Електрическо съпротивление на проводниците

Концепцията за електрическо съпротивление и проводимост

Всяко тяло, през което протича електрически ток, има определено съпротивление към него. Свойството на проводящия материал да предотвратява преминаването на електрически ток през него се нарича електрическо съпротивление.

Електронната теория обяснява същността на електрическото съпротивление на металните проводници по този начин. Свободните електрони, когато се движат по проводник, срещат атоми и други електрони по пътя си безброй пъти и, взаимодействайки с тях, неизбежно губят част от енергията си. Електроните така или иначе изпитват съпротива срещу тяхното движение. Различните метални проводници с различни атомни структури имат различно съпротивление на електрически ток.

Точно същото обяснява съпротивлението на течни проводници и газове към преминаването на електрически ток. Не трябва обаче да забравяме, че в тези вещества не електрони, а заредени частици от молекули срещат съпротивление по време на своето движение.

Съпротивлението се обозначава с латинските букви R или r.

Омът се приема като единица за електрическо съпротивление.

Ом е съпротивлението на стълб живак с височина 106,3 см със сечение 1 мм2 при температура 0 ° С.

Ако например електрическото съпротивление на проводника е 4 ома, тогава се пише така: R = 4 ома или r = 4 -ти.

За измерване на съпротивления с голяма стойност се приема единица, наречена мегом.

Един мегом се равнява на един милион ома.

Колкото по -голямо е съпротивлението на проводника, толкова по -лошо той провежда електрически ток и обратно, колкото по -ниско е съпротивлението на проводника, толкова по -лесно е електрическият ток да премине през този проводник.

Следователно, за характеристиките на проводник (от гледна точка на преминаването на електрически ток през него), може да се вземе предвид не само неговото съпротивление, но и стойността, обратна на съпротивлението и наречена проводимост.

Електропроводимост наречена способността на материала да пропуска електрически ток през себе си.

Тъй като проводимостта е реципрочна на съпротивлението, тя се изразява като 1 /R, проводимостта се обозначава с латинската буква g.

Влияние на материала на проводника, неговите размери и околната температура върху стойността на електрическото съпротивление

Съпротивлението на различните проводници зависи от материала, от който са направени. За характеризиране на електрическото съпротивление на различни материали се въвежда концепцията за т. Нар. Съпротивление.

Съпротивление наречено съпротивление на проводник с дължина 1 m и площ на напречното сечение 1 mm2. Съпротивлението се обозначава с гръцката буква р. Всеки материал, от който е направен проводник, има свое специфично съпротивление.

Например съпротивлението на медта е 0,017, тоест меден проводник с дължина 1 m и напречно сечение 1 mm2 има съпротивление 0,017 ома. Съпротивлението на алуминия е 0,03, съпротивлението на желязото е 0,12, съпротивлението на константан е 0,48, а съпротивлението на нихрома е 1-1,1.

Прочетете повече за това тук: Какво е електрическо съпротивление

Съпротивлението на проводник е правопропорционално на неговата дължина, тоест колкото по -дълъг е проводникът, толкова по -голямо е неговото електрическо съпротивление.

Съпротивлението на проводника е обратно пропорционално на площта на напречното му сечение, тоест колкото по-дебел е проводникът, толкова по-ниско е неговото съпротивление и обратно, колкото по-тънък е проводникът, толкова по-голямо е неговото съпротивление.

За да разберете по -добре тази връзка, представете си два чифта комуникационни съдове, като един чифт съдове има тънка свързваща тръба, а другият с дебел. Ясно е, че когато един от съдовете (всяка двойка) се напълни с вода, прехвърлянето му в друг съд през дебела тръба ще се осъществи много по -бързо, отколкото през тънка, т.е. дебелата тръба ще има по -малко съпротивление на потока от вода. По същия начин е по -лесно електрически ток да премине през дебел проводник, отколкото през тънък, тоест първият има по -малко съпротивление спрямо втория.

Електрическото съпротивление на проводник е равно на специфичното съпротивление на материала, от който е направен този проводник, умножено по дължината на проводника и разделено на площта на площта на напречното сечение на проводника:

R = стр l / S,

където — R — съпротивление на проводника, ом, l — дължина в проводника в m, С — площ на напречното сечение на проводника, мм2.

Площ на напречното сечение на кръгъл проводник изчислено по формулата:

S = Pi xд2 / 4

където Пи — постоянна стойност, равна на 3,14; d — диаметър на проводника.

И така се определя дължината на проводника:

l = S R / p,

Тази формула дава възможност да се определи дължината на проводника, неговото напречно сечение и съпротивление, ако останалите количества, включени във формулата, са известни.

Ако е необходимо да се определи площта на напречното сечение на проводника, тогава формулата води до следната форма:

S = стр l / R

Преобразувайки същата формула и решавайки равенството по отношение на p, намираме съпротивлението на проводника:

R = R S / l

Последната формула трябва да се използва в случаите, когато съпротивлението и размерите на проводника са известни, но материалът му е неизвестен и освен това е трудно да се определи по външния му вид. За да направите това, е необходимо да определите съпротивлението на проводника и с помощта на таблицата да намерите материал с такова съпротивление.

Друга причина, която влияе върху съпротивлението на проводниците, е температура.

Установено е, че с повишаване на температурата съпротивлението на металните проводници се увеличава, а с понижение намалява. Това увеличение или намаляване на съпротивлението за чисто метални проводници е почти същото и е средно 0,4% на 1 °° С… Съпротивлението на течните проводници и въглищата намалява с повишаване на температурата.

Електронната теория за структурата на материята дава следното обяснение за увеличаването на съпротивлението на металните проводници с повишаване на температурата. При нагряване проводникът получава топлинна енергия, която неизбежно се предава на всички атоми на веществото, в резултат на което интензивността на тяхното движение се увеличава. Увеличеното движение на атомите създава по -голяма устойчивост към насоченото движение на свободните електрони, поради което съпротивлението на проводника се увеличава. С понижаване на температурата се създават по -добри условия за насоченото движение на електроните и съпротивлението на проводника намалява. Това обяснява един интересен феномен — свръхпроводимост на метали.

СвръхпроводимостНамаляване на съпротивлението на металите до нула се случва при огромна отрицателна температура -273° ° Снаречена абсолютна нула. При температура на абсолютна нула металните атоми изглежда замръзват на място, напълно без да пречат на движението на електроните.