Питомий опір міді. Фізика процесу
Часто в електротехнічної літературі зустрічається поняття "питомий електричний опір міді". І мимоволі задаєшся питанням, а що ж це таке?
Поняття «опір» для будь-якого провідника безперервно пов`язано з розумінням процесу протікання по ньому електричного струму. Так як мова в статті піде про опір міді, то і розглядати нам слід її властивості і властивості металів.
Коли мова йде про металах, то мимоволі згадуєш, що всі вони мають певну будову - кристалічну решітку. Атоми перебувають у вузлах таких грат і здійснюють щодо них періодичні коливання. Відстані і місце розташування цих вузлів залежить від сил взаємодії атомів один з одним (відштовхування і тяжіння), і різні для різних металів. А навколо атомів по своїх орбітах обертаються електрони. Їх утримує на орбіті теж рівновагу сил. Тільки це сили тяжіння до атому і відцентрова. Представили собі картинку? Можна назвати її, в деякому плані, статичної.
А тепер додамо динаміки. На шматок міді починає діяти електричне поле. Що ж відбувається всередині провідника? Електрони, зірвані силою електричного поля зі своїх орбіт, спрямовуються до його позитивного полюса. Ось Вам і спрямований рух електронів, а вірніше, електричний струм. Але на шляху свого руху вони натикаються на атоми у вузлах кристалічної решітки і електрони, які ще продовжують обертатися навколо своїх атомів. При цьому вони втрачають свою енергію і змінюють напрямок руху. Тепер стає трохи зрозуміліше сенс фрази «опір провідника»? Це атоми решітки і обертаються навколо них електрони чинять опір направленого руху електронів, зірваних електричним полем зі своїх орбіт. Але поняття опір провідника можна назвати загальною характеристикою. Більш індивідуально характеризує кожен провідник питомий опір. Міді в тому числі. Ця характеристика індивідуальна для кожного металу, оскільки безпосередньо залежить тільки від форми і розмірів кристалічної решітки і, в деякій мірі, від температури. При підвищенні температури провідника атоми здійснюють більш інтенсивне коливання в вузлах решітки. А електрони обертаються навколо вузлів з більшою швидкістю і на орбітах більшого радіусу. І, природно, що вільні електрони при русі зустрічають і більший опір. Така фізика процесу.
Питомий опір міді - це стандартна величина. Значення цього параметра для всіх металів і інших речовин, виміряні при 20 ° C, можна легко знайти в довідковій таблиці. Для міді вона складає 0,0175 Ом * мм2 / м. З найбільш широко зустрічаються в природі металів ця величина близька за значенням тільки у алюмінію. У нього вона становить 0,0271 Ом * мм2 / м. Питомий опір міді за своїм значенням поступається тільки сріблу, величина якого дорівнює 0,016 Ом * мм 2 / м. Це обумовлює її широке застосування в електротехнічному обладнанні, при виготовленні силових кабелів, різних видів провідників, при друкованому монтажі електронних пристроїв. Без мідних проводів неможливе створення силових трансформаторів і двигунів для малих побутових електроприладів, що володіють властивістю енергозбереження. В цьому випадку істотно зростають вимоги до хімічної чистоті речовини, так як при присутності в ньому навіть 0,02% алюмінію питомий опір міді збільшується на 10%. Така мідь, правда, вважається технічно чистої і допускається виготовлення з неї ряду певних виробів.
Без знання значень питомого опору неможливо здійснювати розрахунки загального опору провідників за їх розмірами та формою при розробці і проектуванні електротехнічного обладнання. Для розрахунку загального опору провідника використовується формула R = р * l / S, де зустрічаються скорочення позначають наступне:
R - загальний опір провідника;
p - питомий опір металу;
l - довжина даного провідника;
S - площа перетину провідника.
Для потреб електротехнічної сфери налагоджено широке виробництво таких металів, як алюміній і мідь, питомий опір яких досить мало. З цих металів виготовляють кабелі та різного типу дроти, які широко використовуються в будівництві, для виробництва побутових приладів, виготовлення шин, обмоток трансформаторів та інших електротехнічних виробів.
