Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit

Das elektrischer Wiederstand eines Objekts ist ein Maß für seine Opposition gegen den Fluss von elektrischer Strom. Es ist gegenseitig Menge ist elektrische LeitfähigkeitMessung der Leichtigkeit, mit der ein elektrischer Strom verläuft. Der elektrische Widerstand teilt einige konzeptionelle Parallelen mit mechanischer Reibung. Das Si Einheit des elektrischen Widerstandes ist das Ohm (Ω), während die elektrische Leitfähigkeit in gemessen wird Siemens (S) (früher als 'Mho' bezeichnet und dann von dargestellt von ).

Der Widerstand eines Objekts hängt größtenteils von dem Material ab, aus dem es besteht. Objekte aus elektrische Isolatoren wie Gummi tendieren dazu, sehr hohe Resistenz und niedrige Leitfähigkeit zu haben, während Objekte ausgelegt werden Elektrikleiter Wie Metalle haben tendenziell einen sehr geringen Widerstand und eine hohe Leitfähigkeit. Diese Beziehung wird durch quantifiziert Widerstand oder Leitfähigkeit. Die Art eines Materials ist jedoch nicht der einzige Faktor für Widerstand und Leitfähigkeit; Es hängt auch von der Größe und Form eines Objekts ab, da diese Eigenschaften sind eher umfangreich als intensiv. Zum Beispiel ist der Widerstand eines Drahtes höher, wenn er lang und dünn ist, und niedriger, wenn er kurz und dick ist. Alle Objekte widerstehen dem elektrischen Strom, mit Ausnahme von Superkonferenzen, die einen Widerstand von Null haben.

Der Widerstand R eines Objekts ist definiert als das Verhältnis von Stromspannung V darüber hinweg aktuell I durch ihn, während die Leitfähigkeit G ist der gegenseitige gegenseitige:

Für eine Vielzahl von Materialien und Bedingungen, V und I sind direkt proportional zueinander und daher R und G sind Konstanten (Obwohl sie von der Größe und Form des Objekts, dem Material abhängen, aus dem es besteht, und andere Faktoren wie Temperatur oder Beanspruchung). Diese Verhältnismäßigkeit wird genannt Ohm'sches Gesetzund Materialien, die es befriedigen, werden genannt Ohmmisch Materialien.

In anderen Fällen wie a Transformator, Diode oder Batterie, V und I sind nicht direkt proportional. Das Verhältnis V/I ist manchmal immer noch nützlich und wird als als bezeichnet Akkordwiderstand oder statischer Widerstand,[1][2] Da entspricht es der inversen Steigung von a Akkord zwischen dem Ursprung und einem IV Kurve. In anderen Situationen die Derivat kann am nützlichsten sein; Dies nennt man die Differentialwiderstand.

Einführung

analogy of resistance
Das Hydraulische Analogie Vergleicht den elektrischen Strom, der durch Schaltkreise fließt, mit Wasser, das durch Rohre fließt. Wenn ein Rohr (links) mit Haaren (rechts) gefüllt ist, erfordert es einen größeren Druck, um den gleichen Wasserfluss zu erreichen. Das Schieben von elektrischem Strom durch einen großen Widerstand ist wie das Schieben von Wasser durch ein mit den Haaren verstopfter Rohr: Es erfordert einen größeren Druck (elektromotorische Kraft) Um den gleichen Fluss zu fahren (elektrischer Strom).

In dem Hydraulische Analogie, Strom, der durch einen Draht fließt (oder Widerstand) ist wie Wasser, das durch ein Rohr fließt, und die Spannungsabfall über den Draht ist wie der Druckverlust Das drückt Wasser durch das Rohr. Die Leitfähigkeit ist proportional zu dem Auftritt für einen bestimmten Druck, und der Widerstand ist proportional zu dem Zeitpunkt, wie viel Druck erforderlich ist, um eine bestimmte Strömung zu erzielen.

Das Spannungsabfall (d. H. Unterschied zwischen Spannungen auf einer Seite des Widerstands und der anderen), nicht der Stromspannung selbst liefert die treibende Kraft, die Strom durch einen Widerstand drückt. In der Hydraulik ist es ähnlich: Die Druckdifferenz zwischen zwei Seiten eines Rohrs, nicht der Druck selbst, bestimmt den Durchfluss durch sie. Zum Beispiel kann es einen großen Wasserdruck über dem Rohr geben, der versucht, Wasser durch das Rohr nach unten zu schieben. Es kann jedoch einen ebenso großen Wasserdruck unterhalb des Rohrs geben, der versucht, Wasser wieder durch das Rohr zu schieben. Wenn diese Drücke gleich sind, fließt kein Wasser. (Im Bild rechts beträgt der Wasserdruck unterhalb des Rohrs Null.)

Der Widerstand und die Leitfähigkeit eines Drahtes, eines Widerstands oder eines anderen Elements werden hauptsächlich durch zwei Eigenschaften bestimmt:

  • Geometrie (Form) und
  • Material

Geometrie ist wichtig, da es schwieriger ist, Wasser durch ein langes, schmales Rohr zu schieben als ein breites kurzes Rohr. Auf die gleiche Weise hat ein langer, dünner Kupferdraht einen höheren Widerstand (niedrigere Leitfähigkeit) als ein kurzes, dickes Kupferdraht.

Materialien sind ebenfalls wichtig. Ein mit Haaren gefüllter Rohr beschränkt den Wasserfluss mehr als ein sauberes Rohr mit derselben Form und Größe. Ähnlich, Elektronen kann frei und einfach durch a fließen Kupfer Draht, kann aber nicht so leicht durch a fließen Stahl Draht der gleichen Form und Größe, und sie können im Wesentlichen überhaupt nicht durch einen fließen Isolator wie Gummiunabhängig von seiner Form. Der Unterschied zwischen Kupfer, Stahl und Gummi hängt mit ihrer mikroskopischen Struktur zusammen und Elektronenkonfigurationund wird durch eine Eigenschaft namens quantifiziert Widerstand.

Zusätzlich zu Geometrie und Material gibt es verschiedene andere Faktoren, die Widerstand und Leitfähigkeit beeinflussen, wie z. B. Temperatur; sehen unter.

Leiter und Widerstände

A 75 Ω Widerstand, wie durch seine identifiziert elektronischer Farbcode (violett -green -black -gold -rot). Ein Ohmmeter könnte verwendet werden, um diesen Wert zu überprüfen.

Substanzen, in denen Strom fließen kann Leiter. Ein Stück leitendes Material eines bestimmten Widerstands, der für die Verwendung in einer Schaltung bestimmt ist Widerstand. Leiter bestehen aus hoch-Leitfähigkeit Materialien wie Metalle, insbesondere Kupfer und Aluminium. Widersteuern dagegen bestehen aus einer Vielzahl von Materialien, abhängig von Faktoren wie dem gewünschten Widerstand, der Energiemenge, die sie zum Ablösen, Präzision und Kosten benötigt.

Ohm'sches Gesetz

Das Strom -Spannungs -Eigenschaften von vier Geräten: zwei Widerstände, a Diode, und ein Batterie. Die horizontale Achse ist Spannungsabfall, die vertikale Achse ist aktuell. Das OHM -Gesetz ist zufrieden, wenn die Grafik eine gerade Linie durch den Ursprung ist. Daher sind die beiden Widerstände OhmmischAber die Diode und der Akku sind es nicht.

Für viele Materialien der Strom I durch das Material ist proportional zur Spannung V darauf angewendet:

über einen weiten Bereich von Spannungen und Strömen. Daher ist der Widerstand und die Leitfähigkeit von Objekten oder elektronischen Komponenten aus diesen Materialien konstant. Diese Beziehung heißt Ohm'sches Gesetz, und Materialien, die gehorchen, wird es genannt Ohmmisch Materialien. Beispiele für ohmische Komponenten sind Drähte und Widerstände. Das Strom -Spannungs -Diagramm eines ohmschen Geräts besteht aus einer geraden Linie durch den Ursprung mit positiv Neigung.

Andere in der Elektronik verwendete Komponenten und Materialien befolgen das Ohm -Gesetz nicht. Der Strom ist nicht proportional zur Spannung, daher variiert der Widerstand mit der Spannung und dem Strom durch sie. Diese nennt man nichtlinear oder nicht ohmisch. Beispiele beinhalten Dioden und Fluoreszenzlampen. Die Stromspannungskurve eines nichtohmischen Geräts ist eine gekrümmte Linie.

Beziehung zu Widerstand und Leitfähigkeit

Ein Stück Widerstandsmaterial mit elektrischen Kontakten an beiden Enden.

Der Widerstand eines bestimmten Objekts hängt hauptsächlich von zwei Faktoren ab: aus welchem ​​Material es besteht, und seine Form. Für ein bestimmtes Material ist der Widerstand umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche; Beispielsweise hat ein dicker Kupferdraht einen geringeren Widerstand als ein ansonsten identischer dünner Kupferdraht. Auch für ein bestimmtes Material ist der Widerstand proportional zur Länge; Beispielsweise hat ein langer Kupferdraht einen höheren Widerstand als ein ansonsten identischer kurzer Kupferdraht. Der Widerstand R und Leitfähigkeit G eines Leiters des einheitlichen Querschnitts kann daher als berechnet werden

wo ist die Länge des Leiters, gemessen in Meter (m), A ist der Querschnittsbereich des in gemessenen Leiters in Quadratmeter (m2), σ (Sigma) ist der elektrische Leitfähigkeit gemessen in Siemens pro Meter (s · m)–1), und ρ (rho) ist der Elektrischer widerstand (auch genannt spezifischer elektrischer Widerstand) des Materials, gemessen in Ohm-Meter (ω · m). Der Widerstand und die Leitfähigkeit sind Verhältnismäßigkeitskonstanten und hängen daher nur vom Material ab, aus dem der Draht besteht, nicht von der Geometrie des Drahtes. Widerstand und Leitfähigkeit sind Reziprokale: . Der Widerstand ist ein Maß für die Fähigkeit des Materials, sich dem elektrischen Strom zu widersetzen.

Diese Formel ist nicht genau, da sie die annimmt Stromdichte ist im Dirigenten völlig einheitlich, was in praktischen Situationen nicht immer der Fall ist. Diese Formel bietet jedoch immer noch eine gute Annäherung für lange dünne Leiter wie Drähte.

Eine andere Situation, für die diese Formel nicht genau ist Wechselstrom (Ac), weil die Hauteffekt Hemmt den Stromfluss in der Nähe des Mitte des Leiters. Aus diesem Grund die geometrisch Der Querschnitt unterscheidet sich von der Wirksam Querschnitt, bei dem der Strom tatsächlich fließt, so ist der Widerstand höher als erwartet. In ähnlicher Weise steigen zwei Leiter in der Nähe voneinander einen Wechselstrom, ihre Widerstände erhöhen sich aufgrund der Proximity -Effekt. Bei Kommerzielle LeistungsfrequenzDiese Effekte sind für große Leiter, die große Strömungen tragen, signifikant, wie z. KSEBARS in einem (n Umspannwerk,[3] oder große Stromkabel, die mehr als ein paar hundert Ampere tragen.

Der Widerstand verschiedener Materialien variiert um enorme Menge: Zum Beispiel die Leitfähigkeit von Teflon ist ungefähr 1030 Zeiten niedriger als die Leitfähigkeit von Kupfer. Dies liegt darin, dass Metalle eine große Anzahl von "delokalisierten" Elektronen haben, die an keinem Ort stecken, sodass sie sich über große Entfernungen bewegen können. In einem Isolator wie Teflon ist jedes Elektron fest an ein einzelnes Molekül gebunden, sodass eine große Kraft erforderlich ist, um es wegzuziehen. Halbleiter zwischen diesen beiden Extremen liegen. Weitere Details finden Sie im Artikel: Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit. Für den Fall von Elektrolyt Lösungen, siehe Artikel: Leitfähigkeit (elektrolytisch).

Der Widerstand variiert mit der Temperatur. Bei Halbleitern ändert sich auch der Widerstand, wenn es Licht ausgesetzt ist. Sehen unter.

Messung

photograph of an ohmmeter
Ein Ohmmeter

Ein Instrument zur Messung des Widerstands wird als als bezeichnet Ohmmeter. Einfache Ohmmeter können niedrige Widerstände nicht genau messen, da der Widerstand ihrer Messleitungen einen Spannungsabfall verursacht, der die Messung beeinträchtigt, sodass genauere Geräte verwendet werden Vier-terminale Erfassung.

Typische Werte

Typische Widerstandswerte für ausgewählte Objekte
Komponente Widerstand (ω)
1 Meter Kupferdraht mit 1 mm Durchmesser 0,02[a]
1 km Overhead -Stromlinie (typisch)) 0,03[5]
AA Batterie (typisch interner Widerstand)) 0,1[b]
Glühbirne Glühbirne Filament (typisch)) 200–1000[c]
Menschlicher Körper 1000–100.000[d]

Statischer und unterschiedlicher Widerstand

Differential versus chordal resistance
Das Strom -Spannungs -Kurve eines nicht ohmischen Geräts (lila). Das statischer Widerstand am Punkt A ist der umgekehrt Neigung von Linie B durch den Ursprung. Das Differentialwiderstand bei A ist die inverse Steigung von Tangente C.
Negative differential resistance
Das Strom -Spannungs -Kurve einer Komponente mit negativer Differentialwiderstand, ein ungewöhnliches Phänomen, bei dem die Strom-Spannungs-Kurve nicht istmonoton.

Viele elektrische Elemente, wie z. Dioden und Batterien tun nicht erfüllen Ohm'sches Gesetz. Diese nennt man nicht ohmisch oder nichtlinear, und ihre Strom -Spannungs -Kurven sind nicht Gerade Linien durch den Ursprung.

Widerstand und Leitfähigkeit können für nicht-ohmische Elemente immer noch definiert werden. Im Gegensatz zum ohmischen Widerstand ist der nichtlineare Widerstand jedoch nicht konstant, variiert jedoch mit der Spannung oder dem Strom durch das Gerät. d.h. Betriebspunkt. Es gibt zwei Arten von Widerstand:[1][2]

Statischer Widerstand

Auch genannt Chordal oder Gleichstromresistenz

Dies entspricht der üblichen Definition des Widerstands; die Spannung geteilt durch den Strom
Es ist der Hang der Linie (Akkord) vom Ursprung durch den Punkt auf der Kurve. Der statische Widerstand bestimmt die Leistungsdissipation in einer elektrischen Komponente. Punkte auf der Strom -Spannungs -Kurve im 2. oder 4. Quadranten, für die die Steigung der Akkordinie negativ ist, haben negativer statischer Widerstand. Passiv Geräte, die keine Energiequelle haben, können keinen negativen statischen Widerstand haben. Wir auch aktive Geräte wie Transistoren oder Op-Ampere kann einen negativen statischen Widerstand mit Feedback synthetisieren und in einigen Schaltungen wie zum Beispiel verwendet Gyratoren.
Differentialwiderstand

Auch genannt dynamisch, inkrementell, oder Resistenz für kleiner Signal

Differentialwiderstand ist die Ableitung der Spannung in Bezug auf den Strom; das Neigung der Strom -Spannungskurve an einem Punkt
Wenn die Strom -Spannungs -Kurve nicht istmonoton (Mit Peaks und Tiefs) hat die Kurve in einigen Regionen eine negative Steigung - so hat das Gerät in diesen Regionen negativer Differentialwiderstand. Geräte mit negativem Differentialwiderstand können ein auf sie angelegtes Signal verstärken und werden verwendet, um Verstärker und Oszillatoren herzustellen. Diese beinhalten Tunneldioden, Gunn -Dioden, Impattdioden, Magnetron Röhren und Unijunction -Transistoren.

AC -Schaltungen

Impedanz und Zulassung

Die Spannung (rot) und den Strom (blau) gegenüber der Zeit (horizontale Achse) für a Kondensator (oben) und Induktor (Unterseite). Seit der Amplitude des Stroms und der Spannung Sinusoide sind die gleichen, die absoluter Wert von Impedanz ist 1 für den Kondensator und den Induktor (in allen Einheiten, die der Diagramm verwendet). Andererseits die Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung beträgt –90 ° für den Kondensator; deshalb, die Komplexe Phase des Impedanz des Kondensators beträgt –90 °. Ebenso das Phasendifferenz zwischen Strom und Spannung beträgt +90 ° für den Induktor; Daher beträgt die komplexe Phase der Impedanz des Induktors +90 °.

Wenn ein Wechselstrom durch eine Schaltung fließt, wird die Beziehung zwischen Strom und Spannung über ein Schaltungselement nicht nur durch das Verhältnis ihrer Größen, sondern auch durch den Unterschied in ihrem charakterisiert Phasen. In einem idealen Widerstand, dem Moment, in dem die Spannung ihr Maximum erreicht, erreicht der Strom auch sein Maximum (Strom und Spannung schwanken in der Phase). Aber für a Kondensator oder InduktorDer maximale Stromfluss tritt auf, wenn die Spannung durch Null und umgekehrt fließt (Strom und Spannung schwanken 90 ° aus der Phase, siehe Bild unten). Komplexe Zahlen werden verwendet, um sowohl die Phase als auch die Größe von Strom und Spannung im Auge zu behalten:

wo:

  • t ist an der Zeit;
  • u(t) und i(t) sind die Spannung und den Strom als Funktion der Zeit;
  • U0 und I0 Geben Sie die Amplitude der Spannung bzw. Strom an;
  • ist der Winkelfrequenz des Wechselstroms;
  • ist der Verschiebungswinkel;
  • U und I sind die komplex-bewertete Spannung bzw. Strom;
  • Z und Y sind der Komplex Impedanz und Zulassung, beziehungsweise;
  • Zeigt die an echter Teil einer komplexen Zahl; und
  • ist der imaginäre Einheit.

Die Impedanz und Zulassung können als komplexe Zahlen ausgedrückt werden, die in reale und imaginäre Teile unterteilt werden können:

wo R ist Widerstand, G ist Leitfähigkeit, X ist Reaktanz, und B ist Anfälligkeit. Für ideale Widerstände, Z und Y reduzieren R und G beziehungsweise. Aber für AC -Netzwerke, die enthalten Kondensatoren und Induktoren, X und B sind ungleich Null.

für AC -Schaltungen genau wie Für Gleichstromkreise.

Frequenzabhängigkeit

Ein wichtiges Merkmal von AC-Schaltungen ist, dass der Widerstand und die Leitfähigkeit frequenzabhängig sein können, ein Phänomen, das als das bekannt ist Universelle dielektrische Reaktion.[8] Ein Grund, der oben erwähnt wird, ist die Hauteffekt (und die verwandten Proximity -Effekt). Ein weiterer Grund ist, dass der Widerstand selbst von der Frequenz abhängen kann (siehe Drude -Modell, Deep-Level-Fallen, Resonanzfrequenz, Kramers -Kronig -Beziehungen, etc.)

Energieabteilung und Jouleerheizung

Der Strom durch ein Material mit Widerstand erzeugt Wärme in einem Phänomen genannt Joule Heizung. In diesem Bild a Patronenheizung, erwärmt von Joule Heizung, ist glühend heiß.

Widerstände (und andere Elemente mit Widerstand) lehnen den Strom des elektrischen Stroms ab; Daher ist elektrische Energie erforderlich, um den Strom durch den Widerstand zu drücken. Diese elektrische Energie wird abgelöst und erhitzt den Widerstand dabei. Das nennt man Joule Heizung (nach James Prescott Joule), auch genannt Ohmische Heizung oder Widerstandsheizung.

Die Dissipation der elektrischen Energie ist oft unerwünscht, insbesondere im Fall von Übertragungsverluste in Stromleitungen. Hochspannungsübertragung Hilft bei der Reduzierung der Verluste durch Reduzierung des Stroms für eine bestimmte Leistung.

Andererseits ist Joule Heizung manchmal nützlich, zum Beispiel in Elektromöfen und andere elektrische Heizungen (auch genannt Widerstandsheizungen). Als ein weiteres Beispiel, Glühlampen verlassen sich auf Joule Heizung: Das Filament wird auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dass es "weiß heiß" mit Leuchten Wärmestrahlung (auch genannt Glühen).

Die Formel für die Heizung von Joule lautet:

wo P ist der Energie (Energie pro Zeiteinheit) von elektrischer Energie zu Wärmeenergie umgewandelt, R ist der Widerstand und I ist der Strom durch den Widerstand.

Abhängigkeit von anderen Bedingungen

Temperaturabhängigkeit

Nahe Raumtemperatur steigt der Widerstand der Metalle typischerweise mit zunehmendem Temperatur, während der Widerstand der Halbleiter typischerweise mit zunehmender Temperatur abnimmt. Der Widerstand von Isolatoren und Elektrolyten kann je nach System zunehmen oder abnehmen. Für das detaillierte Verhalten und die detaillierte Erklärung siehe Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit.

Infolgedessen ändern sich der Widerstand von Drähten, Widerständen und anderen Komponenten häufig mit der Temperatur. Dieser Effekt kann unerwünscht sein, was dazu führt, dass ein elektronischer Schaltkreis bei extremen Temperaturen fehlfasst. In einigen Fällen wird der Effekt jedoch gut genutzt. Wenn der temperaturabhängige Widerstand einer Komponente zielgerichtet verwendet wird, wird die Komponente als a genannt Widerstandsthermometer oder Thermistor. (Ein Widerstandsthermometer besteht aus Metall, normalerweise Platin, während ein Thermistor aus Keramik oder Polymer besteht.)

Resistenzthermometer und Thermistoren werden im Allgemeinen auf zwei Arten verwendet. Erstens können sie als verwendet werden als Thermometer: Durch Messen des Widerstands kann die Umgebungstemperatur abgeleitet werden. Zweitens können sie in Verbindung mit verwendet werden Joule Heizung (Auch selbstheizend genannt): Wenn ein großer Strom durch den Widerstand verläuft, steigt die Temperatur des Widerstands und daher ändert sich sein Widerstand. Daher können diese Komponenten in einer ähnlichen Schaltungsschutzrolle verwendet werden Sicherungen, oder für Rückmeldung in Schaltungen oder für viele andere Zwecke. Im Allgemeinen kann Selbsthitzung einen Widerstand in a verwandeln nichtlinear und hysteretisch Schaltungselement. Weitere Informationen finden Sie unter Thermistor#Selbstheizungseffekte.

Wenn die Temperatur T variiert nicht zu sehr, a Lineare Näherung wird normalerweise verwendet:

wo wird genannt Temperaturkoeffizient des Widerstands, ist eine feste Referenztemperatur (normalerweise Raumtemperatur) und ist der Widerstand bei Temperatur . Der Parameter ist ein empirischer Parameter aus Messdaten. Weil die lineare Näherung nur eine Näherung ist, ist anders für verschiedene Referenztemperaturen. Aus diesem Grund ist es üblich, die Temperatur anzugeben, die wurde mit einem Suffix gemessen, wie z. und die Beziehung gilt nur in einem Bereich von Temperaturen um die Referenz.[9]

Der Temperaturkoeffizient ist normalerweise +3×10–3K -1 zu +6×10–3K -1 für Metalle in der Nähe der Raumtemperatur. Es ist normalerweise negativ für Halbleiter und Isolatoren mit sehr unterschiedlicher Größe.[e]

Dehnungsabhängigkeit

So wie der Widerstand eines Leiters von der Temperatur abhängt, hängt der Widerstand eines Leiters davon ab Beanspruchung.[10] Durch Platzierung eines Leiters unter Spannung (eine Form von betonen Dies führt zu einer Belastung in Form des Dehnens des Leiters), die Länge des Leiters unter Spannung nimmt zu und seine Querschnittsfläche nimmt ab. Beide Effekte tragen zur Erhöhung des Widerstands des angespannten Abschnitts des Leiters bei. Unter Kompression (Dehnung in die entgegengesetzte Richtung) Der Widerstand des angespannten Abschnitts des Leiters nimmt ab. Siehe die Diskussion über Dehnungsmessgeräte Einzelheiten zu Geräten, die konstruiert sind, um diesen Effekt zu nutzen.

Lichtbeleuchtungsabhängigkeit

Einige Widerstände, insbesondere diejenigen, die hergestellt wurden Halbleiter, Ausstellungsstück Fotokonditionivität, was bedeutet, dass sich ihr Widerstand ändert, wenn Licht auf sie scheint. Deshalb werden sie genannt Photoresistoren (oder Licht abhängige Widerstände). Dies sind eine häufige Art von Lichtdetektor.

Supraleitung

Superkonferenzen sind Materialien, die genau keine Resistenz und unendliche Leitfähigkeit haben, weil sie haben können V = 0 und I ≠ 0. Dies bedeutet auch, dass es keine gibt Joule Heizung, oder mit anderen Worten nein Dissipation elektrischer Energie. Wenn also supraleitender Draht in eine geschlossene Schleife verarbeitet wird, fließt die Stromversorgung für immer um die Schleife. Supraleiter benötigen Kühlung bis in die Temperaturen in der Nähe 4 k mit Flüssiges Helium Für die meisten metallischen Superkonferenzen wie Niobium -tin Legierungen oder Kühlung von Temperaturen in der Nähe 77 k mit Flüssigstickstoff Für die teure, spröde und empfindliche Keramik Hochtemperatur -Supraleiter. Trotzdem gibt es viele technologische Anwendungen der Supraleitung, einschließlich supraleitende Magnete.

Siehe auch

Fußnoten

  1. ^ Der Widerstand von Kupfer ist ungefähr 1.7×10–8Ωym.[4]
  2. ^ Für einen frischen Energizer E91 AA -alkalische Batterie variiert der interne Widerstand von 0,9 Ω bei –40 ° C., zu 0,1 Ω bei +40 ° C..[6]
  3. ^ A 60 w Glühbirne (in den USA, mit 120 v Netzstrom) Zeichnet RMS -Strom 60 w/120 v = 500 mAso ist sein Widerstand 120 v/500 mA = 240 Ω. Der Widerstand von a 60 w Glühbirne in Europa (230 V Netze) ist 900 Ω. Der Widerstand eines Filaments ist temperaturabhängig; Diese Werte sind für den Zeitpunkt, an dem das Filament bereits erhitzt ist und das Licht bereits leuchtet.
  4. ^ 100 kΩ Für trockene Hautkontakt, 1 kΩ Für nasse oder gebrochene Hautkontakt. Hochspannung bricht die Haut ab und senkt den Widerstand auf 500 Ω. Andere Faktoren und Bedingungen sind ebenfalls relevant. Weitere Informationen finden Sie in der elektrischer Schock Artikel und NIOSH 98-131.[7]
  5. ^ Sehen Elektrischer Widerstand und Leitfähigkeit für einen Tisch. Der Temperaturkoeffizient des Widerstands ist ähnlich, aber nicht identisch mit dem Temperaturkoeffizienten des Widerstands. Der kleine Unterschied ist auf Wärmeausdehnung Ändern der Abmessungen des Widerstands.

Verweise

  1. ^ a b Brown, Forbes T. (2006). Engineering-Systemdynamik: Ein einheitlicher graphzentrischer Ansatz (2. Aufl.). Boca Raton, Florida: CRC Press. p. 43. ISBN 978-0-8493-9648-9.
  2. ^ a b Kaiser, Kenneth L. (2004). Elektromagnetische Kompatibilität Handbuch. Boca Raton, Florida: CRC Press. S. 13–52. ISBN 978-0-8493-2087-3.
  3. ^ Fink & Beaty (1923). "Standardhandbuch für Elektroingenieure". Natur (11. Aufl.). 111 (2788): 17–19. Bibcode:1923natur.111..458r. doi:10.1038/111458a0. HDL:2027/MDP.39015065357108. S2CID 26358546.
  4. ^ Cutnell, John D.; Johnson, Kenneth W. (1992). Physik (2. Aufl.). New York: Wiley. p. 559. ISBN 978-0-471-52919-4.
  5. ^ McDonald, John D. (2016). Elektrikumspunkte Engineering (2. Aufl.). Boca Raton, Florida: CRC Press. S. 363ff. ISBN 978-1-4200-0731-2.
  6. ^ Batterieinterer Widerstand (PDF) (Bericht). Energizer Corp.
  7. ^ "Arbeiter Todesfälle durch Stromschlag" (PDF). Nationales Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheit. Veröffentlichung Nr. 98-131. Abgerufen 2. November 2014.
  8. ^ Zhai, Chongpu; Gan, Yixiang; Hanaor, Dorian; Proust, Gwénaëlle (2018). "Stressabhängiger elektrischer Transport und seine universelle Skalierung in körnigen Materialien". Extreme Mechanics Letters. 22: 83–88. Arxiv:1712.05938. doi:10.1016/j.eml.2018.05.005. S2CID 51912472.
  9. ^ Ward, M. R. (1971). Elektrotechnikwissenschaft.McGraw-Hill.S. 36–40.
  10. ^ Meyer, Sebastian;et al.(2022), "Charakterisierung des Verformungszustands von Magnesium durch elektrischen Widerstand", Band 215, Scripta materialia, vol.215, p.114712, doi:10.1016/j.scriptamat.2022.114712, S2CID 247959452

Externe Links