Удельное объемное электрическое сопротивление веществ: Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

Содержание

Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

Содержание

  • 1 Формула расчета и величина измерения
  • 2 Зависимость от температуры
  • 3 Удельное объемное электрическое сопротивление
  • 4 Использование в электротехнике

Формула расчета и величина измерения

Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.

Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

R= (ρ·l)/S, где:

  • R – сопротивление проводника;
  • Ρ – удельное сопротивление материал;
  • l – длина проводника;
  • S – сечение проводника.

Зависимость от температуры

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

Материалы с высоким удельным сопротивлениемρ (Ом·м)
Бакелит1016
Бензол1015…1016
Бумага1015
Вода дистиллированная104
Вода морская0. 3
Дерево сухое1012
Земля влажная102
Кварцевое стекло1016
Керосин1011
Мрамор108
Парафин1015
Парафиновое масло1014
Плексиглас1013
Полистирол1016
Полихлорвинил1013
Полиэтилен1012
Силиконовое масло1013
Слюда1014
Стекло1011
Трансформаторное масло1010
Фарфор1014
Шифер1014
Эбонит1016
Янтарь1018

Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

Материалы с низким удельным сопротивлениемρ (Ом·м)
Алюминий2.7·10-8
Вольфрам5.5·10-8
Графит8.0·10-6
Железо1.0·10-7
Золото2.2·10-8
Иридий4.74·10-8
Константан5.0·10-7
Литая сталь1.3·10-7
Магний4.4·10-8
Манганин4.3·10-7
Медь1.72·10-8
Молибден5.4·10-8
Нейзильбер3. 3·10-7
Никель8.7·10-8
Нихром1.12·10-6
Олово1.2·10-7
Платина1.07·10-7
Ртуть9.6·10-7
Свинец2.08·10-7
Серебро1.6·10-8
Серый чугун1.0·10-6
Угольные щетки4.0·10-5
Цинк5.9·10-8
Никелин0,4·10-6

Удельное объемное электрическое сопротивление

Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

Использование в электротехнике

Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

Читайте также:

  • Какой электрический ток называют переменным: где используют
  • Кто изобрел электрическую лампочку
  • Электрическое сопротивление

Конвертер удельного электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Функциональность этого сайта будет ограничена, так как в Вашем браузере отключена поддержка JavaScript!




Random converter




Конвертер удельного электрического сопротивления

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыИмпульс (количество движения)Импульс силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Исходная величина

ом метром сантиметром дюйммикроом сантиметрмикроом дюймабом сантиметрстатом на сантиметркруговой мил ом на футом кв. миллиметр на метр

Преобразованная величина

ом метром сантиметром дюйммикроом сантиметрмикроом дюймабом сантиметрстатом на сантиметркруговой мил ом на футом кв. миллиметр на метр

Напряженность электрического поля

Знаете ли вы, что ферроэлектрические материалы не содержат железо? Всего один щелчок — и вы узнаете подробнее о ферроэлектриках и других интересных материалах!

Высоковольтная линия идет на север от атомной электростанции в Пикеринге, Онтарио, Канада

Общие сведения

Историческая справка

Удельное электрическое сопротивление. Определение

Удельные электрические сопротивления различных сред. Физика явлений

Удельные электрические сопротивления металлов и их сплавов, полупроводников и диэлектриков

Удельное электрическое сопротивление жидкостей (электролитов)

Удельное сопротивление изоляторов

Удельное электрическое сопротивление различных грунтов

Электротомография

Определения удельного сопротивления на практике

Общие сведения

Алюминиевый провод высоковольтной линии электропередачи

Как только электричество покинуло лаборатории учёных и стало широко внедряться в практику повседневной жизни, встал вопрос о поиске материалов, обладающих определёнными, порой совершенно противоположными, характеристиками по отношению к протеканию через них электрического тока.

Трубчатый нагреватель кухонной плиты

Например, при передаче электрической энергии на дальнее расстояние, к материалу проводов предъявлялись требования минимизации потерь из-за джоулева нагрева в сочетании с малыми весовыми характеристиками. Примером тому являются всем знакомые высоковольтные линии электропередач, выполненные из алюминиевых проводов со стальным сердечником.

Или, наоборот, для создания компактных трубчатых электронагревателей требовались материалы с относительно высоким электрическим сопротивлением и высокой термостойкостью. Простейшим примером прибора, в котором применяются материалы с подобными свойствами, может служить конфорка обыкновенной кухонной электроплиты.

От проводников, используемых в биологии и медицине в качестве электродов, зондов и щупов, требуется высокая химическая устойчивость и совместимость с биоматериалами в сочетании с малым контактным сопротивлением.

Александр Николаевич Лодыгин. Источник: Wikimedia Commons

Вольфрамовая спираль лампы накаливания

К разработке такого ныне привычного всем прибора, как лампа накаливания, свои усилия приложила целая плеяда изобретателей из разных стран: Англии, России, Германии, Венгрии и США. Томас Эдисон, проведя более тысячи опытов проверки свойств материалов, подходящих на роль нитей накала, создал лампу с платиновой спиралью. Лампы Эдисона, хотя и имели высокий срок эксплуатации, но не были практичными из-за высокой стоимости исходного материала.

Последующие работы русского изобретателя Лодыгина, предложившего использовать в качестве материалов нити относительно дешёвые тугоплавкие вольфрам и молибден с более высоким удельным сопротивлением, нашли практическое применение. К тому же Лодыгин предложил откачивать из баллонов ламп накаливания воздух, заменяя его инертными или благородными газами, что привело к созданию современных ламп накаливания. Пионером массового производства доступных и долговечных электрических ламп стала компания General Electric, которой Лодыгин переуступил права на свои патенты и далее успешно работал в лабораториях компании долгое время.

Низкое качество электропроводки часто является причиной пожаров в каркасных домах

Этот перечень можно продолжать, поскольку пытливый человеческий ум настолько изобретателен, что порой для решения определённой технической задачи ему нужны материалы с невиданными доселе свойствами или с невероятными сочетаниями этих свойств. Природа уже не успевает за нашими аппетитами и учёные всех стран мира включились в гонку создания материалов, не имеющих природных аналогов.

Одной из важнейших характеристик как природных, так и синтезированных материалов является удельное электрическое сопротивление. Примером электрического прибора, в котором в чистом виде применяется это свойство, может служить плавкий предохранитель, защищающий нашу электро- и электронную аппаратуру от воздействия тока, превышающего допустимые значения.

При этом надо заметить, что именно самодельные заменители стандартных предохранителей, выполненные без знаний удельного сопротивления материала, порой служат причиной не только выгорания различных элементов электрических схем, но и возникновения пожаров в домах и возгорания проводки в автомобилях.

Различные плавкие предохранители, применяемые для защиты электронной аппаратуры

То же самое относится и к замене предохранителей в силовых сетях, когда вместо предохранителя меньшего номинала устанавливается предохранитель с большим номиналом тока срабатывания. Это приводит к перегреву электропроводки и даже, как следствие, к возникновению пожаров с печальными последствиями. Особенно это присуще каркасным домам.

Историческая справка

Понятие удельного электрического сопротивление появилось благодаря трудам известного немецкого физика Георга Ома, который теоретически обосновал и в ходе многочисленных экспериментов доказал связь между силой тока, электродвижущей силой батареи и сопротивлением всех частей цепи, открыв таким образом закон элементарной электрической цепи, названным затем его именем. Ом исследовал зависимость величины протекающего тока от величины приложенного напряжения, от длины и формы материала проводника, а также от рода материала, используемого в качестве проводящей среды.

Георг Ом. Памятник в Техническом университете Мюнхена. Источник: Denkmal Ohm TU München by Cholo Aleman. Wikimedia Commons

При этом надо отдать должное работам сэра Гемфри Дэви, английского химика, физика и геолога, который первым установил зависимости электрического сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения, а также отметил зависимость электропроводности от температуры.

Исследуя зависимости протекания электрического тока от рода материалов, Ом обнаружил, что каждый доступный ему проводящий материал обладал некоторой присущей только ему характеристикой сопротивления протеканию тока.

Надо заметить, что во времена Ома один из самых обыкновенных ныне проводников — алюминий — имел статус особо драгоценного металла, поэтому Ом ограничился опытами с медью, серебром, золотом, платиной, цинком, оловом, свинцом и железом.

В конечном итоге Ом ввёл понятие удельного электрического сопротивления материала как фундаментальной характеристики, совершенно ничего не зная ни о природе протекания тока в металлах, ни о зависимости их сопротивления от температуры.

Удельное электрическое сопротивление. Определение

Удельное электрическое сопротивление или просто удельное сопротивление — фундаментальная физическая характеристика проводящего материала, которая характеризует способность вещества препятствовать похождению электрического тока. Обозначается греческой буквой ρ (произносится как ро) и рассчитывается исходя из эмпирической формулы для расчёта сопротивления, полученной Георгом Омом.

R = ρ ∙ L/S

или, отсюда

ρ = R ∙ S/L

где R — сопротивление в Омах, S — площадь в м²/, L — длина в м

Размерность удельного электрического сопротивления в Международной системе единиц СИ выражается в Ом•м.

Это сопротивление проводника длиной в 1 м и площадью поперечного сечения в 1 м²/ величиной в 1 Ом.

В электротехнике, для удобства расчётов, принято пользоваться производной величины удельного электрического сопротивления, выражаемой в Ом•мм²/м. Значения удельного сопротивления для наиболее распространённых металлов и их сплавов можно найти в соответствующих справочниках.

В таблицах 1 и 2 приведены значения удельных сопротивлений различных наиболее распространённых материалов.

Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых металлов

Металлρ, Ом•мм²/мМеталлρ, Ом•мм²/мМеталлρ, Ом•мм²/м
Серебро0,015…0,0162Алюминий0,0262…0,0295Железо0,098
Медь0,01724…0,018Цинк0,059Платина0,107
Золото0,023Никель0,087Олово0,12

Таблица 2. Удельное сопротивление распространенных сплавов

Сплавρ, Ом•мм²/мСплавρ, Ом•мм²/мСплавρ, Ом•мм²/м
Сталь0,103…0,137Манганин0,43…0,51Хромаль1,3…1,5
Эваном0,764Нихром1,05…1,4Латунь0,025…0,108
Константан0,5Фехраль1,15…1,35Бронза0,095…0,1

Источник: Статья Википедии «Удельное электрическое сопротивление» с изменениями и дополнениями

 

Кристалл кварца

Удельные электрические сопротивления различных сред. Физика явлений

Удельные электрические сопротивления металлов и их сплавов, полупроводников и диэлектриков

Сегодня, вооружённые знаниями, мы в состоянии заранее просчитать удельное электрическое сопротивление любого, как природного, так и синтезированного материала исходя из его химического состава и предполагаемого физического состояния.

Эти знания помогают нам лучшим образом использовать возможности материалов, порой весьма экзотические и уникальные.

В силу сложившихся представлений, с точки зрения физики твёрдые тела подразделяются на кристаллические, поликристаллические и аморфные вещества.

Кварцевые резонаторы в различных устройствах

Проще всего, в смысле технического расчёта удельного сопротивления или его измерения, дело обстоит с аморфными веществами. Они не имеют выраженной кристаллической структуры (хотя и могут иметь микроскопические включения таковых веществ), относительно однородны по химическому составу и проявляют характерные для данного материала свойства.

У поликристаллических веществ, образованных совокупностью относительно мелких кристаллов одного химического состава, поведение свойств не очень отличается от поведения аморфных веществ, поскольку удельное электрическое сопротивление, как правило, определяется как интегральное совокупное свойство данного образца материала.

Кварцевый резонатор в форме камертона в корпусе и со снятым корпусом

Сложнее дело обстоит с кристаллическими веществами, особенно с монокристаллами, которые имеют различное удельное электрическое сопротивление и другие электрические характеристики относительно осей симметрии их кристаллов. Это свойство называется анизотропией кристалла и широко используется в технике, в частности, в радиотехнических схемах кварцевых генераторов, где стабильность частоты определяется именно генерацией частот, присущих данному кристаллу кварца.

Каждый из нас, являясь обладателем компьютера, планшета, мобильного телефона или смартфона, включая владельцев наручных электронных часов вплоть до iWatch, одновременно является обладателем кристаллика кварца. По этому можно судить о масштабах использования в электронике кварцевых резонаторов, исчисляемых десятками миллиардов.

Помимо прочего, удельное сопротивление многих материалов, особенно полупроводников, зависит от температуры, поэтому справочные данные обычно приводятся с указанием температуры измерения, обычно равной 20 °С.

Уникальные свойства платины, имеющей постоянную и хорошо изученную зависимость удельного электрического сопротивления от температуры, а также возможность получения металла высокой чистоты послужили предпосылкой создания на её основе датчиков в широком диапазоне температур.

Для металлов разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и химической чистотой металла данного образца.

Для сплавов более сильный разброс справочных значений удельного сопротивления обусловлен способами изготовления образцов и непостоянством состава сплава.

Удельное электрическое сопротивление жидкостей (электролитов)

Вода имеет максимальную плотность при 4 °С

В основе понимания удельного сопротивления жидкостей лежат теории термической диссоциации и подвижности катионов и анионов. Например, в самой распространённой жидкости на Земле – обыкновенной воде, некоторая часть её молекул под воздействием температуры распадается на ионы: катионы Н+ и анионы ОН– . При подаче внешнего напряжения на электроды, погружённые в воду при обычных условиях, возникает ток, обусловленный перемещением вышеупомянутых ионов. Как выяснилось, в воде образуются целые ассоциации молекул — кластеры, порой соединяющимися с катионами Н+ или анионами ОН–. Поэтому передача ионов кластерами под воздействием электрического напряжения происходит так: принимая ион в направлении приложенного электрического поля с одной стороны, кластер «сбрасывает» аналогичный ион с другой стороны. Наличие в воде кластеров прекрасно объясняет тот научный факт, что при температуре около 4 °C вода имеет наибольшую плотность. Большая часть молекул воды при этом находится в кластерах из-за действия водородных и ковалентных связей, практически в квазикристаллическом состоянии; термодиссоциация при этом минимальна, а образование кристаллов льда, который имеет более низкую плотность (лёд плавает в воде), ещё не началось.

В целом проявляется более сильная зависимость удельного сопротивления жидкостей от температуры, поэтому эта характеристика всегда измеряется при температуре в 293 K, что соответствует температуре 20 °C.

Помимо воды имеется большое число других растворителей, способных создавать катионы и анионы растворяемых веществ. Знание и измерение удельного сопротивления таких растворов также имеет большое практическое значение.

Для водных растворов солей, кислот и щелочей существенную роль в определении удельного сопротивления раствора играет концентрация растворённого вещества. Примером может служить следующая таблица, в которой приведены значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С:

Таблица 3. Значения удельных сопротивлений различных растворённых в воде веществ при температуре 18 °С

 Удельное сопротивление, Ом•м
Концентрация c, %NH₄ClNaClZnSO₄CuSO₄КОНNaOHH₂SO₄
5,010,914,952,452,95,85,14,8
15,03,96,124,123,82,42,91,8
25,02,54,720,81,93,71,4

Данные таблиц взяты из Краткого физико-технического справочника, Том 1, — М. : 1960

 

Цветная гибкая полихлорвиниловая и жидкая изоленты

Удельное сопротивление изоляторов

Огромное значение в отраслях электротехники, электроники, радиотехники и робототехники играет целый класс различных веществ, имеющий относительно высокое удельное сопротивление. Вне зависимости от их агрегатного состояния, будь оно твёрдое, жидкое или газообразное, такие вещества называются изоляторами. Такие материалы используются для изолирования отдельных частей электрических схем друг от друга.

Примером твёрдых изоляторов может служить всем знакомая гибкая изолента, благодаря которой мы восстанавливаем изоляцию при соединении различных проводов. Многим знакомы фарфоровые изоляторы подвески воздушных линий электропередач, текстолитовые платы с электронными компонентами, входящими в состав большинства изделий электронной техники, керамика, стекло и многие другие материалы. Современные твёрдые изоляционные материалы на базе пластмасс и эластомеров делают безопасным использование электрического тока различных напряжений в самых разнообразных устройствах и приборах.

Мощные понижающие трансформаторы на трансформаторной подстанции в Торонто, Канада

Помимо твёрдых изоляторов широкое применение в электротехнике находят жидкие изоляторы с высоким удельным сопротивлением. В силовых трансформаторах электросетей жидкое трансформаторное масло предотвращает межвитковые пробои из-за ЭДС самоиндукции, надёжно изолируя витки обмоток. В масляных выключателях масло используется для гашения электрической дуги, которая возникает при переключении источников тока. Конденсаторное масло используется для создания компактных конденсаторов с высокими электрическими характеристиками; помимо этих масел в качестве жидких изоляторов используются природное касторовое масло и синтетические масла.

При нормальном атмосферном давлении все газы и их смеси являются с точки зрения электротехники отличными изоляторами, но благородные газы (ксенон, аргон, неон, криптон) в силу их инертности обладают более высоким удельным сопротивлением, что широко используется в некоторых областях техники.

Но самым распространённым изолятором служит воздух, в основном состоящий из молекулярного азота (75% по массе), молекулярного кислорода (23,15% по массе), аргона (1,3% по массе), углекислого газа, водорода, воды и некоторой примеси различных благородных газов. Он изолирует протекание тока в обычных бытовых выключателях света, переключателях тока на основе реле, магнитных пускателях и механических рубильниках. Необходимо отметить, что снижение давления газов или их смесей ниже атмосферного приводит к росту их удельного электрического сопротивления. Идеальным изолятором в этом смысле является вакуум.

Красными стрелками показано заземление оборудования столба высоковольтной линии электропередачи в жилом районе. На желтом фоне написано, что заземляющий провод изготовлен из омеднённой стали и не представляет ценности при сдаче в металлолом.

Удельное электрическое сопротивление различных грунтов

Одним из важнейших способов защиты человека от поражающего действия электрического тока при авариях электроустановок является устройство защитного заземления.

Оно представляет собой преднамеренное соединение кожуха или корпуса электроустройств с защитным заземляющим устройством. Обычно заземление выполняется в виде зарытых в землю на глубину более 2,5 метра стальных или медных полос, труб, стержней или уголков, которые в случае аварии обеспечивают протекание тока по контуру устройство — корпус или кожух — земля — нулевой провод источника переменного тока. Сопротивление этого контура должно быть не более 4 Ом. В этом случае напряжение на корпусе аварийного устройства снижается до безопасного для человека величин, а автоматические устройства защиты электрической цепи тем или иным способом производят отключение аварийного устройства.

При расчёте элементов защитного заземления существенную роль играет знание удельного сопротивления грунтов, которое может варьироваться в широких пределах.

Сообразуясь с данными справочных таблиц, выбирается площадь заземляющего устройства, по ней вычисляется количество заземляющих элементов и собственно конструкция всего устройства. Соединение элементов конструкции устройства защитного заземления производится сваркой.

Электротомография

Электроразведка изучает приповерхностную геологическую среду, применяется для поиска рудных и нерудных полезных ископаемых и других объектов на основе исследования различных искусственных электрических и электромагнитных полей. Частным случаем электроразведки является электротомография (Electrical Resistivity Tomography) — метод определения свойств горных пород по их удельному сопротивлению.

Суть метода заключается в том, что при определённом положении источника электрического поля проводятся замеры напряжения на различных зондах, затем источник поля перемещают в другое место или переключают на другой источник и повторяют измерения. Источники поля и зонды-приёмники поля размещают на поверхности и в скважинах.

Затем полученные данные обрабатываются и интерпретируются с помощью современных компьютерных методов обработки, позволяющих визуализировать информацию в виде двухмерных и трёхмерных изображений.

Электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам

Являясь очень точным методом поиска, электротомография оказывает неоценимую помощь геологам, археологам и палеозоологам.

Определение формы залегания месторождений полезных ископаемых и границ их распространения (оконтуривание) позволяет выявить залегание жильных залежей полезных ископаемых, что существенно снижает затраты на их последующую разработку.

Археологам этот метод поиска даёт ценную информацию о расположении древних захоронений и наличия в них артефактов, тем самым сокращая затраты на раскопки.

Палеозоологи с помощью электротомографии ищут окаменевшие останки древних животных; результаты их работ можно увидеть в музеях естественных наук в виде поражающих воображение реконструкций скелетов доисторической мегафауны.

Кроме того, электротомография применяется при возведении и при последующей эксплуатации инженерных сооружений: высотных зданий, плотин, дамб, насыпей и других.

Определение диаметра проволоки

Определения удельного сопротивления на практике

Порой для решения практических задач перед нами может встать задача определения состава вещества, например, проволоки для резака пенополистирола. Имеем два мотка проволоки подходящего диаметра из различных неизвестных нам материалов. Для решения задачи необходимо найти их удельное электрическое сопротивление и далее по разнице найденных значений или по справочной таблице определить материал проволоки.

Отмерим рулеткой и отрежем по 2 метра проволоки от каждого образца. Определим диаметры проволок d₁ и d₂ микрометром. Включив мультиметр на нижний предел измерения сопротивлений, измеряем сопротивление образца R₁. Повторяем процедуру для другого образца и также измеряем его сопротивление R₂.

Учтём, что площадь поперечного сечения проволок рассчитывается по формуле

S = π · d2/4

Теперь формула для расчёта удельного электрического сопротивления будет выглядеть следующим образом

Измерение сопротивления куска проволоки

ρ = R · π · d2/4 · L

Подставляя полученные значения L, d₁ и R₁ в формулу для расчёта удельного сопротивления, приведенную в статье выше, вычисляем значение ρ₁ для первого образца.


ρ1 = 0,12 ом мм2

Подставляя полученные значения L, d₂ и R₂ в формулу, вычисляем значение ρ₂ для второго образца.


ρ2 = 1,2 ом мм2

Из сравнения значений ρ₁ и ρ₂ со справочными данными вышеприведенной Таблицы 2, делаем вывод, что материалом первого образца является сталь, а второго — нихром, из которого и изготовим струну резака.

Автор статьи: Сергей Акишкин

Вас могут заинтересовать и другие конвертеры из группы «Электротехника»:

Конвертер электрического заряда

Конвертер линейной плотности заряда

Конвертер поверхностной плотности заряда

Конвертер объемной плотности заряда

Конвертер электрического тока

Конвертер линейной плотности тока

Конвертер поверхностной плотности тока

Конвертер напряжённости электрического поля

Конвертер электростатического потенциала и напряжения

Конвертер электрического сопротивления

Конвертер электрической проводимости

Конвертер удельной электрической проводимости

Электрическая емкость

Конвертер индуктивности

Конвертер Американского калибра проводов

Конвертер энергии и работы

Конвертер мощности

Конвертер частоты и длины волны

Конвертер уровня звука

Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах

Компактный калькулятор Полный калькулятор Определения единиц

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Блок, формула и методы испытаний пластмасс

Электрические свойства полимеров

Объемное удельное сопротивление полимерного материала измеряет насколько сильно пластиковый материал сопротивляется потоку электрического тока через объем кубического образца. Чем ниже удельное сопротивление, тем выше проводимость (электрические заряды встречают слабое сопротивление циркуляции).

Он также известен как удельное электрическое сопротивление, объемное удельное сопротивление, удельное электрическое сопротивление, удельное объемное сопротивление или просто удельное сопротивление.

Объемное удельное сопротивление измеряется в единицах: ом-метр (Ом-м или Ом-см).

  • Ниже 10 5 Ом-см материал считается проводящим.
  • Свыше 10 9 Ом-см материал считается электрическим изолятором.


Узнайте больше об объемном удельном сопротивлении:

  » Важность объемного удельного сопротивления
  » Как измерить объемное удельное сопротивление?
  » Объемное удельное сопротивление в сравнении с удельным поверхностным сопротивлением
  » Факторы, влияющие на сопротивление изоляции
  » Значения объемного удельного сопротивления нескольких пластмасс

Значение удельного объемного сопротивления

Объемное удельное сопротивление можно использовать в качестве вспомогательного средства при разработке изолятора для конкретного применения. Изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры и влажности может быть большим, и его необходимо учитывать при проектировании для условий эксплуатации.

Объемные определения удельного сопротивления часто используются для проверки однородности изоляционного материала либо в отношении:

  • Обработка или
  • Обнаружение проводящих примесей, влияющих на качество материала

Объемные сопротивления выше 10 21 Ом-см (10 19 Ом-м), рассчитанные по данным, полученным на образцах, испытанных в обычных лабораторных условиях, имеют сомнительную достоверность, учитывая ограничения обычно используемого измерительного оборудования.

Области применения включают:

  • Конструкция изолятора для специального применения
  • Экранирование проводящих паст
  • Определение приложений для проводящих композитов

Как измерить объемное удельное сопротивление?

Наиболее распространенными методами испытаний для определения объемного удельного сопротивления пластмасс являются ASTM D257, ASTM D4496-04, ASTM D991-89(2005) или IEC 60093 (конечно, существует и несколько других методов!)

В обычном испытания образец стандартного размера помещают между двумя электродами. В течение шестидесяти секунд подается напряжение и измеряется сопротивление. Затем рассчитывается объемное удельное сопротивление и дается кажущееся значение для 60-секундного времени электрификации. В качестве размера образца для испытания предпочтителен 4-дюймовый диск.

Зависимость объемного удельного сопротивления от удельного поверхностного сопротивления

Сопротивление, оказываемое изоляционным материалом электрическому току, представляет собой совокупный эффект объемного и поверхностного сопротивлений, которые всегда действуют параллельно.

  • Объемное сопротивление — сопротивление утечке, если электрический ток проходит через тело материала.
    • В значительной степени зависит от природы материала
  • С другой стороны, поверхностное сопротивление, то есть устойчивость к протечкам вдоль поверхности материала, в значительной степени зависит от обработки поверхности и ее чистоты.
    • Поверхностное сопротивление снижается из-за масла или влаги на поверхности и из-за шероховатости поверхности
    • И очень гладкая или полированная поверхность обеспечивает большую поверхностную прочность

Сопротивление изоляции диэлектрика представлено его «объемным удельным сопротивлением» и «поверхностным удельным сопротивлением».

Диапазон объемных сопротивлений различных материалов показан ниже в разделе «Спектр удельных сопротивлений»

Источник: Справочник по технологии пластмасс, пятое издание

Значения для пластмасс обычно находятся в диапазоне от 10 10 Ом-см для ацетата целлюлозы до примерно 10 19 Ом-см для полистирола с высокими эксплуатационными характеристиками.

Факторы, влияющие на сопротивление изоляции

Сопротивление изоляции большинства пластиков зависит от температуры и относительной влажности воздуха

Сопротивление изоляции заметно падает с повышением температуры или влажности

Даже PS , который имеет очень высокое сопротивление изоляции при комнатной температуре, обычно становится неудовлетворительным при температуре выше 80°C (176°F). В этих условиях полимеры типа
Больше подходят PTFE
и PCTFE.

Пластмассы с высокой водостойкостью относительно меньше подвержены влиянию высокой влажности.

Чем дольше подается напряжение (больше время электрификации), тем выше измеряемое объемное сопротивление.

Присутствие наполнителей в полимере влияет на объемное удельное сопротивление. Тип и количество наполнителя изменяют объемное удельное сопротивление.

Значения объемного удельного сопротивления нескольких пластиков

Нажмите, чтобы найти полимер, который вы ищете:
A-C     |
Э-М     |
ПА-ПК     |
ПЭ-ПЛ     |
ПМ-ПП     |
PS-X

Название полимера Минимальное значение (10 15 Ом·см) Максимальное значение (10 15 Ом·см)
АБС-акрилонитрил-бутадиен-стирол 14,0 16,0
Огнестойкий АБС-пластик 14,0 15,0
Высокотемпературный АБС-пластик 16,0 16,0
Ударопрочный АБС-пластик 16,0 16,0
Смесь АБС/ПК – смесь акрилонитрил-бутадиен-стирола/поликарбоната 14,0 17,0
Смесь АБС/ПК 20 % стекловолокна 16,0 17,0
АБС/ПК Огнестойкий 16,0 17,0
ASA — Акрилонитрил-стирол-акрилат 14,0 15,0
Смесь ASA/PC — смесь акрилонитрила, стирола, акрилата и поликарбоната 13. 05 15,0
Огнестойкий ASA/PC 14,0 14,0
CA — Ацетат целлюлозы 12,0 12,0
CAB — Бутират ацетата целлюлозы 13,0 13,0
CP — пропионат целлюлозы 11,0 11,0
COC — Циклический олефиновый сополимер 14,0 15,0
ХПВХ — хлорированный поливинилхлорид 15,0 16,0
ECTFE — Этилен Хлортрифторэтилен 16,0 16,0
ЭТФЭ – этилентетрафторэтилен 15,0 17,0
ЭВА — этиленвинилацетат 15,0 15,0
EVOH — Этиленвиниловый спирт 12,0 13,0
ФЭП — фторированный этиленпропилен 17,0 18,0
HDPE — полиэтилен высокой плотности 16,0 18,0
HIPS — ударопрочный полистирол 16,0 16,0
HIPS Огнестойкий V0 15,0 16,0
Иономер (сополимер этилена и метилакрилата) 16,0 16,0
LCP — жидкокристаллический полимер 16,0 16,0
LCP Армированный углеродным волокном -1,0 -8,0
LCP Армированный стекловолокном 15,0 15,0
LCP С минеральным наполнением 12,0 16,0
LDPE – полиэтилен низкой плотности 0,917 0,940
LLDPE — линейный полиэтилен низкой плотности 16,0 18,0
MABS — Прозрачный акрилонитрил-бутадиен-стирол 13,0 14,0
ПА 46 — Полиамид 46 15,0 15,0
PA 46, 30 % стекловолокно 10,0 13,0
ПА 6 — полиамид 6 14,0 14,0
ПА 6-10 — Полиамид 6-10 14,0 14,0
ПА 66 — Полиамид 6-6 14,0 14,0
PA 66, 30% стекловолокно 13,0 13,0
PA 66, 30% минеральный наполнитель 12,0 15,0
PA 66, ударопрочный, 15-30% стекловолокна 12,0 13,0
PA 66, ударопрочный 11,0 15,0
ПАИ — полиамид-имид 12,0 17,0
PAI, 30 % стекловолокна 14,0 17,0
ПАР — Полиарилат 16,0 17,0
ПАРА (полиариламид), 30-60% стекловолокна 15,0 15,0
ПБТ – полибутилентерефталат 14,0 17,0
ПБТ, 30% стекловолокно 16,0 16,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокна 15,0 16,0
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно огнестойкое 15,0 17,0
Поликарбонат, высокотемпературный 15,0 16,0
Смесь ПК/ПБТ – Смесь поликарбоната/полибутилентерефталата 16,0 17,0
Смесь ПК/ПБТ, стеклонаполненный 15,0 16,0
ПХТФЭ — полимонохлортрифторэтилен 14,0 15,0
ПЭ — полиэтилен 30% стекловолокно 16,0 16,0
PEEK — Полиэфирэфиркетон 16,0 17,0
PEEK 30% Армированный углеродным волокном 1,0 8,0
ПЭЭК 30% Армированный стекловолокном 15,0 16,0
ПЭИ — Полиэфиримид 5,0 18,0
ПЭИ, 30% армированный стекловолокном 15,0 16,0
PEKK (полиэфиркетонкетон), низкая степень кристалличности 1,0 1,0
ПЭСУ — Полиэфирсульфон 15,0 17,0
PESU 10-30% стекловолокно 15,0 16,0
ПЭТ — полиэтилентерефталат 16,0 16,0
ПЭТ, 30% армированный стекловолокном 15,0 16,0
ПЭТ, 30/35% армированный стекловолокном, ударопрочный 0,0 2,0
ПФА — перфторалкокси 16,0 18,0
PGA — Полигликолиды 1. 400 1.600
ПИ — полиимид 14,0 18,0
ПММА — полиметилметакрилат/акрил 14,0 16,0
ПММА (акрил) высокая температура 15,0 15,0
ПММА (акрил), ударопрочный 14,0 16,0
ПМП — полиметилпентен 16,0 18,0
PMP 30% армированный стекловолокном 16,0 17,0
Минеральный наполнитель PMP 16,0 16,0
ПОМ — полиоксиметилен (ацеталь) 14,0 15,0
POM (ацеталь) Ударопрочный модифицированный 15,0 16,0
ПОМ (ацеталь) с низким коэффициентом трения 15,0 16,0
ПП — полипропилен 10-20% стекловолокна 16,0 17,0
ПП, 10-40% минерального наполнителя 16,0 17,0
ПП, наполнитель 10-40% талька 16,0 17,0
ПП, 30-40% армированный стекловолокном 16,0 17,0
ПП (полипропилен) сополимер 16,0 18,0
ПП (полипропилен) гомополимер 16,0 18,0
ПП, модифицированный ударопрочный 16,0 18,0
ПФА — полифталамид 15,0 15,0
ПФА, 30% минеральный наполнитель 14,0 16,0
PPA, 33% армированный стекловолокном – High Flow 14,0 16,0
PPA, 45% армированный стекловолокном 14,0 16,0
СИЗ — полифениленовый эфир 15,0 16,0
Средства индивидуальной защиты, 30% армированные стекловолокном 15,0 16,0
СИЗ, огнестойкие 15,0 16,0
PPS — Полифениленсульфид 15,0 16,0
ППС, 20-30% армированный стекловолокном 16,0 16,0
ППС, 40% армированный стекловолокном 16,0 16,0
PPS, токопроводящий 1,0 3,0
ПФС, стекловолокно и минеральный наполнитель 15,0 16,0
PPSU — полифениленсульфон 14,0 16,0
PS (полистирол) 30% стекловолокно 16,0 16,0
PS (полистирол) Кристалл 16,0 17,0
PS, высокотемпературный 16,0 16,0
Блок питания — полисульфон 15,0 17,0
PSU, 30% армированное стеклом тонкое стекло 15,0 16,0
Блок питания с минеральным наполнением 16,0 16,0
ПТФЭ — политетрафторэтилен 17,0 18,0
ПТФЭ, 25% армированный стекловолокном 16,0 18,0
ПВХ (поливинилхлорид), 20% армированный стекловолокном 15,0 16,0
ПВХ, пластифицированный 10,0 16,0
ПВХ с пластифицированным наполнителем 10,0 16,0
Жесткий ПВХ 15,0 16,0
ПВДХ — поливинилиденхлорид 15,0 16,0
ПВДФ – поливинилиденфторид 5,0 14,0
САН — Стирол-акрилонитрил 16,0 16,0
SAN, 20% армированный стекловолокном 15,0 17,0
SMA — стирол малеиновый ангидрид 16,0 16,0
SMA, 20% армированный стекловолокном 15,0 15,0
SMMA — Стиролметилметакрилат 15,0 15,0
UHMWPE — полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы 16,0 17,0

Объемное и поверхностное удельное сопротивление | Испытание материалов NTS

ASTM D257, IEC 60093

Объемное удельное сопротивление представляет собой сопротивление изоляционного материала току утечки через его тело. Он вычисляет отношение градиента потенциала по отношению к току в материале с той же плотностью. Сопротивление постоянному току между противоположными сторонами куба материала в один метр численно равно объемному удельному сопротивлению в СИ (Ом-м).

Поверхностное удельное сопротивление — это сопротивление току утечки вдоль поверхности изоляционного материала. Два параллельных электрода на расстоянии друг от друга, равном длине их контакта, соприкасаются с поверхностью материала для измерения удельного поверхностного сопротивления. Следовательно, коэффициент градиента потенциала (В/м) и ток на единицу длины электрода (А/м) представляют собой удельное сопротивление. Длины поверхностного сопротивления и коэффициента компенсации обычно измеряются в Омах, поскольку четыре конца электродов образуют квадрат. Однако в некоторых результатах испытаний используются омы на квадрат из-за более описательного характера.

Методы измерения удельного объемного и поверхностного удельного сопротивления

Испытания удельного сопротивления измеряют сопротивление изолятора току утечки путем выполнения следующих шагов:

  • Приложение известного напряжения к материалу
  • Запись тока, создаваемого напряжением
  • Использование закона Ома для расчета наблюдаемого сопротивления
  • Определение удельного сопротивления на основе физических размеров образца

Окончательное измерение удельного сопротивления зависит от многих внешних факторов, в том числе:

  • Приложенное напряжение: Величина напряжения, приложенного к материалу, сильно влияет на окончательные результаты теста. Чтобы противодействовать этому фактору, иногда в тесте используется различное напряжение для установления зависимости от напряжения.
  • Время электрификации:  Испытанный материал заряжается с экспоненциальной скоростью при воздействии напряжения в течение длительного периода времени. Следовательно, удельное сопротивление образца увеличивается со временем во время испытания. Это необходимо учитывать, чтобы получить точный расчет.
  • Факторы окружающей среды:  Высокие уровни влажности создают более низкое удельное сопротивление по сравнению с более низкими уровнями влажности. Условия среды тестирования оказывают большое влияние на потенциальные результаты.

Из-за этих переменных эти условия должны оставаться постоянными между тестами при сравнении нескольких тестов. Стандарты ASTM рекомендуют широко используемый метод подачи напряжения 500 В в течение 60 секунд, чтобы результаты можно было легко сравнивать друг с другом. Результаты этого теста могут измерять объемное и/или поверхностное удельное сопротивление, в зависимости от их применения.

Измерения и приложения для измерения объемного удельного сопротивления

Объемное удельное сопротивление представляет собой электрическое сопротивление куба изоляционного материала. Измеряемый в Ом-сантиметрах, он демонстрирует электрическое сопротивление через кубический сантиметр образца. Точно так же при использовании Ом-дюймов это указывает на электрическое сопротивление через куб материала в один дюйм.

Электронные устройства содержат различные химические вещества, предназначенные для изоляции или проведения. Тестирование объемного удельного сопротивления этих химикатов гарантирует, что электричество проходит через эти компоненты, как и предполагалось. Определение объемного сопротивления электрических потребительских товаров является важной частью проверки стандартов безопасности. Объемное удельное сопротивление проводящих паст и других электронных компонентов может указывать на загрязнение, если желаемый уровень удельного сопротивления или проводимости не достигается.

Измерения поверхностного удельного сопротивления и приложения

Поверхностное удельное сопротивление определяет электрическое сопротивление фиксированной длины поверхности изоляционного материала. Это измерение не принимает во внимание физические размеры, такие как толщина и диаметр. Поскольку он определяет только удельное сопротивление поверхности, требуется только одно физическое измерение. Соответственно поверхностное сопротивление измеряется между электродами вдоль поверхности материала изолятора.

При испытании материалов с помощью этого измерения можно определить удельное поверхностное сопротивление пластика. В ситуациях, связанных с рассеянием статического электричества, таких как производство электроники, идеально подходит низкое поверхностное сопротивление. Сами по себе инженерные пластики обладают высоким уровнем поверхностного сопротивления. Чтобы увеличить проводимость, производители часто добавляют углерод или обработку поверхности. Как правило, поверхностное сопротивление редко применяется к металлам, потому что они уже обладают высокой проводимостью.

Испытания объемного и поверхностного удельного сопротивления Из NTS

NTS использует только самые высокие стандарты испытаний для определения эффективности и соответствия продуктов и материалов в различных отраслях промышленности. Являясь одной из крупнейших сетей коммерческих лабораторных испытаний, мы можем помочь вам достичь ваших производственных целей с помощью нашего передового оборудования и обучения. Наш широкий выбор стандартов тестирования позволяет нам оценивать несколько продуктов и следовать отраслевым критериям. Чтобы узнать больше о тестировании удельного сопротивления и других наших услугах, свяжитесь с нашей командой онлайн.

Спросите эксперта

Мы здесь, чтобы помочь, просто попросите!
Наши специалисты помогут определить лучшее решение для ваших нужд.

Оставайтесь на связи с NTS

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

Использование файлов cookie

NTS использует файлы cookie для оптимизации и персонализации вашего просмотра на своем веб-сайте.