В чем измеряется коэффициент сопротивления

Температурный коэффициент сопротивления

Электрическое сопротивление проводника в общем случае зависит от материала проводника, от его длины и от поперечного сечения, или более кратко — от удельного сопротивления и от геометрических размеров проводника. Данная зависимость общеизвестна и выражается формулой:

Известен каждому и закон Ома для однородного участка электрической цепи, из которого видно, что ток тем меньше, чем сопротивление выше. Таким образом, если сопротивление проводника постоянно, то с ростом приложенного напряжения ток должен бы линейно расти. Но в реальности это не так. Сопротивление проводников не постоянно.

За примерами далеко ходить не надо. Если к регулируемому блоку питания (с вольтметром и амперметром) подключить лампочку, и постепенно повышать напряжение на ней, доводя до номинала, то легко заметить, что ток растет не линейно: с приближением напряжения к номиналу лампы, ток через ее спираль растет все медленнее, причем лампочка светится все ярче.

Нет такого, что с увеличением вдвое приложенного к спирали напряжения, вдвое возрос и ток. Закон Ома как-будто не выполняется. На самом деле закон Ома выполняется, и точно, просто сопротивление нити накала лампы непостоянно, оно зависит температуры.

Вспомним, с чем связана высокая электрическая проводимость металлов. Она связана с наличием в металлах большого количества носителей заряда — составных частей тока — электронов проводимости. Это электроны, образующиеся из валентных электронов атомов металла, которые для всего проводника являются общими, они не принадлежат каждый отдельному атому.

Под действием приложенного к проводнику электрического поля, свободные электроны проводимости переходят из хаотичного в более-менее упорядоченное движение — образуется электрический ток. Но электроны на своем пути встречают препятствия, неоднородности ионной решетки, такие как дефекты решетки, неоднородная структура, вызванные ее тепловыми колебаниями.

Электроны взаимодействуют с ионами, теряют импульс, их энергия передается ионам решетки, переходит в колебания ионов решетки, и хаос теплового движения самих электронов усиливается, от того проводник и нагревается при прохождении по нему тока.

В диэлектриках, полупроводниках, электролитах, газах, неполярных жидкостях — причина сопротивления может быть иной, однако закон Ома, очевидно, не остается постоянно линейным.

Таким образом, для металлов, рост температуры приводит к еще большему возрастанию тепловых колебаний кристаллической решетки, и сопротивление движению электронов проводимости возрастает. Это видно по эксперименту с лампой: яркость свечения увеличилась, но ток возрос слабее. То есть изменение температуры повлияло на сопротивление нити накаливания лампы.

В итоге становится ясно, что сопротивление металлических проводников зависит почти линейно от температуры. А если принять во внимание, что при нагревании геометрические размеры проводника меняются слабо, то и удельное электрическое сопротивление почти линейно зависит от температуры. Зависимости эти можно выразить формулами:

Обратим внимание на коэффициенты. Пусть при 0°C сопротивление проводника равно R0, тогда при температуре t°C оно примет значение R(t), и относительное изменение сопротивления будет равно α*t°C. Вот этот коэффициент пропорциональности α и называется температурным коэффициентом сопротивления . Он характеризует зависимость электрического сопротивления вещества от его текущей температуры.

Данный коэффициент численно равен относительному изменению электрического сопротивления проводника при изменении его температуры на 1К (на один градус Кельвина, что равноценно изменению температуры на один градус Цельсия).

Для металлов ТКС (температурный коэффициент сопротивления α) хоть и относительно мал, но всегда больше нуля, ведь при прохождении тока электроны тем чаще сталкиваются с ионами кристаллической решетки, чем выше температура, то есть чем выше тепловое хаотичное их движение и чем выше их скорость. Сталкиваясь в хаотичном движении с ионами решетки, электроны металла теряют энергию, что мы и видим в результате — сопротивление при нагревании проводника возрастает. Данное явление используется технически в термометрах сопротивления.

Итак, температурный коэффициент сопротивления α характеризует зависимость электрического сопротивления вещества от температуры и измеряется в 1/К — кельвин в степени -1. Величину с обратным знаком называют температурным коэффициентом проводимости.

Что касается чистых полупроводников, то для них ТКС отрицателен, то есть сопротивление снижается с ростом температуры, это связано с тем, что с ростом температуры все больше электронов переходят в зону проводимости, растет при этом и концентрация дырок. Этот же механизм свойственен для жидких неполярных и твердых диэлектриков.

Полярные жидкости свое сопротивление резко уменьшают с ростом температуры из-за снижения вязкости и роста диссоциации. Это свойство применяется для защиты электронных ламп от разрушительного действия больших пусковых токов.

У сплавов, легированных полупроводников, газов и электролитов тепловая зависимость сопротивления более сложна чем у чистых металлов. Сплавы с очень малым ТКС, такие как манганин и константан, применяют в электроизмерительных приборах.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Силы сопротивления

Сила сопротивления зависит от размеров и формы тела и скорости перемещения тела в среде, возникающая при его движении и затормаживает это движение. Сила сопротивления отличается от силы трения тем, что последняя рассматривает характер взаимодействия друг с другом твердых тел. Можно наблюдать, когда один элемент двигается по поверхности другого. Вектор силы сопротивления имеет направление противоположное движению.

Работа силы сопротивления видна на примере: при свободном падении листка с дерева на него действует сила сопротивления воздуха, которую можно сравнить с силой тяжести. В связи с этим, ускорение падающего листка будет не таким, как от ускорения свободного падения.

Аналогично с перемещением в жидкости, если тело погружается в воду плавно, то сопротивление воды будет меньше, чем при прыжке в нее.

Чему равна сила сопротивления

В числовом выражении общая сила сопротивления равна силе, которую следует приложить для равномерного передвижения тела по ровной горизонтальной поверхности. Определяется третьим законом Ньютона.

Формулы 1 — 3

Сила сопротивления прямо пропорциональна массе тела и вычисляется по формуле:

\[F=\mu * m * g\]

где \[\boldsymbol<\mu>\] коэффициент материала изготовления опоры, выбирается по таблице;
g – постоянная величина равная 9,8 м/с2.

Для тел с небольшой скоростью сила сопротивления рассчитывается как произведение коэффициента сопротивления материала (a) и силы, провоцирующую движение предмета (v).

\[F=v a\]

где v — скорость движения предмета, a — коэффициент сопротивления среды.

При высоких скоростях или больших размеров предметов, силу сопротивления вычисляют пропорционально квадрату скорости.

\[F=c v^\]

Зависимость силы от сопротивления определяется для каждой среды отдельно. Сила сопротивления среды растет, с ростом скорости движения предмета в среде.

От чего зависит сила сопротивления

На величину силы сопротивления влияют следующие факторы:

• особенности и плотность среды, например, у жидкости плотность выше, чем у газа;
• форма тела, у предметов с вытянутыми обтекаемыми вдоль движения формами сопротивление меньше, чем с расположенными перпендикулярно движению гранями;
• скорость движения.

В зависимости от воздействия на движущиеся предметы различают несколько типов силы сопротивления:

• Сила сопротивления качению \[P_\]. Зависит от вида и состояния опорной поверхности, скорости перемещения, силы давления воздуха и прочее. Коэффициент сопротивлению качению f зависит типа и состояния опорной поверхности, его значение уменьшается, при повышении давления и температуры.
• Сила сопротивления воздуха \[P_\] возникает при разных показателях давления. В аэродинамике называется лобовым сопротивлением. Показатель будет выше с ростом вихреобразования в передней и задней частях объекта движения. Величина вихреобразования зависит от формы передвигаемых предметов.

Понятие силы электрического сопротивления

Строение металлических проводников объясняет наличие сопротивления. Свободные электроны движутся по проводнику встречая ионы кристаллической решетки. При контакте с ними другие электроны теряют часть своей энергии. У проводников с отличающимся атомным строением будет разное сопротивление току. Поэтому чем выше сопротивление проводника, тем проводимость электрического тока будет меньше.

Формулы 4 — 5

Электрическое сопротивление в физике обозначают R, измеряется в Ом. Сопротивление равно 1 Ом, если на концах проводника возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока равной 1 Ампер.

Формула сопротивления силы тока:

\[R=\rho \frac\]

где l – длина проводника; S – площадь сечения; ρ – удельное сопротивление.

Сила электрического сопротивления зависит от материала проводника, его длины, формы и температуры. Удельное сопротивление отличается у различных материалов.

Удельное сопротивление \[\boldsymbol\] — сопротивление проводника длиной 1м и обладающего площадью поперечного сечения \[\boldsymbol>\]. Обозначается в Ом*м. К примеру, удельное сопротивления меди \[1,7 * 10^ Oм * м\], это значит, что у медного проводника длиной \[1м^\] сопротивление равно \[1,7 * 10^ Ом\].

Сопротивление проводника будет расти с увеличением температуры:

\[\rho=\rho_(1+\alpha \Delta T)\]

где \[\boldsymbol>\] – обозначает удельное сопротивление при \[T_=293 \mathrm\left(20^ \mathrm\right), \Delta T=T-T_\], α – температурный коэффициент сопротивления \[\left(K^\right)\].

При нагревании движение частиц материала возрастает и создает препятствия для направленного движения электродов. Количество столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решетки увеличивается.

Такое свойство применимо в термометрах сопротивления, измеряют температуру исходя из зависимости температуры и сопротивления с высокой точностью измерения.

Нет времени решать самому?

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС)

В современном мире электронная техника развивается семимильными шагами. Каждый день появляется что-то новое, и это не только небольшие улучшения уже существующих моделей, но и результаты применения инновационных технологий, позволяющих в разы улучшить характеристики.

Не отстает от электронной техники и приборостроительная отрасль – ведь чтобы разработать и выпустить на рынок новые устройства, их необходимо тщательно протестировать, как на этапе проектирования и разработки, так и на этапе производства. Появляются новая измерительная техника и новые методы измерения, а, следовательно – новые термины и понятия.

Для тех, кто часто сталкивается с непонятными сокращениями, аббревиатурами и терминами и хотел бы глубже понимать их значения, и предназначена эта рубрика.

Температурный коэффициент электрического сопротивления – величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.

Где R- сопротивление вещества при температуре Т.

Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K −1 ).

Материалы по теме:

• Демонстрация современного производства электронной аппаратуры
• Tektronix: analog+digital+RF = неожиданное решение. Один удивительный осциллограф
• Устройства органической электроники будут компактными, гибкими и прозрачными

Коэффициент местного сопротивления

Коэффициент местного сопротивления ξ (КМС) — безразмерный показатель который характеризует сопротивление оказываемое потоку на определенном элементе трубопровода (на сужении, на задвижки, повороте и пр.) Это вызывает потери удельной энергии потока (напора). Чем выше коэффициент сопротивления тем выше будут потери напора на этом участке.

Чем выше коэффициент сопротивления тем выше потери напора.

Степень влияния коэффициента местного сопротивления на потерю напора определяется формулой:

Конфузор — это суживающаяся труба. —>

где H — потери напора на участке, м
ξ — коэффициент местного сопротивления,
V — скорость потока воды, м/с
g — ускорение свободного падения = 9.8 м/c 2 .

На этой странице собрана информация по коэффициентам местного сопротивления для основных элементов инженерных сетей с краткими пояснениями и ссылками на калькуляторы, если вы не найдете нужный вам элемент посмотрите в этом справочнике.

Коэффициент местного сопротивления задвижки

ЗАДВИЖКА

Коэффициент сопротивления открытой задвижки ξ = 0,4 — 0,5 . Коэффициент сопротивления также напрямую зависит от степени закрытия, чем больше степень закрытия, тем выше ξ.

Коэффициент местного сопротивления шарового крана

ШАРОВОЙ КРАН

Коэффициент сопротивления открытого шарового крана ξ = 0,1 — 0,15 . Коэффициент сопротивления также напрямую зависит от степени закрытия, чем больше степень закрытия, тем выше ξ.

Коэффициент местного сопротивления вентиля

ВЕНТИЛЬ

Коэффициент сопротивления обыкновенного вентиля ξ = 7 — 20 , прямоточный вентиля ξ = 2 — 3 в зависимости от его диаметра. Чем больше диаметр тем меньше ξ. Коэффициент сопротивления также напрямую зависит от степени закрытия, чем больше степень закрытия, тем выше ξ.

Коэффициент местного сопротивления обратного клапана

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

Для технических расчетов коэффициент сопротивления обратного клапана ξ = 1 — 5 в зависимости от диаметра.

Коэффициент местного сопротивления тройника

ТРОЙНИК

Зависит от типа тройника: тройник на проход ξ = 0,5
тройник на ответвление ξ = 1,5
тройник на разделение ξ = 3
тройник на слияние ξ = 1,5

Коэффициент местного сопротивления крестовины

КРЕСТОВИНА

Крестовина на проход — коэффициент сопротивления ξ = 2 , крестовина на ответвление — ξ = 3

Коэффициент местного сопротивления фильтра

ФИЛЬТР

Коэффициент сопротивления зависит от типа фильтра (косой или промывной) и его диаметра ξ = 5 — 12

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы

ДИАФРАГМА

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы определяется расчетным путем и зависит от соотношения диаметра сужения к диаметру трубопровода. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на диафрагме поможет наш калькулятор:

Коэффициент местного сопротивления сужения

ПЛАВНОЕ СУЖЕНИЕ (КОНФУЗОР)

Коэффициент местного сопротивления плавного сужения определяется расчетным путем и зависит от соотношения диаметра до сужения к диаметру после сужения и угла раскрытия конфузора.. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на сужении поможет наш калькулятор:

ВНЕЗАПНОЕ СУЖЕНИЕ

Коэффициент местного сопротивления внезапного сужения определяется расчетным путем и зависит от отношения диаметра до сужения к диаметру после сужения. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на внезапном сужении поможет наш калькулятор:

Коэффициент местного сопротивления расширения

ПЛАВНОЕ РАСШИРЕНИЕ (ДИФФУЗОР)

Коэффициент местного сопротивления диффузора определяется расчетным путем и зависит от соотношения диаметра до расширения к диаметру после расширения и угла раскрытия диффузора. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на сужении поможет наш калькулятор:

ВНЕЗАПНОЕ РАСШИРЕНИЕ

Коэффициент местного сопротивления внезапного расширения определяется расчетным путем и зависит от отношения диаметра до расширения к диаметру после расширения. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на внезапном сужении поможет наш калькулятор:

Коэффициент местного сопротивления поворота

ПЛАВНЫЙ ПОВОРОТ

Коэффициент местного сопротивления поворота можно определить как по таблицам так и расчетным путем и зависит от радиуса и угла поворота. Рассчитать коэффициент сопротивления и потерю напора на на плавном повороте поможет наш калькулятор:

Значение коэффициента местного сопротивления для других элементов инженерных сетей можно посмотреть в этом справочнике.