Контактная поверхность и контактное сопротивление: 1.2.2. Контактная поверхность и контактное сопротивление

1.2.2. Контактная поверхность и контактное сопротивление

Для
выяснения сущности явления электрического
контакта рас­смотрим механический
контакт двух металлических твердых
тел. При любой, сколь угодно чистой
обработке два металлических тела
соприкасаются не по всей видимой
поверхности, а лишь в отдельных точках
по микровыступам. Обычно, для обеспечения
надежного протекания электрического
тока, контакты сжимают силой, которая
называется силой контактного нажатия.
Эта сила может создаваться при затяжке
болтов, при обжатии контактного
наконеч­ника на конце провода или
кабеля или из-за деформации пружин
контактной системы. При этом мик­ровыступы,
по которым произошел начальный контакт,
деформируют­ся; в соприкосновение
могут прийти другие выступы и они также
могут деформироваться. На поверхности
образуются площадки, которые и воспринимают
усилие контактного нажатия (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Контакт
твёрдых тел

Давление
в разных точках поверхности контактных
площадок в общем случае не одинаково и
может вызывать как упругие, так и
пластические деформации.

Таким
образом, механический контакт двух тел
происходит не по всей видимой поверхности,
а лишь в отдельных точках, а при сжатии
их силой — по отдельным площадкам.

Общая
поверхность тел, с которой производится
контакт, называ­ется кажущейся
контактной поверхностью. На
этой поверхности можно увидеть площадки,
полученные в результате деформации
микровыступов, которые воспринимают
усилие. Эта часть кон­тактной поверхности
называется поверхностью,
воспринимающей усилие.

Очевидно,
что электрический ток может проходить
только в точках контактной поверхности,
в которых имеет место механиче­ский
контакт, т. е. через точки поверхности,
воспринимающие уси­лие. Однако условие
механического контакта является
необходимым, но недостаточным для
протекания тока.

При
ближайшем рассмотрении поверхности,
воспринимающей усилие, можно видеть,
что она весьма неоднородна, а именно: в
общем случае одна часть ее покрыта
плёнками
оксидов,
другая – адгезионными
слоями атомов кислорода
и, наконец, третья часть представляет
собой чисто металлическую
поверхность.

Для
прохождения электрического тока
поверхность, покрытая оксидными пленками,
обладает большим электрическим
сопротивле­нием, поскольку удельное
сопротивление оксидов на несколько
по­рядков выше удельного сопротивления
чистых металлов.

Через
поверхность, покрытую адгезионными
слоями кислорода, электрический ток
может протекать за счет туннельного
эффекта, заключающегося в проникновении
электронов через потенциальный барьер.
Этот участок поверхности имеет
квазиметал­лический характер
проводимости.

И,
наконец, третья часть поверхности
проводит свободно электри­ческий ток
благодаря чисто металлической
проводимости.

Квазиметаллические
и металлические поверхности контакта
при­нято называть
-пятнами.
Это именно те части контактной поверхности,
через которые в электрических контактах
протекает ток.

В
электрических контактах ток проходит
только через небольшую часть кажущейся
контактной поверхности, и, следовательно,
он должен испытывать сопротивление при
прохождении через зону контакта.

Рассмотрим
однородный линейный проводник постоянного
попе­речного сечения (рис. 2.3), по
которому протекает постоянный ток I.
Между точками а
и
б,
находящимися на расстоянии l,
измерим разность потенциалов U₁.
Тогда
активное сопротивление участка проводника
R₁
= U₁/I.

Рис.
2.3. К определению переходного сопротив­ления
контактов: а
— проводник;

б
— проводник
с контактом.

Разрежем
проводник в средней части l
и затем снова соединим его, сжав силой
Р.
При протекании того же тока I
получим разность потенциалов между
точками а
и б
равную U₂
и
отличную от разности потенциалов U₁.
В этом опыте сопротивление R₂
= U₂/I.
Разность сопротивлений R_пер
= R₂
– R₁
называется переходным
сопротивлением контакта.

Следует
отметить, что если на некотором удалении
от
-пятна
линии тока параллельны друг другу, то
в непосредственной близости от него
они искривляются и «стягиваются» к-пятну.
Область электрического контакта, где
линии тока искривляются, стягиваясь к-пятну,
называетсяобластью
стягивания.

В
областях стягивания поперечное сечение
проводника используется не полностью
для протекания электрического тока,
что и приводит к появлению дополнительного
сопротивления. Это сопротивление
называется сопротивлением
стягивания.

Переходное
сопротивление контакта зависит от
обработки поверхности. Шлифовка ведёт
к тому, что на поверхности остаются
более пологие выступы с большим сечением.
Смятие таких выступов затруднено,
поэтому сопротивление шлифованных
контактов выше, чем контактов с более
грубой обработкой.

Наличие
окисных плёнок приводит к тому, что при
небольшом напряжении замыкаемой цепи
или недостаточной силе нажатия на
контакты протекание электрического
тока становится невозможным. В связи с
этим контакты на малые токи или на малые
усилия нажатия изготовляются из
благородных металлов, не поддающихся
окислению (золото, платина и др.).

В
сильноточных (сильнотоковых) контактах
окисная плёнка разрушается либо благодаря
большим усилиям нажатия, либо путём
самозачистки при включении за счёт
проскальзывания одного контакта
относительно другого.

Что такое переходное контактное сопротивление

Самое хорошее контактное соединение – это то, с помощью которого переходное сопротивление образует небольшое значение на длительное время. Соединительные контакты являются неотъемлемой частью любой электрической цепи, а так как от них зависит стабильная работа электрических приборов и проводки, то необходимо понимать, что собой представляет переходное сопротивление контактов.

Как только вопрос касается способов соединения проводов, то сразу возникают споры вокруг того, какой из вариантов соединения лучше и надежнее. Наиболее качественным соединением контактов всегда будет то, которое обеспечивает наиболее низкое значение переходного контактного сопротивления как можно более длительное время.

Контактные соединения в большом количестве входят во все электрические цепи и аппараты и являются их очень ответственными элементами. Так как от состояния электрических контактов в наибольшей степени зависит безаварийная работа электрооборудования и электропроводки, то в этой статье давайте разберемся что же это такое — «переходное контактное сопротивление» и от каких факторов зависит его величина. Опираться при этом будем на теорию электрических аппаратов, так как именно именно в этой дисциплине вопросы электрического контактирования исследованы наиболее хорошо и подробно.

Электрический контакт (в отвлечённом смысле). Состояние, возникающее при соприкосновении двух проводников.

Итак. Контактное соединение – это конструктивное устройство, в котором осуществляется электрическое и механическое соединения двух или нескольких отдельных проводников, которые входят в электрическую цепь. В месте соприкосновения проводников образуется электрический контакт – токопроводящее соединение, через которое ток протекает из одной части в другую.

Простое наложение контактных поврехностей соединяемых проводников не обеспечивает хорошего контакта, так как действительное соприкосновение происходит не по всей поверхности, а только в немногих точках. Причина этого — неровность поверхности контактирующих элементов и даже при очень тщательной шлифовке на поверхностях остаются микроскопические возвышения и впадины.

В книгах по электрическим аппаратам можно встретить подтверждение этому на фотографиях сделанных с помощью микроскопа. Действительная площадь спорикосновения во много раз меньше общей контактной поверхности.

Из-за малой площади соприкосновения контакт представляет довольно значительное сопротивление для прохождения тока. Сопротивление в месте перехода тока из одной контактной поверхности в другую называется переходным контактным сопротивлением. Сопротивление контакта всегда больше, чем сплошного проводника таких же размеров и формы.

Переходное контактное сопротивление – это резкое увеличение активного сопротивления в месте перехода тока из одной детали в другую.

Его величина определяется по формуле, которая вываедена опытным путем в результате многочисленных исследований:

Rп = ε / (0,102 F^m ),

где ε – коэффициент, который зависит от свойств материала контактов, а также от способа обработки и чистоты контактной поверхности (ε зависит от физических свойств материалов контактов, удельного электрического сопротивления, механической прочности, способности материалов контактов к окислению, теплопроводности), F – сила контактного нажатия, Н, m – коэффициент, зависящий от числа точек соприкосновения контактных поверхностей. Этот коэффициент может принимать значения от 0,5 до 1. Для плоскостного контакта m = 1.

Из уравнения также следует, что сопротивление контакта не зависит от размера контактных поверхностей и для контакта определяется прежде всего силой давления (контактного нажатия).

Контактное нажатие – усилие, с которым одна контактная поверхность воздействует на другую. Число соприкосновений в контакте быстро растет при нажатии. Даже при небольших давлениях в контакте происходит пластическая деформация, вершины выступов сминаются и с увеличением давления все новые точки приходят в соприкосновение. Поэтому при создании контактных соединений применяют различные способы нажатия и скрепления проводников:

— механическое соединение при помощи болтов (для этого используются различные клеммники)

— приведение в соприкосновение при помощи упругого нажатия пружин (клеммники с плоско-пружинным зажимом, например WAGO),

— сварку, спайку, опрессовку.

Если два проводника соприкасаются в контакте, то число площадок и суммарная площадь соприкосновения будут зависеть от величины силы нажатия и от прочности материала контакта (его временного сопротивления на смятие).

Переходное контактное сопротивление тем меньше, чем больше сила нажатия, так как от нее зависит действительная площадь соприкосновения. Однако давление в контакте целесообразно увеличивать только до некоторой определенной величины, потому что при малых значениях давления переходное сопротивление уменьшается быстро, а при больших – почти не изменяется.

Таким образом, давление должно быть достаточно большим для того, чтобы обеспечить малое переходное сопротивление, но не должно вызывать пластических деформаций в металле контактов, что может привести к их разрушению.

Свойства контактного соединения могут с течением времени меняться. Только новый, тщательно обработанный и зачищенный контакт при достаточном давлении имеет наименьшее возможное переходное контактное сопротивление.

В процессе эксплуатации под действием разнообразных факторов внешнего и внутреннего характера переходное сопротивление контакта увеличивается. Контактное соединение может настолько ухудшиться, что иногда становится источником аварии.

В очень большей степени переходное контактное сопротивление зависит от температуры. При протекании тока контакт нагревается и повышение температуры вызывает увеличение переходного сопротивления. Однако увеличение переходного сопротивления контакта идет медленнее, чем увеличение удельного сопротивления материала контакта, так как при нагреве снижается твердость материала и его временное сопротивление смятию, что, как известно, уменьшает переходное сопротивление.

Нагрев контакта приобретает особенно важное значение и в связи с его влиянием на процесс окисления контактных поверхностей. Окисление вызывает очень сильное увеличение переходного сопротивления. При этом окисление поверхности контакта идет тем интенсивнее, чем выше температура контакта.

Медь окисляется на воздухе при обычных температурах жилых помещений (около 20 ^оС). Образующаяся при этом окисная пленка не обладает большой прочностью и легко разрушается при сжатии. Особенно интенсивное окисление меди начинается при температурах выше 70 ^оС.

Алюминиевые контакты на воздухе окисляются более интенсивно, чем медь. Они быстро порываются пленкой окиси алюминия, которая является очень устойчивой и тугоплавкой и обладает такая пленка довольно высоким сопротивлением – порядка 10¹² ом х см.

Отсюда можно сделать вывод, что добиться нормального контактирования со стабильным переходным контактным сопротивлением, которое не будет увеличиваться в процессе эксплуатации в этом случае очень тяжело. Именно по этому использовать алюминий в электропроводке неудобно и опасно и большинство проблем с электропроводкой, которые описываются в книгах и в Интернете случаются именно при использовании проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.

Таким образом, состояние контактных поврехностей оказывает решающее влияние на рост переходного сопротивления контакта. Для получения устойчивости и долговечности контактного соединения должна быть выполнена качественная зачистка и обработка контактной поверхности, а также создано оптимальное давление в контакте. Показателями хорошего качества контактов служат его переходное контактное сопротивление и температура нагрева.

Фактически используя любой из известных способов соединения проводов (клеммники разных видов, сварка проводов, пайка, опрессовка) можно добиться стабильно низкого переходного контактного сопротивления. При этом, важно соединять провода правильно, обязательно соблюдая технологию с использованием необходимого для каждого способа соединения и ответвления проводов материалов и инструмента.

Ранее ЭлектроВести писали, что НЭК «Укрэнерго» строит воздушную линию электропередачи 330 кВ Западноукраинская — Богородчаны длиной более 103 км, которая обеспечит выдачу мощности гидроагрегатов Днестровской ГАЭС.

По материалам: electrik.info.

Контактное сопротивление в сравнении с контактным давлением

Введение

Давно признано, что существует взаимосвязь между контактным сопротивлением и контактным давлением (например, Рагнар Холм, Справочник по электрическим контактам, 1958 г. и последующие издания). В этой статье делается попытка упростить доступную информацию (в основном очень подробные уравнения) из научных статей и других публикаций, а также обсудить, как это может иметь отношение к повседневному применению электромеханических реле. Суть в том, что по мере увеличения контактного давления контактное сопротивление уменьшается. Очевидно, что на практике существуют ограничения, и мы обсудим их позже. Это не относится к контактам, смачиваемым ртутью, где условия сильно отличаются.

Также важно отметить, что в контексте этого обсуждения и в том виде, как он используется в Документах, «нагрузка» означает механическое давление на контакты, а не электрическую нагрузку, выраженную в амперах, как мы часто неправильно используем это слово. и Вольт. «Реле» в этом контексте относится к электромеханическим реле и контакторам, которые имеют цельнометаллические контакты, которые замыкаются при приведении в действие катушкой.

Как работает реле

Проще говоря, ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле. Это магнитное поле используется для движения якоря. Контакт (подвижный контакт) закреплен на якоре и осуществляет физическое соединение с неподвижным контактом для замыкания цепи. Необходимо учитывать различные факторы, чтобы магнитная цепь была максимально эффективной, и существует прямая зависимость между мощностью катушки, необходимой для создания магнитного поля, и расстоянием, на котором должно действовать магнитное поле, чтобы заставить якорь с его контактом двигаться. По сути, чем больше зазор, тем больше требуется мощность катушки. Повышенная мощность катушки имеет негативные последствия, особенно с выделением тепла в катушке (другой вопрос), но также означает, что сама катушка (и, соответственно, реле) должна быть физически больше. Вследствие изменения сопротивления меди в зависимости от температуры требуемая мощность катушки также прямо пропорциональна температуре окружающей среды вокруг катушки. Следовательно, эффективная конструкция магнитной цепи важна для того, чтобы свести размер и тепловыделение к минимуму.

Далее мы должны посмотреть, что происходит, когда контакты замыкаются. Если якорь (и контактное лезвие с его контактом) является жестким, контакты будут замыкаться, когда на катушку подается напряжение, но несколько раз отскакивают друг от друга, прежде чем остановятся в замкнутом положении. Катушка оказывает давление через магнитную цепь на подвижный контакт, чтобы удерживать контакты замкнутыми. Для преодоления инерции и протягивания якоря через зазор требуется больше мощности катушки, чем требуется для удержания контактов замкнутыми. Это можно увидеть в более крупных реле «соленоидного» типа, которые имеют катушку срабатывания и отдельную катушку удержания, которые включаются после замыкания контактов. По мере уменьшения зазора между якорем и катушкой требуется меньше энергии. (Следует отметить, что большинство типов реле с фиксацией, таких как наши DG76 или DG79, не полагайтесь на то, что катушка удержит контакты в замкнутом положении).

Однако дребезг контактов может привести к другим проблемам (например, дуговому повреждению контактов), поэтому подвижный контакт в реле обычно фиксируется на плоском лезвии с некоторой «пружинистостью». Контакторы несколько отличаются по конструкции, а «пружинистость» обычно обеспечивается с помощью собственно пружинного узла. В любом случае это помогает уменьшить дребезг контактов при использовании в сочетании с конструкцией, допускающей перемещение якоря за пределы точки соприкосновения контактов. Теперь мощность катушки должна удерживать контакты в замкнутом состоянии, преодолевая давление от перебега в пружинящей пластине, а для большинства реле, за исключением типов с фиксацией, вместе с давлением, оказываемым возвратной пружиной, необходимой для размыкания контактов, когда катушка обесточена. Существует тонкая конструкция «баланса» между требуемой мощностью катушки, величиной перебега и силой возвратной пружины. Благодаря продуманной конструкции перебег также можно использовать для протирания подвижного контакта неподвижным контактом, что помогает очистить поверхность контактных заклепок от любого загрязнения, которое может быть там.

Таким образом, для целей данного обсуждения мы можем заключить, что нормально открытое контактное давление является производным от комбинации мощности катушки и давления пружины, когда катушка работает; а для переключающих реле давление нормально замкнутого контакта получается из комбинации силы возвратной пружины и любого перебега, который может быть встроен в систему через подвижный контактный нож.

Обратите внимание, что типичные автомобильные реле и миниатюрные силовые реле, коммутирующие более 30 А, имеют нормально замкнутые контакты, которые имеют меньшие номинальные характеристики, чем нормально разомкнутые контакты. (например, серия DG85 или серия DG34). Это связано с тем, что контактное давление на нормально замкнутом контакте меньше, чем контактное давление на нормально разомкнутых контактах, когда катушка удерживает их в замкнутом состоянии, чтобы максимально снизить требования к мощности катушки. Мы можем заключить, что существует корреляция между контактным давлением и номинальным контактным током.

Что такое контактное сопротивление и как оно влияет на наши реле с большим током?
Контактное сопротивление приблизительно определяется как сопротивление между замкнутыми контактами, но оно очень мало и не может быть измерено с помощью простого мультиметра. Он состоит из комбинации сопротивлений…

Rcontact = RC + RF + RS

Где
Rcontact = контактное сопротивление
Rc = сопротивление сжатию
RF = сопротивление пленки
RS = сопротивление растеканию (присущее
сопротивление материала контакта сам)
(источник: Elesta GmbH)

• Чем чище контактная поверхность, тем ниже удельное сопротивление.
• Чем однороднее поверхность, тем меньше посторонних включений в слое.
• Чем выше контактное усилие, тем ниже контактное сопротивление!

Так что же происходит?

Сопротивление пленки — это сопротивление, вызванное материалами, нанесенными на контакт во время изготовления, а затем в течение срока службы реле. Это оставит очень тонкий слой изолирующей «липкой массы» на поверхности контактной заклепки. Чем ровнее контактная поверхность, тем меньше будет изолирующий слой, но сделать идеально гладкую поверхность, конечно же, невозможно.

Любой ток между контактами должен «пробить» этот слой. Это обычно называют «фритингом» и это совсем другая тема! Существует два основных типа спекания: «А-спекание», когда дуга проникает в органическое покрытие, образуя «туннель», но органический слой покрывает «туннель» при размыкании контактов, и «В-спекание», когда «туннель» стабильно после размыкания контактов.

Когда-то считалось, что площадь контакта — это вся поверхность на контактах, но правильнее было бы назвать ее видимой площадью поверхности. Фактическая площадь контакта может быть действительно очень маленькой. Это связано с тем, что две поверхности не являются идеально гладкими, и на контактной поверхности будут деформации. Даже если учесть, что мягкость контактного материала деформируется при сближении контактов, все равно будут «пятна» контакта, а не одна большая область. Сопротивление сжатию является следствием того, что ток сужается через небольшие проводящие точки, которые входят в оба контакта. Фактически общее сопротивление сжатию складывается из суммы сопротивлений сужения в каждом контакте. Количество точек соприкосновения контактов будет варьироваться от одного замыкания контакта к другому и будет зависеть от пластической и упругой деформации контактных поверхностей. Можно показать, что после ряда операций, в зависимости от материала контакта, контактного давления (нагрузки) и температуры, сопротивление сжатию стабилизируется, если контактное давление и температура остаются постоянными. Если контактное давление (нагрузка) относительно невелико, в контактных заклепках вместо пластической деформации возникает упругая деформация. Результатом этого является увеличение сопротивления сжатию по мере уменьшения нагрузки (контактного давления) из-за того, что «пятна» сжимаются, когда они упруго деформируются, возвращаясь в исходное состояние. Для тех, кто интересуется, есть несколько очень обширных доказательств в виде расчетов в вышеупомянутом справочнике.

Контактное сопротивление (т. е. сумма упомянутых выше сопротивлений) важно для наших силовых реле по нескольким параметрам. Во-первых, это будет способствовать нагреву внутри реле, а во-вторых, потеряет энергию, в основном в виде тепла, что может быть важно, например, в аккумуляторных батареях. Глядя на повышение температуры, можно согласиться с тем, что нам необходимо удерживать тепло в точке контакта достаточно низким, чтобы предотвратить плавление контактного материала. В этом случае контакты будут повреждены и даже могут быть спаяны между собой. Это может произойти из-за того, что расплавленный материал имеет очень низкое контактное сопротивление, фактически контакт в точке плавления бесконечен, а это означает, что тепло больше не выделяется контактным сопротивлением. Это приводит к охлаждению контактного соединения, и если она упадет ниже температуры расплава контактного материала, контакты будут постоянно соединены между собой (сварены). В реальных условиях возможно, что давления возвратной пружины будет достаточно, чтобы разорвать сварной шов после его образования, но контактная поверхность будет повреждена, и существует большая вероятность того, что в следующий раз, когда реле разомкнется, в месте соединения образуется дуга. той же точке, что и исходная точка плавления, и контакт будет дополнительно поврежден. В конце концов расплав становится настолько обширным, что контакты постоянно свариваются вместе или контакт полностью разрушается. Часто встречающийся предшественник этой ситуации — это когда контакты размыкаются и вытягивают тонкий слой расплавленного материала, который остается на месте между двумя контактными поверхностями, когда реле останавливается с не полностью разомкнутым подвижным контактом. Быстрое касание или удар в приложении ломает ус металла, и контакт полностью размыкается. Это известно как микросварка, и ее может быть трудно диагностировать, поскольку реле будет работать нормально до тех пор, пока снова не образуется ус. В конце концов реле приваривается навсегда.

Мало что можно сделать ни с сопротивлением сжатию, ни с сопротивлением пленки, кроме механической конструкции контактной системы, обеспечивающей максимально возможное протирание контактов при замыкании и обеспечивающей чистоту производственного процесса. Контакты в любом случае приобретут пленку (даже позолоченную) просто при хранении перед сборкой и последующем хранении до использования в качестве реле. Такие конструкции, как коронные контакты, поперечные контакты и раздвоенные контакты (двойные), увеличивают контактное давление в точках сужения, что способствует прорыву поверхностных пленок и обеспечивает надежное переключение при малых токах. При больших токах они малопригодны и даже могут вызвать проблемы из-за ограниченной площади для токопровода.

Однако сопротивление самого материала контактной заклепки может быть изменено путем выбора сплава контактного материала и конструкции заклепки – и это совсем другая тема!

В заключение мы видим, что контроль контактного сопротивления важен для наилучшей работы реле и что чем больше контактное давление, тем лучше с точки зрения контактного сопротивления. Мы также можем заключить, что в конструкции электромеханических реле существует компромисс между контактным давлением и мощностью катушки, необходимой для оптимального замыкания контактов.

Скачать pdf

электричество — Что вызывает контактное сопротивление?

спросил
7 лет, 5 месяцев назад

Изменено
2 года, 7 месяцев назад

Просмотрено
13 тысяч раз

$\begingroup$

Когда два компонента объединены в электрическую цепь, помимо их собственных сопротивлений существует контактное сопротивление в их соединении. Это вызывает внезапное падение напряжения на $V_{drop}=R_{contact}I$.

Другим (и несвязанным) свойством является тепловое сопротивление , которое является просто мерой сопротивления материала тепловому потоку. Контактное сопротивление в этом поле также присутствует, так как температура на границах раздела немного падает.

Суммарное сопротивление в электрической и тепловой последовательностях составляет:

$$R=R_1+R_{контакт}+R_2$$

Предположим, как в электрическом, так и в тепловом случае непосредственный контакт двух проводников (зажатых вместе, не спаянных и т.п.). Сопротивление внутри материала для идеальной, простой модели интуитивно понятно — электроны, частицы и т. д. сталкиваются с ионами решетки и обмениваются энергией.

Мой вопрос: Каково интуитивное объяснение внезапной потери из-за контактного сопротивления? Чем объясняется контактное сопротивление?

• электричество
• электрические цепи
• электрическое сопротивление
• теплопроводность

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Другой термин — термическое сопротивление,

Это неверно. Термическое сопротивление — это то, что препятствует тепловому потоку. Это совершенно отдельная концепция от электрического сопротивления.

Чем объясняется контактное сопротивление?

1. Чтобы получить очень низкое сопротивление в материале, подобном большинству металлов, электроны должны быть делокализованы из отдельных атомов и свободно перемещаться в материале. Когда два куска металла явно соприкасаются, они могут не находиться в таком близком контакте, чтобы электроны могли свободно течь между ними. На самом деле, если бы они были, мы бы, вероятно, считали их спаянными вместе.

2. Две соприкасающиеся поверхности могут быть не идеальными. На поверхности могут быть окислы или грязь.

3. Две поверхности не идеально гладкие, поэтому площадь тесного контакта намного меньше, чем макроскопическая площадь двух поверхностей. Даже несколько микрон осевой длины могут привести к измеримому сопротивлению, если площадь поперечного сечения достаточно мала.

Каково интуитивное объяснение внезапной потери из-за контактного сопротивления?

На самом деле не имеет значения, что область интерфейса очень тонкая (в направлении протекания тока) Любая ситуация, когда электронам приходится отдавать энергию, чтобы перейти из одного места в другое, независимо от того, насколько тонкая область локализована, будет выглядеть как резистор при анализе как элемент схемы.

$\endgroup$

5

$\begingroup$

Это очень интересный вопрос, особенно если учесть совсем недавнюю историю изучения контактного электрического сопротивления (термин впервые введен в 1964 году Уильямом Шокли, одним из изобретателей транзистора), а также теплового контактного сопротивления. Для следующего объяснения я буду использовать эту исследовательскую работу по электрическому контактному сопротивлению, опубликованную в 1993. {-1}) \right\} + \rho_f s / A_c
$$

Здесь $\rho _f$ — сопротивление пленки между поверхностями; $\alpha$ толщина загрязнения. Первая часть уравнения связана с эффектами сужения, а вторая — с поверхностными загрязнениями. Следовательно, в игре есть два физических эффекта:

1. Эффекты сужения, применяемые при переходе от одного носителя к другому, что неизбежно приводит к потере энергии

2. Поверхностные загрязнители, препятствующие прохождению электрического тока

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Хотя существует несколько источников контактного сопротивления, основным источником контактного сопротивления является окисление контактных поверхностей.
Для электрического корпуса оксиды материалов имеют гораздо более низкую электрическую проводимость (более высокое сопротивление), чем материалы, поэтому контактная площадка (которая не очищена и не защищена) будет иметь более высокое электрическое сопротивление, чем данные материалы.
Для теплового случая ответ такой же, как и выше, за исключением того, что «тепловой» заменен на «электрический».

Лучший «интуитивный» пример, который я могу придумать, это две дороги с «твердым покрытием» с участком песка между ними. По любому из твердых покрытий будет легче бежать, чем по песку. В конечном итоге вы тратите больше энергии на заданное расстояние по песчаной дороге, чем на такое же расстояние по твердой дороге.

$\endgroup$

$\begingroup$

Действительно, контактное сопротивление может быть, как обсуждалось в предыдущих ответах, связано с особенностями поверхности с точки зрения неровностей и пассивирующих слоев. Поведение этих барьеров проводимости зависит от контактного давления. Пассивирующие слои представляют собой оксиды и гидроксиды, повсеместно образующиеся на поверхности проводников и препятствующие переносу электронов. В то время как наличие шероховатостей ограничивает проводимость ограниченной областью истинной площади контакта, протяженность которой существенно меньше номинальной площади контакта. Механизмы проводимости через пассивированные слои (туннелирование) наноконтактов при контакте от мелких неровностей к неровностям (баллистический транспорт) и обычные омические контакты больших участков истинного контакта в совокупности приводят к наблюдаемому электрическому контактному сопротивлению ECR.

источник
подробнее здесь

$\endgroup$

$\begingroup$

Интуитивно понятный ответ может выглядеть следующим образом.

Когда любые два разнородных электрических проводника (скажем, А и В) соприкасаются, распределение носителей заряда в А и В на стыке изменяется так, что принимает новое равновесное распределение. Это новое распределение носителей заряда изменяет падение потенциала от А к воздуху (дельта V1) и от В к воздуху (дельта V2), которые существовали до образования перехода, на новое падение потенциала дельта V. Эта дельта падения потенциала V вызывает дополнительное сопротивление потоку электричества через переход.