Сопротивление в проводнике: Электрическое сопротивление — урок. Физика, 8 класс.

Электрическое сопротивление — урок. Физика, 8 класс.

Электрическое сопротивление характеризует способность электрического проводника препятствовать прохождению электрического тока.

Электрическое сопротивление обозначается буквой R. Единицей сопротивления является ом (Ом).

Закон Ома

Сила тока \(I\) прямо пропорциональна напряжению \(U\). Это означает следующее: во сколько раз изменяется напряжение, во столько раз изменяется и сила тока.
Сила тока \(I\) обратно пропорциональна электрическому сопротивлению \(R\). Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.
 

 I=UR

Удельное сопротивление

Причиной электрического сопротивления является тепловое движение образующих материал атомов или молекул. Частицы колеблются около своих мест и мешают перемещению электронов. Это можно сравнить с длинным коридором, в котором одновременно перемещается много людей. И насколько быстро можно двигаться вперед, зависит от различных причин.
Электрическое сопротивление характерно для всех веществ и зависит от: 
 

Материала проводника тока ρ	Длины проводника \(l\)	Площади поперечного сечения проводника \(S\)
Для каждого материала характерно его удельное сопротивление, которое обозначают буквой ρ и которое можно найти в таблице удельных сопротивлений.	Чем длиннее проводник электричества, тем больше его электрическое сопротивление.	Чем меньше площадь поперечного сечения проводника электричества, тем больше электрическое сопротивление.
Пример с коридором: движение вперёд зависит от того, сколько людей в нём находится, как каждый из них двигается, насколько они полные или худые.	Пример с коридором: чем длиннее коридор, тем дольше и труднее путь.	Пример с коридором: чем уже коридор, тем труднее пробираться сквозь толпу людей.

Обрати внимание!

  R=ρ⋅lS

Удельное сопротивление металлов небольшое, а изоляторов — очень большое. В цепях, в которых электрический ток должен производить большую теплоту (например, в обогревателях), используют проводники с большим удельным сопротивлением, например, нихром. Току труднее течь, увеличивается тепловое движение частиц, в результате проводник нагревается. У алюминия низкое удельное сопротивление, поэтому его можно использовать для передачи электроэнергии.

Электрическое сопротивление человеческого тела может изменяться от 20000 Ом до 1800 Ом.

Чтобы электрическая цепь обеспечивала необходимую силу тока, в неё включают резисторы.

Резистор — прибор с постоянным сопротивлением. 

Резисторы имеются во всех телевизорах, компьютерах, радиоприёмниках и т.д.

Чтобы изменить силу тока в электрической цепи, используют реостаты.

Реостат — прибор с переменным сопротивлением.

В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина  участка, включённого в цепь.

Реостат используется, например, в регуляторах громкости радиоприёмников.

Сопротивление проводника — Справочник химика 21

    Действие термометров сопротивления основано на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от температуры. Большинство чистых металлов при нагревании увеличивает свое электрическое сопротивление, а некоторые изменяют сопротивление в определенных температурных интервалах более или менее равномерно. Таким образом, зная зависимость между изменением сопротивления проводника и температурой, можно но величине сопротивления определить температуру, до которой нагрет проводник. Для фиксации этого изменения сопротивления применяют вторичные приборы с температурной шкалой, работающие по той или иной схеме и отстоящие от термометров сопротивления на некотором расстоянии. Между собой термометр сопротивления и вторичный прибор связаны электрическими проводами. [c.53]









    Электрическое сопротивление проводника связано с удельным сопротивлением р уравнением [c.268]

    В технической литературе удельное сопротивление часто выражается в ом мм 1м, т. а. как сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм . [c.931]

    В собранном виде термометр сопротивления помещают в среду, где нужно измерить температуру. Определение температуры сводится к замеру сопротивления проводника определенной длины и определенного сечения. [c.115]

    Электрическое сопротивление проводника определяется по формуле  [c. 367]

    И пламенно-ионизационный детектор (ДИП). Принцип работы детектора по теплопроводности основан на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от теплопроводности окружающей среды. На рис. 3.4 показана схема измерительного моста детектора по теплопроводности. Плечи моста, представляющие собой металлические нити, изготавливаемые из материала, электрическое сопротивление которого значительно зависит от температуры, в сравнительной и рабочей ячейках нагреваются постоянным электрическим током от батареи. От нитей происходит интенсивная теплоотдача газу. Температура нитей, а следовательно, и сопротивление зависят от природы газа. Если через обе ячейки про.ходит газ одинакового состава, то выходной сигнал моста равен нулю. При изменении состава потока через одну из ячеек меняются характер теплоотдачи и температура соответствующего плеча, а следовательно, и сопротивление. Нарушается электрическое равновесие, между точками а и Ь возникает разность потенциалов, не компенсирующаяся дополнительным сопротивлением Я. Эта разность регистрируется в виде сигнала, который усиливается и записывается регистратором в виде пика. [c.193]

    Из формулы (202) следует, что величина омического сопротивления возрастает при индукционном нагреве с увеличением частоты тока вследствие того, что уменьшается тот объем (и сечение), по которому циркулируют вихревые токи. Возрастание омического сопротивления эквивалентно усилению теплогенерации (теплогенерация определяется только активным сопротивлением). Чем больше частота тока, тем меньше глубина его проникновения, что получило название поверхностного или скин-эффекта. Такое течение тока неизбежно связано с относительным перегревом поверхностных слоев тела. Так как величины р и недоступны для регулирования, то при конструировании печей варьировать можно только частотой тока /. Резюмируя, можно охарактеризовать контактный способ как преодоление током сопротивления проводника в продольном направлении, тогда как при индукционном — в поперечном. [c. 210]

    За единицу удельного сопротивления обычно принимают сопротивление проводника длиной в 1 м и сечением в 1 мм  [c.182]

    Сопротивление проводника любого вида Я пропорционально его длине I и обратно пропорционально сечению х Н = р-1/з (р — удельное сопротивление, равное / при единичных длине и сечении проводника). [c.182]

    Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине I и обратно пропорционально поперечному сечению д  [c.318]

    Проводник, по которому течет электрический ток, представляет для него определенное сопротивление. За единицу сопротивления, хак известно, принят Ом, который представляет собой сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 А возникает напряжение 1 В. [c.120]

    Сопротивление проводника любого вида пропорционально его длине 1 и обратно пропорционально сечению 5  [c. 59]

    При сверхвысоких частотах проявляется много физических явлений, которые приводят к большим отличиям методов СВЧ от методов НЧ и ВЧ. Прежде всего здесь сильно проявляется поверхностный эффект, вследствие которого ток проходит не через всю толщу проводника, а только в его поверхностном слое. Такие понятия, как сопротивление проводника, индуктивность и емкость, утрачивают свой обычный смысл и их невозможно отделить друг от друга. Поэтому теряет смысл использование эквивалентной электрической схемы замещения ячейки, которую было удобно применять для расчетов при низких и высоких частотах. Измерительная ячейка представляет из себя систему с объемно распределенными параметрами, в которой исследуемый образец и измерительное устройство представляют собой одно целое. Кроме того, в измерительных системах СВЧ велико влияние паразитных параметров. Поэтому в таких системах соединительные провода укорачивают до минимума и применяют хорошее экранирование. [c.268]

    При /=1 м и 5 = 1 удельное сопротивление р = / . Удельное сопротивление — это сопротивление проводника, имеющего длину 1 м и поперечное сечение 1 м . Общая электрическая проводимость является нестандартной величиной, поэтому практически используют удельную электрическую проводимость. Удельная электрическая проводимость — это проводимость столбика раствора, помещенного между электродами, расположенными на расстоянии 1 м, и площадью 1 м , т. е. это электрическая проводимость 1 м раствора. [c.140]

    Электрическое сопротивление ом Ом Ом равен сопротивлению проводника, между концами которого при силе тока 1 А возникает напряжение 1 В [c.478]

    Удельная электрическая проводимость х — величина, обратная удельному сопротивлению х= 1/р. Электрическое сопротивление проводника R связано с удельным сопротивлением р уравнением [c.270]

    Удельное электрическое сопротивление — это сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м оно-измеряется в Ом-м. [c. 136]

    Проводники I рода, или эл( Ктронопроводящие тела. К ним относятся металлы, их некоторые оксиды и углеродистые материалы. Прохождение тока в проводн1 ках I рода обеспечивается элект- юнамн. Удельное сопротивление проводников I рода лежит в интервале от 10 до 10 Ом-м, температурный коэффициент про- [c.102]

    Таким путем в промышленности получают чистую меДь, пригодную для электротехнических целей. Для этого используют аноды, выплавляемые из черновой меди, которые подвергаются электролизу в кислых растворах сульфата меди. Катодами служат листы из чистой меди. Удельная электропроводность. Способность раство-ров или расплавов проводить электрический ток характеризуется удельной электропроводностью х, т. е. электропроводностью столбика раствора длиной 1 см и сечением 1 см . Сопротивление проводника [c.98]

    Катарометр. Принцип работы катарометра основан на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от теплопроводности окружающей среды (элю-ата). Катарометр надежен в работе и прост в изготовлении. [c.92]

    Детектирование может быть интегральным и дифференциальным. При интегральном детектировании фиксируется общее количество компонентов (например, их общий объем). Вследствие малой чувствительности и инерционности интегральные детекторы применяют крайне редко. Дифференциальное детектирование (более чувствительное) обеспечивает фиксацию концентрации компонентов. Наиболее распространенными детекторами являются ка-тарометры (регистрируют изменение теплопроводности газов по изменению электрического сопротивления проводника), ионизационные детекторы (по току ионизации молекул газа под воздействием пламени или радиоактивного излучения), детекторы плотностн, или плотномеры (по плотности газа), пламенные детекторы (по температуре пламени, в котором сгорает элюат) и др. [c.178]

    Это соотношение лежит в основе мостового метода измерений сопротивлений проводников если известны сопротивления трех плечей (Ri, Ra и R3) сбалансированного моста, то сопротивление четвертого (R ) легко рассчитать.  [c.461]

    Удельная электропроводность. Известно, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине I и обратно пропорционально площади поперечного сечения S проводника  [c.39]

    При измерении сопротивления проводников 1-го рода в качестве источника напряжения используют обычно батарею постоянного тока, а в качестве нуль-инструмента — гальванометр постоянного тока. Для растворов электролитов использование постоянного тока в мостовой схеме вызывает химические и концентрационные изменения на границе раствора электролита с поверхностью электродов, подводящих ток, в результате этого сопротивление проводника может заметно изменяться в процессе измерения. Поэтому в случае проводников 2-го рода в мостовых схемах применяют переменный ток (используя мост Кольрауша). Источником переменного напряжения обычно служит генератор переменного тока звуковой частоты, а нуль-инструментом— гальванометр переменного тока, осциллограф (до недавнего времени широко применяли низкоомный телефон).  [c.461]

    Следует упомянуть еше о методе измерения сопротивления проводников 2-го рода, основанном на использовании постоянного тока. По этому методу измеряют падение напряжений Аф1 и Дфл на двух сопротивлениях, включенных последовательно измеряемом сопротивлении раствора Ях и известном эталонном сопротивлении / В соответствии с законом Ома  [c.464]

    В качестве детектора чаще всего применяется катарометр, т. е. прибор, основанный на изменении электрического сопротивления проводника в зависимости от теплопроводности окружающей среды (элюента, газа-носителя, содержащего исследуемые компоненты). [c.55]

    Электропроводность. Электропроводностью называют способность веществ проводить электрический ток. Электропроводность обозначает величину, обратную сопротивлению проводника тока  [c.37]

    Удельное электрическое сопротивление проводников изменяется от 10″ до 10 Ом-м. С повышением температуры оно увеличивается. Носителями заряда в них служат электроны. Валентная зона и зона проводимости электронной структуры метгиллов пересекаются (рис. 33.1, проводник). Это позволяет электронам из валентной зоны при небольшом возбуждении переходить на молекулярные орбитали зоны проводимости, а это значит, что электрон с другой вероятностью появляется в той или иной точке компактного металла. [c.637]

    Электропроводность электролитов обычно определяется при помощи мостовой схемы, используемой для измерения сопротивления проводников I рода. В случае растворов электролитов применяют мосты, работающие на переменном токе, пак как прохождение постоянного тока через растворы приводит к значительным ошибкам, связанным с явлениями электролиза и поляризации (изменение состава ])аствора вблизи электродов, изменение состояния электродов, налолэлектродной поляризации на подаваемое папряженне н т. д.). Необходимость применения переменного тока достаточно высокой частоты (для избежания указанных ошибок) усложняет измерительную схему. Кроме моста она содержит генератор неременного тока, а также специальные устройства для выпрямления тока перед прохождением его через нуль-инструмеи и для компенсации емкостных эффектов. Современные установки по измерению электропроводности электролитов, и которых учтены все особенности проводников II рода, позволяют получать надежные результаты. [c.106]

    Термометры сопротивленпя основаны на изменении сопротивления проводников при изменениях температуры. Металлические проводники увеличивают сопротивление с повышением техмпературы и уменьшают — с понижением. Эти изменения строго обратимы, т. е. каждому значению температуры соответствует строго определенное сопротивление проводника. В термометре сопротивлеипя есть проволока (в виде большого числа витков), подключенная к измерительному прибору. Измерительный прибор по существу измеряет сопротивление проволоки-проводника. [c.142]

Как вычислить сопротивление проводника формула. Расчет сопротивлений проводов

Электричество само по себе невидимо, хотя от этого его опасность ничуть не меньше. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Ведь если бы мы его видели, как видим, например, воду, льющуюся из крана, то наверняка бы избежали множества неприятностей.

Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает. Но мы точно знаем: внутри вода. И если система исправно работает, то вода эта там находится под давлением. 2, 3 атмосферы, или сколько там? Неважно. Но давление там есть, иначе система бы не работала. Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление.

А вот наш провод электрический. Где-то далеко, на другом конце тоже гудят генераторы, вырабатывают электричество. И в проводе от этого тоже давление… Нет-нет, не давление, конечно, тут в этом проводе напряжение
. Оно тоже измеряется, но в своих единицах: в вольтах.

Давит в трубах на стенки вода, никуда не двигаясь, ждет, когда найдется выход, чтобы ринуться туда мощным потоком. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение.

И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны. Что это за движение? Это ток
. Электроны текут
. И это движение, этот ток тоже имеет свою единицу измерения: ампер.

И еще есть сопротивление
. Для воды это, образно говоря, размер отверстия в выпускном кране. Чем больше отверстие, тем меньше сопротивление движению воды. В проводах почти также: чем больше сопротивление провода, тем меньше ток.

Вот, как-то так, если образно представлять себе основные характеристики электричества. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R
.
I
— сила тока. Измеряется в амперах.
U
— напряжение. Измеряется в вольтах.
R
— сопротивление. Измеряется в омах.

Есть еще одно понятие — мощность, W. С ним тоже просто: W = U*I
.
Измеряется в ваттах.

Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Из этих четырех единиц измерения в соответствии с вышеприведенными двумя формулами можно вывести некоторое множество других:

№	Задача	Формула	Пример
1	Узнать силу тока, если известны напряжение и сопротивление.	I = U/R	I = 220 в / 500 ом = 0.44 а.
2	Узнать мощность, если известны ток и напряжение.	W = U*I	W = 220 в * 0.44 а = 96.8 вт.
3	Узнать сопротивление, если известны напряжение и ток.	R = U/I	R = 220 в / 0.44 а = 500 ом.
4	Узнать напряжение, если известны ток и сопротивление.	U = I*R	U = 0.44 а * 500 ом = 220 в.
5	Узнать мощность, если известны ток и сопротивление.	W = I 2 *R	W = 0. 44 а * 0.44 а * 500 ом = 96.8 вт.
6	Узнать мощность, если известны напряжение и сопротивление.	W = U 2 /R	W = 220 в * 220 в / 500 ом = 96.8 вт.
7	Узнать силу тока, если известны мощность и напряжение.	I = W/U	I = 96.8 вт / 220 в = 0,44 а.
8	Узнать напряжение, если известны мощность и ток.	U = W/I	U = 96.8 вт / 0.44 а = 220 в.
9	Узнать сопротивление, если известны мощность и напряжение.	R = U 2 /W	R = 220 в * 220 в / 96.8 вт = 500 ом.
10	Узнать сопротивление, если известны мощность и ток.	R = W/I 2	R = 96.8 вт / (0,44 а * 0,44 а) = 500 ом.

Ты скажешь: — Зачем мне это все надо? Формулы, цифры… Я ж не собираюсь заниматься расчетами.

А я так отвечу: — Перечитай предыдущую статью . Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Хотя, собственно, в бытовом практическом плане наиболее интересна только формула 7, где определяется сила тока при известных напряжении и мощности. Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты .

Есть еще одно обстоятельство, о котором следует упомянуть в контексте этой статьи. В электроэнергетике используется так называемый «переменный» ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в одном направлении, они постоянно меняют его: вперед-назад-вперед-назад… И эта смена направления движения — 100 раз в секунду.

Погоди, но ведь везде говорится, что частота 50 герц! Да, именно так и есть. Частота измеряется в количестве периодов за секунду, но в каждом периоде ток меняет свое направление дважды. Иначе сказать, в одном периоде две вершины, которые характеризуют максимальное значение тока (положительное и отрицательное), и именно в этих вершинах происходит смена направления.

Не будем вдаваться в подробности более глубоко, но все же: почему именно переменный, а не постоянный ток?

Вся проблема в передаче электроэнергии на большие расстояния. Тут как раз вступает в силу неумолимый закон Ома. При больших нагрузках, если напряжение 220 вольт, сила тока может быть очень большой. Для передачи электроэнергии с таким током потребуются провода очень большого сечения.

Выход здесь только один: поднять напряжение. Седьмая формула говорит: I = W/U
. Совершенно очевидно, что если мы будем подавать напряжение не 220 вольт, а 220 тысяч вольт, то сила тока уменьшится в тысячу раз. А это значит, что сечение проводов можно взять намного меньше.

Поиск по сайту.
Вы можете изменить поисковую фразу.

Элементы электрической цепи можно соединить двумя способами. Последовательное соединение подразумевает подключение элементов друг к другу, а при параллельном соединении элементы являются частью параллельных ветвей. Способ соединения резисторов определяет метод вычисления общего сопротивления цепи.

Шаги

Последовательное соединение

Определите, является ли цепь последовательной.
Последовательное соединение представляет собой единую цепь без каких-либо разветвлений. Резисторы или другие элементы расположены друг за другом.

Сложите сопротивления отдельных элементов.
Сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, входящих в эту цепь. Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же, поэтому сопротивления просто складываются.

• Например, последовательная цепь состоит из трех резисторов с сопротивлениями 2 Ом, 5 Ом и 7 Ом. Общее сопротивление цепи: 2 + 5 + 7 = 14 Ом.

Среди прочих показателей, характеризующих электрическую цепь, проводник, стоит выделить электрическое сопротивление. Оно определяет способность атомов материала препятствовать направленному прохождению электронов. Помощь в определении данной величины может оказать как специализированный прибор – омметр, так и математические расчеты на основании знаний о взаимосвязях между величинами и физическими свойствами материала. Измерение показателя производится в Омах (Ом), обозначением служит символ R.

Закон Ома – математический подход при определении сопротивления

Соотношение, установленное Георгом Омом, определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока, сопротивлением, основанную на математическом взаимоотношении понятий. Справедливость линейной взаимосвязи – R = U/I (отношение напряжения к силе тока) – отмечается не во всех случаях.
Единица измерения [R] = B/A = Ом. 1 Ом – сопротивление материала, по которому идет ток в 1 ампер при напряжении в 1 вольт.

Эмпирическая формула расчета сопротивления

Объективные данные о проводимости материала следуют из его физических характеристик, определяющих как его собственно свойства, так и реакции на внешние влияния. Исходя из этого проводимость зависит от:

• Размера.
• Геометрии.
• Температуры.

Атомы проводящего материала сталкиваются с направленными электронами, препятствуя их дальнейшему продвижению. При высокой концентрации последних атомы не способны им противостоять и проводимость оказывается высокой. Большие значения сопротивления характерны для диэлектриков, которые отличаются практически нулевой проводимостью.

Одной из определяющих характеристик каждого проводника является его удельное сопротивление – ρ. Оно определяет зависимость сопротивления от материала проводника и воздействий извне. Это фиксированная (в пределах одного материала) величина, которая представляет данные проводника следующих размеров – длина 1 м (ℓ), площадь сечения 1 кв.м. Поэтому взаимосвязь между данными величинами выражается соотношением: R = ρ* ℓ/S:

• Проводимость материала падает по мере увеличения его длины.
• Увеличение площади сечения проводника влечет за собой снижение его сопротивления. Такая закономерность обусловлена уменьшением плотности электронов, а, следовательно, и контакт частиц материала с ними становится более редким.
• Рост температуры материала стимулирует рост сопротивления, в то время как падение температуры влечет за собой его снижение.

Расчет площади сечения целесообразно производить согласно формуле S = πd 2 / 4. В определении длины поможет рулетка.

Взаимосвязь c мощностью (P)

Исходя из формулы закона Ома, U = I*R и P = I*U. Следовательно, P = I 2 *R и P = U 2 /R.
Зная величину силы тока и мощность, сопротивление можно определить как: R = P/I 2 .
Зная величину напряжения и мощности, сопротивление легко вычислить по формуле: R = U 2 /P.

Сопротивление материала и величины других сопутствующих характеристик могут быть получены с применением специальных измерительных приборов или на основании установленных математических закономерностей.

В природе существует два основных вида материалов, проводящие ток и не проводящие (диэлектрики). Отличаются эти материалы наличием условий для перемещения в них электрического тока (электронов).

Из токопроводящих материалов (медь, алюминий, графит, и многие другие), делают электрические проводники, в них электроны не связаны и могут свободно перемещаться.

В диэлектриках электроны привязаны к атомам намертво, поэтому ток в них течь не может. Из них делают изоляцию для проводов, детали электроприборов.

Для того чтобы электроны начали перемещаться в проводнике (по участку цепи пошел ток), им нужно создать условия. Для этого в начале участка цепи должен быть избыток электронов, а в конце – недостаток. Для создания таких условий используют источники напряжения – аккумуляторы, батарейки, электростанции.

В 1827 году Георг Симон Ом
открыл закон силы электрического тока. Его именем назвали Закон и единицу измерения величины сопротивления. Смысл закона в следующем.

Чем толще труба и больше давление воды в водопроводе (с увеличением диаметра трубы уменьшается сопротивление воде) – тем больше потечет воды. Если представить, что вода это электроны (электрический ток), то, чем толще провод и больше напряжение (с увеличением сечения провода уменьшается сопротивление току) – тем больший ток будет протекать по участку цепи.

Сила тока, протекающая по электрической цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.

Где
I
– сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А
;
U
В
;
R
– сопротивление, измеряется в омах и обозначается Oм
.

Если известны напряжение питания U
и сопротивление электроприбора R
, то с помощью выше приведенной формулы, воспользовавшись онлайн калькулятором, легко определить силу протекающего по цепи тока I
.

С помощью закона Ома рассчитываются электрические параметры электропроводки, нагревательных элементов, всех радиоэлементов современной электронной аппаратуры, будь то компьютер, телевизор или сотовый телефон.

Применение закона Ома на практике

На практике часто приходится определять не силу тока I
, а величину сопротивления R
. Преобразовав формулу Закона Ома, можно рассчитать величину сопротивления R
, зная протекающий ток I
и величину напряжения U
.

Величину сопротивления может понадобится рассчитать, например, при изготовлении блока нагрузок для проверки блока питания компьютера. На корпусе блока питания компьютера обычно есть табличка, в которой приведен максимальный ток нагрузки по каждому напряжению. Достаточно в поля калькулятора ввести данные величины напряжения и максимальный ток нагрузки и в результате вычисления получим величину сопротивления нагрузки для данного напряжения. Например, для напряжения +5 В при максимальной величине тока 20 А, сопротивление нагрузки составит 0,25 Ом.

Формула Закона Джоуля-Ленца

Величину резистора для изготовления блока нагрузки для блока питания компьютера мы рассчитали, но нужно еще определить какой резистор должен быть мощности? Тут поможет другой закон физики, который, независимо друг от друга открыли одновременно два ученых физика. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля-Ленца
.

Потребляемая нагрузкой мощность прямо пропорциональна приложенной величине напряжения и протекающей силе тока.
Другими словами, при изменении величины напряжения и тока будет пропорционально будет изменяться и потребляемая мощность.

где
P
– мощность, измеряется в ваттах и обозначается Вт
;
U
– напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В
;
I
– сила ток, измеряется в амперах и обозначается буквой А
.

Зная напряжения питания и силу тока, потребляемую электроприбором, можно по формуле определить, какую он потребляет мощность. Достаточно ввести данные в окошки ниже приведенного онлайн калькулятора.

Закон Джоуля-Ленца позволяет также узнать силу тока, потребляемую электроприбором зная его мощность и напряжение питания. Величина потребляемого тока необходима, например, для выбора сечения провода при прокладке электропроводки или для расчета номинала .

Например, рассчитаем потребляемый ток стиральной машины. По паспорту потребляемая мощность составляет 2200 Вт, напряжение в бытовой электросети составляет 220 В. Подставляем данные в окошки калькулятора, получаем, что стиральная машина потребляет ток величиной 10 А.

Еще один пример, Вы решили в автомобиле установить дополнительную фару или усилитель звука. Зная потребляемую мощность устанавливаемого электроприбора легко рассчитать потребляемый ток и правильно подобрать сечение провода для подключения к электропроводке автомобиля. Допустим, дополнительная фара потребляет мощность 100 Вт (мощность установленной в фару лампочки), бортовое напряжение сети автомобиля 12 В. Подставляем значения мощности и напряжения в окошки калькулятора, получаем, что величина потребляемого тока составит 8,33 А.

Разобравшись всего в двух простейших формулах, Вы легко сможете рассчитать текущие по проводам токи, потребляемую мощность любых электроприборов – практически начнете разбираться в основах электротехники.

Преобразованные формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца

Встретил в Интернете картинку в виде круглой таблички, в которой удачно размещены формулы Закона Ома и Джоуля-Ленца и варианты математического преобразования формул. Табличка представляет собой несвязанные между собой четыре сектора и очень удобна для практического применения

По таблице легко выбрать формулу для расчета требуемого параметра электрической цепи по двум другим известным. Например, нужно определить ток потребления изделием по известной мощности и напряжению питающей сети. По таблице в секторе тока видим, что для расчета подойдет формула I=P/U.

А если понадобится определить напряжение питающей сети U по величине потребляемой мощности P и величине тока I, то можно воспользоваться формулой левого нижнего сектора, подойдет формула U=P/I.

Подставляемые в формулы величины должны быть выражены в амперах, вольтах, ваттах или Омах.

Электрическое сопротивление
— физическая величина, которая показывает, какое препятствие создается току при его прохождении по проводнику
. Единицами измерения служат Омы, в честь Георга Ома. В своем законе он вывел формулу для нахождения сопротивления, которая приведена ниже.

Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Металлы имеют внутреннее строение в виде кристаллической решетки. Эта решетка имеет строгую упорядоченность, а её узлами являются положительно заряженные ионы. Носителями заряда в металле выступают “свободные” электроны, которые не принадлежат определенному атому, а хаотично перемещаются между узлами решетки. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. То есть электрон в проводнике движется со скоростью света (практически), и доказано, что он проявляет свойства не только как частица, но еще и как волна. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн (то есть электронов) на тепловых колебаниях решетки и её дефектах. При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия. Эту энергию можно вычислить при постоянном токе , благодаря закону Джоуля-Ленца – Q=I 2 Rt. Как видите чем больше сопротивление, тем больше энергии выделяется.

Удельное сопротивление

Существует такое важное понятие как удельное сопротивление, это тоже самое сопротивление, только в единице длины. У каждого металла оно свое, например у меди оно равно 0,0175 Ом*мм2/м, у алюминия 0,0271 Ом*мм2/м. Это значит, брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 будет иметь сопротивление 0,0175 Ом, а такой же брусок, но из алюминия будет иметь сопротивление 0,0271 Ом. Выходит что электропроводность меди выше чем у алюминия. У каждого металла удельное сопротивление свое, а рассчитать сопротивление всего проводника можно по формуле

где p
– удельное сопротивление металла, l – длина проводника, s – площадь поперечного сечения.

Значения удельных сопротивлений приведены в таблице удельных сопротивлений металлов
(20°C)

Кроме удельного сопротивления в таблице есть значения ТКС, об этом коэффициенте чуть позже.

Зависимость удельного сопротивления от деформаций

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.

Министерство образования Республики Беларусь

%PDF-1.6
%
1 0 obj
> /Metadata 4 0 R /OCProperties > > > ] /ON [ 5 0 R ] /Order [ ] /RBGroups [ ] >> /OCGs [ 5 0 R ] >> /Pages 7 0 R /StructTreeRoot 27 0 R /Type /Catalog >>
endobj
2 0 obj
>>
endobj
3 0 obj
> /Font > >> /Fields [ ] >>
endobj
4 0 obj
>
stream
application/pdf

2013-06-05T11:43:51+03:00Microsoft® Word 20132013-06-05T11:45:04+03:002013-06-05T11:45:04+03:00Microsoft® Word 2013uuid:2e59d301-a512-4b81-b2f5-db4239f1074auuid:9e436f8a-fa0c-46b1-be64-022658b66acb

endstream
endobj
5 0 obj
> /PageElement > /Print > /View > >> >>
endobj
6 0 obj
>
stream
x͙mkHߧOP#C8b88ẢP;JIf%y,y!0^ƲvGAA

§11.

Электрическое сопротивление — Начало. Основы. — Справочник

§11. Электрическое сопротивление.

    В любом проводнике направленному движению зарядов препятствуют его атомы и молекулы. Вот почему во внешней цепи и внутри источника энергии обнаруживается препятствие электрическому току. Величина, характеризующая противодействие электрической цепи прохождению тока, называется электрическим  сопротивлением.
     Источнику электроэнергии в замкнутой цепи приходится расходовать энергию на преодоление сопротивлений как внешней, так и внутренней цепей.
     Сопротивление обозначается буквой R ®, измеряется в Омах (Ом). 1Ом=1В/1А. Устройства, включаемые в цепь и обладающие сопротивлением, называются резисторами. На схемах они обозначаются так.

Рис. 1. Условное обозначение резисторов:
а) — общее обозначение;
б),в) -регулируемые резисторы:б) — реостат.

     Также сопротивления больших величин измеряют в килоомах (кОм) и мегоомах (мОм).
Электрическое сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, его длины и площади в поперечном сечении. Одно из электрических свойств материала проводника является его удельное электрическое сопротивление, которое измеряется Ом•м или Ом•мм2/м и обозначается буквой ρ. Отсюда можно записать формулу электрического сопротивления:
R=ρ·l/S.
Из этой формулы видно, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине этого проводника, удельному сопротивлению материала, из которого сделан данный проводник и обратно пропорционален площади поперечного сечения этого проводника.
      Сопротивление проводников зависит не только от материала, из которого он изготовлен, но также и от температуры. С увеличением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Так, если принять R1 за сопротивление проводника при температуре Т1, а R2 – сопротивление этого же проводника, но при температуре Т2, то можно написать следующее:
R2=R1|1+α(T2-T1)|, где
α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
ТКС зависит от металла, из которого сделан проводник. Эта формула справедлива только для не очень высоких температур – до 100-120 ˚С.
     Для регулирования сопротивления и тока в цепи, применяют регулируемые сопротивления – реостаты. Их изготовляют из проволоки, имеющее большое удельное сопротивление. Сопротивление может изменять как плавно, так ступенчато.
     Величиной, обратной сопротивлению электрическому току, называется электрической проводимостью проводника. Эта величина обозначается буквой g, единицей измерения – 1/Ом=См (сименс). Очевидно, что есть и величина, обратная удельному электрическому сопротивлению, которая называется γ.   γ=1/ρ.

Проводники — Сопротивление — Энциклопедия по машиностроению XXL

Электрический ток, проходя по детали как по проводнику, встречает сопротивление, в результате чего деталь нагревается. Количество тепла Q можно подсчитать по известной формуле  [c.314]

Удельное сопротивление проводника с сопротивлением сечением S и длиной I может быть рассчитано по формуле  [c.114]

Для измерений электрического сопротивления образца в процессе испытания на усталость к концам образца с помощью контактной электросварки присоединены два проводника электрическое сопротивление определяется в рабочей части образца между двумя потенциальными вводами. Принцип работы и краткое описание устройства системы измерения электрического сопротивления образца изложены ниже.  [c.150]

Международный вольт есть электрическое напряжение или электродвижущая сила, которые в проводнике, имеющем сопротивление в одии ом, производят ток силой в один ампер  [c.325]

Проводимость (g). Проводимость — величина, обратная сопротивлению. Единица — сименс (си). Проводимостью в 1 сименс обладает проводник, имеющий сопротивление в I ом.  [c.514]

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников, а сопротивление заземляющего устройства — из сопротивления заземления относительно земли и заземляющих проводников.  [c.176]

Принцип действия термометра сопротивления основан на свойстве электрических проводников менять свое сопротивление в зависимости от температуры. У большинства проводников электрическое сопротивление при повышении температуры увеличивается, и наоборот, с понижением температуры — уменьшается. Определив сопротивление электрического проводника, находят искомую температуру среды. Конструктивно термометр сопротивления представляет собой металлическую проволоку, намотанную на каркас 80  [c.80]

Если контур, ограничивающий поверхность, поток индукции через которую изменяется на АФш, сделан из проводника с сопротивлением R, то возникающий при этом ток через любое сечение проводника перенесет заряд  [c.218]

Материал проводника Удельное сопротивление при 20°С, ом-ле.10 Температурный коэффициент сопротивления при 20°С, 1/°С-10  [c.291]

Вначале напомним, что явления, происходящие при протекании жидкого хладагента по трубопроводу подобны явлениям, сопровождающим протекание электрического тока по проводнику (см. рис.18.1). Проводник оказывает сопротивление (R) протеканию электрического тока, что приводит к возникновению разности потенциалов (падению напряжения) Ли по длине проводника величиной, зависящей от силы тока, длины участка проводника, площади его поперечного сечения и материала проводника  [c. 71]

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Величина сопротивления измеряется омами (ом).  [c.122]

Если контур, ограничивающий поверхность, поток индукции через которую изменяется на ДФ , сделан из проводника с сопротивлением R, то воз-  [c.239]

В качестве проводников в термометрах сопротивления применяются медь или платина, заключаемые в защитную оболочку и хорошо изолированные от нее. Через проводник термометра сопротивления пропускается электрический ток чем сильнее будет нагрет проводник термометра, тем больше станет его сопротивление, тем меньше будет величина тока, проходящего через него, что может быть использовано для перемещения стрелки прибора, указывающего температуру.  [c.297]

Три нагревании проводников их сопротивление возрастает. Это явление используется в различных приборах электрооборудования автомобилей.  [c.99]

За единицу напряжения принято такое напряжение, которое в проводнике, имеющем сопротивление 1 ом, создает ток в 1 а.  [c.10]

За единицу проводимости принята проводимость проводника, имеющего сопротивление 1 ом. Она имеет название сименс (сим), Например, проводник имеет сопротивление 10 ом. Следовательно, его проводимость равна 1 10 = 0,1 сим.  [c.15]

Простейшая электрическая модель балки может быть выполнена с проводником постоянного сопротивления и позволяет при заданных нагрузке, размерах и опорных закреплениях находить поперечные силы и изгибающие моменты. Простейшая аналогия для балки основана на совпадении уравнений  [c.258]

При замыкании контактов ток в первичной обмотке катушки зажигания достигнет своего максимального значения не мгновенно, а будет нарастать постепенно. Это объясняется тем, что первичная обмотка, имея, как и любой проводник, омическое сопротивление, является в то же время и индуктивностью. Поэтому нарастание первичного тока г согласно второму закону Кирхгофа определяется формулой  [c.86]

I — длина проводника (проволочного сопротивления) в см] д — площадь поперечного сечения его в см р — удельное сопротивление материала проводника ом/см  [c.170]

Электросопротивление. За единицу электрического сопротивления принято сопротивление ртутного столба длиной 106,3 см с поперечным сечением 1 см при 0°С. Эта единица называется омом (обозначается й). Чем больше длина проводника и чем меньше поперечное сечение проводника, тем сопротивление его больше. При одной и той же длине и сечении проводники из разных металлов имеют различное сопротивление, что характеризуется удельным сопротивлением. Удельное сопротивление показывает, какое сопротивление имеет проводник из данного металла длиной 1 м и сечением 1 мм (см. табл. 1).  [c.79]

При последовательном соединении проводников общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.  [c.23]

Смешанным соединением называется использование одновременно последовательного и параллельного соединений отдельных проводников (рис. 3). Для определения сопротивления нескольких проводников, соединенных по смешанной схеме, находят сначала сопротивление параллельно или последовательно соединенных проводников, а затем условно заменяют их одним проводником с сопротивлением, равным полученному. Это позволяет упростить схему, приведя ее к одному проводнику, сопротивление которого равно общему сопротивлению сложной цепи.  [c.24]

Э. д. с. самоиндукции оказывает дополнительное сопротивление прохождению электрического тока. Это дополнительное сопротивление носит название индуктивного или реактивного сопротивления. Сопротивление же самого проводника называется сопротивлением активным (омическим).  [c.11]

Сименс (см) — проводимость, величина, обратная сопротивлению. Проводимостью в 1 си обладает проводник, имеющий сопротивление 1 0М-, си = ом.  [c.24]

Электрическое напряжение (электродвижущая сила) Международный вольт. . . . . Киловольт. . . Милливольт. . . Микровольт. . . 1 10 1Q-3 10- V kV mV 1.V в кв мв мкв Международный вольт есть электрическое напряжение или электродвижущая сила, которые в проводнике, имеющем сопротивление в 1 рм, производят ток силой в 1 а [ 1  [c.627]

Принцип контактной электросварки, при которой свариваемые кромки металла прижимаются одна к другой, состоит в следующем при прохождении тока / по проводнику, имеющему сопротивление Н, за время t в проводнике выделится Q = 0,24 PRt кал.  [c.324]

КОМПОНЕНТЫ ПЛЕНОЧНЫХ МИКРОСХЕМ Проводника а сопротивления в пленочных микросхемах  [c.157]

Общим при изготовлении проводников и сопротивлений пленочной микросхемы является применение металла в качестве материала пленки. Для проводников выбирают материал с высокой проводимостью, с хорошей адгезией к стеклу и к пленкам других материалов. В качестве таких металлов используют золото и алюминий.  [c.157]

Всякий проводник создает сопротивление прохождению тока. Сопротивление измеряется омами (Ом).  [c.110]

Закон Джоул я—Л е н ц а. Электрический ток / (А), про-згодя по проводнику с сопротивлением (Ом), в течение времени t (с) выделяет энергию А (Дж)  [c.109]

Зависимость индуктивного сопротивления от частоты. Хотя вы-ран ения (43.3) и (70.4) совпадают по форме, между ними имеются принципиальные отличия по су-щe твJ Электрическое сопротивление проводника при данной температуре является постоянной величиной, характеризующей проводник. Индуктивное сопротивление не является постоянной величиной, его значение прямо пропорционально частоте переменного тока. Поэтому амплитуда 1,п колебаний силы тока в проводнике индуктивностью L при постоянном значении амплитуды Um колебаний напряжения убывает обратно пропорционально частоте  [c. 242]

Пусть дана прост ранственная электрическая сетка, составленная из проводников различного сопротивления. Через эту сетку пропускается электрический ток. Сетка имеет независимый приток электричества и 214  [c.214]

Совершенно другую природу имеет термическое сопротивление стягивания R t- Как известно из теории электрических контактов (Л. 13], сопротивление, 1вызван-ное сужением или расширением проводника, называется сопротивлением стягивания . Вследствие перестройки теплового потока в области изменения сечения появляется добавочное термическое сопротивление, равноценное по своему эффекту увеличению толщины слоя металла. Это сопротивление носит объемный характер и относится к категории внутренних, так как связано с перераспределением линий теплового тока на внутренней стороне каждого из слеиваемых металлов. Эта конвергенция линий теплового тока ведет к повышению плотности тепловых потоков, что требует высокого локального определяющего потенциала потока. Если же отнести действие сопротивления стягивания ко всей поверхности склеивания, то это сопротивление фактически преобразуется во внешнее, обусловливающее температурный скачок в клеевой зоне.  [c.20]

СИМЕНС (См, 8) — единица СИ электрич. проводимости. Названа в честь Э. В. Сименса (Б. Siemens). 1 См равен электрич. проводимости проводника, имеющего сопротивление 1 Ом.  [c.505]

Сопрот1 1ие проводника. Удельное сопротивление. Зависимость сопротивления проводника от температуры, единица сопротивления.  [c.318]

Приборы для измерения температуры газа. Измерять температуру непосредственным сравнением с единицей измерения невозможно, поэтому устройство приборов для измерения температуры основано на физических свойствах тел, связанных определенной зависимостью с температурой. Наиболее широко используются тепловые расширения (жидкостные стеклянные, дилатометрические, биметаллические термометры), давление газов, паров и жидкостей (манометрические термометры), электрическое сопротивление проводников (термометры сопротивления), тер-моэлектродвижуш,ая сила (термопары), энергия излучения (пирометры излучения).  [c.237]

Международные электрические единицы. После изготовления эталонов для абсолютных практических электрических единиц было обнаружено расхождение с теоретически установленными абс. практ. ед. По этой причине в 1893 г. МКЭ взамен абсолютных принял международные электрические единицы. В качестве основных ед. были приняты ом, ампер, вольт. В 1908 г. МКЭ вольт был отнесен к числу производных ед. в СССР М, э. е. были введены постановлением ВСНХ РСФСР от 7 февраля 1919 г. Об электрических единицах», а в 1929 г. были включены в ОСТ 515. Определялись М. э. е. след, образом. Ом — сопротивление ртутного столба (при неизменяющемся электр. токе и при тем-ре тающего льда — О °С) длиной 106,300 см, имеющего одинаковое по всей длине сечение и массу 14,4521 г. Точное значение ед. определялось ртутными образцами ома, изготовленными согласно междунар. постановлениям и спецификациям. Ампер — сила неизменяющегося электр. тока, к-рый при прохождении через водный раствор азотнокислого серебра отлагает 0,00111800 г серебра в секунду. Точная величина ампера опред. по серебряному вольтметру, согласно междунар. постановлениям и спецификациям. Вольт — эпектр. напряжение или электродвижущая сила, к-рые в проводнике, имеющем сопротивление в один ом, производит ток силой в один ампер. Точное значение вольта устанавливалась посредством нормальных элементов, проверяемых с помощью серебряного вольт-метра и ртутных образцов ома. Ватт — мощность неизменяющегося электр. тока силой в один ампер при напряжении в один вольт, Купон или ампер-секунда — количество электричества, протекающего через поперечное сечение проводника в течение одной секунды при токе силой в один ампер. Ватт-секунда или джоуль — работа, совершаемая электр, током в течение одной секунды при мощности тока в один ватт. Фарада — емкость конденсатора, заряженного до напряжения в один вольт зарядом в один кулон. Гянри опред. двояко 1) Г, — индуктивность электр. цепи, в к-рой при равномерном изменении силы тока на один ампер в секунду индуктируется ЭДС в один вольт 2) Г. — взаимная индуктивность в системе двух электр. цепей, в одной из к-рых индуктируется ЭДС в один вольт при равномерном изменении тока в др. цепи со скоростью одного ампера в секунду.  [c.292]

Electrical resistance

http://en.wikipedia.org 
Wikipedia, свободная энциклопедия

(везде ниже под сопротивлением понимается активное (резистивное) сопротивление, в котором происходит диссипация (рассеяние) электрической
энергии и необратимый переход её в другие виды энергии, например,
тепловую)

Электрическое сопротивление –
физическая величина, характеризующая степень противодействия объекта
электрическому току протекающему через него. Единица
электрического сопротивления в системе СИ – ом ( 1
Ом). Величина, обратная электрическому сопротивлению, называется электрической
проводимостью. Единица электрической проводимости в системе СИ – сименс (1 См). Механическим аналогом
электрического сопротивления является трение.

Сопротивление объекта определяет отношение напряжения, приложенному к
объекту, к току, протекающему через объект.

где       

             R  это сопротивление объекта, измеряется
в омах, размерность Дж·с/Кл²

             V  это напряжение, приложенное к объекту,
измеряется вольтах

             I   это ток, текущий через объект, измеряется в
амперах

Для широкого ряда материалов и условий электрическое сопротивление не
зависит от тока, протекающего через объект, и не зависит от напряжения,
приложенного к объекту. Это значит, что сопротивление R постоянно.

Потери в электрическом сопротивлении

Когда ток I протекает через проводник, обладающий
сопротивлением R,
электрическая энергия преобразуется в тепловую энергию согласно закону
Джоуля-Ленца. Мощность теплового потока:

где

         P  это мощность,
измеряется в ваттах

         I   это ток, измеряется в амперах

         R  это сопротивление, измеряется в омах

Это явление преобразования энергии очень важно и используется в лампах
накаливания и  электрических
нагревателях. В других областях применения явление преобразования энергии
вредно, так как вызывает потери энергии, например, в линиях передачи
электроэнергии. В идеальном случае, проводники, служащие для соединений
электрических устройств друг с другом, должны иметь нулевое сопротивление, но в
реальных условиях только сверхпроводники отвечают этому требованию, тоесть
являются идеальными проводниками. Общими способами уменьшения энергетических
потерь в проводниках являются использование более толстых проводов и увеличение
напряжений.

Сопротивление
проводника

Сопротивление в цепи
постоянного тока

Так как плотность тока постоянна в однородном проводнике, то сопротивление R проводника, через который течёт постоянный ток, может быть вычислено как

где

         l   это длина
проводника, измеряется в метрах

         A  это площадь поперечного сечения проводника,
измеряется в квадратных метрах  

         ρ  (Греческое: ро)  это удельное сопротивление материала
проводника, измеряется в ом · метр. Удельное сопротивление характеризует
способность оказывать противодействие электрическому току для данного материала
проводника.

По практическим причинам почти любые подключения к реальному проводнику, с
высокой вероятностью приведут к тому, что плотность тока в проводнике не будет
постоянна. Тем не менее, эта формула даёт хорошую точность для длинных тонких
проводников, таких, как проволочные провода.

Сопротивление в цепи
переменного тока

(Для проводника, имеющего сопротивление R
и  включенного в цепь переменного тока,
так же выполняются законы Джоуля-Ленца и Ома; при этом используются
среднеквадратичные значения тока и напряжения. Среднеквадратичное значение называется
также эффективным или действующим. В случае переменного тока активное сопротивление является
частью общего сопротитвления – импеданса. Импедансом называется полное
(комплексное) сопротивление цепи переменного тока. Активное
сопротивление это действительная часть импеданса. )

Если по проводу течёт переменный ток высокой частоты, то эффективная площадь
сечения провода уменьшается по причине скин эффекта.
Это приводит к увеличению сопротивления провода 10 dB на декаду, для
провода, имеющего радиус много больший, чем глубина
проникновения тока.

В проводнике, расположенном вблизи других проводников, фактическое
сопротивление больше, чем предсказывает теория скин-эффекта, по причине эффекта
близости.

Причины
сопротивления

Сопротивление металлов

Металл состоит из атомной кристаллической решётки; атомы окружены
электронными оболочками. Атомная решётка также известна, как положительная
ионная решётка. Внешние электроны свободно отделяются от родительских атомов и
путешествуют в кристаллической решётке, создавая «море» электронов, которое и
делает металл проводником. Когда разность электрических потенциалов (тоесть
напряжение, измеряемое в вольтах) приложено к металлу, электроны дрейфуют от
одного конца проводника к другому под действием электрического поля.

При комнатной температуре тепловые колебания ионов решётки являются
основным источником рассеивания электронов (благодаря ослабляющей интерференции
свободной электронной волны на противоположных потенциалах ионов) – это
основной случай металлического сопротивления. Неоднородности и дефекты кристаллической
решётки также вносят вклад в сопротивление, хотя их вклад (в случае чистых
металлов) пренебрежимо мал.

С увеличением площади поперечного сечения проводника большее число
электронов становится проводниками тока, поэтому сопротивление уменьшается. С
увеличением длины проводника увеличивается число случаев рассеяния на пути
каждого электрона через металл проводника, поэтому сопротивление увеличивается.
Сопротивление так же зависит от выбора металла.

Сопротивление
полупроводников и изоляторов (диэлектриков)

(Уровень Ферми – наивысший энергетический уровень, занятый электронами при T = 0 K.)

В металлах уровень Ферми лежит в зоне проводимости, заполненной лишь
частично. Электроны, находящиеся в зоне проводимости, получив сколь угодно малую
энергетическую добавку (например, за счёт теплового движения или электрического
поля), могут перейти на более высокий (свободный) энергетический уровень той же
зоны, тоесть стать свободными электронами и участвовать в проводимости. С
ростом температуры сопротивление будет расти, так как увеличивается рассеяние
электронов проводимости на тепловых колебаниях решётки, и средняя длина
свободного пробега электрона уменьшается.

В отличие от металлов, в химически чистых полупроводниках (так же называемых
собственными) уровень Ферми лежит в середине запрещённой зоны, и расположен
строго между нижним уровнем зоны проводимости и верхним уровнем валентной зоны.
Это значит, что при температуре 0 Кельвин, валентная зона полностью заполнена
электронами, а зона проводимости пустая, тоесть свободных электронов
проводимости нет, и сопротивление стремится к бесконечности. Поэтому, при
абсолютном нуле температур, чистые полупроводники не проводят электрического
тока, тоесть являются изоляторами. С ростом температуры сопротивление будет
уменьшаться из-за увеличения концентрации носителей заряда (электронов в зоне
проводимости и дырок в валентной зоне).

В полупроводниках с примесной проводимостью примесные атомы увеличивают
общее число свободных носителей заряда (создавая добавочные энергетические
уровни в запрещённой зоне, тем самым расширяя валентную зону или зону
проводимости). Донорные примеси увеличивают число электронов в зоне
проводимости. Акцепторные примеси увеличивают число дырок в валентной зоне. И
для донорных и для акцепторных примесных атомов увеличение концентрации
примесей ведёт к уменьшению сопротивления. При очень высокой концентрации
примесей полупроводник приближается по свойствам к металлу. При очень высоких
температурах увеличивается число свободных носителей заряда, возбуждённых
вследствие теплового движения, их вклад начинает преобладать над вкладом со
стороны примесных атомов, и сопротивление будет уменьшаться с увеличением
температуры по экспоненциальному закону. Поэтому, при высоких температурах,
примесный полупроводник приближается по свойствам к собственному
полупроводнику.

Сопротивление электролитов

Электролитами называются жидкие и твёрдые вещества, в которых перенос
зарядов под действием электрического поля осуществляется не электронами или
дырками, а положительными и отрицательными ионами, движущимися в противоположных
направлениях. (Ион – электрически заряженная частица, образующаяся при отрыве
или присоединении одного или нескольких электронов (или других заряженных
частиц) к атому, молекуле, радикалу и другому иону.) К ионным проводникам,
которыми являются электролиты, применимы законы Ома и Джоуля-Ленца (для
растворов – за исключением областей сильных электрических полей и высоких
частот). Сопротивление очень сильно зависит от свойств электролита и обычно
значительно выше, чем у электронных проводников. Биологическим примером являются
соли, проводящие ток в биологических мембранах.

Сопротивление
различных материалов

Зонная теория

Применение
законов квантовой механики показывает, что энергия электрона в атоме не может
принимать произвольные значения. Вместо этого имеется определённое число фиксированных
энергетических уровней, которые и может занять электрон, а междууровневые
значения энергий — невозможны. Энергетические уровни группируются в зоны. Зон
много, но в явлениях электропроводности участвуют только две зоны: валентная
зона и зона проводимости. Зона проводимости расположена над валентной зоной.
Электроны, находящиеся в зоне проводимости, могут передвигаться свободно через
вещество, под действием электрического поля. 

В изоляторах и полупроводниках, атомы в веществе взаимодействуют таким
образом, что между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещённая
зона, состоящая из множества запрещённых энергетических уровней, которые
электрон занять не может. Поэтому, для протекания электрического тока,
необходимы большие затраты энергии для того, чтобы электрон смог преодолеть
запрещённую зону и достигнуть зоны проводимости. Поэтому, даже большие
напряжения приводят к очень незначительным токам.

Дифференциальное
сопротивление

В случае, когда сопротивление зависит от тока и напряжения, вводится понятие
дифференциального сопротивления. Дифференциальное (возрастающее или убывающее)
сопротивление определяется, как наклон графика ВАХ (вольт амперной
характеристики) в заданной точке:

Эта величина иногда называется просто сопротивление
, хотя эти два определения эквивалентны только для омических элементов, таких
как идеальный резистор. Если график ВАХ не монотонный (например имеет пик или
провал), дифференциальное сопротивление при определённых значениях тока и
напряжения будет отрицательным. Эта особенность известна под названием
«отрицательное сопротивление», хотя более правильным названием было бы отрицательное дифференциальное сопротивление,
так как абсолютное сопротивление U/I остаётся положительным. Дифференциальное
сопротивление также называют динамическим сопротивлением.  

Зависимость
сопротивления от температуры

При температурах, близких к комнатной температуре, электрическое сопротивление
типичных металлов линейно зависит от температуры. При низких температурах (ниже
температуры Дебая), сопротивление уменьшается пропорционально T ⁵
, благодаря рассеянию электронов
на фононах. При ещё более низких температурах, близких к 0
К, доминирует механизм рассеяния электронов на электронах и др. процессы, и
сопротивление уменьшается пропорционально T ^Z, где Z=2,3,4 для разных металлов ( например T ² для
Li при
T=1…10K). С некоторой точки, примеси в металле
будут играть доминирующую роль в определении сопротивления и приведут к
насыщению, тоесть сопротивление будет стремиться к постоянному значению.
Правило Матиссена гласит, что сумма вышеперечисленных температурных
зависимостей сопротивления, обусловленных различными причинами, даёт общее
сопротивление как функцию температуры,

где R_imp это температуронезависимое сопротивление,
обусловленное примесями, и a,
b, и c – коэффициенты которые
зависят от свойств металла.

Электрическое сопротивление типичного собственного (без примесей)
полупроводника уменьшается экспоненциально с ростом температуры:

Полупроводники с примесной проводимостью имеют более сложный температурный
профиль. При увеличении температуры, начиная от абсолютного нуля, сопротивление
круто уменьшается, так как носители заряда покидают донорные и акцепторные
уровни (примесная проводимость). Дальше, с ростом температуры, после того, как
большинство донорных и акцепторных уровней потеряют носителей заряда (истощение
примесей), сопротивление начнёт медленно расти благодаря уменьшению подвижности
носителей заряда (как в металле). При ещё более высоких температурах вклад
свободных носителей заряда, возбуждённых вследствие теплового движения, начинает
преобладать над вкладом примесных донорно-акцепторных носителей заряда, и
сопротивление будет резко уменьшаться с увеличением температуры по
экспоненциальному закону (собственная проводимость), тоесть примесный
полупроводник ведёт себя, как собственный полупроводник.

Электрическое сопротивление электролитов и изоляторов сильно нелинейно, и
закон Ома выполняется только для ограниченных значений токов и напряжений.
Поэтому обобщённые уравнения не могут быть приведены.

Измерение
сопротивления

Прибор для измерения сопротивления называется омметр. Обычные омметры не
могут точно измерять низкие значения сопротивлений (доли Ом), потому что
собственное сопротивление прибора (и другие причины) вызывает падение
напряжения, которое интерферирует с падением напряжения на измеряемом
сопротивлении. Более точные приборы для измерения низких сопротивлений
используют четырёх-проводные щупы (Four-terminal sensing / 4T sensing).
Для измерения больших сопротивлений применяют мегаомметры и тераомметры.

Сопротивление проводника

Сопротивление

Препятствие потоку электрического заряда известно как Сопротивление. Препятствие, создаваемое неподвижными частицами на пути частиц с током, создает сопротивление в электрической цепи. Поскольку частицы, несущие ток, следуют зигзагообразным, а не прямым путем, они сталкиваются с неподвижными частицами и, таким образом, возникает сопротивление. В электрической цепи разность потенциалов на двух клеммах способствует протеканию тока, в то время как сопротивление препятствует протеканию 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 СИ для измерения электрического тока является «Ом», представленный греческой буквой омега (Ом). В электрической цепи разность потенциалов в цепи делится на электрический ток «I» и 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 двух точках.

I прямо пропорционально V,

Разность потенциалов/ ток = сопротивление

т.е. V/I = R

т. е. 1 Ом = 1 вольт/1 ампер

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

Следовательно, 1 Ом — это сопротивление проводника такого, что при приложении к его концам разности потенциалов в 1 вольт по нему протекает ток в 1 ампер.

На основании их электрического сопротивления все вещества можно разделить на три группы:

(i) Хорошие проводники : вещества с очень низким электрическим сопротивлением. Это позволяет электричеству легко проходить через него. Например. Серебряный металл, медь и алюминий и т. д. Электрические провода состоят из меди и алюминия, поскольку они имеют очень низкое электрическое сопротивление.

(ii) Резисторы : вещества со сравнительно высоким электрическим сопротивлением.Такие сплавы, как нихром, манганин и константан (эврика), обладают высоким сопротивлением, поэтому они используются в электрических устройствах. Следовательно, резистор уменьшает ток в цепи.

(iii) Изоляторы : вещества с бесконечно высоким электрическим сопротивлением. 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 отрезка провода или проводника зависит от четырех факторов: длины провода, площади поперечного сечения провода, удельного сопротивления материала, из которого состоит провод, и температуры проводника или провода. Для данного материала сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения; например, толстый медный провод имеет меньшее сопротивление, чем такой же тонкий медный провод.Кроме того, для данного материала сопротивление пропорционально длине; например, длинный медный провод имеет более высокое сопротивление, чем такой же короткий медный провод. Обратная величина сопротивления, 1/ Р, , называется проводимостью и выражается в мОм. Сопротивление (R) и проводимость (G) для проводника с однородным поперечным сечением можно рассчитать как: —

, где — длина проводника, A — площадь поперечного сечения проводника, σ (сигма) — электропроводность, а ρ (rho) — удельное электрическое сопротивление материала.Здесь удельное сопротивление и проводимость являются константами пропорциональности. Удельное сопротивление и проводимость обратны т.е.

Вещества, которые являются хорошими проводниками электричества, имеют очень низкое сопротивление, тогда как изоляторы имеют высокое сопротивление. Температура оказывает положительное влияние на сопротивление, поскольку сопротивление увеличивается с повышением температуры, а когда некоторые проводники охлаждаются до чрезвычайно низких температур, они показывают нулевое сопротивление, и они известны как сверхпроводники , поскольку ток постоянно течет по этим проводникам.

Разница между сопротивлением и удельным сопротивлением:

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 соединять двумя способами: последовательно и параллельно. Если мы хотим увеличить общее сопротивление, то отдельные сопротивления соединяются последовательно, а если мы хотим уменьшить сопротивление, то отдельные сопротивления соединяются параллельно.

Когда два или более сопротивления соединены встык последовательно, говорят, что они соединены последовательно. И, с другой стороны, когда два или более сопротивления соединены между одними и теми же двумя точками, говорят, что они соединены параллельно.

Сопротивления, соединенные последовательно: Суммарное сопротивление любого количества сопротивлений, соединенных последовательно, равно сумме сопротивлений отдельных элементов.

Когда несколько сопротивлений, соединенных последовательно, соединяются с клеммами батареи, то каждое сопротивление имеет различную разность потенциалов на своих концах, которая зависит от значения сопротивления.Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены последовательно, сумма разностей потенциалов на всех сопротивлениях равна напряжению приложенной батареи. Кроме того, через каждое сопротивление протекает одинаковый ток, который равен току, протекающему во всей цепи.

Параллельные сопротивления : Обратная величина совокупного сопротивления ряда сопротивлений, соединенных параллельно, равна сумме обратной величины всех сопротивлений по отдельности.

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

Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, их общее сопротивление меньше наименьшего индивидуального сопротивления. Мы также должны иметь в виду, что когда несколько сопротивлений соединены параллельно, то разность потенциалов на каждом сопротивлении одинакова и равна напряжению приложенной батареи. А ток, протекающий через все отдельные параллельные сопротивления, вместе взятые, равен току, протекающему по цепи в целом.Таким образом, когда несколько сопротивлений соединены параллельно, то сумма токов, протекающих через все сопротивления, равна общему току, протекающему в цепи.

Недостатки последовательных цепей для внутренней проводки

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

(i) Если один электрический прибор 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) Электроприборы не получают того же напряжения (220 В), что и линия электроснабжения, потому что напряжение распределяется между всеми электроприборами.

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

Преимущества параллельных цепей в домашней электропроводке

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

(i) Если один электроприбор перестает работать из-за какого-либо дефекта, то все остальные электроприборы продолжают работать нормально.

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

(iii) Каждый электроприбор получает то же напряжение (220 В), что и линия электроснабжения. Благодаря этому все приборы будут работать исправно.

(iv) При параллельном соединении электроприборов общее сопротивление бытовой цепи уменьшается, из-за чего ток от источника питания большой.Таким образом, каждый прибор может потреблять необходимое количество тока.

Изображение предоставлено: www.image.slidesharecdn.com

Изображение предоставлено: www. i.ytimg.com

Ресурсы

Сопротивление

Сопротивление – это противодействие текущему течению. В электрической цепи все имеет определенное сопротивление, в том числе и проводники.

Некоторые факторы, определяющие величину сопротивления проводника, объясняются ниже.

Материал проводника

Величина сопротивления проводника будет зависеть от атомной структуры материала проводника. Величина сопротивления, предлагаемого материалом, называется его «удельным сопротивлением».

Символ удельного сопротивления материала: ρ (ро).

В следующей таблице показано удельное сопротивление ряда проводников.

Температура

При повышении или понижении температуры значение его сопротивления изменяется.

Сопротивление материала с положительным температурным коэффициентом (PTC) увеличивается с повышением температуры.

Материал с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) будет уменьшать сопротивление при повышении температуры.

Длина проводника

Так изменяется сопротивление проводника в зависимости от длины проводника.

Длина проводника — сопротивление

Увеличение длины проводника прямо пропорционально увеличивает сопротивление.

Площадь поперечного сечения проводника

Чем тоньше или меньше диаметр (площадь поперечного сечения), тем больше сопротивление.

Поперечный разрез двух проводников

Провод диаметром 3 мм будет иметь в четыре раза большее сопротивление, чем провод диаметром 6 мм.

Расчет сопротивления проводника

Следующая формула может быть использована для расчета сопротивления отрезка проводника (при 20 градусах Цельсия).

R = ρ l / А

где

R = сопротивление в Ом

ρ = удельное сопротивление в омметрах

л = длина в метрах

A = площадь поперечного сечения в квадратных метрах (м2)

Значение сопротивления проводника и способы его расчета

В этой части серии «Практикующий техник» мы рассмотрим расчеты, необходимые для определения сопротивления данного проводника.Этот часто упускаемый из виду параметр может быть важен при попытке определить подходящий диаметр проволоки для данного применения. Также важно учитывать сопротивление проводника при оценке эффективности применения. Меньшее сопротивление означает меньшее рассеивание мощности проводником. Оптимизация этих двух аспектов сопротивления проводника для вашего конкретного приложения может привести к значительному снижению затрат на внедрение и эксплуатацию. Важно знать сопротивление, предлагаемое данным проводником, а также понимать, в какой степени это сопротивление влияет на приложение и его работу.По этой причине мы рассмотрим некоторые важные аспекты сопротивления проводника, кратко опишем и обсудим их.

Какие факторы определяют сопротивление данного проводника?

Есть три фактора, которые определяют величину сопротивления данного проводника. Они проиллюстрированы здесь в соотношении, используемом для расчета сопротивления проводника.

Начнем с признания того очевидного факта, что длина проводника влияет на его общее сопротивление.Чем больше длина данного проводника, тем большее сопротивление будет иметь этот проводник. Это хорошо видно из соотношения, приведенного выше.

Удельное сопротивление материала проводника играет важную роль в общем сопротивлении. Это связано с тем, что разные материалы, например золото или медь, обладают разным сопротивлением постоянному току. Материалы проводников, как правило, выбираются на основе рентабельности и пригодности. Удельное сопротивление материала некоторых из наиболее распространенных проводников, используемых сегодня, указано ниже.

Последним важным фактором, определяющим сопротивление проводника, является площадь поперечного сечения данного проводника. Важно отметить обратную зависимость между площадью поперечного сечения проводника и сопротивлением проводника. Как видно из приведенного примера, чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем больше становится значение сопротивления проводника. Это означает, что, хотя использование меньших размеров проводника может быть дешевле, существует компромисс с сопротивлением.

Каким образом сопротивление проводника может иметь значение?

Это соотношение позволяет определить сопротивление проводника, которое можно использовать для изучения потерь мощности, влияющих на общую эффективность приложения. Это отношение также можно изменить, чтобы решить для площади. Затем это расчетное значение площади поперечного сечения можно использовать для получения требуемого диаметра проволоки для удовлетворения конкретных потребностей применения. В видеоролике, представленном по ссылке ниже, мы рассмотрим шаги, необходимые для определения минимального диаметра провода, который можно использовать при заданных конкретных критериях, касающихся длины проводника и допустимого сопротивления проводника.Как указывалось ранее, эти два фактора влияют на стоимость внедрения и эксплуатационные расходы и заслуживают изучения.

Если вам понравился этот пост, ознакомьтесь с нашими предыдущими статьями из серии «Практикующий техник»;

Использование натурального логарифма или функции «ln» в анализе цепей
Как создать правильные уравнения ветвей KCL по закону Ома для узлового анализа
Как решать одновременные уравнения с несколькими неизвестными
Общие правила для взвешенных систем счисления
Утилита поиска схемы, эквивалентной тевенину

Мы надеемся, что это было полезно для вас как практикующего или студента-техника. Мы ждем ваших отзывов или других идей для серии «Практикующий техник». Сообщите нам свои идеи о том, о чем вы хотели бы, чтобы мы написали, отправив нам свои мысли и вопросы по адресу [email protected].

Как измерить сопротивление проводника

AutoQuiz редактируется Джоэлом Доном, менеджером сообщества ISA в социальных сетях.

Сегодняшний вопрос викторины по отрасли автоматизации взят из программы сертификации ISA Certified Automation Professional.Сертификация ISA CAP обеспечивает беспристрастную, независимую, объективную оценку и подтверждение навыков специалиста по автоматизации. Экзамен CAP сосредоточен на направлении, определении, проектировании, разработке / применении, развертывании, документации и поддержке систем, программного обеспечения и оборудования, используемых в системах управления, производственных информационных системах, системной интеграции и операционном консалтинге. Щелкните эту ссылку для получения дополнительной информации о программе CAP. Следующий вопрос взят из учебного пособия CAP, Домен производительности III, Проектирование системы, Проектирование, определение и закупка аппаратного/программного обеспечения, используемого в системе .

Каково сопротивление 1000 футов (304,8 метра) медного провода (удельное сопротивление = 10,37) при площади поперечного сечения 10370 смил (5,255 квадратных миллиметра) и температуре провода 20°C? (Дано R = r L/A)

a) 1 Ом
b) 2 Ом
c) 10 Ом
d) 100 Ом
e) ничего из вышеперечисленного

Круговой мил (смил) — единица измерения площади, равная площади круга диаметром один «миль». Мил — это одна тысячная часть дюйма.

В США Национальный электротехнический кодекс использует круговой мил для определения размеров проводов больше, чем 4/0 AWG.

Сопротивление длины L (фут) проводника можно определить, используя удельное сопротивление и площадь поперечного сечения A (смил) по уравнению R = r L/A.

Удельное сопротивление (r) измеряется в (Ом•сммил)/фут.

В вопросе указана температура провода, потому что сопротивление в металле увеличивается с температурой. 20°C является стандартной температурой, и эта информация гарантирует, что температура не имеет значения.

Ответ  A , 1 Ом, верно.

Ссылка: Томас А. Хьюз, Programmable Controllers , ISA Press.

Что означает сопротивление проводника Название и класс 12 физика CBSE

Подсказка: Сопротивление проводника просто определяется как когда поток тока противодействует или сопротивляется в материале, это известно как сопротивление и эффект длины и радиус на проводнике может быть задан как $R=\dfrac{\rho l}{A}$, где l — длина проводника, а A — площадь проводника.

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

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

(ii) Единицей сопротивления в СИ является «Ом» и обозначается символом $\left( \Omega \right)$

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

(iv) Как влияет сопротивление если:
(i) Его длина удвоена
(ii) Его радиус удвоен

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

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

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

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

Таким образом, если радиус удвоится, то сопротивление будет ${{\dfrac{1}{4}}^{th}}$ 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 и видели в решении.

Молекулярные выражения: электричество и магнетизм

Сопротивление

Сопротивление относится к свойству вещества, препятствующему прохождению электрического тока.Некоторые вещества сопротивляются току больше, чем другие. Если вещество оказывает очень большое сопротивление току, оно называется изолятором. Если его сопротивление току очень мало, его называют проводником. Удельное сопротивление относится к способности веществ сопротивляться току. Хорошие проводники имеют низкое удельное сопротивление, а изоляторы — высокое удельное сопротивление.

Сопротивление на молекулярном уровне

Сопротивление протеканию тока возникает на молекулярном уровне веществ.Например, металлический проводник, такой как медь, состоит из атомов со свободными электронами на самых внешних оболочках. Эти свободные электроны обычно беспорядочно перемещаются от одного атома к другому. Однако, если к проводнику приложена разность потенциалов, также называемая напряжением, например, с батареей, свободные электроны перетекают от отрицательных к положительным клеммам батареи. Электрический ток относится к скорости потока электрического заряда, который вызывает движение свободных электронов.

Когда электроны движутся по проводнику, некоторые из них сталкиваются с атомами, другими электронами или примесями в металле.Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Молекулярный состав вещества определяет количество столкновений или величину сопротивления потоку электронов. Поскольку молекулярный состав меди обеспечивает чрезвычайно низкое удельное сопротивление, ее часто используют в качестве проводника в электрических цепях.

Когда электроны сталкиваются с атомами и другими частицами, энергия, обеспечиваемая приложенным напряжением, преобразуется в тепло. Мы используем энергию, вырабатываемую сопротивлением в нагревательных элементах тостеров, ламп накаливания и обогревателей.

Наблюдайте за сопротивлением на молекулярном уровне с помощью нашего интерактивного руководства по Java Resistance.

Закон Ома

Георг Симон Ом (1789-1854), немецкий физик, сформулировал отношения между напряжением, током и сопротивлением в так называемом законе Ома:

Ток в цепи прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению цепи.

Единицей сопротивления международного стандарта (СИ) является ом, обозначаемый греческой буквой W . Один ом сопротивления равен сопротивлению цепи, в которой разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер.

Математически закон Ома записывается как:

И = Э/Р

, где I — ток в амперах, E — приложенное напряжение (разность потенциалов) в вольтах, а R — сопротивление в омах.

Следовательно, напряжение можно рассчитать по формуле:

Э = И * Р

Сопротивление можно рассчитать по формуле:

Р = Э/И

Важно отметить, что регулировка напряжения или тока не может изменить сопротивление. Сопротивление в цепи является физической константой и может быть изменено только путем замены компонентов, замены резисторов на те, которые рассчитаны на большее или меньшее сопротивление, или путем регулировки переменных резисторов.

Вот памятка, помогающая запомнить эти формулы:

Закройте значение, которое вы хотите решить, и уравнение останется.

Узнайте взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением с помощью нашего интерактивного руководства по Java для Закона Ома.

Резисторы

Большая часть сопротивления в цепях находится в компонентах, которые выполняют определенную работу, таких как лампочки или нагревательные элементы, а также в устройствах, называемых резисторами.Резисторы — это устройства, которые обеспечивают точное сопротивление или сопротивление протеканию тока. Резисторы очень распространены в электрических цепях. Они используются для обеспечения удельного сопротивления для ограничения тока и контроля напряжения в цепи.

Типы резисторов

Резисторы бывают разных номиналов и типов. Наиболее распространенным типом является постоянный резистор. Постоянные резисторы имеют единичные значения сопротивления, которые остаются постоянными. Существуют также переменные резисторы, которые можно регулировать для изменения или изменения величины сопротивления в цепи.

Значение сопротивления резисторов указано в омах. Резисторы могут иметь номиналы от менее одного ома до многих миллионов ом.

Фиксированные резисторы

Самый распространенный фиксированный резистор — составной. Элемент сопротивления изготовлен из графита или какой-либо другой формы углерода и легированных материалов. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления в диапазоне от 0,1 Вт до 22 МОм.

Другой тип постоянного резистора — проволочный.Элемент сопротивления обычно изготавливается из никель-хромовой проволоки, намотанной на керамический стержень. Эти резисторы обычно имеют значения сопротивления в диапазоне от 1 Вт до 100 кВт.

Переменные резисторы

Переменные резисторы используются для регулировки величины сопротивления в цепи. Переменный резистор состоит из скользящего контактного плеча, контактирующего с неподвижным элементом сопротивления. Когда скользящий рычаг перемещается по элементу, его точка контакта с элементом изменяется, эффективно изменяя длину элемента.Номинал переменного резистора — это его сопротивление при максимальном значении.

Переменные резисторы также называют реостатами или потенциометрами. Элементы сопротивления реостатов обычно намотаны проволокой. Они чаще всего используются для управления очень большими токами, например, в двигателях и лампах. Потенциометры обычно имеют композиционные элементы. Они используются в качестве управляющих устройств в радиоприемниках, усилителях, телевизорах и электрических приборах.

Номинальные допуски

Фактическое сопротивление резистора может быть больше или меньше его указанного номинала.Возможный диапазон отклонения от указанной оценки называется ее допуском. Общие допуски для композиционных резисторов составляют ± 5, ± 10 и ± 20 процентов. Резисторы с проволочной обмоткой обычно имеют допуск ±5 процентов.

Номинал резистора Цветовой код

Составные резисторы имеют цветовую маркировку для обозначения значений сопротивления или номинальных значений. Цветовой код состоит из различных цветовых полос, которые указывают значения сопротивления резисторов в омах, а также класс допуска.Приведенная ниже таблица цветовых кодов номинального сопротивления резистора используется для определения номинального сопротивления резисторов.

Таблица цветовых кодов номиналов резисторов

Резисторы состава

обычно имеют четыре цветные полосы.Код цвета читается следующим образом:

• Сначала найдите числовые значения первых двух полос в таблице и объедините два числа.
• Затем умножьте это двузначное число на значение 3-й полосы, полосы множителя.
• Полученное число представляет собой значение сопротивления резистора в омах.
• Четвертая полоса — это полоса допуска. Если 4-я полоса золотая, резистор гарантированно находится в пределах 5% от номинального значения.Если 4-я полоса серебряная, она гарантированно находится в пределах 10%. При отсутствии 4-й полосы резистор гарантированно находится в пределах 20% от номинального значения.

Например, цветовой код вышеуказанного резистора на рисунке 2 читается следующим образом:

• 1-я полоса коричневая. Первая полоса всегда является полосой, ближайшей к концу резистора. Из таблицы видно, что числовое значение коричневого цвета в 1-м столбце диапазона равно 1.
• 2-я полоса черная. Числовое значение черного цвета во 2-м столбце полосы равно 0,

.

• Если объединить два числа, получится 10.
• 3-я полоса красная. Это полоса множителя. Множитель красного цвета равен 100.
• Умножение общей цифры 10 на множитель дает нам 1000.

Таким образом, приведенный выше резистор рассчитан на 1000 Ом, что можно записать как 1 кВт. Четвертая, или допусковая, полоса сопротивления — серебряная.Таким образом, резистор гарантированно имеет значение сопротивления в пределах 10% от 1кВт.

Узнайте, как резисторы имеют цветовую маркировку, и наблюдайте за влиянием сопротивления на протекание тока в нашем интерактивном Java-руководстве по цветовой маркировке резисторов .

Резисторы в последовательных цепях

Последовательная цепь — это цепь, в которой ток имеет только один путь.В последовательной цепи весь ток проходит через каждый из компонентов цепи. Схема ниже на рисунке 3 имеет три последовательных резистора. Ток от батареи протекает через каждый из резисторов.

Поскольку ток проходит через каждый резистор в цепи, общее сопротивление, с которым сталкивается ток, суммируется. Такое же сопротивление будет существовать в цепи с одним резистором, равным сумме трех резисторов.Такое сопротивление называют эквивалентным или полным сопротивлением цепи. Эквивалентное сопротивление последовательной цепи равно сумме всех сопротивлений цепи. Поэтому для расчета полного сопротивления последовательной цепи используйте следующую формулу:

Р _Т = Р ₁ + Р ₂ + Р ₃ . . .

, где R _T — полное или эквивалентное сопротивление в цепи, а от R ₁ до R ₃ .. . — номинальные сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление последовательной цепи на рис. 3 можно рассчитать следующим образом:

Р _Т = 2,5 + 1 + 3

R _T = 6,5 k Вт

Резисторы в параллельных цепях

Параллельная цепь — это цепь, компоненты которой расположены таким образом, что путь прохождения тока разделен.Схема на рис. 4 имеет три параллельных резистора.

Параллельное размещение резисторов всегда уменьшает общее или эквивалентное сопротивление цепи. Это верно, потому что параллельное соединение резисторов эквивалентно размещению их рядом, увеличивая общую площадь, доступную для протекания тока, и тем самым уменьшая сопротивление. Для расчета полного сопротивления параллельной цепи используйте следующую формулу:

R _T = 1 ÷ (1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ .. .)

, где R _T — полное сопротивление в цепи, а от R ₁ до R ₃ . . . — номинальные сопротивления отдельных резисторов или компонентов в цепи.

Используя эту формулу, общее или эквивалентное сопротивление вышеуказанной параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

R _T = 1 ÷ (1/1 + 1/2,5 + 1/3)

Ч _Т = 1 ÷ (1 + 0.4 + 0,33)

Р _Т = 1 ÷ 1,73

Р _Т = 0,58 К Вт

Резисторы в составных цепях

Цепи часто состоят из комбинаций последовательных и параллельных цепей. Эти цепи называются составными цепями. Схема на рисунке 5 ниже является составной схемой.

Чтобы рассчитать общее сопротивление составной цепи, сначала изолируйте и упростите все ветви цепи до их эквивалентных сопротивлений.Полезны следующие шаги:

1. Рассчитайте эквивалентные сопротивления резисторов, включенных параллельно.
2. Рассчитайте эквивалентные сопротивления последовательно соединенных резисторов.
3. Повторяя шаги 1 и 2 по мере необходимости, схему можно упростить до эквивалентной последовательной цепи.
4. Просто сложите эквивалентные сопротивления упрощенной эквивалентной последовательной цепи, чтобы найти общее сопротивление составной цепи.

Используя эти шаги, общее или эквивалентное сопротивление вышеуказанной параллельной цепи можно рассчитать следующим образом:

Сначала рассчитайте эквивалентное сопротивление двух резисторов, включенных параллельно:

R _T = 1 ÷ (1/2 + 1/4)

Р _Т = 1 ÷ (0,50 + 0,25)

Р _Т = 1 ÷ 0,75

Р _Т = 1.33 к Вт

На этом этапе схема была упрощена до эквивалентной последовательной цепи, состоящей из эквивалентного сопротивления 1,33 кВт и сопротивления 3 кВт. Следовательно, общее сопротивление составной цепи можно рассчитать следующим образом:

Р _Т = 1,33 + 3

Р _Т = 4,33 К Вт

Электроэнергия и резисторы

Несмотря на то, что электроны очень малы, для их перемещения по проводнику требуется энергия.Энергия, доступная для движения электронов, называется разностью потенциалов или напряжением. Напряжение чаще всего обеспечивается аккумулятором или генератором. Напряжение представляет собой работу, связанную с переносом электрического заряда из одной точки в другую. Чем выше напряжение, тем больше энергии несет ток и тем большую работу он может совершить.

В электрических приложениях напряжение часто преобразуется в другие формы энергии для выполнения работы, такой как нагрев, освещение или движение. Как отмечалось ранее, мы часто используем сопротивление для преобразования электрической энергии в тепло или свет.

Скорость, с которой электричество работает или дает энергию, называется электроэнергией. Единицей электрической мощности является ватт. Мощность в один ватт вырабатывается при протекании тока в один ампер по цепи с напряжением в один вольт. Электрическая мощность может быть рассчитана по следующей формуле:

П = И * Е

, где P — мощность в ваттах, I — ток в амперах, а E — энергия (приложенное напряжение) в вольтах.

Номинальная мощность резисторов указывает рабочие пределы. Произведение приложенного напряжения и тока через резистор не должно превышать его номинальную мощность. Когда ток проходит через резистор, электрическая энергия преобразуется в тепло, что повышает температуру резистора. Если температура становится слишком высокой, резистор может быть поврежден. Вышеприведенная формула электрической мощности может использоваться для определения максимального безопасного энергопотребления и соответствующей номинальной мощности резистора для использования в приложении.

Номинальная мощность резисторов

Номинальная мощность резисторов указывается в ваттах. Резисторы композиционного типа имеют номинальную мощность от 1/16 до 2 Вт. Резисторы с проволочной обмоткой имеют мощность от 3 до сотен ватт. Размер резистора обычно является хорошим показателем его номинальной мощности. Как правило, физический размер резистора увеличивается с увеличением номинальной мощности.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Удельное сопротивление большинства материалов изменяется в зависимости от температуры.Для большинства материалов сопротивление увеличивается с повышением температуры материала. Это происходит на молекулярном уровне. Когда электроны движутся через материал, некоторые из них сталкиваются с атомами, другими электронами или примесями. Именно эти столкновения вызывают сопротивление. Тепло заставляет молекулы материала колебаться. Эти вибрации эффективно увеличивают площади возможных столкновений, тем самым увеличивая сопротивление протеканию тока.

Удельное сопротивление большинства проводников увеличивается при повышении температуры.Однако удельное сопротивление углерода уменьшается с повышением температуры. Это также в целом верно для полупроводников, таких как германий и кремний. На удельное сопротивление константана не влияют изменения температуры. По этой причине константан часто используется для прецизионных проволочных резисторов с очень низкими допусками.

Сопротивление и сверхпроводимость

Для большинства проводников удельное сопротивление уменьшается с понижением температуры. Для некоторых материалов, таких как ртуть и алюминий, удельное сопротивление падает до нуля при экстремально низких температурах.Вблизи абсолютного нуля, -273 ° C, эти материалы способны проводить ток без какого-либо сопротивления. Эти материалы называются сверхпроводниками. Преимущество сверхпроводников заключается в том, что они могут проводить большие количества тока без каких-либо потерь энергии на тепло.

Сверхпроводящие материалы в настоящее время используются в ускорителях частиц и других приложениях, требующих мощных электромагнитов. Технология магнитно-резонансной томографии (МРТ), использующая сверхпроводники, произвела революцию в материаловедении и медицине.Сверхпроводимость была бы особенно полезна для передачи электроэнергии. В настоящее время около 15 процентов электроэнергии, проходящей по медным линиям электропередачи, теряется из-за сопротивления.

К сожалению, охлаждение сверхпроводников до необходимых критических температур обходится очень дорого. В настоящее время для охлаждения сверхпроводящих материалов необходимы холодильные установки, использующие жидкий гелий или жидкий азот. Тем не менее, достигнут прогресс в повышении температуры, необходимой для сверхпроводимости.Уже разработаны материалы, которые становятся сверхпроводящими при -175°C.

Ученые усердно работают над созданием сверхпроводников при комнатной температуре. Такие сверхпроводники значительно снизили бы стоимость производства и передачи электроэнергии. Электродвигатели могут быть сделаны намного меньше и мощнее. Компьютеры можно было сделать еще меньше и быстрее. Другие удивительные приложения, такие как поезда на магнитной подушке и запуск космических кораблей, станут гораздо более осуществимыми.

См. полноцветные микрофотографии сверхпроводящих материалов в нашей Сверхпроводниковой коллекции фотогалереи Molecular Expressions.

Узнайте больше о сверхпроводниках на нашем сайте Molecular Expressions Microscopy Publications.

ВЕРНУТЬСЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНИТИЗМ ДОМ

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.

© 1995-2021 автор
Майкл В.Дэвидсон
и Университет штата Флорида.
Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.

Этот веб-сайт поддерживается нашим

Группа графического и веб-программирования
в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.

Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 13:18

Количество обращений с 29 марта 1999 г.: 285193

Электрическое сопротивление

: что это такое? (Символ, формула, сопротивление переменному и постоянному току)

Что такое электрическое сопротивление?

Сопротивление (также известное как омическое сопротивление или электрическое сопротивление) является мерой сопротивления протеканию тока в электрической цепи. Сопротивление измеряется в омах, что обозначается греческой буквой омега (Ом).

Чем больше сопротивление, тем выше барьер для прохождения тока.

Когда к проводнику прикладывается разность потенциалов, начинает течь ток или начинают двигаться свободные электроны. При движении свободные электроны сталкиваются с атомами и молекулами проводника.

Из-за столкновения или препятствия скорость потока электронов или электрического тока ограничивается. Следовательно, мы можем сказать, что существует некоторое противодействие потоку электронов или току.Таким образом, это сопротивление, оказываемое веществом потоку электрического тока, называется сопротивлением.

Сопротивление проводящего материала оказывается—

• прямо пропорциональным длине материала
• обратно пропорциональным площади поперечного сечения материала
• зависит от природы материала
• зависит от температура

Математически сопротивление проводящего материала может быть выражено как

= константа пропорциональности материала, известная как удельное сопротивление или удельное сопротивление материала

Определение сопротивления в 1 Ом

Если к двум выводам проводника приложен потенциал 1 вольт и если через него протекает ток силой 1 ампер , сопротивление этого проводника равно одному Ому.

В чем измеряется электрическое сопротивление (единицы)?

Электрическое сопротивление измеряется в омах (единица СИ для резистора), и представляет собой Ω. Единица измерения Ом (Ом) названа в честь великого немецкого физика и математика Георга Симона Ома.

В системе СИ ом равен 1 вольту на ампер. Таким образом,

Следовательно, сопротивление также измеряется в вольтах на ампер.

Резисторы производятся и имеют широкий диапазон номиналов.Единица измерения Ом обычно используется для умеренных значений сопротивления, но большие и малые значения сопротивлений могут быть выражены в миллиомах, килоомах, мегаомах и т. д. ниже. Производная единица измерения резисторов

Символ электрического сопротивления

Для обозначения электрического сопротивления используются два основных символа цепи.

Наиболее распространенным символом резистора является зигзагообразная линия, которая широко используется в Северной Америке.Другой символ цепи для резистора представляет собой небольшой прямоугольник, широко используемый в Европе и Азии, называемый международным символом резистора.

Символ цепи для резисторов показан на изображении ниже.

Формула электрического сопротивления

Основная формула сопротивления:

1. Связь между сопротивлением, напряжением и током (закон Ома) Current

Эти отношения показаны на рисунке ниже.

Формула сопротивления 1 (закон Ома)

Согласно закону Ома

Таким образом, сопротивление представляет собой отношение напряжения питания к току.

Пример

Как показано на схеме ниже, напряжение питания составляет 24 В, а ток, протекающий через неизвестное сопротивление, равен 2 А. Определите неизвестное значение сопротивления.

Решение:

Данные:        

Согласно закону Ома,

Таким образом, используя уравнение, мы получаем неизвестное значение сопротивления.

Формула сопротивления 2 (мощность и напряжение)

Передаваемая мощность является произведением напряжения питания и электрического тока.

Теперь, подставив в приведенное выше уравнение, мы получим,

Таким образом, мы получим сопротивление, равное отношению квадрата напряжения питания к мощности. Математически:

Пример

Как показано на схеме ниже, напряжение питания 24 В подается на лампу мощностью 48 Вт. Определите сопротивление лампы мощностью 48 Вт.

Решение:

Данные:

Согласно формуле,

Таким образом, мы получаем сопротивление 48-ваттной лампы, используя уравнение.

Формула сопротивления 3 (мощность и ток)

Мы это знаем,

Подставив в приведенное выше уравнение, мы получим,

Таким образом, мы получим сопротивление как отношение мощности к квадрату тока. Математически

Пример

Как показано на схеме ниже, ток, протекающий через лампу мощностью 20 Вт, равен 2 А.Определяет сопротивление лампы мощностью 20 Вт.

Решение:

Данные:

Согласно формуле

Таким образом, мы получаем сопротивление 20-ваттной лампы, используя уравнение.

Разница между сопротивлением переменному и постоянному току

Существует разница между сопротивлением переменному и постоянному току. Давайте обсудим это вкратце.

Сопротивление переменному току

Общее сопротивление (включая сопротивление, индуктивное сопротивление и емкостное сопротивление) в цепях переменного тока называется импедансом.Следовательно, сопротивление переменному току также называют импедансом.

Сопротивление = Импеданс, т.е.

Следующая формула дает значение сопротивления переменному току или импеданса цепей переменного тока,

Сопротивление постоянному току ; следовательно, емкостное реактивное сопротивление и индуктивное сопротивление в цепях постоянного тока равны нулю.

Таким образом, при подаче постоянного тока имеет значение только значение сопротивления проводника или провода.

Таким образом, по закону Ома мы можем рассчитать значение сопротивления постоянному току.

Какое сопротивление больше по переменному или постоянному току?

В цепях постоянного тока отсутствует скин-эффект, поскольку частота источника постоянного тока равна нулю. Следовательно, сопротивление переменному току больше по сравнению с сопротивлением постоянному току из-за скин-эффектов.

Обычно значение сопротивления переменному току в 1,6 раза превышает значение сопротивления постоянному току.

Электрическое сопротивление, нагрев и температура

Электрическое сопротивление и нагрев

Когда электрический ток (т.е., поток свободных электронов) проходит через проводник, между движущимися электронами и молекулами проводника существует некоторое «трение». Это трение называется электрическим сопротивлением.

Таким образом, электрическая энергия, подводимая к проводнику, преобразуется в тепло за счет трения или электрического сопротивления. Это известно как нагревательный эффект электрического тока, создаваемого электрическим сопротивлением.

Например, если I ампер течет по проводнику с сопротивлением R омов в течение t секунд, подведенная электрическая энергия составляет I ² Rt джоулей.Эта энергия преобразуется в тепло.

Таким образом,

Этот эффект нагрева используется для производства многих нагревательных электрических приборов, таких как электронагреватель, электрический тостер, электрический чайник, электрический утюг, паяльник и т. д. Основной принцип этих приборов одинаков. , т. е. когда электрический ток протекает через элемент с высоким сопротивлением (называемый нагревательным элементом), он, таким образом, производит необходимое тепло.

Один из наиболее часто используемых сплавов никеля и хрома, называемый нихромом, имеет сопротивление, более чем в 50 раз превышающее сопротивление меди.

Влияние температуры на электрическое сопротивление

На сопротивление всех материалов влияет изменение температуры. Влияние изменения температуры зависит от материала.

Металлы

Электрическое сопротивление чистых металлов (например, меди, алюминия, серебра и т. д.) увеличивается с повышением температуры. Это увеличение сопротивления велико для нормального диапазона температур. Таким образом, металлы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления.

Сплавы

Электрическое сопротивление сплавов (например, нихрома, манганина и т. д.) также увеличивается с повышением температуры. Это увеличение сопротивления является неравномерным и относительно небольшим. Таким образом, сплавы имеют низкое значение положительного температурного коэффициента сопротивления.

Полупроводники, изоляторы и электролиты

Электрическое сопротивление полупроводников, изоляторов и электролитов уменьшается с повышением температуры. При повышении температуры образуется много свободных электронов.Так, происходит падение величины электрического сопротивления. Таким образом, такой материал имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

Общие вопросы о сопротивлении

Электрическое сопротивление человеческого тела

Сопротивление кожи человеческого тела высокое, но внутреннее сопротивление тела низкое. Когда тело человека сухое, его среднее эффективное сопротивление велико, а когда оно влажное, сопротивление существенно снижается.

В сухих условиях эффективное сопротивление человеческого тела составляет 100 000 Ом, а во влажных условиях или при повреждении кожи сопротивление уменьшается до 1000 Ом.

Если электрическая энергия высокого напряжения попадает в кожу человека, то она быстро разрушает кожу человека, а сопротивление тела снижается до 500 Ом.

Электрическое сопротивление воздуха

Мы знаем, что электрическое сопротивление любого материала зависит от удельного сопротивления или удельного сопротивления этого материала. Удельное сопротивление или удельное сопротивление воздуха составляет около 20 ⁰ C.

Электрическое сопротивление воздуха является мерой способности воздуха сопротивляться электрическому току.Сопротивление воздуха является результатом столкновений передней поверхности объекта с молекулами воздуха. Двумя основными факторами, влияющими на величину сопротивления воздуха, являются скорость объекта и площадь поперечного сечения объекта.

Пробойная или диэлектрическая прочность воздуха составляет 21,1 кВ/см (среднеквадратичное значение) или 30 кВ/см (пиковое значение), что означает, что воздух обеспечивает электрическое сопротивление до 21,1 кВ/см (среднеквадратичное значение) или 30 кВ/см (пиковое значение). Если электростатическое напряжение в воздухе превышает 21,1 кВ/см (СКЗ), происходит пробой воздуха; таким образом, можно сказать, что сопротивление воздуха становится равным нулю.

Электрическое сопротивление воды

Удельное сопротивление или удельное сопротивление воды является мерой способности воды сопротивляться электрическому току, которая зависит от концентрации растворенных в воде солей.

Чистая вода имеет более высокое значение удельного сопротивления или удельного сопротивления, так как не содержит ионов. При растворении солей в чистой воде образуются свободные ионы. Эти ионы могут проводить электрический ток; следовательно, сопротивление уменьшается.

Вода с высокой концентрацией растворенных солей будет иметь низкое удельное сопротивление или удельное сопротивление и наоборот.В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для разных типов воды.

90 000

Электрическое сопротивление меди

хороший дирижер; следовательно, он имеет низкое значение сопротивления.Естественное сопротивление меди известно как удельное сопротивление или удельное сопротивление меди.

Значение удельного сопротивления или удельного сопротивления меди.

Как называется явление, когда электрическое сопротивление равно нулю?

Когда электрическое сопротивление равно нулю, это явление называется сверхпроводимостью.

Согласно закону Ома,

Если электрическое сопротивление, т. е. R = 0, то

Следовательно, через проводник протекает бесконечный ток, если сопротивление этого проводника равно нулю; это явление известно как сверхпроводимость.

Мы также можем сказать, что если электрическое сопротивление равно нулю, то его проводимость бесконечна.

Как удельное сопротивление влияет на сопротивление?

Как мы знаем, сопротивление проводящего материала может быть выражено как

= константа пропорциональности материала, известная как удельное сопротивление или удельное сопротивление материала

Теперь, если тогда

Таким образом, удельное сопротивление или удельное сопротивление материала — это сопротивление, обеспечиваемое единицей длины и единицей площади поперечного сечения материала.