Удельное сопротивление меди
Что такое удельное сопротивление
Понятие удельного электрического сопротивления вещества следует из определения электрического сопротивления проводника R с геометрическими размерами L (длина) и S (поперечное сечение):
$ ρ = R * { S \over L } $ (1).
Удельное электрическое сопротивление меди получают, пользуясь результатами измерений вольт-амперных U(I) характеристик на образцах меди различных размеров. Измерив вольтметром напряжение U, амперметром величину тока I, и применив формулу закона Ома, рассчитывают величину сопротивления образца меди:
$ R = { U \over I } $ (2).
Далее, с помощью формулы (1), вычисляется величина ρ.
Рис. 1. Таблицы удельных сопротивлений различных металлов.
Медь – это один из самых первых металлов, который человек научился добывать и обрабатывать. Период с IV по III тысячелетие до н.э. называют медным веком. Считается, что в это время люди научились делать первые предметы и орудия труда из меди. Применение меди в электротехнике началось только в начале XIX века.
Основные параметры меди
Перечислим основные физические характеристики меди, которую делают ее столь незаменимой для электротехнической продукции:
- Главное достоинство меди — низкое удельное сопротивление, равное 0,0175 Ом*мм2\м. У серебра — “рекордсмена” по этому параметру — 0,016 Ом*мм2\м;
- Сравнительно небольшой температурный коэффициент α, равный 0,004 0К-1;
- Температура плавления Тпл = 10850С, что в полтора раза выше аналогичного параметра у алюминия, который тоже широко используется в электропроводке;
- Высокие пластичные свойства изделий из меди позволяют подвергать провода многократным изгибам без опасений разрушения целостности изделий;
- На поверхности меди быстро образуется пленка из окислов, которая выполняет защитную роль — предотвращает поверхность проводов от коррозии;
- Высокая механическая и ударная прочность;
- Высокая теплопроводность меди способствует быстрому отводу тепла в различных электротехнических устройствах. Например, на компьютерных платах с электрическими компонентами большой мощности (блоки питания, видеокарты) устанавливают радиаторы (кулеры) из меди для сброса тепла;
- Стоимость меди существенно меньше стоимости серебра и других драгметаллов, что определяет экономическую выгоду ее применения;
- Медь легко поддается пайке, поэтому она столь популярна среди радиолюбителей.
Примеры электротехнической продукции с применением меди
Приведем примеры использования меди в электротехнических изделиях:
- Кабельные изделия различного назначения;
- Шины (медные полосы) контактных проводов, телеграфного и телефонного оборудования, электронных плат;
- Катушки и обмотки электродвигателей;
- Первичные и вторичные обмотки трансформаторов.
Рис. 2. Электрические двигатели с обмотками из меди.
Электрические параметры меди имеют сильную зависимость от количества примесей, которые оказываются центрами дефектов внутри кристаллической решетки и увеличивают удельное сопротивление. Например, присутствие 1% примеси марганца увеличивает удельное сопротивление в 3 раза. Поэтому перед массовым изготовлением продукции контролю чистоты исходной меди придается особое значение.
Рис. 3. Кабельная продукция и провода из меди.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что удельное электрическое сопротивление меди одно из самых низких среди металлических проводников. Медь является незаменимым материалом для изготовления электротехнических проводов и кабелей. В большинстве электродвигателей сегодня в качестве обмоток используется медный провод. Кроме низкого удельного сопротивления медь имеет прекрасные пластичные свойства, что позволяет изгибать медные провода при монтаже электропроводки.
Тест по теме
