Сопротивление через площадь поперечного сечения

Как ранее говорилось, сила тока в цепи зависит не только лишь от напряжения на концах участка, но также и от параметров проводника, включенного в цепь. Зависимость силы тока от параметров проводников разъясняется тем, что различные проводники владеют разным электрическим сопротивлением.

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

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

Используются 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, оборотную сопротивлению, именуют электрической проводимостью\[~G = \frac 1R\].

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

Проводник содержит не только лишь свободные заряженные частички — электроны, но и нейтральные частички и связанные заряды. Они все участвуют в хаотическом термическом движении, равновероятном в всех 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 с течением времени возрастать. Но в проводниках свободные заряды движутся с некоторой неизменной средней скоростью. Поэтому, проводник оказывает сопротивление упорядоченному движению свободных зарядов, часть энергии этого движения передается проводнику, в итоге чего увеличивается его внутренняя энергия. Из-за движения свободных зарядов искажается даже безупречная кристаллическая решетка проводника, на искажениях кристаллической структуры рассеивается энергия упорядоченного движения свободных зарядов. Проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока.

Сопротивление проводника находится в зависимости от материала, из которого он сделан, длины проводника и площади поперечного сечения. Для проверки этой зависимости можно пользоваться той же электрической схемой, что и для проверки закона Ома (рис. 2), включая в участок цепи ΜΝ разные по размерам проводники цилиндрической формы, сделанные из 1-го и такого же материала, также из различных материалов.

Результаты опыта проявили, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине l проводника, назад пропорционально площади S его поперечного сечения и находится в зависимости от рода вещества, из которого сделан проводник:

где ρ — удельное сопротивление проводника.

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

Удельное сопротивление железного проводника находится в зависимости от

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

Минимальным удельным сопротивлением обладает серебро и медь. Очень велико удельное сопротивление у сплава никеля, железа, хрома и марганца — "нихрома". Удельное сопротивление кристаллов металлов в значимой степени находится в зависимости от наличия в них примесей. К примеру, введение 1 % примеси марганца наращивает удельное сопротивление меди втрое.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Испытания: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 254-255.

Что такое электрическое сопротивление

Хоть какое физическое тело, через которое происходит направленное движение ионов, оказывает току определенное сопротивление. Свойство каждого вида материала проводника не давать заряженным частичкам перейти через него – сопротивление электрическое. С учетом различий противодействия движению ионов строятся многие принципные схемы, часть из которых применяется в электронных вычислительных машинах, к примеру, это триггеры в бытовых устройствах, наушниках.

Что такое электрическое сопротивление

Что такое сопротивление в физике? Сопротивление – это физическое значение, которым описывается свойство проводящего материала препятствовать прохождению заряженных частиц через него. Согласно закону Ома, эта величина равна значению напряжения на концевых участках проводника, деленному на силу тока в амперах, проходящего по нему. Значение противодействия направленному току заряженных частиц для цепей с переменным током и полей электромагнитного типа характеризуется полями волнового препятствия изменению потенциала и импедансом.

Любопытно. На основании данной свойства также получила название радиодеталь резистор, от британского Resistance – сопротивление. Эта часть нужна для введения в цепи питания активного препятствия электрическому току.

Определение единицы сопротивления – Ом

В чем измеряется сопротивление тока? Единица измерения в интернациональной системе СИ – Ом. Эта величина равна сопротивлению в цепи между последними участками, между которыми течет напряжение величиной в 1 В при силе тока в 1А. Слово было получено по фамилии ученого – Георга Ома. Было принято как единица измерения в 60-х годах двадцатого века совместно с интернациональной системой единиц СИ.

Средства проигрывания сопротивления

Для определения меры электрического сопротивления применяют:

• Магазин сопротивлений – особый набор радиоэлементов различного номинала. Данные составляющие специально сделаны таким макаром, дабы содержать эталонное сопротивление проводников. При подключении электропроводника с неизменным либо переменным током к магазину сопротивления можно избрать подходящий по величине резистор и получить на выходе определенное напряжение, которое потом можно измерить с помощью вольтметра;
• Катушка – устройство, которое работает по схожему с магазином принципу. При подключении на вход устройства можно с помощью имеющихся рычагов и переключателей отрегулировать величину сопротивления агрегата и получить на выходе требуемый вольтаж.

Муниципальный идеал сопротивления

Данный муниципальный эталон под индексом ГЭТ 14-91 принято обрисовывать в следующем виде.

Величины и свойства эталонного сопротивления

Статическое и динамическое сопротивление

Согласно теории нелинейных цепей, делят величину сопротивления на статическую и динамическую. 1-ая – тождественна закону Ома и равна отношению напряжения на элементе к текущей силе тока. Динамической величиной элемента, которому присущи признаки нелинейности, является значение, приобретенное при делении малого роста напряжения к соответственному повышению силы тока.

Зависимость величины от черт проводника

В проводнике носителями электрического тока являются свободные негативно заряженные частички. Поведение в веществе подобно газу. Плотность свободных частиц зависят от плотности среды. Исходя из этого, плотность и структура кристаллической решетки определяются типом проводящего материала и его размерами. Тем самым на проводимость оказывают влияние площадь поперечного сечения и температура. Сопротивление через площадь поперечного сечения считается расчетной величиной.

Расчет по площади поперечного сечения

Сопротивление человеческого тела

Эта величина нелинейная, находится в зависимости от многих характеристик и не может считаться омической. Значение может изменяться во времени, снижаясь относительно человека, который взволнован и взмок. Не считая того, на эту величину влияет окружающая среда. У сухой дермы величина может превосходить 10 тыщ Ом*метр. Потому временной график величины у человека может иметь различный вид.

Приборы для измерения сопротивления (неизменного тока)

Для измерения сопротивления можно использовать:

• Омметр – конкретно позволяет демонстрировать уровень нагрузки;
• Мост Витстона;
• Может быть высчитать по приобретенным данным амперметра и вольтметра по обычным формулам.

Измерение последовательного и параллельного значения

Проводник, когда по нему идет ток

Во время прохождения электрического заряда по проводнику происходит усиленное выделение термический энергии. При всем этом проводник может сильно греться. Энергия рассчитывается по формуле:

А=Р*t, где Р – мощность, рассчитываемая по формуле Р=U*I.

Обычный случай – нагрев алюминия под высочайшим напряжением.

Воздействие температуры на удельное сопротивление

Черта удельного сопротивления при увеличении температуры также увеличивается. Это происходит из-за роста темпа движения заряженных частиц в металле, с увеличением температуры. Удельное сопротивление веществ, проводящих электрический ток, и угля при нагревании, соответственно, миниатюризируется, из-за роста количества свободных электронов на единицу объема.

Характеристики для твердотельных материалов

Удельное сопротивление сплавов и твердотельных металлов фактически не изменяется при повышении либо понижении температуры. Это происходит из-за плотности кристаллической решетки. Черта присуща константану, манганину и другим плотным сплавам. Для таковой особенности нужна завышенное удельное значение относительно составляющих компонент.

Таблица сопротивлений твердотельных материалов

Связь с удельной проводимостью

Электрическая проводимость представляет собой характеристику среды по проведению заряженных частиц, также изменению параметров тел или среды, из-за которых появляется движение заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Данное значение считается оборотным по величине сопротивлению проводника.

Характеристики для водянистых проводников

Характеристики электросопротивления смесей солей и щелочей являются динамическими. Значения зависят от состава, концентрации вещества. При всем этом воздействие температуры, оборотное металлам. Во время нагрева из-за эффекта диффузии значение падает и напротив. При очень низких температурах электролит может перейти в жесткое агрегатное состояние и не проводить ток. Так, вода, которая кристаллизовалась, не является проводником. Гидравлическое препятствование движению частиц появляется из-за наличия в воды производных солей, являющихся проводниками.

Зависимость удельного сопротивления от деформаций

При холодной обработке проводников происходит пластическая деформация сырья с последующим искажением кристаллической решетки, что существенно наращивает уровень удельного сопротивления.

Электрическое сопротивление – это свойство любого вещества препятствовать движению ионов. Черта является динамической и находится в зависимости от нескольких причин. Изоляция и некоторые материалы владеют уровнем сопротивления, при котором электрический ток не способен перейти через вещество. Это может охарактеризовывать некоторые вещества, как плохо проводящие ток из-за малого объема ионов. Что такое сопротивление проводника? Величина, из-за которой происходит утрата мощности при прохождении электричества.

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление (УС) — это свойство вещества оказывать сопротивление электротоку в момент прохождения через него.

Все вещества по возможности проводить электрический ток делятся на:

1. Проводники. Проводниками именуют вещества, в каких находится огромное количество свободных заряженных частиц — электронов. Благодаря наличию таких заряженных частиц, свободно перемещающихся по всему железному проводнику, электрическое поле снутри таких веществ отсутствует. Хорошими проводниками, к примеру, являются металлы.
2. Полупроводники. Полупроводниками именуют такие вещества, которые в состоянии изменять удельное сопротивление в широких границах и стремительно уменьшать его значение с увеличением температуры.

Как появляется в материале проводимость

Причина того, что вещества оказывают сопротивление электрическому току, кроется в том, что движению электрического тока, представляющему из себя направленное движение электрических зарядов, мешают ионы кристаллической решетки вещества, перемещающиеся хаотично. Это препятствие либо сопротивление электротоку оказывает влияние на его скорость — она миниатюризируется.

Осторожно! Если педагог увидит плагиат в работе, не избежать больших заморочек (прямо до отчисления). Если нет способности написать самому, закажите здесь.

Единицы измерения

В физике эмблемой р принято обозначать удельную проводимость вещества. Она охарактеризовывает то вещество, из которого выполнен проводник. Ее значение приравнивается сопротивлению проводника, длина которого составляет 1 метр, а площадь сечения — 1 \(м^2.\)

Единицами УС вещества в интернациональной системе принято считать 10 \(м*1\) \(м^2 /1 м\) .

Так как площадь поперечного сечения нередко определяют в \(мм^2\) , потому в учебниках по физике для удельного сопротивления можно повстречать два варианта единиц измерения: \(Ом*м\) и \(Ом*мм^2/м\) .

Формула расчета удельного сопротивления

Удельное сопротивление рассчитывается по формуле:

Где R — сопротивление проводника, S — площадь его поперечного сечения, l — его длина.

От чего зависит сопротивление

УС находится в зависимости от температуры в разных материалах. Но изменяется оно по-разному:

1. В проводниках p с увеличением температуры возрастает.
2. В полупроводниках и диэлектриках p с увеличением температуры миниатюризируется.

Температурный коэффициент электрического сопротивления — величина, которая учитывает изменение электрического сопротивления от температуры.

Связь с удельной проводимостью

Удельной электропроводностью именуют величину, оборотную удельному сопротивлению. Она обозначается эмблемой k и измеряется в сименс/м.

Связь 2-ух величин выражает формула:

Электрическое сопротивление является свойством проводника и находится в зависимости от материала, размеров и формы вещества.

Удельное электрическое сопротивление — это свойство только вещества.

Удельное сопротивление разных материалов

В таблице приведены значения УС некоторых веществ:

Опытным путём было установлено, что у металлов удельное сопротивление с увеличением температуры возрастает. Из всех металлов минимальным удельным сопротивлением владеют серебро и медь. Поэтому, серебро и медь — наилучшие проводники электричества.

Стекло и дерево имеют такое огромное удельное сопротивление, что практически совершенно не проводят электрический ток и являются изоляторами.

Видео: Основы Сопромата. Геометрические характеристики поперечного сечения