Níže uvedená tabulka elektrického měrného odporu obsahuje hodnoty měrného odporu pro mnoho látek běžně používaných v elektrických a elektronických aplikacích. Zejména zahrnuje měrný odpor mědi, hliníku, nichromu, oceli, niklu a tak dále.
Elektrický odpor je zvláště důležitý, protože určuje elektrický výkon a tedy vhodnost materiálu pro použití v mnoha elektrických součástkách. Například můžete vidět, že odpor mědi, odpor hliníku, stejně jako nichrom, nikl, stříbro, zlato atd. určuje, kde se tyto kovy používají.
Odpor se používá k porovnání schopnosti různých materiálů vést elektrický proud.
Co znamenají čísla odporu?
Aby bylo možné porovnat měrný odpor různých materiálů, od výrobků jako je měď a hliník až po jiné kovy a látky včetně bismutu, mosazi a dokonce i polovodiče, je nutné použít standardní měření.
Jednotkou měrného odporu v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je Ohm m.
Jednotka SI měření měrného odporu se rovná měrnému odporu látky, při které homogenní vodič o délce 1 m s plochou průřezu 1 m 2 vyrobený z této látky má odpor 1 ohm. V souladu s tím je rezistivita libovolné látky, vyjádřená v jednotkách SI, číselně rovna odporu části elektrického obvodu vyrobeného z dané látky o délce 1 m a ploše průřezu 1 m 2
[1]
Odporová tabulka pro běžné vodiče
Níže uvedená tabulka ukazuje hodnoty měrného odporu pro různé materiály, zejména kovy používané pro elektrickou vodivost.
Indikátory odporu jsou uvedeny pro takové „populární“ materiály, jako je měď, hliník, nichrom, ocel, olovo, zlato a další.
| Materiál | Měrný odpor, ρ, při 20 °C (ohm m) | Zdroj |
|---|---|---|
| Mosaz | ~0.6 – 0.9 x 10-7 | |
| Stříbro | 1.59 × 10 −8 | [3] [4] |
| Měď | 1.68 × 10 −8 | [5] [6] |
| Spálená měď | 1.72 × 10 −8 | [7] |
| Zlato | 2.44 × 10 −8 | [3] |
| Hliník | 2.65 × 10 −8 | [3] |
| Vápník | 3.36 × 10 −8 | |
| Wolfram | 5.60 × 10 −8 | [3] |
| Zinek | 5.90 × 10 −8 | |
| Kobalt | 6.24 × 10 −8 | |
| Nikl | 6.99 × 10 −8 | |
| Ruthenium | 7.10 × 10 −8 | |
| Lithium | 9.28 × 10 −8 | |
| Železo | 9.70 × 10 −8 | [3] |
| Platina | 1.06 × 10 −7 | [3] |
| Cín | 1.09 × 10 −7 | |
| Tantal | 1.3 × 10 −7 | |
| Gallium | 1.40 × 10 −7 | |
| Niobium | 1.40 × 10 −7 | [8] |
| uhlíková ocel (1010) | 1.43 × 10 −7 | [9] |
| Olovo | 2.20 × 10 −7 | [2] [3] |
| Galinstan | 2.89 × 10 −7 | [10] |
| Titan | 4.20 × 10 −7 | |
| elektrotechnická ocel | 4.60 × 10 −7 | [11] |
| Manganin (slitina) | 4.82 × 10 −7 | [2] |
| Constantan (slitina) | 4.90 × 10 −7 | [2] |
| nerez | 6.90 × 10 −7 | |
| Rtuť | 9.80 × 10 −7 | [2] |
| Mangan | 1.44 × 10 −6 | |
| nichrom (slitina) | 1.10 × 10 −6 | [2] [3] |
| uhlík (amorfní) | 5×10-4 – 8×10-4 | [3] |
| Uhlíková (grafitová) rovnoběžná-bazální rovina | 2.5×10-6 – 5.0×10-6 | |
| Uhlík (grafit) kolmo-bazální rovina | 3 × 10 −3 | |
| Gallium arsenid | 10 −3 až 10 8 | |
| Německo | 4.6 × 10 −1 | [3] [4] |
| Mořská voda | 2.1 × 10 −1 | |
| Voda v bazénu | 3.3×10-1 – 4.0×10-1 | |
| Pitná voda | 2×10 1 – 2×10 3 | |
| Silikon | 2.3 × 10 3 | [2] [3] |
| Dřevo (mokré) | 10 3 – 10 4 | |
| Deionizovaná voda | 1.8 × 10 5 | |
| sklo | 10 11 – 10 15 | [3] [4] |
| uhlík (diamant) | 10 12 | |
| tvrdá guma | 10 13 | [3] |
| ovzduší | 10 9 – 10 15 | |
| Dřevo (suché) | 10 14 – 10 16 | |
| Síra | 10 15 | [3] |
| Tavený křemen | 7.5 × 10 17 | [3] |
| PET | 10 21 | |
| Teflon | 10 23 – 10 25 |
Je vidět, že měrný odpor mědi a měrný odpor mosazi jsou oba nízké a vzhledem k jejich ceně ve srovnání se stříbrem a zlatem se stávají nákladově efektivními materiály pro použití pro mnoho drátů. Odpor mědi a snadné použití vedly k tomu, že je široce používána jako vodičový materiál na deskách s plošnými spoji.
Občas se používá hliník a zejména měď kvůli jejich nízkému odporu. Většina vodičů používaných pro propojení je dnes vyrobena z mědi, protože poskytuje nízký odpor za dostupnou cenu.
Odpor zlata je také důležitý, protože zlato se používá v některých kritických aplikacích navzdory jeho ceně. Pozlacení se často vyskytuje na vysoce kvalitních nízkoproudých konektorech, kde poskytuje nejnižší přechodový odpor. Zlatý povlak je velmi tenký, ale i tak je schopen zajistit požadované vlastnosti konektorů.
Stříbro má velmi nízkou úroveň měrného odporu, ale není široce používáno kvůli své ceně a protože se zakalí, což může mít za následek vyšší kontaktní odpor.
Používá se však v některých cívkách rádiového vysílače, kde nízký elektrický odpor stříbra snižuje ztráty. Při použití pro takové účely bylo stříbro obvykle aplikováno pouze na stávající měděný drát. Potažení drátu stříbrem umožnilo výrazné úspory nákladů ve srovnání s plným stříbrným drátem bez výrazného snížení výkonu.
Jiné materiály v tabulce elektrického měrného odporu nemusí mít tak zřejmé použití. Tantal se v tabulce objevuje, protože se používá v kondenzátorech – nikl a palladium se používají v koncových spojích mnoha součástí pro povrchovou montáž, jako jsou kondenzátory.
Křemen nachází své hlavní uplatnění jako piezoelektrický rezonanční prvek. Křemenné krystaly se používají jako prvky určující frekvenci v mnoha oscilátorech, kde vysoká hodnota Q umožňuje velmi frekvenčně stabilní obvody. Podobně se používají ve vysoce účinných filtrech. Křemen má velmi vysokou úroveň měrného odporu a není dobrým vodičem elektřiny, což znamená, že je klasifikován jako dielektrikum.
Velikost elektrického proudu vznikajícího ve vzorku látky vlivem elektrického pole závisí na geometrických rozměrech vzorku a na hodnotě elektrického měrného odporu látky. Odpor charakterizuje schopnost různých látek vést elektrický proud odlišně. Čím větší je měrný odpor látky, tím menší bude hodnota elektrického proudu procházejícího vzorkem (drátem) při stejných hodnotách elektrického pole a rozměrech vzorku.
Napětí, proud, odpor
Síla proudu Iproudící částí obvodu, na kterou je přivedeno elektrické napětí U, je určeno vzorcem Ohmova zákona:
Měření proudově-napěťových charakteristik na vzorcích z různých materiálů I(U)Německý fyzik Georg Ohm zjistil, že hodnota odporu R různé pro stejně velké vzorky vyrobené z různých materiálů. Kvantitativní charakteristika látky udávající tuto vlastnost se nazývá elektrický odpor.
Rýže. 1. Proudově-napěťové charakteristiky vodičů.
Jak vypočítat odpor
Experimentální data na velkém počtu vzorků ukázala, že:
- Odpor R , nepřímo úměrné příčné ploše vzorku S, to znamená $ R ~ < 1 přes s>$;
- Odpor R je přímo úměrná délce vzorku, to znamená, čím delší je délka vzorku L, tím větší je jeho odpor, to znamená $ R~ L$;
- Od hodnot R pro vzorky vyrobené z různých materiálů se stejnými rozměry S и L se lišila, byla zavedena nová fyzikální veličina, nazývaná elektrický odpor ρ.
Získaná data byla dobře popsána vzorcem:
Z rovnice (2) vyplývá vzorec pro elektrický odpor:
Hodnoty ρ pro většinu látek lze nalézt pomocí referenčních knih v tištěné nebo elektronické podobě.
Rýže. 2. Tabulka elektrických odporů různých látek při teplotě 20 0 C.
Jednotky odporu
Z rovnice (3) vyplývá, že v mezinárodní soustavě SI je jednotkou měření ρ bude (Ohm*m), protože odpor se měří v ohmech a délka a plocha se měří v metrech a čtverečních metrech. To znamená, že jednotka odporu se rovná odporu vzorku o ploše 1 m2 a délce 1 m. V praxi se však tato jednotka ukázala jako ne příliš vhodná kvůli příliš velkým číselným hodnotám. Proto se pro elektrické výpočty častěji používá nesystémová jednotka (Ohm * mm 2 / m), pro kterou je plocha průřezu brána v mm 2. Charakteristické rozměry průřezu propojovacích vodičů a kabelů se pohybují v rozmezí 1-15 mm2, což vysvětluje jednoduchost použití mimosystémové jednotky.
Hliníkové dráty jsou odolné vůči korozi, mají nízký měrný odpor 0,026 (Ohm*mm 2 /m) a nízkou hmotnost na metr délky, díky čemuž je tento materiál velmi oblíbený při výrobě drátů a kabelů provozovaných venku. Nevýhodou čistě hliníkové elektroinstalace je ztráta pevnosti (celistvosti) při ohýbání a kroucení. Řešení tohoto problému bylo nalezeno vetknutím malého množství vodivých ocelových nití, které mají vysokou pevnost pro všechny typy zátěží, do drátů vysokonapěťových elektrických vedení. To je důležité zejména při silných poryvech větru a když se v zimě tvoří led na drátech.
Vodiče, polovodiče, dielektrika
Na základě hodnoty měrného odporu jsou všechny látky rozděleny do tří hlavních typů: vodiče, polovodiče a dielektrika. Kromě výrazného rozdílu ve velikosti ρ, látky patřící k různým typům mají různé teplotní závislosti ρ(T). Hlavní body obsažené v každém typu látky jsou uvedeny v tabulce:
Vodiče (kovy)
Polovodiče
Dielektrika (izolátory)
Mít nízké hodnoty ρ (dobře vede elektřinu)
Velikostně zaujměte střední polohu ρ
mezi vodiči a dielektriky
Mít vysoké hodnoty ρ
(prakticky nevedou proud)
Kovy: hliník, stříbro,
Měď, železo, kovové slitiny (mosaz, bronz atd.) atd.
Křemík, germanium, selen, indium, arsen atd.
Plasty, sklo, porcelán,
Papír, dřevo (suché) atd.
S rostoucí teplotou vodiče vykazují nárůst měrného odporu, zatímco polovodiče a dielektrika vykazují pokles. Ozařování polovodičů a dielektrik elektromagnetickým zářením vede k poklesu ρa u vodičů se měrný odpor během ozařování nemění.
Rýže. 3. Teplotní závislosti měrného odporu vodičů, polovodičů a dielektrik.
co jsme se naučili?
Zjistili jsme, že elektrický odpor charakterizuje schopnost látek a materiálů procházet elektrickým proudem. Je uveden vzorec pro výpočet měrného odporu. Vodiče, polovodiče a dielektrika se od sebe liší hodnotami měrného odporu a chováním této hodnoty pod vlivem vnějších faktorů (teplota, záření).
