رسانائی الکتریکی و مقاومت

رسانائی الکتریکی و مقاومت

آن را به خوبی شناخته شده است که یکی از ذرات زیر اتمی از یک اتم، الکترون است.الکترون حامل یک بار منفی الکترواستاتیک و تحت شرایط خاصی می تواند از یک اتم به اتم دیگر منتقل می کند. جهت حرکت بین اتم تصادفی است مگر اینکه یک نیروی باعث می شود که الکترون ها در یک جهت حرکت می کند. این جنبش از الکترون ها با توجه به نیروی الکتروموتیو جهت همان چیزی است که به عنوان الکتریسیته شناخته می شود.

هدایت الکتریکی 
رسانایی الکتریکی، اندازه گیری که چگونه به خوبی مواد تطبیق حرکت بار الکتریکی است.این نسبت چگالی جریان به قدرت میدان الکتریکی است. SI واحد آن مشتق شده زیمنس در هر متر است، اما ارزش ها هدایت می شوند اغلب به عنوان IACS درصد گزارش شده است. IACS مخفف بین المللی استاندارد از مفتول مسی نرم شده که توسط کمیسیون بین المللی سال 1913 الکتروشیمیایی است. تاسیس شد (اطلاعات بیشتر در مورد IACS)هدایت از مفتول مسی نرم شده (5.8001 * 10 7 S / M) تعریف می شود 100٪ IACS در 20 ° C. تمام ارزش های رسانایی دیگر مربوط به این هدایت از مفتول مسی نرم شده است.بنابراین، آهن با ارزش هدایت از 1.04 * 10 7 S / M است و خاصیت هدایت حدود 18 درصد از آن از مفتول مسی نرم شده و به عنوان IACS 18٪ گزارش شده است. یک نکته ی جانبی جالب این است که محصولات تجاری خالص مس در حال حاضر اغلب دارای ارزش IACS هدایت بیش از 100 IACS٪ به دلیل تکنیک های پردازش از زمان تصویب این استاندارد در سال 1913 بهبود یافته و بیشتر ناخالصی ها در حال حاضر می توان از فلز خارج است.

ارزش هدایت در زیمنس / متر را می توان با ضرب مقدار رسانایی 1.7241 x10 -6 به IACS٪ تبدیل می شود. هنگامی که ارزش های رسانایی در microSiemens / سانتی متر گزارش شده است، ارزش هدایت 172.41 ضرب به تبدیل به٪ ارزش IACS.

رسانایی الکتریکی یک ویژگی بسیار مفید می باشد از آنجا که ارزش چنین چیزهایی را به عنوان یک ترکیب شیمیایی مواد و حالت استرس ساختارهای کریستالی تحت تاثیر قرار است. بنابراین، اطلاعات در هدایت الکتریکی می توان برای اندازه گیری خلوص آب استفاده می شود، طبقه بندی مواد، چک کردن مناسب برای عملیات حرارتی فلزات و بازرسی برای آسیب گرما در برخی از مواد است.

مقاومت الکتریکی 
مقاومت الکتریکی متقابل از هدایت است. مخالفت بدن و یا ماده به جریان جریان الکتریکی از طریق آن، و در نتیجه تغییر انرژی الکتریکی را به گرما، نور، و یا اشکال دیگر انرژی است.مقدار مقاومت بستگی به نوع ماده است. مواد با مقاومت پایین هادی خوب برق و مواد با مقاومت بالا، نارسانا های خوبی هستند.

واحد SI برای مقاومت الکتریکی اهم متر است. مقادیر مقاومت معمولا در سانتی متر میکرو اهم واحد گزارش شده است. همانطور که در بالا مقادیر مقاومت ذکر شده به سادگی متقابل از هدایت پس از تبدیل بین این دو سر راست است. به عنوان مثال، مواد با دو سانتی متر میکرو اهم مقاومت خواهد microSiemens ½ / سانتی متر از هدایت داشته باشد. ارزش مقاومت در سانتیمتر microhm واحد می تواند به تبدیل به٪ ارزش IACS هدایت با استفاده از فرمول زیر:

172.41 / مقاومت =٪ IACS

ضریب حرارتی مقاومت 
همانطور که در بالا ذکر شد، ارزش هدایت الکتریکی (و ارزش های مقاومت) به طور معمول در 20 درجه سانتیگراد گزارش شده است این کار به دلیل رسانایی و مقاومت مواد وابسته به دما است. هدایت بسیاری از مواد با افزایش دما کاهش می یابد. همچنین، مقاومت بسیاری از مواد با افزایش دما افزایش می یابد. مقدار تغییر وابسته به مواد است، اما برای بسیاری از عناصر و مواد مهندسی تاسیس شده است.

به این دلیل که مقاومت با افزایش دما افزایش می یابد این است که تعدادی از نقص در ساختار شبکه اتمی با دما افزایش می یابد و این مانع حرکت الکترون است. این ناتمامی ها شامل دررفتگی، جای خالی، نقص های بینابینی و اتم ناخالصی است. علاوه بر این، بالاتر از صفر مطلق، حتی اتم های شبکه در تداخل جنبش الکترون جهت شرکت آنها در سایت های شبکه خود را ایده آل همیشه یافت نمی شود. انرژی گرمایی باعث می شود که اتم ها را به ارتعاش در مورد موقعیت تعادل خود است. در هر لحظه در زمان، بسیاری از اتم های شبکه فردی خواهد بود از سایت های شبکه خود را کامل و این تداخل با حرکت الکترون.

وقتی ضریب دما شناخته شده است، تعدیل مقدار مقاومت با استفاده از فرمول زیر قابل محاسبه می شود:

1 = R 2 * [1 + (T 1-T 2)]

که در آن: = R 1 مقدار مقاومت به T 1 تنظیم 
2 = ارزش مقاومت و یا در دمای T 2 شناخته شده و اندازه گیری 
= ضریب دما 
1 = دما در مقدار مقاومت باید شناخته شده 
2 = دما که در آن شناخته شده و یا اندازه گیری مقدار به دست آمد

به عنوان مثال، فرض کنید که اندازه گیری مقاومت یک قطعه داغ از جنس آلومینیوم ساخته شده بودند. به طور معمول به هنگام اندازه گیری مقاومت و هدایت، دستگاه کالیبره شده با استفاده از استاندارد که در همان دما به عنوان ماده اندازه گیری، و پس از آن بدون اصلاح درجه حرارت مورد نیاز خواهد بود. با این حال، اگر استاندارد کالیبراسیون و مواد آزمون در دماهای مختلف، اصلاح به مقدار اندازه گیری شده باید ساخته شود. فرض که این ساز در 20 درجه سانتیگراد (68 درجه F) کالیبره می شد، اما اندازه گیری در دمای 25 درجه سانتیگراد (77 درجه فارنهایت) و مقدار مقاومت به دست آمده در 2.706 * 10 -8 متر اهم بود ساخته شد. با استفاده از معادله بالا و مقدار ضریب دمای زیر، مقدار مقاومت اصلاح شده برای درجه حرارت می تواند محاسبه شود.

1 = R 2 * [1 + (T 1-T 2)]

که در آن: R 1 =؟ 
2 = 2.706 * 10 -8 اهم متر (مقاومت در دمای 25 درجه سانتیگراد اندازه گیری) 
C = 0.0043 / O 
1 = 20 درجه سانتی گراد 
2 = 25 درجه C

1 = 2.706 × 10 -8 اهم متر * [1 + 0.0043 / O * C (20 درجه - 25 درجه سانتیگراد)]

1 = 2.648 * 10 -8 اهم متر

توجه داشته باشید که مقدار مقاومت رو به پایین از این مثال شامل محاسبه مقاومت به درجه حرارت پایین تر تنظیم شده بود.

از آنجا که رسانایی است به سادگی معکوس از مقاومت، ضریب دما برای هدایت است و این معادله نیاز به تغییر فقط کمی. معادله می شود:

1 = 2/1 + (T 1-T 2)

که در آن: S 1 = ارزش هدایت به T 1 تنظیم 
2 = ارزش هدایت و یا در دمای T 2 شناخته شده و اندازه گیری 
= ضریب دما 
1 = دما که در آن ارزش هدایت نیاز به شناخته می شوند 
2 = دما که در آن شناخته شده و یا اندازه گیری مقدار به دست آمد

در این مثال بیایید در نظر گرفتن آلیاژ آلومینیوم با ضریب دما از 0.0043 در هر درجه سانتی گراد و هدایت IACS 63.6٪ در 25 درجه سانتیگراد چه خواهد هدایت می شود که تا 20 درجه سانتی گراد تنظیم کرده؟

ها 1 = 63.6٪ IACS / 1 + 0.0043 * (20 درجه - 25 درجه سانتی گراد)]

1 = 65.0٪ IASC

ضریب دما برای تعداد کمی از عناصر فلزی در زیر نشان داده شده است.

ماده
ضریب حرارتی (/ درجه سانتی گراد)
نیکل
.0059
اهن
.0060
مولیبدنوم
.0046
تنگستن
.0044
آلومینیوم
.0043
مس
.0040
نقره
.0038
پلاتین
.0038
طلا
.0037
روی
.0038

 

 
 

فیروز رضائی ; ٥:۱۸ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٢/۱٩