Qu'est-ce que la résistance électrique ?
Le courant électrique I dans toute substance est créé par le mouvement de particules chargées dans une certaine direction en raison de l'application d'une énergie externe (différence de potentiel U). Chaque substance a des propriétés individuelles qui affectent le flux de courant de différentes manières. Ces propriétés sont évaluées par la résistance électrique R.
Georg Ohm a déterminé empiriquement les facteurs affectant l'amplitude de la résistance électrique d'une substance donnée formule de sa dépendance de tension et de courant qui porte son nom. L'unité SI de résistance porte son nom. 1 ohm est la valeur de résistance mesurée à 0°C pour une colonne homogène de mercure de 106,3 cm de long avec une section transversale de 1 mm2.
Définition
Afin d'évaluer et d'appliquer dans la pratique des matériaux pour la production d'appareils électriques, le terme «résistance du conducteur» a été introduit... L'adjectif ajouté "spécifique" indique le coefficient d'utilisation de la valeur de référence volumique acceptée pour la substance en question. Cela permet d'évaluer les paramètres électriques de différents matériaux.
Dans ce cas, on tient compte du fait que la résistance du fil augmente avec une augmentation de sa longueur et une diminution de sa section. Le système SI utilise le volume d'un fil homogène de 1 mètre de long et 1 m2 de section... Dans les calculs techniques, une unité de volume obsolète mais pratique en dehors du système est utilisée, composée d'une longueur de 1 mètre et d'une surface de 1 mm.2... La formule de résistance ρ est indiquée sur la figure.
Pour déterminer les propriétés électriques des substances, une autre caractéristique est introduite - la conductivité spécifique b. Elle est inversement proportionnelle à la valeur de la résistance, détermine la capacité du matériau à conduire le courant électrique : b = 1/p.
Comment la résistance dépend de la température
La conductivité d'un matériau est affectée par sa température. Différents groupes de substances ne se comportent pas de la même manière lorsqu'ils sont chauffés ou refroidis. Cette propriété est prise en compte pour les fils électriques fonctionnant en extérieur par temps chaud et froid.
Le matériau et la résistance spécifique du conducteur sont choisis en tenant compte des conditions de son fonctionnement.
L'augmentation de la résistance des fils au passage du courant pendant le chauffage s'explique par le fait qu'à mesure que la température du métal augmente, l'intensité du mouvement des atomes et des porteurs de charges électriques dans toutes les directions augmente, ce qui crée des obstacles inutiles au mouvement des particules chargées dans une direction et réduit la valeur de leur flux.
Si la température du métal diminue, les conditions de passage du courant s'améliorent.Lorsqu'il est refroidi à une température critique, le phénomène de supraconductivité apparaît dans de nombreux métaux, lorsque leur résistance électrique est pratiquement nulle. Cette propriété est largement utilisée dans les électroaimants de forte puissance.
L'effet de la température sur la conductivité des métaux est utilisé par l'industrie électrique dans la fabrication de lampes à incandescence ordinaires. Les leurs fil nichrome lorsque le courant passe, il est chauffé à un état tel qu'il émet un flux lumineux. Dans des conditions normales, la résistance du nichrome est d'environ 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.
Lorsque l'ampoule est allumée sous tension, un courant important traverse le filament, ce qui chauffe très rapidement le métal. Parallèlement, la résistance du circuit électrique augmente, limitant le courant de démarrage à la valeur nominale nécessaire pour obtenir l'éclairage. . De cette manière, une simple régulation de l'intensité du courant est effectuée au moyen d'une spirale nichrome, il n'est pas nécessaire d'utiliser des ballasts complexes utilisés dans les sources LED et fluorescentes.
Quelle est la résistance des matériaux utilisés en ingénierie
Les métaux précieux non ferreux ont les meilleures propriétés de conductivité électrique. Par conséquent, les contacts critiques des appareils électriques sont en argent. Mais cela augmente le prix final de l'ensemble du produit. L'option la plus acceptable consiste à utiliser des métaux moins chers. Par exemple, la résistance du cuivre égale à 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m convient parfaitement à de telles fins.
Métaux nobles - or, argent, platine, palladium, iridium, rhodium, ruthénium et osmium, nommés principalement pour leur haute résistance chimique et leur belle apparence dans les bijoux.De plus, l'or, l'argent et le platine ont une grande plasticité et les métaux du groupe du platine sont réfractaires et, comme l'or, ils sont chimiquement inertes. Ces avantages des métaux précieux se combinent.
Des alliages de cuivre à bonne conductivité sont utilisés pour réaliser des shunts qui limitent le passage des courants importants à travers la tête de mesure des ampèremètres puissants.
La résistance de l'aluminium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m est légèrement supérieure à celle du cuivre, mais la production et le prix de ce métal sont inférieurs. Il est également plus léger. Ceci explique sa large utilisation en électricité pour la production de fils externes et d'âmes de câbles.
La résistance du fer 0,13 (ohm ∙ mm2) / m permet également son utilisation pour transmettre le courant électrique, mais cela entraîne des pertes de puissance plus importantes. Les alliages d'acier ont une résistance accrue. Par conséquent, des torons d'acier sont tissés dans les conducteurs aériens en aluminium des lignes électriques à haute tension conçues pour résister aux charges de rupture.
Cela est particulièrement vrai lorsque de la glace se forme sur des câbles ou de fortes rafales de vent.
Certains alliages, par exemple la constantine et la nickeline, ont des caractéristiques résistives thermiquement stables dans une certaine plage. La résistance électrique de Nickeline ne change pratiquement pas de 0 à 100 degrés Celsius. Par conséquent, les bobines de rhéostat sont en nickel.
Dans les instruments de mesure, la propriété d'un changement strict des valeurs de résistance du platine par rapport à sa température est largement utilisée. Si un courant électrique provenant d'une source de tension stabilisée passe à travers un fil de platine et que la valeur de résistance est calculée, cela indiquera la température du platine.Cela permet à l'échelle d'être graduée en degrés correspondant aux valeurs ohmiques. Cette méthode vous permet de mesurer la température avec une précision de fractions de degré.
Parfois, pour résoudre des problèmes pratiques, il faut connaître la résistance générale ou spécifique du câble... A cet effet, les répertoires des produits du câble fournissent les valeurs de la résistance inductive et active d'un seul conducteur pour chaque valeur de la la Coupe transversale. Ils sont utilisés pour calculer les charges admissibles, la chaleur générée, déterminer les conditions de fonctionnement admissibles et choisir une protection efficace.
La conductivité spécifique des métaux est affectée par la façon dont ils sont traités. L'utilisation de la pression pour la déformation plastique perturbe la structure du réseau cristallin, augmente le nombre de défauts et augmente la résistance. Pour le réduire, un recuit de recristallisation est utilisé.
L'étirement ou la compression des métaux provoque une déformation élastique en eux, à partir de laquelle les amplitudes des vibrations thermiques des électrons diminuent et la résistance diminue quelque peu.
Lors de la conception des systèmes de mise à la terre, il est nécessaire de prendre en compte résistance du sol… Elle diffère par définition de la méthode ci-dessus et est mesurée en unités SI — Ohms. Mètre. Avec son aide, la qualité de la distribution du courant électrique à l'intérieur du sol est évaluée.
Dépendance de la résistance du sol à l'humidité et à la température du sol :
La conductivité du sol est affectée par de nombreux facteurs, notamment l'humidité du sol, la densité, la taille des particules, la température, la concentration de sels, d'acides et de bases.