Удельное сопротивление металлов. Таблица | joyta.ru

Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:

где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)

Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.

Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

где:

σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление, одно из составляющих закона Ома, выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.

Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.

Например, проволочный резистор, изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.

В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров. ..

Подробнее

В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.

• Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
• Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка

Сопротивление провода

Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:

где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)

В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м.  Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:

R=1,1*10^-6*(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом

Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.

Поверхностное сопротивление

Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:

Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:

где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.

Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Блок питания 0…30В/3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

Подробнее

Удельное сопротивление металлов – таблица формул

4. 6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 216.

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 216.

Величина удельного сопротивления характеризует способность вещества ограничивать электрический ток (оказывать сопротивление). Металлические проводники имеют самые низкие значения удельных сопротивлений, поэтому они используются и для передачи электроэнергии на большие расстояния, и в качестве соединительных проводов в электронных приборах, и соединительных дорожек на платах микросхем. Разберемся почему металлы обладают этим свойством и какие из них лучше всего подходят для этих целей.

Определение удельного сопротивления

Общая формула для вычисления удельного сопротивления ρ любого вещества выглядит следующим образом:

$ ρ = R * { S \over L } $ (1),

где: R — сопротивление, S — площадь поперечного сечения, L — длина проводника. На основании экспериментальных данных, пользуясь законом Ома и этой формулой, определены удельные сопротивления большого числа материалов, которые приведены в справочниках и на специализированных интернет-ресурсах. 2]}\over [м]} = [Oм]*[м] $ (2).

Для практических расчетов часто используется внесистемная единица Ом*мм²/м. Эта единица равна удельному сопротивлению вещества, из которого сделан проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм². Числовые значения для ρ становятся более комфортны для восприятия. Еще одна причина связана с тем, что величины сечений реальных проводов и кабелей составляют 1-10 мм², и для вычисления их параметров внесистемная единица удобнее.

Рис. 1. Таблица удельных сопротивлений различных материалов.

Почему у металлов самые низкие удельные сопротивления

Из приведенной таблицы видно, что самыми низкими значениями удельных сопротивлений обладают металлы: серебро, медь, золото, алюминий и др. Такое свойство металлов связано с большой концентрацией свободных электронов, “не привязанных” к конкретному атому, а блуждающих в пространстве кристаллической решетки. Напряжение, приложенное к концам проводника, создает электрическое поле, которое действует на электроны, заставляя их двигаться согласованно, в одном направлении.

Рис. 2. Электрический ток в металлах, свободные электроны.

Самым низким значением ρ обладает серебро — 0,016 Ом*мм²/м. Но для повсеместного, массового, использования в сетях электроснабжения и оборудовании этот металл не используется в виду слишком большой цены. Серебро применяется для создания самых ответственных контактов в специальных электротехнических устройствах. В следующей таблице приведены величины удельных сопротивлений металлов и сплавов, часто используемых металлов в электротехнике:

Таблица

Удельные сопротивления металлов, Ом*мм²/м

(при Т = 20⁰С)

Наиболее популярными в электротехнике являются медь и алюминий. Медь и медные сплавы применяются для изготовления кабельной продукции и шунтов — деталей, ограничивающих большие токи через измерительные приборы.

Влияние температуры на удельное сопротивление

В справочниках значения ρ металлов приводятся при комнатной температуре 20⁰С. Но эксперименты показали, что зависимость ρ(Т) имеет линейный характер и описывается формулой:

$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (3),

где: ρ₀ — удельное сопротивление проводника при температуре 0⁰С, α — температурный коэффициент сопротивления, который тоже имеет тоже индивидуален для каждого вещества. Значения α, полученные опытным путем, можно узнать из справочников. Ниже приведены значения α для некоторых металлов:

• Серебро — 0,0035;
• Медь — 0,004;
• Алюминий — 0,004;
• Железо — 0,0066;
• Платина — 0,0032;
• Вольфрам — 0,0045.

Таким образом, при повышении температуры сопротивление металлов растет. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается число дефектов в кристаллической решетке из-за более интенсивных тепловых колебаний ионов, тормозящих электронный ток.

Рис. 3. Температурная зависимость удельного сопротивления металлов.

При приближении температуры металла к абсолютному нулю удельное сопротивление резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью, а материалы, обнаруживающие такую способность, называются сверхпроводниками. Этот эффект открыл в 1911 г. голландский физик Камерлинг-Оннес. В его эксперименте удельное сопротивление ртути уменьшилось до нуля при 4,1⁰К.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что металлы обладают самыми низкими значениями удельного сопротивления среди проводников. Это свойство металлов используется для передачи электрической энергии с минимальными потерями. Алюминий, медь, сталь, серебро являются основными материалами для изготовления кабельной продукции. Удельное сопротивление металлов зависит от температуры. Таблица удельных сопротивлений металлов приведена для комнатной температуры — 20⁰С.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 216.

А какая ваша оценка?

Таблица удельного электрического сопротивления и проводимости (Николас Томас)

Это таблица удельного электрического сопротивления и электропроводности нескольких материалов. Включены металлы, элементы, вода и изоляторы.

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (rho), является мерой того, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем легче материал пропускает электрический заряд. Чем выше удельное сопротивление, тем труднее течь току. Материалы с высоким удельным сопротивлением являются электрическими резисторами.

Электропроводность – величина, обратная удельному сопротивлению. Электропроводность — это мера того, насколько хорошо материал проводит электрический ток. Материалы с высокой электропроводностью являются электрическими проводниками. Электропроводность может быть представлена ​​греческой буквой σ (сигма), κ (каппа) или γ (гамма).

Таблица удельного сопротивления и проводимости при 20°C

1

. которые влияют на проводимость или удельное сопротивление материала:

1. Площадь поперечного сечения: Если поперечное сечение материала велико, через него может проходить больший ток. Точно так же тонкое поперечное сечение ограничивает ток. Например, толстая проволока имеет большее сечение, чем тонкая.
2. Длина проводника: Короткий проводник позволяет току течь с большей скоростью, чем длинный проводник. Это все равно, что пытаться провести много людей через коридор по сравнению с дверью.
3. Температура: Повышение температуры заставляет частицы вибрировать или больше двигаться. Увеличение этого движения (повышение температуры) снижает проводимость, потому что молекулы с большей вероятностью будут мешать протеканию тока. При экстремально низких температурах некоторые материалы являются сверхпроводниками.

Ссылки

• Гленн Элерт (ред.). «Удельное сопротивление стали». Справочник по физике.
• Данные о свойствах материала MatWeb.
• Оринг, Милтон (1995). Инженерное материаловедение e, том 1 (3-е изд.). п. 561.
• Павар, С. Д.; Муругавел, П.; Лал, Д.М. (2009). «Влияние относительной влажности и давления на уровне моря на электропроводность воздуха над Индийским океаном». Журнал геофизических исследований 114: D02205.

Таблица удельного сопротивления для обычных материалов

Таблица удельного электрического сопротивления материалов, которые могут использоваться в электрических и электронных компонентах, включая удельное сопротивление меди, удельное сопротивление латуни и удельное сопротивление алюминия.

Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Омические и неомические проводники
Сопротивление лампы накаливания
Удельное сопротивление
Таблица удельных сопротивлений для обычных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Коэффициент сопротивления по напряжению, VCR
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов

Приведенная ниже таблица удельного электрического сопротивления содержит значения удельного сопротивления многих веществ, широко используемых в электронике. В частности, сюда входит удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия, золота и серебра.

Удельное электрическое сопротивление особенно важно, поскольку оно определяет его электрические характеристики и, следовательно, его пригодность для использования во многих электрических компонентах.

Например, видно, что удельное сопротивление меди, удельное сопротивление алюминия, серебра и золота наряду с другими характеристиками определяют, где используются эти металлы.

Для сравнения способности различных материалов проводить электрический ток используются значения удельного сопротивления.

Что означают цифры удельного сопротивления

Чтобы иметь возможность сравнивать удельное сопротивление различных материалов, от таких предметов, как медь и серебро, до других металлов и веществ, включая висмут, латунь и даже полупроводники, необходимо использовать стандартное измерение.

Определение удельного сопротивления гласит, что удельное сопротивление вещества есть сопротивление куба этого вещества, имеющего ребра единичной длины, при том понимании, что ток течет нормально к противоположным граням и распределяется по ним равномерно.

Удельное сопротивление обычно измеряется в Ом-метрах. Это означает, что удельное сопротивление измеряется для куба материала размером метр в каждом направлении.

Таблица удельного сопротивления для обычных материалов

В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления различных материалов, в частности металлов, используемых в качестве электрических проводников, изоляторов и т. д.

Значения удельного сопротивления даны для материалов, включая медь, серебро, золото, алюминий, латунь и т.п.

Материал	ρ (Ом•м) при 20°C Удельное сопротивление	σ (S/M) при 20 ° C Проводящий. 10 −8	5.96×10 7
Annealed copper	1.72×10 −8	5.80×10 7
Gold	2.44×10 −8	4,10×10 7
Aluminum	2.82×10 −8	3.5×10 7
Calcium	3. 36×10 −8	2.98×10 7
Tungsten	5.60×10 −8	1.79×10 7
Zinc	5.90×10 −8	1.69×10 7
Nickel	6.99× 10 −8	1.43×10 7
Lithium	9.28×10 −8	1.08×10 7
Iron	1.0×10 −7	1.00×10 7
Platinum	1.06×10 −7	9.43×10 6
Tin	1.09×10 −7	9.17×10 6
Углеродистая сталь	(10 10 )	1.43×10 −7
Lead	2.2×10 −7	4.55×10 6
Titanium	4. 20×10 −7	2.38×10 6
Grain oriented electrical steel	4.60×10 −7	2.17×10 6
Manganin	4.82×10 −7	2,07×10 6
Constantan	4.9×10 −7	2.04×10 6
Stainless steel	6.9×10 −7	1.45×10 6
Mercury	9.8×10 −7	1.02×10 6
Nichrome	1.10×10 −6	9.09×10 5
GaAs	5 ×10 −7 to 10×10 −3	5×10 −8 to 10 3
Carbon (amorphous)	5×10 −4 to 8×10 −4	от 1,25 до 2 × 10 3
Углерод (графит)	2,5 × 10 —6 до 5,0 × 10 — 6 /// Базала. плоскость	2 до 3×10 5 //базовая плоскость 3,3×10 2 ⊥базальная плоскость
Carbon (diamond)	1×10 12	~10 −13
Germanium	4.6×10 −1	2.17
Sea water	2× 10 −1	4.8
Drinking water	2×10 1 to 2×10 3	5×10 −4 to 5×10 −2
Кремний	6,40×10 2	1,56 × 10 −3
Дерево (сыро ×10 5	5.5×10 −6
Glass	10×10 10 to 10×10 14	10 −11 to 10 −15
Твердая резина	1×10 13	10 −14
Древесина (сухой духов 15	10 −16
Air	1. 3×10 16 to 3.3×10 16	3×10 −15 to 8×10 −15
Парафиновый воск	1×10 17	10 −18
Fused quartz	7.5×10 17	1.3×10 −18
PET	10×10 20	10 −21
Teflon	10 × 10 22 до 10 × 10 24	10 -25 до 100043 -23

Удельное сопротивление материалов – что лучше

Можно видеть, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни, как низкое, так и с учетом их стоимости по сравнению с серебром и золотом, делают их экономически выгодными материалами для многих проводов.

Удельное сопротивление меди и простота ее использования означают, что она также используется почти исключительно для изготовления проводников на печатных платах.

Иногда используется алюминий

и особенно медь из-за их низкого удельного сопротивления. Большинство проводов, используемых в наши дни для межсоединений, изготовлены из меди, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления по приемлемой цене.

Удельное сопротивление золота также важно, потому что золото используется в некоторых критических областях, несмотря на его стоимость. Часто золотое покрытие встречается на высококачественных слаботочных разъемах, где оно обеспечивает наименьшее контактное сопротивление.

Позолота очень тонкая, но даже при этом она способна обеспечить требуемые характеристики разъемов. Кроме того, поскольку он не окисляется, как многие другие металлы, это также является значительным дополнительным преимуществом.

Серебро

имеет очень низкий уровень удельного сопротивления, но оно не так широко используется из-за своей стоимости и из-за того, что оно тускнеет, что может привести к более высокому контактному сопротивлению. Оксид может действовать как выпрямитель при некоторых обстоятельствах, что может вызвать некоторые неприятные проблемы в радиочастотных цепях, создавая так называемые продукты пассивной интермодуляции.

Однако он использовался в некоторых катушках для радиопередатчиков, где низкое удельное электрическое сопротивление серебра уменьшало потери.

Когда серебро использовалось в этом приложении, оно обычно наносилось только на существующий медный провод — скин-эффект, влияющий на высокочастотные сигналы, означал, что только поверхность провода использовалась для проведения высокочастотных электрических токов. Благодаря покрытию проволоки серебром это значительно снизило затраты по сравнению с цельной серебряной проволокой без какого-либо существенного влияния на производительность.

Другие материалы в таблице удельного электрического сопротивления могут не иметь таких очевидных применений. Тантал указан в таблице, потому что он используется в конденсаторах — никель и палладий используются в концевых соединениях для многих компонентов поверхностного монтажа, таких как конденсаторы.

Кварц

находит свое основное применение в качестве пьезоэлектрического резонансного элемента. Кристаллы кварца используются в качестве элементов, определяющих частоту, во многих генераторах, где их высокое значение добротности позволяет создавать схемы с очень стабильной частотой.

Они также используются в высокопроизводительных фильтрах. Кварц имеет очень высокий уровень удельного сопротивления и не является хорошим проводником электричества, будучи классифицированным как изолятор.

Классификация удельного сопротивления проводников, изоляторов, полупроводников

Существует три широких классификации материалов с точки зрения их удельного сопротивления: проводники, полупроводники и изоляторы.

Эти цифры являются ориентировочными.