ΚΕΚ E.DIS.I.NET A.E.E ΣΟΙΥΕΙΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΙΑ ΗΛΕΚΣΡΙΚΕ ΕΓΚΑΣΑΣΑΕΙ ΣΙ ΕΙΝΑΙ ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΡΕΤΜΑ

Transcript

1 ΚΕΚ E.DIS.I.NET A.E.E ΣΟΙΥΕΙΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΙΑ ΗΛΕΚΣΡΙΚΕ ΕΓΚΑΣΑΣΑΕΙ ΣΙ ΕΙΝΑΙ ΣΟ ΗΛΕΚΣΡΙΚΟ ΡΕΤΜΑ Όια ηα πιηθά ζώκαηα απνηεινύληαη από άηνκα. Κάζε άηνκν κε ηε ζεηξά ηνπ απνηειείηαη από έλαλ ππξήλα, γύξω από ηνλ νπνίν πεξηζηξέθνληαη κηθξνζθνπηθά ζωκαηίδηα πνπ ιέγνληαη ειεθηξόληα. Τα ειεθηξόληα δηαζέηνπλ αξλεηηθό θνξηίν, πνπ εμηζνξξνπείηαη από ην ζεηηθό θνξηίν ηνπ ππξήλα. Σε νξηζκέλα πιηθά πνπ ιέγνληαη κέηαιια, ν ππξήλαο δελ κπνξεί λα ζπγθξαηήζεη ηα ειεθηξόληα ζηαζεξά ζηελ ηξνρηά ηνπο θη έηζη απηά πεξηθέξνληαη ειεύζεξα ζην εζωηεξηθό ηνπ πιηθνύ. Σε ζπλεζηζκέλεο ζπλζήθεο, ε θίλεζε ηνπο γίλεηαη ηπραία, αλ όκωο εθαξκνζηεί κηα δηαθνξά δπλακηθνύ ζηα άθξα ηνπ πιηθνύ, ηόηε ηα ειεθηξόληα, κηαο θαη είλαη αξλεηηθά θνξηηζκέλα, έιθνληαη από ην ζεηηθό πόιν ηεο πεγήο θαη επνκέλωο θηλνύληαη όια καδί πξνο ηελ ίδηα θαηεύζπλζε. Απηήλ ηελ ζπληνληζκέλε θίλεζε ηωλ ειεθηξνλίωλ ηελ νλνκάδνπκε ειεθηξηθό ξεύκα. Γη απηό άιιωζηε από ηα κέηαιια πεξλά ειεθηξηθό ξεύκα (αγωγνί), ελώ από άιια πιηθά, όπωο ην πιαζηηθό ή ην μύιν πνπ δελ έρνπλ ειεύζεξα ειεθηξόληα δελ πεξλά (κνλωηέο). ΚΕΚ E.DIS.I.NET A.E.E. Σηνηρεία Ηιεθηξνινγίαο Ηιεθηξηθέο Εγθαηαζηάζεηο Σει. 1

2 Η ΗΛΕΚΣΡΙΚΗ ΑΝΣΙΣΑΗ Όηαλ ην ειεθηξηθό ξεύκα ξέεη κέζα από έλα κεηαιιηθό αγωγό, ηόηε ηα ειεύζεξα ειεθηξόληα θηλνύληαη αλάκεζα ζηα άηνκα ηνπ αγωγνύ. Τα άηνκα ζην κεηαιιηθό πιέγκα δελ είλαη αθίλεηα. Πάιινληαη γύξω από ηελ ζέζε ηζνξξνπίαο ηνπο. Η θίλεζε απηή ηωλ αηόκωλ είλαη γλωζηή ωο ζεξκηθή θίλεζε. Όζν απμάλεηαη ε Θεξκνθξαζία ηνπ αγωγνύ, ηόζν πην έληνλε γίλεηαη ε ζεξκηθή θίλεζε ηωλ αηόκωλ. Η ζεξκηθή θίλεζε ηωλ αηόκωλ παξεκπνδίδεη ηα ειεθηξόληα ζηε δηθή ηνπο θίλεζε. Γη' απηό ην Λόγν θάζε ζηνηρείν ηνπ ειεθηξηθνύ θπθιώκαηνο, αγωγόο, ζπζθεπή θαηαλάιωζεο ειεθηξηθήο ελεξγείαο, αζθάιεηα, αθξνδέθηεο, θιπ., δπζθνιεύεη, ιηγόηεξν ή πεξηζζόηεξν, ην πέξαζκα ηνπ ξεύκαηνο. Πξνβάιιεη δειαδή θάπνηα αληίζηαζε ζηε ξνή ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο. Σν θπζηθό κέγεζνο πνπ θαζνξίδεη ηελ αληίζηαζε πνπ πξνβάιιεη έλα ζηνηρείν ηνπ ειεθηξηθνύ θπθιώκαηνο ζηελ ξνή ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο, νλνκάδεηαη ειεθηξηθή αληίζηαζε ηνπ ζηνηρείνπ θαη ζπκβνιίδεηαη κε ην γξάκκα R. Μνλάδα κέηξεζεο ηεο ειεθηξηθήο αληίζηαζεο είλαη ην Χ (Ohm Ωκ) Ηιεθηξηθή αληίζηαζε ξεύκαηνο Σύκβνιν: R Μνλάδα Χ (Ohm - Ωκ) Η αληίζηαζε εμαξηάηαη από ην πιηθό ηνπ αγωγνύ θαη ηηο δηαζηάζεηο ηνπ. Από κεηξήζεηο ηεο ειεθηξηθήο αληίζηαζεο δηαθόξωλ αγωγώλ θαηαζθεπαζκέλωλ από ην ίδην πιηθό, νη νπνίνη όκωο έρνπλ δηαθνξεηηθέο δηαζηάζεηο, έρνπλ δηαπηζηωζεί ηα εμήο: Όζν πην καθξύο είλαη ν αγωγόο, ηόζν πην κεγάιε είλαη ε αληίζηαζε ηνπ. Γηα λα ην ζπκόκαζηε εύθνια: Μαθξύο αγωγόο κεγάιε αληίζηαζε Κνληόο αγωγόο κηθξή αληίζηαζε Όζν πην κεγάιε είλαη ε δηαηνκή ηνπ αγωγνύ, ηόζν πην κηθξή είλαη ε αληίζηαζε ηνπ: Υνλδξόο αγωγόο κηθξή αληίζηαζε Φηιόο αγωγόο κεγάιε αληίζηαζε Δύν αγωγνί κε ίδηεο δηαζηάζεηο, π.ρ. δύν ζύξκαηα κε ην ίδην κήθνο θαη ην ίδην πάρνο, αιιά θαηαζθεπαζκέλα από δηαθνξεηηθό πιηθό, δελ έρνπλ ηελ ίδηα ειεθηξηθή αληίζηαζε. Γηα λα ζπγθξίλνπκε ηελ ειεθηξηθή αληίζηαζε δηαθνξεηηθώλ πιηθώλ ρξεζηκνπνηνύκε ηελ εηδηθή αληίζηαζε. Εηδηθή αληίζηαζε ελόο πιηθνύ είλαη ε ειεθηξηθή αληίζηαζε, κεηξεκέλε ζε Χ, πνπ παξνπζηάδεη έλα ζύξκα από ην ζπγθεθξηκέλν πιηθό, ην νπνίν έρεη κήθνο 1m θαη δηαηνκή 1mm 2. Μεηαβνιή ηεο αληίζηαζεο κε ηε ζεξκνθξαζία Η ηηκή ηεο αληίζηαζεο ηωλ δηαθόξωλ αγωγώλ κεηαβάιιεηαη, όηαλ αιιάμεη ε ζεξκνθξαζία ηνπο. ΚΕΚ E.DIS.I.NET A.E.E. Σηνηρεία Ηιεθηξνινγίαο Ηιεθηξηθέο Εγθαηαζηάζεηο Σει. 2

3 Σηα κέηαιια ε αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο απμάλεη, όπωο αλαθέξακε, ηε ζεξκηθή θίλεζε ηωλ αηόκωλ, κε απνηέιεζκα ηα ειεύζεξα ειεθηξόληα λα εκπνδίδνληαη πην έληνλα, θαζώο θηλνύληαη αλάκεζα ζηα άηνκα ηνπ κεηάιινπ. Επνκέλωο: Η αληίζηαζε ηωλ κεηαιιηθώλ αγωγώλ απμάλεη κε ηελ αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Υπάξρνπλ θαη πεξηπηώζεηο όπνπ ζπκβαίλεη ην αληίζεην. Σηνλ άλζξαθα θαη ζηνπο πεξηζζόηεξνπο εκηαγωγνύο (ππξίηην, γεξκάλην), ε αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο δεκηνπξγεί θαη εδώ πην έληνλε ζεξκηθή θίλεζε ηωλ αηόκωλ (απμάλεη ην πιάηνο ηωλ ηαιαληώζεωλ ηωλ αηόκωλ). Η εληνλόηεξε, όκωο, θίλεζε ηωλ αηόκωλ ηνπ εκηαγωγνύ έρεη ωο απνηέιεζκα λα ειεπζεξώλνληαη, από ηελ εμωηεξηθή ηνπο ζηνηβάδα πεξηζζόηεξα ειεθηξόληα. Απμάλνληαη δειαδή, ηα ειεύζεξα ειεθηξόληα ηνπ εκηαγωγνύ θαη, επνκέλωο, κεηώλεηαη ε αληίζηαζε ηνπ. Η αληίζηαζε ηνπ άλζξαθα θαη ηωλ πεξηζζόηεξωλ εκηαγωγώλ, κεηώλεηαη κε ηελ αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο. Η ηδηόηεηα απηή ηωλ κεηάιιωλ θαη ηωλ εκηαγωγώλ, έρεη εθαξκνγή ζηελ θαηαζθεπή ζεξκνκέηξωλ. Ο εηδηθόο εκηαγωγόο ή ην θαηάιιειν θξάκα κεηάιινπ ηνπνζεηείηαη ζην ζηέιερνο ηνπ ζεξκνκέηξνπ. Με έλα ειεθηξηθό θύθιωκα κέηξεζεο, ελζωκαηωκέλν ζην ζεξκόκεηξν, κεηξηέηαη ζπλερώο ε αληίζηαζε ηνπ εηδηθνύ πιηθνύ. Η ηηκή ηεο αληίζηαζεο απηήο γίλεηαη, έηζη, ην κέηξν ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ ζώκαηνο, ζην νπνίν είλαη ηνπνζεηεκέλν ην ζεξκόκεηξν. Είδε ειεθηξηθώλ αληηζηάζεωλ Όπωο είπακε, θάζε ζηνηρείν ειεθηξηθνύ θπθιώκαηνο παξνπζηάδεη θάπνηα αληίζηαζε. Με ην πέξαζκα ηνπ ξεύκαηνο ην ζηνηρείν δεζηαίλεηαη θαη, επνκέλωο, αθηηλνβνιεί ζεξκόηεηα ζην πεξηβάιινλ. Απηό νθείιεηαη ζην όηη ηα ειεύζεξα ειεθηξόληα πνπ θηλνύληαη κέζα ζηνλ αγωγό ζπγθξνύνληαη κε ηα άηνκα. Οη ζπγθξνύζεηο απηέο απμάλνπλ ηε ζεξκηθή θίλεζε ηωλ αηόκωλ ηνπ κεηάιινπ, πξάγκα πνπ ζεκαίλεη όηη ε ζεξκνθξαζία ηνπ αγωγνύ κεγαιώλεη. Σηηο γξακκέο κεηαθνξάο ηνπ ειεθηξηθνύ δηθηύνπ θαη ζηα ζύξκαηα ηωλ ειεθηξηθώλ εγθαηαζηάζεωλ επηιέγνπκε αγωγνύο, κε όζν ην δπλαηόλ κηθξόηεξε αληίζηαζε, πξνθεηκέλνπ νη απώιεηεο ελέξγεηαο ππό κνξθή ζεξκόηεηαο λα είλαη, όζν ην δπλαηόλ κηθξόηεξεο. Γη' απηό ρξεζηκνπνηνύκε θαζαξό ραιθό πνπ παξνπζηάδεη πνιύ κηθξή ειεθηξηθή αληίζηαζε. Αληίζεηα, ζην κάηη ηεο θνπδίλαο, ζηνλ ειεθηξηθό ζεξκνζίθωλα, θιπ. επηδηώθνπκε λα θαηαζθεπάδνπκε αληηζηάζεηο κεγάιεο ηηκήο γηα λα αμηνπνηήζνπκε ηε ζεξκόηεηα, γηα ην καγείξεκα, ηε ζέξκαλζε ηνπ λεξνύ, θιπ. Σηελ πεξίπηωζε απηή ρξεζηκνπνηνύληαη πιηθά, όπωο ε ρξωκνληθειίλε, πνπ έρεη κεγάιε εηδηθή αληίζηαζε ξ = 1,12 Χ x mm 2 /m Οη αληηζηάζεηο πνπ θαηαζθεπάδνληαη κε απηό ηνλ ηξόπν, ρξεζηκνπνηνύληαη δειαδή ωο ζεξκαληηθά ζηνηρεία, νλνκάδνληαη θαη αληηζηάηεο. Γηα ηα ειεθηξνληθά θπθιώκαηα, θαηαζθεπάδνληαη αληηζηάζεηο κηθξνύ κεγέζνπο, νη νπνίεο πεξηέρνπλ άλζξαθα θαη άιια ζηξώκαηα πιηθώλ. Έρεη θαζηεξωζεί εηδηθόο θώδηθαο ρξωκάηωλ θαη γξακκώλ κε ηνλ νπνίν κπνξεί θαλείο λα βξίζθεη ηελ ηηκή ηέηνηωλ αληηζηάζεωλ ζε Ω. Τα πνηελζηόκεηξα είλαη κεηαβιεηέο αληηζηάζεηο. Η ηηκή ηνπο ζε Ω αιιάδεη κε ην γύξηζκα ελόο θνπκπηνύ. Φξεζηκνπνηνύληαη ζηα ξαδηόθωλα θαη πνιιέο άιιεο ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο. ΚΕΚ E.DIS.I.NET A.E.E. Σηνηρεία Ηιεθηξνινγίαο Ηιεθηξηθέο Εγθαηαζηάζεηο Σει. 3

4 Σει. 4

5 Σει. 5

6 Σει. 6

7 Σει. 7

8 Σει. 8

9 Σει. 9

10 Σει. 10

11 Σει. 11

12 Σει. 12

13 Σει. 13

14 Σει. 14

15 Σει. 15

16 Σει. 16

17 Σει. 17

18 Σει. 18

19 Σει. 19