Odpor. Reostaty – lekce. Fyzika, 8. třída.

Experiment (3). Materiál vodiče, fyzikální veličina – měrný odpor vodiče (přímá úměrnost).

Poznámka: „experimentem“ je třeba rozumět zapojení vodičů se specifickými shodnými a odlišnými fyzikálními parametry do elektrického obvodu a porovnání hodnot odporu těchto vodičů.

Závislost odporu vodiče na látce, ze které je vyroben, a na délce vodiče jako první objevil německý fyzik Georg Ohm. Založil:

Odpor vodiče závisí přímo na jeho délce a materiálu, ale nepřímo závisí na ploše průřezu vodiče.

Z toho můžeme usoudit: čím delší je vodič, tím větší je jeho elektrický odpor.
Odpor vodiče je nepřímo úměrný jeho průřezové ploše, tzn. čím je vodič tlustší, tím je jeho odpor nižší, a naopak čím tenčí vodič, tím vyšší je jeho odpor.

Pro lepší pochopení tohoto vztahu si představte dva páry komunikujících cév, kde jeden pár cév má tenkou spojovací trubici a druhý tlustou. Je jasné, že při plnění jedné z nádob (každého páru) vodou dojde k jejímu přechodu do druhé nádoby tlustou trubicí mnohem rychleji než tenkou, tzn. Tlustá trubice bude poskytovat menší odpor proudění vody. Stejně tak elektrický proud snáze prochází tlustým vodičem než tenkým, tzn. první mu klade menší odpor než druhý.

Měrný odpor vodiče závisí na struktuře látky. Když se elektrony pohybují uvnitř kovů, interagují s atomy (ionty) umístěnými v uzlech krystalové mřížky. Čím vyšší je teplota látky, tím silněji atomy vibrují a tím větší je měrný odpor vodičů.

Specifický elektrický odpor je fyzikální veličina (rho), která charakterizuje vlastnost materiálu odolávat průchodu elektrického proudu:
ρ = R ⋅ S l , kde měrný odpor vodiče je označen řeckým písmenem (rho), (l) je délka vodiče, (S) je jeho průřez.

Definujme jednotku měrného odporu. Použijme vzorec ρ = R ⋅ S l .

Jak je známo, jednotka elektrického odporu je (1) Ohm, jednotka plochy průřezu vodiče je (1) m² a jednotka délky vodiče je (1) m Dosazením do vzorce získáme:

1 Ohm ⋅ 1 m 2 1 m = 1 Ohm ⋅ 1 m, tzn. jednotka měrného odporu je Ohm ⋅ m.

V praxi (například v obchodě s dráty) se plocha průřezu vodiče měří v milimetrech čtverečních V tomto případě bude jednotka měrného odporu:

1 Ohm ⋅ 1 mm 2 1 m, tzn. Ohm ⋅ mm 2 m .
V tabulce jsou uvedeny hodnoty měrné odolnosti některých látek při (20) °C.

Odpor se zvyšuje úměrně s teplotou.

Při zahřívání se vibrace kovových iontů v uzlech kovové mřížky zvyšují, takže je méně volného prostoru pro pohyb elektronů. Elektrony jsou vrženy zpět častěji, takže hodnota proudu klesá a hodnota odporu se zvyšuje.

Stříbro a měď mají ze všech kovů nejnižší měrný odpor. To znamená, že měď a stříbro vedou elektrický proud lépe než ostatní.

Při zapojování elektrických obvodů např. v bytech se stříbro nepoužívá, protože Je to drahé. Používají se však měď a hliník, protože tyto látky mají nízký specifický odpor.
Někdy jsou potřeba zařízení, jejichž odpor musí být vysoký. V tomto případě je nutné použít látku nebo slitinu s vysokým měrným odporem. Například nichrom.

Polyetylen, dřevo, sklo a mnoho dalších materiálů má velmi vysokou měrnou odolnost. Proto nevedou elektrický proud. Takové materiály se nazývají dielektrika nebo izolanty.

Velmi často musíme měnit sílu proudu v obvodu. Někdy ji zvyšujeme, někdy snižujeme. Řidič tramvaje nebo trolejbusu mění proud v elektromotoru, čímž zvyšuje nebo snižuje rychlost vozidla.

Reostat je rezistor, jehož hodnotu odporu lze měnit.
Reostaty se používají v obvodu ke změně hodnot proudu a napětí.

Reostat na obrázku se skládá z drátu s vysokým specifickým odporem (nikl, nichrom), po kterém se po délce drátu pohybuje pohyblivý kontakt (C), který plynule mění odpor reostatu. Odpor takového reostatu je úměrný délce drátu mezi pohyblivým kontaktem (C) a pevným kontaktem (A). Čím delší je drát, tím větší je odpor části obvodu a tím nižší je proud. Pomocí voltmetru a ampérmetru můžete tuto závislost vysledovat.

Rýže. (2). Reostat s pohyblivým kontaktem
Ve školních laboratorních třídách se používá proměnný odpor – posuvný reostat.
Rýže. (3). Posuvný reostat

Skládá se z izolačního keramického válce, na kterém je navinutý drát s vysokým měrným odporem. Závity drátu musí být od sebe izolovány, takže buď je drát ošetřen grafitem, nebo je na drátu ponechána vrstva okují. Nad vinutím drátu je upevněna kovová tyč, po které se pohybuje jezdec. Kontakty jezdce jsou pevně zatlačeny do závitů a při pohybu se smaže izolační vrstva grafitu nebo okují a poté může elektrický proud procházet ze závitů drátu do jezdce, přes který je přiváděn k tyči, která má na konci svorku (1).

K připojení reostatu k okruhu použijte svorku (1) a svorku (2). Proud, vstupující přes svorku (2), jde podél niklového drátu a přes jezdec je přiváděn do svorky (1). Přesunutím posuvníku z (2) do (1) můžete zvětšit délku drátu, kterým protéká proud, a tím i odpor reostatu.

V elektrických obvodech je reostat znázorněn následovně:

Jako každé elektrické zařízení má i reostat přijatelnou hodnotu proudu, nad kterou může zařízení shořet. Označení reostatu obsahuje rozsah jeho odporu a maximální přípustnou hodnotu proudu.

Odpor reostatu je nutné zohlednit v parametrech elektrického obvodu. Při minimálních hodnotách odporu může proud v obvodu poškodit ampérmetr.

Existují reostaty, ve kterých je spínač připojen k vodičům dané délky a odporu: každá spirála reostatu má určitý odpor. Proto není možné pomocí takového zařízení plynule měnit sílu proudu.

Článek o tom, jak vybrat správný průřez vodiče nebo kabelu

Při elektrikářských pracích, totiž ve fázi pokládání vodičů, kabelů, se „Zvlášť pokročilé“ zákazníky zajímá, proč pokládáme např. na zásuvky kabel o průřezu 2.5 mm kv, když 1.5 mm kv je docela dost, na základě spotřeby energie . V tomto článku se pokusíme vypořádat s průřezem vodičů položených pro různé spotřebitele.

Další výkon spotřebitelů tedy do značné míry závisí na tom, jak správně vyberete průřez vodičů, které mají být položeny.

Elektrické rozvody v domě, chatě nebo bytě začínají vstupním kabelem. Právě tento kabel nese celou hlavní zátěž, která je v domě. Abychom zjistili, jaký průřez vstupního kabelu je potřeba, musíme spočítat všechny elektrické spotřebiče, které mohou v domě fungovat – pračka, bojler, žehlička, mikrovlnná trouba, klimatizace atd. Díky tomu zjistíme celkovou spotřebu elektrické energie ve vaší domácnosti. Dále toto číslo vynásobte faktorem 0,75. Toto je přesně to číslo, které potřebujeme.

Pro správnější výpočet spotřeby vám pomůže tabulka, která ukazuje zařízení a spotřebu energie.

Tedy, jak se říká, otázka technologie. Pro výběr kabelu, který splňuje požadavky, existuje další tabulka, která uvádí průřez kabelu, výkon a proud, které tyto stejné kabely vydrží.

Tato tabulka ukazuje hodnoty pro měděné dráty kabelů, protože dnes téměř nikdo nepoužívá hliníkové dráty při instalaci elektrického vedení.

Tabulka výběru sekcí kabelů a vodičů

Průřez vodiče, mm

Dále musíme vypočítat průřez vodičů a kabelů pro výstupní skupiny a skupiny osvětlení. Pokud se podíváte na tabulku nebo vypočítáte z jednoduchých vzorců pro výpočet průřezu vodičů, je zřejmé, že například vodič s průřezem 0.5 mm1.5 je docela vhodný pro osvětlovací skupiny a vodič s průřezem pro skupiny zásuvek stačí XNUMX mmXNUMX.

Zpravidla se však pro osvětlení používají vodiče o průměru nejméně 1.5 mm čtverečních a pro skupiny zásuvek vodiče s průřezem nejméně 2.5 mm čtverečních, pokud samozřejmě není vyžadováno napájení pro zařízení, jejichž celkový výkon nepřekračuje limity, které tento drát vydrží. To je způsobeno skutečností, že dráty a bez ohledu na to, z jakého kovu jsou vyrobeny, podléhají korozi, různému mechanickému zatížení jak během instalace, tak během provozu.

Například podle tabulky je při síťovém napětí 220 V drát o průřezu 2.5 mm kv schopen odolat proudu až 27 A (5.9 kW). Pro ochranu vodičů a spotřebitelů je v tomto případě jako ochrana instalován automatický stroj, jehož maximální provozní proud by neměl být větší než 25 A.

Při návrhu elektroinstalace je nutné počítat s délkou vedení, které bude napájet koncového spotřebitele. Také podle tabulky je možné určit průřez pro jiné typy zatížení. Také při projektování a následně montáži elektroinstalace nezapomeňte na selektivitu strojů.

V každém případě je elektřina neviditelná a neodpouští chyby a nedbalý přístup k práci. Důvěřujte profesionálům!

Při rozhodování o elektroinstalačních pracích je jedním z prvořadých úkolů výběr zhotovitele. Jak se ale rozhodnout mezi firmou a soukromým elektrikářem? Náš článek o klíčových aspektech výběru vám pomůže pochopit tento problém. Zjistěte, jaké výhody a nevýhody mají jednotlivé možnosti, a udělejte informované rozhodnutí: Výběr mezi společností a soukromým vlastníkem: jak se správně rozhodnout?

Kromě proudu a výkonu využívají konstruktéři při výběru průřezu kabelu řadu dalších důležitých parametrů. Přečtěte si o tom zde: Jak vybrat průřez kabelu – tipy pro návrháře

Proč je hliník postupně vyřazován z používání při instalaci elektroinstalace? Proč je zlý a nebezpečný? Odpověď je zde: Proč nelze hliníkový kabel použít v elektrickém vedení

Nedoporučuje se připojovat měděné a hliníkové vodiče. Někdy se ale kombinují. Jak to dělají? Jak připojit měděné a hliníkové dráty

• Obvody ovládání osvětlení
• Jak si vybrat stabilizátor napětí pro venkovský dům
• Elektroinstalace v půdách a sklepech

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma i v práci » Elektřina v domě

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli: