От чего зависит величина электрического сопротивления: От каких величин зависит сопротивление проводника?Запишите формулу расчета сопротивления проводника.

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.

формула, проводников, от чего зависит и в чем измеряется

Проведем простейший эксперимент. К автомобильному аккумулятору с помощью двух коротких проводов подключим лампочку из фары машины. Лампочка светится, и довольно ярко. А теперь ту же лампу подключим гораздо более длинными соединителями. Свет явно стал слабее. В чем дело? В сопротивлении проводов.

Содержание

• 1 Что такое электрическое сопротивление
• 2 Физическая сущность явления
• 3 Измерение сопротивления проводников
• 4 От чего зависит электросопротивление проводника
  • 4.1 Показатели для твердотельных материалов
  • 4.2 Показатели для жидких проводников
• 5 Электропроводимость
• 6 Пример из практики

Что такое электрическое сопротивление

Существуют разные формулировки описания этого явления. Воспользуемся одной из них:

«Электрическое сопротивление – физическая величина, которое характеризует свойство проводника противодействовать протеканию электротока».

В нашем эксперименте провода, подводящие напряжение от аккумулятора к лампочке, оказывают электросопротивление току, протекающему через замкнутую цепь. От источника напряжения – аккумулятора, через провода – проводники, к нагрузке – лампе.

Физическая сущность явления

При подключении нагрузки к источнику напряжения соединителями, возникает замкнутая цепь, в которой появляется электрическое поле, вызывающее направленное движение электронов металла проводов от отрицательного полюса аккумулятора к положительному.

Электроны доставляют электроэнергию от источника к нагрузке, и вызывают свечение спирали лампы. На пути своего движения электроны ударяются об ионы кристаллической решетки проводника, теряют часть энергии, которая идет на нагрев материала соединителей.

Еще одно определение: «Причиной появления электросопротивления является результат взаимодействия потока электронов с молекулами (ионами) из которых состоит проводник».

Важное замечание! Хотя электроны движутся от минуса источника напряжения к плюсу, направление электрического тока исторически считается противоположным — от плюса к минусу.

Ток может протекать не только в твердых материалах, металлах, но и в жидких веществах, растворах солей, кислот, щелочей. Там основным переносчиком энергии являются ионы положительного и отрицательного заряда. Например, в автомобильных аккумуляторах ток проходит через водный раствор серной кислоты.

Измерение сопротивления проводников

За единицу электросопротивления в системе СИ принят 1 Ом. Если воспользоваться законом Ома для участка электрической цепи:

I = U / R,

где:

• I – ток, протекающий в цепи;
• U – напряжение;
• R – электросопротивление.

преобразуя формулу R = U / I, можно сказать, что 1 Ом равен отношению напряжения в 1 Вольт к току в 1 Ампер.

R в данной формуле величина постоянная и не зависит от величин напряжения и тока.

Для более крупных значений применяются единицы:

• 1 кОм = 1 000 Ом;
• 1 МОм = 1 000 000 Ом;
• 1 ГОм = 1 000 000 000 Ом.

От чего зависит электросопротивление проводника

В первую очередь оно зависит от материала, из которого сделан соединитель. Разные металлы по-разному препятствуют прохождению электрического тока.  Известно, что серебро, медь, алюминий хорошо проводят электроток, а сталь значительно хуже.

Существует понятие удельного электросопротивления материала, которое обозначили греческой буквой р (ро).  Эта характеристика зависит только от внутренних свойств вещества, из которого изготовлен проводник. Но его полное сопротивление будет зависть еще и от длины и площади сечения. Вот формула, которая связывает все эти величины:

R = р * L /S,

где:

• р – удельное сопротивление материала;
• L — длина ;
• S – площадь поперечного сечения.

Площадь сечения S в практической электротехнике принято считать в кв.мм., тогда размерность р выражается, как Ом*кв.мм/метр.

Вывод: для уменьшения электросопротивления, а значит и потерь в электроцепи, материал должен иметь минимальное удельное сопротивление, а сам проводник быть, как можно короче и иметь достаточно большое поперечное сечение.

Показатели для твердотельных материалов

Материал	Удельное электросопротивление (Ом*кв.мм/м)	Материал	Удельное электросопротивление (Ом*кв.мм/м)
Серебро	0,016	Никелин (сплав)	0,4
Медь	0,017	Манганин (сплав)	0,43
Золото	0,024	Константан (сплав)	0,5
Алюминий	0,028	Ртуть	0,98
Вольфрам	0,055	Нихром (сплав)	1,1
Сталь	0,1	Фехраль(сплав)	1,3
Свинец	0,21	Графит	13

Из таблицы видно, что для изготовления соединителей, на которых будет теряться минимальное количество электроэнергии, лучше всего подойдут серебро, медь и алюминий, а вот из фехрали и нихрома изготовят термоэлектронагреватели (ТЭНы).

Следует отметить, что все эти значения справедливы для температуры 20⁰ С. При повышении температуры удельное электросопротивление металлов растет, при понижении падает, исключение составляет Константан, его удельная характеристика меняется незначительно.

При сильном понижении температуры, близком к абсолютному нулю, сопротивление металлов может стать нулевым, наступает явление сверхпроводимости. Объясняется это тем, что ионы кристаллической решетки «замерзают», перестают колебаться, и не оказывают электронам помех в их движении.

Показатели для жидких проводников

Удельные электросопротивления растворов солей, кислот и щелочей зависят не только от их химического состава, но и от концентрации раствора. Зависимость от температуры обратная, чем у металлов. При нагреве удельное сопротивление падает, при охлаждении растет. Жидкость может замерзнуть при низких температурах и перестать проводить ток.

Наглядный пример – поведение автомобильных аккумуляторов в сильный мороз. Электролит — раствор серной кислоты, при значительных минусовых температурах (-20, -30С⁰) увеличивает внутреннее электросопротивление аккумулятора, и полноценная отдача тока стартеру становится невозможной.

Электропроводимость

В некоторых случаях удобнее пользоваться понятием проводимости электротока. Это характеристика измеряется в Сименсах (См):

G = 1/ R,

где:

• G – проводимость;
• R – сопротивление,
• а 1 См = 1/ Ом.

Пример из практики

Получив некоторые сведения об электросопротивлении, стоит провести несложный расчет, и выяснить, как влияют характеристики соединителей на параметры электрических цепей.

Вернемся к простейшей электрической схеме, состоящей из аккумулятора, лампочки и проводов:

• Напряжение аккумулятора 12,5 В.
• Лампа имеет мощность 21 Вт.
• Соединители медные, длина 1 метр х 2 шт., сечение 1,5 кв.мм.

Найдем электросопротивление проводов: R = р* L/S. Подставляем наши данные: R = 0,017*2/1,5 = 0,023 Ом.

Найдем сопротивление лампы. Ее электрическая мощность 21 Вт, при подключении к источнику питания 12,5 В. ток в цепи будет равен:

I = P/U,

где:

• I – искомый ток;
• P – мощность лампы;
• U – напряжение источника.

Подставляем числа: I = 21/12,5 = 1,68 А.

Сопротивление лампы находим по закону Ома для участка цепи. Если I = U/R, то R = U/I. Или: R = 12,5/1,68 = 7,44 Ом.

В расчете мы пренебрегли сопротивлением проводов, оно более чем в 300 раз меньше электросопротивления нагрузки.

Найдем потери мощности на проводах и сравним ее с полезной мощностью нагрузки. Нам известен ток в цепи, известны параметры соединителей, найдем мощность, теряющуюся на проводах:

P = U*I,

заменяем в формуле напряжение согласно закону Ома: U = I*R, подставляем в формулу мощности:

P = I*R*I = I² *R.

После подстановки чисел: P = 1,68² *0,023 = 0,065 Вт.

Результат отличный, соединители отнимают у нагрузки всего 0,3% мощности.

Но если подключить лампу через длинные провода, (20 метров), да еще и тонкие, сечение 0,75 кв.мм., то картина изменится. Не повторяя здесь весь расчет, можно отметить, что при таких соединителях эффективная мощность лампы снизится почти на 11%, а потери энергии на проводниках составят уже 6%.

Запомним правило — для уменьшения потерь в электрических сетях необходимо снижать электросопротивление проводов, применять медь или алюминий, по возможности сокращать длину и увеличивать сечения проводников.

Что такое сопротивление: видео

Читайте также:

• Кто изобрел электричество и в каком году
• Электрическая цепь и ее составные части
• Действие электрического тока на организм человека

Что такое сопротивление? | Hioki

Что такое сопротивление? Объяснение основ сопротивления, методов расчета и резисторов

Обзор

Если вы похожи на многих людей, возможно, вы слышали о сопротивлении, но не понимаете его. Тем не менее, вы можете не решиться спросить людей об этом сейчас. Проще говоря, сопротивление — это сила, которая противодействует потоку электричества.

Сопротивление влияет на поток электричества. Эта страница предлагает базовые знания о сопротивлении, а также подробное объяснение таких тем, как методы расчета и резисторы.

Что такое сопротивление?

Сопротивление электричеству — то есть электрическое сопротивление — это сила, противодействующая протеканию тока. Таким образом, он служит индикатором того, насколько трудно течь току. Значения сопротивления выражаются в омах (Ом).

Когда между двумя терминалами существует разность электронов, электричество будет течь от высокого к низкому. Сопротивление противодействует этому потоку. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. И наоборот, чем меньше сопротивление, тем больше ток.

Расчет сопротивления

Сопротивление можно рассчитать как значение, используя напряжение и ток в цепи.

• Сопротивление = Напряжение / ток

Эта формула известна как закон Ома. Если напряжение поддерживается постоянным, значение сопротивления будет уменьшаться по мере увеличения тока — знаменателя. И наоборот, значение сопротивления будет увеличиваться по мере уменьшения тока. Другими словами, в цепях с большими токами сопротивление низкое, а в цепях с малыми токами высокое.

В принципе, сопротивление определяется типом и температурой вещества, через которое протекает электричество, а также его длиной. Вообще говоря, электричество легче проходит через металлы из-за их низкого электрического сопротивления, которое зависит от типа металла и увеличивается в следующем порядке: серебро → медь → золото → алюминий → железо. Кроме того, сопротивление уменьшается с температурой, а повышение температуры означает увеличение сопротивления.

Кроме того, сопротивление увеличивается с увеличением длины, которую должен пройти ток. Проводники с большой площадью поперечного сечения имеют низкое сопротивление, так как по ним легче протекает электричество, а проводники с малой площадью поперечного сечения имеют более высокое сопротивление.

Связь между площадью поперечного сечения вещества и величиной протекающего тока

Что такое резисторы?

Резисторы — это электронные компоненты, препятствующие протеканию электричества в цепи. Резисторы используются в электрических цепях для регулировки тока и напряжения, почти так же, как краны используются для регулировки потока водопроводной воды. Их можно использовать не только для управления протеканием тока, но и для распределения напряжения в цепи.

Электронные схемы нуждаются в резисторах для работы в соответствующих условиях. Резисторы сделаны из материалов, которые сопротивляются потоку электричества, когда он проходит через них. Таким образом, они могут управлять потоком тока в цепи. Когда ток уменьшается резистором, избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.

Резисторы

Доступны резисторы различных типов, включая следующие основные разновидности:

• Постоянные резисторы
• Переменные резисторы
• Потенциометры

К основным типам постоянных резисторов относятся угольно-пленочные и металлопленочные резисторы с углеродным или металлическим покрытием соответственно. Эти резисторы имеют фиксированные значения сопротивления. Переменные резисторы имеют значения сопротивления, которые можно изменять. Потенциометры представляют собой тип переменного резистора, который используется для точной настройки напряжения и тока.

Переменный резистор

Методы измерения сопротивления

Сопротивление в цепи можно измерить с помощью цифрового мультиметра. Эти приборы могут измерять не только сопротивление, но также напряжение, ток и другие параметры, что делает их полезным инструментом в различных ситуациях. Чтобы использовать цифровой мультиметр, включите прибор и установите его в режим сопротивления (Ом).

При необходимости выберите диапазон на основе значения сопротивления объекта измерения. Вставьте вилку красного щупа в клемму «Ω», а вилку черного щупа в клемму COM. Затем поместите измерительные провода в контакте с обоими концами резистора. Проверьте результат измерения, отображаемый на ЖК-экране прибора. После завершения измерения отсоедините измерительные провода от резистора.

На сопротивление влияет множество факторов, включая температуру. Некоторые цифровые мультиметры имеют функцию применения поправки для учета внешних воздействий, например, в виде функции преобразования температуры измерителя сопротивления. Следовательно, рекомендуется проверять функциональность доступных моделей при покупке цифрового мультиметра.

Резисторы необходимы для обеспечения надлежащего протекания тока.

Сопротивление служит индикатором, который количественно определяет, насколько легко ток будет течь в цепи, используя омы (Ом) в качестве единицы измерения. Ток увеличивается при уменьшении сопротивления и уменьшается при увеличении сопротивления. Резисторы необходимы для обеспечения протекания тока на соответствующем уровне в цепях. Различные резисторы используются для измерения сопротивления в конкретных приложениях.

Цифровые мультиметры необходимы для измерения правильности работы резисторов. Почему бы не попробовать измерить сопротивление, обратившись к методу, описанному выше?

How to Use

Related Products

• Digital Multimeter DT4282
• Digital Multimeter DT4256
• Resistance Meter RM3544
• Resistance Meter RM3548
• Battery HiTester BT3562A

Learn More

• How to Measure Resistance Хотите узнать об измерении сопротивления? Основные методы измерения сопротивления, меры предосторожности и сопутствующая информация

Все, что вам нужно знать об электрическом сопротивлении

В предыдущих статьях мы обсуждали напряжение и ток. На этот раз мы поговорим о третьем фундаментальном понятии в электронике — сопротивлении. В самом простом определении сопротивление — это мера противодействия протеканию тока в электрической цепи. Но давайте подробнее разберемся, что это значит!

Немного истории

В 1827 году Джордж Ом открыл и ввел термин электрическое сопротивление. Эта концепция имеет схожие параллели с механическим термином «трение». После того, как Алессандро Вольта изобрел первую электрохимическую батарею, Ом использовал ее в качестве основы для многих своих экспериментов, которые включали поиск взаимосвязи между разностью потенциалов и током. Он обнаружил, что ток и напряжение прямо пропорциональны, и это соотношение было названо законом Ома. Он обнаружил, что сопротивление представляет собой отношение между напряжением и током, как показано в приведенном ниже уравнении:

Факторы, определяющие сопротивление

Сопротивление возникает, когда электроны не могут свободно перемещаться по проводнику. Обычно это происходит из-за недостатка свободных валентных электронов во многих структурах. Это приводит к увеличению столкновений между электронами и ионами в материале. Когда происходят эти столкновения, кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую энергию, поэтому, когда большие токи сталкиваются с большим сопротивлением, выделяется много тепла.

На сопротивление проводника влияют три фактора:

• Длина проводника (L)
• Площадь поперечного сечения проводника (A)
• Удельное сопротивление материала проводника (ρ)

Это уравнение ниже показывает взаимосвязь между этими факторами:

Длина

Длина проводника влияет на значение его сопротивления. Чем длиннее проводник, тем больше сопротивление. Это связано с тем, что электроны сталкиваются с большим количеством ионов по мере прохождения. Следовательно, длина проводника пропорциональна сопротивлению проводника.

Площадь поперечного сечения

Диаметр или площадь поперечного сечения проводника также влияет на значение его сопротивления. Чем больше диаметр провода или поперечная сечение проводника, тем меньше сопротивление проводника. Сопротивление возникает из-за столкновения ионов/электронов, и если площадь поперечного сечения проводника увеличивается, увеличивается и зазор между электронами. Теперь это уменьшает количество происходящих столкновений, тем самым уменьшая сопротивление проводника.

Удельное сопротивление

Третьим фактором, влияющим на сопротивление проводника, является удельное сопротивление материала при прохождении тока (проводник). Разные материалы имеют разные значения удельного сопротивления. Как показано в уравнении выше, сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

Резистор s Типичный резистор, используемый в цепях своими руками

Резистор — это пассивный электрический компонент, добавляющий определенное значение сопротивления в электрическую цепь. Резисторы используются, среди прочего, для уменьшения тока, регулировки напряжения. Резистор функционирует путем преобразования электрической энергии в тепло и обычно состоит из нескольких медных обмоток. Толщина и длина этой медной катушки определяют фактическое значение сопротивления. Поэтому резисторы используются почти во всех электронных устройствах и гаджетах, поскольку они служат одним из самых основных компонентов электрических цепей.

Рассеиваемая мощность

Как упоминалось ранее, резисторы рассеивают мощность путем преобразования электрической энергии в тепловую. Используйте следующее уравнение для расчета потерь мощности:

Определение потерь мощности резистора также важно, так как разные резисторы имеют разную номинальную мощность. Если расчетные потери мощности резистора в цепи больше, чем номинальная мощность резистора, резистор, скорее всего, выйдет из строя из-за перегрева.

Пример задачи

Чтобы рассчитать мощность, рассеиваемую резистором в приведенной выше цепи, нам нужно определить величину тока, протекающего через цепь. Это можно рассчитать с помощью закона Ома, где I = V/R. Следовательно, 9/50 = 0,18 А. Используя уравнение P = IV, мы получаем, что мощность, рассеиваемая резистором выше, составляет 1,62 Вт. Это означает, что номинальная мощность резистора должна быть больше 1,62 Вт, чтобы избежать перегрева.

Резисторы в цепях

Когда дело доходит до установки резисторов в цепи, есть две основные конфигурации: последовательно или параллельно.

Последовательная цепь

В последовательной цепи резисторы выстраиваются один за другим. В этой конфигурации ток во всей цепи остается постоянным. Однако разность потенциалов между каждым резистором может варьироваться в зависимости от номинала каждого резистора.

Используйте это уравнение, чтобы получить общее сопротивление в последовательной цепи:

Параллельные цепи

В параллельной цепи резисторы выстроены «параллельно» друг за другом. В этой конфигурации падение напряжения на каждом резисторе остается постоянным.