При холодной обработке металлов давлением, металл испытывает пластическую деформацию. При пластической деформации кристаллическая решетка искажается, количество дефектов становится больше. С увеличением дефектов кристаллической решетки, сопротивление течению электронов по проводнику растет, следовательно, удельное сопротивление металла увеличивается. К примеру, проволоку изготавливают методом протяжки, это значит, что металл испытывает пластическую деформацию, в результате чего, удельное сопротивление растет. На практике для уменьшения сопротивления применяют рекристаллизационный отжиг, это сложный технологический процесс, после которого кристаллическая решетка как бы, “расправляется” и количество дефектов уменьшается, следовательно, и сопротивление металла тоже.

При растяжении или сжатии, металл испытывает упругую деформацию. При упругой деформации вызванной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки увеличиваются, следовательно, электроны испытывают большие затруднения, и в связи с этим, увеличивается удельное сопротивление. При упругой деформации вызванной сжатием, амплитуды тепловых колебаний узлов уменьшаются, следовательно, электронам проще двигаться, и удельное сопротивление уменьшается.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Как мы уже выяснили выше, причиной сопротивления в металле являются узлы кристаллической решетки и их колебания. Так вот, при увеличении температуры, тепловые колебания узлов увеличиваются, а значит, удельное сопротивление также увеличивается. Существует такая величина как температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который показывает насколько увеличивается, или уменьшается удельное сопротивление металла при нагреве или охлаждении. Например, температурный коэффициент меди при 20 градусах по цельсию равен 4.1 · 10 − 3 1/градус. Это означает что при нагреве, к примеру, медной проволоки на 1 градус цельсия, её удельное сопротивление увеличится на 4.1 · 10 − 3 Ом. Удельное сопротивление при изменении температуры можно вычислить по формуле

где r это удельное сопротивление после нагрева, r 0 – удельное сопротивление до нагрева, a – температурный коэффициент сопротивления, t 2 – температура до нагрева, t 1 — температура после нагрева.

Подставив наши значения, мы получим: r=0,0175*(1+0.0041*(154-20))=0,0271 Ом*мм 2 /м. Как видите наш брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 , после нагрева до 154 градусов, имел бы сопротивление, как у такого же бруска, только из алюминия и при температуре равной 20 градусов цельсия.

Свойство изменения сопротивления при изменении температуры, используется в термометрах сопротивления. Эти приборы могут измерять температуру основываясь на показаниях сопротивления. У термометров сопротивления высокая точность измерений, но малые диапазоны температур.

На практике, свойства проводников препятствовать прохождению тока используются очень широко. Примером может служить лампа накаливания, где нить из вольфрама, нагревается за счет высокого сопротивления металла, большой длины и узкого сечения. Или любой нагревательный прибор, где спираль разогревается благодаря высокому сопротивлению. В электротехнике, элемент главным свойством которого является сопротивление, называется – резистор . Резистор применяется практически в любой электрической схеме.

Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

Формула расчета и величина измерения

Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм 2 /м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм 2 /м равняется 10 -6 Ом·м.

Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

R= (ρ·l)/S, где:

• R – сопротивление проводника;
• Ρ – удельное сопротивление материал;
• l – длина проводника;
• S – сечение проводника.

Зависимость от температуры

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

Удельное объемное электрическое сопротивление

Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

Использование в электротехнике

Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

Как уже отмечалось, сила тока в цепи зависит не только от напряжения на концах участка, но также и от свойств проводника, включенного в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводников объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.

Электрическое сопротивление R — физическая скалярная величина, характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных носителей зарядов в проводнике. Обозначается сопротивление буквой R. В СИ единицей сопротивления проводника является ом (Ом).

1 Ом — сопротивление такого проводника, сила тока в котором равна 1 А при напряжении на нем 1 В.

Применяются и другие единицы: килоом (кОм), мегаом (МОм), миллиом (мОм): 1 кОм = 10 3 Ом; 1 МОм = 10 6 Ом; 1 мОм = 10 -3 Ом.

Физическую величину G, обратную сопротивлению, называют электрической проводимостью

Единицей электрической проводимости в СИ является сименс: 1 См — это проводимость проводника сопротивлением 1 Ом.

Проводник содержит не только свободные заряженные частицы — электроны, но и нейтральные частицы и связанные заряды. Все они участвуют в хаотическом тепловом движении, равновероятном в любых направлениях. При включении электрического поля под действием электрических сил будет преобладать направленное упорядоченное движение свободных зарядов, которые должны двигаться с ускорением и их скорость должна была бы со временем возрастать. Но в проводниках свободные заряды движутся с некоторой постоянной средней скоростью. Следовательно, проводник оказывает сопротивление упорядоченному движению свободных зарядов, часть энергии этого движения передается проводнику, в результате чего повышается его внутренняя энергия. Из-за движения свободных зарядов искажается даже идеальная кристаллическая решетка проводника, на искажениях кристаллической структуры рассеивается энергия упорядоченного движения свободных зарядов. Проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока.

Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, длины проводника и площади поперечного сечения. Для проверки этой зависимости можно воспользоваться той же электрической схемой, что и для проверки закона Ома (рис. 2), включая в участок цепи MN различные по размерам проводники цилиндрической формы, изготовленные из одного и того же материала, а также из разных материалов.

Результаты эксперимента показали, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине l проводника, обратно пропорционально площади S его поперечного сечения и зависит от рода вещества, из которого изготовлен проводник:

где — удельное сопротивление проводника.

Скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника, изготовленного из данного вещества и имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м 2 , или сопротивлению куба с ребром 1 м. Единицей удельного сопротивления в СИ является ом-метр (Ом·м).

Удельное сопротивление металлического проводника зависит от

1. концентрации свободных электронов в проводнике;
2. интенсивности рассеивания свободных электронов на ионах кристаллической решетки, совершающих тепловые колебания;
3. интенсивности рассеивания свободных электронов на дефектах и примесях кристаллической структуры.

Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро и медь. Очень велико удельное сопротивление у сплава никеля, железа, хрома и марганца — «нихрома». Удельное сопротивление кристаллов металлов в значительной степени зависит от наличия в них примесей. Например, введение 1 % примеси марганца увеличивает удельное сопротивление меди в три раза.

Удельное сопротивление металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:

где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)

Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.

Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление, одно из составляющих , выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.

Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.

Например, проволочный , изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.

В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.

В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.

• Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
• Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка

Сопротивление провода

Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:

Где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)

В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:

R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом

Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.

Поверхностное сопротивление

Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:

Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:

где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.

Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Каждое вещество способно проводить ток в разной степени, на эту величину влияет сопротивление материала. Обозначается удельное сопротивление меди, алюминия, стали и любого другого элемента буквой греческого алфавита ρ. Эта величина не зависит от таких характеристик проводника, как размеры, форма и физическое состояние, обычное же электросопротивление учитывает эти параметры. Измеряется удельное сопротивление в Омах, умноженных на мм² и разделенных на метр.

Категории и их описание

Любой материал способен проявлять два типа сопротивления в зависимости от подаваемого на него электричества. Ток бывает переменным или постоянным, что значительно влияет на технические показатели вещества. Так, существуют такие сопротивления:

1. Омическое. Проявляется под воздействием постоянного тока. Характеризует трение, которое создается движением электрически заряженных частиц в проводнике.
2. Активное. Определяется по такому же принципу, но создается уже под действием переменного тока.

В связи с этим определений удельной величины тоже два. Для постоянного тока она равна сопротивлению, которое оказывает единица длины проводящего материала единичной фиксированной площади сечения. Потенциальное электрополе воздействует на все проводники, а также полупроводники и растворы, способные проводить ионы. Эта величина определяет проводящие свойства самого материала. Форма проводника и его размеры не учитываются, поэтому ее можно назвать базовой в электротехнике и материаловедении.

При условии прохождения переменного тока удельная величина рассчитывается с учетом толщины проводящего материала. Здесь уже происходит воздействие не только потенциального, но и вихревого тока, кроме того, принимается во внимание частота электрических полей. Удельное сопротивление этого типа больше, чем при постоянном токе, поскольку здесь идет учет положительной величины сопротивления вихревому полю. Также эта величина зависит от формы и размеров самого проводника. Именно эти параметры и определяют характер вихревого движения заряженных частиц.

Переменный ток вызывает в проводниках определенные электромагнитные явления. Они очень важны для электротехнических характеристик проводящего материала:

1. Скин-эффект характеризуется ослаблением электромагнитного поля тем больше, чем дальше оно проникает в среду проводника. Это явление также носит название поверхностного эффекта.
2. Эффект близости снижает плотность тока благодаря близости соседних проводов и их влиянию.

Эти эффекты являются очень важными при расчете оптимальной толщины проводника, так как при использовании провода, у которого радиус больше глубины проникновения тока в материал, остальная его масса останется незадействованной, а следовательно, такой подход будет неэффективным. В соответствии с проведенными расчетами эффективный диаметр проводящего материала в некоторых ситуациях будет следующим:

• для тока в 50 Гц — 2,8 мм;
• 400 Гц — 1 мм;
• 40 кГц — 0,1 мм.

Ввиду этого для высокочастотных токов активно применяется использование плоских многожильных кабелей, состоящих из множества тонких проводов.

Характеристики металлов

Удельные показатели металлических проводников содержатся в специальных таблицах. По этим данным можно производить необходимые дальнейшие расчеты. Пример такой таблицы удельных сопротивлений можно увидеть на изображении.

На таблице видно, что наибольшей проводимостью обладает серебро — это идеальный проводник среди всех существующих металлов и сплавов. Если рассчитать, сколько потребуется провода из этого материала для получения сопротивления в 1 Ом, то выйдет 62,5 м. Проволоки из железа для такой же величины понадобится целых 7,7 м.

Какими бы замечательными свойствами ни обладало серебро, оно является слишком дорогим материалом для массового использования в электросетях, поэтому широкое применение в быту и промышленности нашла медь. По величине удельного показателя она стоит на втором месте после серебра, а по распространенности и простоте добычи намного лучше его. Медь обладает и другими преимуществами, позволившими ей стать самым распространенным проводником. К ним относятся:

Для применения в электротехнике используют рафинированную медь, которая после плавки из сульфидной руды проходит процессы обжигания и дутья, а далее обязательно подвергается электролитической очистке. После такой обработки можно получить материал очень высокого качества (марки М1 и М0), который будет содержать от 0,1 до 0,05% примесей. Важным нюансом является присутствие кислорода в крайне малых количествах, так как он негативно влияет на механические характеристики меди.

Часто этот металл заменяют более дешевыми материалами — алюминием и железом, а также различными бронзами (сплавами с кремнием, бериллием, магнием, оловом, кадмием, хромом и фосфором). Такие составы обладают более высокой прочностью по сравнению с чистой медью, хотя и меньшей проводимостью.

Преимущества алюминия

Хоть алюминий обладает большим сопротивлением и более хрупок, его широкое использование объясняется тем, что он не настолько дефицитен, как медь, а следовательно, стоит дешевле. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,028, а его низкая плотность обеспечивает ему вес в 3,5 раза меньше, чем медь.

Для электрических работ применяют очищенный алюминий марки А1, содержащий не более 0,5% примесей. Более высокую марку АВ00 используют для изготовления электролитических конденсаторов, электродов и алюминиевой фольги. Содержание примесей в этом алюминии составляет не более 0,03%. Существует и чистый металл АВ0000 , включающий не более 0,004% добавок. Имеют значение и сами примеси: никель, кремний и цинк незначительно влияют на проводимость алюминия, а содержание в этом металле меди, серебра и магния дает ощутимый эффект. Наиболее сильно уменьшают проводимость таллий и марганец.

Алюминий отличается хорошими антикоррозийными свойствами. При контакте с воздухом он покрывается тонкой пленкой окиси, которая и защищает его от дальнейшего разрушения. Для улучшения механических характеристик металл сплавляют с другими элементами.

Показатели стали и железа

Удельное сопротивление железа по сравнению с медью и алюминием имеет очень высокие показатели, однако благодаря доступности, прочности и устойчивости к деформациям материал широко используют в электротехническом производстве.

Хоть железо и сталь, удельное сопротивление которой еще выше, имеют существенные недостатки, изготовители проводникового материала нашли методы их компенсирования. В частности, низкую стойкость к коррозии преодолевают путем покрытия стальной проволоки цинком или медью.

Свойства натрия

Металлический натрий также очень перспективен в проводниковом производстве. По показателям сопротивления он значительно превышает медь, однако имеет плотность в 9 раз меньше, чем у неё. Это позволяет использовать материал в изготовлении сверхлёгких проводов.

Металлический натрий очень мягкий и совершенно неустойчив к любого рода деформационным воздействиям, что делает его использование проблемным — провод из этого металла должен быть покрыт очень прочной оболочкой с крайне малой гибкостью. Оболочка должна быть герметичной, так как натрий проявляет сильную химическую активность в самых нейтральных условиях. Он моментально окисляется на воздухе и демонстрирует бурную реакцию с водой, в том числе и с содержащейся в воздухе.

Еще одним плюсом использования натрия является его доступность. Его можно получить в процессе электролиза расплавленного хлористого натрия, которого в мире существует неограниченное количество. Другие металлы в этом плане явно проигрывают.

Чтобы рассчитать показатели конкретного проводника, необходимо произведение удельного числа и длины проволоки разделить на площадь ее сечения. В результате получится значение сопротивления в Омах. Например, чтобы определить, чему равно сопротивление 200 м проволоки из железа с номинальным сечением 5 мм², нужно 0,13 умножить на 200 и разделить полученный результат на 5. Ответ — 5,2 Ом.

Правила и особенности вычисления

Для измерения сопротивления металлических сред пользуются микроомметрами. Сегодня их выпускают в цифровом варианте, поэтому проведенные с их помощью измерения отличаются точностью. Объяснить ее можно тем, что металлы обладают высоким уровнем проводимости и имеют крайне маленькое сопротивление. Для примера, нижний порог измерительных приборов имеет значение 10 -7 Ом.

С помощью микроомметров можно быстро определить, насколько качественен контакт и какое сопротивление проявляют обмотки генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также электрические шины. Можно вычислить присутствие включений другого металла в слитке. Например, вольфрамовый кусок, покрытый позолотой, показывает вдвое меньшую проводимость, чем полностью золотой. Тем же способом можно определить внутренние дефекты и полости в проводнике.

Формула удельного сопротивления выглядит следующим образом: ρ = Ом · мм 2 /м . Словами ее можно описать как сопротивление 1 метра проводника , имеющего площадь сечения 1 мм². Температура подразумевается стандартная — 20 °C.

Влияние температуры на измерение

Нагревание или охлаждение некоторых проводников оказывает значительное влияние на показатели измерительных приборов. В качестве примера можно привести следующий опыт: необходимо подключить к аккумулятору спирально намотанную проволоку и подключить в цепь амперметр.

Чем сильнее нагревается проводник, тем меньше становятся показания прибора. Сила тока имеет обратно пропорциональную зависимость от сопротивления. Следовательно, можно сделать вывод, что в результате нагрева проводимость металла уменьшается. В большей или меньшей степени так ведут себя все металлы, однако изменения проводимости у некоторых сплавов практически не наблюдается.

Примечательно, что жидкие проводники и некоторые твердые неметаллы имеют тенденцию уменьшать свое сопротивление с повышением температуры. Но и эту способность металлов ученые обратили себе на пользу. Зная температурный коэффициент сопротивления (α) при нагреве некоторых материалов, можно определять внешнюю температуру. Например, проволоку из платины, размещенную на каркасе из слюды, помещают в печь, после чего проводят измерение сопротивления. В зависимости от того, насколько оно изменилось, делают вывод о температуре в печи. Такая конструкция называется термометром сопротивления.

Если при температуре t 0 сопротивление проводника равно r 0, а при температуре t равно rt , то температурный коэффициент сопротивления равен

Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200 °C).

Сопротивление, проводимость и закон Ома

Электрическое сопротивление – физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать прохождению по нему электрического тока.

Сопротивление часто обозначается через R или r и в Международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах.

В зависимости от среды проводника и носителей зарядов, физическая природа сопротивления может отличаться. Так, например, в металле движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решетки, теряют свой импульс, и энергия их движения преобразуется во внутреннюю энергию кристаллической решетки (то есть становится меньше).

Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он выполнен.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и определяется согласно зависимости

где ρ – удельное сопротивление вещества проводника, Ом·м, l  — длина проводника, м, а S — площадь сечения, мм².

Удельное сопротивление ρ – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения (рисунок 1). При расчетах это значение выбирается из таблицы.

Сопротивление проводника R зависит от внешнего фактора – температуры T, но для разных групп веществ эта зависимость имеет различные зависимости. Так, при снижении температуры металлов их сопротивление снижается (то есть способность проводить ток увеличивается). Если температура металла достигает низких значений, он переходит в состояние так называемой свехрпроводимости и его сопротивление R стремится к 0. Поведение полупроводников под воздействием температур обратное – при снижении температуры T сопротивление R растет, а при его росте наоборот падает (рисунок 2).

Закон Ома

В 1826 году немецкий физик Георг Ом открыл важный в электронике закон, названный впоследствии его фамилией. Закон Ома определяет количественную зависимость между электрическим током и свойствами проводника, характеризующими его способность противостоять электрическому току.

Существует несколько интерпретаций закона Ома.

Закон Ома для участка цепи (рисунок 3) определяет величину электрического тока I в проводнике как отношение напряжения на концах проводника U и его сопротивления R

Интерпретировать закон Ома для участка цепи можно следующим образом: если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 В, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1 А

На представленном выше простом примере разберем физическую интерпретацию закона Ома, используя аналогию электрического тока и воды. В качестве аналога проводника электрического тока возьмем воронку, сужение в которой возникает из-за наличие в проводнике сопротивления R (рисунок 4). Пусть в воронку из некоторого источника поступает вода, которая просачивается через узкое горлышко. Усилить поток воды на выходе горлышка воронки можно за счет давления на воду, например, силой поршня. В аналогии с электричеством, поршень будет являться аналогом напряжения – чем сильнее на воду давит поршень (то есть чем больше значение напряжения), тем сильнее будет поток воды на выходе из воронки (тем больше будет значение силы тока).

Закон Ома может быть применен не всегда, а лишь в ограниченном числе случаев. Так закон Ома «не работает» при расчете напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборов, содержащих нелинейные элементы. В этом случае зависимость тока и напряжения можно определить только с помощью построение так называемой вольтамперной характеристики (ВАХ). К категории нелинейных элементов относятся все без исключения полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.), а также электронные лампы.

Проводимость

Величина обратная сопротивлению, называется проводимостью:

G = 1/R.

Единица проводимости называется сименс (См): G, (g) = 1/Ом = См.

#1. Формула закона для участка цепи Ома

#2. Найдите сопротивление участка цепи использую закон Ома, если к концам проводника приложено U = 12 В, и в нем протекает ток I = 6 А.

Закон Ома гласит I=U/R, следовательно R = U/I = 12/6 = 2 Ом.

#3. В чем измеряется удельное сопротивление?

#4. Сопротивление участка цепи равно 10 Ом. Найдите проводимость участка.

Величина обратная сопротивлению, называется проводимостью:

G = 1/R.

Так как сопротивление участка цепи R = 10 Ом, следовательно G = 1/10 = 0,1 См.

Результат

Отлично!

Попытайтесь снова(

Страница не найдена |

404. Страница не найдена

Архив за месяц

ПнВтСрЧтПтСбВс

11121314151617

18192021222324

25262728293031

     12

     12

      1

3031     

     12

15161718192021

25262728293031

    123

45678910

     12

17181920212223

31      

2728293031  

      1

   1234

567891011

     12

891011121314

11121314151617

28293031   

   1234

     12

  12345

6789101112

567891011

12131415161718

19202122232425

3456789

17181920212223

24252627282930

  12345

13141516171819

20212223242526

2728293031  

15161718192021

22232425262728

2930     

Архивы

Метки

Настройки
для слабовидящих

Сопротивление проводника

Сопротивление

Помеха прохождению электрического заряда известна как сопротивление. Препятствие, создаваемое неподвижными частицами на пути переносящих ток частиц, создает сопротивление в электрической цепи. Поскольку частицы с током движутся по зигзагообразной траектории, а не по прямой, они сталкиваются с фиксированными частицами и, таким образом, возникает сопротивление. В электрической цепи разность потенциалов на двух выводах способствует прохождению тока, в то время как сопротивление препятствует прохождению тока.Таким образом, измерение электрического тока в электрической цепи зависит в первую очередь от этих двух факторов, то есть от разности потенциалов на концах проводника и сопротивления проводника.

Сопротивление электрической цепи можно измерить численно. Единицей измерения электрического тока в системе СИ является «Ом», представленная греческой буквой омега (Ом). В электрической цепи разность потенциалов в цепи делится на электрический ток. «I» дает количественное значение сопротивления в цепи.Это соотношение определяется законом Ома , который гласит, что ток, протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению в этих двух точках.

I прямо пропорционален V,

Разность потенциалов / ток = сопротивление

т.е. V / I =

т.е. 1 Ом = 1 вольт / 1 ампер

Или I = V / R, где R — константа пропорциональности, т.е. сопротивление.

Следовательно, 1 Ом — это такое сопротивление проводника, что, когда к его концам приложена разность потенциалов в 1 вольт, через него протекает ток в 1 ампер.

По своему электрическому сопротивлению все вещества можно разделить на три группы:

(i) Good Conductors : вещества с очень низким электрическим сопротивлением. Это позволяет электричеству легко проходить через него. Металлическое серебро, медь, алюминий и т. Д. Электрические провода состоят из меди и алюминия, потому что они имеют очень низкое электрическое сопротивление.

(ii) Резисторы : вещества, которые имеют сравнительно высокое электрическое сопротивление.Сплавы, такие как нихром, манганин и константан (эврика), обладают высоким сопротивлением, поэтому они используются в электрических устройствах. Следовательно, резистор снижает ток в цепи.

(iii) Изоляторы : вещества, которые имеют бесконечно высокое электрическое сопротивление. Они не позволяют электричеству проходить через них, например резина, дерево и т. Д. Электрики носят резиновые перчатки при работе с электричеством, потому что это изолятор и защищает их от поражения электрическим током.

Факторы, влияющие на сопротивление проводника :

Сопротивление данного куска провода или проводника зависит от четырех факторов: длины провода, площади поперечного сечения провода, удельного сопротивления материала, составляющего провод, и температуры проводника или провода. Для данного материала сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения; например, толстая медная проволока имеет меньшее сопротивление, чем идентичная в остальном тонкая медная проволока.Кроме того, для данного материала сопротивление пропорционально длине; например, длинный медный провод имеет более высокое сопротивление, чем идентичный во всем остальном короткий медный провод. Величина, обратная сопротивлению, 1/ R, называется проводимостью и выражается в mho. Сопротивление (R) и проводимость (G) для проводника с одинаковым поперечным сечением можно рассчитать как: —

, где — длина проводника, A, — площадь поперечного сечения проводника, σ (сигма) — это электрическая проводимость, а ρ (rho) — удельное электрическое сопротивление материала .Здесь удельное сопротивление и проводимость — константы пропорциональности. Удельное сопротивление и проводимость являются обратными величинами , т. Е.

Вещества, которые являются хорошими проводниками электричества, имеют очень низкое сопротивление, тогда как изоляторы имеют высокое сопротивление. Температура имеет положительный эффект по сравнению с сопротивлением, поскольку сопротивление увеличивается с повышением температуры, в то время как при охлаждении некоторых проводников до чрезвычайно низких температур сопротивление оказывается нулевым, и они известны как сверхпроводники , поскольку по этим проводникам непрерывно течет ток.

Разница между сопротивлением и удельным сопротивлением составляет:

Комбинация сопротивлений

Помимо разности потенциалов, ток в цепи зависит от сопротивления цепи. Итак, необходимо объединить два или более сопротивления, чтобы получить требуемый ток в электрических цепях. Таким образом, сопротивления можно комбинировать двумя способами: последовательно и параллельно. Если мы хотим увеличить общее сопротивление, тогда отдельные сопротивления подключаются последовательно, а если мы хотим уменьшить сопротивление, тогда отдельные сопротивления подключаются параллельно.

Когда два или более резистора соединены последовательно друг за другом, говорят, что они соединены последовательно. И с другой стороны, когда два или более сопротивления подключены между одними и теми же двумя точками, они считаются подключенными параллельно.

Сопротивлений в серии: Суммарное сопротивление любого количества последовательно соединенных сопротивлений равно сумме отдельных сопротивлений.

Когда несколько последовательно соединенных сопротивлений присоединяются к клеммам батареи, каждое сопротивление имеет различную разность потенциалов на концах, которая зависит от значения сопротивления.Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены последовательно, тогда сумма разностей потенциалов на всем сопротивлении равна напряжению приложенной батареи. Кроме того, через каждое сопротивление протекает один и тот же ток, который равен току, протекающему во всей цепи.

Сопротивления, включенные параллельно : величина, обратная суммарному сопротивлению ряда параллельно подключенных сопротивлений, равна сумме обратных сопротивлений всех отдельных сопротивлений.

1 / R = 1 / R ₁ + 1 / R ₂ + 1 / R ₃ …………

Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, их суммарное сопротивление меньше наименьшего индивидуального сопротивления. Мы также должны иметь в виду, что при параллельном подключении нескольких сопротивлений разность потенциалов на каждом сопротивлении одинакова, что равно напряжению приложенной батареи. И ток, протекающий через все отдельные параллельные сопротивления, вместе взятые, равен току, протекающему в цепи в целом.Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, тогда сумма токов, протекающих через все сопротивления, равна полному току, протекающему в цепи.

Недостатки последовательных цепей для бытовой электропроводки

Расположение светильников и различных других электроприборов в последовательной цепи не используется в бытовой электропроводке, поскольку

(i) Если один электроприбор перестает работать из-за какого-либо дефекта, то все другие приборы также перестают работать.

(ii) Все электроприборы имеют только один выключатель, из-за которого их нельзя включать или выключать по отдельности.

(iii) Приборы не получают того же напряжения (220 В), что и линия электропитания, поскольку напряжение распределяется между всеми приборами.

(iv) При последовательном соединении электроприборов общее сопротивление цепи слишком сильно увеличивается, из-за чего ток от источника питания низкий.

Преимущества параллельных цепей в бытовой электропроводке

Расположение светильников и различных других электроприборов в параллельных цепях используется в бытовой электропроводке, потому что

(i) Если один электроприбор перестает работать из-за какого-либо дефекта, все остальные приборы продолжают работать в обычном режиме.

(ii) Кроме того, каждый электроприбор имеет собственный выключатель, благодаря которому его можно включать и выключать независимо, не влияя на другие электроприборы.

(iii) Каждый электроприбор получает такое же напряжение (220 В), что и линия электропитания. Благодаря этому вся техника будет исправно работать.

(iv) При параллельном подключении электроприборов общее сопротивление бытовой цепи уменьшается, из-за чего ток от источника питания велик.Таким образом, каждое устройство может потреблять необходимое количество тока.

Изображение предоставлено: www.image.slidesharecdn.com

Изображение предоставлено: www.i.ytimg.com

Что подразумевается под сопротивлением проводника Название и физика класса 12 CBSE

Используемая формула:
$ R = \ dfrac {V} {I} $
$ R = \ dfrac {\ rho l} {A} $

Полное пошаговое решение:
$ \ left (i \ right) $ Что подразумевается под сопротивлением: —
Сопротивление — это свойство проводника, благодаря которому он сопротивляется прохождению через него электрического тока.

(ii) Единица измерения сопротивления S.I — «Ом», обозначается символом $ \ left (\ Omega \ right) $

(iii) Перечислите коэффициент, от которого зависит сопротивление проводника.
$ \ bullet $ Температура проводника
$ \ bullet $ Длина проводника
$ \ bullet $ Материал проводника
$ \ bullet $ Площадь поперечного сечения проводника

(iv) Как влияет сопротивление if:
(i) Его длина увеличена вдвое
(ii) Его радиус увеличен вдвое

$ \ to $ Мы знаем эту формулу для сопротивления
$ R = \ dfrac {\ rho l} {A} $
Где, $ \ rho $ = удельное электрическое сопротивление
$ l $ = длина проводника
A = площадь поперечного сечения проводника

Следовательно, если длина удвоена, то
$ \ begin {align}
& \ Rightarrow {{R} _ {1 }} = \ rho \ dfrac {\ left (2l \ right)} {A} \\
& \ поэтому {{R} _ {1}} = 2 \ left (R \ right) \\
\ end {align } $

Таким образом, если длина сопротивления удваивается, сопротивление также удваивается,

Теперь, когда радиус удваивается, тогда
$ \ begin {align}
& \ Rightarrow {{R} _ {2}} = \ dfrac {\ rho l} {A} \\
& \ Rightarrow {{R} _ {2}} = \ dfrac {\ rho l} {\ pi \ left (2 {{r} ^ {2}} \ right)} \\
& \ поэтому {{R} _ {2}} = \ dfrac {1} { 4} \ left (R \ right) \\
\ end {align} $

Таким образом, если радиус удвоится, сопротивление составит $ {{\ dfrac {1} {4}} ^ {th}} $ от начальное сопротивление.

Дополнительная информация:
Факторы, влияющие на удельное сопротивление:
1) Длина проводника
2) Температура проводящего материала
3) Площадь поперечного сечения проводника
4) Материал проводника

Примечание:
Существует разница между сопротивлением и удельным сопротивлением, в отличие от сопротивления, удельное сопротивление зависит только от температуры материала. Что мы видели в решении.

Сопротивление и удельное сопротивление

Электрическое сопротивление электрического проводника зависит от

• длины проводника
• материала проводника
• температуры материала
• площади поперечного сечения проводника

и может быть выражено как

R = ρ L / A (1)

где

R = сопротивление проводника (Ом, Ом)

ρ = удельное сопротивление материала проводника (омметр, Ом м)

L = длина проводника (м)

A = площадь поперечного сечения проводника (м ² )

Удельное сопротивление некоторых общих проводников

• Алюминий : 2.65 x 10 ^-8 Ом м (0,0265 мкОм м)
  
• Углерод: 10 x 10 ^-8 Ом м (0,10 мкОм м)
• Медь: 1,724 x 10 ^-8 Ом м (0,0174 мкОм м)
  
• Железо: 10 x 10 ^-8 Ом м (0,1 мкОм м)
• Серебро: 1,6 ^-8 Ом · м (0,0265 мкОм · м)

Обратите внимание, что удельное сопротивление зависит от температуры .Вышеуказанные значения относятся к температурам 20 ^o ° C .

Удельное сопротивление некоторых обычных изоляторов

• бакелит: 1 x 10 ¹² Ом м
• стекло: 1 x 10 ¹⁰ — 1 x 10 ¹¹ Ом м
• 1 x 10 ⁸ Ом м
• слюда: 0,9 x 10 ¹³ Ом м
• парафиновое масло: 1 x 10 ¹⁶ Ом м
• чистый парафин ) : 1 x 10 ¹⁶ Ом м
• оргстекло: 1 x 10 ¹³ Ом м
• полистирол: 1 x 10 ¹⁴ Ом м
• 1 x
• 1 x 9024 ¹² Ом м
• прессованный янтарь: 1 x 10 ¹⁶ Ом м
• вулканит: 1 x 10 ¹⁴ Ом м
• вода, дистиллированная: 1 x 10 ¹⁰ Ом м

Обратите внимание, что хороший кон проводники электричества имеют низкое удельное сопротивление, а хорошие изоляторы имеют высокое удельное сопротивление.

Пример — сопротивление проводника

Сопротивление 10 метров калибра 17 медного провода с площадью поперечного сечения 1,04 мм ² можно рассчитать как

R = (1,7 x 10 ^{— 8} Ом м) (10 м) / ((1,04 мм ² ) (10 ^-6 м ² / мм ² ))

= 0,16 Ом

Пример — Перекрестный- площадь сечения и сопротивление

Медный провод выше уменьшен до калибра 24 и площади поперечного сечения 0.205 мм ² . Увеличение сопротивления можно рассчитать как

R = (1,7 x 10 ^-8 Ом м) (10 м) / ((0,205 мм ² ) (10 ^-6 м ² / мм ² ))

= 0,83 Ом

Открытые учебники | Сиявула

Математика

Наука

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Класс 7A

      • Марка 7Б

      • 7 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 7А

      • Граад 7Б

      • Граад 7 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 8A

      • Сорт 8Б

      • Оценка 8 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 8А

      • Граад 8Б

      • Граад 8 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 9А

      • Марка 9Б

      • 9 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 9А

      • Граад 9Б

      • Граад 9 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Класс 4A

      • Класс 4Б

      • Класс 4 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 4А

      • Граад 4Б

      • Граад 4 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 5A

      • Марка 5Б

      • Оценка 5 (вместе A и B)

    • Африкаанс

      • Граад 5А

      • Граад 5Б

      • Граад 5 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • Марка 6А

      • Марка 6Б

      • 6 класс (A и B вместе)

    • Африкаанс

      • Граад 6А

      • Граад 6Б

      • Граад 6 (A en B saam)

  • Пособия для учителя

Наша книга лицензионная

Эти книги не просто бесплатные, они также имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (брендированные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете делать ксерокопии, распечатывать и распространять их сколько угодно раз. Вы можете скачать их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственным ограничением является то, что вы не можете адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, спонсорские логотипы и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без марочного знака)

Эти небрендовые версии одного и того же контента доступны для вас, чтобы вы могли делиться ими, адаптировать, трансформировать, изменять или дополнять их любым способом, с единственным требованием — дать соответствующую оценку Siyavula. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Факторы, влияющие на сопротивление — GeeksforGeeks

Проводник имеет большое количество свободных электронов.Когда к концам проводника прикладывается разность потенциалов, свободные электроны перемещаются от одного конца к другому концу проводника. Когда электроны дрейфуют или движутся, они сталкиваются с атомами (ионами) проводника. Эти столкновения препятствуют движению свободных электронов от одного конца к другому концу проводника. Это противодействие потоку свободных электронов из-за столкновений с ионами в проводнике известно как сопротивление проводника. Чем больше столкновений подвергаются электроны в проводнике, тем большее сопротивление оказывает проводник.

Что такое закон Ома?

Джордж Саймон Ом (немецкий физик) 1826 г. изучал взаимосвязь между электрическим током и разностью потенциалов на концах проводника. Связь между электрическим током и разностью потенциалов известна как закон Ома .

Вниманию читателя! Все, кто говорит, что программирование не для детей, просто еще не встретили подходящих наставников. Присоединяйтесь к демонстрационному классу для курса «Первый шаг к программированию», специально разработан для учащихся 8–12 классов.

Студенты смогут больше узнать о мире программирования в этих бесплатных классах , которые определенно помогут им сделать правильный выбор карьеры в будущем.

Этот закон гласит, что электрический ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален разности потенциалов на концах проводника, при условии, что температура и другие физические условия проводника остаются неизменными.

Математически этот закон можно сформулировать как:

Электрический ток (I) ∝ Разность потенциалов (В)

⇒ I ∝ V

или

В ∝ I

⇒ В = I × R

где R — коэффициент пропорциональности, известный как сопротивление проводника.

Таким образом, закон Ома можно сформулировать как : отношение разности потенциалов на конце проводника к току, протекающему по нему, остается постоянным, если температура и другие физические условия проводника остаются неизменными.

График между V и I представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, показано ниже на рисунке:

График V-I

В электрической цепи сопротивление является мерой сопротивления току.Греческая буква омега (Ом) используется для обозначения сопротивления в омах. Георг Симон Ом (1784-1854), немецкий физик, исследовавший взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, — это имя, данное Ом. Говорят, что закон Ома сформулировал он.

В некоторой степени все материалы сопротивляются току. Они делятся на две группы: проводники и изоляторы.

• Материалы с низким сопротивлением, которые позволяют электронам свободно перемещаться, называются Проводниками .

например: Серебро, медь, золото и алюминий.

• Материалы с высоким сопротивлением, препятствующие свободному течению электронов, называются изоляторами .

например: Резина, бумага, стекло, дерево и пластик.

Измерения сопротивления обычно используются для определения состояния компонента или цепи как:

• Чем меньше ток, тем выше сопротивление. Поврежденные проводники из-за горения или коррозии могут быть одной (среди многих) потенциальных причин чрезмерно высокого напряжения.Поскольку все проводники выделяют некоторое количество тепла, перегрев является проблемой, которая часто связана с сопротивлением.
• Чем выше выходной ток, тем меньше сопротивление. Две возможные причины — повреждение изоляторов влагой или перегрев.

Математически сопротивление проводника можно оценить с помощью закона Ома как:

Согласно закону Ома,

V = I × R

Измените приведенное выше выражение для R as,

R = V / I

Следовательно, сопротивление проводника определяется как отношение напряжения и тока, протекающего через проводник.

Таким образом, единица измерения сопротивления может быть определена как:

R = V / I = 1 Вольт (В) / 1 Ампер (A)

= 1 В / 1 A

= 1 Ом (Ом)

Следовательно, единицей сопротивления является Ом (Ом) .

Факторы, влияющие на сопротивление

Давайте проведем эксперимент, чтобы изучить факторы, от которых зависит сопротивление проводника. Подключите различные электрические компоненты, как показано на приведенной ниже принципиальной схеме:

Здесь сопротивление R подключено через источник напряжения V между концами A и B.Цепь находится в режиме ВКЛ, поскольку ключ K вставлен в розетку. Следовательно, ток течет в цепи, показанной амперметром A. Следовательно, следующие факторы, от которых зависит сопротивление проводника:

1. Длина проводника: Рассмотрим медный провод длиной 1 м и подключите его между клеммами A и B цепи. Обратите внимание на показания амперметра. Теперь возьмем еще один медный провод такой же площади сечения, но длиной 2 м. Подключите его между клеммами A и B, отсоединив предыдущий провод.Снова обратите внимание на показания амперметра. Будет обнаружено, что показание амперметра (т.е. электрический ток) во втором случае составляет половину показания амперметра в первом случае.

• Поскольку I = V / R, сопротивление второго провода в два раза больше сопротивления первого провода.
• Показывает, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника.
• Таким образом, чем больше длина проводника, тем больше его сопротивление.

2. Площадь поперечного сечения проводника: Теперь возьмем два медных провода одинаковой длины, но разной площади поперечного сечения. Пусть площадь поперечного сечения первого провода больше площади поперечного сечения второго провода. Подключите первый провод между клеммами A и B в цепи, показанной на рисунке выше. Обратите внимание на показания амперметра. Теперь отсоедините первый провод и подключите второй провод между клеммами A и B. Снова отметьте показания амперметра.Будет обнаружено, что показания амперметра (т. Е. Электрического тока) больше, когда первый провод (т. Е. Толстый провод) подключен между A и B, чем показания амперметра, когда второй провод (т. Е. Тонкий провод) подключается между клеммами A и B.

• Это показывает, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
• Таким образом, сопротивление тонкой проволоки больше, чем сопротивление толстой проволоки.

3.Эффект от природы материала: Возьмите два одинаковых провода, один из меди, а другой из алюминия. Подключите медный провод между клеммами A и B. Запишите показания амперметра. Теперь подключите алюминиевый провод между клеммами A и B. Снова обратите внимание на показания амперметра. Установлено, что показание амперметра при подключении медного провода в цепи больше, чем показание амперметра при подключении алюминиевого провода в цепи.

• Это означает, что сопротивление медного провода меньше сопротивления алюминиевого провода.
• Следовательно, сопротивление провода или проводника зависит от природы материала проводника.

4. Влияние температуры проводника: Если температура проводника, подключенного к цепи, увеличивается, его сопротивление увеличивается.

Заключение:

Таким образом, факторы, от которых зависит сопротивление проводника, следующие:

(i) его длина (l),

(ii) Площадь поперечного сечения (A) ,

(iii) характер материала и

(iv) его температура.

Экспериментально установлено, что сопротивление проводника составляет:

1. прямо пропорционально его длине (l) или R l.
2. Обратно пропорционально площади его поперечного сечения (A) или R ∝ 1 / A.

Давайте объединим эти два условия для сопротивления как

R ∝ l / A

или

R = ρ × l / A

, где ρ — константа пропорциональности, известная как . Удельное сопротивление или Удельное сопротивление проводника.

Измените приведенное выше выражение для ρ,

ρ = R × A / l

• Таким образом, Удельное сопротивление проводника определяется как сопротивление проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения. раздел.
• Другими словами, удельное сопротивление проводника определяется как сопротивление, оказываемое четырьмя кубическими проводниками со стороной 1 м потоку тока через противоположную поверхность проводника.
• В системе CGS единицей удельного сопротивления или удельного сопротивления является Ом-см (Ом-см) .
• В системе СИ единица удельного сопротивления или удельного сопротивления составляет Ом-метр (Ом-м).

Чтобы лучше понять концепцию и формулу удельного сопротивления, давайте рассмотрим пример:

Пример: провод с сопротивлением 20 Ом вытягивается так, что его длина увеличивается вдвое по сравнению с исходной длиной. Рассчитайте сопротивление нового провода.

Решение:

Учитывая, что

Сопротивление проводника R составляет 20 Ом.

Если исходная длина проводника равна l, то новая длина (l ’) провода равна 2l.

Итак, если исходная площадь поперечного сечения равна A, а новая площадь поперечного сечения равна A ‘, тогда:

Так как l’ = 2l, следовательно, A ‘= A / 2.

В случае исходного проводника, исходное сопротивление:

R = ρ × l / A

20 Ω = ρ × l / A …… (1)

Теперь, в случае нового проводника, новое сопротивление:

R ‘= ρ × l ‘/ A’

= (ρ × 2l) / (A / 2)

= (4 × ρ × l) / A

Используйте уравнение (1) в приведенном выше выражении и решите, чтобы вычислить R ‘.

R ’= 4 × 20 Ом

= 80 Ом

Следовательно, сопротивление нового провода составляет 80 Ом .

Задача 1. Найдите сопротивление проводника, если ток, протекающий по нему, равен 0,3 А, а приложенная разность потенциалов составляет 0,9 В.

Решение:

Учитывая, что

Текущий поток I равен 0,3 А.

Приложенная разность потенциалов V равна 0.9 В.

Теперь используйте формулу:

R = V / I

= 0,9 В / 0,3 А

= 3 Ом

Следовательно, сопротивление проводника составляет 3 Ом .

Проблема 2: Нагреватель имеет сопротивление 50 Ом и подключен к источнику питания 220 В, рассчитайте ток в нагревателе.

Решение:

Учитывая, что

Сопротивление нагревателя R равно 50 Ом.

Разность потенциалов, В составляет 220 В.

Теперь используйте формулу:

V = I × R

Измените приведенное выше выражение для I как,

I = V / R

= 220 В / 50 Ом

= 4,4 A

Следовательно, ток в ТЭНе 4,4 А .

Задача 3: Удельное сопротивление железа и ртути равно 10,0 x 10 ^-8 и 94 x 10 ^-8 Ом · см соответственно. Какой дирижер лучше?

Решение:

Материал с низким удельным сопротивлением считается хорошим проводником электричества.

Следовательно, Железо является хорошим проводником, чем Меркурий.

Задача 4: Определить сопротивление 1 Ом.

Решение:

Сопротивление проводника считается равным 1 Ом, если разность потенциалов в 1 вольт на концах проводника заставляет ток в 1 ампер проходить через него.

Задача 5: Пусть сопротивление электрического компонента остается постоянным, в то время как разность потенциалов на концах компонентов уменьшается до половины своего прежнего значения.Какое изменение произойдет с током через него?

Решение:

Поскольку, I = V / R, когда V ‘= V / 2

I’ = V / 2R = I / 2

Таким образом, ток в компонентах становится равным половина прежней стоимости.

Что такое сопротивление в физике?

Что такое сопротивление в физике?

Что такое сопротивление проводника
Движение электрона вызывает протекание тока через металлы.Движущиеся электроны сталкиваются друг с другом, а также с положительными ионами, присутствующими в металлическом проводнике. Эти столкновения замедляют скорость электронов и, следовательно, препятствуют прохождению электрического тока.
Свойство проводника, благодаря которому он препятствует прохождению через него электрического тока, называется его сопротивлением .

• Мера сопротивления проводника потоку тока известна как сопротивление проводника .Разные проводники имеют разное сопротивление току.
• Сопротивление обозначается буквой R.
• Сопротивление R проводника определяется как отношение разности потенциалов V в проводнике к току I, протекающему по нему.
  Таким образом:
  
• Единица сопротивления в системе СИ — ом. Ом обозначается греческой буквой (Ω), которая называется омега.
• Сопротивление — это скалярная величина.
• Один Ом — это сопротивление проводника, когда разность потенциалов в 1 вольт, приложенная к его концам, вызывает протекание через него тока в 1 ампер.

Люди также спрашивают

Какие факторы влияют на сопротивление проводника?

• В телекоммуникационной и энергетической отраслях очень важно выбрать подходящие электрические кабели для передачи электрического тока для различных целей.
• Наиболее важным фактором, который следует учитывать при выборе кабелей, является сопротивление проводников в кабеле.
• На сопротивление проводника влияет тип материала, из которого он сделан, а также его длина, толщина и температура.

Факторы, от которых зависит сопротивление проводника

1. Влияние длины на сопротивление проводника
   Сопротивление проводника прямо пропорционально длине. Это сопротивление проводника ∝ длина проводника.
2. Влияние площади поперечного сечения на сопротивление проводника
   Сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения.
   То есть сопротивление проводника;
   \ (R \ propto \ frac {\ text {1}} {\ text {Area} \, \ text {of} \, \ text {cross-section} \, \ text {(a)} \, \ text {of} \, \ text {the} \, \ text {проводник}} \)
   Если площадь поперечного сечения проводника увеличивается вдвое, его сопротивление уменьшается вдвое.
3. Влияние температуры на сопротивление проводника
   Сопротивление всех чистых металлов увеличивается с повышением температуры. Сопротивление сплавов очень незначительно увеличивается с повышением температуры. Для металла при повышении температуры сопротивление увеличивается, а для полупроводников при повышении температуры сопротивление уменьшается.
4. Влияние природы материала на сопротивление проводника
   Некоторые материалы имеют низкое сопротивление, тогда как другие имеют гораздо более высокое сопротивление.Как правило, сплав имеет более высокое сопротивление, чем чистые металлы, полученные из сплава.
   * Медь, серебро, алюминий и т. Д. Имеют очень низкое сопротивление.
   * Нихром, константан и др. Обладают более высоким сопротивлением. Из нихрома изготавливают нагревательные элементы нагревателей, тостеров, утюга и т. Д.

Таким образом, сопротивление R данного проводника:

• Прямо пропорциональна его длине, l (R∝ l)
• обратно пропорционален площади его поперечного сечения, A (R ∝ 1 / A)
• Зависит от типа материала или удельного сопротивления ρ
• Влияет на температуру
  

В таблице приведены факторы, влияющие на сопротивление, и их взаимосвязь.

Цель: Изучить факторы, влияющие на сопротивление.
Проблема: Какие факторы влияют на сопротивление проводящего провода?
Материалы: Эврика проволока 50 см (SWG 24), проволока из константана 50 см (SWG 24, SWG 30, SWG 34), медная проволока 50 см (SWG 24), проволока из константана 100 см (SWG 24)
Аппаратура: Амперметр (0 — 1 А), вольтметр (0 — 5 В), держатель батареи, реостат (0 — 15 Ом), переключатель, соединительные провода, три 1.Сухие элементы 5 В

Гипотеза: При фиксированной длине и толщине используемого проводящего провода его сопротивление зависит от типа материала.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: Типы материала проволоки
(b) Реагирующая переменная: сопротивление, R
(c) Фиксированная переменная: толщина, длина и температура проволоки
Оперативное определение: Сопротивление , R токопроводящего провода определяется отношением показания вольтметра к показанию амперметра.
Метод:

1. Установлена ​​электрическая схема, показанная на рисунке.
2. Провод P (50-сантиметровый провод эврики с мерной массой 24) подключается к клеммам X и Y.
3. Переключатель замыкается, и реостат настраивается так, чтобы фиксировать показания амперметра для тока I = 0,5 А. Показания вольтметра для разности потенциалов V записываются в таблицу.
4. Рассчитывается значение сопротивления R = V / I.
5. Шаги с 2 по 4 повторяются путем замены провода P на:
   (a) Провод Q: провод из константана длиной 50 см на s.w.g. 24
   (b) Провод 5: медный провод длиной 50 см с н.в. 24

Результаты:

Выводы:

1. Сопротивление R провода эврики самое высокое, тогда как сопротивление R медного провода самое низкое.
2. Мера способности материала противодействовать прохождению тока также известна как удельное сопротивление материала p. Таким образом, мы можем сделать вывод, что для фиксированной длины и толщины провода сопротивление зависит от типа материала, из которого изготовлена ​​проволока.

B. Как длина провода влияет на сопротивление. Эксперимент

Гипотеза: Сопротивление проводящего провода увеличивается с увеличением его длины.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: длина провода, l
(b) Реагирующая переменная: сопротивление, R
(c) Фиксированная переменная: толщина, тип провода и температура провода
Оперативное определение: Сопротивление R проводника определяется отношением показания вольтметра к показанию амперметра.
Метод:

1. Используется та же электрическая схема, что и на рисунке.
2. Проволока из константана длиной 100 см из нерж. 24 подключен к клеммам X и Y.
3. Длину проволоки доводят до l = 20 см.
4. Переключатель замыкается, и реостат настраивается так, чтобы фиксировать показания амперметра для тока I = 0,5 А. Показания вольтметра для разности потенциалов V записываются в таблицу.
5. Шаги с 3 по 4 повторяются для l = 40 см, 60 см, 80 см и 100 см.
6. Значение сопротивления R = V / I рассчитывается для каждого значения длины провода l.
7. Построен график зависимости R от l.

Результаты:

1. Табулирование результатов.
   
2. График зависимости R от l.
   

Вывод:
Сопротивление R токопроводящего провода прямо пропорционально длине провода l. Гипотеза принята. Сопротивление R провода увеличивается с увеличением его длины l.

Гипотеза: При фиксированной длине токопроводящего провода, чем толще провод, тем меньше сопротивление.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: Толщина проволоки
(b) Реагирующая переменная: Сопротивление, R
(c) Фиксированная переменная: Тип, длина и температура проволоки
Оперативное определение:
(a) Толщина проводника определяется величиной его s.w.g.
(b) Сопротивление R проводящего провода определяется отношением показания вольтметра к показанию амперметра.
Метод:

1. Используется та же электрическая схема, что и на рисунке выше.
2. Провод Q (константановый провод длиной 50 см с мерной массой 24) подключается к клеммам X и Y.
3. Переключатель замыкается, и реостат настраивается так, чтобы фиксировать показания амперметра для тока I = 0,5 А. Показания вольтметра для разности потенциалов V записываются в таблицу.
4. Рассчитывается значение сопротивления R = V / I.
5. Шаги 2–4 повторяются с использованием проволоки из константана длиной 50 см с н.в.г. 30 и s.w.g. 34.

Результаты:

Обсуждение:

1. Стоимость s.w.g. проволоки соответствует ее диаметру. Провод с большим с.в.г. имеет меньший диаметр.
2. Площадь поперечного сечения A провода можно определить по его диаметру D по уравнению:
   

Вывод:
Сопротивление R провода обратно пропорционально его площади поперечного сечения A.Чем толще провод, тем меньше сопротивление. Гипотеза принята. .

Гипотеза: Когда температура лампы накаливания увеличивается, ее сопротивление увеличивается.
Переменные:
(a) Управляемая переменная: температура нити
(b) Реагирующая переменная: сопротивление, R
(c) Фиксированная переменная: Тип используемой лампы
Оперативное определение:
(a) Температура нить накала определяется яркостью колбы.
(b) Сопротивление R нити накала определяется отношением показания вольтметра к показанию амперметра.
Метод:

1. Используется та же электрическая цепь, что и на рисунке выше, при этом провод P заменен лампой накаливания.
2. Переключатель замкнут, и реостат выставлен на максимум, так что лампочка не загорается. Показания амперметра по току I и вольтметра по разности потенциалов V заносятся в таблицу.
3. Шаг 2 повторяется путем регулировки реостата до тех пор, пока лампа не станет тускло, а затем немного ярче и очень яркой.
4. Рассчитывается значение сопротивления R = V / I.

Результаты:

Обсуждение:
Яркость лампочки соответствует температуре лампочки. Чем ярче колба, тем выше ее температура.
Вывод:
Сопротивление нити накала увеличивается с увеличением ее температуры.Гипотеза принята.

Ома и сопротивление | Fun Science

Согласно закону Ома ток (I), протекающий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов (V) на концах проводника, при условии, что температура проводника поддерживается постоянной, т. Е.

В

или V I

или V = R X I

Где R является постоянным и называется сопротивлением.

Сопротивление проводника

Сопротивление проводника — это свойство проводника препятствовать прохождению тока, проходящего через него. Сопротивление проводника можно определить как отношение разности потенциалов (V) на концах проводника к току (I), протекающему по нему, то есть

Сопротивление =

или R =

Единица измерения сопротивления — ом. Обозначается символом омега (Ом)

1 Ом (Ом)
1 Ом — это сопротивление проводника, по которому протекает ток в 1 ампер, когда к его концам приложена разность потенциалов в 1 вольт; е.грамм.

1 Ом =

Факторы, влияющие на сопротивление проводника

На сопротивление проводника влияют следующие факторы:

1. Длина проводника
Сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника, т. Е.

R l

Следовательно, сопротивление проводника увеличивается вдвое, если длина проводника удваивается, а сопротивление проводника становится вдвое, если длина проводника уменьшается вдвое.

2. Площадь поперечного сечения проводника
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника, т.е.

R

Следовательно, сопротивление проводника уменьшается вдвое, когда площадь поперечного сечения провода увеличивается вдвое, и сопротивление проводника становится вдвое, когда площадь поперечного сечения провода уменьшается вдвое. Это означает, что толстая проволока имеет меньшее сопротивление, чем тонкая.

3. Материал проводника
Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он сделан.

4. Влияние температуры
Значение сопротивления проводника увеличивается при повышении температуры и уменьшается при понижении температуры.