Зависимость сечения провода от силы тока: Зависимость сечения провода от силы тока

Зависимость сечения провода от силы тока

Счетчики электроэнергии443

Однофазные106

Трехфазные337

Счетчики воды177

Счетчики тепла33

Трансформаторы тока103

Низковольтные 0,66 кВ103

Высоковольтные

Коммутация и защита360

Автоматы263

Модульные от 6 до 125 А222

Силовые от 12,5 до 1600 А41

УЗО33

Дифавтоматы11

Контакторы15

Рубильники6

Разрядники (УЗИП)12

Реле напряжения10

Переключатели фаз4

Таймеры6

M2M и АСКУЭ59

Даталоггеры (kW·h -› sms)1

Модемы и шлюзы29

Концентраторы14

Роутеры (маршрутизаторы)4

Адаптеры3

Аксессуары3

Шкафы АСКУЭ5

Щитовое оборудование111

Ящики и щиты учета53

Корпуса модульные38

Ящики серии ЯРП, ЯПРП15

Колодки монтажные5

Удаленное управление9

RC-комплекты3

RC-реле3

RC-пульты3

Антенны4

Блоки питания10

Стабилизаторы V~19



Скачать прайс-лист . xls

Что такое “Зеленый” тариф?

Это определенный тариф, по которому у физических и юридических лиц есть возможность продавать выработанную с применением возобновляемых природных источников (солнечное излучение, ветер и т.п.) электроэнергию государству.
Согласно Постановлению НКРЭ от 27.02.2014 № 170, бытовые потребители электрической энергии, которые производят электрическую энергию из альтернативных источников энергии
подробнее..

Как выбрать счетчик
электроэнергии?

Чтобы покупателям было лучше ориентироваться среди предлагаемых на рынке Украины моделей счетчиков электроэнергии, мы приглашаем всех ознакомиться с вводной статьей, подробно рассказывающей об основных отличиях между ними. В нашем интернет-магазине все счетчики представлены в следующих категориях
подробнее..

Многотарифный учет электроэнергии

• Суть многотарифной системы

Многие из нас слышали об этом термине из области энергетики. Тем не менее, мало кто задумывался о том, какие реальные возможности по экономии собственных финансовых средств можно извлечь при подобном способе учета потребляемой электроэнергии. Ведь в данном вопросе сходятся воедино интересы не только потребителя электроэнергии, но и ее непосредственного производителя.
подробнее..

Тарифы на электро-
энергию для всех групп потребителей

• Тарифы на электрическую энергию для бытовых потребителей (населения)

Согласно постановлению национальной комиссии, выполняющей государственное регулирование в сфере энергетики от 26.02.2015 №220, тарифы для населения, начиная с 1-го марта 2017 г. следующие
подробнее..

Чем отличается электронный счетчик от индукционного?

• Устройство и принцип работы индукционного счетчика

Еще совсем недавно, в каждой квартире, частном доме или гараже можно было увидеть знакомый всем с детства электросчетчик, имеющий алюминиевый вращающийся диск и счетный механизм в виде нескольких цифровых барабанов. Такая конструкция присуща индукционному типу счетчика электроэнергии
подробнее..

Зависимость сечения провода от силы тока

Токовые нагрузки на провода, кабели и шнуры, покрытые резиновой или ПХВ изоляцией приведены исходя из расчета максимально допустимого нагрева жилы до 65 °C. Температура окружающего воздуха принята равной 25 °C, температура земли 15 °C. При определении количества проводов или жил многожильного провода, которые прокладываются в одной трубе, не принимаются в расчет нулевые и заземляющие провода. Токовые нагрузки, указанные в нижеприведенной таблице

подробнее..

Токовые нагрузки на провода, кабели и шнуры, покрытые резиновой или ПХВ изоляцией приведены исходя из расчета максимально допустимого нагрева жилы до 65°C. Температура окружающего воздуха принята равной 25°C, температура земли 15°C. При определении количества проводов или жил многожильного провода, которые прокладываются в одной трубе, не принимаются в расчет нулевые и заземляющие провода. Токовые нагрузки, указанные в нижеприведенной таблице 2, действительны при любом количестве труб и месте их прокладки (на открытом воздухе, внутри помещения, в перекрытиях здания).

Таблица 1. Токовая нагрузка на провода и шнуры с резиновой или ПХВ изоляцией, проложенные открыто.

Сечение жилы, мм2	Диаметр жилы, мм	Ток, А
		С медными жилами	С алюминиевыми жилами
0.5	0.80	11	–
0.75	0.98	15	–
1.0	1.1	17	–
1.2	1.2	20	18
1.5	1.4	23	–
2	1.6	26	21
2.5	1.8	30	24
3	2.0	34	27
4	2. 3	41	32
5	2.5	46	36
6	2.8	50	39
8	3.2	62	46
10	3.6	80	60
16	4.5	100	75
25	5.6	140	105
35	6.7	170	130
50	8.0	215	165
70	9.4	270	210
95	11.0	330	255
120	12.4	385	295
150	13.8	440	340
185	15. 3	510	390
240	17.5	605	465
300	19.5	695	535
400	22.6	830	645

Таблица 2. Токовая нагрузка на провода и шнуры с резиновой или ПХВ изоляцией, проложенные в трубе.

А – два одножильных; Б – три одножильных; В – четыре одножильных;
Г – один двухжильный; Д – один трехжильный.

Сечение жилы, мм2	Диаметр жилы, мм	Ток, А
		С медными жилами					С алюминиевыми жилами
		А	Б	В	Г	Д	А	Б	В	Г	Д
0. 5	0.80	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
0.75	0.98	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
1.0	1.1	16	15	14	15	14	–	–	–	–	–
1.2	1.2	18	16	15	16	14.5	–	–	–	–	–
1.5	1.4	19	17	16	18	15	–	–	–	–	–
2	1. 6	24	22	20	23	19	19	18	15	17	14
2.5	1.8	27	25	25	25	21	20	19	19	19	16
3	2.0	32	28	26	28	24	24	22	21	22	18
4	2.3	38	35	30	32	27	28	28	23	25	21
5	2.5	42	39	34	37	31	32	30	27	28	24
6	2. 8	46	42	40	40	34	36	32	30	31	26
8	3.2	54	51	46	48	43	43	40	37	38	32
10	3.6	70	60	50	55	50	50	47	39	42	38
16	4.5	85	80	75	80	80	60	60	55	60	55
25	5.6	115	100	90	100	100	85	80	70	75	65
35	6. 7	135	125	115	125	135	100	95	85	95	75
50	8.0	185	170	150	160	175	140	130	120	125	105
70	9.4	225	210	185	195	215	175	165	140	150	135
95	11.0	275	255	225	245	250	215	200	175	190	165
120	12.4	315	290	260	295	–	245	220	200	230	190
150	13. 8	360	330	–	–	–	275	255	–	–	–
185	15.3	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
240	17.5	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
300	19.5	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–
400	22.6	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–

     Ваша корзина пуста

Пожалуйста, подождите

Логин

Пароль

Запомнить меня

• Забыли пароль?
• Забыли логин?

Аспекты построе-
ния современных АСКУЭ

Стремительное развитие цифровых коммуникаций создало предпосылки для пересмотра ранее использовавшихся принципов построения автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ). Появление новых измерительных приборов, содержащих сразу несколько цифровых интерфейсов для приема-передачи данных
подробнее..

Реактивная мощность и ее компенсация

Из школьного курса физики каждый слышал о реактивной мощности. Тем не менее, мало кто себе представляет реальные физические процессы, заложенные в основу этого понятия. Давайте вместе попробуем разобраться и дать исчерпывающие ответы на ключевые вопросы по данной теме. Для функционирования любого электротехнического устройства необходима энергия генератора, которая будет в итоге преобразована им в полезную работу
подробнее..

Применение трансформаторов тока

Трансформаторы тока (ТТ) получили широкое распространение для решения таких задач, как согласование контролируемой величины силы тока с номинальной для входных цепей измерительных устройств. При этом, одновременно решается задача обеспечения безопасного обслуживания электроустановок за счет электрической развязки с первичным высоким напряжением. Схожие функции ТТ может выполнять и при
подробнее..

Автоматические выключатели, УЗО и дифавтоматы

Каждому электрику хорошо знакомы автоматические устройства, без которых не возможна технически грамотно выполненная проводка. Рассмотрим назначение и основные параметры каждого из этих автоматов.

Автоматический выключатель является одним из наиболее распространенных типов коммутационных электротехнических изделий. Основное его назначение заключается в многоразовой
подробнее..

Какую лампу выбрать?

Рынок современных источников света предлагает покупателям большой выбор различных моделей ламп. Источники света, наиболее распространенные среди бытовых потребителей, можно отнести к трем категориям: хорошо известные лампы накаливания, компактные люминесцентные и светодиодные лампы. Каждый из этих типов ламп имеет как свои преимущества, так и недостатки. Рассмотрим каждый тип ламп в отдельности, а после этого сравним их между
подробнее. .

сила тока площадь сечения сила тока и площадь поперечного сечения

Принимая решение на монтаж электропроводки в квартире или частном доме, а также во время проведения ремонта, важно знать, какой проводник можно использовать. Стандарты, зафиксированные и утвержденные руководящими документами, определили, что все расчеты должны быть исполнены с учетом максимально допустимой нагрузки, величиной в 25 ампер. Именно на такую расчетную силу тока обращают внимание специалисты при выборе автоматического выключателя (в просторечье – предохранителя), устанавливая деталь на вводе в квартиру.

Есть еще один важный параметр, определенный в Правилах эксплуатации электроустановок. В соответствии с ПУЭ минимальное сечение электропроводки, используемой в частной квартире (загородном доме), не может быть меньше 2,5 мм². Данный параметр соответствует диаметру медного провода в 1,8мм. Сила тока, протекающая в электропроводке, может достигать 15 ампер, что позволяет практически без ограничений подключать бытовую технику и электроприборы, суммарная мощность которых не превышает 3,5 кВт. Вот как зависят сила тока и площадь сечения.

Правильный подход

Несомненно, сила тока и площадь поперечного сечения проводника – важнейшие параметры. Точный расчет и правильный монтаж позволит легко и безопасно эксплуатировать коммуникацию в течение длительного времени, пользуясь осветительными устройствами и стандартными бытовыми приборами практически без ограничений.

Если не учитывать зависимость сечения от силы тока и взять слишком толстый кабель (с запасом), то стоимость монтажа или ремонта электропроводки существенно возрастет. Следовательно, сметный план придется корректировать и изыскивать новые источники финансирования. Стоимость кабеля напрямую зависит от толщины каждой токопроводящей жилы и этот параметр необходимо принимать во внимание обязательно.

Другой вариант, когда пользователи не смотрят на соотношение силы тока и диаметра сечения провода и устанавливают слишком тонкий кабель, также приводит к последствиям, причем – более опасным и тяжелым. При подключении большого количества потребителей, тонкий кабель будет сильно нагреваться, что может привести (в случае несрабатывания защиты) к перегоранию, короткому замыканию, и даже пожару, опаснейшему явлению, приводящему к серьезным разрушениям и тяжелым последствиям.

Самый правильный вариант чтобы безупречно определить зависимость силы тока от сечения провода можно найти в таблице, где приведены все вышеперечисленные параметры, в строгом соответствии с ПУЭ.

Что такое сечение кабеля

Чтобы можно было определить зависимость площади сечения от силы тока, необходимо разобраться, что считается сечением кабеля. Фактически – это площадь, которая получается на поверхности проводника при поперечном его разрезе.

Если в кабеле всего один провод, то площадь сечения можно найти, используя простую геометрическую формулу, позволяющую рассчитать площадь круга в зависимости от длины окружности. Если же в пучке два и более проводника, то общую площадь сечения находят путем умножения площади одного проводника на общее количество проводников в пучке.

Для того чтобы пользователям было легче производить все необходимые расчеты, применять электропроводку разных фирм-изготовителей и оперативно вычислять зависимость сечения провода от силы тока, во всех странах мира величины сечения приведены к единому стандарту.

Дополнительные условия

Чтобы не заставлять электриков и инженеров постоянно вести расчеты, вычисления силы тока через площадь поперечного сечения и наоборот, а также в целях единой стандартизации, для определения типа кабеля в каждом конкретном случае рекомендуется пользоваться специально разработанными и утвержденными таблицами. Это, кроме всего прочего, позволит исключить фактор человеческой ошибки при проведении и непосредственного расчета.

Важное дополнение: если планируется осуществить монтаж электропроводки в закрытом, замкнутом пространстве, необходимо обеспечить определенное уменьшение токовых нагрузок на кабель. Все дело в том, что в противном случае, кабель такой будет достаточно сильно нагреваться, а процесс тепловой отдачи в стене или под землей протекает намного медленнее, по сравнению с открытым пространством.

Общее соотношение силы тока и сечения проводника

Чтобы проще было понять, как формируется зависимость силы тока от сечения проводника, можно представить себе простую водопроводную трубу. Чем выше диаметр, тем больший напор воды можно создать на выходе. Аналогично по проводам протекает электрический ток.

Соответственно, можно сделать вывод, что зависимость здесь прямо пропорциональная: увеличение сечения проводника позволяет направлять ток большей силы к потребителям.

9.3 Удельное сопротивление и сопротивление — University Physics Volume 2

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Различать сопротивление и удельное сопротивление
• Дайте определение термину проводимость
• Опишите электрический компонент, известный как резистор
• Укажите зависимость между сопротивлением резистора и его длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением
• Укажите зависимость между удельным сопротивлением и температурой

Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все подобные устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток. Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление . Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.

Удельное сопротивление

Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле E→E→, и заряды в проводнике испытывают силу электрического поля. Полученная плотность тока J→J→ зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, в том числе и в металлах, при данной температуре плотность тока примерно пропорциональна напряженности электрического поля. В этих случаях плотность тока можно смоделировать как

Дж→=σE→,J→=σE→,

, где σσ — электропроводность. Электропроводность аналогична теплопроводности и является мерой способности материала проводить или передавать электричество. Проводники имеют более высокую электропроводность, чем изоляторы. Поскольку электропроводность σ=J/Eσ=J/E, единицы измерения равны

.

σ=[J][E]=A/m2V/m=AV·m.σ=[J][E]=A/m2V/m=AV·m.

Здесь мы определяем единицу измерения, называемую ом с греческой буквой омега в верхнем регистре, ΩΩ. Единица названа в честь Георга Симона Ома, о котором мы поговорим позже в этой главе. Ом используется, чтобы избежать путаницы с цифрой 0. Один ом равен одному вольту на ампер: 1 Ом = 1 В/A1 Ом = 1 В/А. Таким образом, единицами измерения электропроводности являются (Ом·м)−1(Ом·м)−1.

Электропроводность — это неотъемлемое свойство материала. Другим неотъемлемым свойством материала является удельное сопротивление или удельное электрическое сопротивление. Удельное сопротивление материала является мерой того, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока. Символ удельного сопротивления — строчная греческая буква ро, ρρ, а удельное сопротивление — величина, обратная электрической проводимости:

.

ρ=1σ.ρ=1σ.

Единицей удельного сопротивления в системе СИ является омметр (Ом·м)(Ом·м). Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока,

ρ=EJ.ρ=EJ.

9,6

Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания данной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемая данным электрическим полем. Хорошие проводники имеют высокую проводимость и низкое удельное сопротивление. Хорошие изоляторы имеют низкую проводимость и высокое удельное сопротивление. В таблице 9.1 приведены значения удельного сопротивления и проводимости для различных материалов.

Материал	Электропроводность, σσ (Ом·м)−1(Ом·м)−1	Удельное сопротивление, ρρ (Ом·м)(Ом·м)	Температура Коэффициент, αα (°C)−1(°C)−1
Проводники
Серебро	6,29×1076,29×107	1,59×10−81,59×10−8	0,0038
Медь	5,95×1075,95×107	1,68×10−81,68×10−8	0,0039
Золото	4,10×1074,10×107	2,44×10−82,44×10−8	0,0034
Алюминий	3,77×1073,77×107	2,65×10−82,65×10−8	0,0039
Вольфрам	1,79×1071,79×107	5,60×10−85,60×10−8	0,0045
Железо	1,03×1071,03×107	9,71×10−89,71×10−8	0,0065
Платина	0,94×1070,94×107	10,60×10−810,60×10−8	0,0039
Сталь	0,50×1070,50×107	20,00×10−820,00×10−8
Свинец	0,45×1070,45×107	22,00×10−822,00×10−8
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni)	0,21×1070,21×107	48,20×10−848,20×10−8	0,000002
Константан (сплав Cu, Ni)	0,20×1070,20×107	49,00×10−849,00×10−8	0,00003
Меркурий	0,10×1070,10×107	98,00×10−898,00×10−8	0,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr)	0,10×1070,10×107	100,00×10-8100,00×10-8	0,0004
Полупроводники [1]
Углерод (чистый)	2,86×1042,86×104	3,50×10-53,50×10-5	−0,0005
Углерод	(2,86-1,67)×10-6(2,86-1,67)×10-6	(3,5-60)×10-5(3,5-60)×10-5	−0,0005
Германий (чистый)		600×10−3600×10−3	−0,048
Германий		(1-600)×10-3(1-600)×10-3	−0,050
Кремний (чистый)		2300	−0,075
Кремний		0,1-23000,1-2300	−0,07
Изоляторы
Янтарный	2,00×10−152,00×10−15	5×10145×1014
Стекло	10-9-10-1410-9-10-14	109−1014109−1014
Люцит	<10-13<10-13	>1013>1013
Слюда	10-11-10-1510-11-10-15	1011−10151011−1015
Кварц (плавленый)	1,33×10–181,33×10–18	75×101675×1016
Резина (твердая)	10-13-10-1610-13-10-16	1013−10161013−1016
Сера	10−1510−15	10151015
Тефлон ТМ	<10-13<10-13	>1013>1013
Дерево	10-8-10-1110-8-10-11	108−1011108−1011

Стол 9. 1 Удельное сопротивление и проводимость различных материалов при 20 °C [1] Значения сильно зависят от количества и типов примесей.

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 удельное 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. Эти уникальные свойства полупроводников используются в современной электронике, что мы и рассмотрим в последующих главах.

Проверьте свое понимание 9,5

Медные провода обычно используются для удлинителей и домашней электропроводки по нескольким причинам. Медь имеет самый высокий показатель электропроводности и, следовательно, самый низкий показатель удельного сопротивления из всех недрагоценных металлов. Также важна прочность на растяжение, где прочность на растяжение является мерой силы, необходимой для того, чтобы потянуть объект до точки, где он сломается. Прочность материала на растяжение – это максимальное растягивающее усилие, которое он может выдержать, прежде чем разорвется. Медь имеет высокую прочность на растяжение, 2×108 Нм22×108 Нм2. Третьей важной характеристикой является пластичность. Пластичность — это мера способности материала втягиваться в провода и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что для того, чтобы проводник был подходящим кандидатом для изготовления проволоки, необходимо, по крайней мере, три важные характеристики: низкое удельное сопротивление, высокая прочность на растяжение и высокая пластичность. Какие еще материалы используются для электропроводки и в чем их преимущества и недостатки?

Температурная зависимость удельного сопротивления

Взглянув на Таблицу 9. 1, вы увидите столбец с надписью «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры. В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. На самом деле у большинства проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает усиление колебаний атомов в структуре решетки металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Во многих материалах зависимость приблизительно линейна и может быть смоделирована линейным уравнением:

ρ≈ρ0[1+α(T−T0)],ρ≈ρ0[1+α(T−T0)],

9,7

, где ρρ — удельное сопротивление материала при температуре T , αα — температурный коэффициент материала, а ρ0ρ0 — удельное сопротивление при T0T0, обычно принимаемое как T0=20,00°CT0=20,00°C.

Отметим также, что температурный коэффициент αα отрицателен для полупроводников, перечисленных в Таблице 9.1, 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 уменьшения ρρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление является мерой того, насколько сложно пропустить ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление является характеристикой материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление является характеристикой провода или компонента.

Для расчета сопротивления рассмотрим отрезок токопроводящего провода площадью поперечного сечения A , длина L , удельное сопротивление ρ. ρ. Через проводник подключена батарея, обеспечивающая на нем разность потенциалов ΔVΔV (рис. 9.13). Разность потенциалов создает электрическое поле, пропорциональное плотности тока, согласно формуле E→=ρJ→E→=ρJ→.

Рисунок 9.13 На отрезок проводника с площадью поперечного сечения А и длиной L подается потенциал, обеспечиваемый батареей.

Величина электрического поля на отрезке проводника равна напряжению, деленному на длину, E=V/LE=V/L, а величина плотности тока равна силе тока, деленной на сечение площадь сечения, J=I/A.J=I/A. Используя эту информацию и вспомнив, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем увидеть, что напряжение пропорционально току:

E=ρJVL=ρIAV=(ρLA)I.E=ρJVL=ρIAV=(ρLA)I.

Сопротивление

Отношение напряжения к току определяется как сопротивление R :

R≡VI. R≡VI.

9,8

Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, деленную на площадь:

R≡VI=ρLA.R≡VI=ρLA.

9,9

Единицей сопротивления является ом, ΩΩ. Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекающего тока или обеспечения падения напряжения. На рис. 9.14 показаны символы, используемые для обозначения резистора на принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-see») и Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы широко используются. В этом тексте мы используем стандарт ANSI для его визуального распознавания, но мы отмечаем, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что облегчает его чтение.

Рисунок 9.14 Обозначения резисторов, используемые на принципиальных схемах. а) символ ANSI; (b) символ МЭК.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Резистор можно смоделировать в виде цилиндра с площадью поперечного сечения A и длиной L , изготовленного из материала с удельным сопротивлением ρρ (рис. 9.15). Сопротивление резистора R=ρLAR=ρLA.

Рисунок 9.15 Модель резистора в виде однородного цилиндра длиной L и площадь поперечного сечения A . Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше его площадь поперечного сечения А , тем меньше его сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резисторов является углерод. Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, и к нему присоединены два медных вывода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка изготовлена ​​из оксида металла, обладающего полупроводниковыми свойствами, подобными углероду. Снова в концы резистора вставлены медные выводы. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке 9..16.

Рисунок 9.16 Многие резисторы напоминают рисунок, показанный выше. Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют первые две цифры сопротивления резистора. Третий цвет — множитель. Четвертый цвет представляет допуск резистора. Показанный резистор имеет сопротивление 20×105 Ом±10 %20×105 Ом±10 %.

Диапазон сопротивлений превышает много порядков. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом 1012 Ом и более. У сухого человека сопротивление между руками и ногами может составлять 105 Ом 105 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом 103 Ом. Кусок медной проволоки большого диаметра метровой длины может иметь сопротивление 10-5 Ом 10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит.

Пример 9,5

Плотность тока, сопротивление и электрическое поле для провода с током

Рассчитайте плотность тока, сопротивление и электрическое поле медного провода длиной 5 м и диаметром 2,053 мм (калибр 12), по которому течет ток I=10 мАI=10 мА.

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая составляет A=3,31 мм2, A=3,31 мм2, и определение плотности тока J=IAJ=IA. Сопротивление можно найти, используя длину провода L=5,00мL=5,00м, площадь и удельное сопротивление меди ρ=1,68×10-8Ом·мρ=1,68×10-8Ом·м, где R=ρLAR= рЛА. По удельному сопротивлению и плотности тока можно найти электрическое поле.

Решение

Сначала вычисляем плотность тока:

J=IA=10×10−3A3,31×10−6m2=3,02×103Am2.J=IA=10×10−3A3,31×10−6m2=3,02×103Am2.

Сопротивление провода

R=ρLA=(1,68×10-8Ом·м)5,00м3,31×10-6м2=0,025Ом.R=ρLA=(1,68×10-8Ом·м)5,00м3 0,31×10−6 м2=0,025 Ом.

Наконец, можно найти электрическое поле: 103Ам2)=5,07×10-5Вм.

Значение

Из этих результатов неудивительно, что медь используется для проводов для передачи тока, потому что сопротивление довольно мало. Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.

Интерактивный

Запустите приведенную ниже симуляцию, чтобы увидеть, как площадь поперечного сечения, длина и удельное сопротивление провода влияют на сопротивление проводника. Отрегулируйте переменные с помощью ползунков и посмотрите, станет ли сопротивление меньше или больше.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как R0R0 прямо пропорционально ρ.ρ. Для цилиндра мы знаем, что R=ρLAR=ρLA, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R имеет ту же температурную зависимость, что и ρ.ρ. (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) р.) Таким образом,

R=R0(1+αΔT)R=R0(1+αΔT)

9,10

— температурная зависимость сопротивления объекта, где R0R0 — исходное сопротивление (обычно принимается равным 20,00°С)20,00°С) и R – сопротивление после изменения температуры ΔT. ΔT. Цветовой код показывает сопротивление резистора при температуре T=20,00°CT=20,00°C.

Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (рис. 9.17). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле 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 9.17 Эти знакомые термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Пример 9,6

Расчет сопротивления

Хотя следует соблюдать осторожность при применении ρ=ρ0(1+αΔT)ρ=ρ0(1+αΔT) и R=R0(1+αΔT)R=R0(1+αΔT) для температурных изменений более 100°C100°C , для вольфрама уравнения работают достаточно хорошо при очень больших изменениях температуры. Вольфрамовая нить при 20°C20°C имеет сопротивление 0,350 Ом 0,350 Ом. Чему будет равно сопротивление, если температуру увеличить до 2850°C2850°C?

Стратегия

Это простое применение R=R0(1+αΔT)R=R0(1+αΔT), поскольку исходное сопротивление нити накала определяется как R0=0,350 Ом, R0=0,350 Ом, а изменение температуры равно ΔT=2830°CΔT. =2830°С.

Раствор

Сопротивление более горячей нити накала R получается путем ввода известных значений в приведенное выше уравнение:

R=R0(1+αΔT)=(0,350 Ом)[1+(4,5×10−3°C)(2830°C)]=4,8 Ом. R=R0(1+αΔT)=(0,350 Ом) [1+(4,5×10-3°С)(2830°С)]=4,8 Ом.

Значение

Обратите внимание, что сопротивление изменяется более чем в 10 раз, когда нить нагревается до высокой температуры, а ток через нить зависит от сопротивления нити и приложенного напряжения. Если нить используется в лампе накаливания, начальный ток через нить при первом включении лампы будет выше, чем ток после того, как нить достигнет рабочей температуры.

Проверьте свое понимание 9.6

Тензорезистор — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей подложки, поддерживающей узор из проводящей фольги. Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения подложки. Как изменится сопротивление тензорезистора? Влияет ли на тензодатчик изменение температуры?

Пример 9,7

Сопротивление коаксиального кабеля

Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные шумы, то есть сигналы от другого оборудования и приборов. Коаксиальные кабели используются во многих приложениях, требующих устранения этого шума. Например, их можно найти дома в соединениях кабельного телевидения или других аудиовизуальных соединениях. Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника с радиусом riri, окруженного вторым, внешним концентрическим проводником с радиусом roro (рис. 9)..18). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например, полиэтиленом. Между двумя проводниками возникает небольшой радиальный ток утечки. Определить сопротивление коаксиального кабеля длиной L Ом.

Рисунок 9.18 Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических проводников, разделенных изоляцией. Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных соединениях.

Стратегия

Мы не можем использовать уравнение R=ρLAR=ρLA напрямую. Вместо этого мы рассматриваем концентрические цилиндрические оболочки толщиной др и интегрировать.

Раствор

Сначала мы находим выражение для dR , а затем интегрируем от рири до роро,

dR=ρAdr=ρ2πrLdr,R=∫rirodR=∫riroρ2πrLdr=ρ2πL∫riro1rdr=ρ2πLlnrori. dR=ρAdr=ρ2πrLdr,R=∫rirodR=∫riroρ2πrLdr=ρ2πL∫riro1rdr=ρ2πLlnrori.

Значение

Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов и удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника. Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к затуханию (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.

Проверьте свое понимание 9,7

Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиусов двух проводников. Если вы проектируете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?

Интерактивный

Просмотрите эту симуляцию, чтобы увидеть, как приложенное напряжение и сопротивление материала, через который протекает ток, влияют на ток через материал. Вы можете визуализировать столкновения электронов и атомов материала, влияющие на температуру материала.

электрических цепей – Почему сила тока увеличивается при увеличении площади поперечного сечения?

спросил 1 год, 3 месяца назад

Изменено 1 год, 3 месяца назад

Просмотрено 2к раз

$\begingroup$

Когда мы увеличим площадь поперечного сечения провода, мы обнаружим, что при том же напряжении, если через резистор проходит в два раза больше тока, чем раньше.

Либо вы думаете, что “это из-за того, что сопротивление обратно пропорционально площади резистора”, либо что-то еще, объясните, почему это происходит.

Если ваш ответ такой же, как в цитате, тогда объясните, почему увеличение площади уменьшает сопротивление.

• электрические цепи
• электрические токовые
• электрические сопротивления

$\endgroup$

$\begingroup$

Простая интуиция состоит в том, что когда мы увеличиваем площадь поперечного сечения, большее количество электронов может пройти через эту площадь по сравнению с исходным проводом. Больше электронов приводит к большему заряду, пересекающему поперечное сечение, и, следовательно, к большему току.

Теперь давайте посмотрим на это с помощью математики:

Сопротивление провода определяется как: $$R = \rho \frac{l}{A}$$ $R$ = сопротивление провода
$\rho$ = удельное сопротивление провода (зависит от материала провода)
$l$ = длина провода
$A$ = площадь поперечного сечения

Если мы возьмем провод одинаковой длины и из того же материала, то есть с одинаковым удельным сопротивлением, то: $$R\propto \frac{1}{A}$$

Таким образом, если увеличить площадь поперечного сечения, то сопротивление провода (при неизменной длине и удельном сопротивлении) уменьшится.