Apa itu hambatan listrik?

Arus listrik I dalam zat apa pun diciptakan oleh pergerakan partikel bermuatan ke arah tertentu karena penerapan energi eksternal (beda potensial U). Setiap zat memiliki sifat tersendiri yang mempengaruhi aliran arus di dalamnya dengan cara yang berbeda. Sifat-sifat ini dievaluasi oleh hambatan listrik R.

Georg Ohm secara empiris menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya hambatan listrik suatu zat rumus ketergantungannya tegangan dan arus yang dinamai menurut namanya. Satuan SI resistensi dinamai menurut namanya. 1 ohm adalah nilai resistansi yang diukur pada suhu 0°C untuk kolom air raksa homogen sepanjang 106,3 cm dengan luas penampang 1 mm2.

Definisi

Untuk mengevaluasi dan menerapkan bahan praktik untuk produksi perangkat listrik, istilah «Resistensi konduktor» diperkenalkan... Kata sifat tambahan "spesifik" menunjukkan koefisien penggunaan nilai referensi volume yang diterima untuk zat yang dimaksud. Hal ini memungkinkan untuk mengevaluasi parameter listrik dari bahan yang berbeda.

Dalam hal ini, diperhitungkan bahwa resistansi kawat meningkat dengan bertambahnya panjangnya dan berkurangnya penampang melintangnya. Sistem SI menggunakan volume kawat homogen dengan panjang 1 meter dan penampang 1 m2... Dalam perhitungan teknis, unit volume di luar sistem yang ketinggalan jaman tetapi nyaman digunakan, terdiri dari panjang 1 meter dan luas dari 1 mm.2... Rumus hambatan ρ ditunjukkan pada gambar.

Untuk menentukan sifat kelistrikan suatu zat, karakteristik lain diperkenalkan — konduktivitas spesifik b. Berbanding terbalik dengan nilai resistansi, menentukan kemampuan bahan menghantarkan arus listrik: b = 1 / p.

Bagaimana resistensi tergantung pada suhu

Konduktivitas suatu bahan dipengaruhi oleh suhunya. Kelompok zat yang berbeda tidak berperilaku sama saat dipanaskan atau didinginkan. Properti ini diperhitungkan untuk kabel listrik yang beroperasi di luar ruangan dalam cuaca panas dan dingin.

Bahan dan resistansi spesifik konduktor dipilih dengan mempertimbangkan kondisi operasinya.

Peningkatan resistansi kabel terhadap aliran arus selama pemanasan dijelaskan oleh fakta bahwa ketika suhu logam di dalamnya meningkat, intensitas pergerakan atom dan pembawa muatan listrik ke segala arah meningkat, yang menciptakan hambatan yang tidak perlu. untuk pergerakan partikel bermuatan dalam satu arah dan mengurangi nilai fluks mereka.

Jika suhu logam menurun, maka kondisi aliran arus membaik.Saat didinginkan hingga suhu kritis, fenomena superkonduktivitas muncul di banyak logam, saat hambatan listriknya praktis nol. Properti ini banyak digunakan dalam elektromagnet daya tinggi.

Pengaruh suhu terhadap konduktivitas logam digunakan oleh industri kelistrikan dalam pembuatan lampu pijar biasa. Milik mereka benang nichrome ketika arus dilewatkan, itu dipanaskan sedemikian rupa sehingga memancarkan fluks bercahaya. Dalam kondisi normal, resistansi nichrome sekitar 1,05 ÷ 1,4 (ohm ∙ mm2) / m.

Saat bohlam dinyalakan di bawah tegangan, arus besar melewati filamen, yang memanaskan logam dengan sangat cepat.Pada saat yang sama, resistansi rangkaian listrik meningkat, membatasi arus awal ke nilai nominal yang diperlukan untuk mendapatkan penerangan . Dengan cara ini, pengaturan kekuatan arus yang sederhana dilakukan dengan menggunakan nichrome spiral, tidak perlu menggunakan ballast kompleks yang digunakan dalam sumber LED dan fluoresen.

Bagaimana ketahanan bahan yang digunakan dalam rekayasa

Logam mulia non-besi memiliki sifat konduktivitas listrik terbaik. Oleh karena itu, kontak kritis pada perangkat listrik terbuat dari perak. Tapi ini meningkatkan harga akhir dari seluruh produk. Opsi yang paling dapat diterima adalah menggunakan logam yang lebih murah. Misalnya, resistansi tembaga sebesar 0,0175 (ohm ∙ mm2) / m cukup cocok untuk keperluan tersebut.

Logam mulia - emas, perak, platinum, paladium, iridium, rhodium, ruthenium, dan osmium, dinamai terutama karena ketahanan kimianya yang tinggi dan penampilan cantik dalam perhiasan.Selain itu, emas, perak, dan platina memiliki plastisitas tinggi, dan logam golongan platina bersifat refraktori dan, seperti emas, bersifat lembam secara kimiawi. Keuntungan dari logam mulia ini digabungkan.

Paduan tembaga dengan konduktivitas yang baik digunakan untuk membuat shunt yang membatasi aliran arus besar melalui kepala pengukur ammeter yang kuat.

Ketahanan aluminium 0,026 ÷ 0,029 (ohm ∙ mm2) / m sedikit lebih tinggi daripada tembaga, tetapi produksi dan harga logam ini lebih rendah. Ini juga lebih ringan. Ini menjelaskan penggunaannya yang luas dalam listrik untuk produksi kabel eksternal dan inti kabel.

Ketahanan besi 0,13 (ohm ∙ mm2) / m juga memungkinkan penggunaannya untuk mentransmisikan arus listrik, namun hal ini menyebabkan kerugian daya yang lebih besar. Paduan baja telah meningkatkan kekuatan. Oleh karena itu, untaian baja dianyam ke dalam konduktor overhead aluminium dari saluran listrik tegangan tinggi yang dirancang untuk menahan beban putus.

Ini terutama benar ketika es terbentuk di kabel atau hembusan angin kencang.

Beberapa paduan, misalnya konstantin dan nikelin, memiliki karakteristik resistif yang stabil secara termal dalam kisaran tertentu. Hambatan listrik Nikel praktis tidak berubah dari 0 hingga 100 derajat Celcius. Oleh karena itu, kumparan rheostat terbuat dari nikel.

Dalam alat ukur, sifat perubahan ketat dalam nilai resistansi platinum sehubungan dengan suhunya banyak digunakan. Jika arus listrik dari sumber tegangan stabil dilewatkan melalui kawat platina dan nilai resistansi dihitung, maka akan menunjukkan suhu platina.Ini memungkinkan skala untuk lulus dalam derajat yang sesuai dengan nilai ohm. Metode ini memungkinkan Anda untuk mengukur suhu dengan akurasi pecahan derajat.

Terkadang, untuk memecahkan masalah praktis, Anda perlu mengetahui resistansi kabel secara umum atau spesifik... Untuk tujuan ini, direktori produk kabel memberikan nilai resistansi induktif dan aktif dari satu inti untuk setiap nilai resistansi persilangan. Mereka digunakan untuk menghitung beban yang diizinkan, panas yang dihasilkan, menentukan kondisi operasi yang diizinkan, dan memilih perlindungan yang efektif.

Konduktivitas spesifik logam dipengaruhi oleh cara pemrosesannya. Penggunaan tekanan untuk deformasi plastis mengganggu struktur kisi kristal, meningkatkan jumlah cacat, dan meningkatkan ketahanan. Untuk menguranginya, anil rekristalisasi digunakan.

Peregangan atau kompresi logam menyebabkan deformasi elastis di dalamnya, dari mana amplitudo getaran termal elektron berkurang, dan resistansi agak berkurang.

Saat merancang sistem pembumian, perlu diperhitungkan ketahanan tanah… Ini berbeda menurut definisi dari metode di atas dan diukur dalam satuan SI — Ohm. Meter. Dengan bantuannya, kualitas distribusi arus listrik di dalam tanah dievaluasi.
Ketergantungan resistensi tanah pada kelembaban dan suhu tanah:

Konduktivitas tanah dipengaruhi oleh banyak faktor, antara lain kelembaban tanah, kepadatan, ukuran partikel, suhu, konsentrasi garam, asam, dan basa.