Сопротивление проводника

Сила тока в электрической цепи определяется, согласно закону Ома по двум показателям: напряжение цепи и сопротивление проводника. Поговорим более подробно о последнем показателе.

Электрическое сопротивление проводника – физическая величина, которая характеризует способность вещества замедлять скорость заряженных частиц внутри себя, а также количественно показывает его способность превращать энергию электричества в тепловую, когда оно находится под действием тока. Единица обозначается Ом, входит в международную систему.

Закон Ома

Найти сопротивление проводников можно по физическим законам. Одним из таких законов является Закон Ома. Формулы будут разными для постоянного и переменного тока. Проще всего вычислить этот показатель для участка цепи с постоянным током.

Величина, обратная ему называется электрическую проводимость, измеряют в сименсах.

Электрическая проводимость

Сопротивление возникает из-за того, что в материале есть как движущиеся под действием тока электроны, так и неподвижные заряды и нейтроны. Под воздействием напряжения они приходят в хаотическое тепловое движение – начинается нагревание. При подключении цепи к источнику тока электроны начинают движение, но не ускоряются, а сохраняют скорость постоянной из-за сопротивления других частиц. Часть двигательной энергии превращается во внутреннюю, и, как следствие, увеличивается его температура. От чего зависит сопротивление проводника?

Естественно, что значение его будет зависеть от того, из какого материала сделан проводник. Кроме того, на эту величину влияет его длина и площадь сечения. Формула для подсчётов выглядит так:

Сопротивление материала

Площадь поперечного сечения можно вычислить по формуле:

Площадь поперечного сечения

Удельное сопротивление

Отражение взаимосвязи сопротивления проводника и природы вещества – удельное сопротивление проводника ρ. Этот показатель равен сопротивлению, которое оказывает метровый проводник сечением в квадратный метр. Для разных веществ – оно отличается. Единица – Ом-метр (обозначается Ом·м).

Определение удельного сопротивления проводника самостоятельно проводить при подсчётах не нужно. Его значения приводятся в справочных таблицах, имеющихся в книгах и задачниках. Самые низкие значения – у золота, серебра, меди, латуни.

Стоит отметить, что эта величина имеет зависимость от следующих особенностей: количества в нём свободных электронов и их скорости рассеивания на ионах кристаллической решётки, её дефектах и примесях.

Мы выяснили, от чего зависит электрическое сопротивление согласно формуле, указанной выше. Но есть ещё одна особенность у этой величины – её значение у проводника от температуры также находится в прямой зависимости. При нагревании проводника оно возрастает, значение может увеличиваться до 50%. А вот у электролитов наоборот при увеличении их температуры – уменьшается. Существуют сплавы, которые всегда имеют стабильное значение. Зависимость от температуры характеризует температурный коэффициент сопротивления, измеряется в Кельвинах в минус первой степени (обозначается К-1).

Измерение сопротивления

Измерение электрического сопротивления проводника производят с помощью омметра или мультиметра. Мультиметр может определять несколько характеристик электрической цепи. Существуют разные способы проведения измерений. К общим принципам, которые нужно учитывать в любом из них относится то, что и для более точного измерения цепь не должна быть подключена к напряжению, а для измерения отдельного элемента цепи его нужно из неё извлечь. Для проведения измерений омметр подключают параллельно к прибору. Существуют устройства для измерения в цепях постоянного и переменного тока.

Добиться изменения параметров цепи можно при помощи специального прибора – реостата. Он устроен таким образом, что позволяет как резко, так и плавно устанавливать нужное значение. Есть различные виды реостатов – проволочный, ползунковый, жидкостный, ламповый. В лабораторных работах применяют простой ползунковый прибор. Ещё их можно классифицировать на переменный, подстроечный и регулировочный. Реостаты являются обязательным элементом многих электрических сетей и частью приборов.

Реостат

Ползунок реостата меняет длину проволоки в цепи и соответственно её сопротивление

Материалы проводников

Что такое сопротивление, мы рассмотрели, теперь стоит сказать несколько слов о практической стороне вопроса. В частности, какие металлы чаще всего используют в качестве проводников в быту. Самые распространённые – это медь и алюминий, плюсы их в том, что они имеют низкое удельное сопротивление, устойчивы к коррозии, легко обрабатываются. Также довольно часто применяется сталь, однако её нужно защитить от коррозии, для этого железо оцинковывают. В космонавтике и сфере высоких технологий проводники делают из драгоценных металлов, обладающих минимальным удельным сопротивлением – например, из золота. В нагревательных приборах оно наоборот должно быть высоким, поэтому используют сплавы никеля и хрома. Большое внимание в промышленности уделяется созданию новых сплавов с разным значением рассматриваемой величины и устойчивым к воздействиям извне.

 
12345
 Загрузка... Загрузка...
823
Комментарии
  1. Спасибо за интересную информацию!

Оставить комментарий