23.11.2024

Электрическое сопротивление проводников: Удельное сопротивление проводника – формула, определение, таблица для расчета

Содержание

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.

Рис. 1. Удельное сопротивление проводника, ρ

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).

Рис. 2. Зависимость сопротивления R от температуры T для металлов и полупроводников

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

Рис. 3. Закон Ома для участка цепи

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).

Рис. 4. Интерпретация закона Ома для участка цепи с использованием водной аналогии

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(

Электрическое сопротивление проводника. Электрическая проводимость

  

Всякое тело оказывает прохождению электрического тока определенное противодействие. Например, при движении электронов по проводнику они будут сталкиваться с атомами и молекулами вещества, отдавая, им часть своей энергии. Чем больше таких столкновений, тем больше величина противодействия, оказываемого телом движению электрона, и, следовательно, тем меньше ток в проводнике.

Определение: Свойство проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением, или сопротивлением..

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r.

За единицу сопротивления принят ом (сокращенно обозначается Ом или Ω).

Сопротивление проводника равно одному ому, если при напряжении на его концах в один вольт в нем устанавливается ток в один ампер.

В практике сопротивления часто измеряются в килоомах (сокращенно обозначается кОм или кΩ) и мегомах (сокращенно— МОм или МΩ).

1 кОм = 1000 Ом;

1 МОм = 1000 кОм = 1 000 000 Ом.

Для характеристики электрических свойств проводников часто используется величина, обратная сопротивлению, называемая проводимостью.

Определение: Электрической проводимостью (или проводимостью) называется способность вещества пропускать через себя электрический ток.

Чем больше сопротивление проводника, тем меньше его проводимость, и наоборот. Проводимость обозначается латинской буквой G. За единицу проводимости принята проводимость проводника с сопротивлением в 1 ом. Эта единица называется сименс (сим).

Понятия сопротивления и проводимости имеют очень большое значение в электротехнике. Если вещество обладает небольшим сопротивлением (большой проводимостью), то оно называется проводником электрического тока, или проводником. К проводникам относятся большинство металлов (серебро, медь, алюминий, железо, никель, свинец, ртуть), а также сплавы металлов, морская вода, растворы солей и кислот и т. д. Особенно хорошо проводят электрический ток серебро и медь (обладают наилучшей проводимостью). Проводники используются для соединения отдельных элементов электрических схем.

Но есть вещества, которые очень плохо проводят электрический ток, т. е. имеют очень большое сопротивление. Такие вещества называются непроводниками электрического тока, или изоляторами. К изоляторам относятся фарфор, стекло, шерсть, смола, резина, эбонит, слюда, воск, парафин и т. д. Изоляторы широко применяются в электротехнике. Без них нельзя осуществить ни одной электрической цепи.

Следует помнить, что обычно сопротивление изолятора больше сопротивления проводника в несколько миллионов раз.

Кроме проводников и изоляторов, в природе существуют так называемые полупроводники электрического тока. Их проводимость больше, чем изоляторов, но меньше, чем проводников. К полупроводникам относятся: германий, кремний, селен, теллур, многие окислы, карбиды, сульфиды, огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др. ) и т. д.

Характерная особенность полупроводников состоит в том, что их сопротивление в широких пределах изменяется под действием света, электрических и магнитных полей, радиоактивного излучения и от посторонних примесей.

Из некоторых полупроводников изготовляются термисторы (резисторы, величина которых резко изменяется с изменением температуры) и фоторезисторы (величина их сопротивления зависит от освещенности) .

Полупроводники применяются для изготовления диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных схем. 

Возможность использования полупроводников для усиления и генерации колебаний была открыта в 1922 г. сотрудником Нижегородской радиолаборатории имени В. И. Ленина радиолюбителем О. В. Лосевым, который назвал изобретенный им прибор кристадином.

 

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Электрическое сопротивление: определение и формулы расчета

Электрическое сопротивление – величина электротехническая, характеризующая степень препятствования свободному протеканию электронов по проводнику. Некоторые материалы могут иметь нулевое сопротивление, а некоторые наоборот, имеют высокое, такие материалы называются диэлектриками. Есть другая противоположность – сверхпроводники.

Измеряется сопротивление в Омах, в честь своего первооткрывателя. Есть производные единицы – килоОмы, мегаОмы и даже гигаОмы. Проводимость – величина обратная сопротивлению. В данной статье рассказано все о таком физическом явлении, как сопротивление, как его измерять и рассчитать. В качестве дополнения, материал содержит два ролика и один скачиваемый файл.

Что такое сопротивление проводника.

Электрическое сопротивление проводников

 Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников.

Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении. Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r. За единицу электрического сопротивления принят ом.

Удельное сопротивление проволоки.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С. Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4ом. Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом. Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник. Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Материал в тему: как определить мощность тока.

Физический принцип сопротивления

Проще всего объяснить это по аналогии с водопроводной трубой. Представьте себе, что вода — некое подобие электрического тока, образуемого направленным движением электронов в проводнике, а напряжение — аналог давления (напора) воды. Сопротивление — это та сила противодействия среды их движению, которую электронам или воде приходится преодолевать, в результате чего производится работа и выделяется теплота. Именно такая модель представлялась в 1820-е годы Георгу Ому, когда он занялся исследованием природы происходящего в электрических цепях.

В водопроводной трубе всё обстоит так, что чем выше давление воды, тем относительно большая доля энергии расходуется на преодоление сопротивления в трубах, поскольку в них усиливается турбулентность потока. Из этого исходил Ом, приступая к опытам по измерению зависимости силы тока от напряжения. И очень скоро выяснилось, что ничего подобного в электрических проводниках не происходит: сопротивление вещества электрическому току вовсе не зависит от приложенного напряжения. В этом, по сути, и заключается закон Ома, который (для отдельного участка цепи) записывается очень просто:

V = IR

где V — напряжение, приложенное к участку цепи, I — сила тока, а R — электрическое сопротивление участка цепи.

Сопротивление в проводнике

Сегодня мы понимаем, что электрическая проводимость обусловлена движением свободных электронов, а сопротивление — столкновением этих электронов с атомами кристаллической решетки. При каждом таком столкновении часть энергии свободного электрона передается атому, который, в результате, начинает колебаться более интенсивно, и в результате мы наблюдаем нагревание проводника под действием электрического тока. Повышение напряжения в цепи никак не сказывается на доле тепловых потерь такого рода, и соотношение напряжения и электрического тока остается постоянным.

Однако, когда Георг Ом экспериментально открыл свой закон, атомная теория строения вещества находилась в зачаточном состоянии, а до открытия электрона оставалось несколько десятилетий. Таким образом, для него формула V = IR была чисто экспериментальным результатом. Сегодня мы имеем достаточно стройную и, одновременно, сложную теорию электропроводности и понимаем, что закон Ома в его первозданном виде — всего лишь грубое приближение.

Однако это не мешает нам с успехом использовать его для расчета самых сложных электрических цепей, использующихся в промышленности и быту. Единица электрического сопротивления системы СИ называется Ом в честь этого выдающегося ученого.

Роль проводника тока

Если к веществу или материалу обладающему проводящей способностью, подключить источник ЭДС, то по нему начинает протекать электрический ток. Свободные электроны вещества при этом начинают направленное движение от отрицательного полюса к положительному, т.к они являются носителями отрицательного заряда.

Во время направленного движения электроны ударяются об атомы материала и передают им некоторую часть своей энергии, из-за этого происходит нагрев проводника по которому проходит ток. А электроны после столкновения замедляют свое движение. Но электрическое поле их опять ускоряет, поэтому они продолжают свое направленное движение к плюсу.

Этот процесс может идти практически бесконечно, пока вокруг проводника имеется электрическое поле созданное источником электродвижущей силы. Получается, что чем больше препятствий попадется на пути следования электронов, тем выше значение сопротивления.

В различных веществах имеется разное количество свободных электронов, а атомы, между которыми свободные носители заряда перемещаются, обладают различным местом расположения. Поэтому сопр. проводников току зависит, в первую очередь от материала, из которого они сделаны, от площади и длины поперечного сечения.

Если сравнить два проводника сделанные из одинакового материала, то более длинный имеет большее R при равных площадях поперечных сечений, а с большим поперечным сечением имеет более низкое сопр. при равных длинах. Рассмотрим практический пример: Подключим лампочку накаливания на 60Вт в розетку с сетевым напряжением. Спираль лампочки начинает создавать потоку электронов с потенциалом в 220В некоторое препятствие.

Если эта преграда на пути электронов окажется слишком маленькой лампочка перегорит. Если слишком большое – накальная нить будет гореть очень слабо. А вот если оно будет “оптимальное, тогда лампочка будет гореть нормально, выделяя при этом и тепло. Вырабатываемое тепло называют “потерянной” энергией, так как часть энергию затрагивается на никому ненужный нагрев.

Что такое электрическое удельное сопротивление? Из формулы закона Ома можно записать, что электрическое сопротивление является физической величиной, которую можно вычислить как отношение напряжения в проводнике к силе протекающего в нем тока.

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

Итак, исходя из опыта с лампочкой чуть выше можно сделать вывод, что электрическое сопротивление проводника является физической величиной, которая указывает на свойство вещества преобразовывать электрическую энергию в тепловую. (R= ρ × l)/S ρ — удельное сопротивление материала проводника, Ом·м, l — длина, м, и S — площадь сечения, м2. Удельное электрическое сопротивление является также физической величиной, которая равна сопротивлению метрового проводника с площадью сечения в один метр квадратный. На практике, сечение измеряют в квадратных миллиметрах.

Сопротивление различных металлов

Поэтому и удельное электрическое сопротивление проще считать в Ом × мм2 / м, а площадь подставлять в мм2. Формула выше говорит о том, что удельное сопр. прямо пропорционально удельному сопр. материала, из которого он сделан, а также его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.

Сопр. проводников зависит также от температуры. Так у элементов из металла с повышением температуры R увеличивается. Зависимость эта сложная, но в относительно узких пределах температурного изменения (примерно до 200° Цельсия) можно условно считать, что для каждого металла существует определенный, так называемый температурный, коэффициент сопротивления (альфа), который выражает определенный прирост сопротивления дельта r при изменении температуры на один градус цельсия, отнесенный к 1 ом начального значения сопротивления. Таким образом, температурный коэффициент удельного сопротивления будет равен α = r2-r1/r1(T2-T1) и прирост сопр. будет равен Δr=r2-r1=αr2(T2-T1)

Например, у медного линейного провода при температуре T1 = 15° r1 = 50 ом, а при температуре T2 = 75° — r2 — 62 ом. Поэтому, дельта при изменении температуры на 75 — 15 = 60° будет равно 62 — 50 = 12 ом. Т.е, дельта, соответствующий изменению температуры на 1°, равен: 12/60=0,2 От чего зависит удельное сопротивление.

Во-первых, от материала проводника. Чем больше значение ρ, тем хуже будет пропускная токовая способность. Во-вторых, от длины провода – с увеличением длины сопротивление увеличивается. В-третьих, от толщины. У более толстого проводника, более низкое сопротивление. И в-четвертых, от температуры проводника.

Если он из металла, то их удельное сопротивление возрастает с ростом температуры. В исключение можно поместить специальные сплавы – их электрическое удельное сопр. практически не изменяется при нагревании. Например: никелин, константан и манганин. А вот у жидкостей с нагревом, удельное сопротивление уменьшается.

Связь с удельной проводимостью в изотропных материалах, выражется формулой: ρ = 1 / σ Где σ – удельная проводимость. Явление сверхпроводимости Предположим температуру материала будем уменьшать, то удельное сопротивление при этом будет также снижаться. Есть предел, до которого можно снизить температуру – абсолютный нуль.

Проводник в разрезе

В численном выражении равен —273°С. Ниже этого значения температур просто не существует. При этом значении удельное сопротивление любого проводника будет равно нулю. так как при абсолютном нуле атомы кристаллической решетки полностью перестают колебаться. В результате электронное облако проходит между узлами решетки, не соударяясь с ними. Удельное сопр. материала становится равным нулю, что открывает возможности для получения бесконечно огромных токовых уровней в проводниках малого сечения. Явление сверхпроводимости открывает фантастические перспективы для развития электротехники и электронной техники. Но пока еще имеются некоторые сложности, связанные с получением в быту сверхмалых температурных значений, требуемых для создания нужного эффекта. Когда эти проблемы смогут преодалеть, электротехника шагнет на принципиально новый уровень развития.

Основные характеристики проводников

Дата публикации: .
Категория: Электротехника.

Основными характеристиками проводниковых материалов являются:

  1. Удельное электрическое сопротивление;
  2. Температурный коэффициент сопротивления;
  3. Теплопроводность;
  4. Контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила;
  5. Временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении.

Удельное электрическое сопротивление

ρ – величина, характеризующая способность материала оказывать сопротивление электрическому току. Удельное сопротивление выражается формулой:

Для длинных проводников (проводов, шнуров, жил кабелей, шин) длину проводника l обычно выражают в метрах, площадь поперечного сечения S – в мм², сопротивление проводника r – в Ом, тогда размерность удельного сопротивления

Данные удельных сопротивлений различных металлических проводников приведены в статье «Электрическое сопротивление и проводимость».

Температурный коэффициент сопротивления

α – величина, характеризующая изменение сопротивления проводника в зависимости от температуры.
Средняя величина температурного коэффициента сопротивления в интервале температур t2° — t1° может быть найдена по формуле:

Данные температурных коэффициентов сопротивления различных проводниковых материалов приведены ниже в таблице.

Значение температурных коэффициентов сопротивления металлов

Наименование металлаТемпературный коэффициент сопротивления, 1/°С
Алюминий
Альдрей

Бронза
Вольфрам

Золото
Латунь

Медь
Молибден

Никель
Олово

Платина
Ртуть

Сталь
Серебро

Свинец
Цинк

Чугун
0,00403 – 0,00429
0,0036 – 0,0038

0,004
0,004 – 0,005

0,0036
0,002

0,004
0,0047 – 0,005

0,006
0,0043 – 0,0044

0,0025 – 0,0039
0,009

0,0057 – 0,006
0,0034 – 0,0036

0,0038 – 0,004
0,0039 – 0,0041

0,0009 – 0,001

Теплопроводность

λ – величина, характеризующая количество тепла, проходящее в единицу времени через слой вещества. Размерность теплопроводности

Теплопроводность имеет большое значение при тепловых расчетах машин, аппаратов, кабелей и других электротехнических устройств.

Значение теплопроводности λ для некоторых материалов

Серебро
Медь

Алюминий
Латунь

Железо, сталь
Бронза

Бетон
Кирпич

Стекло
Асбест

Дерево
Пробка
350 – 360
340

180 – 200
90 – 100

40 – 50
30 – 40

0,7 – 1,2
0,5 – 1,2

0,6 – 0,9
0,13 – 0,18

0,1 – 0,15
0,04 – 0,08

Из приведенных данных видно, что наибольшей теплопроводностью обладают металлы. У неметаллических материалов теплопроводность значительно ниже. Она достигает особенно низких значений у пористых материалов, которые применяю специально для тепловой изоляции. Согласно электронной теории высокая теплопроводность металлов обусловлена теми же электронами проводимости, что и электропроводность.

Контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила

Как было указано в статье «Металлические проводники», положительные ионы металла расположены в узлах кристаллической решетки, образующей как бы ее каркас. Свободные электроны заполняют решетку наподобие газа, который называют иногда «электронным газом». Давление электронного газа в металле пропорционально абсолютной температуре и числу свободных электронов в единице объема, которое зависит от свойств металла. При соприкосновении двух разнородных металлов в месте соприкосновения происходит выравнивание давления электронного газа. В результате диффузии электронов металл, у которого число электронов уменьшается, заряжается положительно, а металл, у которого число электронов увеличивается, заряжается отрицательно. В месте контакта возникает разность потенциалов. Эта разность пропорциональна разности температур металлов и зависит от их вида. В замкнутой цепи возникает термоэлектрический ток. Электродвижущая сила (ЭДС), которая создает этот ток, называется термоэлектродвижущей силой (термо-ЭДС).

Явление контактной разности потенциалов применяется в технике для измерения температуры при помощи термопар. При измерении малых токов и напряжений в цепи в местах соединения различных металлов может возникнуть большая разность потенциалов, которая будет искажать результаты измерений. В этом случае необходимо подобрать материалы так, чтобы точность измерений была высокой.

Временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении

При выборе проводов, помимо сечения, материала проводов, изоляции необходимо учитывать их механическую прочность. Особенно это касается проводов воздушных линий электропередач. Провода испытывают растяжение. Под действием силы, приложенной к материалу, последний удлиняется. Если обозначить первоначальную длину l1, а конечную длину l2, то разность l1l2 = Δl будет абсолютным удлинением.

Отношение

называется относительным удлинением.

Сила, производящая разрыв материала, называется разрушающей нагрузкой, а отношение этой нагрузки к площади поперечного сечения материала в момент разрушения называется временным сопротивлением на разрыв и обозначается

Данные временных сопротивлений на разрыв для различных материалов приведены ниже.

Значение предела прочности на разрыв для различных металлов

Наименование металлаПредел прочности на разрыв, кг/мм²
Алюминий
Альдрей

Бронза
Вольфрам

Золото
Латунь

Медь
Молибден

Никель
Олово

Платина
Ртуть

Сталь
Серебро

Свинец
Цинк

Чугун
8 – 25
30 – 38

31 – 135
100 – 300


30 – 70

27 – 44,9
80 – 250

40 – 70
2 – 5

15 – 35


70 – 75
15 – 30

0,95 – 2,0
14 – 29

12 – 32

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

сопротивление электрическое — это… Что такое сопротивление электрическое?

величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току. Электрическое сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии; при необратимом преобразовании (преимущественно в теплоту). Электрическое сопротивление называют активным сопротивлением; электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называют реактивным сопротивлением.

СОПРОТИВЛЕ́НИЕ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКОЕ,

1) Величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или ее участка) электрическому току.

При постоянном токе (см. ПОСТОЯННЫЙ ТОК) электрическое сопротивление цепи R можно определить в соответствии с законом Ома (см. ОМА ЗАКОН). Электрическое сопротивление цепи равно отношению приложенного к ней напряжения (см. НАПРЯЖЕНИЕ (электрическое)) U к силе тока (см. СИЛА ТОКА) I, протекающего в ней (при отсутствии в цепи других источников тока или электродвижущей силы (см. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА)).

R = U/I.

Такое сопротивление называют омическим или активным сопротивлением (см. АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ). Активное сопротивление элемента электрической цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного по составу элемента с удельным сопротивлением (см. УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ) , изготовленным в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, электрическое сопротивление

R = l/S

При очень низких температурах электрическое сопротивление некоторых веществ падает до нуля (см.

Сверхпроводники (см. СВЕРХПРОВОДНИКИ)).

Электрическое активное сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии (преимущественно в теплоту). Такое преобразование в активных сопротивлениях носит необратимый характер.

Величина электрического сопротивления зависит от температуры. Характер температурной зависимости определяется природой вещества, т. е. механизмом проводимости. Сопротивление металлов при повышении температуры возрастает, а полупроводников и электролитов — падает.

В СИ единицей электрического сопротивления проводников является ом (см. ОМ (единица измерения)) (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при напряжении 1 В возникает ток силой 1 А.

Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется реактивным сопротивлением (см. РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ). В цепи переменного тока (см. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК) проводник помимо активного сопротивления обладает еще и емкостным сопротивлением (см. ЕМКОСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ) и индуктивным сопротивлением (см. ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ).

Электрическое сопротивление измеряют омметрами или измерительными мостами.

2) Структурный элемент электрической цепи, включаемый в цепь для ограничения или регулирования силы тока.

II. Электрическое сопротивление проводника

Электрическое
сопротивление проводника:
1)
величина, характеризующая противодействие
проводника или электрической цепи
электрическому току;

2)
структурный элемент электрической
цепи, включаемый в цепь для ограничения
или регулирования силы тока.

Электрическое
сопротивление металлов з
ависит
от материала проводника, его длины и
поперечного сечения, температуры и
состояния проводника (давления,
механических сил растяжения и сжатия,
т.е. внешних факторов, влияющих на
кристаллическое строение металлических
проводников).

Зависимость
сопротивления от материала, длины и
площади поперечного сечения проводника:

,

где

— удельное сопротивление проводника;

l
– длина проводника;

S – площадь
поперечного сечения проводника.

Зависимость
сопротивления проводника от температуры:

или

,

где
Rt
– сопротивление при температуре t
0C;

R0
– сопротивление при 0 0C;


температурный коэффициент сопротивления,
который показывает, как изменяется
сопротивление проводника по отношению
к его сопротивлению при 0 0C,
если температура изменяется на один
градус;

T – термодинамическая
температура.

Соединения
сопротивлений:

последовательное, параллельное,
смешанное.

а)
Последовательное соединение сопротивлений

представляет собой систему проводников
(сопротивлений), которые включены один
за другим, так что через каждое из
сопротивлений протекает один и тот же
ток:

I
= I1
= I2
==
In.

Напряжение
при последовательном соединении
сопротивлений

равно сумме напряжений на каждом из
сопротивлений:

.

Напряжение
на каждом из последовательно соединенных
сопротивлений

пропорционально значению данного
сопротивления:

.

Распределение
напряжения по последовательно соединенным
элементам цепи (делитель напряжения)
:

,

где
U0
– напряжение на всем соединении;

U
– напряжение на участке цепи с
сопротивлением R1;

R
– полное сопротивление соединения;

R1
– сопротивление участка цепи с выбранным
сопротивлением.

Общее
сопротивление цепи при последовательном
соединении
равно
сумме отдельно взятых сопротивлений
и оно больше наибольшего из включенных:

.

Общее
сопротивление цепи при последовательном
соединении
n
одинаковых сопротивлений
:

,

где
n
– число сопротивлений, включенных
последовательно;

R1
= значение отдельно взятого сопротивления.

б)
Параллельное соединение сопротивлений:

признаком такого соединения является
разветвление тока I на отдельные токи
через соответствующие сопротивления.
При этом ток I равен сумме токов через
отдельно взятое сопротивление:

.

Общее
напряжение при параллельном соединении

равно напряжению на отдельно взятом
сопротивлении:

U
= U1
= U2
= =
Ui.

Связь
между током и сопротивлением при
параллельном соединении:

при параллельном соединении сопротивлений
токи в отдельных проводниках обратно
пропорциональны их сопротивлениям:

.

Величина,
обратная полному сопротивлению цепи
(общая проводимость) при параллельном
соединении,

равна сумме проводимостей отдельно
взятых проводников. При этом общее
сопротивление цепи меньше наименьшего
сопротивления из включенных:

;
.

Общая
проводимость цепи при параллельном
соединении
n
проводников:

Gпар
= nG1,

где
Gпар
– проводимость цепи;

G1
– проводимость отдельного взятого
проводника.

Шунтирование
электроизмерительных приборов

– расширение предела измерения тока
с помощью электроизмерительного
прибора, к которому присоединяют
параллельно проводник с малым
сопротивлением (шунт). В этом случае

,

где
Iп
– ток, протекающий через прибор;

I
– ток в цепи;

n
= Rп/Rш
– отношение сопротивления прибора Rп
к сопротивлению шунта Rш.

Добавочное
сопротивление

– сопротивление, которое присоединяют
последовательно к электроизмерительному
прибору для расширения предела измерения
напряжения. При этом

,

где
Uп
– напряжение на приборе;

U
– напряжение в цепи;

N
= Rд/Rп
– отношение величины добавочного
сопротивления к сопротивлению прибора.

Электрическая
проводимость

– физическая величина, обратная
сопротивлению проводника:

.

Сверхпроводимость
– свойство многих проводников, состоящее
в том, что их электрическое сопротивление
скачком падает до нуля при охлаждении
ниже определенной критической температуры
Tk,
характерной для данного материала.

Связь
удельной проводимости с удельным
сопротивлением (удельным электрическим
сопротивлением)
:

;

.

Зависимость
удельного сопротивления проводника
от температуры
:

,

где
t
– удельное сопротивление при температуре
t
0C;

0
– удельное сопротивление при 0 0C;


температурный коэффициент сопротивления,
который показывает, как изменяется
удельное сопротивление проводника по
отношению к его удельному сопротивлению
при 0 0C,
если температура изменяется на один
градус.

Задания:
1.
Ознакомиться с применяемыми в работе
электроизмерительными приборами.
Результаты занести в табл. 1.

Таблица 1.

Наименование
прибора

Заводской
номер

Инвентарный
номер

Система

Класс
точности

Предел измерений

Число
делений шкалы

Цена
деления

Абсолютная
погрешность

Внутреннее
сопротивление

Чувствительность

2.
Измерить удельное электрическое
сопротивление.

1.
Измерить микрометром в нескольких
местах рабочей части проводника его
диаметр. Рассчитать среднее значение
диаметра.

2.
Установить подвижный контакт на 0,5 
0,7 от длины рабочей части проводника.
Занести значение длины в таблицу 2.

3.
Включить установку в сеть переменного
тока с напряжением 220 В. При этом должна
загореться индикаторная лампочка.

4.
Провести измерения тока и напряжения.
Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2.

п/п

<d>

10-3,

м

<d>

10-3,

м

ℓ,

м

<ℓ>

10-3,

м

U,

В

I

10-3,

А

106

Омм

<>

106,

Омм

,

%

<>

106,

Омм

5.
Отключить установку. Установить
подвижный контакт на другое значение
рабочей части исследуемого проводника.
Вновь включить установку и определить
новые значения тока и напряжения.

Примечание.
Изменение
длины рабочей части проводника,
определение тока и напряжения проводятся
3-5 раз.

6.
Так как

,

то

,
(1)

где

— удельное электросопротивление
проводника;

ℓ —
длина проводника;

S
— площадь поперечного сечения.

По
формуле (1) рассчитать удельное
электрическое сопротивление исследуемого
проводника и среднее его значение.

7.
Рассчитать относительные погрешности
проведенных измерений по формуле

,
(2)

где
— погрешность вольтметра;


приборная погрешность миллиамперметра;

 —
задается преподавателем;

d,
ℓ
— определяются известными методами.

9.
Зная среднее значение <>
рассчитать среднее значение абсолютной
погрешности <>.

10.
Записать полученный результат в виде
доверительного интервала

.

Электрическое сопротивление | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 12 класс> Физика> Схема постоянного тока

Электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление

Сопротивление проводника определяется как его способность противодействовать прохождению через него заряда. Он измеряется отношением разности потенциалов V на концах к току I.

\ begin {align *} R & = \ frac VI \\ \ text {Единицей измерения R является ом,} \ Omega \: \ text {в единицах СИ.Итак,} \\ \ text {one ohm} & = \ frac {1 \: \ text {volt}} {1 \: \ text {ampere}} \\ \ end {align *}

Сопротивление проводника называется одним омом, если через него протекает ток в один ампер при разности потенциалов в один вольт.

Удельное сопротивление или удельное сопротивление

Замечено, что при постоянной температуре сопротивление R проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения A.

Пусть l будет длиной сопротивления проводника R и A — его площадь поперечного сечения.Затем

\ begin {align *} R & \ propto l \ dots (i) \\ \ text {и} \: R & \ propto \ frac 1A \ dots (ii) \\ \ text {Объединение уравнений} (i ) \ text {and} (ii), \ text {получим} \\ R & \ propto \ frac {l} {A} \\ \ text {или,} R & = \ frac {\ rho l} {A } \ end {align *}

где ρ — константа пропорциональности, называемая удельным сопротивлением или удельным сопротивлением материала проводника. У разных материалов разные значения удельного сопротивления.

Если l = 1 м, A = 1 м 2 , то R = ρ.

Таким образом, удельное сопротивление материала проводника определяется как сопротивление проводника единичного поперечного сечения на единицу длины. Единица измерения — омметр, Вт · м в единицах СИ.

Проводимость

Сопротивление, обратное сопротивлению проводника, называется его проводимостью (C). если проводник имеет сопротивление, то его проводимость определяется выражением,

$$ C = \ frac 1R $$

Единицей измерения проводимости является mho или (Ом) -1 в единицах СИ.Это также называется Siemen, S.

Проводимость

Величина, обратная удельному сопротивлению проводника, называется его проводимостью:

$$ \ sigma = \ frac {1} {\ rho} $$

Единица измерения проводимости Ом -1 метр -1 или Вт -1 м -1 или См -1 единица СИ.

Связь между J и E

Когда разность потенциалов V приложена к проводнику с сопротивлением R, ток, текущий через проводник, \ (I = \ frac VR \).

Если A — равномерная площадь поперечного сечения проводника, а l — его длина, то

\ begin {align *} R & = \ frac {\ rho l} {A} = \ frac {l} { \ sigma A} \\ \ text {где} \: \ sigma = \ frac {1} {\ rho} \ text {- проводимость. Следовательно} \\ I & = \ frac VR = \ frac {\ sigma AV} {l} \\ \ следовательно \ frac IA & = \ sigma \ frac Vl \\ \ end {align *}

Но плотность тока \ ( J = \ frac IA \) и электрическая напряженность, \ (E = \ frac Vl \)

Следовательно, \ (J = \ sigma E \)

Это уравнение дает связь между J и E.

Влияние температуры на сопротивление

Наблюдается увеличение сопротивления проводника с увеличением температуры проводника. Если проводник имеет сопротивление R 1 при θ 1 o C и R 2 при θ 2 o C, то увеличение сопротивления (R 2 — R 1 ) составляет прямо пропорционально начальному сопротивлению R 1 и повышению температуры (θ 2 1 ).Итак,

\ begin {align *} (R_2 — R_1) & \ propto R_1 (\ theta _2 — \ theta _1) \\ \ text {или,} \: (R_2 — R_1) & = \ infty R_1 (\ theta _2 — \ theta _1) \\ \ text {или,} \: R_1 & = R_1 (1+ \ infty \ Delta \ theta) \ dots (i) \\ \ end {align *}, где \ (\ infty \ ) — коэффициент пропорциональности, называемый температурным коэффициентом сопротивления. \ begin {align *} \ text {Уравнение} \: (i) \: \ text {можно записать как} \\ \ infty & = \ frac {R_2 — R_1} {R_1 \ theta} \ dots (ii) \\ & = \ frac {\ text {увеличение сопротивления}} {\ text {исходное сопротивление} \ times \ text {повышение температуры}} \\ \ end {align *}

Следовательно, температурный коэффициент сопротивления проводник — это увеличение сопротивления на единицу исходного сопротивления при повышении температуры на o ° C.Итак,

$$ \ infty = \ frac {\ Delta R} {R_1 \ theta} $$

Сверхпроводник

Сверхпроводники — это материалы с нулевым электрическим сопротивлением. Металлы могут проявлять это свойство при очень низкой температуре. Сверхпроводники можно разделить на две группы:

  1. Тип-I (или мягкие} сверхпроводники
  2. Тип-II (или жесткие) сверхпроводники

Сверхпроводники, в которых магнитное поле полностью исключено из внутренней части сверхпроводников. ниже определенного намагничивающего поля Hc и при Hc материал теряет сверхпроводимость, а магнитное поле полностью проникает, называются типом I или мягкими сверхпроводниками.

Сверхпроводники, в которых материал теряет намагниченность постепенно, а не внезапно, называются твердыми сверхпроводниками типа II.

Сверхпроводники имеют множество применений в различных областях. Вот некоторые из них:

  1. Сверхпроводники используются для генерации и передачи электроэнергии.
  2. Они также используются в медицинской диагностике (МРТ).
  3. Они используются в суперкомпьютере.
  4. Они используются в самых быстрых поездах мира с магнитной левитацией.
Perfect Conductors

Идеальный проводник — это электрический проводник без удельного сопротивления. Все известные идеальные проводники также являются сверхпроводниками: помимо отсутствия электрического сопротивления они проявляют квантовые эффекты, такие как эффект Мейснера и квантование магнитного потока через замкнутые контуры. Идеальный проводник без особых квантовых свойств реальных сверхпроводников известен как классический сверхпроводник, но это выражение неоднозначно, поскольку оно также используется для различения обычных сверхпроводников и высокотемпературных сверхпроводников.

Омические и неомические проводники

Проводники, которые подчиняются закону Ома (I α V), называются омическими проводниками. Большинство металлов, таких как медь, серебро, золото, являются омическими проводниками. График вольт-амперного сопротивления омических проводников представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.

Проводники, которые не подчиняются закону Ома (I α V), называются неомическими проводниками. Электролиты, электронные лампы, переходные диоды, транзисторы и т. Д. Являются некоторыми примерами неомических проводников.График неомических проводников изогнут.

Ссылка

Ману Кумар Хатри, Манодж Кумар Тапа, Бхеша Радж Адхикари, Арджун Кумар Гаутам, Парашу Рам Пудел. Принципы физики . Катманду: публикация Ayam PVT LTD, 2010.

S.K. Гаутам, Дж. М. Прадхан. Учебник по физике . Катманду: публикация Сурьи, 2003.

.

Электрическое сопротивление | Фиск Сплав

Электрическое сопротивление проводов обычно выражается в омах на единицу длины.В английской системе это Ω / mft (Ом на 1000 футов), в метрических Ω / км (Ом на 1000 метров) при стандартной температуре 20ºC (68ºF).

Измерение

Стандартная процедура измеряет сопротивление постоянному току на минимальной длине 5 футов (1,5 метра) и преобразует его в единицы Ω / mft или Ω / km. Использование резистивного моста предотвращает резистивный нагрев образца, особенно в небольших калибрах.

Определения

  • Удельное электрическое сопротивление
  • Электрическое сопротивление материала на единицу объема.Удельное сопротивление — это свойство материала, которое не зависит от его геометрии (площади поперечного сечения и длины). Высокое удельное сопротивление указывает на то, что материал плохо проводит электричество. Удельное электрическое сопротивление выражается в Ом-дюймах (или Ом-см) и т. Д.
  • Электропроводность
  • Обратное сопротивление. Это мера способности материала проводить электрический ток, обычно по сравнению с медью, и обычно выражается в% IACS (Международный стандарт отожженной меди).
  • Температурный коэффициент сопротивления
  • Константа, которая отражает изменение электрического сопротивления материала (удельного сопротивления) из-за изменения температуры на один градус. Выражается в единицах на градус Цельсия (или единицах на градус Фаренгейта).

Сопротивление проводника

R = ρL / A

Где R — сопротивление в Ом, ρ — объемное удельное сопротивление, L — длина образца, а A — площадь поперечного сечения образца.

Электропроводность и удельное сопротивление (ρ) обычных проводниковых сплавов

МАТЕРИАЛ ПРОВОДНИКА% 1ACS Ом-см · дюйм / фут
Медь (C110) 100 10.37
Percon 24 90 11,52
C18135 85 12.20
Percon 11 90 11,52
Percon 17 85 12.20
Percon 19 73 14,21
Кадмий Медь (C162) 85 12.20
Сталь плакированная медью (40%) 39 26.45

Температурная коррекция

Температура окружающей среды влияет на электрическое сопротивление большинства металлов. Как правило, более высокая температура увеличивает сопротивление. Для правильной интерпретации показания должны быть скорректированы до стандартной эталонной температуры, обычно 20ºC (68ºF).

Формула температурной коррекции:

RT = Rt / [1 + α (t-T)]

Где RT — сопротивление при эталонной температуре T, Rt — сопротивление, измеренное при температуре t, α — температурный коэффициент сопротивления, T — эталонная температура (обычно 20ºC (68ºF), а t — температура измерения.

Температурные поправочные коэффициенты (α) для обычных проводниковых сплавов при 20ºC (68ºF)

МАТЕРИАЛ ПРОВОДНИКА α (PER ºC)
Медь (C110) 0,00393
Percon 24 0,00342
C18135 0,00342
Percon 11 0,00354
Percon 17 0.00322
Percon 19 0,00305
Кадмий Медь (C162) 0,00322
Сталь плакированная медью (40%) 0,00378

Примечание: Коэффициент α зависит от материала, проводимости и диапазона температур. Значение для меди с проводимостью 100% IAC при 20ºC (68ºF) составляет 0,00393. Значения коэффициентов для других материалов, проводимости и температуры можно найти в NBS Handbook-100, таблица 2.

Сопротивление | электроника | Britannica

Узнайте, как сопротивление влияет на поток электронов в электрической цепи.

В каждой электрической цепи есть некоторое сопротивление потоку электрического тока, даже в материалах, которые являются хорошими проводниками.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео по этой статье

Сопротивление , в электричестве, свойство электрической цепи или части цепи, которая преобразует электрическую энергию в тепловую энергию в противодействии электрическому току.Сопротивление включает столкновения заряженных частиц с током с неподвижными частицами, составляющими структуру проводников. Сопротивление часто считается локализованным в таких устройствах, как лампы, нагреватели и резисторы, в которых оно преобладает, хотя оно характерно для каждой части цепи, включая соединительные провода и линии электропередачи.

Британская викторина

Гаджеты и технологии: факт или вымысел?

Роботы никогда не использовались в бою.

Рассеяние электрической энергии в виде тепла, даже если оно небольшое, влияет на величину электродвижущей силы или управляющего напряжения, требуемого для создания заданного тока через цепь. Фактически, электродвижущая сила В (измеренная в вольтах) в цепи, деленная на ток I (амперы), протекающий через эту цепь, количественно определяет величину электрического сопротивления R. Точнее, R = V / I. Таким образом, если 12-вольтовая батарея постоянно пропускает двухамперный ток по длине провода, этот провод имеет сопротивление шесть вольт на ампер или шесть Ом. Ом — это общепринятая единица электрического сопротивления, эквивалентная одному вольту на ампер и обозначаемая заглавной греческой буквой омега (Ом). Сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Сопротивление также зависит от материала проводника. См. Удельное сопротивление .

Сопротивление проводника или элемента схемы обычно увеличивается с повышением температуры. При охлаждении до чрезвычайно низких температур некоторые проводники имеют нулевое сопротивление. В этих веществах, называемых сверхпроводниками, продолжают течь токи после снятия приложенной электродвижущей силы.

Величина, обратная сопротивлению, 1/ R, , называется проводимостью и выражается в единицах обратного сопротивления, называемых mho.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

электричества | Определение, факты и типы

Электростатика — это изучение электромагнитных явлений, которые происходят при отсутствии движущихся зарядов, то есть после установления статического равновесия. Заряды быстро достигают положения равновесия, потому что электрическая сила чрезвычайно велика. Математические методы электростатики позволяют рассчитывать распределения электрического поля и электрического потенциала по известной конфигурации зарядов, проводников и изоляторов.И наоборот, имея набор проводников с известными потенциалами, можно рассчитать электрические поля в областях между проводниками и определить распределение заряда на поверхности проводников. Электрическую энергию набора зарядов в состоянии покоя можно рассматривать с точки зрения работы, необходимой для сборки зарядов; в качестве альтернативы, можно также считать, что энергия находится в электрическом поле, создаваемом этой сборкой зарядов. Наконец, энергия может храниться в конденсаторе; энергия, необходимая для зарядки такого устройства, хранится в нем как электростатическая энергия электрического поля.

Изучите, что происходит с электронами двух нейтральных предметов, тренных друг о друга в сухой среде.

Объяснение статического электричества и его проявлений в повседневной жизни.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Статическое электричество — это знакомое электрическое явление, при котором заряженные частицы передаются от одного тела к другому. Например, если два предмета трутся друг о друга, особенно если они являются изоляторами, а окружающий воздух сухой, предметы приобретают одинаковые и противоположные заряды, и между ними возникает сила притяжения.Объект, теряющий электроны, становится заряженным положительно, а другой — отрицательно. Сила — это просто притяжение между зарядами противоположного знака. Свойства этой силы описаны выше; они включены в математическое соотношение, известное как закон Кулона. Электрическая сила, действующая на заряд Q 1 в этих условиях, вызванная зарядом Q 2 на расстоянии r , определяется законом Кулона

Жирным шрифтом в уравнении обозначается вектор характер силы, а единичный вектор — это вектор, размер которого равен единице, и который указывает от заряда Q 2 до заряда Q 1 .Константа пропорциональности k равна 10 −7 c 2 , где c — скорость света в вакууме; k имеет числовое значение 8,99 × 10 9 ньютон-квадратный метр на квадратный кулон (Нм 2 / C 2 ). На рисунке 1 показано усилие на Q 1 , возникающее из-за Q 2 . Числовой пример поможет проиллюстрировать эту силу. И Q 1 , и Q 2 выбраны произвольно в качестве положительных зарядов, каждый с величиной 10 −6 кулонов.Заряд Q 1 расположен в координатах x , y , z со значениями 0,03, 0, 0 соответственно, а Q 2 имеет координаты 0, 0,04, 0. Все координаты указаны в метрах. Таким образом, расстояние между Q 1 и Q 2 составляет 0,05 метра.

электрическая сила между двумя зарядами

Рисунок 1: Электрическая сила между двумя зарядами.

Предоставлено Департаментом физики и астрономии Мичиганского государственного университета
Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской.Подпишитесь сегодня

Величина силы F на заряде Q 1 , рассчитанная с использованием уравнения (1), составляет 3,6 ньютона; его направление показано на рисунке 1. Сила, действующая на Q 2 из-за Q 1 , составляет — F , что также имеет величину 3,6 ньютона; его направление, однако, противоположно направлению F . Сила F может быть выражена через ее составляющие по осям x и y , поскольку вектор силы лежит в плоскости x y .Это делается с помощью элементарной тригонометрии из геометрии рисунка 1, и результаты показаны на рисунке 2. Таким образом, в ньютонах. Закон Кулона математически описывает свойства электрической силы между зарядами в состоянии покоя. Если заряды имеют противоположные знаки, сила будет притягивающей; притяжение было бы указано в уравнении (1) отрицательным коэффициентом единичного вектора r̂. Таким образом, электрическая сила на Q 1 будет иметь направление, противоположное единичному вектору , и будет указывать от Q 1 к Q 2 .В декартовых координатах это привело бы к изменению знаков компонентов силы x и y в уравнении (2).

компоненты кулоновской силы

Рисунок 2: Компоненты x и y силы F на рисунке 4 (см. Текст).

Предоставлено Департаментом физики и астрономии Мичиганского государственного университета

Как можно понять эту электрическую силу на Q 1 ? По существу, сила возникает из-за наличия электрического поля в позиции Q 1 .Поле создается вторым зарядом Q 2 и имеет величину, пропорциональную размеру Q 2 . При взаимодействии с этим полем первый заряд на некотором расстоянии либо притягивается, либо отталкивается от второго заряда, в зависимости от знака первого заряда.

Электрическое сопротивление | IamTechnical.com

Если электрический ток течет по проводнику, свободные носители заряда (свободные электроны) перемещаются между атомами атомной решетки.При этом часто происходят столкновения, которые отклоняют свободные электроны и замедляют их движение. Таким образом, проводник оказывает сопротивление электрическому току, который должен преодолеваться напряжением. На следующем рисунке показано, как электроны движутся по проводнику.

Анимация ниже дополнительно иллюстрирует этот процесс.

Провод с низким сопротивлением лучше проводит электрический ток, тогда как провод с более высоким сопротивлением не так хорошо проводит ток.Единица электрического сопротивления названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома . Все следующие утверждения верны:

Электрическое сопротивление (обозначение R ) выражается в единицах Ом (обозначение единиц W).

Сопротивление равно так называемой проводимости :

Электропроводность (обозначается G ) имеет единицы измерения Сименс (обозначение единиц измерения S).

Таким образом, верно следующее:

Единица измерения проводимости возникла у немецкого инженера Вернера фон Сименса . Материал с низким сопротивлением имеет высокую проводимость и наоборот. Непроводники или изоляторы имеют чрезвычайно высокое сопротивление.

Каждый проводник и каждая нагрузка имеют электрическое сопротивление. Как правило, сопротивление в соединительных проводниках нежелательно. Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он сделан, его длины l и его поперечного сечения (площадь A ).Применяется следующее уравнение:

Константа материала r определяет так называемое удельное сопротивление материала проводника и имеет единицы измерения W мм 2 / м, l — длина проводника в метрах и A — поперечное сечение проводника в квадрате. миллиметры. Удельное сопротивление серебра, например, составляет 0,0167 Вт · мм 2 / м, меди 0,0178 Вт · мм 2 / м.

Из приведенного выше уравнения можно сделать следующие качественные выводы:

Сопротивление проводника тем выше, чем выше удельное сопротивление проводника.Оно также увеличивается пропорционально длине проводника и обратно пропорционально его поперечному сечению.

Кроме того, сопротивление проводника также зависит от температуры . Позже мы рассмотрим этот фактор более подробно.

Таблицы: электрические параметры.

Таблицы:
Электрические параметры.

  • Удельное электрическое сопротивление
    ρ и проводимость для проводников при 20 ° C
  • Удельное электрическое сопротивление
    ρ изоляторов
  • Электрические коэффициенты температуры α при 20 ° C
  • Диэлектрическая проницаемость ε r
  • Серия электрохимического напряжения
    .

Удельное электрическое сопротивление
ρ и проводимость для проводников при 20 ° C


Материал Материал
Деформированная сталь 1 1 Латунь Ms63 0,071 14
Слиток стали 0,13 7,7 Магний 0,0435 23
Чистая сталь 0,10 10 Марганец 0,423 2,37
Алюминий 0,0278 36 Меркурий 0,941 1 063
Сурьма 0,417 2,4 Никель 0,087 11,5
Кадмий 0,076 13,1 Никелин 0,5 2,0 ​​
Уголь 40 0,025 Золото 0,0222 45
Медь 0,0172 58 Серебро 0,016 62,5
Константан 0,48 2,08 Искусственное серебро 0,369 2,71
Хром-Ni-Fe 0,10 10 Платина 0,111 9
Олово 0,12 8,3 Свинец 0,208 4,8
Графит 8,00 0,125 Вольфрам 0,059 17
Латунь Ms58 ​​ 0,059 17 цинк 0,061 16,5
Специальный
электрическое сопротивление ρ изоляторов


Материал ρ [ Ом · см] Материал ρ [ Ом · см]
Парафиновое масло 10 18 Мрамор 10 14
Вода морская 10 6 Слюда 10 17
Вода дистиллированная 10 9 Чистый парафин 10 22
Янтарь искусственный 10 24 Фарфор 10 20
Бакелит 10 16 Влажная земля 10 8
Твердая резина 10 16 Стекло 10 17
Электрический
коэффициенты температуры α при 20 ° C


Материал α 20 ° [1 / ° C] Материал α 20 ° [1 / ° C]
Плавленая сталь +0,00660 Манганио +0,00001
Алюминий +0,00390 Меркурий +0,00090
Уголь -0,00030 Никель +0,00400
Медь +0,00380 Никелин +0,00023
Константан -0,00003 Серебро +0,00377
Олово +0,00420 Серебро искусственное +0,00070
Графит -0,00020 Платина +0,00390
Латунь +0,00150 цинк +0,00370
диэлектрик
постоянная ε r
Изоляционный материал ε r

А / см

Изоляционный материал ε r

А / см


Рапсовое масло 2,2 Твердая резина 2,8
Парафиновое масло 2,2 Вулканизированная резина 2,7
Масло корневое 3
Касторовое масло 4,7 Лак 3,5
Минеральное масло для
трансформатор
2,2 Сургуч сургуч 4,3
Оливковое масло 3 Мрамор 4
Масло растительное для
трансформатор
2,5 Слюда 8
Вода 80 Миканита 5
Воздух 1 Бумага 2,3
Изоляция для кабелей 2,5 Бумага кухонная 4,2
Изоляция для высоких
натяжные провода
4,2 Парафин 2, 2
Изоляция для телефона
провода
1,5 Парафин 2,2
Асбест-каучук 4 шифер 4
Бакелит 2,7 Фарфор 4,4
Картон 4,5 Ткань 4
кварцевый 4,5 Терпентина 2,2
эбонит 2,5 Стекло 5
Вулканическое волокно 2,5 Стекло (Zeiss) 1,6

Серия
электрохимическое напряжение.

(Указанная разница напряжений
к водородному электроду)


Материал Вольт Материал Вольт
Сталь -0,44 Меркурий +0,85
Алюминий -1,69 Никель -0,25
Кадмий -0,40 Золото +1,38
Кальций -2,
76
Серебро +0,80
Калио -2,
92
Платина +0,46
Кобальт -0,29 Свинец -0,13
Медь +0,35 Натрий -2,71
Хром -0,56 Вольфрам -0,58
Олово -0,14 цинк -0,76
Водород 0,00
Магний -2,34
Марганец -1,10

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *