Сопротивление проводника не зависит: Закон Ома • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

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.

Расчет сопротивления. Удельное сопротивление | 8 класс

Содержание

Закон Ома для участка цепи связывает три величины: $I = \frac{U}{R}$. Эти величины: сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока в проводнике и напряжение на его концах могут изменяться. Они прямо пропорциональны друг другу. Также вы знаете, что сила тока в проводнике и сопротивление связаны между собой обратной пропорциональностью.

Но дело в том, что электрическое сопротивление — величина в законе Ома постоянная. При изменениях силы тока или напряжениях она не изменяется. Сопротивление зависит исключительно от свойств проводника.

На данном уроке мы рассмотрим, от каких именно свойств проводника зависит его сопротивление, введем понятие «удельное сопротивление» и сравним его значения для разных веществ.

Опыты по установлению величин, от которых зависит сопротивление

Причина электрического сопротивления кроется во взаимодействии электронов с ионами кристаллической решетки металла. Логично предположить, что сопротивление будет зависеть от рода вещества, из которого он состоит. Также мы предположим, что есть некоторая зависимость от длины проводника и площади его поперечного сечения.

Теперь давайте проведем опыты, которые подтвердят или опровергнут наши предположения.

Соберем электрическую цепь из источника тока, ключа, амперметра и реостата. Реостат — это прибор, который позволит нам изменять силу тока в цепи. Подробнее о нем вы узнаете в отдельном уроке.

В эту цепь мы будем поочередно подключать различные проводники. К ним же параллельно подсоединим вольтметр (рисунок 1).

Рисунок 1. Определение зависимости сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Какие проводники мы будем подключать в цепь?

Вариантов может быть огромное множество. Мы рассмотрим следующие:

1. Никелиновые проволоки одинаковой толщины (с одинаковой площадью поперечных сечений), но разной длины
2. Такие же никелиновые проволоки, но теперь одинаковой длины и разной толщины (с различной площадью поперечных сечений)
3. Никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины

Каждый раз мы будем фиксировать значения силы тока в цепи, показанные амперметром. Вольтметр даст нам значения напряжения на концах каждого проводника.

Далее, используя закон Ома для участка цепи, мы сможем рассчитать сопротивление каждого проводника по формуле $I = \frac{U}{R}$.

{"questions":[{"content":"Чтобы экспериментально установить зависимость сопротивления проводника от его длины, нужно взять два проводника[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["из одного вещества с одинаковым поперечным сечением, но разной длины","Из одного вещества с разными поперечным сечением и разной длиной","из разных веществ с  разной длиной и разным поперечным сечением"],"explanations":["Чтобы выявить зависимость, все остальные параметры (кроме исследуемого) должны быть идентичны для обоих проводников.","",""],"answer":[0]}}}]}

Результаты опытов

Какие выводы мы сможем сделать после всех расчетов?

1. Из двух никелиновых проволок с одинаковой толщиной большее сопротивление имеет более длинная проволока
2. Большее сопротивление имеет та никелиновая проволока, у которой поперечное сечение меньше. При этом длина проволок была одинаковой
3. Никелиновая и нихромовая проволоки имеют разное сопротивление при одинаковых размерах

{"questions":[{"content":"Есть два проводника из одного вещества и одинаковой длины. Сопротивление будет больше у проводника[[choice-8]]","widgets":{"choice-8":{"type":"choice","options":["с меньшим поперечным сечением","с большим поперечным сечением","сопротивление проводников будет одинаковым"],"answer":[0]}}}]}

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого он состоит

Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?

Подобные опыты впервые проводил уже известный нам Георг Ом. Именно он установил следующие зависимости.

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

{"questions":[{"content":"Длина проводника и его электрическое сопротивление[[choice-11]]","widgets":{"choice-11":{"type":"choice","options":["прямо пропорциональны друг другу","обратно пропорциональны друг другу","не зависят друг от друга"],"explanations":["","Так связаны между собой площадь поперечного сечения проводника и его сопротивление. 3}$, а про единицу измерения удельного сопротивления мы поговорим чуть ниже.
{"questions":[{"content":"Удельное сопротивление проводника обозначается буквой [[choice-15]]","widgets":{"choice-15":{"type":"choice","options":["$\\rho$","$R$","$r$","$\\upsilon$"],"explanations":["","Так обозначается электрическое сопротивление (не удельное).","","Так обозначается скорость."],"answer":[0]}}}]}
По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
Используя новую величину, теперь мы можем вычислить сопротивление любого проводника.
$R = \frac{\rho l}{S}$,
где $\rho$ — удельное сопротивление проводника, $l$ — длина проводника, $S$ — площадь его поперечного сечения.
Из этой формулы для расчетов мы можем выразить и другие величины:
$l = \frac{RS}{\rho}$,
$S = \frac{\rho l}{R}$,
$\rho = \frac{RS}{l}$.
{"questions":[{"content":"Электрическое сопротивление проводника можно рассчитать по формуле [[choice-21]]","widgets":{"choice-21":{"type":"choice","options":["$R = \\frac{\\rho l}{S}$","$R = \\frac{U l}{S}$","$R = \\frac{S l}{\\rho}$","$R = \\rho lS$"],"answer":[0]}}}]}
Единица удельного сопротивления
Чтобы определить единицу измерения удельного сопротивления обратимся к формуле $\rho = \frac{RS}{l}$. 2}{м}$.","widgets":{"input-29":{"type":"input","inline":1,"answer":"13"}}}]}

Опыты показали, что при определенной температуре для каждого вещества диэлектрик может стать проводником (полупроводник). Также экспериментально доказано, что с повышением температуры удельное сопротивление металлов увеличивается.

Использование веществ для изготовления проводников и изолятов

У каких веществ самые большие значения удельного сопротивления? Конечно, у диэлектриков. Например, эбонит и фарфор практически не проводят электрический ток. Поэтому их и используют в качестве изоляторов.

Самое меньшее удельное сопротивление имеют чистые металлы. Серебро и медь — лучшие проводники электричества. 

Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике? Чаще всего для проводки электрических цепей используют медные, алюминиевые и железные провода.

В таблице 1 вы также могли обратить внимание на значения удельных сопротивлений для сплавов нескольких веществ. Они имеют достаточно большие значения. Зачем? Обычно их используют для изготовления приборов, которым необходимо для нормального функционирования иметь большое сопротивление, но все-таки пропускать ток.

{"questions":[{"content":"Из эбонита изготавливают[[choice-31]]","widgets":{"choice-31":{"type":"choice","options":["изоляторы","провода","источники тока"],"explanations":["Он обладает очень большим удельным сопротивлением.","",""],"answer":[0]}}}]}

Зависит ли значение сопротивления проводника от приложенной к нему разности потенциалов или от протекающего через него тока? Объясните? мера сопротивления протеканию тока в электрической цепи. Сопротивление измеряется в омах и соответствует греческой букве омега (\[\Omega \]). Ток течет через материал через носители заряда, и атомы, присутствующие в материале, препятствуют этим носителям заряда; это препятствие потоку носителей заряда через материал называется сопротивлением.

Полное решение:
Закон Ома. Закон Ома гласит, что сила тока (I) в проводнике прямо пропорциональна напряжению (V) в двух точках.
$V \propto {\rm I}$
Вводя в вышеприведенное уравнение константу пропорциональности сопротивления, мы приходим к обычному математическому уравнению, описывающему эту зависимость.
$V = I \times R$
Где I — ток, протекающий по проводнику в амперах, V — напряжение, измеренное на проводнике в вольтах, а R — сопротивление проводника в омах. В частности, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока.
Здесь следует иметь в виду, что здесь напряжение прямо пропорционально протекающему току, а сопротивление (R) является просто константой пропорциональности. Отсюда можно сделать вывод, что величина сопротивления не зависит ни от приложенного к проводу напряжения, ни от тока, протекающего по нему.
Сопротивление является свойством материала и не зависит от силы тока и разности потенциалов. Это зависит только от длины, площади поперечного сечения и используемого материала.
Сопротивление материала предмета во многом зависит от материала, из которого он сделан. Предметы, сделанные из электрических изоляторов, как правило, имеют очень высокое сопротивление и низкую проводимость, в то время как предметы, сделанные из электрических проводников, имеют очень низкое сопротивление и высокую проводимость. Это отношение измеряется как удельное сопротивление или проводимость
Длина – провод длиннее и имеет большее сопротивление, чем будет. Существует прямая зависимость между величиной сопротивления, с которым сталкивается заряд, и длиной провода, по которому он должен пройти. Поскольку мы знаем, что сопротивление возникает в результате столкновений между носителями заряда и атомами провода, то в более длинном проводе столкновений наверняка будет больше. Больше столкновений означает большее сопротивление.
Площадь поперечного сечения — площадь поперечного сечения проводов влияет на величину сопротивления. Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Например, вода будет течь по более широкой трубе с большей скоростью, чем по узкой. Таким же образом, чем шире провод, тем меньше сопротивление потоку электрического заряда. Когда все остальные переменные одинаковы, заряд будет течь с большей скоростью по более широким проводам с большей площадью поперечного сечения по сравнению с более тонкими проводами.
Окончательный ответ: Из приведенного выше обсуждения можно сделать вывод, что сопротивление, обеспечиваемое проводом, зависит только от длины, материала и площади поперечного сечения и не зависит от приложенного напряжения и тока, протекающего через него.

Примечание: Удельное сопротивление – определяется как электрическое сопротивление, обеспечиваемое проводником единичной площади поперечного сечения и единичной длины.
Сопротивление — это свойство используемой проволоки, которое обычно является постоянным для конкретного образца. В законе Ома можно запутаться с уравнением, но следует помнить, что используемое там сопротивление является просто константой пропорциональности и не имеет никакого отношения к приложенному напряжению или току.


Недавно обновленные страницы

Большинство эубактериальных антибиотиков получены из биологии ризобия класса 12 NEET_UG

Биоинсектициды саламин были извлечены из класса 12 Biology NEET_UG

Какое из следующих утверждений, касающихся Baculovirussess, Neet_ug

. Какое из следующих утверждений, касающихся Baculoviruses, Neet_ug

. муниципальные канализационные трубы не должны быть непосредственно 12 класса биологии NEET_UG

Очистка сточных вод осуществляется микробами A B Удобрения 12 класса биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента – это конверсия активного фермента класса 12 биологии NEET_UG

Большинство эубактериальных антибиотиков получают из биологического класса Rhizobium 12 NEET_UG

Саламиновые биоинсектициды были извлечены из биологического класса А 12 NEET_UG

12 класс биологии NEET_UG

Канализационные или городские канализационные трубы не должны быть напрямую 12 класс биологии NEET_UG

Очистка сточных вод выполняется микробами A B Удобрения 12 класс биологии NEET_UG

Иммобилизация фермента — это преобразование активного фермента класса 12 в биологии NEET_UG

Возникающие сомнения

Почему сопротивление не зависит от напряжения и тока

Физика

Рамон З.

спросил 20.05.21

Итак, в моем учебнике я читал, что напряжение пропорционально току, сопротивление постоянно, потому что сопротивление на самом деле представляет собой просто отношение p.d / I, затем в книге говорится, что сопротивление не зависит от pd, и я ?????? Я сомневаюсь, как это возможно, поскольку само определение сопротивления — это отношение pd/I ????? Спасибо, или, скорее, немного поразмыслив, я пришел к следующей причине: сопротивление не зависит от напряжения и тока только в омических компонентах, так как когда V пропорционально I, сопротивление ПОСТОЯННО, а это означает отсутствие увеличения или уменьшения напряжения и ток может изменить что-либо в сопротивлении, поскольку оно всегда будет постоянным, пока PD пропорционален I . Является ли эта причина правильным ответом?

Еще раз спасибо

Подписаться І 1

Подробнее

Отчет

1 ответ эксперта

Лучший Новейшие Самый старый

Автор: Лучшие новыеСамые старые

Дом В. ответил 20.05.21

Репетитор

5,0 (119)

Выпускник инженерного факультета Корнелла, специализирующийся на углубленных математических дисциплинах

См. таких репетиторов

Смотрите таких репетиторов

Да, это правильная идея. Сопротивление является константой, больше похожей на свойство материала самого провода цепи. R говорит вам, какой ток может протекать в ответ на напряжение, управляющее цепью (вы упомянули, что PD пропорционален I — R — это константа пропорциональности).

Можно сравнить с водой, текущей по трубе. Напряжение = давление насоса, ток = расход воды, сопротивление = размер трубы (например, большие трубы имеют меньшее сопротивление, потому что они пропускают больше воды). Изменение давления насоса никогда не повлияет на размер трубы, только протолкнет больше/меньше воды.

https://en.