Acasă » Curent continuu » 12 - Conductori şi dielectrici
- Rezistenţa unui conductor creşte odată cu creşterea lungimii sale şi descreşterea ariei secţiunii transversale, toţi ceilalţi factorii fiind constanţi
- Rezistivitatea electrică (ρ) este o proprietate a oricărui material conductor, o mărime utilizată pentru determinarea rezistenţei dintre cele două capete ale unui conductor, atunci când se cunosc lungimea şi aria secţiunii transversale cu formula: R = ρl/A
- Conductivitatea electrică caracterizează capacitatea unui material de a permite deplasarea electronilor prin acesta
Amperajul unui conductor, bazat pe potenţialul curentului de a distruge conductorul, nu este cea mai bună metodă de reprezentare a rezistenţei acestuia. Există situaţii în care căderea de tensiune creată de rezistenţa unui conductor în lungul acestuia duce la apariţia altor probleme decât evitarea incendiilor.
Exemplu
De exemplu, să presupunem că proiectăm un circuit unde căderea de tensiune la bornele unui anumit component este extrem de importantă şi nu trebuie să scadă sub o anumită limită. Dacă acest lucru se întâmplă, căderea de tensiune datorată rezistenţei conductorului poate duce la apariţia unei probleme tehnice a aplicaţiei în cauză.
În circuitul alăturat, sarcina necesită o cădere de tensiune de cel puţin 220 V în cazul unei surse de tensiune este de 230 V. În acest caz, trebuie să ne asigurăm de faptul că rezistenţa conductorilor nu va genera o cădere de tensiune mai mare de 10 V în lungul acestora. Luând în considerare ambii conductori (dus şi întors), căderea de tensiune maximă admisă în lungul unui conductor este de 5 V. Utilizând legea lui Ohm, putem determina rezistenţa maximă admisă pentru fiecare conductor în parte:
Formula de calcul a rezistenţei conductorului
Ştim că lungimea fiecărui conductor este de 700 m, dar cum putem determina valoarea rezistenţei pentru o anumită lungime şi diametru al firului. Pentru acest lucru avem nevoie de o altă formulă, şi anume:
Prin urmare, rezistenţa electrică a unui conductor depinde de rezistivitatea acestuia, simbolizată prin litera grecească ρ (ro), de lungimea conductorului (l) şi de aria secţiunii transversale (A). Urmărind ecuaţia de mai sus, putem trage concluzia (deja ştiută) că rezistenţa conductorului creşte odată cu lungimea acestuia şi scade odată cu creşterea ariei secţiunii transversale. Rezistivitatea este o proprietate specifică unui anumit material de a se opune trecerii curentului prin acesta, iar unitatea sa de măsură este ohm-metru (Ω·m).
Tabelul rezistivităţilor
| Material | Element / Aliaj | Rezistivitatea (10-8 Ω·m) |
|---|---|---|
| Nicrom | Aliaj | 112,2 |
| Nicrom V | Aliaj | 108,2 |
| Manganină | Aliaj | 48,21 |
| Constantan | Aliaj | 45,38 |
| Oţel | Aliaj | 16,62 |
| Platină | Element | 10,5 |
| Fier | Element | 9,61 |
| Nickel | Element | 6,93 |
| Zinc | Element | 5,90 |
| Molibden | Element | 5,34 |
| Tungsten | Element | 5,28 |
| Aluminiu | Element | 2,65 |
| Aur | Element | 2,21 |
| Cupru | Element | 1,67 |
| Argint | Element | 1,58 |
Rezistivitatea câtorva tipuri de materiale conductoare, la temperatura de 20o C este dată în tabelul alăturat. Putem observa că printre cele mai scăzute valori (ceea ce se traduce printr-o rezistenţa scăzută) o are cuprul, imediat după argint.
Revenind la circuitul din exemplul de mai sus, am calculat o rezistenţa de 0,2 Ω pentru o lungime de 700 m. Presupunând că materialul folosit este cupru (cel mai utilizat material pentru confecţionarea conductorilor electrici), putem determina aria secţiunii transversale necesare pentru conductorii din circuit:
O secţiune transversală de 54,4 mm2, se traduce printr-un diametru al conductorului circular de 8,6 mm. Dacă luăm un tabel al conductorilor, putem observa că cea mai apropiată valoare mai mare decât 54,4 este 70 mm2, iar rezistenţa conductorului la o lungime de 1.000 m este de 0,268 Ω. Pentru exemplu nostru, la o lungime de 700 m, aceasta înseamnă o rezistenţa a conductorului de 0,182 Ω, sub valoarea maximă impusă de 0,2 Ω; conductorul ales este prin urmare potrivit pentru aplicaţia dată.
Conductivitatea electrică
Conductivitatea electrică, denumită şi conductibilitate electrică, caracterizează capacitatea unui material de a permite deplasarea electronilor prin acesta. Simbolul matematic este σ (sigma), iar unitatea de măsură este Siemens pe metru (S·m-1). Practic, conductivitatea electrică este inversa rezistivităţii electrice:
