От чего зависит сопротивление проводника: Электрическое сопротивление — урок. Физика, 8 класс.

от чего зависит сопротивление проводника, формулы для расчета

Одним из физических свойств вещества является способность проводить электрический ток. Электропроводимость (сопротивление проводника) зависит от некоторых факторов: длины электрической цепи, особенностей строения, наличия свободных электронов, температуры, тока, напряжения, материала и площади поперечного сечения.

• Физический смысл сопротивления
• Расчет электрической проводимости
• Зависимость проводимости материала
  • Влияние температуры окружающей среды
  • Деформация и удельное сопротивление
• Цепи переменного тока
• Измерение электрической проводимости

Физический смысл сопротивления

Протекание электрического тока через проводник приводит к направленному движению свободных электронов. Наличие свободных электронов зависит от самого вещества и берется из таблицы Д. И. Менделеева , а именно из электронной конфигурации элемента. Электроны начинают ударяться о кристаллическую решетку элемента и передают энергию последней.

В этом случае возникает тепловой эффект при действии тока на проводник.

При этом взаимодействии они замедляются, но затем под действием электрического поля, которое их ускоряет, начинают двигаться с той же скоростью. Электроны сталкиваются огромное количество раз. Этот процесс и называется сопротивлением проводника.

Следовательно, электрическим сопротивлением проводника считается физическая величина, характеризующая отношение напряжения к силе тока.

Что такое электрическое сопротивление: величина, указывающая на свойство физического тела преобразовывать энергию электрическую в тепловую, благодаря взаимодействию энергии электронов с кристаллической решеткой вещества. По характеру проводимости различаются:

1. Проводники (способны проводить электрический ток, так как присутствуют свободные электроны).
2. Полупроводники (могут проводить электрический ток, но при определенных условиях).
3. Диэлектрики или изоляторы (обладают огромным сопротивлением, отсутствуют свободные электроны, что делает их неспособными проводить ток).

Обозначается эта характеристика буквой R и измеряется в Омах (Ом). Применение этих групп веществ является очень значимым для разработки электрических принципиальных схем приборов.

Для полного понимания зависимости R от чего-либо нужно обратить особое внимание на расчет этой величины.

Расчет электрической проводимости

Для расчета R проводника применяется закон Ома, который гласит: сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению.

Формула нахождения характеристики проводимости материала R (следствие из закона Ома для участка цепи): R = U / I.

Для полного участка цепи эта формула принимает следующий вид: R = (U / I) — Rвн, где Rвн — внутреннее R источника питания.

Зависимость проводимости материала

Способность проводника к пропусканию электрического тока зависит от многих факторов: напряжения, тока, длины, площади поперечного сечения и материала проводника, а также от температуры окружающей среды.

В электротехнике для произведения расчетов и изготовления резисторов учитывается и геометрическая составляющая проводника.

От чего зависит сопротивление: от длины проводника — l, удельного сопротивления — p и от площади сечения (с радиусом r) — S = Пи * r * r.

Формула R проводника: R = p * l / S.

Из формулы видно, от чего зависит удельное сопротивление проводника: R, l, S. Нет необходимости его таким способом рассчитывать, потому что есть способ намного лучше. Удельное сопротивление можно найти в соответствующих справочниках для каждого типа проводника (p — это физическая величина равная R материала длиною в 1 метр и площадью сечения равной 1 м².

Однако этой формулы мало для точного расчета резистора, поэтому используют зависимость от температуры.

Влияние температуры окружающей среды

Доказано, что каждое вещество обладает удельным сопротивлением, зависящим от температуры.

Для демонстрации это можно произвести следующий опыт. Возьмите спираль из нихрома или любого проводника (обозначена на схеме в виде резистора), источник питания и обычный амперметр (его можно заменить на лампу накаливания). Соберите цепь согласно схеме 1.

Схема 1 — Электрическая цепь для проведения опыта

Необходимо запитать потребитель и внимательно следить за показаниями амперметра. Далее следует нагревать R, не отключая, и показания амперметра начнут падать при росте температуры. Прослеживается зависимость по закону Ома для участка цепи: I = U / R. В данном случае внутренним сопротивлением источника питания можно пренебречь: это не отразится на демонстрации зависимости R от температуры. Отсюда следует, что зависимость R от температуры присутствует.

Физический смысл роста значения R обусловлен влиянием температуры на амплитуду колебаний (увеличение) ионов в кристаллической решетке. В результате этого электроны чаще сталкиваются и это вызывает рост R.

Согласно формуле: R = p * l / S, находим показатель, который зависит от температуры (S и l — не зависят от температуры). Остается p проводника. Исходя из это получается формула зависимости от температуры: (R — Ro) / R = a * t, где Ro при температуре 0 градусов по Цельсию, t — температура окружающей среды и a — коэффициент пропорциональности (температурный коэффициент).

Для металлов «a» всегда больше нуля, а для растворов электролитов температурный коэффициент меньше 0.

Формула нахождения p, применяемая при расчетах: p = (1 + a * t) * po, где ро — удельное значение сопротивления, взятое из справочника для конкретного проводника. В этом случае температурный коэффициент можно считать постоянным. Зависимость мощности (P) от R вытекает из формулы мощности: P = U * I = U * U / R = I * I * R. Удельное значение сопротивления еще зависит и от деформаций материала, при котором нарушается кристаллическая решетка.

Деформация и удельное сопротивление

При обработке металла в холодной среде при некотором давлении происходит пластическая деформация. При этом кристаллическая решетка искажается и растет R течения электронов. В этом случае удельное сопротивление также увеличивается. Этот процесс является обратимым и называется рекристаллическим отжигом, благодаря которому часть дефектов уменьшается.

При действии на металл сил растяжения и сжатия последний подвергается деформациям, которые называются упругими. Удельное сопротивление уменьшается при сжатии, так как происходит уменьшение амплитуды тепловых колебаний. Направленным заряженным частицам становится легче двигаться. При растяжении удельное сопротивление увеличивается из-за роста амплитуды тепловых колебаний.

Еще одним фактором, влияющим на проводимость, является вид тока, проходящего по проводнику.

Цепи переменного тока

Сопротивление в сетях с переменным током ведет себя несколько иначе, ведь закон Ома применим только для схем с постоянным напряжением. Следовательно, расчеты следует производить иначе.

Полное сопротивление обозначается буквой Z и состоит из алгебраической суммы активного, емкостного и индуктивного сопротивлений.

При подключении активного R в цепь переменного тока под воздействием разницы потенциалов начинает течь ток синусоидального вида. В этом случае формула выглядит: Iм = Uм / R, где Iм и Uм — амплитудные значения силы тока и напряжения. Формула сопротивления принимает следующий вид: Iм = Uм / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Пи * r * r).

Емкостное сопротивление (Xc) обусловлено наличием в схемах конденсаторов. Необходимо отметить, что через конденсаторы проходит переменный ток и, следовательно, он выступает в роли проводника с емкостью.

Вычисляется Xc следующим образом: Xc = 1 / (w * C), где w — угловая частота и C — емкость конденсатора или группы конденсаторов. Угловая частота определяется следующим образом:

1. Измеряется частота переменного тока (как правило, 50 Гц).
2. Умножается на 6,283.

Индуктивное сопротивление (Xl) — подразумевает наличие индуктивности в схеме (дроссель, реле, контур, трансформатор и так далее). Рассчитывается следующим образом: Xl = wL, где L — индуктивность и w — угловая частота. Для расчета индуктивности необходимо воспользоваться специализированными онлайн-калькуляторами или справочником по физике. Итак, все величины рассчитаны по формулам и остается всего лишь записать Z: Z * Z = R * R + (Xc — Xl) * (Xc — Xl).

Для определения окончательного значения необходимо извлечь квадратный корень из выражения: R * R + (Xc — Xl) * (Xc — Xl). Из формул следует, что частота переменного тока играет большую роль, например, в схеме одного и того же исполнения при повышении частоты увеличивается и ее Z. Необходимо добавить, что в цепях с переменным напряжением Z зависит от таких показателей:

1. Длины проводника.
2. Площади сечения — S.
3. Температуры.
4. Типа материала.
5. Емкости.
6. Индуктивности.
7. Частоты.

Следовательно и закон Ома для участка цепи имеет совершенно другой вид: I = U / Z. Меняется и закон для полной цепи.

Измерение электрической проводимости

Расчеты сопротивлений требуют определенного количества времени, поэтому для измерений их величин применяются специальные электроизмерительные приборы, которые называются омметрами. Измерительный прибор состоит из стрелочного индикатора, к которому последовательно включен источник питания.

Измеряют R все комбинированные приборы, такие как тестеры и мультиметры. Обособленные приборы для измерения только этой характеристики применяются крайне редко (мегаомметр для проверки изоляции силового кабеля).

Прибор применяется для прозвонки электрических цепей на предмет повреждения и исправности радиодеталей, а также для прозвонки изоляции кабелей.

При измерении R необходимо полностью обесточить участок цепи во избежание выхода прибора из строя. Для это необходимо предпринять следующие меры предосторожности:

1. Вытянуть вилку из сети.
2. Включить прибор, при этом произойдет разрядка конденсаторов.
3. Приступить к измерению или прозвонке.
4. Установить переключатель в режим измерения сопротивления.
5. Закоротить щупы прибора, чтобы удостовериться в его работоспособности (покажет очень малое сопротивление).
6. Измерить необходимый участок.

В дорогих мультиметрах есть функция прозвонки цепи, дублируемая звуковым сигналом, благодаря чему нет необходимости смотреть на табло прибора.

Таким образом, электрическое сопротивление играет важную роль в электротехнике. Оно зависит в постоянных цепях от температуры, силы тока, длины, типа материала и площади поперечного сечения проводника. В цепях переменного тока эта зависимость дополняется такими величинами, как частота, емкость и индуктивность. Благодаря этой зависимости существует возможность изменять характеристики электричества: напряжение и силу тока. Для измерений величины сопротивления применяются омметры, которые используются также и при выявлении неполадок проводки, прозвонки различных цепей и радиодеталей.

От каких величин зависит сопротивление и как их определить? — статьи компании ПрофЭнергия

Каждое тело, по которому течёт электрический ток, способно оказывать ему определённое сопротивление. Свойства любого материала проводника блокировать электрический ток, проходящий через него, и называется сопротивлением. Существуют проводники с разным строением, которые оказывают различное сопротивление току. Измеряется данная величина в омах.

Содержание:

1. Что такое электрическое сопротивление.
2. От каких величин зависит сопротивление.
3. Расчётное сопротивление грунта.

Что такое электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление представляет собой физическую величину, которая характеризует свойства самого проводника не допускать прохождение электрического тока. Как определить величину сопротивления?  Выразить ее можно путём отношения напряжения на концах проводника к силе тока, которая протекает по нему.

Электрическое сопротивление проводника возникает в тот момент, когда по нему течёт электрический ток.

Стоит помнить, что чем больше сопротивление проводника, тем меньше он проводит через себя электрический ток, и наоборот.

От каких величин зависит сопротивление

Многие задаются вопросом, от каких величин зависит сопротивление? В первую очередь, сопротивление зависит от температурных показателей.

Электрическое сопротивление самого проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально сечению. Из этого можно сделать простой вывод: чем толще сечение провода, тем меньше его сопротивление.

Кроме этого, зависит оно и от материала, из которого был изготовлен проводник. К примеру, стальной провод имеет значительно большее сопротивление по сравнению с алюминиевым кабелем. А вот сопротивление последнего больше медного проводника.

Проводимость изоляции провода зависит от влажности воздуха, окружающего его, поэтому при колебаниях этой величины изменяется затухание. 

Расчётное сопротивление грунта

При проектировании фундамента обязательным требованием является определение расчетного сопротивления грунта, которое приведено в СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений». По приведенным таблицам в строительных нормах и правилах осуществляется предварительный подбор формы и размеров самого фундамента.

Сопротивление заземлённого устройства определяется путём отношения напряжения на заземлителе к силе тока, которая проходит сквозь него в землю. Зависит сопротивление от удельной величины сопротивления самого грунта, в котором оно проложено, размеров, типа, расположения и количества электродов.

Если заземляющий объект планируется располагать в воде, то заземлитель необходимо прокладывать на дне в виде сетки. Она должна быть сварена из ленточной стали, с расстояниями между лентами в 10 -15 метров.

Это позволить существенно снизить такую величину, как экранирование.

Измеряется сопротивление проводника при помощи специально предназначенного прибора – мегаомметра. Данный прибор может быть выполнен разной конфигурации. Также, он должен иметь соответствующий сертификат и быть исправным. Точность измерения мегаомметра зависит от ежегодного его контроль в органах Госстандарта. Данные приборы бывают:

• С ручным приводом, когда внутри мегаомметра располагается встроенный генератор.
• Электронного типа. Питание такого прибора осуществляется от аккумулятора.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения имерение удельного сопротивления грунта, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать измерение удельного сопротивления грунта или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

Сопротивление в проводниках: определение, факторы и формулы

Введение

Способность проводника сопротивляться протеканию через него электрического тока называется сопротивлением. Резисторы — это детали, которые используются для остановки потока электронов. Из-за притяжения между положительными частицами и отрицательными электронами частицы положительного проводника препятствуют прохождению электронов. Поток электричества сопротивляется в результате этого препятствия. Ом – это единица измерения сопротивления. Существует две категории электрического сопротивления: статическое сопротивление и динамическое сопротивление. Длина проводника, площадь поперечного сечения, температура, материал и т. д. являются параметрами, влияющими или зависящими от сопротивления.

Сопротивление проводника

Сопротивление определяется как способность проводника препятствовать прохождению тока. Сопротивление проводника математически выражается как отношение между протекающим по нему током и разностью потенциалов по его длине. Движение электронов по проводнику известно как электрический ток. Из-за своего притяжения друг к другу частицы положительного проводника препятствуют потоку электронов, что приводит к сопротивлению движению электричества. Сопротивление можно использовать для рассеивания напряжения в токе, а также для управления потоком электронов.

Удельное сопротивление проводника зависит от

Способность материала сопротивляться электропроводности известна как его удельное сопротивление. Удельное сопротивление используется для компенсации влияния размера на сопротивление. Это атрибут материала, не зависящий от размера. На удельное сопротивление проводника влияют такие элементы, как температура, легирование, холодная обработка, старение и механическое напряжение. Для большинства материалов сопротивление увеличивается с температурой. Полупроводники являются исключением, так как их сопротивление увеличивается с температурой.

Сопротивление также зависит от температуры проводника. При повышении температуры удельное сопротивление увеличивается.

\[R{\rm{_T}} = {\rm{ }}R{\rm{_0}}(1{\rm{ }} + \alpha \Delta T)\]

R = конечное сопротивление , \(R_0\) = начальное сопротивление и α = температурный коэффициент 

Ознакомьтесь с нашим учебным пособием по естественным наукам, чтобы укрепить свои научные представления. Study Science Topic для 6-го, 7-го и 8-го классов.

Сопротивление зависит от температуры

Тепловая энергия электронов возрастает с повышением температуры металлических проводников, что также увеличивает частоту столкновений между свободными электронами. В результате они начинают двигаться хаотично, что затрудняет дрейф для проводимости в определенном направлении. В результате сопротивление проводника увеличивается. В результате сопротивление металлического проводника увеличивается с повышением температуры. Увеличение тока часто приводит к повышению температуры.

Формула сопротивления проводника

Сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника (l). Таким образом, при удвоении его длины сопротивление будет удвоено, а при уменьшении его длины вдвое сопротивление будет вдвое меньше. Кроме того, сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения (А).

Так как, \[R\propto L\]

И, \[R\propto \frac{1}{A}\]

Следовательно, \[R\propto \frac{L}{A}\]

Или, \[R = \rho \frac{L}{A}\]

Где R — сопротивление в омах, L — длина проводника в метрах, A — площадь поперечного сечения в квадратных метрах, а ρ — постоянное удельное сопротивление в омах на метр.

Чем больше значение сопротивления, тем сильнее оно препятствует протеканию тока. Значение сопротивления указано в Ом.

Влияние температуры на сопротивление

Удельное сопротивление материала изменяется в зависимости от температуры. Сопротивление зависит от температуры проводника, полупроводника и изолятора. Сопротивление зависит от температуры двумя способами: для металлических проводников оно увеличивается с повышением температуры, а для изоляторов оно падает с повышением температуры. При высоких температурах полупроводники обладают большой проводимостью. 92}\)

\(\Rightarrow R = 0,18~\Omega\)

Задача 2: Какова постоянная ячейки цепи, когда проводимость равна 20 Сименс/м при сопротивлении 100 Ом?

Решение:

Сопротивление = 100 Ом

Проводимость = 20 Сименс/м

Постоянная ячейки =?

Используемая формула,

\(R = \frac{Константа ячейки}{Проводимость}\)

\(\Стрелка вправо~Константа ячейки = Проводимость \умножить на R\)

\(\Постоянная ячейки~стрелка вправо = 20 ~Сименс/м \умножить на 100~Ом\) 9{-1}\)

Часто задаваемые вопросы

1. Каково значение сопротивления в электричестве?

Ответ: Сопротивление является важным компонентом электрических цепей; по мере увеличения сопротивления ток становится более сложным, а по мере уменьшения сопротивления ток становится легче. Сопротивление является важным компонентом проводимости. Проводимость значительно выигрывает от потока электронов. Проводник превращается в полупроводник и изолятор в результате увеличения сопротивления.

2. Проводники имеют высокое или низкое сопротивление?

Ответ: Изоляторы имеют очень высокое сопротивление электрическому току по сравнению с чрезвычайно низким сопротивлением проводников. Витки сопротивления становятся изолятором по мере его роста. Поскольку поток электронов не прерывается, сопротивление проводника очень низкое. Проводимость и сопротивление обратно пропорциональны.

3. Это резистор лампочки?

Ответ: Несмотря на то, что на самом деле лампочки не являются резисторами, они проявляют сопротивление. Электроны не могут проходить через резисторы, которые также преобразуют энергию в другую форму. Процесс, посредством которого электричество проходит через лампочку для производства света и тепла, одинаков. Нить накала лампочки служит резистором. Закон сохранения энергии гласит, что поскольку энергия не может быть создана или уничтожена, ее можно только преобразовать из одной формы в другую.

Теги : Сопротивление , Удельное сопротивление , Температурный коэффициент сопротивления , Сопротивление, зависящее от температуры

88Guru был создан с социальной целью сделать качественные учебные видеоматериалы доступными для всех индийских студентов. Технологии, возможности подключения и социальные сети быстро меняют мир образования, и мы хотим возглавить трансформацию индустрии обучения в Индии.

88Guru — идеальное дополнение к текущей модели обучения. 88Guru создает прекрасную возможность для детей и родителей сблизиться, участвуя в ценной учебной деятельности. Он также предоставляет полную учебную программу на кончиках ваших пальцев для тех моментов, когда вам нужна помощь в короткие сроки. Мы считаем, что этот способ обучения может быть трансформационным, добавляя часы к дню ребенка, обеспечивая при этом полный контроль над процессом обучения.

Каждый курс преподается лучшими учителями из лучших школ Индии и проводится в увлекательной манере, чтобы заинтересовать учащихся. Процесс электронного обучения состоит из видеоинструкций, заданий с компьютерной оценкой и информационной панели, которая позволяет ученику и родителю отслеживать прогресс.

От каких факторов зависит сопротивление проводника?

• #Наука
• #Электричество
• #NCERT
• #Учебник естественных наук для класса X
• #CBSE 10 Класс

     От каких факторов зависит сопротивление проводника?

Ответы (1)

Сопротивление проводника зависит от:

1. Площадь поперечного сечения проводника.

2.Длина проводника

3.Температура проводника.