Beaucoup de gens ont entendu parler de la loi d’Ohm, mais tout le monde ne sait pas de quoi il s’agit. L'étude commence par un cours de physique scolaire. Ils sont enseignés plus en détail à la Faculté de physique et d'électrodynamique. Il est peu probable que ces connaissances soient utiles à la personne moyenne, mais elles sont nécessaires au développement général et aux autres. futur métier. D’un autre côté, des connaissances de base sur l’électricité, sa structure et ses caractéristiques à la maison vous aideront à vous protéger des dangers. Ce n’est pas pour rien que la loi d’Ohm est appelée loi fondamentale de l’électricité. Pour le bricoleur à domicile Vous devez avoir des connaissances dans le domaine de l'électricité pour éviter les surtensions, qui peuvent entraîner une augmentation de la charge et un incendie.
Concept de résistance électrique
La relation entre les grandeurs physiques de base d'un circuit électrique - résistance, tension, intensité du courant - a été découverte par le physicien allemand Georg Simon Ohm.
La résistance électrique d'un conducteur est une valeur qui caractérise sa résistance au courant électrique. En d’autres termes, certains des électrons sous l’influence courant électrique sur le conducteur quitte sa place dans le réseau cristallin et se dirige vers le pôle positif du conducteur. Certains électrons restent dans le réseau et continuent de tourner autour de l'atome nucléaire. Ces électrons et atomes forment une résistance électrique qui empêche le mouvement des particules libérées.
Le processus ci-dessus s’applique à tous les métaux, mais la résistance s’y produit différemment. Cela est dû à la différence de taille, de forme et de matériau dont est fait le conducteur. En conséquence tailles réseau cristallin avoir des formes différentes différents matériaux Par conséquent, la résistance électrique au mouvement du courant à travers eux n’est pas la même.
De ce concept découle la définition de la résistivité d'une substance, qui est un indicateur individuel pour chaque métal séparément. Spécifique résistance électrique(UER) est une grandeur physique, désignée par la lettre grecque ρ, et caractérisée par la capacité d'un métal à empêcher le passage de l'électricité à travers lui.
Le cuivre est le matériau principal des conducteurs
La résistivité d'une substance est calculée à l'aide de la formule, où l'un des indicateurs importants est le coefficient de température de la résistance électrique. Le tableau contient les valeurs de résistivité de trois métaux connus dans la plage de température de 0 à 100°C.
Si l'on prend l'indicateur de résistivité du fer comme l'un des matériaux disponibles, égal à 0,1 Ohm, alors pour 1 Ohm vous aurez besoin de 10 mètres. L'argent a la résistance électrique la plus faible ; pour sa valeur de 1 ohm, elle sera de 66,7 mètres. Une différence significative, mais l’argent est un métal coûteux et peu pratique à utiliser partout. Le deuxième meilleur indicateur est le cuivre, où 57,14 mètres sont nécessaires pour 1 ohm. En raison de sa disponibilité et de son coût par rapport à l'argent, le cuivre est l'un des matériaux les plus utilisés dans réseaux électriques. Faible résistivité le fil de cuivre ou la résistance du fil de cuivre permet d'utiliser un conducteur en cuivre dans de nombreuses branches de la science, de la technologie, ainsi qu'à des fins industrielles et domestiques.
Valeur de résistivité
La valeur de résistivité n'est pas constante ; elle varie en fonction des facteurs suivants :
- Taille. Plus le diamètre du conducteur est grand, plus il laisse passer d’électrons. Ainsi, plus sa taille est petite, plus sa résistivité est grande.
- Longueur. Les électrons traversent les atomes, donc plus le fil est long, plus les électrons doivent les traverser. Lors des calculs, il est nécessaire de prendre en compte la longueur et la taille du fil, car plus le fil est long ou fin, plus sa résistivité est grande et vice versa. Le fait de ne pas calculer la charge de l'équipement utilisé peut entraîner une surchauffe du fil et un incendie.
- Température. Il est connu que régime de température Il a grande importance sur le comportement des substances différemment. Le métal, comme rien d'autre, change ses propriétés lorsque différentes températures. La résistivité du cuivre dépend directement du coefficient de température de résistance du cuivre et augmente lorsqu'il est chauffé.
- Corrosion. La formation de corrosion augmente considérablement la charge. Cela se produit en raison de l'impact environnement, pénétration d'humidité, de sel, de saleté, etc. Il est recommandé d'isoler et de protéger toutes les connexions, bornes, torsades, d'installer une protection pour les équipements situés dans la rue et de remplacer rapidement les fils, composants et assemblages endommagés.
Calcul de résistance
Des calculs sont effectués lors de la conception d’objets destinés à diverses fins et utilisations, car le support vital de chacun est assuré par l’électricité. Tout est pris en compte, à commencer par appareils d'éclairage, pour finir avec des équipements techniquement complexes. A la maison, il serait également utile de faire un calcul, surtout s'il est prévu de remplacer le câblage électrique. Pour la construction de logements privés, il est nécessaire de calculer la charge, sinon le montage « improvisé » du câblage électrique peut provoquer un incendie.
Le but du calcul est de déterminer la résistance totale des conducteurs de tous les appareils utilisés, en tenant compte de leur spécifications techniques. Il est calculé à l'aide de la formule R=p*l/S, où :
R – résultat calculé ;
p – indicateur de résistivité du tableau ;
l – longueur du fil (conducteur);
S – diamètre de section.
Unités
Dans le système international d'unités grandeurs physiques(SI) la résistance électrique est mesurée en Ohms (ohms). L'unité de mesure de la résistivité selon le système SI est égale à la résistivité d'une substance à laquelle un conducteur constitué d'un seul matériau de 1 m de long et d'une section de 1 m². M. a une résistance de 1 Ohm. L'utilisation de 1 ohm/m pour différents métaux est clairement indiquée dans le tableau.
Importance de la résistivité
La relation entre résistivité et conductivité peut être considérée comme des quantités réciproques. Plus l'indicateur d'un conducteur est élevé, plus l'indicateur de l'autre est bas et vice versa. Par conséquent, lors du calcul de la conductivité électrique, le calcul 1/r est utilisé, car l'inverse de X est 1/X et vice versa. Indicateur spécifique désigné par la lettre g.
Avantages du cuivre électrolytique
Le cuivre ne se limite pas à son faible indice de résistivité (après l’argent) comme avantage. Il possède des propriétés uniques par ses caractéristiques, à savoir une plasticité et une grande malléabilité. Grâce à ces qualités, le cuivre électrolytique est produit avec un haut degré de pureté pour la production de câbles utilisés dans les appareils électriques, la technologie informatique, industrie électrique et industrie automobile.
Dépendance de l'indice de résistance à la température
Le coefficient de température est une valeur égale à la variation de la tension d'une partie du circuit et de la résistivité du métal suite aux changements de température. La plupart des métaux ont tendance à augmenter leur résistivité avec l'augmentation de la température en raison des vibrations thermiques du réseau cristallin. Le coefficient de température de résistance du cuivre affecte la résistivité du fil de cuivre et à des températures de 0 à 100°C est de 4,1 10− 3(1/Kelvin). À l'argent cet indicateur dans les mêmes conditions, il a une valeur de 3,8 et pour le fer, il est de 6,0. Cela prouve une fois de plus l'efficacité de l'utilisation du cuivre comme conducteur.
La résistance électrique est la principale caractéristique des matériaux conducteurs. Selon le domaine d'application du conducteur, la valeur de sa résistance peut jouer un rôle à la fois positif et négatif dans le fonctionnement du système électrique. En outre, l'application spécifique du conducteur peut nécessiter la prise en compte de caractéristiques supplémentaires dont l'influence dans un cas particulier ne peut être négligée.
Les conducteurs sont des métaux purs et leurs alliages. Dans un métal, les atomes fixés dans une seule structure « forte » possèdent des électrons libres (ce qu'on appelle le « gaz électronique »). Ce sont ces particules qui sont dans ce cas les porteurs de charge. Les électrons sont en mouvement constant et aléatoire d’un atome à l’autre. Quand champ électrique(en connectant une source de tension aux extrémités du métal), le mouvement des électrons dans le conducteur devient ordonné. Les électrons en mouvement rencontrent sur leur chemin des obstacles causés par les particularités de la structure moléculaire du conducteur. Lorsqu'ils entrent en collision avec une structure, les porteurs de charge perdent leur énergie et la transmettent au conducteur (le chauffant). Plus une structure conductrice crée d’obstacles pour charger les porteurs, plus la résistance est élevée.
À mesure que la section efficace de la structure conductrice augmente pour un nombre d’électrons, le « canal de transmission » s’élargit et la résistance diminue. En conséquence, à mesure que la longueur du fil augmente, il y aura davantage d'obstacles de ce type et la résistance augmentera.
Ainsi, dans formule de base pour calculer la résistance, la longueur du fil, la section transversale et un certain coefficient sont inclus qui relient ces caractéristiques dimensionnelles aux grandeurs électriques de tension et de courant (1). Ce coefficient est appelé résistivité.
R = r*L/S (1)
Résistivité
La résistivité est inchangée et c'est une propriété de la substance à partir de laquelle le conducteur est fabriqué. Unités de mesure r - ohm*m. Souvent, la valeur de résistivité est donnée en ohm*mm²/m. Cela est dû au fait que la section transversale des câbles les plus couramment utilisés est relativement petite et se mesure en mm2. Donnons un exemple simple.
Tâche n°1. Longueur du fil de cuivre L = 20 m, section S = 1,5 mm. carré Calculez la résistance du fil.
Solution : résistivité du fil de cuivre r = 0,018 ohm*mm. m²/m. En remplaçant les valeurs dans la formule (1), nous obtenons R=0,24 ohms.
Lors du calcul de la résistance du système électrique, la résistance d'un fil doit être multipliée par le nombre de fils.
Si au lieu du cuivre vous utilisez de l'aluminium avec une résistivité plus élevée (r = 0,028 ohm * mm²/m), alors la résistance des fils augmentera en conséquence. Pour l'exemple ci-dessus, la résistance sera R = 0,373 ohms (55% de plus). Le cuivre et l'aluminium sont les principaux matériaux utilisés pour la fabrication des fils. Il existe des métaux avec une résistivité inférieure à celle du cuivre, comme l'argent. Son utilisation est cependant limitée en raison de son coût évidemment élevé. Le tableau ci-dessous montre la résistance et d'autres caractéristiques de base des matériaux conducteurs.
Tableau - principales caractéristiques des conducteurs
Pertes de chaleur des fils
Si, à l'aide du câble de l'exemple ci-dessus, une charge de 2,2 kW est connectée à un réseau monophasé 220 V, alors le courant I = P / U ou I = 2200/220 = 10 A circulera dans le fil. calculer les pertes de puissance dans le conducteur :
Ppr=(I^2)*R (2)
Exemple n° 2. Calculez les pertes actives lors du transport d'une puissance de 2,2 kW dans un réseau avec une tension de 220 V pour le fil mentionné.
Solution : en remplaçant les valeurs de courant et de résistance du fil dans la formule (2), nous obtenons Ppr=(10^2)*(2*0.24)=48 W.
Ainsi, lors du transfert d'énergie du réseau vers la charge, les pertes dans les fils seront légèrement supérieures à 2 %. Cette énergie est convertie en chaleur dégagée par le conducteur dans l'environnement. En fonction des conditions de chauffage du conducteur (en fonction de la valeur actuelle), sa section est sélectionnée, guidée par des tableaux spéciaux.
Par exemple, pour le conducteur ci-dessus, le courant maximum est de 19 A ou 4,1 kW dans un réseau 220 V.
Pour réduire les pertes actives dans les lignes électriques, ils utilisent augmentation de la tension. Dans le même temps, le courant dans les fils diminue et les pertes diminuent.
Effet de la température
Une augmentation de la température entraîne une augmentation des vibrations du réseau cristallin métallique. En conséquence, les électrons rencontrent davantage d’obstacles, ce qui entraîne une augmentation de la résistance. L'ampleur de la « sensibilité » de la résistance métallique à une augmentation de la température est appelée coefficient de température α. La formule de calcul de la température est la suivante
R=Rн*, (3)
où Rн – résistance du fil dans des conditions normales (à température t°н); t° est la température du conducteur.
Généralement t°n = 20°C. La valeur de α est également indiquée pour la température t°n.
Tâche 4. Calculer la résistance d'un fil de cuivre à une température t° = 90° C. α cuivre = 0,0043, Rн = 0,24 Ohm (tâche 1).
Solution : en remplaçant les valeurs dans la formule (3), nous obtenons R = 0,312 Ohm. La résistance du fil chauffé analysé est 30 % supérieure à sa résistance à température ambiante.
Effet de la fréquence
À mesure que la fréquence du courant dans le conducteur augmente, le processus de déplacement des charges plus près de sa surface se produit. En raison d'une augmentation de la concentration de charges dans la couche superficielle, la résistance du fil augmente également. Ce processus est appelé « effet peau » ou effet de surface. Coefficient de peau– l'effet dépend également de la taille et de la forme du fil. Pour l'exemple ci-dessus, à une fréquence alternative de 20 kHz, la résistance du fil augmentera d'environ 10 %. Notez que les composants haute fréquence peuvent avoir un signal de courant provenant de nombreux consommateurs industriels et domestiques modernes ( lampes à économie d'énergie, sources pulsées alimentation, convertisseurs de fréquence, etc.).
Influence des conducteurs voisins
Il existe un champ magnétique autour de tout conducteur traversé par un courant. L'interaction des champs des conducteurs voisins provoque également une perte d'énergie et est appelée « effet de proximité ». Notez également que tout conducteur métallique a une inductance créée par le noyau conducteur et une capacité créée par l'isolation. Ces paramètres sont également caractérisés par l'effet de proximité.
Les technologies
Fils haute tension à résistance nulle
Ce type de fil est largement utilisé dans les systèmes d’allumage des voitures. La résistance des fils haute tension est assez faible et s'élève à plusieurs fractions d'ohm par mètre de longueur. Rappelons qu'une résistance de cette ampleur ne peut pas être mesurée avec un ohmmètre. usage général. Les ponts de mesure sont souvent utilisés pour mesurer de faibles résistances.
Structurellement, ces fils ont un grand nombre de conducteurs en cuivre avec isolation à base de silicone, de plastique ou d'autres diélectriques. La particularité de l'utilisation de tels fils ne réside pas seulement dans le travail avec haute tension, mais aussi le transfert d'énergie dans un court laps de temps (mode impulsion).
Câble bimétallique
Le principal domaine d'application des câbles mentionnés est la transmission de signaux haute fréquence. L'âme du fil est constituée d'un type de métal dont la surface est recouverte d'un autre type de métal. Comme aux hautes fréquences seule la couche superficielle du conducteur est conductrice, il est possible de remplacer l’intérieur du fil. Cela permet d'économiser du matériel coûteux et d'améliorer les caractéristiques mécaniques du fil. Exemples de tels fils : cuivre argenté, acier cuivré.
Conclusion
La résistance du fil est une valeur qui dépend d'un groupe de facteurs : type de conducteur, température, fréquence du courant, paramètres géométriques. L'importance de l'influence de ces paramètres dépend des conditions de fonctionnement du fil. Les critères d'optimisation, selon les tâches des fils, peuvent être : réduction des pertes actives, amélioration Charactéristiques mécaniques, baisse des prix.
Pour chaque conducteur il existe une notion de résistivité. Cette valeur se compose d'Ohms multipliés par millimètre carré, en outre, divisible par un mètre. En d'autres termes, il s'agit de la résistance d'un conducteur dont la longueur est de 1 mètre et la section de 1 mm 2. Il en va de même pour la résistivité du cuivre, un métal unique largement utilisé dans l’électrotechnique et l’énergie.
Propriétés du cuivre
De par ses propriétés, ce métal fut l’un des premiers à être utilisé dans le domaine de l’électricité. Tout d’abord, le cuivre est un matériau malléable et ductile doté d’excellentes propriétés de conductivité électrique. Il n’existe toujours pas de substitut équivalent à ce conducteur dans le secteur de l’énergie.
Les propriétés du cuivre électrolytique spécial, d'une grande pureté, sont particulièrement appréciées. Ce matériau a permis de réaliser des fils d'une épaisseur minimale de 10 microns.
En plus de sa conductivité électrique élevée, le cuivre se prête très bien à l'étamage et à d'autres types de traitement.
Le cuivre et sa résistivité
Tout conducteur présente une résistance si un courant électrique le traverse. La valeur dépend de la longueur du conducteur et de sa section, ainsi que de l'effet de certaines températures. Par conséquent, la résistivité des conducteurs dépend non seulement du matériau lui-même, mais également de sa longueur spécifique et de sa section transversale. Plus un matériau laisse passer facilement une charge, plus sa résistance est faible. Pour le cuivre, la résistivité est de 0,0171 Ohm x 1 mm 2 /1 m et n'est que légèrement inférieure à celle de l'argent. Cependant, l'utilisation de l'argent dans échelle industrielleéconomiquement non rentable, le cuivre est donc le meilleur conducteur utilisé en énergie.
La résistivité du cuivre est également liée à sa haute conductivité. Ces valeurs sont directement opposées les unes aux autres. Les propriétés du cuivre en tant que conducteur dépendent également du coefficient de température de résistance. Cela est particulièrement vrai pour la résistance, qui est influencée par la température du conducteur.
Ainsi, en raison de ses propriétés, le cuivre s'est répandu non seulement en tant que conducteur. Ce métal est utilisé dans la plupart des instruments, appareils et unités dont le fonctionnement est associé au courant électrique.
La résistivité est un concept appliqué en génie électrique. Il indique la résistance par unité de longueur d'un matériau d'une section transversale unitaire au courant qui le traverse - en d'autres termes, quelle est la résistance d'un fil d'une section millimétrique d'un mètre de long. Ce concept est utilisé dans divers calculs électriques.
Il est important de comprendre les différences entre la résistivité électrique DC et la résistivité électrique AC. Dans le premier cas, la résistance est provoquée uniquement par l’action courant continu au conducteur. Dans le deuxième cas courant alternatif(il peut avoir n'importe quelle forme : sinusoïdale, rectangulaire, triangulaire ou arbitraire) provoque un champ vortex supplémentaire dans le conducteur, qui crée également une résistance.
Représentation physique
Dans les calculs techniques impliquant la pose de câbles de différents diamètres, des paramètres sont utilisés pour calculer la longueur de câble requise et sa Caractéristiques électriques. L'un des principaux paramètres est la résistivité. Formule de résistivité électrique :
ρ = R * S / l, où :
- ρ est la résistivité du matériau ;
- R est la résistance électrique ohmique d'un conducteur particulier ;
- S - section transversale ;
- l - longueur.
La dimension ρ est mesurée en Ohm mm 2 /m, ou, pour abréger la formule - Ohm m.
La valeur de ρ pour la même substance est toujours la même. Il s’agit donc d’une constante caractérisant le matériau du conducteur. Il est généralement indiqué dans les annuaires. Sur cette base, il est déjà possible de calculer des quantités techniques.
Il est important de parler de conductivité électrique spécifique. Cette valeur est l'inverse de la résistivité du matériau et s'utilise à égalité avec celle-ci. On l'appelle aussi conductivité électrique. Plus cette valeur est élevée, plus le métal est meilleur conduit le courant. Par exemple, la conductivité du cuivre est de 58,14 m/(Ohm mm2). Ou, en unités SI : 58 140 000 S/m. (Siemens par mètre est l'unité SI de conductivité électrique).
On ne peut parler de résistivité qu'en présence d'éléments conducteurs de courant, puisque les diélectriques ont une résistance électrique infinie ou proche de l'infini. En revanche, les métaux sont de très bons conducteurs de courant. Vous pouvez mesurer la résistance électrique d'un conducteur métallique à l'aide d'un milliohmmètre ou d'un microohmmètre encore plus précis. La valeur est mesurée entre leurs sondes appliquées à la section du conducteur. Ils permettent de vérifier les circuits, le câblage, les bobinages des moteurs et des générateurs.
Les métaux varient dans leur capacité à conduire le courant. La résistivité des différents métaux est un paramètre qui caractérise cette différence. Les données sont fournies à une température du matériau de 20 degrés Celsius :
Le paramètre ρ montre quelle sera la résistance d'un conducteur de compteur d'une section de 1 mm 2. Plus cette valeur est élevée, plus la résistance électrique sera grande. le bon fil une certaine longueur. Le plus petit ρ, comme le montre la liste, est l'argent ; la résistance d'un mètre de ce matériau sera égale à seulement 0,015 Ohms, mais c'est un métal trop cher pour être utilisé à l'échelle industrielle. Vient ensuite le cuivre, beaucoup plus répandu dans la nature (non pas un métal précieux, mais un métal non ferreux). Le câblage en cuivre est donc très courant.
Le cuivre est non seulement un bon conducteur du courant électrique, mais aussi un matériau très ductile. Grâce à cette propriété, le câblage en cuivre s'adapte mieux et résiste à la flexion et à l'étirement.
Le cuivre est très demandé sur le marché. De nombreux produits différents sont fabriqués à partir de ce matériau :
- Une grande variété de chefs d'orchestre ;
- Pièces automobiles (par exemple radiateurs);
- Mécanismes d'horlogerie;
- Composants d'ordinateur;
- Pièces d'appareils électriques et électroniques.
La résistivité électrique du cuivre est l’une des meilleures parmi les matériaux conducteurs de courant, c’est pourquoi de nombreux produits de l’industrie électrique sont créés sur cette base. De plus, le cuivre est facile à souder, il est donc très courant dans les radioamateurs.
La conductivité thermique élevée du cuivre lui permet d'être utilisé dans les appareils de refroidissement et de chauffage, et sa plasticité permet de créer les pièces les plus petites et les conducteurs les plus fins.
Les conducteurs de courant électrique sont du premier et du deuxième type. Les conducteurs du premier type sont des métaux. Les conducteurs du deuxième type sont des solutions conductrices de liquides. Le courant du premier type est transporté par des électrons et les porteurs de courant dans les conducteurs du deuxième type sont des ions, des particules chargées du liquide électrolytique.
On ne peut parler de conductivité des matériaux que dans le contexte de la température ambiante. Avec plus haute température les conducteurs du premier type augmentent leur résistance électrique, et les seconds, au contraire, diminuent. En conséquence, il existe un coefficient de température de résistance des matériaux. La résistivité du cuivre Ohm m augmente avec l'augmentation du chauffage. Le coefficient de température α dépend également uniquement du matériau ; cette valeur n'a aucune dimension et pour différents métaux et alliages est égale aux indicateurs suivants :
- Argent - 0,0035 ;
- Fer - 0,0066 ;
- Platine - 0,0032 ;
- Cuivre - 0,0040 ;
- Tungstène - 0,0045 ;
- Mercure - 0,0090 ;
- Constantan - 0,000005 ;
- Nickeline - 0,0003 ;
- Nichrome - 0,00016.
La détermination de la valeur de la résistance électrique d'une section de conducteur à température élevée R (t) est calculée à l'aide de la formule :
R (t) = R (0) · , où :
- R (0) - résistance à la température initiale ;
- α - coefficient de température ;
- t - t (0) - différence de température.
Par exemple, connaissant la résistance électrique du cuivre à 20 degrés Celsius, vous pouvez calculer à quoi elle sera égale à 170 degrés, c'est-à-dire lorsqu'il est chauffé à 150 degrés. La résistance initiale augmentera d'un facteur 1,6.
Au contraire, à mesure que la température augmente, la conductivité des matériaux diminue. Puisqu’il s’agit de l’inverse de la résistance électrique, elle diminue exactement du même montant. Par exemple, la conductivité électrique du cuivre lorsque le matériau est chauffé à 150 degrés diminuera de 1,6 fois.
Il existe des alliages qui ne changent pratiquement pas leur résistance électrique lorsque la température change. C'est par exemple Constantan. Lorsque la température change de cent degrés, sa résistance n'augmente que de 0,5 %.
Alors que la conductivité des matériaux se détériore avec la chaleur, elle s'améliore avec la diminution de la température. Ceci est lié au phénomène de supraconductivité. Si vous abaissez la température du conducteur en dessous de -253 degrés Celsius, sa résistance électrique diminuera fortement : presque jusqu'à zéro. À cet égard, les coûts de transport de l’énergie électrique diminuent. Le seul problème était de refroidir les conducteurs à de telles températures. Cependant, en raison des récentes découvertes de supraconducteurs à haute température à base d'oxydes de cuivre, les matériaux doivent être refroidis à des valeurs acceptables.
Le terme « résistivité » désigne un paramètre que possède le cuivre ou tout autre métal, et on le retrouve assez souvent dans la littérature spécialisée. Il vaut la peine de comprendre ce que l’on entend par là.
L'un des types de câbles en cuivre
Informations générales sur la résistance électrique
Tout d’abord, nous devons considérer le concept de résistance électrique. Comme on le sait, sous l'influence du courant électrique sur un conducteur (et le cuivre est l'un des meilleurs métaux conducteurs), certains des électrons qu'il contient quittent leur place dans le réseau cristallin et se précipitent vers le pôle positif du conducteur. Cependant, tous les électrons ne quittent pas le réseau cristallin ; certains d’entre eux y restent et continuent de tourner autour du noyau atomique. Ce sont ces électrons, ainsi que les atomes situés aux nœuds du réseau cristallin, qui créent une résistance électrique qui empêche le mouvement des particules libérées.
Ce processus, que nous avons brièvement décrit, est typique de tout métal, y compris le cuivre. Naturellement, différents métaux, dont chacun a une forme et une taille de réseau cristallin particulières, résistent de différentes manières au passage du courant électrique à travers eux. Ce sont précisément ces différences qui caractérisent la résistivité - un indicateur individuel pour chaque métal.
Applications du cuivre dans les systèmes électriques et électroniques
Afin de comprendre la raison de la popularité du cuivre en tant que matériau pour la fabrication d'éléments de systèmes électriques et électroniques, il suffit de regarder la valeur de sa résistivité dans le tableau. Pour le cuivre, ce paramètre est de 0,0175 Ohm*mm2/mètre. À cet égard, le cuivre est juste derrière l’argent.
C’est la faible résistivité, mesurée à une température de 20 degrés Celsius, qui est la principale raison pour laquelle presque aucun appareil électronique et électrique ne peut aujourd’hui se passer du cuivre. Le cuivre est le matériau principal pour la production de fils et câbles, cartes de circuits imprimés, moteurs électriques et pièces de transformateurs de puissance.
La faible résistivité qui caractérise le cuivre lui permet d'être utilisé pour la fabrication d'appareils électriques caractérisés par de hautes propriétés d'économie d'énergie. De plus, la température des conducteurs en cuivre augmente très peu lorsque le courant électrique les traverse.
Qu'est-ce qui affecte la valeur de résistivité ?
Il est important de savoir que la valeur de résistivité dépend de la pureté chimique du métal. Lorsque le cuivre contient même une petite quantité d'aluminium (0,02 %), la valeur de ce paramètre peut augmenter considérablement (jusqu'à 10 %).
Ce coefficient est également affecté par la température du conducteur. Cela s'explique par le fait qu'à mesure que la température augmente, les vibrations des atomes métalliques dans les nœuds de son réseau cristallin s'intensifient, ce qui conduit au fait que le coefficient de résistivité augmente.
C'est pourquoi dans tous les tableaux de référence la valeur de ce paramètre est donnée en tenant compte d'une température de 20 degrés.
Comment calculer la résistance totale d'un conducteur ?
Connaître la résistivité est important afin d'effectuer des calculs préliminaires des paramètres d'un équipement électrique lors de sa conception. Dans de tels cas, déterminez résistance totale conducteurs de l'appareil conçu, ayant certaines tailles et la forme. Après avoir examiné la valeur de résistivité du conducteur selon tableau de référence Après avoir déterminé ses dimensions et sa section transversale, vous pouvez calculer la valeur de sa résistance totale à l'aide de la formule :
Cette formule utilise la notation suivante :
- R est la résistance totale du conducteur, qu'il faut déterminer ;
- p est la résistivité du métal à partir duquel le conducteur est constitué (déterminée à partir du tableau) ;
- l est la longueur du conducteur ;
- S est sa surface transversale.
