Как рассчитать сопротивление проводника. Какие факторы влияют на сопротивление провода. От чего зависит удельное сопротивление материала. Как выбрать оптимальный проводник для электрической цепи.
Что такое сопротивление проводника и как его рассчитать
Сопротивление проводника — это физическая величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Оно измеряется в омах (Ом) и обозначается буквой R.
Для расчета сопротивления проводника используется следующая формула:
R = ρ * L / S
где:
- R — сопротивление проводника (Ом)
- ρ (ро) — удельное сопротивление материала (Ом*м)
- L — длина проводника (м)
- S — площадь поперечного сечения (м²)
Эта формула позволяет определить сопротивление проводника, зная его геометрические параметры и свойства материала. Рассмотрим подробнее каждый из этих факторов.
Факторы, влияющие на сопротивление проводника
Удельное сопротивление материала
Удельное сопротивление — это характеристика материала, показывающая его способность проводить электрический ток. Чем меньше удельное сопротивление, тем лучше материал проводит ток.
Значения удельного сопротивления для некоторых распространенных материалов при 20°C:
- Серебро: 1.59 * 10^-8 Ом*м
- Медь: 1.72 * 10^-8 Ом*м
- Золото: 2.44 * 10^-8 Ом*м
- Алюминий: 2.82 * 10^-8 Ом*м
- Железо: 9.71 * 10^-8 Ом*м
Как видно, серебро обладает наименьшим удельным сопротивлением и является лучшим проводником. Однако из-за высокой стоимости оно редко используется на практике. Медь и алюминий — наиболее распространенные материалы для проводников благодаря хорошей проводимости и доступной цене.
Длина проводника
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Это объясняется тем, что электронам приходится преодолевать большее расстояние, сталкиваясь с большим количеством атомов на своем пути.
Площадь поперечного сечения
Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника. Чем больше площадь сечения, тем меньше сопротивление. Это связано с тем, что в проводнике с большим сечением больше свободных электронов, способных переносить заряд.
Как температура влияет на сопротивление проводника
Температура оказывает значительное влияние на сопротивление проводников. Для большинства металлов повышение температуры приводит к увеличению сопротивления. Это объясняется усилением колебаний атомов в кристаллической решетке, что создает дополнительные препятствия для движения электронов.
Зависимость сопротивления от температуры описывается формулой:
R = R₀ * (1 + α * ΔT)
где:
- R — сопротивление при температуре T
- R₀ — сопротивление при начальной температуре
- α — температурный коэффициент сопротивления
- ΔT — изменение температуры
Температурный коэффициент сопротивления (α) для некоторых материалов:
- Медь: 0.00393 1/°C
- Алюминий: 0.00429 1/°C
- Железо: 0.00651 1/°C
Выбор оптимального проводника для электрической цепи
При выборе проводника для конкретной электрической цепи необходимо учитывать несколько факторов:
- Максимальный ток в цепи: проводник должен выдерживать ожидаемую нагрузку без перегрева.
- Допустимое падение напряжения: слишком большое сопротивление приведет к значительным потерям энергии.
- Условия эксплуатации: температура, влажность, механические нагрузки.
- Стоимость: необходимо найти баланс между характеристиками и ценой.
Для минимизации потерь и обеспечения надежной работы цепи следует выбирать проводник с минимально необходимым сопротивлением, учитывая все вышеперечисленные факторы.
Расчет сопротивления проводника в реальных условиях
При расчете сопротивления проводника в реальных условиях необходимо учитывать дополнительные факторы:
- Неоднородность материала: реальные проводники могут иметь включения и дефекты, влияющие на сопротивление.
- Контактное сопротивление: в местах соединения проводников возникает дополнительное сопротивление.
- Скин-эффект: при протекании переменного тока высокой частоты ток распределяется неравномерно по сечению проводника.
- Изменение геометрии: деформация проводника может изменить его сопротивление.
Учет этих факторов позволяет получить более точные результаты при проектировании электрических цепей.
Применение знаний о сопротивлении проводников на практике
Понимание принципов расчета сопротивления проводников имеет широкое практическое применение:
- Проектирование электрических сетей: выбор оптимальных сечений кабелей для минимизации потерь.
- Разработка электронных устройств: расчет сопротивления дорожек на печатных платах.
- Создание нагревательных элементов: подбор материалов и параметров для достижения нужного тепловыделения.
- Измерительная техника: разработка прецизионных резисторов и шунтов.
- Энергосбережение: оптимизация электрических цепей для снижения потерь энергии.
Современные методы измерения сопротивления проводников
Для точного измерения сопротивления проводников используются различные методы:
- Метод вольтметра-амперметра: измерение тока и напряжения с последующим расчетом сопротивления по закону Ома.
- Мостовой метод: сравнение измеряемого сопротивления с эталонным с помощью мостовой схемы.
- Метод сравнения: сопоставление падения напряжения на измеряемом и эталонном резисторах.
- Четырехпроводной метод: исключение влияния сопротивления соединительных проводов для повышения точности измерений.
Выбор метода зависит от требуемой точности, диапазона измеряемых сопротивлений и условий измерения.
Заключение
Расчет и анализ сопротивления проводников — важная задача в электротехнике и электронике. Понимание факторов, влияющих на сопротивление, позволяет оптимизировать электрические цепи, снижать потери энергии и повышать эффективность электрических устройств. Использование современных методов расчета и измерения сопротивления обеспечивает высокую точность и надежность проектируемых систем.
Сопротивление провода Калькулятор | Вычислить Сопротивление провода
✖Удельное сопротивление — это мера того, насколько сильно материал сопротивляется протеканию через него тока.ⓘ Удельное сопротивление [ρ] | Abohm Сантиметрциркулярный мил Ом / Футмикроом Сантиметрмикроом дюймнаноом MeterОм СантиметрОм-дюймОм метрStatohm Сантиметр | +10% -10% | |
✖Длина — это измерение или протяженность чего-либо от конца до конца.ⓘ Длина [L] | створаАнгстремарпанастрономическая единицаАттометрAU длиныЯчменное зерноМиллиардный светБор РадиусКабель (международный)Кабель (UK)Кабель (США)калибрсантиметрцепьCubit (греческий)Кубит (Длинный)Cubit (Великобритания)ДекаметрДециметрЗемля Расстояние от ЛуныЗемля Расстояние от СолнцаЭкваториальный радиус ЗемлиПолярный радиус ЗемлиРадиус электрона (классическая)флигельЭкзаметрFamnВникатьFemtometerФермиПалец (ткань)ширина пальцаФутFoot (служба США)ФарлонгГигаметрРукаЛадоньгектометрдюймкругозоркилометркилопарсеккилоярдлигаЛига (Статут)Световой годСсылкаМегаметрМегапарсекметрмикродюйммикрометрмикронмилмилиМиля (Роман)Миля (служба США)МиллиметрМиллион светлого годаNail (ткань)нанометрМорская лига (международная)Морская лига ВеликобританииМорская миля (Международный)Морская миля (Великобритания)парсекОкуньпетаметрцицеропикометраПланка ДлинаТочкаполюскварталРидРид (длинный)прутРоман Actusканатныйрусский АрчинSpan (ткань)Солнечный радиусТераметрТвипVara КастелланаVara ConuqueraVara De ФаареяДворЙоктометрЙоттаметрЗептометрЗеттаметр | +10% -10% | |
✖Площадь поперечного сечения — это площадь двумерной формы, которая получается, когда трехмерная фигура разрезается перпендикулярно некоторой заданной оси в точке. | акрАкко (служба США)НаходятсяАрпентамбарКарроКруговая дюймаКруговая MilCuerdaарамДунамРаздел электрон КрестаГаусадьбаMuпингплощадьPyongклочок землиСабинРазделКвадратный АнгстремПлощадь СантиметрПлощадь цепи Площадь декаметровойквадратный дециметрКвадратный футКвадратный фут (служба США)Площадь гектометровыеКвадратный дюймквадратный километрКвадратный метрПлощадь микрометраПлощадь MilКвадратная миляКвадратная миля (римская)Квадратная миля (Статут)Квадратная миля (служба США)Площадь МиллиметрПлощадь NanometreМера площадиПлощадь полюсаПлощадь РодКвадратный Rod (служба США)Квадратный дворрастяжениегородокВарас Castellanas CuadВарас Conuqueras Cuad | +10% -10% |
ⓘ Площадь поперечного сечения [A]|
✖Сопротивление является мерой сопротивления току, протекающему в электрической цепи. Его единицей СИ является ом.ⓘ Сопротивление провода [Relectric] |
AbohmEMU сопротивленияESU сопротивленияExaohmГигаомкилооммегаоммикроомМиллиомНаномомПетаомПланка сопротивлениеКвантованная Hall СопротивлениеВзаимный СименсStatohmВольт на АмперYottaohmZettaohm |
⎘ копия |
👎
Формула
сбросить
👍
Сопротивление провода Решение
ШАГ 0: Сводка предварительного расчета
ШАГ 1.
Преобразование входов в базовый блок
Удельное сопротивление: 1.7E-05 Ом метр —> 1.7E-05 Ом метр Конверсия не требуется
Площадь поперечного сечения: 14 Квадратный метр —> 14 Квадратный метр Конверсия не требуется
ШАГ 2: Оцените формулу
ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода
4.85714285714286E-06 ом —> Конверсия не требуется
< 6 Сопротивление Калькуляторы
Сопротивление провода формула
Сопротивление = Удельное сопротивление*Длина/Площадь поперечного сечения
Relectric = ρ*L/A
Объясните сопротивление провода и факторы, влияющие на его свойства?
Провод сопротивления — это провод, предназначенный для изготовления электрических резисторов (которые используются для контроля количества тока в цепи).
Share
Copied!
Расчет кабелей для измерительных линий, калькулятор ZETLAB
| Основные рассчетные данные для выбора типа кабеля и мощности источника | |
| Допустимое удельное сопротивление цепи кабеля ИЛ (не более), Ом/км | |
| Допустимый класс кабеля ИЛ (не более) | |
Диаметр проводника кабеля ИЛ (не менее) мм. | |
| Сечение проводника кабеля ИЛ (не менее) мм2. | |
| Требуемая мощность источника ИЛ (не менее), Вт | |
| Дополнительная рассчетные данные | |
| Суммарная мощность датчиков в ИЛ, Вт | |
| Напряжение на дальнем конце ИЛ, В | |
| Ток в цепи электропитания ИЛ, А | |
| Суммарное сопротивление цепей (Uпит+GND), Ом | |
| Cопротивление проводника цепи питания, Ом | |
| AWG | Диаметр. мм | Площадь сечения. мм² | Погонное сопротивление. Ом/км | Погонный вес. кг/км |
| 4 | 5.189 | 21.15 | 0.815 | 188 |
| 6 | 4.115 | 13.3 | 1.297 | 118.2 |
| 8 | 3.264 | 8.37 | 2.061 | 74.38 |
| 10 | 2. 588 | 5.26 | 3.277 | 46.77 |
| 11 | 2.304 | 4.17 | 4.134 | 35.05 |
| 12 | 2.052 | 3.31 | 5.217 | 29.46 |
| 13 | 1.829 | 2.626 | 5.562 | 23.36 |
| 14 | 1.628 | 2.084 | 8.268 | 18.45 |
| 15 | 1.45 | 1.652 | 10.43 | 14.69 |
| 16 | 1.29 | 1.309 | 13.19 | 11.62 |
| 17 | 1.151 | 1.039 | 16.57 | 9.24 |
| 18 | 1.024 | 0.826 | 20.96 | 7.32 |
| 19 | 0.912 | 0.652 | 26.41 | 5.8 |
| 20 | 0.813 | 0.519 | 33.14 | 4.61 |
| 21 | 0.724 | 0.412 | 41.99 | 3.66 |
| 22 | 0.643 | 0.325 | 53.15 | 2. 89 |
| 23 | 0.574 | 0.259 | 66.6 | 2.31 |
| 24 | 0.511 | 0.205 | 84.32 | 1.82 |
| 25 | 0.455 | 0.163 | 106.3 | 1.44 |
| 26 | 0.404 | 0.128 | 134.5 | 1.14 |
| 27 | 0.361 | 0.102 | 168.8 | 0.91 |
| 28 | 0.32 | 0.081 | 214.2 | 0.72 |
| 29 | 0.287 | 0.065 | 266.4 | 0.58 |
| 30 | 0.254 | 0.051 | 341.2 | 0.45 |
| 31 | 0.226 | 0.04 | 427 | 0.359 |
| 32 | 0.203 | 0.032 | 538 | 0.238 |
| 33 | 0.18 | 0.025 | 679 | 0.226 |
| 34 | 0.16 | 0.02 | 856 | 0.179 |
| 35 | 0.142 | 0.016 | 1086 | 0. 142 |
| 36 | 0.127 | 0.013 | 1361 | 0.113 |
Температурный коэффициент сопротивления
Температурный коэффициент сопротивленияПоскольку электрическое сопротивление проводника, такого как медный провод, зависит от процессов столкновений внутри провода, можно было бы ожидать, что сопротивление будет увеличиваться с температурой, поскольку будет больше столкновений, и это подтверждается экспериментом. Интуитивный подход к температурной зависимости позволяет ожидать дробного изменения сопротивления, пропорционального изменению температуры: Или, выраженное через сопротивление при некоторой стандартной температуре из справочной таблицы:
| Индекс Цепи постоянного тока | |||
| Вернуться |
Температурная зависимость удельного сопротивления при температурах, близких к комнатной, характеризуется линейным ростом с температурой. При экстремально низких температурах длина свободного пробега определяется примесями или дефектами в материале и становится почти постоянной с температурой. При достаточной чистоте некоторые металлы обнаруживают переход в сверхпроводящее состояние. | Index Reference | ||
| Вернуться |
Микроскопическое исследование проводимости показывает, что она пропорциональна длине свободного пробега между столкновениями (d), а при температурах выше примерно 15 К d ограничивается тепловыми колебаниями атомов. Общая зависимость сводится к пропорциям: Для неуказанных параметров по умолчанию будут использоваться значения, типичные для меди при 20°C с начальным сопротивлением 100 Ом. При изменении значения будут , а не , должны быть согласованы до тех пор, пока вы не нажмете на количество, которое хотите рассчитать.
| Индекс Цепи постоянного тока | |||||||||||||||||||||||||
| Назад | |||||||||||||||||||||||||
Калькулятор сопротивления проводов — Калькулятор сопротивления
Калькулятор сопротивления проводов
Добавил: Калькулятор сопротивления | Опубликовано: 29 ноября | Этикетка: Калькуляторы сопротивления
Калькулятор сопротивления провода
Калькулятор сопротивления провода, представленный здесь, поможет выбрать правильный размер и длину провода для различных применений.
Для расчета теплового сопротивления радиатора посетите страницу Калькулятор теплового сопротивления радиатора.
Для расчета сопротивления трассировки печатной платы посетите страницу Калькулятор сопротивления трассировки печатной платы.
Мы знаем, что сопротивление — это прерывание потока заряда. Разность электрических потенциалов между двумя выводами обеспечивает протекание заряда, но сопротивление препятствует прохождению заряда.
Сопротивление провода также сопротивляется потоку заряда. Следовательно, 92)
Этот калькулятор поможет найти сопротивление постоянному току проводов распространенных форм.
Формула сопротивления провода
Расчет сопротивления провода можно выполнить по приведенным ниже формулам;
Формула для расчета сопротивления постоянному току:
Сопротивление постоянному току = длина / (площадь поперечного сечения x проводимость).
Формула для расчета сопротивления переменному току:
Сопротивление переменному току = Длина / (Электропроводность x Периметр поперечного сечения x Толщина скин-слоя)
Мы можем записать приведенные выше формулы с помощью единиц измерения;
R = ρ (L/A)
σ = 1/ρ
Следовательно;
R = L/(σA)
Где;
ρ = удельное сопротивление материала
L = длина провода
A = площадь поперечного сечения провода = πr²
σ = электропроводность материала
Примечание:
Приведенная выше формула может использоваться, когда толщина скин-слоя мала по сравнению с размерами поперечного сечения.
При расчете сопротивления переменному току предполагается, что ток равномерно распределяется по периметру используемого проводника.
В ситуациях, когда это предположение неверно (например, широкая дорожка очень близко к плоскости заземления), сопротивление переменному току будет несколько выше расчетного значения.
Это предположение недействительно в таких обстоятельствах, как; широкая дорожка, которая находится очень близко к плоскости заземления, то сопротивление переменному току в этом случае будет несколько выше расчетного значения.
Проводимость, σ, является обратной величиной удельного сопротивления, т. е. 1/ρ.
Следовательно, чистый проводник имеет бесконечную проводимость и почти нулевое омическое сопротивление.
Проводник с высокой проводимостью будет иметь низкое удельное сопротивление.
Сопротивление провода
Соотношение между сопротивлением и длиной провода пропорционально. Общая длина провода влияет на общее сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Сопротивление тонкого провода больше, чем сопротивление толстого провода, потому что в тонком проводе меньше электронов для протекания тока.
Площадь поперечного сечения проводов влияет на величину сопротивления. Связь между сопротивлением и поперечным сечением провода обратно пропорциональна.
Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Чем шире провод, тем меньше сопротивление потоку электрического заряда.
Материал провода также влияет на сопротивление. Некоторые материалы являются хорошими проводниками по сравнению с другими и оказывают меньшее сопротивление потоку заряда. Например, серебро является лучшим проводником, но из-за своей стоимости оно никогда не используется в бытовых проводах. Медь и алюминий — наименее дорогие материалы с лучшей электропроводностью, поэтому их используют в проводах бытовых цепей.
Проводящая способность материала часто выражается его удельным сопротивлением. Удельное сопротивление материала зависит от электронной структуры материала и его температуры. Для большинства материалов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.
В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления различных материалов при температуре 20°C.
Материал Удельное сопротивление (омметр)
Серебро 1,59x 10e-8
Медная 1,7 x 10e-8
золото 2,2 x 10e-8
Алюминий 2,65 x 10e-8
Трайстен 5,6 x 10e-8
Железо 9,71 x 10e-8
.
