Переходное сопротивление электрического контакта

Возьмём проводник с током как элемент электрической цепи с нагрузкой. Подключим вольтметр и снимем его показания как падение напряжения U₁ на элементе длины l. Разрежем проводник, а потом снова соединим и проанализируем, как изменились показания вольтметра U₂:

;				,
,
,
где	R	–	контактное сопротивление Rk.

	<=>
Электрический контакт

Рассмотрим под микроскопом участок поверхности контактирования. Контакт осуществляется по микровыступам, то есть в месте контактирования резко уменьшается площадь сечения проводника S, поверхность среза окисляется, что также приводит к увеличению контактного сопротивления:

,
где		–		удельное электрическое сопротивление материала проводника и его окислов на поверхности среза;
	l	–		единичная длина (элемент длины).
Выводы:			В каждой точке контактирования возникают ЭДУ отброса по причине сужений линий плотности тока. Происходит нагрев участка контактирования вследствие закона Джоуля-Ленца:
.

Причины возникновения контактного сопротивления:

1. Резкое уменьшение сечения проводника в месте контактирования.

2. Образование на контактах окисных плёнок, удельное сопротивление которых выше, чем у основного металла:

,
где		–	величина, зависящая от материала, формы, способа его обработки и состояния контактной поверхности, [Ом/Н½];
	р	–	сила, сжимающая контакты, [Н];
	n	–	показатель степени, характеризующий число точек соприкосновения (0,5 – для точечного контакта, 0,7 – для линейного, 1 – для поверхностного контакта).

Таблица 4.1

Значение  для неокисленного одноточечного контакта

Материал	, Ом/Н1/2
Медь	110-3
Олово	510-3
Алюминий	1.610-3
Серебро	0.510-3
Сталь	7610-3

Анализ формулы (4.43) позволяет сделать вывод, что контактное сопротивление зависит:

1. от материала проводника, как самого металла, так и его окислов на поверхности контакта;

2. от величины силы контактного нажатия (давления на контакт);

   Зависимость контактного сопротивления от величины давления на контакт и состояния контактной поверхности: 1-2 – процесс сжатия контакта (не шлифованного); 2-3 – процесс снятия давления Р на    контакте; 1-4-1    –    процесс сжатия и снятия давления для шлифованной поверхности контакта

3. от состояния контактной поверхности. При шлифовке "бугорки" на поверхности становятся более пологими и не разрушаются при сжатии, а только упруго деформируются;

4. от условной площади контактирования.

Если увеличить площадку контактирования, то будет увеличиваться физическое число точек контактирования. Так как в пределе n = 1, то нет особого смысла увеличивать поверхность соприкосновения контактов в целях снижения его сопротивления. Часто поверхность соприкосновения контактов увеличивают для более эффективного рассеивания тепловой мощности выделяющейся в контактах при протекании по ним тока (согласно закону Джоуля-Ленца).