Что такое удельное сопротивление проводника. Удельное сопротивление проводников

Удельное сопротивление - проводник - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Удельное сопротивление - проводник

Cтраница 1

Удельное сопротивление проводника зависит от температуры, давления, материала и др., вследствие чего от этих же факторов зависит и сопротивление проводника. Наибольшее практическое значение имеет зависимость удельного сопротивления, а следовательно, и сопротивления проводника, от температуры. В общем случае эта зависимость достаточно сложна.  [1]

Удельное сопротивление проводников является величиной не постоянной, а зависящей от температуры. Для всех металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры. При небольших колебаниях температуры зависимость удельного сопротивления от температуры следует линейному закону. Для каждого металла существует определенный температурный коэффициент сопротивления а, который определяет собой изменение удельного сопротивления проводника, отнесенное к одному ому при повышении температуры на ГС.  [2]

Удельное сопротивление проводников лежит в пределах от 10 - 6 до 10 - 2 ом-см, а технических диэлектриков от 109 до 1020 ом-см. Эти пределы в известной мере условны, но приближенно отражают установившиеся в технике представления.  [3]

Удельное сопротивление проводника представляет собой сопротивление провода длиной I м и площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20 С.  [4]

Удельное сопротивление проводников и непроводников зависит от температуры.  [5]

Удельное сопротивление проводников первого рода зависит от температуры. Как правило, с ростом температуры оно повышается. Исключение составляют графит и уголь.  [6]

Чем меньше удельное сопротивление проводника, тем меньшее количество тепла ( при том же токе) в нем выделяется. При состоянии сверхпроводимости, когда удельное сопротивление становится неизмерим э малым, в проводнике при прохождении тока не выделяется сколько-нибудь заметного количества тепла. Так как при этом энергия тока никуда не тратится, то раз возбужденный в замкнутом сверхпроводнике то; поддерживается в нем неопределенно долго без затраты энергии извне.  [7]

Изменение удельного сопротивления проводника под действием растягивающих или сжимающих усилий называют тензорезистивным эффектом. Он характеризуется тензочувст-вительностью, устанавливающей связь между относительным изменением сопротивления и относительной деформацией.  [8]

Здесь р - удельное сопротивление проводника, остальные обозначения расшифрованы в предыдущей задаче.  [9]

От чего зависит удельное сопротивление проводника.  [10]

Если бы величина удельного сопротивления проводника р не зависела от его температуры, соотношение между допустимой плотностью тока / 1ДОп и допустимым превышением температуры проводника при коротком замыкании было бы относительно простым. В действительности удельное сопротивление р изменяется с нагревом проводника, и соотношение между плотностью тока и превышением температуры получается более сложным.  [11]

Чтобы повысить величину удельного сопротивления проводников, применяют сплавы нескольких металлов. Установлено, что только сплавы с неупорядоченной структурой обладают повышенными значениями удельного сопротивления и малыми значениями температурного коэффициента сопротивления. Сплавами с неупорядоченной структурой называются такие, в кристаллической решетке которых нет правильного чередования атомов металлов, составляющих сплав. Эти сплавы составляют группу проводниковых материалов с большим удельным сопротивлением и малыми значениями температурного коэффициента удельного сопротивления. Все перечисленные группы проводников обладают высокой пластичностью, позволяющей получать провода диаметром до 0 01 мм и ленты толщиной 0 05 - 0 1 мм.  [12]

Величина р называется удельным сопротивлением проводника.  [13]

Ом; Р - удельное сопротивление проводника.  [14]

При этом учитывается возрастание удельного сопротивления проводника при его нагреве.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

М5 удельное сопротивление проводника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Физика»

ФИЗИКА

Электричество и магнетизм

УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «Физика»

Работа М5

МОСКВА  2013

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Физика»

ФИЗИКА

Электричество и магнетизм

Под редакцией профессора И.А. Паньшина

Рекомендовано редакционно-издательским советом

университета в качестве методических указаний для студентов

ИУИТ, ИТТСУ, ИЭФ, ИПСС

МОСКВА  2013

УДК 534

Л 97

Васильев Е.В. Физика. Удельное сопротивление проводника. Методическое указание к лабораторной работе М5 по физике./ Под редакцией профессора И.А. Паньшина. – М.: МИИТ, 2013. – 11 с.

Методические указания к лабораторной работе по физике М5 соответствуют программе и учебным планам по курсу общей физики (раздел «Электричество и магнетизм») и предназначены для студентов всех специальностей.

 МИИТ, 2013

Работа М5

УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА

Цель работы: Измерить удель­ное сопротивление металлической проволоки (проводника), определить по справочным данным материал, из которого изготовлена проволока, уяснить понятие приборной и система­тической погрешности, метод их определения и расчёт результирующей погрешности.

ВВЕДЕНИЕ

Удельное сопротивление проводника это физическая величина ρ равная электрическому сопротивлению цилиндра проводника единичной длины и единичной площади его поперечного сечения. Электрическое сопротивление – величина характеризующая противодействие постоянному току, поэтому его называют активным или омическим. Величина электрического сопротивления зависит от химического состава материала, его размеров, формы и температуры. Поэтому оно служит основной технической характеристикой при разработке резисторов (активных сопротивлений) и проводящих материалов для электрических цепей, а также для расчётов электрических потерь. Если изве­стен материал, из которого изготовлен проводник, его дли­на l и площадь поперечного сечения S, то сопротивление рассчитывается по известной формуле:

. (1)

Пользуясь этой формулой, мы предполагаем, что площадь поперечного сечения и электрические свойства проводника постоянны по всей длине. На практике довольно хорошо вы­полняется предположение об одинаковости свойств, т. е, ρ по всему объёму проводника.

В отношении площади поперечного сечения и длины про­водника приходится учитывать, что эти величины определя­ются экспериментально, т. е. имеют ошибки, обусловленные погрешностями измерений. Для экспериментального опреде­ления удельного сопротивления  достаточно определить со­противление проводника и, измерив, его геометрические раз­меры, рассчитать, исходя из (1), удельное сопротивление:

. (2)

Определить сопротивление R проводника можно, пользу­ясь законом Ома для однородного участка цепи, если изве­стны ток I, протекающий по проводнику и падение напряже­ния U на этом проводнике:

. (3)

Т. к. на практике ток I и напряжение U определяются экспериментально, с помощью амперметра и вольтметра, то рас­считанное по этим измерениям значение R будет иметь ошиб­ки, обусловленные конечной точностью амперметра и вольт­метра, которые характеризуются так называемым классом прибора. Классом прибора называют отношение предельного (макси­мального) значения абсолютной погрешности измерения (например, ΔU, ΔI и т.д.) к пределу измерений прибора (Uм, Iм и т. д.), т. е. тому максимальному значению измеряемой величины, при котором стрелка прибора отклоняется до кон­ца шкалы. Класс прибора выражается в процентах, поэто­му, например, класс вольтметра KU:

KU = ΔU / Uм ·100%. (4)

Аналогично для амперметра:

KI = ΔI / Iм ·100%. (5)

Относительная погрешность измерения:

, (6)

. (7)

Из (6) видно, что относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше измеряемое значение по сравнению с пределом измерений. Поэтому рекомендуется пользоваться прибором с таким пределом измерений, чтобы его стрелка при измерениях находилась в последней трети шкалы.

Сопротивление может измеряться различными методами, имею­щими свои погрешности. Здесь мы остановимся на схе­ме измерения сопротивления методом амперметра — вольтметра и рассмотрим погрешности этого метода.

Рис 1.

Схемы измерения неизвестного сопротивления методом амперметра — вольтметра приведены на рис. 1, где А — из­меритель тока (амперметр), В — измери­тель напряжения (вольтметр). Установка имеет две схемы измерения. Каждая из этих схем имеет свою систематическую ошибку.

Так, в схеме рис. 1-1 вольтметр измеряет падение напряжения не только на неизвестном со­противлении (участке проводника Rl), но и на измерителе то­ка (амперметре). Сопротивление, включенное между зажи­мами вольтметра, найденное как:

, (3)

будет представлять собой сумму: R = RА + Rl, где RA — внут­реннее сопротивление амперметра, Rl — сопротивление уча­стка проводника.

R = U/I = RA + Rl = Rl (1 + (RА/ Rl)) = Rl (1 + δR), (8)

где δR—RA/ Rl — систематическая относительная погрешность при измерении по схеме рис. 1-1.

Из (7) видно, что эта погрешность будет тем меньше, чем больше отношение Rl/RА. Поэтому эту схему измерения целесообразно применять, когда, ток, протекающий по изме­ряемому сопротивлению, мал, а сопротивление проводника велико по сравнению с RA, погрешность измерений за счёт падения напряжения на амперметре становится пренебрежи­мо малой и погрешности определения R определяются толь­ко точностью измерений U и I. При использовании схемы рис. 1-1 для измерения сопротивлений, незначительно отличающихся от сопротивления Rl, последнее будет представлять собой систематическую погрешность, которую необходимо исклю­чить (как это делается, указано в порядке выполнения работы).

При использовании схемы рис. 1-2 амперметр будет намерять полный ток, прошедший через амперметр и вольтметр:

I = IВ + Il,

т.к. вольтметр и проводник включены параллельно, то па­дение напряжения на них одинаково:

IВRВ = IlRl ; IВ/ Il = Rl / RВ.

I = IВ + Il = Il (1 + IВ/ Il) = Il (1 + (Rl / RВ)).

Видно, что во втором случае погрешность будет тем меньше, чем меньше отношение Rl/RВ. Таким образом, с целью уменьшения систематической погрешности схему 1-2 целесо­образно применять для измерения малых сопротивлений, когда IВ << Il и RВ >> Rl, и можно пренебречь частью тока, прошедшего через вольтметр в обход Rl.

Помимо погрешностей намерения U и I существуют погрешности определения диаметра проводника d и его дли­ны l, которые так же будут сказываться на погрешности оп­ределения .

Рассмотрим погрешность определения  по схеме рис. 1-1. Перемещая подвижный контакт, определяется эксперимен­тальная зависимость U(l; I), .где l — длина проводника меж­ду подвижным контактом и амперметром, I — ток, измерен­ный амперметром для каждой длины проводника. Суммар­ное сопротивление, рассчитанное по формуле (3) будет пред­ставлять собой сумму (RА + Rl):

R = U/I = RА + Rl, (9)

, (10)

где  — удельное электрическое сопротивление материала проводника, l и d — его длина и диаметр.

R = RA + (4/d2)l. (11)

Видно, что в этом случае зависимость R(l) будет представ­лять собой прямую линию, которая при экстраполяции до значения l = 0 даёт значение R = RA. Таким образом, мож­но исключить систематическую погрешность, обусловленную конечным значением RA. Значение  можно в этом случае рассчитать по формуле:

, (12)

где I и U — ток и измеренное падение напряжения на проводнике длиной l. Погрешность  определяется точностью измерений d, l, U, I и точностью определения RА графика.

При расчёте погрешностей U и I надо сравнить их с погрешностями считывания показаний. Её обычно принима­ют равной половине минимальной цены деления шкалы. Эту величину рас­считывают как отношение максимальной измеряемой вели­чины (предел измерений на данной шкале, диапазоне) к чис­лу делений шкалы:

; . (13)

Рассматривая схему рис. 1-2, найдём, что сопротивление равно:

.

Для всего возможного диапазона изменений Rl эта зависимость является нелинейной и только при Rl << RВ т. е. в на­шем случае при малых значениях l будет близкой к Rl. Ка­залось бы, что использование схемы рис. 1-2 при малых длинах проводника полностью решает задачу определения без си­стематической погрешности, присущей схеме рис. 1-1. Но здесь надо учитывать, что при малых l падение напряжения U на проводнике будет мало и это приведет к сильному возраста­нию относительной погрешности δU. Используя R, рассчи­танное по формуле (9) для малых l (<0,3 ... 0,4 lмакс ), оп­ределяем  согласно (11):

. (14)

Вид установки для измерения удельного сопротивления проводника приведён на рисунке 2.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Определите с помощью штангенциркули или микромет­ра диаметр проволоки по всей длине в 12 точках. Результаты измерений занесите в таблицу 1.

Таблица 1

По результатам измерений оп­ределите средний диаметр проволоки:

. (15)

Рис. 2.

По методу Стьюдента определите величину погрешности измерения диаметра проволоки :

; (16)

, (17)

где  - коэффициент Стьюдента. Для 12 измерений его величина равна 2,2 при доверительной вероятности равной 0,95.

2. Для схем рис.1-1 и рис. 1-2 (для переключения схем используется кнопка на передней панели установки) определите экспериментальную зави­симость сопротивления проводника Rl от его длины l. Изме­рения проведите для 12 значений длины проводника, начиная с l = 0,1 м через 0,03 м. Ре­зультаты измерений занесите в таблицу 2.

Таблица 2

Для каждой дли­ны рассчитайте сопротивление по формуле (3). По этим дан­ным постройте экспериментальные зависимости R(l).

Для схемы рис. 1-1 экстраполируйте полученную зависимость до пересечения с осью ординат, проведя её через l1 = lмин и l2 = lмакс. Полученное значение представляет значение внут­реннего сопротивления амперметра RA. Используя найден­ное значение внутреннего сопротивления амперметра RА, рассчитайте сопротивление Rl проводника, длиной l:

Rl= R - RA = (U/I) - RA, (18)

и соответствующее значение  по формуле (11). Из полученных значений рассчитайте среднее значение

. (19)

Относительная погрешность  можно оценить по формуле:

. (20)

Для погрешностей U, I, d справедливо все написанное выше. Погрешность l рассчитывается как половина цены деления прибора [4]. Значение величины π известно с большой точностью, значит относительная ошибка, Δπ/π может быть сделана практически как угодно малой.

Рассчитайте  по формуле (20), определите величину  = и запишите в окончательном виде:

1 = ±. (21)

Аналогично для таблицы 2 рассчитайте  для схемы рис. 1-2 по формуле (13), рассчитайте среднее значение  по формуле (19). Рассчитайте  по формуле (20), определите величину  = и запишите в окончательном виде:

2 = ±. (22)

По полученным результатам определите материал, из которого изготовлена проволока.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что такое удельное сопротивление проводника? Како­ва размерность этой величины?

2. Как изменяется сопротивление проводника а) при изменении его длины при постоянном сечении? б) при измене­нии его диаметра при постоянной длине?

3. Как должно изменяться отношение длины проводника к его диаметру для сохранения постоянного сопротивления?

4. Какой из измерительных приборов лучше использовать в данной работе: класса 1,5 или класса 0,1?

5. Как изменяется абсолютная и относительная погреш­ности определения напряжения (тока) при уменьшении её значения от Uм (Iм) до нуля?

6. Постройте зависимость U/I для схем рис. 1-1 и 1-2 при из­менении длины проводника от l = 0 до l = ∞.

7. Оцените, какая величина наиболее сильно влияет на погрешность определения  для схем рис. 1-1 и 1-2.

Список литературы

1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. –М.: Высш. шк. – 2000.

2. Савельев И.В. Курс физики. – Т. 2. – М.: Наука – 1998 и далее.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М., 2000 и далее.

4. Селезнёв В.А., Тимофеев Ю. П. Вводное занятие в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ. – 2011. – 38 с.

Учебно-методическое издание

Васильев Евгений Васильевич

ФИЗИКА

Под общей редакцией профессора И.А. Паньшина

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

по дисциплине «ФИЗИКА»

Работа М5 «Удельное сопротивление проводника»

12

studfiles.net

Таблица удельных сопротивлений проводников — Zygar

Электрическое сопротивление 1 метра провода (в Ом), сечением 1 мм², при температуре 20 С°. Формула: ρ = Ом · мм²/м.

Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм². Серебро — лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r — сопротивление проводника в омах; ρ — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника в м; S — сечение проводника в мм².

zygar.ru

мир электроники - Удельное сопротивление проводников

Основы электротехники 

 материалы в категории

Удельное сопротивление это параметр характеризующий свойства вещества препятствовать прохождению электрического тока. За единицу измерения принято считать сопротивление отдельно взятого участка (скажем длиною 1 метр и сечением 1 мм) однородного вещества.

Величина удельного сопротивления обозначается греческой буквой 

Сопротивление проводника с удельным сопротивлением , длиной  и площадью сечения  может быть рассчитано по формуле

 Как нетрудно заметить сопротивление любого провода напрямую зависит от материала из которого он изготовлен, от его длины и площади сечения: чем больше длина и меньше диаметр тем сопротивление будет выше. И при одинаковой длине и диаметре проводники из разных материалов будут иметь разные сопротивления.

Ниже приводится таблица удельного сопротивления различных проводников:

Как мы видим самым наименьшим сопротивлением обладают медь и алюминий поэтому они и получили наибольшее распространение на практике.

Пример когда требуется знать удельное сопротивление проводников: статья  Как рассчитать сечение провода

Есть вопросы: заходите на ФОРУМ!!

radio-uchebnik.ru

Что такое удельное сопротивление проводника

completerepair.ru

• 
  Какой ставить вводной автомат в квартиру
• 
  Лазерная ручная сварка
• 
  Нч генератор своими руками
• 
  Эдс взаимоиндукции формула
• 
  Коэффициент загрузки трансформатора по пуэ
• 
  Укладка линолеум антистатический
• 
  Фаза на нулевом проводе
• 
  Штрабление или штробление
• 
  Какой установить счетчик электроэнергии
• 
  За направление электрического тока принимается направление
• 
  Счетчик непрямого включения