Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ Таблица

Удельное сопротивление нержавеющей стали

• Свойства

  Таблица технических характеристик

• Преимущества
• Виды

В современном мире нержавейка является незаменимым материалом при производстве разных разновидностей изделий. Она применяется в пищевой, медицинской, металлургической и военной промышленности.

Свойства нержавейки

Сегодня такой материала, как нержавейка является достаточно популярным при производстве многих изделий промышленного и бытового назначения. Нержавеющая сталь представляет собой материал, который производится из стали с добавлением отдельных примесей, которые замедляют или делают процесс образования коррозии на металле невозможным.

Основным достоинством нержавеющей стали является то, что она обладает высоким уровнем устойчивости к появлению ржавчины.

В зависимости от добавленных к стали элементов нержавейка может обладать разными внешними качествами и свойствами. Если каких-либо примесей будет больше или меньше, то процесс коррозии либо будет вообще невозможен, либо он появится спустя длительное время использования предметов, созданных из данного материала.

Нержавеющая сталь применяется для производства промышленного и бытового оборудования, посуды и многих других вещей, которые сталкиваются с влиянием агрессивной среды.

На промышленных предприятиях нержавейку получают путем добавления к стали таких элементов, как:

• медь,
• никель,
• хром,
• марганец.

В зависимости от того, какие виды стали производятся, определяется количество тех или иных элементов в нержавейке. Благодаря данным веществам сталь меняет свои физические и химические свойства, что позволяет использовать этот, материал для изготовления разного рода продукции.

Все добавляемые к стали элементы влияют на ее качества. Для того чтобы получить материал, устойчивый к появлению коррозии и обладающий высоким уровнем прочности, добавляется:

• молибден, 
• марганец, 
• титан, 
• никель. 

В стали также не обойтись и без таких элементов, как

• марганец, 
• фосфор, 
• сера,
• кремний,

которые являются частью железной руды. Они являются верными спутниками этого материала для производства нержавейки. На ее качества они практически не влияют.

Нержавейка сама по себе является уникальным материалом. Она не только обладает рядом преимуществ, но и отличными внешними качествами. Ее сияющая поверхность позволяет использовать этот материал в качестве декоративной отделки зданий и ограждений. Нержавеющая сталь чаще всего становится основной для создания перил для лестниц.

Таблица. Технические характеристики нержавейки

Удельное сопротивление — сталь

Удельное сопротивление стали растет, достигая максимального значения при 850 — 875 С.
 

Удельное сопротивление стали рст вычисляется по кривым ( см. рис. 2.3) для среднего значения индукции в пластинах.
 

Увеличение удельного сопротивления стали приводит к увеличению индукции и уплощению кривой распределения ее по толщине листа.
 

Кремнезем повышает удельное сопротивление стали, что снижает потери на вихревые токи. Кремний вызывает распад цементита Fe3C — вредной примеси в стали, резко понижающей ее магнитные характеристики. Кремний также способствует росту кристаллов железа, что повышает уровень магнитных характеристик стали. Введение больших количеств кремния в сталь улучшает все магнитные характеристики, но вызывает ее повышенную хрупкость, исключающую изготовление из нее штампованных деталей.
 

Добавка кремния значительно повышает удельное сопротивление стали, уменьшая, таким образом, потери на вихревые токи; при этом уменьшаются также потери на гистерезис. Соответствующей обработкой удается повысить качество кремнистой стали. Штампуют листы для изделия так, чтобы сталь в изделии намагничивалась именно вдоль прокатки.
 

С увеличением процента содержания кремния повышается удельное сопротивление стали, а следовательно, уменьшаются потери на гистерезис и вихревые токи.
 

Чтобы еще больше ослабить вихревые токи, увеличивают удельное сопротивление стали путем добавления в нее около 4 кремния. Такая сталь называется легированной.
 

Чтобы еще больше ослабить вихревые токи, увеличивают удельное сопротивление стали путем добавления в нее около 4 % кремния. Такая сталь называется легированной.
 

Отметим, что при температуре выше 800 С, удельные сопротивления сталей различных сортов почти одинаковы.
 

Особенности вычислений электросопротивления

Измерение электросопротивления металлов осуществляется при помощи специальных измерительных приборов — микроомметров. На сегодняшний день они выпускаются в цифровом формате, поэтому информация, полученная с их помощью, отличается высокой достоверностью. Объясняется это тем, что металлические изделия характеризуются высокой степенью проводимости и обладают предельно низким сопротивлением.

При использовании микроомметров появляется возможность быстро и безошибочно установить качество контакта и понять, какое электросопротивление оказывают катушки трансформаторов, генераторов, электрических шин, а также электродвигателей.

Используя данные электроприборы, можно с легкостью определить наличие включений других металлов в заготовке. К примеру, вольфрамовый слиток, обработанный золотым напылением, будет показывать проводимость наполовину меньшую, чем слиток золота, не имеющий примесей. Применяя данную методику, можно диагностировать внутренние неисправности и пустоты в проводниках.

Удельное сопротивление — сталь

При переменном магнитном потоке применяется листовая электротехническая сталь — специальная сталь с добавкой кремния, который увеличивает удельное сопротивление стали, но несколько затрудняет ее обработку.
 

Наивыгоднейшая величина сечения сердечника реле определяется при выборе оптимальной величиной площади полюсного наконечника из условия для наибольшей условной работы по формуле ( 4 — 85), так как удельное сопротивление стали магнитопро-вода Кж зависит от сечения сердечника.
 

Наивыгоднейшая величина диаметра ( сечения) сердечника может быть определена при выборе оптимальной величины площади полюсного наконечника из условия для наибольшей условной работы согласно формуле ( 4 — 98), так как удельное сопротивление стали магнитопровода Rm зависит от сечения сердечника.
 

Сопротивление стали при переменном токе определено по диаграмме Л. Р. Неймана для t 20 С. Удельное сопротивление стали при постоянном токе принято равным 140 ом-мм / км.
 

Электропроводность стали, даже с малым количеством примесей, сравнительно невелика. Это удельное сопротивление стали относится к прохождению через нее постоянного тока; при переменном токе, благодаря магнитным свойствам стали, активное сопротивление ее и потери мощности в ней еще более возрастают.
 

Для стали этот коэфициент не является постоянной величиной; зависимость с от Т дана на фиг. При комнатной температуре удельное сопротивление стали изменяется в широких пределах при изменении ее химического состава.
 

Электротехническая сталь является магнитомягким материалом. Для улучшения ее магнитных характеристик в нее вводят кремний, который повышает величину удельного сопротивления стали, что приводит к уменьшению потерь на вихревые токи. Широко применяют несколько видов электротехнической стали: тонколистовую нелегированную, сортовую нелегированную, тонколистовую, легированную кремнием. Все виды сталей — низкоуглеродистые.
 

Электротехническая сталь является магнитно-мягким материалом. Для улучшения ее магнитных характеристик в нее вводят кремний, который также повышает величину удельного сопротивления стали, что приводит к уменьшению потерь на вихревые токи.
 

Вычислить наибольшую температуру в стальной шине размером 100 х 10 мм2, по которой протекает постоянный ток / 1000А, расположенной в спокойном воздухе таким образом, что теплоотдача с ее поверхности в окружающее пространство происходит с одной широкой ее плоскости. Удельное сопротивление стали р 13 — 10 — 8 Ом — м и ее теплопроводность X 40 Вт / ( м-град) принять не зависящими от температуры.
 

Несмотря на дешевизну, сравнительную распространенность и хорошую механическую прочность, сталь в качестве проводникового материала применяют сравнительно редко. Электропроводность стали, даже с малым количеством примесей, сравнительно невелика. Это удельное сопротивление стали относится к прохождению через нее постоянного тока; при переменном токе благодаря магнитным свойствам стали активное сопротивление ее и потери мощности в ней еще более возрастают.
 

Электрическое сопротивление соединения двух круглых пластин определяется выражением Rl / 2 ak, где а — радиус соединения и k — удельная проводимость металла. При нагрузке 30 кГ сопротивление равно 5 — 10 — 5 Ом. Предел текучести и удельное сопротивление стали соответственно равны 60 кГ / мм2 и 4 — 10 — 5 Ом / см. Рассчитайте число контактов, предполагая, что их проводимости — аддитивные величины.
 

Сталь с низким содержанием кремния имеет меньшую магнитную проницаемость и большие магнитные потери, а также большое магнитное насыщение. Стали с высоким содержанием кремния имеют меньшие потери на вихревые токи и гистерезис и высокую магнитную проницаемость в слабых и средних полях. Присадка кремнием снижает плотность и повышает удельное сопротивление стали.
 

Для стали этот коэфициент не является постоянной величиной; зависимость с от Т дана на фиг. При комнатной температуре удельное сопротивление стали изменяется в широких пределах при изменении ее химического состава. При этой температуре обе стали имеют одинаковую структуру ( аустенит) и в связи с этим — близкие электрические свойства. Поэтому удельное сопротивление стали при комнатной температуре не является вполне точным показателем интенсивности выделения тепла при ее сварке.
 

Воздействие температур на замеры

Некоторые проводники при низких или высоких температурах могут оказывать существенное воздействие на показатели измерительной аппаратуры. Например, если подсоединить к гальваническому элементу свернутую по спирали проволоку и затем подключить к данной цепи амперметр, будет заметно, как уменьшаются показания измерительного прибора по мере нагревания проводника.

Силе тока присуща обратно пропорциональная зависимость от противодействия. Можно прийти к заключению, что вследствие повышения температуры электропроводимость металла сокращается. Такими свойствами обладают все металлические проводники в той или иной степени, однако у отдельных сплавов изменения электропроводимости практически не происходят.

Интересно отметить, что у жидких проводников и некоторых твердых неметаллов имеется тенденция к уменьшению своего сопротивления при повышении температуры. Но и это свойство металлов ученым удалось обратить в свою пользу. Располагая данными о температурном коэффициенте сопротивления (α) при нагревании отдельных материалов, возможно определять наружную температуру.

Металлопленочные резисторы обладают отличными свойствами термостабильности. Это можно достичь не только благодаря низкому удельному сопротивлению материала, но и благодаря механическому устройству самого терморезистора. Для производства резисторов используется большое количество разнообразных сплавов и металлов.

Удельное сопротивление — проводник

Удельное сопротивление проводника зависит от температуры, давления, материала и др., вследствие чего от этих же факторов зависит и сопротивление проводника. Наибольшее практическое значение имеет зависимость удельного сопротивления, а следовательно, и сопротивления проводника, от температуры. В общем случае эта зависимость достаточно сложна.
 

Удельное сопротивление проводников является величиной не постоянной, а зависящей от температуры. Для всех металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры. При небольших колебаниях температуры зависимость удельного сопротивления от температуры следует линейному закону. Для каждого металла существует определенный температурный коэффициент сопротивления а, который определяет собой изменение удельного сопротивления проводника, отнесенное к одному ому при повышении температуры на ГС.
 

Удельное сопротивление проводников лежит в пределах от 10 — 6 до 10 — 2 ом-см, а технических диэлектриков от 109 до 1020 ом-см. Эти пределы в известной мере условны, но приближенно отражают установившиеся в технике представления.
 

Удельное сопротивление проводника представляет собой сопротивление провода длиной I м и площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20 С.
 

Удельное сопротивление проводников и непроводников зависит от температуры.
 

Удельное сопротивление проводников первого рода зависит от температуры. Как правило, с ростом температуры оно повышается. Исключение составляют графит и уголь.
 

Чем меньше удельное сопротивление проводника, тем меньшее количество тепла ( при том же токе) в нем выделяется. При состоянии сверхпроводимости, когда удельное сопротивление становится неизмерим э малым, в проводнике при прохождении тока не выделяется сколько-нибудь заметного количества тепла. Так как при этом энергия тока никуда не тратится, то раз возбужденный в замкнутом сверхпроводнике то; поддерживается в нем неопределенно долго без затраты энергии извне.
 

Изменение удельного сопротивления проводника под действием растягивающих или сжимающих усилий называют тензорезистивным эффектом. Он характеризуется тензочувст-вительностью, устанавливающей связь между относительным изменением сопротивления и относительной деформацией.
 

Здесь р — удельное сопротивление проводника, остальные обозначения расшифрованы в предыдущей задаче.
 

От чего зависит удельное сопротивление проводника.
 

Если бы величина удельного сопротивления проводника р не зависела от его температуры, соотношение между допустимой плотностью тока / 1ДОп и допустимым превышением температуры проводника при коротком замыкании было бы относительно простым. В действительности удельное сопротивление р изменяется с нагревом проводника, и соотношение между плотностью тока и превышением температуры получается более сложным.
 

Чтобы повысить величину удельного сопротивления проводников, применяют сплавы нескольких металлов. Установлено, что только сплавы с неупорядоченной структурой обладают повышенными значениями удельного сопротивления и малыми значениями температурного коэффициента сопротивления. Сплавами с неупорядоченной структурой называются такие, в кристаллической решетке которых нет правильного чередования атомов металлов, составляющих сплав. Эти сплавы составляют группу проводниковых материалов с большим удельным сопротивлением и малыми значениями температурного коэффициента удельного сопротивления. Все перечисленные группы проводников обладают высокой пластичностью, позволяющей получать провода диаметром до 0 01 мм и ленты толщиной 0 05 — 0 1 мм.
 

Величина р называется удельным сопротивлением проводника.
 

Ом; Р — удельное сопротивление проводника.
 

При этом учитывается возрастание удельного сопротивления проводника при его нагреве.
 

Определение — удельное объемное сопротивление

Определение удельного объемного сопротивления pv позволяет оценивать наличие в диэлектрике различного рода примесей.
 

Для определения удельного объемного сопротивления после пребывания пленки знали в камере с относительной влажностью 95 — 98 % при 50 2 С в течение 48 ч пластинку вынимают из камеры и просушивают между листами фильтровальной бумаги.
 

Для определения удельного объемного сопротивления при повышенной температуре термостат вместе с электродами нагревают до требуемой температуры, затем в термостат помещают испытуемый образец лакоткани. При достижении образцом требуемой температуры проводят измерение.
 

Для определения удельного объемного сопротивления после воздействия влажной среды образцы лакотканей помещают на 24 ч в гигростат с относительной влажностью 95 2 % при температуре 20 2 С. Образцы, вынутые из гигростата, немедленно испытывают при температуре 15 — 35 С. При этом время с момента извлечения образца из гигростата до окончания испытания не должно превышать 5 мин.
 

Для определения поверхностного и удельного объемного сопротивления на фольгиро-ванной стороне образца вытравливают электроды в соответствии с рис. 29.119. Если материал фольгирован с двух сторон, то фольгу со второй стороны полностью стравливают.
 

При определении удельного объемного сопротивления диэлектрика учитывают только сквозной ток. В большинстве случаев в измеряемых образцах диэлектриков сквозной ток устанавливается сравнительно быстро. Поэтому при определении удельного объемного сопротивления отсчет тока делают через 1 мин после включения постоянного напряжения на образец.
 

При определении удельного объемного сопротивления диэлектрика учитывают только сквозной ток. В большинстве случаев в измеряемых образцах диэлектриков сквозной ток устанавливается сравнительно быстро. Поэтому при определении удельного объемного сопротивления отсчет тока делают через 1 мин после включения постоянного напряжения на образец. В работах академика А. Ф. Иоффе и его учеников экспериментально было доказано образование внутри диэлектрика объемных поляризационных зарядов, вызывающих искажение электрического поля.
 

Погрешности при определении удельного объемного сопротивления могут быть вызваны недостаточно плотным контактом между электродами и образцом; плохой контакт приводит к появлению переходного сопротивления, которое завышает измеряемое сопротивление диэлектрика.
 

Так как эти уравнения служат для определения соответственного удельного объемного сопротивления любого проводника и удельного сопротивления, отнесенного к весу, то, следовательно, имеются две процентные величины удельной проводимости для любого проводника.
 

Прибор ПУС-1 ( рис. 6) предназначен для определения удельного объемного сопротивления лакокрасочных материалов и установления возможности применения их для окраски в электрическом поле.
 

Авторы считают, что для полноты картины необходимо ввести для снятой с газопровода изоляции определение удельного объемного сопротивления, причем это определение необходимо производить не позже чем через сутки после взятия пробы.
 

Высокое удельное объемное электрическое сопротивление

Высокое удельное объемное электрическое сопротивление ( до 1017 ом-см) фторопласт-40 сохраняет до 120 — 130 С. При температуре 150 С оно снижается до 10й ом-см.
 

Высокое удельное объемное электрическое сопротивление пластификатора не является достаточным условием для получения пластифицированного материала, также обладающего высоким удельным объемным электрическим сопротивлением. Согласно данным работы , единственным удовлетворительным методом определения пригодности пластификатора для получения пластифицированных полимеров с определенным комплексом диэлектрических свойств является оценка диэлектрических характеристик конечного материала.
 

Высокое удельное объемное электрическое сопротивление BN-волокна ( Ю14 и 10ю Ом-см при температурах 25 и 800 С соответственно) оказалось неожиданным, так как графит, близкий по строению, является прекрасным проводником.
 

Фторопласт-3 имеет чрезвычайно высокое удельное объемное электрическое сопротивление и хорошую электрическую прочность. Кроме того, он не смачивается и не набухает в воде, поэтому его диэлектрические свойства не меняются в условиях повышенной влажности.
 

Полимерные ленты обладают достаточной химической стойкостью, высоким удельным объемным электрическим сопротивлением, низким водопоглощением и длительным сроком службы.
 

Фторопласт-3 ( ВТУ МХП М-518-54) характеризуется очень высоким удельным объемным электрическим сопротивлением IT хорошей электрической и механической прочностью; в условиях повышенной влажности не изменяет своих диэлектрических свойств, не смачивается водой, несколько уступает по химической стойкости фторопласту-4; плавится при температуре 210 С, не обладает текучестью на холоде.
 

При относительно большой толщине двойного электрического слоя у поверхности жидкостей, имеющих высокое удельное объемное электрическое сопротивление ( способных электризоваться при движении в заземленных металлических трубах), происходит электризация уже при не очень интенсивном разбрызгивании, вызывая увеличение напряженности поля у поверхности.
 

Высокое удельное объемное электрическое сопротивление пластификатора не является достаточным условием для получения пластифицированного материала, также обладающего высоким удельным объемным электрическим сопротивлением. Согласно данным работы , единственным удовлетворительным методом определения пригодности пластификатора для получения пластифицированных полимеров с определенным комплексом диэлектрических свойств является оценка диэлектрических характеристик конечного материала.
 

Характерные опасности возникновения аварийных ситуаций на производственных объектах с хлором обусловлены его физико-химическими свойствами: высокой химической активностью и способностью взаимодействовать с восстановителями ( водородом), непредельными углеводородами, аммиаком и другими веществами; высоким удельным объемным электрическим сопротивлением; способностью хлора гидролизоваться в присутствии воды с образованием агрессивных хлороводородной и хлорноватистой кислот; высоким удельным объемным расширением жидкого хлора при изменении температуры; большой плотностью хлора и его низкой растворимостью в воде.
 

Характерные опасности возникновения аварийных ситуаций на производственных объектах с хлором обусловлены его физико-химическими свойствами: высокой химической активностью и способностью взаимодействовать с восстановителями ( водородом), непредельными углеводородами, аммиаком и другими веществами; высоким удельным объемным электрическим сопротивлением; способностью хлора гидролизоваться в присутствии воды с образованием агрессивных хлороводородной и хлорноватистой кислот; высоким удельным объемным расширением жидкого хлора при изменении температуры; большой плотностью хлора и его низкой растворимостью в воде.
 

Фосфатные цементы — водостойки и достаточно устойчивы в кислых средах. Их высокое удельное объемное электрическое сопротивление ( Ю8 — 1010 Ом / м) обусловливает возможность использования фосфатных цементов в качестве диэлектрических материалов.
 

Удельное сопротивление — сплав

Удельное сопротивление сплавов определяется в основном наличием примесей и нарушением структуры входящих в них металлов. При этом атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. На рис. 4.2 представлена зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор. Эта зависимость наглядно иллюстрирует отмеченные выше явления.
 

Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от нуля до 100 % представлена графически на фиг. Обычно при этом наблюдается определенная закономерность и для изменения ТКр: относительно высокими значениями температурного коэффициента удельного сопротивления обладают чистые металлы, а у сплавов ТКр меньше и даже может достигать небольших отрицательных значений ( фиг.
 

Увеличение содержания марганца повышает удельное сопротивление сплава, но резко ухудшает его механические свойства. Использование выплавленного алюминия не рекомендуется: при повторном использовании резко снижается его пластичность.
 

По сравнению с никелем удельное сопротивление сплава никеля с железом в три раза больше, что позволяет упростить конструкцию чувствительного элемента и повысить ее надежность. Характеристики этого сплава не одинаковы от партии к партии, в связи с чем необходимо применять индивидуальную градуировку.
 

По оси ординат отложены величины, пропорциональные концентрации растворенного металла ( разница между удельным сопротивлением сплава и удельным сопротивлением чистого щелочного металла), по оси абсцисс — падение напряжения. По наклону прямой на логарифмическом графике определяют коэффициент электродиффузии К.
 

Как уже указывалось, примеси н нарушения правильной структуры металлов увеличивают их удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор, от изменения содержания каждого из них в пределах от 0 до 100 % представлена на рнс.
 

Зависимость удельного сопротивления от состава в твердых сплавах выражается двумя правилами. Правило Нордгейма гласит, что удельное сопротивление сплава должно быть приблизительно пропорционально произведению молярных долей двух компонентов; по правилу Линде скорость увеличения сопротивления с повышением концентрации в разбавленных сплавах должна быть пропорциональна квадрату разницы валентности компонентов.
 

Сплавы хрома, алюминия и железа могут обладать высокой нагревостойкостью при повышенном содержании хрома ( до 65 %) и тщательном удалении из состава углерода. По мере увеличения содержания хрома растет удельное сопротивление сплава, однако волочение проволоки становится затруднительным. Так, из сплава, содержащего 20 % хрома, может прокатываться проволока диаметром не менее 0 3 мм, а из сплавов с содержанием 25 % Сг — проволока диаметром не менее 6 мм. Хромоалюминиевые сплавы выпускаются четырех типов. Однако механическая обработка большинства сплавов этого типа затруднена ввиду его хрупкости. Хромоалюминиевые сплавы применяются в основном для мощных нагревательных элементов.
 

Третья особенность электропроводности металлов также связана с правилом Маттиссена. Эта особенность заключается в том, что удельное сопротивление сплава всегда выше, чем удельное сопротивление металлов, составляющих этот сплав.
 

Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.