От чего зависит сопротивление металлического проводника: Что такое сопротивление проводников и от чего оно зависит: что важнее

Содержание

Что такое сопротивление проводников и от чего оно зависит: что важнее

Протекающий в проводящем материале ток пропорционален напряжению на нём. Т.е. при увеличении потенциала объём протекающих электронов также растёт. Правда, при применении различных элементов равнозначное напряжение даёт различное значение у тока. Таким образом, получается правило: при увеличении напряжения проходящий через проводник электрический ток тоже будет расти, но неодинаково, а в зависимости от характеристик элемента.

Пример провода

Определение резистивной составляющей

Электросопротивление материала – это соотношение величины протекающего тока и приложенного к нему напряжения. Для каждого конкретного элемента это соотношение своё. Для обозначения данной физической величины используют букву R. При определении её используют формулу закона Ома для участка цепи:

R=U/I.

Из представленного выражения видно, что резистивная составляющая – это отношение потенциала на проводнике к силе тока на нём же. Таким образом, чем выше величина тока, тем слабее резистивная составляющая у проводника, при большем напряжении – большая.

Дополнительная информация. Часто в обиходе говорят, что резистивная величина «мешает» напряжению бесконечно наращивать силу тока.

У любого резистора, выпускаемого в промышленных условиях, существует порядка десяти параметров, на которые необходимо обращать внимание при его выборе. Главный его параметр – сопротивление. Это статическая характеристика для любого проводника, заданная при его производстве. Т.е. при подаче большего потенциала на проводящий элемент изменится только ток, проходящий сквозь него, но не его резистивная составляющая. Т.е. соотношение U/I остаётся неизменным.

От чего зависит сопротивление

Необходимо рассмотреть, от каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника. Основных параметров четыре:

Длина кабеля – l;
Площадь поперечного сечения проводящего элемента – S;
Металл, использованный в производстве кабеля;
Температура окружающей среды – t.

Важно! Удельное сопротивление детали – это используемое в физике понятие, показывающее способность элемента задерживать проведение электричества.

Для состыковки детали и ее резистивной составляющей в физической науке введено понятие удельного сопротивления. Этот показатель характеризует величину резистивной составляющей кабеля при единичной длине в 1 метр и единичной площадью 1 м². Детали указанной протяжённости и толщины, произведённые из различного сырья, будут показывать различные значения резистивной величины. Это связано с физическими свойствами металлов. Именно из них в основном изготавливают провода и кабели. У каждого металлического материала своя величина элементов в кристаллической решётке.

Кристаллическая решётка

Самыми безупречно проводящими электричество деталями являются те, у которых значение резистивной составляющей наименьшее. Примером металлов с небольшой указанной величиной являются алюминий и медь. Подавляющее большинство проводов и кабелей для передачи электрической энергии изготавливаются из них. Также из них изготавливают шины в трансформаторных подстанциях и главных распределительных щитах любых зданий. Примером металлов, обладающих большой величиной удельного сопротивления, можно указать железо и всевозможные сплавы. Зачастую резистивную составляющую элемента указывают резистором.

При увеличении длины проводящего материала увеличивается и сопротивление металлического проводника. Это связано с физическими процессами, происходящими в нём при прохождении электрического тока. Суть их такова: электроны движутся по проводящему слою, в котором присутствуют ионы, из которых состоит кристаллическая решётка любого металла. Чем больше длина проводника, тем большее количество мешающих движению электронов присутствует ионов кристаллической решётки. Тем больше они создают препятствия для проведения электричества.

Для возможности наращивания протяжённости проводника производители увеличивают площадь материалов. Это даёт возможность расширить «автостраду» для электрического тока. Т.е. электроны меньше пересекаются с деталями решетки металла. Отсюда следует, что более толстый кабель имеет меньшее сопротивление.

Из всего вышесказанного вытекает формула для определения сопротивления проводника, выраженная через его длину (l), площадь поперечного сечения (S) и удельного сопротивления металла (ρ):

R = ρl/S.

В представленном выражении определения данного параметра отсутствует температура окружающей среды. Однако резистивная величина элемента меняется при достижении определенной температуры. Обычно эта температура составляет 20-25 °С. Поэтому не учитывать температуру окружающей среды при выборе детали нельзя. Это может привести к перегреву проводника и его воспламенению. Для выбора используют специализированные таблицы, значения которых используют в вычислениях.

Обычно увеличение температуры ведёт к увеличению резистивной составляющей металлического элемента. С физической точки зрения это связано с тем, что при увеличении температуры кристаллической решётки ионы в ней выходят из состояния покоя и начинают производить колебательные движения. Данный процесс замедляет электроны, т.к. столкновения между ними происходят чаще.

Шинная сборка

Выбор проводника – это достаточно сложный процесс, который лучше доверить профессионалам. При неправильной оценке всех факторов работы детали можно получить множество негативных последствий, вплоть до пожара. Поэтому понимание, от чего может зависеть сопротивление проводника, должно присутствовать.

Видео

Оцените статью:

От чего зависит сопротивление

☰

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем. Это значит, что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Однако при одинаковом напряжении, но использовании разных проводников сила тока различна. Можно сказать по-другому. Если увеличивать напряжение, то хотя сила тока и будет увеличиваться, но везде по-разному, в зависимости от свойств проводника.

Зависимость силы тока от напряжения для данного конкретного проводника представляет собой сопротивление этого проводника. Оно обозначается R и находится по формуле R = U/I. То есть сопротивление определяется как отношение напряжения к силе тока. Чем больше сила тока в проводнике при данном напряжении, тем меньше его сопротивление. Чем больше напряжение при данной силе тока, тем больше сопротивление проводника.

Формулу можно переписать по отношению к силе тока: I = U/R (закон Ома). В таком случае нагляднее, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Можно сказать, что сопротивление как бы мешает напряжению создавать большую силу тока.

Само сопротивление является характеристикой проводника. Оно не зависит от поданного на него напряжения. Если будет подано большое напряжение, то изменится сила тока, но не изменится отношение U/I, т. е. не изменится сопротивление.

От чего же зависит сопротивление проводника? Оно зависти от

длины проводника,
площади его поперечного сечения,
вещества, из которого изготовлен проводник,
температуры.

Чтобы связать вещество и его сопротивление, вводится такое понятие как удельное сопротивление вещества. Оно показывает, какое будет сопротивление в данном веществе, если проводник из него будет иметь длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м². Проводники такой длины и толщины, изготовленные из разных веществ, будут иметь разные сопротивления. Это связано с тем, что у каждого металла (чаще всего именно они являются проводниками) своя кристаллическая решетка, свое количество свободных электронов.

Чем меньше удельное сопротивление вещества, тем лучшим проводником электрического тока оно является. Маленьким удельным сопротивлением обладают, например, серебро, медь, алюминий; куда большее у железа, вольфрама; очень большое у различных сплавов.

Чем длиннее проводник, тем большее сопротивление он имеет. Это становится понятно, если принять во внимание, что движению электронов в металлах мешают ионы, составляющие кристаллическую решетку. Чем их больше, т. е. чем длиннее проводник, тем больше у электрона шанс замедлить свой путь.

Однако увеличение площади поперечного сечения делает как бы дорогу шире. Электронам легче течь и не сталкиваться с узлами кристаллической решетки. Поэтому чем толще проводник, тем его сопротивление меньше.

Таким образом, сопротивление прямо пропорционально зависит от удельного сопротивления (ρ) и длины (l) проводника и обратно пропорционально зависит от площади (S) его поперечного сечения. Получаем формулу сопротивления:

R = ρl/S

В этой формуле на первый взгляд не отражается зависимость сопротивления проводника от его температуры. Однако удельное сопротивление вещества меряется при определенной температуре (обычно 20 °C). Поэтому температура учитывается. Для вычислений удельные сопротивления берут из специальных таблиц.

Для металлических проводников чем больше температура, тем сопротивление больше. Это связано с тем, что при повышении температуры ионы решетки начинают сильнее колебаться и больше мешать движению электронов. Однако в электролитах (растворах, где заряд несут ионы, а не электроны) с повышением температуры сопротивление уменьшается. Здесь это связано с тем, что чем выше температура, тем больше происходит диссоциация на ионы, и они быстрее двигаются в растворе.

От чего зависит удельное сопротивление проводника: металлического проводника

Работая с электрооборудованием, люди задаются вопросом — от чего зависит сопротивление проводника? Физическая величина отображает проводимость электрического тока. При рассмотрении вопроса учитывается длина проводника и его тип.

Что это такое

Препятствование прохождению тока по проводнику называют сопротивлением. Показатель высчитывается, исходя из разности электрических потенциалов. Дополнительно учитывается сила тока на проводнике. Основоположником теории принято считать Георга Ома. Ещё в 1826 году, проведены исследования электрического тока.

Сопротивление проводника

Важно! Василий Петров подтвердил закон электрической цепи и провел собственные исследования в жидкости.

Условия, определяющие сопротивление проводников

При определении сопротивления учитывается ряд характеристик:

сечение элемента;
длина проводника;
удельное сопротивление;
тип материала.

Предметы с высоким сопротивлением практически не проводят ток. Также есть обратная зависимость, которая прописана в законе Ома. Для расчета показателя учитывается электрическая проводимость. Она показывает возможность проводника принимать электрический ток.

Проводимость электрического тока

Изменения проводника при увеличении длины

Во время испытаний замечено, что при увеличении длины проводника его электрическое сопротивление увеличивается. Для проведения эксперимента, необходимо выбрать заготовки из одинакового материала. К примеру, это может быть проволока из никелина. Для считывания параметров используется амперметр, который подключен к зажимам.

Устанавливая заготовки меньшей длины, отмечено, что ток в цепи увеличивается. Даже на одном изделии можно поиграться с амперметром. Поставив щуп на середину заготовки, к примеру, может отображаться значение 50 ампер.

Показатель амперметра

Интересно! Если отводить его в сторону, к краю, чтобы увеличить дальность держателя, показатель тока будет снижаться. Тоже самое, касается проводников из других материалов.

Виды

Проводником называют среду или предмет, который способен проводить электрический ток. Внутри него, при подключении к источнику энергии, начинает активно двигаться заряженная частица. Амперметр показывает возрастание электрического напряжения в цепи. Рассматривая проводники разных типов, учитывается удельная электропроводность и тип материала:

медь;
алюминий;
метал;
золото;
сплав никеля и хрома.

В научной среде есть понятие сверхпроводника, который считается идеальным. Он обладает значительным углом диэлектрической потери. Когда ток идёт от цепи, учитывается процент смещения. У сверхпроводника данный параметр минимален.

Из меди

Медь относится к компонентам 11 группы из таблицы химических элементов. По классификации он является пластинчатым, встречается в разных видах. Зачастую вещество имеет розовый оттенок. В электротехнике медь отличается низким удельным сопротивлением и лежит на одной нише с серебром, золотом.

Серебро и золото

Материал применим при изготовлении проводки, а также печатных плат. Ещё вещество востребовано при изготовлении электроприводов. Рассматривая сложные управляемые, электромеханические системы, заметно, что у них используются обмотки с низким удельным сопротивлением.

Если оценивать силовые трансформаторы, у них также применяется данный металл, однако он зачастую используется с примесями. Это необходимо, чтобы снизить показатель электропроводимости. В печатных платах медь используется на пару с алюминием. Рассматривая радиодетали, востребованными остаются сплавы на основе меди, которые также отличаются низким сопротивлением.

Разбирая персональные компьютеры, вещество встречается с бронзой либо латунью. Также используются добавки из цинка либо никеля. Чтобы повысить упругость проводника, применяются другие материалы, такие как олово, цинк. По таблице удельного сопротивления, веществу присвоен показатель 0,0157 Ом.

Свойства меди

Из алюминия

Среди элементов 13 группы в таблице выделяется алюминий. Он является отличным проводником в цепи, изготовлен из парамагнитного металла. По цвету наблюдается серебристый оттенок. Проводник хорошо поддается механической обработке. Помимо значительной электропроводимости, отмечается коррозийная стойкость.

При термической обработке образуется оксидная пленка, которая защищает поверхность. В природе предусмотрены различные соединения алюминия. Если рассматривать стандартную проволоку небольшого сечения, она востребована в электрических катушках. Вещество обладает низкой плотностью, а также массой, поэтому аналоги сложно подобрать. Используя алюминий в движущихся элементах, можно повысить их производительность.

Зачастую проводник встречается в жестких дисках, а также аудиосистемах. Востребованными остаются проволоки, покрытые слоем лака. Встречаются эмалированные аналоги, отличающиеся повышенной защищенностью. В качестве изоляции используется резина, берилл. Производители выпускают проводники с сечением от 0.003 мм.

Свойства алюминия

Помимо катушек индуктивности проволока может устанавливаться в индукторах, громкоговорителях, наушниках. Касательно соединений, встречаются варианты с алунитами. Дополнительная информация о физических свойствах:

низкая температура плавления;
высокая теплоемкость;
значительная твёрдость;
слабый парамагнетик;
широкий температурный диапазон.

Алюминий встречается в печатных платах, поскольку поддается в штамповке. Коррозионная стойкость — дополнительное преимущество. Алюминиевые проводники являются популярными и востребованными в промышленности. Удельное сопротивление — 0,028 Ом. Также необходимо рассмотреть недостаток — значительное содержание примесей.

Из металла

Среди металлов, распространенными типами проводников считаются следующие:

свинец;
олово;
платина;
никель;
вольфрам.

Свинец — это элемент из 14 группы, который может использоваться в качестве проводника. У него предельная плотность 11.35 грамм на кубический метр. Область применения ограничена, поскольку материал токсичен и относится к тяжелым металлам. История происхождения формулы неясна, есть лишь догадки.

Группы металлов

Если говорить о проводниковых элементах, то зачастую применяется нитрат свинца. В источниках тока, резервных блоках встречается версия с хлоридом. Рассматривая неорганические соединения, выделяется материал теллурид. Он подходит в качестве термоэлектрического проводника, поэтому используется в электростанциях разной мощности. Ещё металлический элемент востребован в холодильниках.

Если детально рассматривать теллурид, к числу особенности стоит приписать значительную диэлектрическую проницаемость. В составе помимо свинца имеется олово и теллур. По отдельности вещества встречаются в фоторезисторах и диодах. Если разбирать полупроводниковые приборы, элементы содержатся в стабилизаторах и указывают направление тока.

Важно! Олово — это проводник из 14 группы химических элементов. Материал безопасен, не содержит токсичных веществ.

Наравне с золотом, олово обладает отличными антикоррозионными свойствами. Зачастую в технике применяется дисульфид. Наиболее высокий показатель сопротивления показывает двуокись олова. В аккумуляторах он используется в чистом виде. Рассматривая гальванические элементы, стоит упомянуть про марганцево-оловянный диоксид.

Платина — это проводника с десятой группы химических элементов. Представленный металл имеет электросопротивление 0,098 Ом, и отличается повышенной плотностью. Если рассматривать сферу применения, то зачастую вещество встречается в лазерной технике. Речь идет о принтерах, а также измерительных приборах.

Свойства платины

Дополнительно платина используется в электромагнитных реле. В представленных автоматических устройствах он выступает проводником. Речь идет о механических, тепловых либо оптических реле. В электронных датчиках платина содержится в меньшем количестве, однако используется за счёт широкого диапазона температур. В частности, можно рассмотреть электронный термометр сопротивления. Резистивный элемент по большей части состоит из платины.

Из золота

Удельное сопротивление золота 0,023 Ом. Материал относится к первой группе металлов и по физическим свойствам является мягким. Золото встречается с примесями и в чистом виде. Плотность составляет 19,32 г/см³, сфера применения широка. В промышленности проводник востребован в качестве припоя.

Припой золото

Его разрешается наносить на различные поверхности, он служит отличным материалом для соединения заготовок, поскольку наблюдается низкая температура плавления. Также золото востребовано для защиты от коррозии.

Недостатки:

мягкость материала;
подвержен точечной коррозии.

Если использовать материал с добавками, то снижается температура плавления. Также это оказывает воздействие на механические свойства вещества.

Золото с добавками

Из сплавов никеля и хрома

Никель обладает удельным сопротивлением 0,087 Ом. Это элемент из 8 группы, который является пластинчатым. При термической обработке элемент покрывается пленкой оксида.

Особенности:

высокое электрическое сопротивление;
значительное линейное расширение;
упругость.

Никель активно используется в качестве проводника в аккумуляторах.

Различные добавки:

нихром;
пермаллои;
золото.

По сопротивлению элемент схож с константином, никелином. Хром является элементом шестой группы, проводник внешне имеет голубоватый оттенок. В качестве проводника он встречается в бытовой технике. Наиболее часто хром используется на пару с легированными сталями.

Свойства хрома

При соединении с нержавейкой образуется отличный проводник. Он демонстрирует антикоррозионные свойства, плюс повышенную твердость. На печатной плате элемент не боится износа. Устройства из хрома востребованы в авиакосмической промышленности.

Выше рассмотрены факторы, от чего зависит сопротивление проводника. Элементы изготавливаются из различных материалов, необходимо учитывать их свойства.

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Поиск данных по Вашему запросу:

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Внутреннее сопротивление

Электрическое сопротивление

Удельное сопротивление зависит не только от рода вещества, но и от его состояния, в частности, от температуры. Зависимость удельного сопротивления от температуры можно охарактеризовать, задавая температурный коэффициент сопротивления данного вещества:. Температурный коэффициент сопротивления может быть как положительным, так и отрицательным. У всех металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры, а следовательно для металлов. У всех электролитов в отличии от металлов сопротивление при нагревании всегда уменьшается.

Сопротивление графита с повышением температуры также уменьшается. На основании электронной теории электропроводности металлов можно объяснить зависимость сопротивления проводника от температуры.

С повышением температуры его удельное сопротивление увеличивается, а электропроводимость уменьшается. Анализируя выражение Тепловая скорость при повышении температуры возрастает пропорционально , что приводит к уменьшению электропроводимости и увеличению удельного сопротивления проводников. Анализируя формулу Это явление, впервые открыто голландским физиком Г. Камерлинг-Оннесом в г.. В настоящее время сверхпроводимость установлена у целого ряда чистых элементов свинца, олова, цинка, ртути, алюминия и др , а также у большого числа сплавов этих элементов друг с другом и с другими элементами.

На рис. Теория сверхпроводимости была создана в г. Согласно этой теории, сверхпроводимость — это движение электронов в кристаллической решётке без соударений друг с другом и с атомами решётки. Все электроны проводимости движутся как один поток невязкой идеальной жидкости, не взаимодействуя между собой и с решёткой, то есть не испытывая трения.

Поэтому сопротивление сверхпроводников равно нулю. В сверхпроводящем состоянии между электронами происходит обмен квантами энергии, что приводит к созданию между электронами сил притяжения, которые больше кулоновских сил отталкивания. При этом образуются пары электронов куперовские пары с взаимно скомпенсированными магнитными и механическими моментами. Такие пары электронов движутся в кристаллической решётке без сопротивления. Одним из важнейших практических применений сверхпроводимости является применение её в электромагнитах со сверхпроводящей обмоткой.

Если бы не существовало критического магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость, то с помощью таких электромагнитов можно было бы получать магнитные поля в десятки и сотни миллионов ампер на сантиметр. Получать такие большие постоянные поля с помощью обычных электромагнитов невозможно, так как для этого потребовались бы колоссальные мощности, и был бы практически невозможен отвод тепла, выделяемого при поглощении обмоткой столь больших мощностей.

Сверхпроводимость применяется и для создания систем памяти электронных математических машин криотронные элементы памяти. В г. Это заставляет предполагать, что теплопроводность в металлах, так же как и электропроводность, обусловлена движением свободных электронов. Будем считать, что электроны подобны одноатомному газу, коэффициент теплопроводности которого, согласно кинетической теории газов, равен.

Поэтому отношение теплопроводности и электропроводности металла пропорционально термодинамической температуре, что и было установлено законом Видемана-Франца. Закон Видемана-Франца для большинства металлов выполняется при температуре К, но при низкой температуре закон существенно нарушается.

Имеются металлы бериллий, марганец которые совсем не подчиняются закону Видемана-Франца. Выход из непреодолимых противоречий был найден в квантовой электронной теории металлов. На основании классической электронной теории проводимости металлов можно объяснить закон Джоуля-Ленца. Упорядоченное движение электронов происходит под действием сил поля. Как и выше, будем считать, что в момент соударения с положительными ионами кристаллической решётки электроны полностью передают ей свою кинетическую энергию.

К концу свободного пробега скорость электрона , а кинетическая энергия. Мощность, выделяемая единицей объёма металла плотность мощности , равна произведению энергии одного электрона на число соударений в секунду и на концентрациюn электронов:. Учитывая, что гдеR— сопротивление проводника , получаем закон Джоуля-Ленца в виде.

Из кинетической теории газов известно, что , тогда. Какую физическую величину называют сопротивлением От чего и как зависит сопротивление металлического проводника? Различные вещества имеют разные удельные сопротивления.

Зависит ли сопротивление от состояния проводника? Ответ должен дать опыт. Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать её в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока.

Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется. Температурный коэффициент сопротивления — величина, равная отношению относительного изменения сопротивления проводника к изменению его температуры.

Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов. У растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается. При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счёт изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу Так как а мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры рис.

Хотя коэффициент а довольно мал, учёт зависимости сопротивления от температуры при расчёте параметров нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока за счёт нагревания более чем в 10 раз.

Такие сплавы используют для изготовления эталонных резисторов и добавочных резисторов к измерительным приборам, т.

Существуют и такие металлы, например никель, олово, платина и др. Зависимость их сопротивления от температуры можно использовать для измерения самой температуры, что и осуществляется в термометрах сопротивления.

На зависимости сопротивления от температуры основаны и приборы, изготовленные из полупроводниковых материалов, — термисторы. Для них характерны большой температурный коэффициент сопротивления в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов , стабильность характеристик во времени. Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм. Обычно в качестве основного рабочего элемента термометра сопротивления берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна.

Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить. Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны. Сопротивление металлов уменьшается с уменьшением температуры. Что произойдёт при стремлении температуры к абсолютному нулю? Камерлинг-Оннес открыл замечательное явление — сверхпроводимость. Он обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4,1 К очень резко падает до нуля рис.

Явление падения до нуля сопротивления проводника при критической температуре называется сверхпроводимостью. Открытие Камерлинг-Оннеса, за которое в г. Позже было открыто много других сверхпроводников. Сверхпроводимость многих металлов и сплавов наблюдается при очень низких температурах — начиная примерно с 25 К. В справочных таблицах приводятся температуры перехода в сверхпроводящее состояние некоторых веществ. Температура, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется критической температурой.

Критическая температура зависит не только от химического состава вещества, но и от структуры самого кристалла. Например, серое олово имеет структуру алмаза с кубической кристаллической решёткой и является полупроводником, а белое олово обладает тетрагональной элементарной ячейкой и является серебристо-белым, мягким, пластичным металлом, способным при температуре, равной 3,72 К, переходить в сверхпроводящее состояние. У веществ в сверхпроводящем состоянии были отмечены резкие аномалии магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не о сверхпроводящем состоянии, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества.

Если в кольцевом проводнике, находящемся в сверхпроводящем состоянии, создать ток, а затем удалить источник тока, то сила этого тока не меняется сколь угодно долго. В обычном же несверхпроводящем проводнике электрический ток в этом случае прекращается. Сверхпроводники находят широкое применение. Так, сооружают мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой, которые создают магнитное поле на протяжении длительных интервалов времени без затрат энергии.

Ведь выделения тепла в сверхпроводящей обмотке не происходит. Однако получить сколь угодно сильное магнитное поле с помощью сверхпроводящего магнита нельзя. Очень сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние.

Такое поле может быть создано и током в самом сверхпроводнике. Поэтому для каждого проводника в сверхпроводящем состоянии существует критическое значение силы тока, превысить которое, не нарушая сверхпроводящего состояния, нельзя. Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, преобразующих механическую энергию струи раскалённого ионизованного газа, движущегося в магнитном поле, в электрическую энергию.

Объяснение сверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории. Оно было дано лишь в г. Бардиным, Л. Купером, Дж. Шриффером и советским учёным, академиком Н. Получены сложные оксидные соединения лантана, бария и других элементов керамики с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около К.

Это выше температуры кипения жидкого азота при атмосферном давлении 77 К. Высокотемпературная сверхпроводимость в недалёком будущем приведёт наверняка к новой технической революции во всей электротехнике, радиотехнике, конструировании ЭВМ. Сейчас прогресс в этой области тормозится необходимостью охлаждения проводников до температур кипения дорогого газа — гелия. Физический механизм сверхпроводимости довольно сложен.

От чего зависит сопротивление металлического проводника. Большая энциклопедия нефти и газа

Сопротивление металлических проводников и их контактов с ростом температуры возрастает. При этом необходимо учитывать, что металлические проводники и их контакты могут иметь более высокую температуру, чем электролит в электролизере, вследствие дополнительного нагрева металла за счет джоулева тепла. Перегрев металлических проводников и их контактов может быть особенно значительным, если конструкция электролизера не обеспечивает хороших условий охлаждения электролитом внутренних проводников и контактов и путем свободного омывания воздухом наружных проводников и контактов. Сопротивление металлического проводника с повышением температуры растет, так как число носителей тока в металле практически не изменяется, а число соударений электронов с ионами кристаллической решетки металла возрастает. Сопротивление полупроводника с повышением температуры, наоборот, уменьшается, так как при этом резко возрастает число носителей тока.

24, а. Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей Сопротивление металлических проводников при повышении.

Физика. 10 класс

Сопротивление металлического проводника увеличивается при:. Ваш ответ Отображаемое имя по желанию : Отправить мне письмо на это адрес если мой ответ выбран или прокомментирован: Отправить мне письмо если мой ответ выбран или прокомментирован Конфиденциальность: Ваш электронный адрес будет использоваться только для отправки уведомлений. Чтобы избежать проверки в будущем, пожалуйста войдите или зарегистрируйтесь. Похожие вопросы 1 ответ. Как и почему сопротивление металлического проводника зависит от температуры? Как изменяется электрическое сопротивление Rм металлического проводника и Rп полупроводникового кристалла при повышении температуры? Используя электронную теорию металлов, предположите, как зависит сопротивление металлического проводника от его поперечного сечения. От каких физических величин зависит электрическое сопротивление металлического проводника?

Удельное электрическое сопротивление

Глава Отсюда тип электропроводности металлических проводников электронный металлический , и они являются проводниками первого рода. В результате состав электролита изменяется. Углеродистые материалы графит, пиролитический углерод, сажа имеют электропроводность в направлении базисной плоскости, близкую по своей природе к электропроводности металлов. Ионизация и, следовательно, электропроводность газов и паров под действием электрического напряжения наступают при напряженности поля Е, равной и выше критической Е KP.

Существуют различные условия, при которых носители заряда проходят через определенные материалы. И на заряд электрического тока прямое влияние имеет сопротивление, у которого есть зависимость от окружающей среды.

Сопротивление металлического проводника увеличивается при

Сверхпроводимость — физическое явление, заключающееся в скачкообразном падении до нуля сопротивления вещества. Мякишев Г. Учебник для общеобразовательных организаций М. Все тела по проводимости электрического тока делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики. Для того чтобы электрическую энергию доставить от источника тока потребителю составляют электрические цепи.

От чего зависит сопротивление

Сопротивление металлического проводника увеличивается при: А. уменьшении удельного сопротивления Б. увеличении удельного.

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Ответы 1. Кируся 29 августа 0. Знаете ответ на вопрос? Не уверены в ответе?

Удельное электрическое сопротивление

Значение удельного сопротивления зависит от температуры в различных материалах по-разному: в проводниках, удельное электрическое сопротивление с повышением температуры возрастает, а в полупроводниках и диэлектриках — наоборот, уменьшается. Величина, учитывающая изменение электрического сопротивления от температуры называется температурный коэффициент удельного сопротивления. Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной проводимостью удельной электропроводностью. В отличие от электрического сопротивления , являющегося свойством проводника и зависящего от его материала, формы и размеров, удельное электрическое сопротивление является свойством только вещества.

Как уже отмечалось, сила тока в цепи зависит не только от напряжения на концах участка, но также и от свойств проводника, включенного в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводников объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление R — физическая скалярная величина, характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных носителей зарядов в проводнике. Обозначается сопротивление буквой R. В СИ единицей сопротивления проводника является ом Ом. Единицей электрической проводимости в СИ является сименс: 1 См — это проводимость проводника сопротивлением 1 Ом. Проводник содержит не только свободные заряженные частицы — электроны, но и нейтральные частицы и связанные заряды.

Сопротивление металлического проводника увеличивается при: а уменьшении удельного сопротивления б увеличении удельногосопротивления в уменьшении длины проводника г увеличении площади поперечного сечения. Читать ответ. Прежде чем представить заданное выражение в виде разности квадратов, а затем Гость Читать ответ.

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения. Проверочные работы. Отправить отзыв.

Поиск данных по Вашему запросу:

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 43 Электрическое сопротивление проводников. Единицы сопротивления

Сопротивление. Закон Ома — Электрические явления

Изучая закон Ома для участка цепи мы с вами ввели понятие электрического сопротивления, как физическую величину, характеризующую свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока в нём. При этом мы с вами показали, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от вещества, из которого этот проводник изготовлен:.

Как вы знаете, в таблицах удельных сопротивлений веществ очень часто указывается температура, при которой удельное сопротивление было измерено.

Тогда логично предположить, что сопротивление проводника должно каким-то образом зависеть от температуры. Проверим это предположение на опыте. Для этого соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, проволочной спирали и амперметра. Включим источник тока, и отметим показание амперметра. А теперь давайте нагреем исследуемую спиральку, например, с помощью спиртовки.

Не трудно увидеть, что показания амперметра начинают уменьшаться. Вывод очевиден: при увеличении температуры сопротивление металлов увеличивается. Объясняется этот факт достаточно просто. Вы знаете, что удельное сопротивление вещества металлического проводника зависит от концентрации свободных носителей заряда и числа их столкновений с ионами кристаллической решётки, совершающими колебательные движения около положений устойчивого равновесия.

В металлических проводниках концентрация свободных электронов практически постоянна для данного проводника и не зависит от температуры. Однако число столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решётки с ростом температуры возрастает. Это приводит к возрастанию удельного сопротивления металлического проводника при повышении температуры. Он численно равен относительному изменению удельного сопротивления вещества проводника при изменении его температуры на 1 К:.

Таким образом, удельное сопротивление вещества металлического проводника возрастает с увеличением температуры. Здесь R 0 и R — это сопротивления проводника соответственно при нуле градусов Цельсия и при данной температуре.

У всех металлов при повышении температуры сопротивление возрастает. То для них температурный коэффициент сопротивления — это величина положительная. У растворов же электролитов наоборот с ростом температуры сопротивление уменьшается. Значит их температурный коэффициент сопротивления меньше нуля. Для большинства металлов но не сплавов при температурах от 0 для о С температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур:.

Давайте, для примера определим сопротивление алюминиевого проводника при температуре 90 о С, если при температуре 20 о С его сопротивление равно 4 Ом.

Зависимость сопротивления металлов от температуры используют в специальных приборах — термометрах сопротивления.

Широкое распространение получили термометры сопротивления из чистых металлов, особенно платины и меди, которые конструктивно представляют собой металлическую проволоку, намотанную на жёсткий каркас из кварца, фарфора или слюды , заключённый в защитную оболочку из металла, кварца, фарфора, стекла. Платиновые термометры сопротивления применяют для измерения температуры в пределах от — до o С, а медные — от —50 до o С.

Если при изготовлении электроизмерительных приборов требуются проводники, сопротивление которых должно как можно меньше зависеть от температуры окружающей среды, то используют специальные сплавы — константан и манганин. В году голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес исследуя зависимость сопротивления ртути от температуры обнаружил одно замечательное явление.

Вначале эксперимента всё шло по плану: сопротивление металла при охлаждении постепенно уменьшалось. Однако при температуре меньше либо равной 4,12 К по современным измерениям при 4,15 К электрическое сопротивление ртути резко исчезало. Явление падения до нуля сопротивления проводника при определённой температуре называется сверхпроводимостью, а проводник в этом состоянии — сверхпроводником.

Температуру, при которой электрическое сопротивление проводника обращается в ноль, называют критической температурой.

Открытие Камерлинг-Оннеса, за которое в году ему была присуждена Нобелевская премия, повлекло за собой исследования свойств веществ при низких температурах. Позже многочисленными опытами было установлено, что это явление характерно для многих проводников. Каждый сверхпроводящий металл характеризуется своей критической температурой.

У веществ в сверхпроводящем состоянии были отмечены резкие аномалии магнитных, тепловых и ряда других свойств.

Так, например, если в кольцевом проводнике, находящемся в сверхпроводящем состоянии, создать ток, а затем удалить источник тока, то сила этого тока в таком проводнике не меняется сколь угодно долго. В обычном же несверхпроводящем проводнике электрический ток в этом случае прекращается. Это указывает на перспективу использования явления сверхпроводимости при передаче электрической энергии. Сверхпроводящие соединения нашли применение в качестве материала обмоток электромагнитов для создания сильных магнитных полей в установках управляемого термоядерного синтеза, а также в мощных электрических двигателях и генераторах.

Объяснение сверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории. Оно было дано лишь в году американскими учёными Джоном Бардиным, Леоном Купером и Джоном Шриффером, а также советским учёным и академиком Николаем Николаевичем Боголюбовым.

Очень упрощённо механизм сверхпроводимости можно объяснить так: при критической температуре электроны объединяются в правильную шеренгу и движутся, не сталкиваясь с кристаллической решёткой, состоящей из ионов. Это движение существенно отличается от обычного теплового движения, при котором свободный электрон движется хаотично. В году была открыта высокотемпературная сверхпроводимость. Получены сложные оксидные соединения лантана, бария и других элементов с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около К.

Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт. Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость Урок Физика 10 класс ФГОС На этом уроке мы вспомним, что такое сопротивление проводника и от каких параметров оно зависит. Выясним, как изменяется сопротивление проводника при изменении его температуры.

Узнаем, что называют температурным коэффициентом сопротивления. А также поговорим о явлении сверхпроводимости. Конспект урока «Зависимость сопротивления проводника от температуры. При этом мы с вами показали, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от вещества, из которого этот проводник изготовлен: Напомним, что электрические свойства проводника характеризуются его удельным сопротивлением.

Он численно равен относительному изменению удельного сопротивления вещества проводника при изменении его температуры на 1 К: Таким образом, удельное сопротивление вещества металлического проводника возрастает с увеличением температуры. Для большинства металлов но не сплавов при температурах от 0 для о С температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур: Давайте, для примера определим сопротивление алюминиевого проводника при температуре 90 о С, если при температуре 20 о С его сопротивление равно 4 Ом.

Предыдущий урок 56 Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов. Следующий урок 58 Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости. Комментарии 0 Чтобы добавить комментарий зарегистрируйтесь или войдите на сайт.

Вы смотрели. Электронная почта. Такой пользователь уже существует, вы можете войти или восстановить пароль. Повторите пароль. Я ученик. Отказаться от рассылки Вы сможете в любой момент, кликнув на ссылку «отказаться от рассылки», которая будет в каждом письме.

Или войти с помощью аккаунта в соцсети. Войти в профиль. Восстановление пароля. Введите вашу электронную почту, чтобы восстановить пароль!

Электрическое сопротивление

Данный урок проводится в основном курсе средней школы для обучающихся 8 класс во 2 полугодии. В начале урока ставится проблемма, которая решается в ходе самостятельной экспериментальной работы. Учащиеся, в ходе урока самостоятельно выясняют зависимость электрического сопротивления от геометрических параметров проводника. Экспериментальное задание: зависимость сопротивления от площади поперечного сечения. Свойство проводников ограничивать силу тока в цепи, т.

Главный его параметр – сопротивление. Необходимо рассмотреть, от каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника. Основных.

Электрическое сопротивление проводника. Что такое сопротивление проводника

Оно положено в основу многих электроприборов. Также это главная причина всех потерь в любых электросетях. Следует уточнить, что СП является весьма объемным понятием, которое неоднозначно для ряда ситуаций. Далее раскроем суть СП во всем его разнообразии. Следовательно, при упоминании проводника подразумевается то, как он препятствует прохождению электрического тока через него. Но, как известно, ток бывает переменный и постоянный. Поэтому сразу уточняем:.

От чего зависит сопротивление

Вопрос 1. От каких параметров зависит сопротивление проводника? Вопрос 2. Вопрос 3. Электрическое сопротивление обозначается буквой.

III. Основы электродинамики

Металлический проводник , подключенный к источнику тока является примером однородного участка цепи. Немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально изучил зависимость силы тока в металлических проводниках от напряжения, пришел к выводу: если состояние проводника с течением времени не меняется, а его температура постоянна, то для каждого проводника существует однозначная связь между I и U — вольт-амперная характеристика. Это физическая скалярная величина , характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных зарядов. Сопротивление однородного металлического проводника постоянного сечения зависит от его геометрических размеров, формы и вещества, из которого изготовлен проводник. Удельное сопротивление проводника зависит от рода вещества и его состояния, например, температуры. Удельное сопротивление для определенного вещества имеет постоянное табличное значение.

От чего зависит сопротивление проводника

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением резистором также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления. Сопротивление часто обозначается буквой R или r считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как. В г. Георг Ом экспериментальным путем открыл основной закон электрической цепи, научился вычислять сопротивление металлических проводников и вывел закон Ома. Таким образом, в первом периоде развития электротехники — годы были созданы предпосылки для ее развития, для последующих применений электрического тока. Впервые этот термин применил и употребил русский ученый Василий Владимирович Петров.

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества .

Зависимость сопротивления от температуры, формула

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

У вас уже есть абонемент? На уроке подробно раскрываются анонсированные ранее параметры проводника, от которых зависит его сопротивление. Оказывается, что для расчета сопротивления проводника являются важными его длина, площадь поперечного сечения и материал, из которого он изготовлен. Вводится понятие удельного сопротивления проводника, которое характеризует вещество проводника.

Тест по физике на тему «Электрическое сопротивление проводников» (8 класс)

Стоит человеку случайно или намеренно? Результат — электрические травмы разной степени тяжести и, к сожалению, нередки случаи летального исхода. Тяжесть и степень негативного воздействия на организм таких электротравм напрямую зависит от целого ряда различных параметров, таких как технические характеристики самой сети, состояние человеческого тела и т. Это приводит к тому, что перенос заряженных электрических частиц осуществляется не электронами, а ионами.

Мы предполагаем, что вам понравилась эта презентация.

Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление вещества. Мы так привыкли к разным техническим устройствам, что часто даже не задумываемся над тем, как они работают. Попробуем разобраться. Когда в металлическом проводнике идет ток, свободные электроны, двигаясь направленно, сталкиваются с ионами кристаллической решетки металла — проводник оказывает сопротивление электрическому току. Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения, а также от материала, из которого он изготовлен. Убедимся в этом с помощью опытов, изменяя поочередно только один из указанных параметров.

Зависимость сопротивления от геометрических размеров проводника длины и площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен, впервые установил Георг Ом. Физическая величина, характеризующая способность вещества препятствовать прохождению электрического тока, называется удельным сопротивлением вещества. Рефлексия Что нового вы узнали на этом уроке?

Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры. Температурный коэффициент сопротивления | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Сопротивление проводников зависит от вещества, из которого они изготовлены, и их геометрических размеров

R = ρ • l / S,

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник; l —длина проводника; S — площадь поперечного сечения проводника.

Сопротивление проводников входит в закон Ома для однородного участка цепи I = U / R, из которого и может быть определено R = U / I.

Из последней формулы выходит, что сопротивление проводника постоянно, поскольку, в соответствии с законом Ома, во сколько раз увеличиваем напряжение на концах проводника, во столько же раз возрастает и сила тока в нем.

Но на практике можно наблюдать и другие явления. Составим электрическую цепь, схема которой показана на рис. 7.2. В этой цепи есть источник тока с регулированным напряжением, электрическая лампа, например автомобильная, вольтметр и амперметр, показывающие напряжение на лампе и силу тока в ней. Устанавливаем на лампе напряжение U₁ и отмечаем силу тока I₁. Если теперь увеличить напряжение, например в 2 раза (U₂ = 2U₁), то по закону Ома и сила тока должна увеличиться в 2 раза (I₂ = 2I₁). Однако амперметр показывает силу тока значительно меньшую, чем 2I₁. Следовательно, в данном случае закон Ома не выполняется.

Рис. 7.2. Электрическая цепь с лампой накала

Возникло несоответствие между вашими предшествующими знаниями и новым для вас фактом — закон Ома не всегда справедлив. Такое несоответствие в науке называется проблемой.

Проблема (гр. — задача, затруднение) — сложный теоретический или практический вопрос, требующий решения.

Можно высказывать разные предположения, что является попыткой объяснить наблюдаемое явление. Однако в ходе опыта бросается в глаза, что при увеличенном напряжении лампа светится ярче, чем в первом случае. Это является свидетельством того, что температура спирали лампы во втором случае выше, чем в первом. Возможно, именно изменение температуры является причиной изменения сопротивления металлической спирали лампы.

Рис. 7.3. Исследование зависимости сопротивления металлического проводника от температуры

Как же можно проверить такое предположение (гипотезу)? Составляем электрическую цепь (рис. 7.3), в которой есть металлический проводник в виде спирали, например пружинка от шариковой ручки, и устанавливаем в цепи ток определенной силы. Нагревая спираль в пламени свечи или спички, заметим:

при нагревании спирали и при постоянном напряжении сила тока в цепи уменьшается, что свидетельствует об увеличении сопротивления спирали при повышении ее температуры.

Тщательные исследования показывают, что сопротивление металлических проводников зависит от их температуры практически линейно

R = R₀(1 + αt°),

где R₀ — сопротивление проводника при 0 °C или +20 °C (это удобнее для техники). График такой зависимости представлен на рис. 7.4.

Рис. 7.4. График зависимости сопротивления металлического проводника от температуры

Если иметь в виду, что размеры металлов при нагревании изменяются мало, то соответствующую формулу можно записать и для удельного сопротивления металлических проводников

ρ = ρ₀(1 + αt°).

Рассмотрим, что означает коэффициент в полученных формулах. Если при 0°C сопротивление проводника R₀, а при t° C сопротивление его R, то относительное изменение сопротивления, как показывает эксперимент, (R — R₀) / R₀ = αt° C. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Коэффициент пропорциональности называется температурным коэффициентом сопротивления, который характеризует зависимость сопротивления вещества от его температуры.

Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления проводника при изменении его температуры на 1 К.

Для всех металлических проводников α > 0 и мало зависит от температуры.

Почему же возрастает сопротивление металлических проводников с повышением температуры? Дело в том, что при нагревании металла возрастает интенсивность колебаний ионов кристаллической решетки и скорость хаотического движения электронов.

Электроны чаще сталкиваются с ионами, что и уменьшает скорость их направленного движения, которое и является электрическим током.

В технике зависимость сопротивления металлических проводников от температуры используется в термометрах сопротивления.

Датчик температуры (например, платиновая проволочка) устанавливается в тех точках, где необходимо измерять температуру, а его сопротивление измеряют омметром, шкала которого градуируется в единицах температуры. Таких датчиков, при необходимости, может быть любое количество, а измерительный прибор — один.

На этой странице материал по темам:

Зависимость сопротивления от температуры в вакууме
График зависимости сопротивления от температуры в вакууме
Зависимость сопротивления проводника от температуры
Формула температурный коэффициент сопротивления
Зависимость сопротивления от температуры для вакуума

Вопросы по этому материалу:

От чего и как зависит сопротивление металлических проводников при постоянной температуре?
Как зависит сопротивление металлических проводников от температуры?
Где используется зависимость сопротивления металлических проводников от температуры?

Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость

Подробности: Просмотров: 783

«Физика — 10 класс»

Какую физическую величину называют сопротивлением
От чего и как зависит сопротивление металлического проводника?

Различные вещества имеют разные удельные сопротивления. Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Ответ должен дать опыт.

Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать её в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется.

Если при температуре, равной 0 °С, сопротивление проводника равно R₀, а при температуре t оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры t:

Коэффициент пропорциональности α называют температурным коэффициентом сопротивления.

Температурный коэффициент сопротивления — величина, равная отношению относительного изменения сопротивления проводника к изменению его температуры.

Он характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.

Температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1 К (на 1 °С).

Для всех металлических проводников коэффициент α > 0 и незначительно меняется с изменением температуры. Если интервал изменения температуры невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным и равным его среднему значению на этом интервале температур. У чистых металлов

У растворов электролитов сопротивление с ростом температуры не увеличивается, а уменьшается. Для них α < 0. Например, для 10%-ного раствора поваренной соли α = -0,02 К^-1.

При нагревании проводника его геометрические размеры меняются незначительно. Сопротивление проводника меняется в основном за счёт изменения его удельного сопротивления. Можно найти зависимость этого удельного сопротивления от температуры, если в формулу (16.1) подставить значения Вычисления приводят к следующему результату:

ρ = ρ₀(1 + αt), или ρ = ρ₀(1 + αΔТ), (16.2)

где ΔТ — изменение абсолютной температуры.

Так как а мало меняется при изменении температуры проводника, то можно считать, что удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (рис. 16.2).

Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решётки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения. Хотя коэффициент а довольно мал, учёт зависимости сопротивления от температуры при расчёте параметров нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока за счёт нагревания более чем в 10 раз.

У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (Константин), температурный коэффициент сопротивления очень мал: α ≈ 10^-5 К^-1; удельное сопротивление Константина велико: ρ ≈ 10^-6 Ом • м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных резисторов и добавочных резисторов к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.

Существуют и такие металлы, например никель, олово, платина и др., температурный коэффициент которых существенно больше: α ≈ 10^-3 К^-1. Зависимость их сопротивления от температуры можно использовать для измерения самой температуры, что и осуществляется в термометрах сопротивления.

На зависимости сопротивления от температуры основаны и приборы, изготовленные из полупроводниковых материалов, — термисторы. Для них характерны большой температурный коэффициент сопротивления (в десятки раз превышающий этот коэффициент у металлов), стабильность характеристик во времени. Номинальное сопротивление термисторов значительно выше, чем у металлических термометров сопротивления, оно обычно составляет 1, 2, 5, 10, 15 и 30 кОм.

Обычно в качестве основного рабочего элемента термометра сопротивления берут платиновую проволоку, зависимость сопротивления которой от температуры хорошо известна. Об изменениях температуры судят по изменению сопротивления проволоки, которое можно измерить.Такие термометры позволяют измерять очень низкие и очень высокие температуры, когда обычные жидкостные термометры непригодны.

Сверхпроводимость.

Сопротивление металлов уменьшается с уменьшением температуры. Что произойдёт при стремлении температуры к абсолютному нулю?

В 1911 г. голландский физик X. Камерлинг-Оннес открыл замечательное явление — сверхпроводимость. Он обнаружил, что при охлаждении ртути в жидком гелии её сопротивление сначала меняется постепенно, а затем при температуре 4,1 К очень резко падает до нуля (рис. 16.3).

Явление падения до нуля сопротивления проводника при критической температуре называется сверхпроводимостью.

Открытие Камерлинг-Оннеса, за которое в 1913 г. ему была присуждена Нобелевская премия, повлекло за собой исследования свойств веществ при низких температурах. Позже было открыто много других сверхпроводников.

Сверхпроводимость многих металлов и сплавов наблюдается при очень низких температурах — начиная примерно с 25 К. В справочных таблицах приводятся температуры перехода в сверхпроводящее состояние некоторых веществ.

Температура, при которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется критической температурой.

У веществ в сверхпроводящем состоянии были отмечены резкие аномалии магнитных, тепловых и ряда других свойств, так что правильнее говорить не о сверхпроводящем состоянии, а об особом, наблюдаемом при низких температурах состоянии вещества.

Сверхпроводники находят широкое применение. Так, сооружают мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой, которые создают магнитное поле на протяжении длительных интервалов времени без затрат энергии. Ведь выделения тепла в сверхпроводящей обмотке не происходит.

Однако получить сколь угодно сильное магнитное поле с помощью сверхпроводящего магнита нельзя. Очень сильное магнитное поле разрушает сверхпроводящее состояние. Такое поле может быть создано и током в самом сверхпроводнике. Поэтому для каждого проводника в сверхпроводящем состоянии существует критическое значение силы тока, превысить которое, не нарушая сверхпроводящего состояния, нельзя.

Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, преобразующих механическую энергию струи раскалённого ионизованного газа, движущегося в магнитном поле, в электрическую энергию.

Объяснение сверхпроводимости возможно только на основе квантовой теории. Оно было дано лишь в 1957 г. американскими учёными Дж. Бардиным, Л. Купером, Дж. Шриффером и советским учёным, академиком Н. Н. Боголюбовым.

В 1986 г. была открыта высокотемпературная сверхпроводимость. Получены сложные оксидные соединения лантана, бария и других элементов (керамики) с температурой перехода в сверхпроводящее состояние около 100 К. Это выше температуры кипения жидкого азота при атмосферном давлении (77 К).

Высокотемпературная сверхпроводимость в недалёком будущем приведёт наверняка к новой технической революции во всей электротехнике, радиотехнике, конструировании ЭВМ. Сейчас прогресс в этой области тормозится необходимостью охлаждения проводников до температур кипения дорогого газа — гелия.

Физический механизм сверхпроводимости довольно сложен. Очень упрощённо его можно объяснить так: электроны объединяются в правильную шеренгу и движутся, не сталкиваясь с кристаллической решёткой, состоящей из ионов. Это движение существенно отличается от обычного теплового движения, при котором свободный электрон движется хаотично.

Надо надеяться, что удастся создать сверхпроводники и при комнатной температуре. Генераторы и электродвигатели станут исключительно компактными (уменьшатся в несколько раз) и экономичными. Электроэнергию можно будет передавать на любые расстояния без потерь и аккумулировать в простых устройствах.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Электрический ток в различных средах — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов — Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость — Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости — Электрический ток через контакт полупроводников с разным типом проводимости. Транзисторы — Электрический ток в вакууме. Электронно-лучевая трубка — Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза — Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды — Плазма — Примеры решения задач по теме «Электрический ток в различных средах»

Сопротивление проводника — Энергетическое образование

Рисунок 1. Нить накаливания загорается из-за сопротивления проводящего провода. ^[1]

Сопротивление проводника — это свойство проводника при определенной температуре, определяемое как степень сопротивления протеканию электрического тока через проводящую среду. ^[2] Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения проводника, длины проводника и его удельного сопротивления.Важно отметить, что электрическая проводимость и удельное сопротивление обратно пропорциональны, а это означает, что чем больше проводящий объект, тем меньше его сопротивление.

Сопротивление проводника можно рассчитать при температуре 20°C, используя: ^[3]

[математика]\ R = \ frac{\rho L}{A}[/math]

где:

[math]R[/math] сопротивление в омах (Ом)
[math]\rho[/math] — удельное сопротивление материала в ом-метрах (Ом·м)
[math]L[/math] — длина проводника в метрах (м)
[math]A[/math] площадь поперечного сечения проводника в метрах в квадрате (м ² )

Эта формула говорит нам, что сопротивление проводника прямо пропорционально [math]\rho[ /math] и [math]L[/math] и обратно пропорционально [math]A[/math].Поскольку сопротивление какого-либо проводника, например куска провода, зависит от столкновений внутри самого провода, сопротивление зависит от температуры. С повышением температуры сопротивление провода увеличивается, поскольку столкновения внутри провода увеличиваются и «замедляют» протекание тока. Величина изменения определяется температурным коэффициентом. ^[4] Положительный температурный коэффициент приводит к увеличению сопротивления с ростом температуры, тогда как отрицательный температурный коэффициент приводит к уменьшению сопротивления с повышением температуры.Поскольку проводники обычно имеют повышенное удельное сопротивление с повышением температуры, они имеют положительный температурный коэффициент. Наиболее распространенными типами резисторов являются переменные резисторы и постоянные резисторы.

Используя сопротивление проводника, можно создать свет в лампе накаливания. В лампе накаливания есть нить накала определенной длины и ширины, обеспечивающая определенное сопротивление. Если это сопротивление правильное, ток, протекающий по проводу, замедляется ровно настолько, не останавливаясь в результате слишком большого сопротивления, что нить нагревается до такой степени, что начинает светиться.^[5]

Дополнительные сведения о сопротивлении проводника см. в HyperPhysics.

PhET: Сопротивление в проводе

Университет Колорадо любезно разрешил нам использовать следующую симуляцию Phet. Изучите моделирование, чтобы увидеть, как сопротивление проводника изменяется в зависимости от геометрии и удельного сопротивления:

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

Ссылки

От каких факторов зависит сопротивление проводника?

Вопрос задан: Эбба Кухич
Оценка: 4.9/5 (34 голоса)

Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения проводника, длины проводника и его удельного сопротивления Ом. Важно отметить, что электрическая проводимость и удельное сопротивление обратно пропорциональны, а это означает, что чем больше проводящий объект, тем меньше его сопротивление.

Какие 4 фактора влияют на сопротивление проводника?

На сопротивление влияют 4 различных фактора:

Тип материала, из которого изготовлен резистор.
Длина резистора.
Толщина резистора.
Температура проводника.

От каких факторов зависит сопротивление проводника Ncert?

Сопротивление проводника зависит от следующих факторов: Температура проводника . Площадь поперечного сечения проводника . Длина проводника .

От каких факторов не зависит сопротивление проводника?

Зависит только от материала проводника.Не зависит от форма и размер проводника . В то время как сопротивление зависит от формы и размера проводника.

От чего зависит сопротивление проводника, дайте его математическое выражение?

сопротивление зависит от удельного сопротивления материала, длины, температуры и площади поперечного сечения. Математически R=pl/A , где p — удельное сопротивление, l — длина, а A — площадь поперечного сечения. сверху p = RA/l = ом*м ² /м = ом-метр.

Найдено 32 похожих вопроса

От каких факторов зависит удельное сопротивление?

Удельное сопротивление материала зависит от его природы и температуры проводника , но не от его формы и размера. Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является омметр. Следовательно, удельное сопротивление зависит от температуры.

Что прямо пропорционально сопротивлению?

Сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.Сопротивление также зависит от материала проводника. … Сопротивление проводника или элемента цепи обычно увеличивается с повышением температуры.

Зависит ли сопротивление от давления?

Сопротивление пропорционально тому, какое давление требуется для достижения данного потока, а проводимость пропорциональна тому, какой поток возникает при данном давлении. … Сопротивление предмета зависит от его формы и материала, из которого он состоит .

Зависит ли сопротивление от температуры?

Поскольку сопротивление какого-либо проводника, например куска провода, зависит от столкновений внутри самого провода, сопротивление зависит от температуры . С повышением температуры сопротивление провода увеличивается, поскольку столкновения внутри провода увеличиваются и «замедляют» протекание тока.

Зависит ли сопротивление от плотности?

Нет, сопротивление не зависит от плотности материала.Однако она обратно пропорциональна плотности свободных электронов в материале.

От каких факторов зависит сопротивление и удельное сопротивление?

Сопротивление проводника зависит от длины проводника и площади поперечного сечения проводника, удельного сопротивления и температуры . Удельное сопротивление является материалистическим свойством, зависящим от материала и температуры проводника.

Как сопротивление зависит от длины?

а) Длина: Сопротивление прямо пропорционально длине проводника . Так, по мере увеличения длины величина сопротивления увеличивается. … Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.

Какой металл является лучшим проводником электрического тока?

Какой металл является лучшим проводником электричества?

Серебро.Лучшим проводником электричества является чистое серебро, но неудивительно, что это не один из наиболее часто используемых металлов для проведения электричества. …
Медь. Одним из наиболее часто используемых металлов для проведения электричества является медь. …
Алюминий.

Какие 3 фактора влияют на сопротивление?

Факторы, влияющие на сопротивление

Сопротивление материала зависит от нескольких факторов: типа материала, его ширины, длины и температуры .Все материалы обладают некоторым сопротивлением, но некоторые материалы сопротивляются потоку электрического тока больше или меньше, чем другие материалы.

Что такое сопротивление Какие факторы влияют на сопротивление?

длина — более длинные провода имеют большее сопротивление . Толщина — провода меньшего диаметра имеют большее сопротивление. температура — нагрев провода увеличивает его сопротивление.

Имеет ли более толстый провод большее сопротивление?

Движущиеся электроны могут столкнуться с ионами в металле. Это затрудняет протекание тока и вызывает сопротивление. … Сопротивление тонкого провода больше, чем сопротивление толстого провода , потому что в тонком проводе меньше электронов для переноса тока.

Какая связь между сопротивлением и температурой?

По мере повышения температуры количество фононов увеличивается, а вместе с ним и вероятность столкновения электронов и фононов.Таким образом при повышении температуры сопротивление увеличивается . Для некоторых материалов удельное сопротивление является линейной функцией температуры. Удельное сопротивление проводника увеличивается с температурой.

Означает ли более высокое сопротивление большее количество тепла?

более высокое сопротивление производит больше тепла . Время t, в течение которого течет ток. Чем дольше время, тем больше количество выделяемого тепла. … чем выше ток, тем больше количество выделяемого тепла.

Как влияет температура на сопротивление?

Влияние температуры на сопротивление проводника прямо пропорционально друг другу . Повышение температуры проводника увеличивает его сопротивление и затрудняет протекание по нему тока. Как обсуждалось выше, движение свободных электронов создает ток в проводнике.

Зависит ли сопротивление от тока?

Сопротивление является свойством материала и не зависит от тока и разности потенциалов. Она зависит только от длины, площади поперечного сечения и материала, из которого она изготовлена  .

Сопротивление зависит от частоты?

Суть в том, что сопротивление длины провода увеличивается с частотой .Другими словами, длина провода будет ослаблять высокие частоты намного больше, чем низкие частоты.

Какая связь между сопротивлением и током?

Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи: i = v/r . Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Сопротивление прямо пропорционально напряжению?

Закон Ома Уравнение говорит нам, что ток в цепи можно определить, если известны значения сопротивления и напряжения. … Следовательно, напряжение не пропорционально сопротивлению .

Почему удельное сопротивление прямо пропорционально сопротивлению?

Да, для любого объекта увеличение удельного сопротивления приведет к увеличению сопротивления.Сопротивление — это сопротивление потоку зарядов в проводнике. Сопротивление зависит от длины и площади проводника. … Следовательно, удельное сопротивление равно сопротивлению проводника с единицей площади поперечного сечения и единицы длины.

Какая переменная обратно пропорциональна сопротивлению?

Ток обратно пропорционален сопротивлению.

Факторы, влияющие на сопротивление — Engineer-Educators.com

Сопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника. Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах. Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра оказывает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра.Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также из соображений стоимости алюминий часто используется, когда важен фактор веса.
Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного сечения, тем больше сопротивление. На рис. 40 показаны две проволочные жилы разной длины. Если к двум концам проводника длиной 1 фут приложено электрическое давление в вольтах, а сопротивление движению свободных электронов предполагается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер.Если проводник того же размера удвоить в длину, те же самые электроны, приведенные в движение приложенным 1 вольтом, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление; следовательно, текущий поток уменьшится наполовину.
Сопротивление металлического проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения. Эта область может быть треугольной или даже квадратной, но обычно круглой. Если площадь поперечного сечения проводника увеличить вдвое, сопротивление току уменьшится вдвое. Это верно из-за увеличенной площади, в которой электрон может двигаться без столкновения или захвата атомом.Таким образом, сопротивление изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
Четвертым основным фактором, влияющим на сопротивление проводника, является температура. Хотя некоторые вещества, такие как углерод, демонстрируют снижение сопротивления при повышении температуры окружающей среды, большинство материалов, используемых в качестве проводников, увеличивают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление некоторых сплавов, таких как константан и манганин™, очень мало меняется при изменении температуры. Величина увеличения сопротивления образца проводника сопротивлением 1 Ом на градус повышения температуры выше 0° по Цельсию (C), принятого стандарта, называется температурным коэффициентом сопротивления.Для каждого металла это разное значение; например, для меди это значение составляет примерно 0,00427 Ом. Таким образом, медный провод, имеющий сопротивление 50 Ом при температуре 0 °С, будет иметь увеличение сопротивления на 50 × 0,00427, или 0,214 Ом, на каждый градус повышения температуры выше 0 °С. Температурный коэффициент сопротивления необходимо учитывать в тех случаях, когда во время работы происходит заметное изменение температуры проводника. Имеются таблицы температурного коэффициента сопротивления для различных материалов.На рис. 41 показана таблица удельного сопротивления некоторых распространенных электрических проводников.

Рис. 40. Сопротивление зависит от длины проводника. Рис. 41. Таблица сопротивлений.

Сопротивление материала определяется четырьмя свойствами: материалом, длиной, площадью и температурой. Первые три свойства связаны следующим уравнением при T = 20 °C (комнатная температура):

Сопротивление проводника

Хотя может использоваться провод любого размера или значения сопротивления, слово «проводник» обычно относится к материалам которые обеспечивают низкое сопротивление току, а слово «изолятор» описывает материалы, которые обладают высоким сопротивлением току.Четкой границы между проводниками и изоляторами нет; при надлежащих условиях все типы материалов проводят некоторый ток. Материалы, обладающие сопротивлением протеканию тока посередине между лучшими проводниками и самыми плохими проводниками (изоляторами), иногда называют «полупроводниками» и находят наибольшее применение в области транзисторов.

Лучшими проводниками являются материалы, главным образом металлы, которые обладают большим количеством свободных электронов; и наоборот, изоляторы — это материалы с небольшим количеством свободных электронов.Лучшими проводниками являются серебро, медь, золото и алюминий; но некоторые неметаллы, такие как углерод и вода, могут использоваться в качестве проводников. Такие материалы, как резина, стекло, керамика и пластик, являются настолько плохими проводниками, что их обычно используют в качестве изоляторов. Течение тока в некоторых из этих материалов настолько мало, что его обычно считают нулевым. Единица, используемая для измерения сопротивления, называется ом. Символом ома является греческая буква омега (Ω). В математических формулах заглавная буква «R» обозначает сопротивление.Сопротивление проводника и приложенное к нему напряжение определяют количество ампер тока, протекающего по проводнику. Таким образом, сопротивление 1 Ом ограничивает протекание тока до 1 ампера в проводнике, к которому приложено напряжение 1 вольт.

Факторы, влияющие на сопротивление

Сопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника. Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах.Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра оказывает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра. Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также из соображений стоимости алюминий часто используется, когда важен фактор веса.
Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного сечения, тем больше сопротивление.На рис. 12-41 показаны два проводника разной длины. Если к двум концам проводника длиной 1 фут приложено электрическое давление 1 вольт, а сопротивление движению свободных электронов принимается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер. Если проводник того же размера удвоить в длину, те же самые электроны, приведенные в движение приложенным 1 вольтом, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление; следовательно, ток уменьшается наполовину. Рисунок 12-41. Сопротивление зависит от длины проводника.
Сопротивление металлического проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения. Эта область может быть треугольной или даже квадратной, но обычно круглой. Если площадь поперечного сечения проводника увеличить вдвое, сопротивление току уменьшится вдвое. Это верно из-за увеличенной площади, в которой электрон может двигаться без столкновения или захвата атомом. Таким образом, сопротивление изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
Четвертым основным фактором, влияющим на сопротивление проводника, является температура.Хотя некоторые вещества, такие как углерод, демонстрируют снижение сопротивления при повышении температуры окружающей среды, большинство материалов, используемых в качестве проводников, увеличивают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление некоторых сплавов, таких как константан и манганин™, очень мало меняется при изменении температуры. Величина увеличения сопротивления образца проводника сопротивлением 1 Ом на градус повышения температуры выше 0° по Цельсию (C), принятого стандарта, называется температурным коэффициентом сопротивления.Для каждого металла это разное значение. Например, для меди это значение составляет примерно 0,00427 Ом. Так, медный провод, имеющий сопротивление 50 Ом при температуре 0 °С, имеет увеличение сопротивления на 50 × 0,00427, или 0,214 Ом, на каждый градус повышения температуры выше 0 °С. Температурный коэффициент сопротивления необходимо учитывать в тех случаях, когда во время работы происходит заметное изменение температуры проводника. Имеются таблицы температурного коэффициента сопротивления для различных материалов.На рис. 12-42 показана таблица удельного сопротивления некоторых распространенных электрических проводников.

Рис. 12-42. Таблица удельных сопротивлений.

Сопротивление и отношение к размеру провода

Круглые проводники (провода/кабели)

Поскольку известно, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, и если нам известно сопротивление единицы длины провода, мы можем легко рассчитать сопротивление любой длины провода из этого конкретного материала, имеющего тот же диаметр.Кроме того, поскольку известно, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, и если нам дано сопротивление отрезка провода с единицей площади поперечного сечения, мы можем рассчитать сопротивление аналогичной длины из проволоки того же материала любой площади поперечного сечения. Следовательно, зная сопротивление данного проводника, мы можем рассчитать сопротивление любого проводника из того же материала при той же температуре. Из соотношения:

Можно также записать:

Если у нас есть проводник длиной 1 метр (м) с площадью поперечного сечения 1 (миллиметр) мм ² и сопротивлением 0 .017 Ом, чему равно сопротивление 50 м провода из того же материала, но сечением 0,25 мм ² ?

В то время как единицы СИ обычно используются при анализе электрических цепей, электрические проводники в Северной Америке все еще производятся с использованием фута в качестве единицы длины и мил (одна тысячная дюйма) в качестве единицы диаметра. Прежде чем использовать уравнение R = (ρ × l)⁄A для расчета сопротивления проводника заданного размера по американскому калибру проволоки (AWG), площадь поперечного сечения в квадратных метрах должна быть определена с использованием коэффициента преобразования 1 мил = 0 .0254 мм. Наиболее удобной единицей длины проволоки является фут. Используя эти стандарты, единицей размера является мил-фут. Таким образом, провод имеет единичный размер, если он имеет диаметр 1 мил и длину 1 фут.

В случае использования медных проводников мы избавлены от утомительных вычислений, используя таблицу, как показано на рис. 12-43. Обратите внимание, что размеры поперечного сечения, указанные в таблице, таковы, что каждое уменьшение на один номер калибра соответствует 25-процентному увеличению площади поперечного сечения.Из-за этого уменьшение калибра на три числа соответствует увеличению площади поперечного сечения примерно в 2:1. Точно так же изменение десяти номеров калибра провода представляет собой изменение площади поперечного сечения 10: 1, а при удвоении площади поперечного сечения проводника сопротивление уменьшается вдвое. Уменьшение на три номера сечения провода уменьшает сопротивление проводника данной длины вдвое.

Рис. 12-43. Таблица преобразования при использовании медных проводников.

Прямоугольные проводники (шины)

Чтобы вычислить площадь поперечного сечения проводника в квадратных милах, длину одной стороны в милах возводят в квадрат.В случае прямоугольного проводника длина одной стороны умножается на длину другой. Например, обычная прямоугольная шина (большой специальный проводник) имеет толщину 3/8 дюйма и ширину 4 дюйма. Толщина 3/8 дюйма может быть выражена как 0,375 дюйма. Поскольку 1000 милов равны 1 дюйму, ширину в дюймах можно преобразовать в 4000 милов. Площадь поперечного сечения прямоугольного проводника находится путем преобразования 0,375 в мил (375 мил × 4000 мил = 1 500 000 квадратных мил).

Электрическое сопротивление – Гиперучебник по физике

Обсуждение

введение

Йех! Что это за беспорядок.

Кондукция: С. Грей, 1729 г. — Сопротивление: Георг Симон Ом, 1827 г.

Обычная версия…

И ∝ В

I =	В	⇒	В = ИК	⇒	Ч =	В
	Р					я

Вариалогия…

Количество: Сопротивление R
Единица измерения: Ом [Ом] Георг Ом (1787–1854) Германия

Причудливая версия (магнитогидродинамическая версия?)…

J ∝ E

J = σ E

⇐

⇒

E = ρ J

Добро пожаловать в ад символов…

Электрические свойства
количество	символ	Единица СИ	символ	имущество…
сопротивление	Р	Ом	Ом	объектов
проводимость	Г	Сименс	С	объектов
удельное сопротивление	р	Омметр	Ом·м	материалы
проводимость	σ	сименс на метр	См/м	материалы

Закон Ома не является серьезным законом.Это обман физики. Чувствительные материалы и устройства подчиняются ему, но есть много мошенников, которые этого не делают.

резисторы

Плохая выпивка портит наши молодые кишки, но водка идет хорошо.

Лучше построить крышу над гаражом, пока фургон не промок.

Коды маркировки резисторов и конденсаторов
цвет	цифра	множитель	допуск	ткр (10 ⁻⁶ /К)
нет			±20%
розовый		10 ⁻³
серебро		10 ⁻²	±10%
золото		10 ⁻¹	±5%
черный	0	10 ⁰⁺		±250
коричневый	1	10 ¹⁺	±1%	±100
красный	2	10 ²⁺	±2%	±50
оранжевый	3	10 ³⁺	±0.05%	±15
желтый	4	10 ⁴⁺	±0,02%	±25
зеленый	5	10 ⁵⁺	±0,50%	±20
синий	6	10 ⁶⁺	±0,25%	±10
фиолетовый	7		±0.10%	±5
серый	8		±0,01%	±1
белый	9

материалы

Сопротивление и удельное сопротивление. Факторы, влияющие на сопротивление в проводнике.

Проводники и изоляторы

Лучшие электрические проводники: серебро, медь, золото, алюминий, кальций, бериллий, вольфрам

Удельное сопротивление и проводимость обратны.

Электропроводность металлов является статистической/термодинамической величиной.

Удельное сопротивление определяется рассеянием электронов. Чем больше рассеяние, тем выше сопротивление.

где…

σ =	электропроводность [См/м]
п =	плотность свободных электронов [э/м ³ ]
e =	заряд электрона (1,60 × 10 ⁻¹⁹ Кл)
м _e =	масса электрона (9.11 × 10 ⁻³¹ кг)
v _{среднеквадратичное значение} =	среднеквадратическая скорость электронов [м/с]
ℓ =	средняя длина свободного пробега [м]

Графит

Откуда эта идея? Нихром был изобретен в 1906 году, что сделало возможным электрические тостеры.

Проводящие полимеры.

Удельное сопротивление выбранных материалов (~300 К)
(Обратите внимание на разницу в единицах измерения для металлов и неметаллов.)

металлы	ρ (нОм·м)
алюминий	26,5
латунь	64
хром	126
медь	17,1
золото	22,1
железо	96,1
свинец	208
литий	92.8
ртуть (0°C)	941
марганец	1440
нихром	1500
никель	69,3
палладий	105,4
платина	105
плутоний	1414
серебро	15,9
припой	150
сталь, гладкая	180
сталь, нержавеющая сталь	720
тантал	131
олово (0 °C)	115
титан (0 °C)	390
вольфрам	52.8
уран (0°C)	280
цинк	59

неметаллы	ρ (Ом·м)
оксид алюминия (14 °C)	1 × 10 ¹⁴
оксид алюминия (300 °C)	3 × 10 ¹¹
оксид алюминия (800 °C)	4 × 10 ⁶
углерод аморфный	0.35
углерод, алмаз	2,7
углерод, графит	650 × 10 ⁻⁹
оксид индия-олова, тонкая пленка	2000 × 10 ⁻⁹
германий	0,46
пирекс 7740	40 000
кварц	75 × 10 ¹⁶
кремний	640
диоксид кремния (20 °C)	1 × 10 ¹³
диоксид кремния (600 °C)	70 000
диоксид кремния (1300 °C)	0.004
вода жидкая (0°C)	861 900
вода жидкая (25°C)	181 800
вода жидкая (100 °C)	12 740

температура

Общее правило заключается в том, что удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры в проводниках и уменьшается с повышением температуры в изоляторах. К сожалению, не существует простой математической функции для описания этих взаимосвязей.

Температурная зависимость удельного сопротивления (или обратной ему проводимости) может быть понята только с помощью квантовой механики. Точно так же, как материя представляет собой совокупность микроскопических частиц, называемых атомами, а луч света представляет собой поток микроскопических частиц, называемых фотонами, тепловые колебания в твердом теле представляют собой рой микроскопических частиц, называемых фононами . Электроны пытаются дрейфовать к положительному полюсу батареи, но фононы продолжают врезаться в них.Случайное направление этих столкновений мешает попыткам организованного движения электронов против электрического поля. Отклонение или рассеяние электронов фононами является одним из источников сопротивления. По мере повышения температуры количество фононов увеличивается, а вместе с ним и вероятность столкновения электронов и фононов. Таким образом, когда температура повышается, сопротивление увеличивается.

Для некоторых материалов удельное сопротивление является линейной функцией температуры.

ρ = ρ ₀ (1 + α( T − T ₀ ))

Удельное сопротивление проводника увеличивается с температурой.В случае меди зависимость между удельным сопротивлением и температурой является приблизительно линейной в широком диапазоне температур.

Для других материалов соотношение мощности работает лучше.

ρ = ρ ₀ ( T / T ₀ ) ^μ

Удельное сопротивление проводника увеличивается с температурой. В случае вольфрама связь между удельным сопротивлением и температурой лучше всего описывается степенной зависимостью.

см. также: сверхпроводимость

прочее

магнитосопротивление

фотопроводимость

жидкости

электролиты

газы

пробой диэлектрика

плазма

микрофоны

Углеродный микрофон — отсталое ничто

Микрофоны и принципы их работы
тип	звуков производят изменения в…	которые вызывают изменения в…	, которые приводят к изменениям в…
углерод	плотность гранул	сопротивление	напряжение
конденсатор	разделение пластин	емкость	напряжение
динамический	расположение катушки	флюс	напряжение
пьезоэлектрический	сжатие	поляризация	напряжение

5.3 Удельное сопротивление и сопротивление – введение в электричество, магнетизм и электрические цепи

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

К концу этого раздела вы сможете:

Различие между сопротивлением и удельным сопротивлением
Дайте определение термину проводимость
Опишите электрический компонент, известный как резистор
Укажите зависимость между сопротивлением резистора и его длиной, площадью поперечного сечения и удельным сопротивлением
Укажите зависимость между удельным сопротивлением и температурой

Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока.Все подобные 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 испытывают силу из-за электрического поля. Полученная плотность тока зависит от электрического поля и свойств материала. Эта зависимость может быть очень сложной. В некоторых материалах, в том числе и в металлах, при данной температуре плотность тока примерно пропорциональна напряженности электрического поля.В этих случаях плотность тока может быть смоделирована как

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

Здесь мы определяем единицу измерения, называемую ом с греческой буквой омега в верхнем регистре, .Единица названа 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: . Поэтому единицами электропроводности являются .

Проводимость – это неотъемлемое свойство материала. Еще одним неотъемлемым свойством материала является удельное сопротивление или удельное электрическое сопротивление. Удельное сопротивление материала является мерой того, насколько сильно материал сопротивляется прохождению электрического тока.Символом удельного сопротивления является строчная греческая буква ро, а удельное сопротивление является обратной величиной электропроводности:

Единицей удельного сопротивления в системе СИ является омметр. Мы можем определить удельное сопротивление через электрическое поле и плотность тока,

(5.3.1)

Чем больше удельное сопротивление, тем большее поле необходимо для создания данной плотности тока. Чем ниже удельное сопротивление, тем больше плотность тока, создаваемая данным электрическим полем.Хорошие проводники имеют высокую проводимость и низкое удельное сопротивление. Хорошие изоляторы имеют низкую проводимость и высокое удельное сопротивление. В таблице 5.3.1 перечислены значения удельного сопротивления и проводимости для различных материалов.

(таблица 5.3.1)

Таблица 5.3.1 Удельные сопротивления и проводимости различных материалов по
[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.Проводники имеют наименьшее удельное сопротивление, а изоляторы — наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободного заряда, в то время как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут свободно перемещаться. Полупроводники занимают промежуточное положение, имея гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладая свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников используются в современной электронике, что мы и рассмотрим в последующих главах.

ПРИМЕР 5.3.1

Плотность тока, сопротивление и электрическое поле для провода с током

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

Стратегия

Мы можем рассчитать плотность тока, сначала найдя площадь поперечного сечения провода, которая равна , и определение плотности тока . Сопротивление можно найти, используя длину провода , площадь и удельное сопротивление меди , где .По удельному сопротивлению и плотности тока можно найти электрическое поле.

Решение

Сначала вычисляем плотность тока:

Сопротивление провода

Наконец, мы можем найти электрическое поле:

Значение

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

ПРОВЕРЬТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ 5.5

Медные провода

обычно используются для удлинителей и домашней проводки по нескольким причинам. Медь имеет самый высокий показатель электропроводности и, следовательно, самый низкий показатель удельного сопротивления из всех недрагоценных металлов. Также важна прочность на растяжение, где прочность на растяжение является мерой силы, необходимой для того, чтобы потянуть объект до точки, где он сломается. Прочность материала на растяжение – это максимальное растягивающее усилие, которое он может выдержать, прежде чем разорвется.Медь имеет высокую прочность на растяжение, . Третьей важной характеристикой является пластичность. Пластичность — это мера способности материала втягиваться в провода и мера гибкости материала, а медь обладает высокой пластичностью. Подводя итог, можно сказать, что для того, чтобы проводник был подходящим кандидатом для изготовления проволоки, необходимо, по крайней мере, три важные характеристики: низкое удельное сопротивление, высокая прочность на растяжение и высокая пластичность. Какие еще материалы используются для электропроводки и в чем их преимущества и недостатки?

Температурная зависимость удельного сопротивления

Оглядываясь назад на Таблицу 5.3.1 вы увидите столбец с надписью «Температурный коэффициент». Удельное сопротивление некоторых материалов сильно зависит от температуры. В некоторых материалах, таких как медь, удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. На самом деле у большинства проводящих металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры. Повышение температуры вызывает усиление колебаний 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 приблизительно линейна и может быть смоделирована линейным уравнением:

(5.3.2)

где удельное сопротивление материала при температуре , это температурный коэффициент материала, а это удельное сопротивление при , обычно принимаемое за .

Обратите также внимание на то, что температурный коэффициент отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице 5.3.1, а это означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение 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 является мерой 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, рассмотрим отрезок проводника с площадью поперечного сечения , длиной и удельным сопротивлением . Через проводник подключена батарея, создающая на нем разность потенциалов (рис. 5.3.1). Разность потенциалов создает электрическое поле, пропорциональное плотности тока, согласно .

(рис. 5.3.1)

Рисунок 5.3.1 Потенциал, обеспечиваемый батареей, подается на отрезок проводника с площадью поперечного сечения и длиной .

Величина электрического поля на отрезке проводника равна напряжению, деленному на длину, , а величина плотности тока равна силе тока, деленной на площадь поперечного сечения, . Используя эту информацию и вспомнив, что электрическое поле пропорционально удельному сопротивлению и плотности тока, мы можем увидеть, 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, деленную на площадь:

(5.3.4)

Единицей сопротивления является ом, . Для данного напряжения, чем выше сопротивление, тем меньше ток.

Резисторы

Обычным компонентом электронных схем является резистор. Резистор можно использовать для уменьшения протекающего тока или обеспечения падения напряжения. Рисунок 5.3.2 показаны символы, используемые для обозначения резистора на принципиальных схемах цепи. Два широко используемых стандарта для принципиальных схем предоставлены Американским национальным институтом стандартов (ANSI, произносится как «AN-see») и Международной электротехнической комиссией (IEC). Обе системы широко используются. В этом тексте мы используем стандарт ANSI для его визуального распознавания, но мы отмечаем, что для более крупных и сложных схем стандарт IEC может иметь более четкое представление, что облегчает его чтение.

(рис. 5.3.2)

Рисунок 5.3.2 Обозначения резистора, используемые на принципиальных схемах. а) символ ANSI; (b) символ МЭК.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Резистор можно смоделировать в виде цилиндра с площадью поперечного сечения и длиной , изготовленного из материала с удельным сопротивлением (рисунок 5.3.3). Сопротивление резистора равно .

(рис. 5.3.3)

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

Наиболее распространенным материалом для изготовления резисторов является углерод. Углеродная дорожка намотана на керамический сердечник, и к нему присоединены два медных вывода. Второй тип резистора — это металлопленочный резистор, который также имеет керамический сердечник. Дорожка изготовлена из оксида металла, обладающего полупроводниковыми свойствами, подобными углероду.Снова в концы резистора вставлены медные выводы. Затем резистор окрашивается и маркируется для идентификации. Резистор имеет четыре цветные полосы, как показано на рисунке 5.3.4.

(рис. 5.3.4)

Рисунок 5.3.4 Многие резисторы похожи на рисунок, показанный выше. Четыре полосы используются для идентификации резистора. Первые две цветные полосы представляют первые две цифры сопротивления резистора. Третий цвет — множитель. Четвертый цвет представляет допуск резистора.Показанный резистор имеет сопротивление .

Диапазон сопротивлений превышает много порядков. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление или более. У сухого человека сопротивление рук и ног может составлять , тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около . Кусок медной проволоки большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление , а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления при низких температурах. Как мы видели, сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как прямо пропорционально . Для цилиндра мы знаем , поэтому, если и не сильно меняются с температурой, имеет ту же температурную зависимость, что и . (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на и примерно на два порядка меньше, чем на .) Таким образом,

(5.3.5)

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

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

(рис. 5.3.5)

Рисунок 5.3.5 Эти известные термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

ПРОВЕРЬТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ 5.6

Тензорезистор — это электрическое устройство для измерения деформации, как показано ниже. Он состоит из гибкой изолирующей подложки, поддерживающей узор из проводящей фольги.Сопротивление фольги изменяется по мере растяжения подложки. Как изменится сопротивление тензорезистора? Влияет ли на тензодатчик изменение температуры?

ПРИМЕР 5.3.3

Сопротивление коаксиального кабеля

Длинные кабели иногда могут действовать как антенны, улавливая электронные помехи, то есть сигналы от другого оборудования и приборов. Коаксиальные кабели используются во многих приложениях, требующих устранения этого шума. Например, их можно найти дома в соединениях кабельного телевидения или других аудиовизуальных соединениях.Коаксиальные кабели состоят из внутреннего проводника радиусом , окруженного вторым, внешним концентрическим проводником радиусом (рисунок 5.3.6). Пространство между ними обычно заполнено изолятором, например, полиэтиленом. Между двумя проводниками возникает небольшой радиальный ток утечки. Определить сопротивление коаксиального кабеля длиной .

(рис. 5.3.6)

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

Стратегия

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

Решение

Сначала мы находим выражение для и затем интегрируем от до ,

Значение

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

ПРОВЕРЬТЕ ВАШЕ ПОНИМАНИЕ 5.7

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

Цитаты Кандела

Лицензионный контент CC, указание авторства

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

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; цепи являются омическими, если они подчиняются соотношению V=IR.

Цели обучения

Контрастная форма графиков тока и напряжения для омических и неомических цепей

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Напряжение управляет током, а сопротивление препятствует ему.
Закон Ома относится к пропорциональному отношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении цепей, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V=IR, известны как омические и имеют графики зависимости тока от напряжения, которые являются линейными и проходят через начало координат.
Существуют неомические компоненты и цепи; их графики ВАХ нелинейны и/или не проходят через начало координат.

Ключевые термины

простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он применяет разность потенциалов V, которая создает электрическое поле.Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлической проволоке прямо пропорциональна приложенному напряжению: [latex]\text{I} \propto \text{V}[/latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток — следствием.Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место. Напомним, что в то время как напряжение управляет током, сопротивление препятствует ему. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Таким образом, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex]\text{I} \propto \frac{1}{\text{R}}[/latex].

Простая цепь : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является ом, где 1 Ом = 1 В/А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V/R. Эту зависимость также называют законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным. Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, не зависящее от напряжения V и тока I. Предмет, имеющий простое сопротивление, называется резистором, даже если его сопротивление мало.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительную информацию можно получить, решив I=V/R относительно V, что даст V=IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Фраза IR drop часто используется для этого напряжения. Если измерять напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию).В простой схеме (одна с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждый протекает одно и то же q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет рассчитываться из R = V/I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V/I является постоянным, и когда ток отображается как зависимости от напряжения кривая линейна (прямая линия).Если напряжение доводится до некоторого значения V, то это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток доводится до некоторого значения I, то измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также равно R. Мы визуализируем график зависимости I от V в виде прямой линии. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их связь между током и напряжением (их ВАХ) является нелинейной (или неомической). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольтамперной характеристики : Кривые ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей в некоторых материалах ниже критической температуры.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Сверхпроводимость является термодинамической фазой и обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже его температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
Сверхпроводники способны поддерживать ток без приложенного напряжения.

Ключевые термины

высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 К).
критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления потоку электрического тока.

Сверхпроводимость — это явление абсолютно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, происходящее в некоторых материалах при охлаждении ниже характерной критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннесом (показан на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников различаются от материала к материалу, например, теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление для низких приложенных токов, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры T ниже критической температуры T _c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительной чертой фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в обычном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе она претерпевает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейной, как показано на рис.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже его температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не приводит к полному выбросу поля. Скорее поле проникает в сверхпроводник на очень небольшое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондоновской глубиной проникновения. Он экспоненциально затухает до нуля внутри объема материала. Эффект Мейснера является определяющей характеристикой сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондоновская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, например, в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо заметного ухудшения. Экспериментальные данные указывают на текущую продолжительность жизни не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии проволоки и температуры.

Значение этой критической температуры зависит от материала. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Например, твердая ртуть имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 г. самая высокая критическая температура, обнаруженная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К для магния. диборид (MgB ₂ ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности отнесения его к «обычным» сверхпроводникам.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa ₂ Cu ₃ O ₇ , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами выше 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как видно из

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствует прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определите свойства материала, описываемые сопротивлением и удельным сопротивлением

Ключевые выводы

Ключевые моменты

Сопротивление объекта (например, резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы варьируются на много порядков.
Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление сети резисторов, соединенных последовательно, равно сумме всех сопротивлений.Инверсия эквивалентного сопротивления сети резисторов, соединенных параллельно, представляет собой сумму инверсий сопротивления каждого резистора.

Ключевые термины

Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление представляет собой сумму сопротивлений всех резисторов в сети.
параллельное эквивалентное сопротивление : сопротивление сети, при которой на каждый резистор действует одна и та же разность потенциалов (напряжение), так что токи через них складываются.В этом случае обратное эквивалентное сопротивление равно сумме обратного сопротивления всех резисторов в сети.
удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий по проводу (или резистору), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно падению давления, проталкивающему воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, какое давление требуется для достижения данного потока, а проводимость пропорциональна тому, какой поток возникает при данном давлении. Проводимость и сопротивление обратны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). На самом деле R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : Однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше его площадь поперечного сечения А, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы оказывают различное сопротивление потоку заряда. Определим удельное сопротивление ρ вещества так, чтобы сопротивление R объекта было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ — это внутреннее свойство материала, не зависящее от его формы или размера. Напротив, сопротивление R является внешним свойством, которое зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя/внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типовой резистор : Типовой резистор с осевым выводом.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже проводимости меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в одном месте, а свободно перемещаются на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, в тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом, и требуется большая сила, чтобы вытащить его.Точно так же резисторы варьируются на много порядков. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 ¹² Ом и более. У сухого человека сопротивление руки к ноге может составлять 10 ⁵ Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 10 ³ Ом. Метровый отрезок медного провода большого диаметра может иметь сопротивление 10 ⁻⁵ Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Разность потенциалов (напряжение) в сети представляет собой сумму этих напряжений, поэтому общее сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}}[/латекс].

Как частный случай, сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Резисторы в параллельной конфигурации имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение), однако токи через них складываются . Таким образом, можно рассчитать эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс]\frac{1}{\text{R}_{\text{eq}}}=\frac{1}{\text{R}_{1}}+\frac{1}{\text {R}_{2}}+\cdots +\frac{1}{\text{R}_{\text{N}}}[/latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) в упрощенном виде.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если в клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая двух параллельных резисторов это можно рассчитать, используя:

[латекс]\текст{R}_{\text{eq}}=\text{R}_{1}\parallel\text{R}_{2}=\frac{\text{R}_{1 }\text{R}_{2}}{\text{R}_{1}+\text{R}_{2}}[/latex].

Как частный случай, сопротивление N резисторов, соединенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R/N. Сеть резисторов, представляющая собой комбинацию параллельных и последовательных соединений, может быть разбита на более мелкие части, которые являются либо одним, либо другим, как показано на рис.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный и параллельный компоненты.

Однако некоторые сложные цепи резисторов не могут быть разрешены таким образом. Они требуют более сложного анализа схемы. Одним из практических применений этих взаимосвязей является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем последовательного или параллельного соединения ряда стандартных значений. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае, когда N одинаковых резисторов соединены последовательно или все соединены параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : Краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна при малых изменениях температуры и нелинейна при больших.

Цели обучения

Сравнить температурную зависимость удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

Ключевые выводы

Ключевые моменты

При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT следующим образом: [латекс]\text{p} = \text{p}_{0}(1 + \alpha \Delta \text{T })[/latex] где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.
При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры.
Сопротивление объекта демонстрирует такую же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

Ключевые термины

удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
температурный коэффициент удельного сопротивления : Эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое удельное сопротивление) при очень низких температурах (см. ). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы вибрируют быстрее и преодолевают большие расстояния при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, что фактически увеличивает удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ºC или менее) удельное сопротивление ρ зависит от изменения температуры ΔT, как это выражается в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает резкий скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс]\текст{р} = \текст{р}_{0}(1 + \альфа\дельта\текст{Т})[/латекс]

, где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.Для больших изменений температуры α может варьироваться, или может потребоваться нелинейное уравнение для нахождения ρ. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой было измерено вещество (например, α ₁₅ ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур около эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от +3×10 ^–3 К ^–1 до +6×10 ^–3 К ^–1 для металлов с температурой, близкой к комнатной.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Манганин (состоящий из меди, марганца и никеля), например, имеет α, близкую к нулю, поэтому его удельное сопротивление мало зависит от температуры. Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.

Обратите внимание, что для полупроводников α отрицательно, а это означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как R ₀ прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R=ρL/A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс]\текст{R} = \текст{R}_{0}(1 + \альфа\Дельта\текст{Т})[/латекс]

— зависимость сопротивления объекта от температуры, где R ₀ — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см. ). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры.Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью тела, к которой прикасается.

Что такое сопротивление проводников и от чего оно зависит: что важнее

Определение резистивной составляющей

От чего зависит сопротивление

Видео

От чего зависит сопротивление

От чего зависит удельное сопротивление проводника: металлического проводника

Что это такое

Условия, определяющие сопротивление проводников

Изменения проводника при увеличении длины

Виды

Из меди

Из алюминия

Из металла

Из золота

Из сплавов никеля и хрома

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Электрическое сопротивление

От чего зависит сопротивление металлического проводника. Большая энциклопедия нефти и газа

Физика. 10 класс

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление металлического проводника увеличива­ется при

От чего зависит сопротивление

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Сопротивление металлического проводника увеличивается при а

Удельное электрическое сопротивление

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Сопротивление. Закон Ома — Электрические явления

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление проводника. Что такое сопротивление проводника

От чего зависит сопротивление

III. Основы электродинамики

От чего зависит сопротивление проводника

Зависимость сопротивления от температуры, формула

От каких параметров зависит электрическое сопротивление

Тест по физике на тему «Электрическое сопротивление проводников» (8 класс)

Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Зависимость сопротивления от температуры в вакууме

График зависимости сопротивления от температуры в вакууме

Зависимость сопротивления проводника от температуры

Формула температурный коэффициент сопротивления

Зависимость сопротивления от температуры для вакуума

От чего и как зависит сопротивление металлических проводников при постоянной температуре?

Как зависит сопротивление металлических проводников от тем­пературы?

Где используется зависимость сопротивления металлических про­водников от температуры?

Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость

Зависимость сопротивления проводника от температуры. Сверхпроводимость

Сопротивление проводника — Энергетическое образование

PhET: Сопротивление в проводе

Для дальнейшего чтения

Ссылки

От каких факторов зависит сопротивление проводника?

Какие 4 фактора влияют на сопротивление проводника?

От каких факторов зависит сопротивление проводника Ncert?

От каких факторов не зависит сопротивление проводника?

От чего зависит сопротивление проводника, дайте его математическое выражение?

От каких факторов зависит удельное сопротивление?

Что прямо пропорционально сопротивлению?

Зависит ли сопротивление от давления?

Зависит ли сопротивление от температуры?

Зависит ли сопротивление от плотности?

От каких факторов зависит сопротивление и удельное сопротивление?

Как сопротивление зависит от длины?

Какой металл является лучшим проводником электрического тока?

Какие 3 фактора влияют на сопротивление?

Что такое сопротивление Какие факторы влияют на сопротивление?

Имеет ли более толстый провод большее сопротивление?

Какая связь между сопротивлением и температурой?

Означает ли более высокое сопротивление большее количество тепла?

Как влияет температура на сопротивление?

Зависит ли сопротивление от тока?

Сопротивление зависит от частоты?

Какая связь между сопротивлением и током?

Сопротивление прямо пропорционально напряжению?

Почему удельное сопротивление прямо пропорционально сопротивлению?

Какая переменная обратно пропорциональна сопротивлению?

Факторы, влияющие на сопротивление — Engineer-Educators.com

Сопротивление металлического проводника увеличивается при

Как зависит сопротивление металлических проводников от температуры?

Где используется зависимость сопротивления металлических проводников от температуры?