Voorbeeldtabel van geleiders

Tel.: 8-800-2000-699 (gratis bellen in de Russische Federatie)

Hosting is een service voor het plaatsen van een website op de server van de provider of een server op de site van de provider (in het datacenter), d.w.z. Het verstrekken van 24 uur per dag internetverbinding, ononderbroken stroom en koeling. Kortom, de vraag naar hosting-sites is veel hoger dan voor hosting-servers, omdat meestal hosting van uw eigen servers alleen nodig is voor redelijk grote sites of portals. Hosting wordt ook wel de sites zelf genoemd of servers die deze service bieden.

Geleiders en diëlektrica

Gidsen

De geleiders omvatten alle metalen en hun legeringen, evenals elektrische steenkool (steenkool, grafiet, roet, teer, enz.)
De vloeistofgeleiders omvatten: water, een oplossing van zouten, zuren en logen.
De gasvormige gassen omvatten geïoniseerde gassen.
Elektrische stroom in vaste geleiders is de directionele beweging van vrije elektronen onder invloed van EMF.
EMF-elektronenstuwkracht.

Eigenschappen van geleiders:

  1. elektrisch
    • De soortelijke weerstand van de stoffen waarvan de geleidbaarheid afhankelijk is
    • Supergeleiding is een eigenschap van sommige materialen bij een temperatuur van 101 (-273) om een ​​elektrische stroom zonder obstakels te geleiden, d.w.z. de soortelijke weerstand van deze materialen is nul
  2. fysiek
    • dichtheid
    • smeltpunt
  3. mechanisch
    • Buigsterkte, treksterkte, etc., evenals het vermogen om te worden bewerkt
  4. chemisch
    • Eigenschappen hebben interactie met de omgeving of zijn bestand tegen corrosie
    • Eigenschappen worden verbonden door solderen, lassen

diëlektrica

Geen elektrische stroom doorlaten Diëlektrica hebben een hoge weerstand, ze worden gebruikt om de geleider te beschermen tegen vocht, mechanische schade, stof.

Diëlektrica zijn

  • vast, alle niet-metalen;
  • vloeibare oliën, synthetische vloeistoffen SOVOL, SOVTOL
  • gasvormig - alle gassen: lucht, zuurstof, stikstof, etc.
Diëlektrische eigenschappen:
  1. Elektrische eigenschappen
    • Elektrische storing is de installatie van een grote stroom, onder inwerking van een hoge elektrische spanning op een elektrisch materiaal van een bepaalde dikte.
    • Elektrische sterkte is een waarde die gelijk is aan de spanning waarbij een elektrisch isolerend materiaal met een dikte per lengte-eenheid kan worden geponst.
  2. Fysisch-chemische eigenschappen
    • Hittebestendigheid is het vermogen van een diëlektricum om een ​​bepaalde werktemperatuur langdurig te weerstaan ​​zonder een merkbare verandering in zijn elektrische isolerende eigenschappen.
    • Koude weerstand is het vermogen van een materiaal om plotselinge temperatuurverschillen te weerstaan, van +120 tot-120
    • De bevochtigbaarheid - het vermogen van een materiaal om vocht te weren, de testen worden uitgevoerd in klimaatkamers, zoals ELKA, waar het product wordt blootgesteld aan vocht, een FOG wordt gecreëerd en de instantane temperatuur daalt-DROOGT, en dus meerdere cycli!
  3. chemisch
    • Moet bestand zijn tegen een actieve (agressieve) omgeving
    • Mogelijkheid om bij elkaar te blijven
    • Oplossen in vernissen en oplosmiddelen, bij elkaar blijven
  4. mechanisch
    • Metaalgeleiderbescherming tegen corrosie
    • Stralingsbestendigheid
    • Viscositeit (voor vloeibare diëlektrica)
    • Viscositeit-tijd stroming van fluïdum uit een vat met een specifieke vorm en gat
    • Kracht, hardheid
    • Gereedschapsverwerking

Voorbeelden van geleiders en diëlektrica

Geleiders omvatten materialen zoals:

  • geïoniseerde gassen die in lampen van lampen worden gebruikt;
  • alle soorten metalen;
  • bepaalde stoffen tijdens het smelten;
  • elektrolyten

evenals andere materialen met gratis ladingdragers.

Diëlektrica isolatoren bevatten materialen zoals:

en andere materialen die geen gratis ladingdragers hebben.

Voorbeeldtabel van geleiders

Geleiders, diëlektrica en elektronenflux

Elektronen van verschillende soorten atomen hebben verschillende mate van bewegingsvrijheid. In sommige materialen, zoals metalen, zijn de buitenste elektronen van atomen zo zwak gebonden aan de kern dat ze gemakkelijk hun banen kunnen verlaten en onregelmatig in de ruimte tussen naburige atomen kunnen bewegen, zelfs bij kamertemperatuur. Dergelijke elektronen worden vaak vrije elektronen genoemd.

In andere soorten materialen, zoals glas, hebben elektronen in atomen heel weinig bewegingsvrijheid. Externe krachten, zoals fysieke wrijving, kunnen echter veroorzaken dat sommige van deze elektronen hun eigen atomen verlaten en doorgaan naar atomen van een ander materiaal, maar ze kunnen niet vrij bewegen tussen de atomen van het materiaal.

Deze relatieve mobiliteit van elektronen in een materiaal staat bekend als elektrische geleidbaarheid. De elektrische geleidbaarheid wordt bepaald door de soorten atomen van het materiaal (het aantal protonen in de kern van het atoom, dat de chemische identiteit bepaalt) en de methode om de atomen met elkaar te verbinden. Materialen met een hoge elektronenmobiliteit (veel vrije elektronen) worden geleiders genoemd en materialen met een lage elektronenmobiliteit (weinig of geen vrije elektronen) worden diëlektrica genoemd.

Hieronder zijn enkele voorbeelden van de meest voorkomende geleiders en diëlektrica:

Gidsen:


diëlektrica:

  • glas
  • rubber
  • olie
  • asfalt
  • glasvezel
  • porselein
  • keramiek
  • kwarts
  • (Droog) katoen
  • (droog) papier
  • hout (droog)
  • plastic
  • de lucht
  • diamant
  • helder water

Het moet duidelijk zijn dat niet alle geleidende materialen hetzelfde geleidingsvermogen hebben en dat niet alle diëlektrica evenveel weerstand bieden aan de beweging van elektronen. Elektrische geleidbaarheid is vergelijkbaar met de transparantie van sommige materialen: materialen die gemakkelijk "doorgelaten" worden, worden "transparant" genoemd en degenen die niet doorlaten, worden "ondoorzichtig" genoemd. Niet alle transparante materialen missen echter ook de verbinding. Vensterglas is beter dan organisch glas, en natuurlijk beter dan "transparant" glasvezel. Het is hetzelfde met elektrische geleiders, sommige zijn beter om elektronen door te laten, en sommige zijn slechter.

Zilver is bijvoorbeeld de beste geleider in de bovenstaande lijst met "geleiders", waardoor elektronen gemakkelijker doorheen kunnen dan elk ander materiaal uit deze lijst. Vuil water en beton worden ook vermeld als geleiders, maar deze materialen zijn aanzienlijk minder geleidend dan metaal.

Sommige materialen veranderen hun elektrische eigenschappen onder verschillende temperatuuromstandigheden. Glas is bijvoorbeeld een zeer goed diëlektricum bij kamertemperatuur, maar wordt een geleider als het tot een zeer hoge temperatuur wordt verhit. Gassen, zoals lucht, zijn normaal gesproken diëlektrica, maar ze worden ook geleiders bij verhitting tot zeer hoge temperaturen. De meeste metalen daarentegen worden bij verhitting minder geleidend en verhogen hun geleiding bij afkoeling. Veel geleiders worden perfect geleidend (supergeleiding) bij extreem lage temperaturen.

In de normale toestand is de beweging van "vrije" elektronen in de geleider chaotisch, zonder een duidelijke richting en snelheid. Door externe invloed kunnen deze elektronen echter op een gecoördineerde manier door het geleidende materiaal worden verplaatst. Zo'n gerichte beweging van elektronen noemen we elektriciteit, of elektrische stroom. Om preciezer te zijn, het kan dynamische elektriciteit worden genoemd, in tegenstelling tot statische elektriciteit, waarin de geaccumuleerde elektrische lading stationair is. Elektronen kunnen zich verplaatsen in de lege ruimte in en tussen de atomen van de geleider, net zoals water door de leegte van de buis stroomt. De bovenstaande wateranalogie is in ons geval geschikt, omdat de beweging van elektronen door een geleider vaak wordt aangeduid als "stroming".

Terwijl de elektronen gelijkmatig door de geleider bewegen, duwt elk van hen de elektronen naar voren. Dientengevolge bewegen alle elektronen gelijktijdig. Het begin van de beweging en het stoppen van de elektronenstroom door de geleider is vrijwel onmiddellijk, ook al kan de beweging van elk elektron erg langzaam zijn. Een benaderende analogie is te zien in het voorbeeld van een buis gevuld met marmeren ballen:

De buis is gevuld met marmeren ballen net zoals de geleider is gevuld met vrije elektronen, klaar om te bewegen onder invloed van externe factoren. Als je nog een marmeren bal in deze gevulde buis aan de linkerkant steekt, zal de laatste bal onmiddellijk van rechts verdwijnen. Ondanks het feit dat elke bal een korte afstand aflegde, trad de transmissie van beweging door de buis als geheel onmiddellijk van links naar rechts op, ongeacht de lengte van de buis. In het geval van elektriciteit vindt de overdracht van de beweging van elektronen van het ene einde van de geleider naar de andere plaats met de snelheid van het licht: ongeveer 220.000 km. per seconde !! ! Elk enkel elektron passeert een dirigent in een veel langzamer tempo.

Als we willen dat elektronen in een bepaalde richting naar een bepaalde plaats stromen, moeten we de juiste weg banen voor hen vanaf de draden, net zoals een loodgieter een pijpleiding moet leggen om water op de juiste plaats te brengen. Om deze taak te vergemakkelijken, zijn de draden gemaakt van goed geleidende metalen, zoals koper of aluminium.

Elektronen kunnen alleen stromen als ze in de ruimte tussen de atomen van het materiaal kunnen bewegen. Dit betekent dat de elektrische stroom alleen kan zijn waar er een continu pad is van geleidend materiaal dat de beweging van elektronen waarborgt. Naar analogie met marmeren ballen kunnen we zien dat de ballen alleen door de buis zullen "stromen" als deze aan de rechterkant open is. Als de buis geblokkeerd is, zal het marmer zich daarin "ophopen" en zal er dus ook geen "flow" zijn. Hetzelfde geldt voor de elektrische stroom: een continue stroom van elektronen vereist een continu pad voor beide secties van deze stroom. Laten we naar het diagram kijken om te zien hoe het werkt:

De dunne, volle lijn (hierboven afgebeeld) is de schematische aanduiding van het continue deel van de draad. Omdat de draad is gemaakt van een geleidend materiaal, zoals koper, hebben de samenstellende atomen veel vrije elektronen die er vrij omheen kunnen bewegen. Binnen een dergelijke draad zal er echter nooit een gerichte en ononderbroken stroom van elektronen zijn als er geen plaats is waar de elektronen vandaan komen en de plaatsen waar ze naartoe gaan. Laten we aan ons schema een hypothetische "Bron" en "Ontvanger" van elektronen toevoegen:

Nu, wanneer de Bron nieuwe elektronen aan de draad levert, zal een stroom van elektronen door deze draad stromen (zoals getoond door pijlen, van links naar rechts). De stroom wordt echter onderbroken als de geleidende weg gevormd door de draad beschadigd raakt:

Vanwege het feit dat lucht een diëlektricum is, zal de resulterende luchtspleet de draad in twee delen verdelen. Het eenmaal doorlopende pad is verstoord en elektronen kunnen niet van de bron naar de ontvanger stromen. Een soortgelijke situatie zal optreden als de waterleiding in twee delen wordt gesneden en de uiteinden ter plaatse van de snede worden geblokkeerd: in dit geval kan er geen water stromen. Toen de draad één was, hadden we een elektrisch circuit en dit circuit werd verbroken op het moment van de schade.

Als we een andere draad nemen en de twee delen van de beschadigde draad verbinden, zullen we opnieuw een continu pad hebben voor de elektronenstroom in. Twee punten in het diagram tonen het fysieke (metaal-op-metaal) contact tussen de draden:

Nu hebben we weer een circuit bestaande uit een Source, een nieuwe draad (die de beschadigde verbindt) en een Electron-ontvanger. Als we de analogie met sanitair overwegen, kunnen we door een T-stuk op een van de geblokkeerde buizen te installeren, water door een nieuw segment van de buis naar zijn bestemming sturen. Merk op dat er geen elektronenstroom is aan de rechterkant van de beschadigde draad, omdat deze niet langer deel uitmaakt van het pad van de bron naar de ontvanger van de elektronen.

Opgemerkt moet worden dat de draden, in tegenstelling tot waterleidingen, die uiteindelijk worden gecorrodeerd door roest, geen enkele "slijtage" van de effecten van de stroom van elektronen bedreigen. Wanneer elektronen bewegen, ontstaat er een bepaalde wrijvingskracht in de geleider, die warmte kan genereren. We zullen dit onderwerp later in meer detail bespreken.

In een oogopslag:

  • In geleiders kunnen elektronen die zich op de buitenbanen van atomen bevinden gemakkelijk deze atomen verlaten, of vice versa. Dergelijke elektronen worden vrije elektronen genoemd.
  • In de diëlektrica hebben externe elektronen veel minder bewegingsvrijheid dan in geleiders.
  • Alle metalen zijn elektrisch geleidend.
  • Dynamische elektriciteit, of elektrische stroom, is de gerichte beweging van elektronen door een geleider.
  • Statische elektriciteit is bewegingloos (indien op een diëlektricum), de geaccumuleerde lading gevormd door een overmaat of gebrek aan elektronen in een object.
  • Om ervoor te zorgen dat de stroom van elektronen een hele, intacte geleider nodig heeft, die zorgt voor de ontvangst en distributie van elektronen.

Bron: lessen in elektrische circuits

Elektrische weerstand en geleidbaarheid

Wanneer het elektrische circuit gesloten is, op de klemmen waarvan er een potentiaalverschil is, treedt elektrische stroom op. Vrije elektronen onder invloed van de elektrische veldkrachten bewegen langs de geleider. In hun beweging komen de elektronen in botsing met de atomen van de geleider en geven ze een toevoer van hun kinetische energie. De bewegingssnelheid van elektronen verandert voortdurend: wanneer elektronen botsen met atomen, moleculen en andere elektronen, neemt het af, en onder invloed van een elektrisch veld neemt het toe en neemt het weer af met een nieuwe botsing. Dientengevolge wordt een gelijkmatige stroom van elektronen in de geleider ingesteld met een snelheid van verschillende fracties van een centimeter per seconde. Bijgevolg komen de elektronen, die door een geleider gaan, altijd zijn weerstand tegen hun beweging tegen. Met de passage van elektrische stroom door de geleider, warmt deze op.

Elektrische weerstand

De elektrische weerstand van een geleider, die wordt aangeduid met de Latijnse letter r, is het eigendom van het lichaam of medium om elektrische energie om te zetten in warmte wanneer er een elektrische stroom doorheen gaat.

In de diagrammen is elektrische weerstand aangegeven zoals weergegeven in afbeelding 1, a.

Een wisselende elektrische weerstand die dient om de stroom in een circuit te veranderen, wordt een reostaat genoemd. In de diagrammen zijn reostaten aangeduid zoals getoond in figuur 1, b. In het algemeen is de reostaat gemaakt van draad van een of andere weerstand, gewikkeld op een isolerende basis. De schuif of hendel van de reostaat wordt in een bepaalde positie geplaatst, waardoor de nodige weerstand in het circuit wordt gebracht.

De lange geleider met een kleine doorsnede creëert een stroom van grote weerstand. Korte geleiders met grote doorsnede bieden een stroom met lage weerstand.

Als u twee geleiders uit een ander materiaal, maar met dezelfde lengte en doorsnede neemt, zullen de geleiders de stroom anders geleiden. Dit toont aan dat de weerstand van de geleider afhangt van het materiaal van de geleider zelf.

De geleider temperatuur heeft ook invloed op de weerstand. Bij toenemende temperatuur neemt de weerstand van metalen toe en neemt de weerstand van vloeistoffen en steenkool af. Slechts enkele speciale metaallegeringen (manganine, constanitaan, nickeline en andere) veranderen bijna hun weerstand niet bij toenemende temperatuur.

We zien dus dat de elektrische weerstand van een geleider afhangt van: 1) de lengte van de geleider, 2) de doorsnede van de geleider, 3) het materiaal van de geleider, 4) de temperatuur van de geleider.

Eén ohm wordt als weerstandseenheid genomen. Om wordt vaak aangeduid met de Griekse hoofdletter Ω (omega). Daarom kunt u in plaats van "Conductor resistance is 15 Ohms" schrijven schrijven: r = 15 Ω.
1.000 ohm wordt 1 kilo (1 kOhm of 1kΩ) genoemd,
1.000.000 ohm wordt 1 mega (1 mOhm of 1MΩ) genoemd.

Bij het vergelijken van de weerstand van geleiders van verschillende materialen, is het noodzakelijk om voor elk monster een bepaalde lengte en doorsnede te nemen. Dan kunnen we beoordelen welk materiaal beter of slechter is bij het geleiden van elektrische stroom.

Video 1. Geleiderbestendigheid

Elektrische weerstand

De weerstand in ohm van een geleider met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 mm² wordt de resistiviteit genoemd en wordt aangegeven door de Griekse letter ρ (ro).

Tabel 1 toont de specifieke weerstanden van sommige geleiders.

Specifieke weerstanden van verschillende geleiders

De tabel laat zien dat de ijzerdraad met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 mm² een weerstand heeft van 0,13 ohm. Om 1 Ohm weerstand te krijgen, moet je 7,7 m van zo'n draad nemen. Zilver heeft de laagste soortelijke weerstand. 1 Ohm weerstand kan worden verkregen als u 62,5 m zilverdraad neemt met een doorsnede van 1 mm². Zilver is de beste geleider, maar de kosten van zilver sluiten de mogelijkheid van massaal gebruik uit. Nadat het zilver in de tafel koper is: 1 m koperdraad met een doorsnede van 1 mm² heeft een weerstand van 0,0175 Ohm. Om een ​​weerstand van 1 Ohm te krijgen, moet je 57 m van zo'n draad nemen.

Chemisch zuiver, verkregen door raffinage, heeft koper een wijdverspreid gebruik gevonden in elektrotechniek voor de vervaardiging van draden, kabels, wikkelingen van elektrische machines en apparaten. Aluminium en ijzer worden ook veel gebruikt als geleiders.

Conductorweerstand kan worden bepaald door de formule:

waarbij r de weerstand van de geleider is in ohm; ρ is de soortelijke weerstand van de geleider; l is de lengte van de geleider in m; S - doorsnede van de geleider in mm².

Voorbeeld 1. Bepaal de weerstand van 200 m van een ijzerdraad met een doorsnede van 5 mm².

Voorbeeld 2. Bereken de weerstand van 2 km aluminiumdraad met een doorsnede van 2,5 mm².

Aan de hand van de weerstandsformule kunt u eenvoudig de lengte, de soortelijke weerstand en de doorsnede van de geleider bepalen.

Voorbeeld 3. Voor een radio-ontvanger is het noodzakelijk om een ​​weerstand van 30 Ohm te wikkelen van nikkel-nikkeldraad met een doorsnede van 0,21 mm². Bepaal de vereiste draadlengte.

Voorbeeld 4. Bepaal de doorsnede van 20 m nichroom draad, als de weerstand 25 Ohm is.

Voorbeeld 5. Een draad met een doorsnede van 0,5 mm2 en een lengte van 40 m heeft een weerstand van 16 ohm. Bepaal het materiaal van de draad.

Geleidermateriaal karakteriseert zijn soortelijke weerstand.

Volgens de tabel met specifieke weerstanden vinden we dat lood zo'n weerstand heeft.

Hierboven is vermeld dat de weerstand van de geleiders afhankelijk is van de temperatuur. Laten we de volgende ervaring doen. We wind in de vorm van een spiraal een paar meter dunne metalen draad en omvatten deze spiraal in het circuit van de batterij. Om de stroom in het circuit te meten, zet u de ampèremeter aan. Wanneer de spoel wordt verwarmd in de brandervlam, is te zien dat de waarde van de ampèremeter zal afnemen. Dit toont aan dat bij verwarming de weerstand van de metaaldraad toeneemt.

Voor sommige metalen neemt de weerstand bij verhitting tot 100 ° met 40-50% toe. Er zijn legeringen die hun weerstand enigszins veranderen met verwarming. Sommige speciale legeringen veranderen praktisch geen weerstand met de temperatuur. De weerstand van metalen geleiders neemt toe met toenemende temperatuur, de weerstand van elektrolyten (vloeistofgeleiders), steenkool en sommige vaste stoffen neemt juist af.

Het vermogen van metalen om hun weerstand te veranderen met temperatuurveranderingen wordt gebruikt om weerstandsthermometers te construeren. Zo'n thermometer is een platinadraad die op een mica-frame is gewikkeld. Als u bijvoorbeeld een thermometer in een oven plaatst en de weerstand van de platinadraad vóór en na het verwarmen meet, kunt u de temperatuur in de oven bepalen.

Een verandering in de weerstand van een geleider wanneer deze wordt verwarmd, valt op 1 ohm van de oorspronkelijke weerstand en op 1 ° temperatuur, wordt de temperatuurcoëfficiënt van weerstand genoemd en wordt aangeduid door de letter α.

Als op temperatuur t0 geleiderweerstand is r0, en bij temperatuur t is het rt, dan de temperatuurcoëfficiënt van weerstand

Let op. Berekening met deze formule kan alleen in een bepaald temperatuurbereik (tot ongeveer 200 ° C) worden uitgevoerd.

We presenteren de waarden van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand α voor sommige metalen (tabel 2).

Temperatuurcoëfficiëntwaarden voor sommige metalen

§ 31. Geleiders, halfgeleiders en niet-geleiders van elektriciteit

Bij de studie van thermische verschijnselen werd gezegd dat volgens hun vermogen om warmte te geleiden, stoffen worden verdeeld in goede en slechte geleiders van warmte.

Het vermogen om elektrische ladingen van een stof over te brengen, is ook onderverdeeld in verschillende klassen: geleiders, halfgeleiders en niet-geleiders van elektriciteit.

Geleiders zijn lichamen waardoor elektrische ladingen van een geladen lichaam naar een ongeladen lichaam kunnen gaan.

Goede geleiders van elektriciteit zijn metalen, grond, water met zouten, zuren of logen erin opgelost, grafiet. Het menselijk lichaam voert ook elektriciteit uit. Dit kan worden gedetecteerd door ervaring. Raak een opgeladen elektroscoop aan met uw hand. De bladeren vallen onmiddellijk. De lading van de elektroscoop gaat door ons lichaam door de vloer van de kamer naar de grond.

Elektriciteitsgeleiders:
en - ijzer; b - grafiet

Van metalen zijn de beste geleiders van elektriciteit zilver, koper, aluminium.

Niet-geleiders zijn die lichamen waardoor elektrische ladingen niet van een geladen lichaam naar een ongeladen lichaam kunnen gaan.

Niet-geleiders van elektriciteit, of diëlektrica, zijn eboniet, barnsteen, porselein, rubber, verschillende kunststoffen, zijde, capron, oliën, lucht (gassen). De lichamen worden gemaakt van diëlektrica en worden isolatoren genoemd (van het Italiaans, geïsoleerd en geïsoleerd).

Niet-geleiders van elektriciteit:
a - oranje; b - porselein

Halfgeleiders zijn lichamen die, door hun vermogen om elektrische ladingen over te brengen, een tussenpositie innemen tussen geleiders en diëlektrica.

In de natuur worden halfgeleiders op grote schaal verspreid. Dit zijn oxiden en sulfiden van metalen, sommige organische stoffen en andere, germanium en silicium hebben de grootste toepassing in technologie gevonden.

Bij lage temperaturen geleiden halfgeleiders geen elektrische stroom en zijn ze diëlektrica. Naarmate de temperatuur echter stijgt in een halfgeleider, begint het aantal dragers van elektrische lading sterk te stijgen en wordt het een geleider.

Waarom gebeurt dit? In halfgeleiders, zoals silicium en germanium, schommelen atomen in de traliewerken rond hun evenwichtsposities en al bij een temperatuur van 20 ° C wordt deze beweging zo intens dat chemische bindingen tussen aangrenzende atomen kunnen breken. Met een verdere toename van de temperatuur worden de valentie-elektronen (elektronen die zich op de buitenste schil van een atoom bevinden) van halfgeleideratomen vrij en ontstaat er een elektrische stroom in de halfgeleider onder de werking van een elektrisch veld.

Een karakteristiek kenmerk van halfgeleiders is een toename van hun geleidbaarheid bij toenemende temperatuur. Voor metalen neemt de geleidbaarheid af bij toenemende temperatuur.

Het vermogen van halfgeleiders om elektrische stroom te geleiden treedt ook op bij blootstelling aan licht, een stroom van snelle deeltjes, de introductie van onzuiverheden, enz.

halfgeleiders:
a - germanium; b- silicium

De verandering in de elektrische geleiding van halfgeleiders onder invloed van temperatuur maakte het mogelijk om ze te gebruiken als thermometers voor het meten van de omgevingstemperatuur, die veel wordt gebruikt in de techniek. Hiermee regelt en houdt u de temperatuur op een bepaald niveau.

De toename van de elektrische geleidbaarheid van een stof onder invloed van licht wordt fotoconductiviteit genoemd. Apparaten op basis van dit fenomeen worden fotoresistanties genoemd. Photoresistance wordt gebruikt voor signalering en voor het beheer van productieprocessen op afstand, het sorteren van producten. Met hun hulp stoppen machines en transportbanden in noodsituaties automatisch en voorkomen ze ongelukken.

Vanwege de verbluffende eigenschappen van halfgeleiders worden ze veel gebruikt bij het maken van transistors, thyristors, halfgeleiderdiodes, fotoresistors en andere geavanceerde apparatuur. Het gebruik van geïntegreerde schakelingen in televisie-, radio- en computerapparatuur stelt u in staat apparaten met kleine en soms verwaarloosbare formaten te maken.

vragen

  1. Welke groepen verdelen stoffen volgens hun vermogen om elektrische ladingen over te dragen?
  2. Wat is een kenmerkende eigenschap van halfgeleiders?
  3. Lijst van de toepassingen van halfgeleiderelementen.

Oefening 22

  1. Waarom ontlaadt een opgeladen elektroscoop als de bal met de hand wordt aangeraakt?
  2. Waarom is de staaf van een elektroscoop gemaakt van metaal?
  3. Een positief geladen lichaam, zonder het aan te raken, wordt naar de bal van een ongeladen elektroscoop gebracht. Welke lading zal er op de elektroscoopvellen voorkomen?

Dit is nieuwsgierig.

Het vermogen van het lichaam om te elektrificeren wordt bepaald door de aanwezigheid van gratis ladingen. In halfgeleiders neemt de concentratie van vrije ladingsdragers toe met toenemende temperatuur.

Geleidbaarheid, die wordt uitgevoerd door vrije elektronen (Fig. 43), wordt de elektronische geleidbaarheid van een geleidbaarheid van een halfgeleider of n-type (van Lat Negativus - negatief) genoemd. Wanneer elektronen worden losgemaakt van germaniumatomen, worden op de plaatsen van breuk lege plekken gevormd die niet worden bezet door elektronen. Deze banen worden "gaten" genoemd. In het gebied van de vorming van een gat ontstaat een overmatige positieve lading. De vacante plaats kan worden bezet door een ander elektron.

Een elektron dat in een halfgeleider beweegt, creëert de mogelijkheid enkele gaten te vullen en andere te vormen. Het verschijnen van een nieuw gat gaat gepaard met het verschijnen van een vrij elektron, d.w.z. er is een continue vorming van elektron-gatparen. Op zijn beurt leidt het vullen van gaten tot een afname van het aantal vrije elektronen. Als het kristal in een elektrisch veld wordt geplaatst, zullen niet alleen elektronen, maar ook gaten bewegen. De richting van beweging van gaten is tegengesteld aan de bewegingsrichting van elektronen.

Geleidbaarheid, die optreedt als gevolg van de beweging van gaten in een halfgeleider, wordt p-type of p-type genoemd (van het Latijn Positivus - positief). Halfgeleiders zijn onderverdeeld in pure halfgeleiders, halfgeleiderelementen van het n-type, halfgeleiders van het p-type, halfgeleiders.

Pure halfgeleiders hebben hun eigen geleidbaarheid. Het creëren van een stroom omvat vrije ladingen van twee soorten: negatief (elektronen) en positief (gaten). In pure halfgeleider is de concentratie van vrije elektronen en gaten hetzelfde.

Wanneer onzuiverheden in de halfgeleider worden geïntroduceerd, ontstaat onzuiverheidsgeleiding. Door de onzuiverheidsconcentratie te veranderen, is het mogelijk om het aantal ladingsdragers van een of ander teken te veranderen, dat wil zeggen om halfgeleiders te creëren met een overwegend negatieve of positieve ladingsconcentratie. N-type onzuiverheid halfgeleiders hebben elektronengeleidbaarheid. De belangrijkste ladingsdragers zijn elektronen, en kleinere zijn gaten.

P-type onzuiverheidshalfgeleiders hebben gatengeleiding. De belangrijkste ladingsdragers zijn gaten en kleine elektronen.

Een halfgeleiderdiode is een verbinding van halfgeleiders van het p- en het I-type. De weerstand van het contactgebied is afhankelijk van de richting van de stroom. Als een diode in het circuit is opgenomen, zodat het gebied van een kristal met n-type elektronische geleidbaarheid is verbonden met de positieve pool en het gebied met p-type gatgeleiding naar de negatieve pool, dan zal er geen stroom in het circuit zijn, omdat de overgang van elektronen van het n-gebied naar p - de regio is moeilijk.

Als het p-gebied van de halfgeleider is verbonden met de positieve pool en het n-gebied met het negatieve, dan gaat in dit geval de stroom door de diode. Vanwege de diffusie van de hoofdstroomdragers in een vreemde halfgeleider in het contactgebied, wordt een dubbele elektrische laag gevormd, die de beweging van ladingen voorkomt. Een extern veld gericht van p tot n compenseert gedeeltelijk het effect van deze laag, en naarmate de spanning toeneemt, neemt de stroom snel toe.

Elektrische geleiders

Elke persoon, die constant elektrische apparaten gebruikt, wordt geconfronteerd met:

1. geleiders die elektrische stroom doorgeven;

2. diëlektrica met isolerende eigenschappen;

3. halfgeleiders, waarbij de eigenschappen van de eerste twee soorten stoffen worden gecombineerd en gewijzigd, afhankelijk van het toegepaste besturingssignaal.

Een onderscheidend kenmerk van elk van deze groepen is het eigendom van elektrische geleidbaarheid.

Wat is een dirigent

De geleiders omvatten die substanties die in hun structuur een groot aantal vrije en niet gerelateerde elektrische ladingen hebben, in staat om beweging te beginnen onder invloed van een uitgeoefende uitwendige kracht. Ze kunnen vast, vloeibaar of gasvormig zijn.

Als we twee geleiders nemen waartussen een potentiaalverschil wordt gevormd en een metalen draad erin verbindt, zal er een elektrische stroom doorheen stromen. Vrije elektronen die niet door atomaire bindingen worden vastgehouden, worden de dragers ervan. Ze karakteriseren de hoeveelheid elektrische geleidbaarheid of het vermogen van elke stof om zelf elektrische ladingen door te laten - stroom.

De waarde van de elektrische geleidbaarheid is omgekeerd evenredig met de weerstand van een stof en wordt gemeten door de juiste eenheid: Siemens (cm).

In de natuur kunnen ladingmaatschappijen zijn:

Volgens dit principe is de elektrische geleidbaarheid verdeeld in:

De kwaliteit van de geleider stelt ons in staat om de afhankelijkheid van de stroom die erin stroomt te schatten op de waarde van de aangelegde spanning. Het wordt opgeroepen door de aanduiding van meeteenheden van deze elektrische grootheden - de stroom-spanningskarakteristiek.

Elektronische geleiders

De meest voorkomende vertegenwoordiger van dit type zijn metalen. Ze hebben een elektrische stroom die alleen wordt gecreëerd door de stroom elektronen te verplaatsen.

In metalen bevinden ze zich in twee staten:

gebonden door atomaire adhesiekrachten;

Elektronen in de ruimte gehouden door de aantrekkingskrachten van de atoomkern, nemen in de regel niet deel aan het creëren van elektrische stroom onder invloed van externe elektromotorische krachten. Vrije deeltjes gedragen zich anders.

Als er geen elektromotorische kracht op de metalen geleider wordt uitgeoefend, bewegen de vrije elektronen willekeurig, willekeurig, in alle richtingen. Een dergelijke beweging is te wijten aan thermische energie. Het wordt op elk moment gekenmerkt door verschillende snelheden en bewegingsrichtingen van elk deeltje.

Wanneer een uitwendige veldenergie wordt toegepast op de geleider met een intensiteit E, dan werkt de tegengesteld gerichte kracht op alle elektronen samen en afzonderlijk. Het creëert een strikt gerichte beweging van elektronen, of met andere woorden, een elektrische stroom.

De volt-ampere-eigenschap van metalen is een rechte lijn die past in de wet van Ohm voor de site en het volledige circuit.

Behalve zuivere metalen bezitten andere stoffen ook elektronische geleidbaarheid. Deze omvatten:

individuele koolstofaanpassingen (grafiet, steenkool).

Alle bovengenoemde stoffen, inclusief metalen, behoren tot de geleiders van de eerste soort. Hun elektrische geleidbaarheid is op geen enkele manier verbonden met de massaoverdracht van materie door de passage van elektrische stroom, maar wordt alleen veroorzaakt door de beweging van elektronen.

Als metalen en legeringen in een medium met ultralage temperaturen worden geplaatst, worden ze supergeleidend.

Ionische geleiders

Deze klasse omvat stoffen waarin elektrische stroom wordt gegenereerd als gevolg van de beweging van ladingen door ionen. Ze zijn geclassificeerd als geleiders van de tweede soort. Dit is:

oplossingen van alkaliën, zuurzouten;

smelten van verschillende ionische verbindingen;

verschillende gassen en dampen.

Elektrische stroom in vloeistof

Fluïdum geleidende vloeistoffen, waarbij elektrolyse optreedt - de overdracht van een stof samen met de ladingen en de depositie ervan op de elektroden, worden elektrolyten genoemd, en het proces zelf wordt elektrolyse genoemd.

Het treedt op onder invloed van een extern energieveld vanwege de toepassing van een positieve potentiaal op de elektrode-anode en een negatieve potentiaal voor de kathode.

Ionen in vloeistoffen worden gevormd vanwege het fenomeen van elektrolytische dissociatie, bestaande uit het splitsen van een deel van de moleculen van een stof met neutrale eigenschappen. Een voorbeeld is koperchloride, dat in een waterige oplossing uiteenvalt in zijn samenstellende koperionen (kationen) en chloor (anionen).

Onder invloed van de aangelegde spanning op de elektrolyt, beginnen de kationen strikt naar de kathode te bewegen, en de anionen naar de anode. Op deze wijze wordt chemisch zuiver, geen onzuiverheden koper, dat wordt afgegeven aan de kathode, verkregen.

Naast vloeistoffen in de natuur zijn er nog steeds vaste elektrolyten. Ze worden superionische geleiders genoemd (superionics), die een kristallijne structuur en de ionische aard van chemische bindingen hebben, waardoor een hoge elektrische geleiding wordt veroorzaakt door de beweging van ionen van hetzelfde type.

De stroomspanningskarakteristiek van elektrolyten wordt weergegeven in de grafiek.

Elektrische stroom in gassen

Onder normale omstandigheden heeft de omgeving van gassen isolerende eigenschappen en geleidt deze geen stroom. Maar onder invloed van verschillende storende factoren, kunnen de diëlektrische eigenschappen sterk verminderen en de doorgang van ionisatie van het medium veroorzaken.

Het ontstaat door het bombarderen van neutrale atomen door elektronen te verplaatsen. Als gevolg hiervan worden een of meer gebonden elektronen uit het atoom geslagen en krijgt het atoom een ​​positieve lading, waardoor het in een ion verandert. Tegelijkertijd wordt een extra aantal elektronen in het gas gevormd, waardoor het ionisatieproces wordt voortgezet.

In het gas ontstaat dus een elektrische stroom door de gelijktijdige beweging van positieve en negatieve deeltjes.

Bij het verwarmen of verhogen van de intensiteit van het aangelegde elektromagnetische veld in het gas, springt eerst een vonk. Volgens dit principe wordt natuurlijke bliksem gevormd, die bestaat uit kanalen, een vlam en een ontladingstoorts.

Onder laboratoriumomstandigheden kan een slip van een vonk worden waargenomen tussen de elektroden van een elektroscoop. De praktische implementatie van de vonkontlading in de bougies van interne verbrandingsmotoren is bekend bij elke volwassene.

De vonk wordt gekenmerkt door het feit dat daardoor alle energie van het externe veld onmiddellijk wordt verbruikt. Als de spanningsbron in staat is om de stroom door het gas te houden, dan treedt er een boog op.

Een voorbeeld van een elektrische boog is het lassen van metalen op verschillende manieren. Voor zijn stroom wordt elektronenemissie van het kathodeoppervlak gebruikt.

Het komt voor in een gasmedium met grote spanningen en niet-uniforme elektromagnetische velden, wat zich manifesteert op hoogspannings bovengrondse hoogspanningslijnen met een spanning van 330 kV en hoger.

Het stroomt tussen de draad en het dicht op elkaar gelegen vlak van de hoogspanningslijn. In het geval van een corona-ontlading vindt ionisatie plaats door elektroneninslag nabij een van de elektroden, die een gebied met verhoogde intensiteit heeft.

Het wordt gebruikt in gassen in speciale ontladingsgas-verlichte lampen en buizen, spanningsstabilisatoren. Het wordt gevormd door de druk in de ontladingsspleet te verminderen.

Wanneer in gassen het ionisatieproces een grote waarde bereikt en een gelijk aantal positieve en negatieve ladingsdragers daarin worden gevormd, wordt deze toestand een plasma genoemd. Gloedontlading vindt plaats in een plasma-omgeving.

De stroom-spanningskarakteristiek van de stroom van stromen in de gassen wordt in de afbeelding getoond. Het bestaat uit secties:

2. zelfontlading.

De eerste wordt gekenmerkt door wat er gebeurt onder invloed van een externe ionisator en wanneer deze stopt, valt zijn actie weg. Een afzonderlijke ontlading blijft onder elke omstandigheid vloeien.

Geleiders met gatgeleiding

Deze omvatten:

verbindingen van afzonderlijke metalen met tellurium, zwavel, selenium en sommige organische stoffen.

Ze worden halfgeleiders genoemd en behoren tot groep 1, dwz ze vormen geen stofoverdracht tijdens het laden. Om de concentratie van vrije elektronen erin te vergroten, is het nodig om extra energie te besteden aan het loslaten van gebonden elektronen. Het wordt de ionisatie-energie genoemd.

Een elektron-gat junctie werkt in de halfgeleider. Door zijn halfgeleider gaat stroom in de ene richting en blokken in de tegenovergestelde richting, wanneer het tegenovergestelde externe veld erop wordt toegepast.

Geleidbaarheid in halfgeleiders is:

Het eerste type is inherent aan structuren waarin ladingsdragers zoals gaten en elektronen verschijnen in het proces van ionisatie van de atomen van hun substantie. Hun concentratie is wederzijds in evenwicht.

Het tweede type halfgeleiders wordt gecreëerd door het opnemen van kristallen met onzuiverheidsgeleiding. Ze bezitten atomen van het driewaardige of vijfwaardige element.

Halfgeleiders voor geleidbaarheid zijn:

elektronisch n-type "negatief";

gat p-type "positief".

De stroom-spanningskarakteristiek van een gewone halfgeleiderdiode wordt getoond in de grafiek.

Op basis van halfgeleiders verschillende elektronische apparaten en apparaten gebruiken.

Bij zeer lage temperaturen gaan stoffen van bepaalde categorieën metalen en legeringen over in een toestand die supergeleiding wordt genoemd. Voor deze stoffen daalt de elektrische weerstand tegen stroom bijna tot nul.

De overgang vindt plaats als gevolg van veranderingen in thermische eigenschappen. Met betrekking tot de absorptie of afgifte van warmte tijdens de overgang naar de supergeleidende toestand in afwezigheid van een magnetisch veld, worden supergeleiders verdeeld in 2 soorten: nr. 1 en nr. 2.

Het fenomeen van supergeleiding van geleiders treedt op als gevolg van de vorming van Cooper-paren, wanneer een gebonden toestand wordt gecreëerd voor twee naburige elektronen. Het gecreëerde paar vormt een dubbele elektronenlading.

De verdeling van elektronen in het metaal in de staat van supergeleiding wordt getoond door de grafiek.

De magnetische inductie van supergeleiders is afhankelijk van de intensiteit van het elektromagnetische veld en de temperatuur van een stof beïnvloedt de grootte van de laatste.

De eigenschappen van supergeleiding van geleiders worden beperkt door de kritische waarden van het beperkende magnetische veld en de temperatuur daarvoor.

Aldus kunnen de geleiders van elektrische stroom worden gemaakt van volledig verschillende stoffen en hebben ze verschillende eigenschappen ten opzichte van elkaar. Ze worden altijd beïnvloed door omgevingscondities. Om deze reden worden de grenzen van de prestatiekenmerken van de geleiders altijd bepaald door technische normen.

Markering van kabels en draden en de decodering ervan

Ontdek welk gedeelte van de geleiders u nodig heeft - dit is niet alles. Vervolgens moet u het type draad of kabel kiezen dat bij u past. Het is noodzakelijk om rekening te houden met waar en hoe deze kabel zal worden gebruikt. Kies afhankelijk hiervan het type schaal, de aanwezigheid / afwezigheid van bepantsering en het scherm, de bedrijfsspanning. Al deze informatie en meer materiaal, hun aantal en doorsnede, geeft de labels van de kabel weer. Dit is een set letters en cijfers waarin al deze parameters zijn gecodeerd.

Kabelmarkering - wat letters en cijfers betekenen wat

Zodat u onmiddellijk kunt begrijpen welke kabel voor u ligt, is een kabel- en draadlabelsysteem geïntroduceerd. Alle materialen die momenteel beschikbaar zijn van welke kabelproducten zijn gemaakt, worden aangeduid met bepaalde letters (bijvoorbeeld P is rubber, P is polyethyleen, B is PVC (vinyl), enz.) En hun positie suggereert dat Het materiaal is gemaakt - isolatie, bescherming of bepantsering.

Kabelmarkering - wat is gecodeerd in letters en cijfers

De eerste letter in de kabelmarkering is de letter "A" - aluminium of een pas. Overslaan betekent koper. Dus als u in de eerste positie een andere letter ziet behalve "A", betekent dit dat de geleiders van koper zijn.

Isolatie, bepantsering, bescherming

Om te beginnen, laten we zien wat harnas is, wat bescherming is en wat isolatie is. Wanneer het gaat om isolatiemateriaal, bedoelen ze het materiaal dat wordt gebruikt voor het isoleren van aluminium of koperdraden. De taak van deze laag is om te voorkomen dat de aderen onderling worden gesloten. Hier worden diëlektrische materialen gebruikt: rubber, polyethyleen, PVC, fluoroplastic. Vroeger werd er ook papier gebruikt, maar nu wordt dit soort isolatie bijna nooit gebruikt.

Voorbeeld kabelkabel

Het beschermende omhulsel (binnenste) wordt onder het pantser of de buitenste beschermende laag geplaatst, zodat ze de isolatie niet beschadigen en ook de mate van bescherming verhogen (tegen water, temperatuur, mechanische effecten). Het is niet altijd aanwezig.

Kabelbepantsering is stalen band (al dan niet gegalvaniseerd) of draadvlecht (rond of plat). Niet alle kabels hebben deze laag. Hij moest de mechanische sterkte verhogen. Gepantserde kabels worden gebruikt op plaatsen met een hoog risico op schade of permanente belastingen. Ze worden gebruikt voor het leggen in de grond, op palen, onder water, enz. Voor interne bedrading armor is niet vereist - geen kritische belastingen.

De kabelbeschermingslaag (buitenste kap) is de buitenste huls die het pantser en / of de geleiders beschermt. Heel vaak worden hier dezelfde materialen gebruikt als voor isolatie, maar het materiaal kan verschillen.

Al deze drie shells gaan na de aanduiding van het kernmateriaal, dat wil zeggen, het is de tweede, derde en vierde letters (dit is als er de letter "A" is). Hun aanduiding en decodering staan ​​in de tabel.

Geleiders en diëlektrica

Een geleider is een lichaam waarin zich voldoende elektrische lading bevindt die kan bewegen onder invloed van een elektrisch veld. In geleiders kan elektrische stroom optreden onder invloed van een aangelegd elektrisch veld. Alle metalen, oplossingen van zouten en zuren, vochtige grond, de lichamen van mensen en dieren zijn goede geleiders van elektrische ladingen.

Een diëlektricum of isolator is een lichaam dat geen vrije elektrische lading binnenin bevat. In isolatoren is geen elektrische stroom mogelijk.

Aan diëlektrica kan worden toegeschreven - glas, plastic, rubber, karton, lucht. lichamen gemaakt van diëlektrica worden isolatoren genoemd. Absoluut niet-geleidende vloeistof - gedestilleerd, d.w.z. gezuiverd, water. (elk ander water (kraan of zee) bevat wat onzuiverheden en is een geleider)

Polarisatie van een diëlektricum in een elektrisch veld is de verplaatsing van positieve en negatieve ladingen in tegengestelde richtingen, d.w.z. de oriëntatie van moleculen.

De fysieke parameter die een diëlektricum kenmerkt, is de diëlektrische constante. De diëlektrische constante kan een dispersie hebben.

Diëlektrische materialen omvatten lucht en andere gassen, glas, verschillende harsen en kunststoffen, die zeker droog zijn. Chemisch zuiver water is ook een diëlektricum.

Diëlektrica worden niet alleen gebruikt als isolatiemateriaal.

Een aantal diëlektrica vertoont interessante fysische eigenschappen. Deze omvatten elektreten, piëzo-elektrische elementen, pyro-elektrische elementen, ferro-elastieken, ferro-elektrische elementen, relaxors en ferro-elektromagneten. Bij het gebruik van diëlektrica, een van de meest uitgebreide klassen van elektrische materialen, was de noodzaak om zowel passieve als actieve eigenschappen van deze materialen te gebruiken vrij duidelijk gedefinieerd. De passieve eigenschappen van diëlektrische materialen worden gebruikt wanneer ze worden gebruikt als elektrisch isolatiemateriaal en diëlektrische condensatoren van conventionele typen. Actieve (gecontroleerde) diëlektrica zijn ferro-elektrische elementen, piëzo-elektrische elementen, pyro-elektrische elementen, elektroluminatoren, materialen voor emitters en poorten in lasertechnologie, elektreten, enz.

Geleiders en isolatoren verschillen in hoe ze elektriciteit geleiden. Geleiders, zoals koper, geleiden gemakkelijk stroom en isolatoren (glas) geleiden alleen stroom bij hoge spanningen. Geleiders en isolatoren worden gebruikt om de stroomsterkte te regelen. Een geleider wordt bijvoorbeeld in een bliksemafleider gebruikt, waardoor bliksem in de grond valt zonder schade aan te richten. Isolatoren worden in schakelaars gebruikt om een ​​persoon te beschermen.

Als het apparaat stroom moet geleiden, bevat het geleiders met een lage weerstand. De meeste elektrische draden zijn gemaakt van metalen die elektriciteit goed geleiden. Meestal zijn de geleiders gemaakt van koper, dit metaal heeft een hoge geleidbaarheid (lage weerstand).

Wanneer de stroom door de draad stroomt, ondervindt deze weerstand. Hierdoor wordt de geleider warm. Als een elektrisch apparaat als verwarming wordt gebruikt, bevat het geleiders met een hoge weerstand - bijvoorbeeld dunne nikkel of verchroomde draad.

Geleidbaarheid en weerstand van een draad is afhankelijk van de dikte. Dunne draden hebben een lage geleidbaarheid (hoge weerstand) in vergelijking met dikke draden gemaakt van hetzelfde totale materiaal - zie het antwoord op vraag SEED 979.

Dunne draden worden bijvoorbeeld gebruikt in laagspanningsnetwerken - in telefoons. Dikkere geleiders zijn ontworpen voor grote stromen - bijvoorbeeld de toevoer van een elektrische kachel.

23. Meting van stroom en spanning in netwerken van 10 en 110 kV.

24. Transformatorstations. Hun schema's en ontwerp.

25. Toelichting bij de aanduiding van transformatoren: voorbeelden AODTSTN-400000/500, TRTN-40000/110.

TRANSFORMER TRDN-40000/110

(driefasige twee-wikkelingstransformator met een capaciteit van 40000 kVA en 110 kV)

De letteraanduiding van de transformator bevat de volgende gegevens in de opgegeven volgorde:

1. het aantal fasen - voor driefasige T, O - eenfase;
2. type koeling - natuurlijke lucht- en oliecirculatie M, natuurlijke lucht met open versie С, natuurlijke lucht met beschermde versie СЗ;
3. geforceerde luchtcirculatie en natuurlijke oliecirculatie D;
4. aantal wikkelingen - driewindingstransformator T; de uitvoering van één wikkeling met de on-load taperwisselaar wordt aangeduid met de letter N.
5. Een transformator met een gesplitste wikkeling van NO wordt aangeduid met de letter P (bijvoorbeeld TRDN).
6. Uitvoering van de transformator voor eigen behoeften van elektriciteitscentrales wordt aangeduid met een letter C (bijvoorbeeld TRDNS);
7. G - belastingsbestendige prestaties.
8. Om de autotransformator aan te geven, voegt u de letter A voor de bovenstaande letters toe.
9. Een versie van een transformator met natuurlijke oliekoeling met bescherming met behulp van een stikstofdeken, zonder een expander, wordt aangeduid met een extra letter 3 na het type koeling (bijvoorbeeld TMZ).

Geef bij digitale aanduiding in de vorm van een breuk het nominale vermogen in kilovolt-ampère (teller) en de spanningsklasse van de wikkeling VI in kilovolts (noemer).

Het vermogen wordt als vol weergegeven in kilovoltampère, aangezien het actieve vermogen ervan afhangt van de vermogensfactor van de consument en daarom kan variëren.

TM-320/10 is bijvoorbeeld een driefasige transformator met natuurlijke oliekoeling van 320 kV. A en de hoogste spanning van 10 kV, TDTNg-2000O / I 10 - driefasenolietransformator, geblazen koelen, drie opwinden, spanningsregeling onder belasting, belastbaar, 20000 kV A en de hoogste spanning van 110 kV.
Normale werkomstandigheden van de transformator.

Elektrische weerstand van geleiders

Vanwege het feit dat er twee soorten elektrische weerstanden zijn -

In verband met de elektromagnetische verschijnselen die optreden in de geleiders wanneer er een wisselstroom doorheen gaat, treden twee fysische verschijnselen op die belangrijk zijn voor hun elektrische eigenschappen.

De laatste twee verschijnselen maken het gebruik van geleiders met een straal groter dan de karakteristieke indringdiepte van elektrische stroom in de geleider ondoeltreffend. Effectieve geleider diameter (2RBkenmerken): 50 Hz - 2,8 mm voor 400 Hz - 1 mm, 40 kHz - 0,1 mm. Daarom, bij hoge frequenties alleen het gebruik van platte geleiders en vlechten, multicore-kabels (litsendratov)

Vanwege de hoge geleidbaarheid van metalen, wordt hun weerstand gemeten door speciale apparaten - micrometers, tegenwoordig in de regel digitaal, met een ondergrens van weerstandsmeting in de orde van 10 -7 Ohm. Met behulp van micrometers kunt u de kwaliteit van elektrische contacten, de weerstand van elektrische banden, wikkelingen van transformatoren, elektromotoren en generatoren, de aanwezigheid van defecten en vreemd metaal in blokken bepalen (de weerstand van puur goudblok is bijvoorbeeld twee keer lager dan die van verguld wolfraamgietsel).

Om de lengte van de draad, zijn diameter en de vereiste elektrische weerstand te berekenen, is het noodzakelijk de weerstand van de geleiders ρ te kennen.

In het internationale systeem van eenheden wordt de soortelijke weerstand ρ uitgedrukt met de formule:

Het betekent: elektrische weerstand van 1 meter draad (in Ohm), met een doorsnede van 1 mm 2, bij een temperatuur van 20 graden Celsius.

Conductor resistiviteitstabel

De tabel laat zien dat de ijzerdraad met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 mm 2 een weerstand heeft van 0,13 ohm. Om 1 Ohm weerstand te krijgen, moet je 7,7 m van zo'n draad nemen. Zilver heeft de laagste soortelijke weerstand. 1 Ohm weerstand kan worden verkregen als u de 62,5 m zilveren draadsectie van 1 mm 2 neemt. Zilver is de beste geleider, maar de kosten van zilver sluiten de mogelijkheid van massaal gebruik uit. Nadat het zilver in de tafel koper is: 1 m koperdraad met een doorsnede van 1 mm2 heeft een weerstand van 0,0175 Ohm. Om een ​​weerstand van 1 Ohm te krijgen, moet je 57 m van zo'n draad nemen.

Chemisch zuiver, verkregen door raffinage, heeft koper een wijdverspreid gebruik gevonden in elektrotechniek voor de vervaardiging van draden, kabels, wikkelingen van elektrische machines en apparaten. Aluminium en ijzer worden ook veel gebruikt als geleiders.

Conductorweerstand kan worden bepaald door de formule:

waarbij r de weerstand van de geleider is in ohm; ρ is de soortelijke weerstand van de geleider; l is de lengte van de geleider in m; S - doorsnede van de geleider in mm 2.

Voorbeeld 1. Bepaal de weerstand van 200 m van een ijzerdraad met een doorsnede van 5 mm2.

Voorbeeld 2. Bereken de weerstand van 2 km aluminiumdraad met een doorsnede van 2,5 mm 2.

Aan de hand van de weerstandsformule kunt u eenvoudig de lengte, de soortelijke weerstand en de doorsnede van de geleider bepalen.

Voorbeeld 3. Voor een radio-ontvanger is het noodzakelijk om een ​​weerstand van 30 ohm van nikkel-nikkeldraad met een doorsnede van 0,21 mm2 op te winden. Bepaal de vereiste draadlengte.

Voorbeeld 4. Bepaal de doorsnede van 20 m nichroom draad, als de weerstand 25 Ohm is.

Voorbeeld 5. Een draaddoorsnede van 0,5 mm2 en een lengte van 40 m heeft een weerstand van 16 ohm. Bepaal het materiaal van de draad.

Geleidermateriaal karakteriseert zijn soortelijke weerstand.

Volgens de tabel met specifieke weerstanden vinden we dat lood zo'n weerstand heeft.

Hierboven is vermeld dat de weerstand van de geleiders afhankelijk is van de temperatuur. Laten we de volgende ervaring doen. We wind in de vorm van een spiraal een paar meter dunne metalen draad en omvatten deze spiraal in het circuit van de batterij. Om de stroom in het circuit te meten, zet u de ampèremeter aan. Wanneer de spoel wordt verwarmd in de brandervlam, is te zien dat de waarde van de ampèremeter zal afnemen. Dit toont aan dat bij verwarming de weerstand van de metaaldraad toeneemt.

Voor sommige metalen neemt de weerstand bij verhitting tot 100 ° met 40-50% toe. Er zijn legeringen die hun weerstand enigszins veranderen met verwarming. Sommige speciale legeringen veranderen praktisch geen weerstand met de temperatuur. De weerstand van metalen geleiders neemt toe met toenemende temperatuur, de weerstand van elektrolyten (vloeistofgeleiders), steenkool en sommige vaste stoffen neemt juist af.

Het vermogen van metalen om hun weerstand te veranderen met temperatuurveranderingen wordt gebruikt om weerstandsthermometers te construeren. Zo'n thermometer is een platinadraad die op een mica-frame is gewikkeld. Als u bijvoorbeeld een thermometer in een oven plaatst en de weerstand van de platinadraad vóór en na het verwarmen meet, kunt u de temperatuur in de oven bepalen.

Als op temperatuur t0 geleiderweerstand is r0, en bij temperatuur t is het rt, dan de temperatuurcoëfficiënt van weerstand

Let op. Berekening met deze formule kan alleen in een bepaald temperatuurbereik (tot ongeveer 200 ° C) worden uitgevoerd.

We presenteren de waarden van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand α voor sommige metalen (tabel 2).

Temperatuurcoëfficiëntwaarden voor sommige metalen

Uit de formule van de temperatuurcoëfficiënt van weerstand bepalen we rt:

Voorbeeld 6. Bepaal de weerstand van het tot 200 ° C verwarmde ijzerdraad, als de weerstand ervan bij 0 ° C 100 Ohm was.

Voorbeeld 7. Een weerstandsthermometer gemaakt van platinadraad in een kamer met een temperatuur van 15 ° C had een weerstand van 20 ohm. De thermometer werd in een oven geplaatst en na enige tijd werd de weerstand ervan gemeten. Het bleek 29.6 ohm te zijn. Bepaal de temperatuur in de oven.

Elektrische geleidbaarheid

Tot nu toe hebben we de weerstand van een geleider beschouwd als een obstakel dat een geleider aan een elektrische stroom levert. Maar toch gaat de stroom door de conducteur voorbij. Dientengevolge heeft de geleider naast weerstand (obstakels) ook het vermogen om elektrische stroom te geleiden, dat wil zeggen geleiding.

Hoe groter de weerstand van de geleider, hoe minder geleidbaarheid hij heeft, hoe slechter hij elektrische stroom geleidt, en omgekeerd, hoe minder geleiderweerstand, hoe meer geleidbaarheid hij heeft, des te gemakkelijker het is dat de stroom door de geleider gaat. Daarom zijn de weerstand en geleidbaarheid van de geleider inverse waarden.

Het is bekend uit de wiskunde dat het aantal inverse van 5 1/5 is en omgekeerd, het aantal invers van 1/7 is 7. Als de geleiderweerstand wordt aangeduid met de letter r, wordt de geleidbaarheid gedefinieerd als 1 / r. Gewoonlijk wordt de geleidbaarheid aangegeven door de letter g.

Elektrische geleidbaarheid wordt gemeten in (1 / ohm) of siemens.

Voorbeeld 8. De weerstand van de geleider is 20 ohm. Bepaal de geleidbaarheid.

Als r = 20 Ohm, dan

Voorbeeld 9. De geleidbaarheid van de geleider is 0,1 (1 / ohm). Bepaal de weerstand

Als g = 0,1 (1 / Ohm), dan is r = 1 / 0.1 = 10 (Ohm)

Materialen met hoge geleidbaarheid

Koper en aluminium moeten worden toegeschreven aan de meest verspreide materialen met een hoge geleidbaarheid (supergeleidende materialen met een typische weerstand 10 tot 20 keer lager dan conventionele geleidende materialen (metalen) worden besproken in de sectie Supergeleiding).

De voordelen van koper, waardoor het op grote schaal wordt gebruikt als geleidermateriaal, zijn als volgt:

  1. lage weerstand;
  2. vrij hoge mechanische sterkte;
  3. corrosieweerstand bevredigend in de meeste toepassingen;
  4. goede bewerkbaarheid: koper wordt opgerold tot vellen, banden en getrokken tot draad, waarvan de dikte kan worden teruggebracht tot duizendsten van een millimeter;
  5. relatief gemak van solderen en lassen.

Koper wordt meestal geproduceerd door de verwerking van sulfide-ertsen. Na een reeks ertsverhitten en vuren met intensief stralen, ondergaat koper, bestemd voor elektrische doeleinden, noodzakelijkerwijs een elektrolytisch raffinageproces.

Koperkwaliteiten M1 en M0 worden meestal gebruikt als geleidermateriaal. Koper van M1-kwaliteit bevat 99,9% Cu en de totale hoeveelheid onzuiverheden (0,1%) zuurstof mag niet meer dan 0,08% zijn. De aanwezigheid van zuurstof in koper tast zijn mechanische eigenschappen aan. De kwaliteit M0 van koper heeft de beste mechanische eigenschappen, die niet meer dan 0,05% aan onzuiverheden bevatten, waaronder niet meer dan 0,02% zuurstof.

Koper is een relatief duur en schaars materiaal, dus wordt het in toenemende mate vervangen door andere metalen, vooral aluminium.

In sommige gevallen gebruikte legeringen van koper met tin, silicium, fosfor, beryllium, chroom, magnesium, cadmium. Dergelijke legeringen, genaamd bronzen, met een correct geselecteerde samenstelling hebben significant hogere mechanische eigenschappen dan puur koper.

aluminium

Aluminium is het op één na grootste geleidermateriaal na koper. Dit is de belangrijkste vertegenwoordiger van de zogenaamde lichte metalen: de dichtheid van gegoten aluminium is ongeveer 2,6 en die van gewalst metaal is 2,7 Mg / m 3. Aldus is aluminium ongeveer 3,5 keer lichter dan koper. De temperatuurcoëfficiënt van uitzetting, de specifieke warmte en warmte van fusie van aluminium is meer dan koper. Vanwege de hoge waarden van specifieke warmte en smeltwarmte voor het verwarmen van aluminium tot de smelttemperatuur en de overdracht naar de gesmolten toestand, is een grotere warmtetoevoer vereist dan voor het verwarmen en smelten van dezelfde hoeveelheid koper, hoewel het smeltpunt van aluminium lager is dan koper.

Aluminium heeft lagere mechanische eigenschappen dan elektrische eigenschappen van koper. Met dezelfde doorsnede en lengte is de elektrische weerstand van aluminiumdraad 1,63 keer groter dan die van koper. Het is erg belangrijk dat aluminium minder tekort is dan koper.

Gebruik voor elektrische doeleinden aluminium, dat niet meer dan 0,5% verontreinigingen bevat, merk A1. Nog zuiverder aluminium van het merk AB00 (niet meer dan 0,03% verontreinigingen) wordt gebruikt voor de productie van aluminiumfolie, elektroden en elektrolytische condensatoren. Aluminium van de hoogste zuiverheid AB0000 heeft een gehalte aan onzuiverheden van niet meer dan 0,004%. Additieven van Ni, Si, Zn of Fe, met een gehalte van 0,5%, verminderen de y van uitgegloeid aluminium met niet meer dan 2-3%. Onzuiverheden Cu, Ag en Mg hebben een meer merkbaar effect: bij dezelfde massa verlagen ze y-aluminium met 5-10%. Aluminiumaluminium en Ti en Mn hebben een zeer laag elektrisch geleidingsvermogen.

Aluminium wordt zeer actief geoxideerd en bedekt met een dunne oxidelaag met hoge elektrische weerstand. Deze film beschermt het metaal tegen verdere corrosie.

Aluminiumlegeringen hebben een verhoogde mechanische sterkte. Een voorbeeld van een dergelijke legering is aldray, met 0,3-0,5% Mg, 0,4-0,7% Si en 0,2-0,3% Fe. De verbinding Mg wordt gevormd in aldrei.2Si, die hoge mechanische eigenschappen aan de legering verleent.

IJzer en staal

IJzer (staal) als het goedkoopste en meest betaalbare metaal, dat ook een hoge mechanische sterkte heeft, is van groot belang voor gebruik als geleidend materiaal. Zelfs puur ijzer heeft echter een significant hogere weerstand in vergelijking met koper en aluminium; ρ staal, d.w.z. ijzer met een mengsel van koolstof en andere elementen, nog hoger. Gewoon staal heeft een lage weerstand tegen corrosie: zelfs bij normale temperatuur, vooral bij hoge luchtvochtigheid, roest het snel; naarmate de temperatuur stijgt, neemt de corrosiesnelheid dramatisch toe. Daarom moet het oppervlak van staaldraden worden beschermd door een laag meer bestendig materiaal. Meestal wordt hiervoor een zinklaag gebruikt.

In sommige gevallen wordt het zogenaamde bimetaal gebruikt om het verbruik van non-ferrometalen te verminderen. Het is staal, aan de buitenzijde bekleed met een laag koper, en beide metalen zijn stevig en continu aan elkaar gehecht.

natrium

Een veelbelovend geleidend materiaal is metallisch natrium. Natrium kan worden verkregen door elektrolyse van gesmolten natriumchloride NaCl in praktisch onbeperkte hoeveelheden. Vergelijking van de eigenschappen van natrium met de eigenschappen van andere geleidende metalen toont aan dat de soortelijke weerstand van natrium ongeveer 2,8 keer groter is dan p koper en 1,7 maal meer dan p aluminium, maar vanwege de extreem lage dichtheid van natrium (de dichtheid is bijna 9 maal kleiner dan de dichtheid van koper), natrium met een bepaalde geleidbaarheid per lengte-eenheid moet aanzienlijk lichter zijn dan een draad van een ander metaal. Natrium is echter buitengewoon chemisch actief (het wordt intensief in de lucht geoxideerd, reageert heftig met water), daarom moet de natriumdraad worden beschermd door een afdichtingsmantel. De schaal moet de draad de nodige mechanische sterkte geven, omdat natrium erg zacht is en een lage treksterkte heeft tijdens vervorming.

Geleidingsweerstand Literatuur

  1. M. I. Kuznetsov, "Fundamentals of Electrical Engineering" - 9e editie, herzien - Moskou: Higher School, 1964 - 560p.
  2. Bachelis D.S., Belorussov N.I., Saakyan A.E. Elektrische kabels, draden en snoeren. Directory. - M.: Energy, 1971.
  3. Gershun AL-kabel. // Encyclopedisch woordenboek van Brockhaus en Efron: 86 t. (82 t. En 4 extra.). - SPb., 1890-1907.
  4. R. Lakernik, D. Charle. Van koper tot glas // Wetenschap en leven. - 1986. - Vol. 08. - pagina 50-54, 2-3 pagina's met kleurentabbladen.

Exclusief: de rechter ontsnapte onder bescherming na het vonnis van Olga Lee

Je Wilt Over Elektriciteit

  • Wat is PMC?

    Uitrusting

    Bel nu en bestel de projectelektriciens en het mobiele elektrische laboratorium met korting!PMC (equipotential bonding box) is een verbindingsapparaat voor het aarden van draden van een elektrische afschermingsaardbus naar geleidende elementen die toegankelijk zijn voor aanraking (wasmachine-opbouw, warm- en koudwatertoevoerleidingen, metalen kanalen van ventilatiesystemen, enz.) In een vochtige ruimte.

Conventionele verwarmers zonder temperatuurregelaars zijn niet erg handig in gebruik, omdat ze altijd aan en uit moeten worden gezet, waarbij de nadruk ligt op de luchttemperatuur in de kamer, en het is ook onmogelijk om de kamer van tevoren op te warmen, bijvoorbeeld in een bijzonder koude winter voordat je thuiskomt.