Formuły przewodności, obliczenia, przykłady, ćwiczenia

przewodnictwo Od kierowcy jest zdefiniowany jako łatwość, jaką musi przegapić prąd elektryczny. Zależy to nie tylko od materiału używanego do jego produkcji, ale także od jego geometrii: długość i obszar przekroju.

Symbol użyty do przewodnictwa jest g i jest odwrotnością rezystancji elektrycznej r, nieco bardziej znanej wielkości. Międzynarodowa jednostka systemowa, jeśli przewodność jest odwrotnością Ohmio, oznaczonej jako ω^-1 i otrzymuj nazwę Siemens (S).

Rysunek 1. Przewodnictwo zależy od geometrii materiału i kierowcy. Źródło: Pixabay.

Inne terminy stosowane w energii elektrycznej, które brzmią podobnie do przewodnictwa i są powiązane przewodność i napędowy, Ale nie należy ich zdezorientować. Pierwszy z tych warunków jest właściwością wewnętrzną substancji, z którą produkowany jest kierowca, a drugi opisuje przepływ ładunku elektrycznego.

Dla przewodnika elektrycznego o stałym przekroju obszaru DO, długość L i przewodność σ, Przewodnictwo jest podane przez:

G = σ.DO

Do większej przewodności, większa przewodnictwo. Im większy obszar krzyżowy, tym większa łatwość kierowcy, aby pozwolić obecnemu przejść. Przeciwnie, im większa długość l, tym niższa przewodność, ponieważ obecni nośnicy tracą więcej energii w dłuższych podróżach.

[TOC]

Jak obliczane jest przewodnictwo?

Przewodnictwo G dla przewodnika o stałym obszarze przekroju jest obliczane zgodnie z podanym powyżej równaniem. Jest to ważne, ponieważ jeśli przekrój nie jest stał.

Ponieważ jest to odwrotność oporu, przewodność g można obliczyć, wiedząc, że:

Może ci służyć: kwantowy model mechaniczny atomu

G = 1/r

W rzeczywistości oporność elektryczna kierowcy można mierzyć bezpośrednio za pomocą multimetru, aparatu, który również mierzy prąd i napięcie.

Jednostki kierowców

Jak stwierdzono na początku, jednostką przewodnictwa w systemie międzynarodowym jest Siemens (. Mówi się, że kierowca ma przewodność 1 s, jeśli prąd, który go przekracza.

Zobaczmy, jak to jest możliwe poprzez prawo Ohma, jeśli jest napisane pod względem przewodnictwa:

V = i.R = I/G

Gdzie V Jest to napięcie lub różnica potencjałów między końcami kierowcy i Siema Intensywność prądu. Jeśli chodzi o te wielkości, formuła pozostaje taka:

G = I/V

Dawniej jednostką przewodnictwa była MHO (om napisane wstecz) oznaczone jako ʊ, która jest stolicą lub odwróconą omegą. Ta notacja została nieużywana i została zastąpiona przez Siemens Na cześć niemieckiego inżyniera i wynalazcy Ernst von Siemens (1816–1892), pioniera telekomunikacji, ale oba są całkowicie równoważne.

1 MHO = 1 Siemens = 1 A/V (Ampere/Volt)

Rysunek 2. Przewodnictwo kontra oporność. Źródło: Wikimedia Commons. Think Tank [CC o 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

W innych systemach pomiarowych Statsiemens (Stats) (w systemie CGS lub centymetrowym-gramowym) i Absiemens (ABS) (Elektromagnetyczny system CGS) z „S” na końcu, bez wskazania pojedynczego lub liczby mnogiej, ponieważ pochodzą one z właściwej nazwy.

Niektóre równoważności

1 statystyki = 1.11265 x 10 ^-12 Siemens

1 abs = 1 x 10⁹ Siemens

Przykłady

Jak wspomniano wcześniej, mając opór, przewodność jest natychmiast znana przy określaniu wartości odwrotnej lub wzajemnej. W ten sposób oporność elektryczna 100 omów jest równoważna 0.Na przykład 01 Siemens.

Poniżej dwa kolejne przykłady używania przewodności:

Może ci służyć: szok magnetyczny: jednostki, wzory, obliczenia, przykłady

Przewodność i przewodnictwo

Są to różne warunki, jak już wskazano. Przewodnictwo jest właściwością substancji, z którą jest tworzony kierowca, podczas gdy kierowca jest typowy dla kierowcy.

Przewodność można wyrazić w kategoriach G jako:

σ = g.(The)

Następnie tabela z przewodnictwem często używanych materiałów przewodzących:

Tabela 1. Przewodność, opór i współczynnik termiczny niektórych przewodów. Temperatura odniesienia: 20 ° C.

Metal	σ x 106 (CZŁEK)	ρ x 10-8 (Ω.M)	α ºC-1
Srebro	62.9	1.59	0.0058
Miedź	56.5	1.77	0.0038
Złoto	41.0	2.44	0.0034
Aluminium	35.4	2.82	0.0039
Wolfram	18.0	5.60	0.0045
Żelazo	10.0	10.0	0.0050

Rezystancje równolegle

Kiedy mają obwody z równoległymi rezystancjami, czasami konieczne jest uzyskanie równoważnego oporu. Znajomość równoważnej wartości rezystancji pozwala zastąpić zestaw rezystancji dla pojedynczej wartości.

Rysunek 3. Związek oporu równolegle. Źródło: Wikimedia Commons. Nie dostarczył autora, który można odczytać w maszynie. Zakładał Sotake (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich). [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/]].

W tej konfiguracji oporności równoważny opór jest podany przez:

Ale jeśli piszesz pod względem przewodnictwa, jest on bardzo uproszczony:Dlatego:

G_Eq = G₁ + G₂ + G₃ +... G_N

To znaczy równoważny przewodnictwo jest sumą przewodnictwa. Jeśli chcesz poznać równoważny opór, wynik jest po prostu zainwestowany.

Ćwiczenia

- Ćwiczenie 1

a) Napisz prawo Ohma pod względem przewodnictwa.

b) Znajdź przewodność 5 drutu wolframowego 5.4 cm długości i 0.Średnica 15 mm.

c) Teraz przepuszcza się prąd 1.5 A dla drutu. Jaka jest potencjalna różnica między końcami tego kierowcy?

Może ci służyć: 31 rodzajów siły w fizyce i ich cechy

Rozwiązanie

Z poprzednich sekcji musisz:

V = I/G

G = σ.DO

Zastępując to drugie w pierwszym, pozostaje tak:

V = i /(σ.A/l) = i.L / σ.DO

Gdzie:

-I jest intensywnością prądu.

-L to długość kierowcy.

-σ to przewodność.

-A to obszar przekroju.

Rozwiązanie b

Aby obliczyć przewodność tego drutu wolframowego, wymagana jest jego przewodność, co można znaleźć w tabeli 1:

σ = 18 x10⁶ CZŁEK

L = 5.4 cm = 5.4 x 10^-2 M

D = 0. 15 mm = 0.15 x 10^-3 M

A = π.D² / 4 = π . (0.15 x 10^-3 M)² / 4 = 1.77 x 10^-8 M²

Zastąpienie w równaniu:

G = σ.A/L = 18 x10⁶ CZŁEK . 1.77 x 10^-8 M² / 0.15 x 10^-3 M = 2120.6 s.

Rozwiązanie c

V = I/G = 1.5 A / 2120.6 s = 0.71 mv.

- Ćwiczenie 2

Znajdź równoważny opór w następującym obwodzie i wiedząc, że ja_albo = 2 A, oblicz i_X i moc rozproszona przez obwód:

Rysunek 4. Obwód z równoległymi rezystancjami. Źródło: Alexander, C. 2006. Podstawy obwodów elektrycznych. 3. Wydanie. McGraw Hill.

Rozwiązanie

Rezystancje są wymienione: r₁= 2 Ω; R₂= 4 Ω; R₃= 8 Ω; R₄= 16 Ω

Przewodnictwo jest następnie obliczane w każdym przypadku: g₁ = 0.5 ʊ; G₂ = 0.25 ʊ; G₃ = 0.125 ʊ; G₄ = 0.0625 ʊ

I wreszcie sumują się, jak wskazano wcześniej, aby znaleźć równoważny przewodnictwo:

G_Eq = G₁ + G₂ + G₃ +... G_N = 0.5 ʊ + 0.25 ʊ + 0.125 ʊ + 0.0625 ʊ = 0.9375 ʊ

Dlatego r_Eq = 1.07 Ω.

Napięcie w r₄ jest v₄ = i_albo. R₄ = 2 a . 16 Ω = 32 V i jest taki sam dla wszystkich rezystancji, ponieważ są one połączone równolegle. Wówczas można znaleźć prądy krążące dla każdego oporu:

-Siema₁ = V₁ /R₁ = 32 v / 2 Ω = 16 a

-Siema₂ = V₂ /R₂ = 32 v / 4 Ω = 8 a

-Siema₃ = V₃ /R₃ = 32 v / 8 Ω = 4 a

-Siema_X = i₁ +  Siema₂ +  Siema₃ + Siema_albo = 16 + 8 + 4 + 2 a = 30 a

Wreszcie, rozproszona moc P to:

P = (i_X)². R_Eq = 30 do x 1.07 Ω = 32.1 w

Bibliografia

1. Alexander, c. 2006. Podstawy obwodów elektrycznych. 3. Wydanie. McGraw Hill.
2. MEGAMPERE / MILLIVOLT DO CALLATURA ABSIEMENS. Odzyskane z: Pinkbird.org.
3. Garcia, L. 2014. Elektromagnetyzm. 2. Wydanie. Uniwersytet przemysłowy Santander. Kolumbia.
4. Knight, r.  2017. Fizyka dla naukowców i inżynierii: podejście strategiczne.  osoba.
5. Roller, d. 1990. Fizyczny. Energia elektryczna, magnetyzm i optyka. Tom II. Redakcja Reverted.
6. Wikipedia. Przewodnictwo elektryczne. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.
7. Wikipedia. Siemens. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.