- •Тема 1. Основні поняття та закони електротехніки
- •Розділ 1 електричні кола постійного струму Тема 1. Основні поняття електротехніки
- •Електрична напруга
- •1.2. Електрорушійна сила
- •Електричний струм
- •Електричний опір
- •Основні закони електричного кола
- •1.5 Закон Ома
- •1.6. Закони Кірхгофа
- •1.7 Електричне коло
- •1.8. Схеми електричних кіл
- •1.9 Перетворення електричного кола при послідовному, пералельному та мішаному з’єднанню опорів
-
Електричний опір
Електричним опором називають ідеалізований елемент електричного кола, в якому проходить необоротний процес перетворення електричної енергії на теплову (нагрівальні прилади, лампи розжарення – частково на теплову, а частково – на світлову і т.д. ). Опір визначають за формулою, Ом :
(1.10)
де –питомий опір провідника, який залежить від матеріалу провідника, Омм ; –довжина провідника, м ; S – площа поперечного перерізу провідника, м2 .
Питомий опір провідника – це опір провідника довжиною 1м, площею перерізу 1мм2 при стандартній температурі:
[Омм2/м=Омм - до визначення одиниці вимірювання.]
(1.11)
Як уже згадувалось, питомий опір залежить від температури провідника. Отже, опір також залежить від температури провідника. Так, при зміні температури провідника від нуля до 100 0С формула для визначення опору така:
(1.12)
опір провідника відповідно при кінцевій і початковій температурі; – температурний коефіцієнт опору (тобто коефіцієнт зміни опору при зміні температури провідника на 1 0С).
Таким чином, при строго точному розгляді параметрів кола опір залежить дещо від струму, який проходить у провіднику. Зі зміною струму в провіднику змінюється температура, а при зміні температури – і опір.
Але в багатьох випадках ця залежність виявляється дуже слабкою і нею можна знехтувати. При цьому вважають, що опір у колі не залежить від струму та напруги. У таких випадках вольт-амперна характеристика (ВАХ) опору, як елемента електричного кола, на графіку визначається прямою лінією (рис.1.4).
Елементи електричного кола, що визначаються прямолінійними ВАХ, називаються лінійними.
Опір R для постійного струму (тобто незмінного за величиною і напрямом протягом часу) називається омічним.
Рис.1.4
Цей самий опір у разі проходження в ньому змінного струму називається активним. Останній завжди більший від омічного опору: r > R. Це пояснюється поверхневим ефектом.
Уведемо поняття коефіцієнта поверхневого ефекту, який є відношенням активного опору до омічного, тобто
, (1.13)
Звідси
,
де - визначають із графіка параметром (безрозмірним коефіцієнтом) (рис.1.5) :
(1.14)
d – діаметр провода, см; – питома провідність матеріалу проводу І/(Омсм); - магнітна проникність матеріалу проводу,(Гн/см); – частота струму.
Рис.1.5
При частоті струму 50 Гц поверхневий ефект стає помітним тільки в проводах (шинах) досить великого перерізу. Так, у мідних проводах діаметром, меншим від 1 см, при частоті =50 Гц збільшенням опору за рахунок поверхневого ефекту можна знехтувати.
А в сталевих проводах такого самого діаметра поверхневий ефект слід урахувати, оскільки .
Ще приклад. Для мідного проводу площею перерізу 31,92 мм2 (=11,3 мм) при частоті = 400 Гц, = 1,14.