сопротивление, если поставите препятствия на пути пандуса. Когда шарики натыкались на барьеры, они теряли часть своей энергии из-за препятствий, и общий поток шариков вниз по пандусу замедлялся.
Еще одна аналогия, которая может помочь вам понять, как на ток влияет сопротивление, — это влияние прохождения через гребное колесо на скорость потока воды. Опять же, энергия передается гребному колесу, и в результате вода движется медленнее.
Реальность для протекания тока через проводник ближе к примеру с мрамором, потому что электроны проходят через материал, но решетчатая структура ядер атомов препятствует этому потоку, что замедляет электроны.
Электрическое сопротивление проводника определяется как:
R = \frac{ρL}{A}
Где ρ (rho) – удельное сопротивление материала (зависит от его состава), длина L длина проводника и A площадь поперечного сечения материала (в квадратных метрах). Уравнение показывает, что более длинный проводник имеет более высокое электрическое сопротивление, а проводник с большей площадью поперечного сечения имеет более низкое сопротивление.
Единицей сопротивления в СИ является ом (Ом), где 1 Ом = 1 кг·м 2 с −3 A −2 , а единицей удельного сопротивления в СИ является ом-метр (Ом·м). Различные материалы имеют разное удельное сопротивление, и вы можете найти значения удельного сопротивления материала, который вы используете в расчетах, в таблице (см. Ресурсы).
Электропроводность
Электропроводность просто определяется как величина, обратная удельному сопротивлению, поэтому высокое удельное сопротивление означает низкую проводимость, а низкое удельное сопротивление означает высокую проводимость.
Математически проводимость материала представлена как:
σ = \frac{1}{ρ}
Где σ — проводимость, а ρ — удельное сопротивление, как и раньше. Конечно, вы можете изменить уравнение для сопротивления в предыдущем разделе, чтобы выразить это через сопротивление, R , площадь поперечного сечения A проводника и длину L в зависимости от того, какую проблему вы решаете.
Единицы СИ для проводимости обратны единицам удельного сопротивления, что делает их Ом −1 м −1 ; однако его обычно указывают в сименсах на метр (См/м), где 1 S = 1 Ом -1 .
Расчет удельного сопротивления и проводимости
Имея в виду определения удельного электрического сопротивления и проводимости, просмотр примера расчета поможет закрепить представленные идеи. Для медной проволоки длиной L = 0,1 м и площадью поперечного сечения A = 5,31 × 10 −6 м 2 97 \text{ с/м} \end{aligned}
Очень низкое удельное сопротивление и высокая проводимость объясняют, почему именно такой медный провод, вероятно, используется в вашем доме для подачи электричества.
Зависимость от температуры
Значения удельного сопротивления различных материалов, которые вы найдете в таблице, будут значениями при определенной температуре (обычно выбранной комнатной), поскольку для большинства материалов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.
Хотя для некоторых материалов (таких как полупроводники, такие как кремний) удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры, общим правилом является увеличение с температурой. Это легко понять, если вернуться к аналогии с мрамором: барьеры, вибрирующие вокруг (из-за повышенной температуры и, следовательно, внутренней энергии), с большей вероятностью блокируют шарики, чем если бы они были полностью неподвижны. .
Удельное сопротивление при температуре Тл задается соотношением:
ρ(T) = ρ_0(1 + α(T – T_0))
Где alpha ( α ) — температурный коэффициент удельного сопротивления, T температура, при которой вы рассчитываете удельное сопротивление, T 0 – эталонная температура (обычно принимается равной 293 K, примерно комнатная температура), а ρ 0 – удельное сопротивление при эталонной температуре.
Все температуры в этом уравнении выражены в кельвинах (К), а единицей СИ для температурного коэффициента является 1/К. Температурный коэффициент сопротивления обычно имеет то же значение, что и температурный коэффициент сопротивления, и имеет тенденцию быть порядка 10 −3 или ниже.
Если вам нужно рассчитать температурную зависимость для различных материалов, вам просто нужно найти значение соответствующего температурного коэффициента и выполнить уравнение с эталонной температурой T 0 = 293 K (при условии поскольку она соответствует температуре, используемой в качестве эталонного значения удельного сопротивления).
Из формы уравнения видно, что это всегда будет увеличение удельного сопротивления при повышении температуры. В следующей таблице приведены некоторые основные данные об удельном электрическом сопротивлении, проводимости и температурных коэффициентах для различных материалов: 9{-23} & \\ \hdashline \end{array}
Обратите внимание, что изоляторы в списке не имеют установленных значений своих температурных коэффициентов, но они включены, чтобы показать полный диапазон значений удельного сопротивления и проводимости.
Расчет удельного сопротивления при различных температурах
Хотя теория о том, что удельное сопротивление увеличивается при повышении температуры, имеет смысл, стоит взглянуть на расчет, чтобы подчеркнуть влияние, которое повышение температуры может оказать на проводимость и удельное сопротивление материала. Для примера расчета рассмотрим, что происходит с удельным сопротивлением и проводимостью никеля при нагревании от 29{−8}\text{ Ом·м} \end{aligned}
Расчет показывает, что довольно существенное повышение температуры на 50 К приводит только к 30-процентному увеличению значения удельного сопротивления и, таким образом, к 30-процентному увеличению в сопротивлении данного количества материала. Конечно, вы можете продолжить и рассчитать новое значение электропроводности на основе этого результата.
Влияние повышения температуры на удельное сопротивление и проводимость определяется величиной температурного коэффициента, причем более высокие значения означают большее изменение температуры, а более низкие значения означают меньшее изменение.
Сверхпроводники
Голландский физик Хайке Камерлинг-Оннес исследовал свойства различных материалов при очень низких температурах в 1911 году и обнаружил, что ниже 4,2 К (т. е. -268,95 °C) ртуть полностью теряет свое сопротивление. к потоку электрического тока, поэтому его удельное сопротивление становится равным нулю.
В результате этого (и связи между удельным сопротивлением и проводимостью) их проводимость становится бесконечной, и они могут проводить ток бесконечно без потери энергии. Позже ученые обнаружили, что многие другие элементы демонстрируют такое поведение при охлаждении ниже определенной «критической температуры» и называются «сверхпроводниками».
Долгое время физика не предлагала реального объяснения сверхпроводников, но в 1957 году Джон Бардин, Леон Купер и Джон Шриффер разработали теорию сверхпроводимости «БКШ». Это утверждает, что электроны в материале группируются в «куперовские пары» в результате взаимодействия с положительными ионами, составляющими решетчатую структуру материала, и эти пары могут беспрепятственно перемещаться через материал.
При движении электрона через охлаждаемый материал положительные ионы, образующие решетку, притягиваются к нему и немного меняют свое положение. Однако это движение создает в материале положительно заряженную область, которая притягивает другой электрон, и процесс начинается снова.
Сверхпроводники обязаны многим потенциальным и уже реализованным применениям своей способности проводить токи без сопротивления. Одним из наиболее распространенных применений, с которым вы, скорее всего, уже знакомы, является магнитно-резонансная томография (МРТ) в медицинских учреждениях.
Однако сверхпроводимость также используется для таких вещей, как поезда на маглеве, которые работают за счет магнитной левитации и призваны устранить трение между поездом и рельсом, и ускорители частиц, такие как Большой адронный коллайдер в ЦЕРН, где сверхпроводящие магниты используются для разгонять частицы до скоростей, приближающихся к скорости света. В будущем сверхпроводники могут быть использованы для повышения эффективности производства электроэнергии и увеличения скорости компьютеров.