Удельное сопротивление и сопротивление: Удельное электрическое сопротивление проводника

Физика 8 класс. Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Электрическое сопротивление ( R ) — это физическая величина, численно равная отношению
напряжения на

концах проводника к силе тока, проходящего через проводник.
Величину сопротивления для участка цепи можно определить из формулы закона Ома для участка цепи.

Однако, сопротивление проводника не зависит от силы тока в цепи и напряжения, а определяется только формой, размерами и материалом проводника.

где l — длина проводника ( м ), S — площадь поперечного сечения

(кв.м ),
r ( ро) — удельное сопротивление (Ом м ).

Удельное сопротивление

— показывает, чему равно сопротивление проводника, выполненного из данного вещества,
длиной в 1м и с поперечным сечением 1 м кв.

Единица измерения удельного сопротивления в системе СИ: 1 Ом м

Однако, на практике толщина проводов значительно меньше 1 м кв,
поэтому чаще используют внесистемную единицу измерения удельного сопротивления:

Единица измерения сопротивления в системе в СИ:

[R] = 1 Ом

Сопротивление проводника равно 1 Ом, если при разности потенциалов

на его концах в 1 В,
по нему протекает ток силой 1 А.

___

Причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристалической решетки проводника.

Из-за различия в строении криталической решетки у проводников,

выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг

от друга.

ЗАПОМНИ !

Существует физическая величина обратная сопротивлению — электрическая проводимость.

R — это сопротивление проводника,
1/R — это электрическая проводимость проводника
___

Величины проводимости проводников и изоляторов различаются в большое

число раз,
измеряемое единицей с двадцатью двумя нулями!

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

… что сопротивления кожи человека обычно изменяется от 1

кОм ( для влажной кожи )
до 500 кОм ( для сухой кожи ). Сопротивление других тканей

тела равно от 100 до 500 Ом.

Устали? — Отдыхаем!

РАЗНИЦА МЕЖДУ СОПРОТИВЛЕНИЕМ И УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — НАУКА

Сопротивление против удельного сопротивления Свойства веществ могут быть внутренними или внешними. Внутреннее свойство — это свойство, которое не зависит от количества материала. Например, медный бло

Сопротивление против удельного сопротивления

Свойства веществ могут быть внутренними или внешними. Внутреннее свойство — это свойство, которое не зависит от количества материала. Например, медный блок будет иметь одинаковую плотность независимо от того, маленький он или большой. Однако масса, которая является еще одним физическим свойством, является внешним свойством, поскольку меньший блок меди будет весить меньше, чем больший блок меди. Таким образом, масса — это внешнее свойство, которое зависит от количества присутствующего материала. Аналогичная разница существует между сопротивлением и удельным сопротивлением, которые являются двумя очень важными физическими свойствами проводников. Давайте посмотрим поближе.

Удельное сопротивление — это внутреннее свойство проводника, которое не зависит от его размера. Следовательно, каждый медный блок (проводник) будет иметь одинаковое удельное сопротивление. С другой стороны, сопротивление — это внешнее свойство, которое означает, что оно зависит от количества присутствующего материала. Таким образом, сопротивление медного блока зависит от массы медного блока. Существует специальная формула, описывающая соотношение между сопротивлением и удельным сопротивлением проводника, которое выглядит следующим образом:

R = p X l / A, или, сопротивление = удельное сопротивление X длина / площадь

Здесь R — сопротивление, p — удельное сопротивление, l — длина, а A — площадь поперечного сечения проводника, по которому течет ток. Поскольку площадь зависит от формы проводника, ее следует рассчитывать в соответствии с формой. Для цилиндрической проволоки площадь рассчитывается следующим образом.

A = круговой X r² =

Именно сопротивление, а не удельное сопротивление, принимается во внимание при изучении концепций напряжения и тока в электричестве.

V = I X R = ИК

Это также известно как закон Ома.

Инверсия удельного сопротивления называется проводимостью материала, и это понятие используется более широко, чем понятие удельного сопротивления.

Удельное электрическое сопротивление стали — таблицы при различных температурах

Представлены таблицы значений удельного электрического сопротивления сталей различных типов и марок в зависимости от температуры — в диапазоне от 0 до 1350°С.

В общем случае, удельное сопротивление определяется только составом вещества и его температурой, оно численно равно полному сопротивлению изотропного проводника, имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м².

Удельное электрическое сопротивление стали существенно зависит от состава и температуры. При повышении температуры этого металла увеличивается частота и амплитуда колебаний атомов кристаллической решетки, что создает дополнительное сопротивление прохождению электрического тока через толщу сплава. Поэтому, с ростом температуры сопротивление стали увеличивается.

Изменение состава стали и процента содержания в ней легирующих добавок значительно сказывается на величине электросопротивления. Например, углеродистые и низколегированные стали в несколько раз лучше проводят электрический ток, чем высоколегированные и жаропрочные, которые имеют высокое содержание никеля и хрома.

Углеродистые стали

Углеродистые стали при комнатной температуре, как уже было сказано, имеют низкое удельное электросопротивление за счет высокого содержания железа. При 20°С значение их удельного сопротивления находится в диапазоне от 13·10^-8 (для стали 08КП) до 20·10^-8 Ом·м (для У12).

При нагревании до температур более 1000°С способность углеродистых сталей проводить электрический ток сильно снижается. Величина сопротивления возрастает на порядок и может достигать значения 130·10^-8 Ом·м.

Низколегированные стали

Низколегированные стали способны чуть более сильно сопротивляться прохождению электричества, чем углеродистые. Их удельное электросопротивление составляет (20…43)·10^-8 Ом·м при комнатной температуре.

Следует отметить марки стали этого типа, которые наиболее плохо проводят электрический ток — это 18Х2Н4ВА и 50С2Г. Однако при высоких температурах, способность проводить электрический ток у сталей, приведенных в таблице, практически не различается.

Высоколегированные стали

Высоколегированные стали имеют удельное электрическое сопротивление в несколько раз выше чем углеродистые и низколегированные. По данным таблицы видно, что при температуре 20°С его величина составляет (30…86)·10^-8 Ом·м.

При температуре 1300°С сопротивление высоко- и низко- легированных сталей становится почти одинаковым и не превышает 131·10^-8 Ом·м.

Хромистые нержавеющие стали

Хромистые нержавеющие стали имеют высокую концентрацию атомов хрома, что увеличивает их удельное сопротивление — электропроводность такой нержавеющей стали не высока. При обычных температурах ее сопротивление составляет (50…60)·10^-8 Ом·м.

Хромоникелевые аустенитные стали

Хромоникелевые аустенитные стали также являются нержавеющими, но за счет добавки никеля имеют удельное сопротивление почти в полтора раза выше, чем у хромистых — оно достигает величины (70…90)·10^-8 Ом·м.

Жаропрочные и жаростойкие стали

По своим электропроводящим свойствам жаропрочные и жаростойкие стали близки к хромоникелевым. Высокое содержание в этих сплавах хрома и никеля не позволяет им проводить электрический ток, подобно обычным углеродистым с высокой концентрацией железа.

Значительное удельное электросопротивление и высокая рабочая температура таких сталей делают возможным их применение в качестве рабочих элементов электрических нагревателей. В частности, сталь 20Х23Н18 по своему сопротивлению и жаростойкости в некоторых случаях способна заменить такой популярный сплав для нагревателей, как нихром Х20Н80.

Источники:

1. Казанцев Е. И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования.
2. Физические величины. Справочник. Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с.

Компания — Компания «Винк» — дистрибуция инженерных пластиков

Одним из проявлений научно-технического прогресса и связанного с ним процесса технического перевооружения современных производств являются разработка и внедрение новых видов конструкционных материалов, главным образом – полимеров. Современные полимерные материалы обладают целым рядом преимуществ по сравнению с традиционными конструкционными материалами, что позволяет увеличивать производительность и срок службы оборудования, следовательно, повышать рентабельность производства, создавать конкурентные преимущества. В некоторых случаях свойства полимеров настолько уникальны, что альтернативы их применению просто не существует, в особенности, если мы говорим о полимерах нового поколения, внедренных в широкую практику в последнее десятилетие.

Замещение традиционных материалов

Целью нашей компании является активизация внедрения инженерных пластиков в формах полуфабрикатов (листов, прутков и стержней из полипропилена и полиэтилена, профилей, труб, деталей и комплектующих) в различных отраслях современного производства. Основная задача, которую призван решить данный ресурс – помочь техническим специалистам производственных предприятий разобраться в огромном разнообразии современных полимерных материалов, получить информацию о передовом зарубежном опыте применения пластиковых полуфабрикатов для решения инженерных задач в указанных направлениях, найти оптимальное решение применительно к конкретной актуальной задаче.

Основные направления применения полимерных полуфабрикатов

С момента начала практического применения полимеров (приблизительно полвека назад) объем их потребления рос в геометрической прогрессии, и в дальнейшем эта тенденция сохраниться. В частности, в последнее время в отечественной практике широко применяются следующие виды полуфабрикатов инженерных пластиков:

• Листовой полипропилен, ПВХ листы – для футеровки и изготовления ванн и других видов емкостей промышленного назначения;
• Листовой полиэтилен – для изготовления емкостей хранения, емкостей смешения, реакторов и прочих видов емкостного оборудования, в том числе в пищевом производстве;
• Полипропиленовые трубы и фитинги – для создания промышленных трубопроводов;
• Плиты из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ, PE1000) – для изготовления
  деталей машин и механизмов, деталей скольжения, для облицовки технологического оборудования, футеровки поверхностей;
• Листы PVDF, листы ПНД и других фторопластов – для изготовления емкостного оборудования для особо агрессивных сред;
• ПВХ фитинги и трубы, трубы из ПВДФ и других фторолефинов (фторопластов) – для создания промышленных трубопроводов.

Более подробно о применении этих и других видов инженерных пластиков в различных отраслях можно узнать в разделе «Решения» нашего сайта.

36 — сопротивление проводника • 31415.ru

Сопротивление проводника пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения проводника.

R — электрическое сопротивление проводника, Ом
ρ — удельное сопротивление проводника, Ом∙м
L — длина проводника, м
S — площадь сечения проводника, м2

Чем длиннее провод, тем больше его сопротивление, чем толще провод, тем его сопротивление меньше. Удобно использовать аналогию с водопроводной трубой и потоком воды. Чем толще труба, тем меньше сопротивление потоку. Чем длиннее, тем сопротивление больше.

 ρ — удельное сопротивление проводника, является физическим свойством вещества. В качестве обозначения используется латинская буква — ρ, которая читается как «ро». Этой же буквой обозначается плотность веществ.

Обратите внимание! На практике, сечения проводов измеряют в — мм²(миллиметр в квадрате), но так как в системе СИ необходимо проводить вычисления площади проводника в квадратных метрах — м², то в разных таблицах, можно встретить разные размерности удельного сопротивления.
Например, вот так выглядит удельное сопротивление алюминия в разных таблицах.
Алюминий — 0,027 Ом∙мм²/м
Алюминий — 2.7·10^-8 Ом·м

Поэтому нужно всегда смотреть на размерность удельного сопротивления, и проверять полученный результат на соответствие реальности.
К примеру, если в задаче дано удельное сопротивление проводника 1 Oм∙мм²/м.
Значит, чтобы получить результат в Омах, нужно умножить эту величину на метры и разделить на мм². Если взять проводник длинной 6 метров, сечением 2 мм² и удельным сопротивлением 1 Oм∙мм²/м, то сопротивление этого проводника будет равно 3 Ома.

Таблица удельных сопротивлений металлов при 20 ° C.

Как видно из таблицы, медь является одним из лучших проводников. И поэтому используется в электрических соединениях.
Кстати, в одной из серий «Во все тяжкие», Уолтер Уайт напоминает о применении меди, своему напарнику Джесси Пинкману.

Задача 36.
Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом, рассчитанную на напряжение 120В, надо питать от сети напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник с площадью поперечного сечения 0,55 мм² надо включить последовательно с лампой? Удельное сопротивление нихрома равно 1,1 Ом∙мм²/м.
Показать ответОтвет: L=100м

Конвертер удельного электрического сопротивления • Электротехника • Определения единиц • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Электрическое сопротивление — что это такое такое

Электрическое сопротивление — это противодействие отдельных участков цепи или всей электрической цепи прохождению электрического тока.
Величина, обратная проводимости, получила название электрического сопротивления (обозначение R или r). Таким образом,

r = 1/g
и
I = gU = U/r

Закон Ома устанавливает линейную зависимость между напряжением и током. Коэффициентом пропорциональности между напряжением на концах провода и протекающим по нему током является сопротивление провода. Величина сопротивления зависит от удельной проводимости и геометрических размеров провода.
Преобразуя формулу, найдем:
r = U/I
Выражая напряжение в вольтах (в), ток — в амперах (а), получим единицу сопротивления (в/а), которая называется ом (ом). Сопротивлением в 1 ом обладает проводник, в котором устанавливается ток в 1 а при напряжении на его зажимах в 1 в.
Электрическое сопротивление проводов, а также любого приемника (нагрузки) на схемах обозначается условно, как указано на рисунке:

Рис. 1 Условное обозначение электрического сопротивления.
Единицей проводимости является величина, обратная ому,
т.е.
1/ом

Величина, обратная удельной проводимости, называется удельным сопротивлением.

Следовательно,

отсюда удельное сопротивление

Так как сопротивление проводов измеряется в омах, сечение обычно в квадратных миллиметрах, длина в метрах, то удельное сопротивление измеряется в ом • мм2/м, а удельная проводимость, как величина, обратная удельному сопротивлению, в м/ом • мм2.
Величины удельных сопротивлений и проводимостей для некоторых материалов даны в таблице:

Наименьшим удельным сопротивлением обладают медь и алюминий. Эти материалы применяются для изготовления проводов, по которым происходят передача и распределение электрической энергии от источников к потребителям, обмотки электрических машин и трансформаторов и др.
Для изготовления нагревательных приборов и реостатов применяются сплавы с большим удельным сопротивлением (нихром, фехраль и др. ). В этом случае нужный для обмотки провод получается более коротким, и его проще разместить в нагревательном приборе.
Следует заметить, что термину «сопротивление» соответствуют два понятия:
1) как уже изложено выше, под сопротивлением понимают определенное свойство любого вещества (проводника). В этом смысле, например, говорят: лампа накаливания обладает сопротивлением 400 ом или провод обладает сопротивлением 0,5 ом;
2) сопротивлением называют устройство, обладающее упомянутым выше свойством, предназначенное для включения в электрическую цепь с целью регулирования, уменьшения или ограничения тока цепи. Таким устройством может служить, например, реостат, предназначенный для включения в электрическую цепь с целью регулирования тока путем изменения величины сопротивления. Реостат с подвижным контактом.

Проволочные реостаты выполняются с плавной или ступенчатой регулировкой сопротивления. В первом случае реостат состоит из трубки, изготовленной из какого-либо изолирующего материала, на которую наложена проволочная спираль. К виткам этой спирали прикасается подвижный контакт. Один зажим реостата соединяется с подвижным контактом, другой зажим — с одним из концов спирали. Перемещая подвижный контакт, можно изменять длину проволоки, расположенной зажимами реостата, и тем самым изменять величину сопротивления, включенного в цепь.
Пример 1. Определить ток в лампе накаливания, если ее сопротивление 200 ом, а напряжение на зажимах 120 в:
I = U / r = 120 / 200 = 0,6a
Пример 2. Каково напряжение на зажимах обмотки возбуждения двигателя, если ее сопротивление 60 ом, а ток 1,5 a ?
U = I • r = 1,5 • 60 = 90 в.

5.3 Удельное сопротивление и сопротивление — Введение в электричество, магнетизм и схемы

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

• Разница между сопротивлением и удельным сопротивлением
• Определите термин проводимость
• Опишите электрический компонент, известный как резистор
• Укажите взаимосвязь между сопротивлением резистора и его длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением.
• Укажите взаимосвязь между удельным сопротивлением и температурой

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока.Все такие устройства создают разность потенциалов и называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он создает разность потенциалов, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на свободные заряды, вызывая ток. Величина тока зависит не только от величины напряжения, но и от характеристик материала, через который протекает ток. Материал может сопротивляться потоку зарядов, и мера того, насколько материал сопротивляется потоку зарядов, известна как удельное сопротивление .Это удельное сопротивление грубо аналогично трению между двумя материалами, которые сопротивляются движению.

Удельное сопротивление

Когда к проводнику прикладывается напряжение, создается электрическое поле, и заряды в проводнике ощущают силу, обусловленную электрическим полем. Плотность тока зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, включая металлы при данной температуре, плотность тока приблизительно пропорциональна электрическому полю.В этих случаях плотность тока можно смоделировать как

где — электропроводность . Электропроводность аналогична теплопроводности и является мерой способности материала проводить или передавать электричество. Проводники имеют более высокую электропроводность, чем изоляторы. Поскольку удельная электропроводность равна, то единицы равны

Здесь мы определяем единицу с именем Ом с греческим символом омега в верхнем регистре,.Устройство названо в честь Георга Симона Ома, о котором мы поговорим позже в этой главе. Используется, чтобы избежать путаницы с числом. Один Ом равен одному вольту на ампер:. Таким образом, единицы электропроводности равны.

Электропроводность — это внутреннее свойство материала. Другим неотъемлемым свойством материала является удельное сопротивление , или удельное электрическое сопротивление. Удельное сопротивление материала — это мера того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока.Символ удельного сопротивления — строчная греческая буква ро, а удельное сопротивление — величина, обратная удельной электропроводности:

Единица измерения удельного сопротивления в единицах СИ — ом-метр. Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока,

(5.3.1)

Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания заданной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемого данным электрическим полем.Хорошие проводники обладают высокой проводимостью и низким удельным сопротивлением. Хорошие изоляторы обладают низкой проводимостью и высоким удельным сопротивлением. В таблице 5.3.1 приведены значения удельного сопротивления и проводимости для различных материалов.

(таблица 5.3.1)

Таблица 5.3.1. Сопротивление и удельная электропроводность различных материалов при
[1] Значения сильно зависят от количества и типов примесей.

Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления.У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

ПРИМЕР 5.3.1

Плотность тока, сопротивление и электрическое поле для токоведущего провода

Рассчитайте плотность тока, сопротивление и электрическое поле отрезка медного провода диаметром (), по которому проходит ток.

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, а также определение плотности тока. Сопротивление можно найти, используя длину провода, площадь и удельное сопротивление меди, где.Удельное сопротивление и плотность тока можно использовать для определения электрического поля.

Решение

Сначала рассчитаем плотность тока:

Сопротивление провода

Наконец, мы можем найти электрическое поле:

Значение

Исходя из этих результатов, неудивительно, что медь используется для проводов, проводящих ток, потому что сопротивление довольно мало. Обратите внимание, что плотность тока и электрическое поле не зависят от длины провода, но напряжение зависит от длины.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 5.5

Медные провода обычно используются для удлинителей и домашней электропроводки по нескольким причинам. Медь имеет самый высокий рейтинг электропроводности и, следовательно, самый низкий рейтинг удельного сопротивления среди всех недрагоценных металлов. Также важна прочность на разрыв, где прочность на разрыв является мерой силы, необходимой для того, чтобы подтянуть объект к точке, где он сломается. Прочность материала на разрыв — это максимальное значение растягивающего напряжения, которое он может выдержать перед разрушением.Медь обладает высокой прочностью на разрыв. Третья важная характеристика — пластичность. Пластичность — это мера способности материала вытягиваться в проволоку и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что проводник является подходящим кандидатом для изготовления проволоки, по крайней мере, с тремя важными характеристиками: низким удельным сопротивлением, высокой прочностью на разрыв и высокой пластичностью. Какие еще материалы используются для электромонтажа и в чем преимущества и недостатки?

Температурная зависимость удельного сопротивления

Оглядываясь назад на Таблицу 5.3.1 вы увидите столбец «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры. У некоторых материалов, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Фактически, в большинстве проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает повышенные колебания атомов в структуре решетки металлов, которые препятствуют движению электронов. В других материалах, таких как углерод, удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры.Во многих материалах зависимость является приблизительно линейной и может быть смоделирована с помощью линейного уравнения:

(5.3.2)

где — удельное сопротивление материала при температуре, — температурный коэффициент материала, а — удельное сопротивление при, обычно принимаемое равным.

Обратите внимание, что температурный коэффициент для полупроводников, перечисленных в Таблице 5.3.1, отрицательный, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшаться с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление

Теперь рассмотрим сопротивление провода или компонента. Сопротивление — это мера того, насколько сложно пропустить ток через провод или компонент. Сопротивление зависит от удельного сопротивления. Удельное сопротивление является характеристикой материала, используемого для изготовления провода или другого электрического компонента, тогда как сопротивление является характеристикой провода или компонента.

Чтобы рассчитать сопротивление, рассмотрите сечение токопроводящего провода с указанием площади поперечного сечения, длины и удельного сопротивления. Батарея подключается к проводнику, обеспечивая на нем разность потенциалов (рисунок 5.3.1). Разность потенциалов создает электрическое поле, пропорциональное плотности тока, согласно.

(рисунок 5.3.1)

Рисунок 5.3.1. Потенциал, создаваемый батареей, прикладывают к сегменту проводника с площадью поперечного сечения и длиной.

Величина электрического поля на участке проводника равна напряжению, деленному на длину,, а величина плотности тока равна току, деленному на площадь поперечного сечения,. Используя эту информацию и вспоминая, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем видеть, что напряжение пропорционально току:

СОПРОТИВЛЕНИЕ

Отношение напряжения к току определяется как сопротивление :

(5.3.3)

Сопротивление цилиндрического сегмента проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на длину, разделенную на площадь:

(5. 3.4)

Единица измерения сопротивления — Ом. Для заданного напряжения чем выше сопротивление, тем ниже ток.

Резисторы

Резистор является обычным компонентом электронных схем. Резистор можно использовать для уменьшения протекания тока или обеспечения падения напряжения. Рисунок 5.3.2 показывает символы, используемые для резистора в принципиальных схемах цепи. Два обычно используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-см.») И Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы обычно используются. Мы используем стандарт ANSI в этом тексте для его визуального распознавания, но отметим, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что упрощает чтение.

(рисунок 5.3,2)

Рисунок 5.3.2. Обозначения резистора, используемого в принципиальных схемах. (а) символ ANSI; (b) символ IEC.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Резистор можно смоделировать как цилиндр с площадью поперечного сечения и длиной, сделанный из материала с удельным сопротивлением (рисунок 5. 3.3). Сопротивление резистора составляет.

(рисунок 5.3.3)

Рисунок 5.3.3 Модель резистора в виде однородного цилиндра длины и площади поперечного сечения.Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения, тем меньше сопротивление.

Наиболее распространенным материалом для изготовления резистора является углерод. Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, к нему прикреплены два медных вывода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка сделана из материала оксида металла, который имеет полупроводниковые свойства, аналогичные углеродным.Опять же, в концы резистора вставляются медные провода. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке 5.3.4.

(рисунок 5.3.4)

Рисунок 5. 3.4 Многие резисторы напоминают рисунок, показанный выше. Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют собой первые две цифры сопротивления резистора. Третий цвет — множитель. Четвертый цвет обозначает допуск резистора.Показанный резистор имеет сопротивление.

Сопротивления варьируются от многих порядков. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление или более. Сухой человек может иметь сопротивление руки к ноге, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление зависит от формы объекта и материала, из которого он состоит.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку оно прямо пропорционально. Мы знаем, что для цилиндра, если и не сильно изменяются с температурой, имеет ту же температурную зависимость, что и. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше, чем типичные температурные коэффициенты удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на и примерно на два порядка меньше, чем на.) Таким образом,

(5.3.5)

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где — исходное сопротивление (обычно принимаемое равным), а — сопротивление после изменения температуры. Цветовой код показывает сопротивление резистора при температуре.

Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (рисунок 5.3.5). Один из наиболее распространенных термометров основан на термисторе, полупроводниковом кристалле с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

(рисунок 5.3.5)

Рисунок 5.3.5 Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 5.6

Тензодатчик — это электрическое устройство для измерения деформации, показанное ниже. Он состоит из гибкой изолирующей основы, поддерживающей рисунок из проводящей фольги.Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения основы. Как меняется сопротивление тензодатчика? Влияет ли тензодатчик на изменение температуры?

ПРИМЕР 5.3.3

Сопротивление коаксиального кабеля

Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные шумы, которые являются сигналами от другого оборудования и приборов. Коаксиальные кабели используются во многих случаях, когда требуется устранение этого шума. Например, их можно найти дома через кабельное телевидение или другие аудиовизуальные соединения.Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника с радиусом, окруженного вторым, внешним концентрическим проводником с радиусом (рисунок 5.3.6). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например полиэтиленовым пластиком. Между двумя проводниками возникает небольшой ток радиальной утечки. Определите сопротивление коаксиального кабеля соответствующей длины.

(рисунок 5.3.6)

Рисунок 5.3.6 Коаксиальные кабели состоят из двух концентрических жил, разделенных изоляцией.Они часто используются в кабельном телевидении или других аудиовизуальных средствах связи.

Стратегия

Мы не можем использовать уравнение напрямую. Вместо этого мы смотрим на концентрические цилиндрические оболочки с толщиной и интегрируем.

Решение

Сначала мы находим выражение, а затем интегрируем от до,

Значение

Сопротивление коаксиального кабеля зависит от его длины, внутреннего и внешнего радиусов, а также удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника.Поскольку это сопротивление не бесконечно, между двумя проводниками возникает небольшой ток утечки. Этот ток утечки приводит к ослаблению (или ослаблению) сигнала, передаваемого по кабелю.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 5.7

Сопротивление между двумя проводниками коаксиального кабеля зависит от удельного сопротивления материала, разделяющего два проводника, длины кабеля и внутреннего и внешнего радиуса двух проводников. Если вы разрабатываете коаксиальный кабель, как сопротивление между двумя проводниками зависит от этих переменных?

Кандела Цитаты

Лицензионный контент

CC, конкретная атрибуция

• Загрузите бесплатно по адресу http: // cnx.org/contents/[email protected]. Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление

Авторские права © Майкл Ричмонд.
Эта работа находится под лицензией Creative Commons License.

• Электрическое сопротивление измеряется в Ом :

                        1 вольт
              1 Ом = ---------
                        1 ампер
   

• Сопротивление проволоки или прутка протеканию электрического тока
  зависит как от его геометрии, так и от состава.
• Провода большого сечения (тонкие) имеют малое сопротивление;
  толстые обладают большим сопротивлением.
• Короткие провода имеют малое сопротивление; длинные имеют большое сопротивление.
• Различные материалы имеют разное сопротивление .
  Единицы измерения удельного сопротивления — ом-метры.
• Сопротивление проволоки или прутка равномерного поперечного сечения может быть
  рассчитывается как

                              (удельное сопротивление) * (длина)
                Сопротивление = ------------------------
                               (площадь поперечного сечения)
   

• Удельное сопротивление материала зависит от его температуры.Большинство металлов имеют более низкое сопротивление при понижении температуры.
• Температурный коэффициент удельного сопротивления описывает
  изменение удельного сопротивления как функция температуры:

  
              удельное сопротивление (T) = удельное сопротивление (T0) * [1 - a * (T - T0)]
  
        где
                  a = температурный коэффициент удельного сопротивления
                  T0 = ​​эталонная температура
   

• Некоторые материалы становятся сверхпроводниками , когда они падают ниже
  критическая температура. Они предлагают нулевое сопротивление потоку
  тока.

Просмотр графа 1

Viewgraph 2

Viewgraph 3

Viewgraph 4

Viewgraph 5

Viewgraph 6

Просмотр графа 7

Просмотр графа 8

Просмотр графа 9

Просмотр 10

Просмотр графика 11

Авторские права © Майкл Ричмонд.
Эта работа находится под лицензией Creative Commons License.

4.3 Сопротивление и удельное сопротивление — Физика Дугласского колледжа 1207

Задачи и упражнения

1: Каково сопротивление отрезка медного провода 12 калибра длиной 20,0 м и диаметром 2,053 мм?

2: Диаметр медного провода нулевого сечения составляет 8,252 мм. Найдите сопротивление такого провода длиной 1,00 км, используемого для передачи энергии.

3: Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление 0. 200 Ом при 20,0 ° C, как долго это должно быть?

4: Найдите отношение диаметра алюминиевого провода к медному, если они имеют одинаковое сопротивление на единицу длины (как в бытовой электропроводке).

5: Какой ток протекает через стержень из чистого кремния диаметром 2,54 см и длиной 20,0 см, когда к нему приложено 1,00 x 10 ³ В ? (Такой стержень может быть использован, например, для изготовления детекторов ядерных частиц.)

6: (a) До какой температуры нужно нагреть медный провод, изначально равной 20.0ºC, чтобы удвоить его сопротивление, не обращая внимания на изменение размеров? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

7: Резистор из нихромовой проволоки используется там, где его сопротивление не может измениться более чем на 1,00% от своего значения при 20,0 ° C. В каком температурном диапазоне его можно использовать?

8: Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление на 40,0% больше при 100 ° C, чем при 20,0 ° C?

9: Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10. От 0 ° C до 55,0 ° C содержат резисторы из чистого углерода. В какой степени их сопротивление увеличивается в этом диапазоне?

10: (a) Из какого материала изготовлен провод, если он имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление 77,7 Ом при 20,0 ° C? (б) Каково его сопротивление при 150 ° C?

11: Если принять постоянный температурный коэффициент удельного сопротивления, каков максимальный процент уменьшения сопротивления константановой проволоки, начиная с 20,0 ° C?

12: Через матрицу протягивают проволоку, растягивая ее в четыре раза по сравнению с исходной длиной.По какому фактору увеличивается его сопротивляемость?

13: Медный провод имеет сопротивление 0,500 Ом, при 20,0 ° C, а железный провод имеет сопротивление 0,525 Ом при той же температуре. При какой температуре их сопротивления равны?

14: (a) Цифровые медицинские термометры определяют температуру путем измерения сопротивления полупроводникового прибора, называемого термистором (который имеет угол α = -0,0600 x 10 ^{-6 o} C , когда он находится при той же температуре как пациент. Какова температура пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0 ° C (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение α не может сохраняться при очень низких температурах. Обсудите, почему и так ли здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)

15: Комплексные концепции

(a) Повторите упражнение 2 с учетом теплового расширения вольфрамовой нити. Вы можете принять коэффициент теплового расширения 12 x 10 ^{-6 o} C. (b) Насколько ваш ответ отличается от приведенного в примере?

16: необоснованные результаты

(a) До какой температуры необходимо нагреть резистор из константана, чтобы удвоить его сопротивление, при условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления? б) разрезать пополам? (c) Что необоснованного в этих результатах? (d) Какие допущения необоснованны или какие посылки несовместимы?

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление

Далее: ЭДС и внутреннее сопротивление
Up: Электрический ток
Предыдущая: Закон Ома

Сопротивление и удельное сопротивление

Попытаемся найти микроскопическое объяснение электрических
сопротивление и закон Ома. Электрический ток в металлах и большинстве других проводников обнаружен.
в обычных электрических цепях (хороших или плохих) переносится свободными электронами.
Рассмотрим однородный провод сечением и длиной, сделанный из
проводящий материал. Предположим, что разность потенциалов между
два конца проволоки. Продольное электрическое поле внутри
провод есть поэтому. Рассмотрим свободный электрон
заряда и массы внутри
провод. Электрическое поле в проводе оказывает давление на электрон, вызывая
разгоняться с ускорением по направлению
провод.Однако электрон ускоряется не вечно. В конце концов,
он врезается в один из атомов в проводе. Поскольку атомы намного массивнее
чем электроны, электрон теряет весь прямой импульс каждый раз, когда ударяется
атом (точно так же, как мы потеряли бы всю движущую силу, если бы натолкнулись на кирпичную стену).
Предположим, что средний временной интервал между
коллизии есть. Конечно, это
характерный временной интервал зависит от размера и плотности атомов
в проводе.
Сразу после того, как электрон ударяется об атом (скажем), его поступательная скорость равна
нуль.Затем электрон ускоряется электрическим
поле, так что
. Конечная скорость электрона равна

, а его средняя скорость равна

Фактически, в среднем, электрон действует так, как будто он дрейфует по
проволока с постоянной скоростью. Эта скорость
поэтому называется скоростью дрейфа .

Предположим, что в единице объема провода есть свободные электроны. Все
Эти электроны эффективно дрейфуют по проводу со скоростью дрейфа.Таким образом, общий заряд, который проходит через любую точку провода в
временной интервал
.
Это следует потому, что все свободные электроны, содержащиеся в трубке из
длина и площадь поперечного сечения переходят точку в
вопрос во временном интервале.
Электрический ток, текущий в проводе, определяется выражением

Это уравнение можно преобразовать в закон Ома,

где

и

Таким образом, мы действительно можем объяснить закон Ома на микроскопическом уровне. Согласно формуле. (131) сопротивление провода пропорционально
к его длине, и обратно пропорционально его площади поперечного сечения.
Константа пропорциональности называется удельным сопротивлением материала .
по проволоке. Единицы измерения удельного сопротивления — ом-метры (
). Таблица 2
ниже показано удельное сопротивление некоторых распространенных металлов при C.

Далее: ЭДС и внутреннее сопротивление
Up: Электрический ток
Предыдущая: Закон Ома

Удельное сопротивление — AP Physics 1

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно
или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее
в
информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на
ан
Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент
средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как
в виде
ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно
искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится
на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени;
Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены;
Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \
достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам Varsity найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется
а
ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание
к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба;
Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и
Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему утверждению, нарушает
ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все
информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы
либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон
Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Что такое сопротивление? Удельное сопротивление (ρ) и удельное сопротивление Ω.

Электрическое сопротивление, его единицы, типы, расчет и приложения

Так же, как напряжение и ток, электрическое сопротивление является основным параметром электричества. Это необходимо понимать, потому что это фактор, который связывает напряжение и ток в цепи.

Что такое электрическое сопротивление?

Сопротивление, также известное как электрическое сопротивление или омическое сопротивление, является противодействием протеканию тока. Любой материал обладает свойством противодействовать потоку зарядов, протекающих через него. Когда напряжение подается на проводник, он проталкивает через него ток, который прямо пропорционален приложенному напряжению

В ∝ I

В = RI

Сопротивление, обозначенное R, является константой пропорциональности между напряжением и током.

Единица сопротивления

Согласно определению сопротивления,

R = V / I

R = Вольт / Ампер

Единица измерения сопротивления — вольт на ампер, но сопротивление измеряется в омах, символически представленных греческой буквой Ω. Он назван Ом в честь немецкого физика Георга Симона Ома, открывшего законы связи между напряжением и током.

Сопротивление в один Ом определяется как провод, имеющий сопротивление в один Ом, если он допускает ток в один ампер, когда к нему приложена разность потенциалов в один вольт.

R = Вольт / Ампер

Ом (Ом) = Вольт / Ампер

Ниже приведены различные обозначения резисторов и сопротивления согласно IEC и IEEE.

Резисторы и обозначения различных типов резисторов. Символы резисторов IEEE и IEC

Общие сведения об электрическом сопротивлении

Ток, протекающий по проводнику, на самом деле является зарядом, протекающим по нему. По определению мы знали, что сопротивление — это противодействие потоку заряда. Проводник состоит из частиц, которые колеблются с собственной частотой.Когда мы прикладываем разность потенциалов к проводнику, заряды текут через него в определенном направлении. Он сталкивается с вибрирующими частицами, а также теряет некоторую энергию в виде тепла и уменьшает их импульс. Это столкновение зарядов ограничивает количество пропускаемого тока. Подобно механическому трению, которое противодействует движению, электрическое сопротивление противодействует движению заряда (тока).

Аналогичен потоку воды в трубе. Если труба длиннее, поток воды замедляется.Исходя из диаметра, труба большого диаметра позволяет протекать через нее большему количеству воды по сравнению с трубой малого диаметра. Точно так же в проводнике, если мы увеличиваем длину проводника, количество столкновений зарядов увеличивается, а его движение еще больше уменьшается. Кроме того, проводник большого диаметра имеет меньшее сопротивление, в то время как проводник малого диаметра имеет высокое сопротивление из-за малой площади для заряда, что затрудняет его свободное прохождение через него.

Сопротивление материала

Как мы уже говорили, сопротивление материала — это переменная величина, которая зависит от длины и ширины проводящего материала.Мы можем вывести уравнение сопротивления. Как мы знаем, сопротивление R прямо пропорционально длине l проводника и обратно пропорционально площади A проводника;

R ∝ л / А

R = ρ л / А

Где ρ (Rho) — постоянная величина, известная как удельное сопротивление материала и зависит от природных свойств материала.

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление — это фундаментальное свойство материала, показывающее его сопротивление току.Обозначается греческой буквой ρ (ро). Это постоянное значение, и разные материалы имеют разное удельное сопротивление. Это происходит от сопротивления;

R = ρ л / А

ρ = R A / л

ρ = Ом-м (Ом-метр)

Согласно уравнению, удельное сопротивление материала — это сопротивление материала, имеющего площадь 1 м ² и длину один метр. Другими словами, сопротивление, оказываемое между двумя противоположными сторонами одного метра куба материала, называется удельным сопротивлением.Измеряется в Ом-метре.

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление материала — это сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения. Это постоянное значение, равное удельному сопротивлению материала. Измеряется в Ом.

Сопротивление и импеданс

Конденсатор и катушка индуктивности также препятствуют прохождению тока, который зависит от частоты источника напряжения. Таким образом, электрическое сопротивление можно разделить на две категории; Сопротивление (чистое сопротивление) и импеданс

Электрическое сопротивление в чистом виде, которое противодействует току без какой-либо зависимости от частоты источника напряжения, называется сопротивлением .В то время как импеданс является противодействием протеканию тока, на которое влияет частота питания.

В чистых резисторах отношение напряжения к току не зависит от частоты питания. Находясь в импедансе, отношение напряжения к току изменяется в зависимости от частоты, например, в переменном токе.

Как рассчитывается сопротивление материала

Сопротивление материала можно рассчитать двумя способами.

Использование удельного сопротивления

Если дано удельное сопротивление материала ρ, вы можете использовать этот метод для расчета сопротивления любого материала.

Сначала измерьте длину l материала. Затем рассчитайте площадь поперечного сечения A материала. Поместите значения в следующие формулы:

R = ρ л / А

По закону Ома

Согласно закону Ома, напряжение прямо пропорционально току в замкнутом контуре, пока сопротивление остается постоянным. Мы можем вычислить сопротивление по формуле закона Ома.

В = ИК

R = V / I

Если вы знаете значения напряжения и тока, протекающие через материал, вы можете легко найти его сопротивление с помощью этого уравнения.

Эквивалентное сопротивление в цепи

Резисторы, включенные в цепь, можно складывать вместе для упрощения расчетов. Сопротивление может быть подключено последовательно или параллельно

Сопротивление в серии

Когда резисторы соединены в цепочку, известную как последовательная конфигурация, их общее сопротивление является суммой или каждым отдельным сопротивлением.

R _экв = R ₁ + R ₂ + R ₃

Сопротивление параллельно

Когда резисторы подключены параллельно друг другу, так что оба их вывода соединены друг с другом, их общее сопротивление равно.

Преобразование сопротивления между звездой и треугольником

Сопротивление может быть подключено в сложной конфигурации, например, по схеме звезды или треугольника.

Преобразование звезды в треугольник сделано для упрощения схемы и облегчения ее анализа.

Вот формула для преобразования резисторов, соединенных звездой и треугольником. Пожалуйста, обратитесь к статье «Преобразование между звездой и дельтой» для получения более подробной информации об этом.

Преобразование дельты в звезду (или звезду)

Резисторы или импедансы, подключенные по схеме треугольника, могут быть преобразованы в конфигурацию звезды с помощью следующего уравнения.

Звезда (или звезда) в дельта-преобразование

Сопротивление импеданса, подключенного по схеме звезды, можно преобразовать в конфигурацию треугольником, используя следующее уравнение.

Типы материалов в зависимости от их сопротивления

По прочности материала он делится на следующие типы.

Изолятор

Изолятор — это материал, который имеет очень высокое сопротивление электрическому току.Из-за высокого сопротивления он не пропускает через себя ток. Это плохой проводник электричества и он используется для защиты от электрического тока. Пластиковый материал, используемый для покрытия кабеля, представляет собой изолятор, защищающий от поражения электрическим током.

Проводник

Проводники — это материалы, которые обладают очень низким сопротивлением прохождению электрического тока. Они известны как электрические проводники. Металлы, такие как серебро, медь, золото и т. Д., Являются хорошими проводниками электричества.Проводники стянуты в проволоку для передачи электрического тока.

Полупроводник

Материал такого типа, удельное электрическое сопротивление которого находится между проводником и изолятором, называется полупроводником. Их сопротивление меняется в зависимости от обстоятельств. В зависимости от ситуации он может работать как проводник или как изолятор. Полупроводниковые материалы, такие как кремний и германий, используются в конструкции диодов, транзисторов, ИС и т. Д.

Сверхпроводник

Сверхпроводник — это тип проводника, который не имеет электрического сопротивления.Правильно, у него нулевое сопротивление. Когда проводник переохлажден выше критической температуры, его сопротивление резко падает до нуля. Это идеальный проводник без потерь мощности.

Влияние тепла на сопротивление

Температура также играет роль в сопротивлении материала.

Когда к проводнику прикладывается тепло, кинетическая энергия его частицы начинает увеличиваться, что приводит к увеличению его вибрации. Из-за повышенной вибрации текущие заряды больше сталкиваются с частицами.Следовательно, сопротивление проводника увеличивается с повышением температуры. Он также известен как положительный температурный коэффициент.

С другой стороны, сопротивление полупроводника уменьшается с повышением температуры. Он известен как отрицательный температурный коэффициент

.

Измерение электрического сопротивления

Прибор, используемый для измерения электрического сопротивления, называется омметром. Он доступен как в аналоговом, так и в цифровом исполнении.Цифровой омметр обеспечивает точное и точное считывание, сводя к минимуму человеческую ошибку.

Мы используем измерения сопротивления для поиска неисправностей в системе.

Допустим, у проводника очень большое сопротивление, значит, он не пропускает через него ток. Причина в том, что в какой-то момент леска повреждена или соединения не надежно соединены. Это может вызвать электрическую неисправность в системе и привести к ее повреждению.

Если электрическое сопротивление очень мало для системы, которая должна иметь высокое сопротивление, величина протекающего тока будет очень высокой, что приведет к сгоранию проводников из-за выделяемого тепла. Это вызовет электрический пожар.

Применение резисторов

Не стоит смотреть на сопротивление как на плохую вещь. Это нужно ценить так же, как трение, которое помогает нам ходить, водить машину и т. Д.

Как мы знаем, сопротивление преобразует электрическую энергию в тепло, поэтому змеевики в нагревателях используют свое сопротивление для выработки тепла, которое можно использовать для приготовления пищи и обогрева помещений. Лампы накаливания имеют небольшую вольфрамовую катушку, которая загорается из-за сопротивления.

Похожие сообщения:

Что такое удельное электрическое сопротивление? — Matmatch

Удельное электрическое сопротивление — это свойство, уникальное для каждого материала, которое необходимо понимать перед созданием и проектированием электрических и электронных систем. Знание того, как материалы различаются по удельному сопротивлению, дает информацию для выбора подходящих материалов, используемых для изготовления двигателей, электрических цепей, диэлектриков, резистивного нагрева и сверхпроводящих приложений.

Какое удельное электрическое сопротивление материала?

Удельное электрическое сопротивление, обозначаемое греческой буквой ρ (ро), является мерой сопротивления определенного материала заданного размера проводимости электрического тока, протекающего через него.Его также называют удельным электрическим сопротивлением или объемным сопротивлением [1]. Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ выражается в ом-метрах (Ом · м). Он также измеряется в единицах (мкОм · см). Изоляторы имеют высокие значения удельного электрического сопротивления в диапазоне 10 ¹⁰ Ом · м или более, тогда как металлические проводники имеют очень низкие значения удельного сопротивления в диапазоне 10 ^-8 Ом · м.

Какая формула удельного электрического сопротивления?

Удельное электрическое сопротивление (ρ) твердого объекта определяется путем пропускания электрического тока через образец и последующего измерения результирующего падения напряжения на определенной длине. Это выражается соотношением между электрическим полем внутри материала и протекающим электрическим током.

Фундаментальная взаимосвязь между сопротивлением материала потоку электронов представлена ​​законом Ома [2]:

где,

В = I.

рэнд

В — приложенное напряжение, (вольт: В)

Я электрика

l расход тока (амперы: A)

R — сопротивление материала (Ом: Ом)

Изображение 1 Источник для справки — https: // www.subsurfaceinsights.com/images/ohmslaw.png

Разделив напряжение на длину образца L, в результате чего возникнет электрическое поле E, и ток на площадь поперечного сечения A, в результате чего получится плотность тока J, удельное электрическое сопротивление можно описать как внутреннее свойство материала следующим образом:

ρ — удельное электрическое сопротивление материала (ом-метр: Ом · м)

E — величина электрического поля в материале (вольт / метр: В / м)

Дж — величина плотности электрического тока в материале (ампер / кв. м: А / м ² )

Для идеального резистора или проводника с однородным поперечным сечением, физическим составом и равномерным током формула электрического сопротивления может быть записана как:

где,

R — электрическое сопротивление однородного образца (Ом: Ом)

A — площадь поперечного сечения образца (квадратных метров: ² м)

L — длина образца (метры: м) [2]

Электропроводность, в отличие от удельного сопротивления, — это свойство материала, которое связано с легкостью, с которой электрический ток может протекать в материале.Это величина, обратная удельному сопротивлению, выражается как 1 / ρ с единицей измерения Сименс / метр (См / м). Сверхпроводник имеет практически нулевое омическое сопротивление и бесконечную проводимость [3].

Удельное сопротивление в зависимости от сопротивления

Удельное сопротивление и сопротивление нельзя путать друг с другом. Удельное сопротивление — это свойство материала, имеющее внутреннюю ценность, как и теплопроводность, в то время как сопротивление зависит от формы, геометрии и удельного сопротивления. Рассмотрим два стержневых образца из проводящего материала одинакового состава и длины, но разного диаметра.Ожидается, что удельное сопротивление будет одинаковым для обоих, но тот, у которого меньше площадь поперечного сечения, будет иметь относительно большее сопротивление. Если, однако, диаметры были такими же, а длина одного стержня увеличилась, более длинный стержень будет иметь большее сопротивление. Таким образом, можно сказать, что сопротивление проводника пропорционально его длине (R ∝ L) [4].

Удельное сопротивление и температура

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры, и для большинства материалов табличные значения обычно приводятся при комнатной температуре (20 ° C).Металлические проводники обычно имеют увеличивающееся удельное сопротивление пропорционально температуре, тогда как удельное сопротивление полупроводников, таких как кремний, уменьшается с повышением температуры. Это делает полупроводники идеальными для применения в электронике [2].

Удельное сопротивление и выбор материала

Электрические и электронные системы используют удельное электрическое сопротивление как ключевой параметр при выборе материала. Это позволяет дизайнерам определять подходящий материал для конкретного приложения.Например, системы распределения электроэнергии полагаются на удельное электрическое сопротивление для оценки линий электропередачи, заземления и материала почвы.

Материалы, которые служат проводниками, должны иметь низкий уровень удельного сопротивления, несмотря на то, что их протягивают в длинные тонкие провода. Знание удельного электрического сопротивления различных материалов дает информацию о практичности их использования и позволяет исследовать подходящие альтернативы. Например, хотя серебро и золото имеют низкие значения удельного сопротивления и являются отличными проводниками, они дороги по сравнению с медью.Медь обладает высокой пластичностью и высокой электропроводностью, поэтому она является лучшим вариантом.