Qu'est-ce que la résistance ohmique. Résistance électrique - Savoir Hypermarché

Résistance du conducteur - la capacité d'un matériau à résister à l'écoulement courant électrique. Notamment le cas de l'effet de peau des tensions alternatives haute fréquence.

Définitions physiques

Les matériaux sont divisés en classes selon la résistivité. La valeur considérée - la résistance - est considérée comme la clé, elle permettra d'effectuer la gradation de toutes les substances présentes dans la nature :

Conducteurs - matériaux avec une résistivité jusqu'à 10 μΩ m S'applique à la plupart des métaux, graphite.
Diélectriques - résistivité 100 MΩ m - 10 PΩ m Le préfixe Peta est utilisé dans le contexte du quinzième degré de dix.
Les semi-conducteurs sont un groupe de matériaux électriques dont la résistivité va des conducteurs aux diélectriques.

On appelle résistivité, permettant de caractériser les paramètres d'un fil coupé de 1 mètre de long, zone 1 mètre carré. La plupart du temps, il est difficile d'utiliser des chiffres. La section d'un câble réel est beaucoup plus petite. Par exemple, pour PV-3, la zone est de dizaines de millimètres. Le calcul est simplifié si vous utilisez les unités Ohm sq. mm / m (voir Fig.).

Résistivité des métaux

La résistivité est notée lettre grecque"ro", pour obtenir un indice de résistance, multipliez la valeur par la longueur, en divisant par la surface de l'échantillon. La conversion entre les unités de mesure standard Ohm m plus souvent utilisées pour le calcul montre : la relation est établie par la sixième puissance de dix. Parfois, il sera possible de trouver des informations concernant la résistivité du cuivre parmi les valeurs tabulaires :

168 μΩ m;
0,00175 ohm carré. mmm.

Il est facile de s'assurer que les nombres diffèrent d'environ 4%, assurez-vous en coulant les unités. Cela signifie que les chiffres sont donnés pour la qualité du cuivre. Si des calculs exacts sont nécessaires, la question est spécifiée en plus, séparément. Les informations sur la résistivité de l'échantillon sont obtenues de manière purement empirique. Un morceau de fil de section et de longueur connues est connecté aux contacts du multimètre. Pour obtenir une réponse, vous devez diviser les lectures par la longueur de l'échantillon, multiplier par la surface de la section transversale. Dans les tests, il est censé choisir un échantillon plus authentique, minimisant l'erreur. Une partie importante des testeurs est dotée d'une précision insuffisante pour obtenir des valeurs valides.

Ainsi, il est gênant pour ceux qui ont peur des physiciens, qui cherchent désespérément à maîtriser les multimètres chinois, de travailler avec la résistivité. Il est beaucoup plus facile de prendre une coupe finie (de plus grande longueur), d'évaluer le paramètre d'une pièce complète. En pratique, les fractions d'Ohm jouent un petit rôle, ces actions sont effectuées pour estimer les pertes. Directement déterminé par la résistance active de la section de circuit et dépend quadratiquement du courant. Compte tenu de ce qui précède, nous notons : les conducteurs en génie électrique sont généralement divisés en deux catégories selon leur applicabilité :

Matériaux de haute conductivité, haute résistance. Les premiers sont utilisés pour créer des câbles, les seconds - des résistances (résistances). Il n'y a pas de distinction claire dans les tableaux, l'aspect pratique est pris en compte. L'argent à faible résistance n'est pas du tout utilisé pour créer des fils, rarement pour les contacts d'appareils. Pour des raisons évidentes.
Des alliages à haute élasticité sont utilisés pour créer des pièces souples conductrices de courant : ressorts, pièces travaillantes de contacteurs. La résistance doit généralement être réduite au minimum. Il est clair que le cuivre ordinaire, qui a un haut degré de plasticité, est fondamentalement inadapté à ces fins.
Alliages à coefficient de dilatation thermique élevé ou faible. Les premiers servent de base à la création de plaques bimétalliques qui servent structurellement de base. Ces derniers forment un groupe d'alliages d'invar. Souvent requis là où c'est important Forme géométrique. Aux porte-filaments (remplaçant le tungstène coûteux) et aux jonctions étanches au vide à la jonction avec le verre. Mais encore plus souvent, les alliages Invar n'ont rien à voir avec l'électricité, ils sont utilisés dans le cadre de machines-outils et d'appareils.

La formule pour relier la résistivité à la valeur ohmique

Base physique de la conductivité électrique

La résistance du conducteur est reconnue comme l'inverse de la conductivité électrique. Dans la théorie moderne, il n'a pas été complètement établi comment se produit le processus de génération actuelle. Les physiciens se sont souvent heurtés à un mur, observant un phénomène qui ne pouvait en aucune manière être expliqué du point de vue des concepts précédemment avancés. Aujourd'hui, la théorie des bandes est considérée comme dominante. Il est nécessaire de donner une brève excursion dans le développement des idées sur la structure de la matière.

Initialement, on supposait que la substance était représentée par une substance chargée positivement, des électrons y flottaient. C'est ce que pensait le célèbre Lord Kelvin (né Thomson), qui a donné son nom à l'unité de mesure de la température absolue. Pour la première fois fait une hypothèse sur la structure planétaire des atomes Rutherford. La théorie avancée en 1911 était basée sur le fait que le rayonnement alpha était dévié par des substances à grande dispersion (les particules individuelles modifiaient l'angle de vol de manière très significative). Sur la base des conditions préalables existantes, l'auteur a conclu que la charge positive de l'atome est concentrée à l'intérieur d'une petite région de l'espace, appelée noyau. Le fait de cas individuels d'une forte déviation de l'angle de vol est dû au fait que la trajectoire de la particule s'est déroulée à proximité immédiate du noyau.

Ainsi, les limites des dimensions géométriques sont fixées éléments individuels et pour différentes substances. Nous avons conclu que le diamètre du noyau d'or s'inscrit dans la région de 3 pm (pico est un préfixe à la puissance moins douzième de dix). La poursuite du développement La théorie de la structure des substances a été réalisée par Bohr en 1913. Sur la base de l'observation du comportement des ions hydrogène, il a conclu que la charge d'un atome est l'unité, et la masse a été déterminée à environ un seizième du poids de l'oxygène. Bohr a suggéré que l'électron est retenu par les forces d'attraction déterminées par Coulomb. Par conséquent, quelque chose empêche de tomber sur le noyau. Bohr a suggéré que la force centrifuge résultant de la rotation de la particule en orbite est à blâmer.

Une importante modification de la mise en page a été faite par Sommerfeld. Autorisé l'ellipticité des orbites, introduit deux nombres quantiques décrivant la trajectoire – n et k. Bohr a remarqué que la théorie de Maxwell pour le modèle échoue. Une particule en mouvement doit générer un champ magnétique dans l'espace, puis l'électron tomberait progressivement sur le noyau. Par conséquent, nous devons admettre qu'il existe des orbites sur lesquelles le rayonnement d'énergie dans l'espace ne se produit pas. C'est facile à voir : les hypothèses se contredisent, rappelant encore une fois : la résistance du conducteur, comme quantité physique, les physiciens d'aujourd'hui sont incapables d'expliquer.

Pourquoi? La théorie des zones a choisi comme base les postulats de Bohr, qui disent : les positions des orbites sont discrètes, elles sont calculées à l'avance, les paramètres géométriques sont reliés par des relations. Les conclusions du scientifique devaient être complétées par la mécanique ondulatoire, puisque la modèles mathématiquesétaient impuissants à expliquer certains phénomènes. Théorie moderne dit : pour chaque substance il y a trois zones à l'état d'électrons :

La bande de valence des électrons fortement liés aux atomes. Il faut beaucoup d'énergie pour rompre le lien. Les électrons de la bande de valence ne participent pas à la conduction.
La bande de conduction, les électrons, lorsqu'une intensité de champ se produit dans une substance, forment un courant électrique (un mouvement ordonné des porteurs de charge).
La zone interdite est la région des états d'énergie où les électrons ne peuvent pas être dans des conditions normales.

L'expérience inexplicable de Jung

Selon la théorie des bandes, la bande de conduction d'un conducteur chevauche la bande de valence. Un nuage d'électrons se forme, facilement emporté par la tension champ électrique, formant un courant. Pour cette raison, la résistance du conducteur est si faible. De plus, les scientifiques font de vains efforts pour expliquer ce qu'est un électron. On sait seulement qu'une particule élémentaire présente des propriétés ondulatoires et corpusculaires. Le principe d'incertitude d'Heisenberg remet les faits en place : il est impossible avec 100 % de probabilité de déterminer simultanément la position d'un électron et d'une énergie.

Quant à la partie empirique, les scientifiques ont remarqué que l'expérience de Young avec des électrons donne un résultat intéressant. Le scientifique a fait passer un flux de photons à travers deux fentes proches du bouclier, un motif d'interférence a été obtenu, composé d'une série de franges. Ils ont suggéré de faire un test avec des électrons, un effondrement s'est produit :

Si des électrons passent dans un faisceau en contournant deux fentes, un motif d'interférence se forme. C'est comme si les photons se déplaçaient.
Si les électrons sont tirés un par un, rien ne change. Donc... une particule se réfléchit sur elle-même, existe à la fois en plusieurs endroits ?
Puis ils ont commencé à essayer de fixer le moment où l'électron a traversé le plan du bouclier. Et… le motif d'interférence a disparu. Il y avait deux points en face des fissures.

L'effet est impuissant à expliquer avec point scientifique vision. Il s'avère que les électrons "devinent" l'observation en cours, cessent de présenter des propriétés ondulatoires. Montre les limites des idées modernes de la physique. Ce serait bien si vous pouviez en profiter ! Un autre homme de science a proposé d'observer les particules alors qu'elles avaient déjà traversé l'espace (volant dans une certaine direction). Et quoi? Encore une fois, les électrons ne présentent plus de propriétés ondulatoires.

Il s'avère, particules élémentaires remonté dans le temps. Au moment où ils passaient l'écart. Pénétré dans le mystère du futur, sachant s'il y aura surveillance. Le comportement a été ajusté en fonction du fait. De toute évidence, la réponse ne peut pas être un coup dans le mille. Le mystère attend toujours d'être résolu. Soit dit en passant, la théorie d'Einstein, avancée au début du XXe siècle, est aujourd'hui réfutée : des particules ont été trouvées dont la vitesse dépasse la vitesse de la lumière.

Comment se forme la résistance des conducteurs ?

Les vues modernes disent: les électrons libres se déplacent le long du conducteur à une vitesse d'environ 100 km / s. Sous l'action du champ qui surgit à l'intérieur, la dérive est ordonnée. La vitesse de déplacement des porteurs le long des lignes de tension est faible, quelques centimètres par minute. Au cours du mouvement, les électrons entrent en collision avec les atomes du réseau cristallin, une certaine quantité d'énergie est convertie en chaleur. Et la mesure de cette transformation est généralement appelée la résistance du conducteur. Plus c'est haut, plus énergie électrique se transforme en chaleur. C'est le principe de fonctionnement des radiateurs.

Parallèlement au contexte se trouve l'expression numérique de la conductivité du matériau, visible sur la figure. Pour obtenir une résistance, il est nécessaire de diviser l'unité par le nombre spécifié. Le cours des transformations ultérieures est discuté ci-dessus. On peut voir que la résistance dépend des paramètres - le mouvement de température des électrons et la longueur de leur parcours libre, qui mène directement à la structure réseau cristallin substances. Explication - la résistance des conducteurs est différente. Le cuivre contient moins d'aluminium.

§ quinze. Résistance électrique

Le mouvement dirigé des charges électriques dans tout conducteur est entravé par les molécules et les atomes de ce conducteur. Par conséquent, la section externe du circuit et la section interne (à l'intérieur de la source d'énergie elle-même) interfèrent avec le passage du courant. La valeur caractérisant la résistance d'un circuit électrique au passage du courant électrique est appelée résistance électrique.
La source d'énergie électrique, incluse dans un circuit électrique fermé, consomme de l'énergie pour vaincre la résistance des circuits externes et internes.
La résistance électrique est désignée par la lettre r et est représenté dans les diagrammes comme indiqué sur la Fig. 14, a.

L'unité de résistance est l'ohm. Ohm appelée résistance électrique d'un tel conducteur linéaire dans lequel, avec une différence de potentiel constante d'un volt, un courant d'un ampère circule, c'est-à-dire

Lors de la mesure de résistances élevées, des unités de mille et un million de fois plus d'ohms sont utilisées. Ils sont appelés kiloohm ( com) et mégohm ( Maman), 1 com = 1000 ohm; 1 Maman = 1 000 000 ohm.
À diverses substances contient un nombre différent d'électrons libres, et les atomes entre lesquels ces électrons se déplacent ont une disposition différente. Par conséquent, la résistance des conducteurs au courant électrique dépend du matériau à partir duquel ils sont fabriqués, de la longueur et de la surface. la Coupe transversale conducteur. Si deux conducteurs du même matériau sont comparés, le conducteur le plus long a plus de résistance à aires égales sections transversales, et un conducteur avec une grande section transversale a moins de résistance à longueurs égales.
Pour une évaluation relative des propriétés électriques du matériau conducteur, sa résistivité sert. Résistivité est la résistance d'un conducteur métallique d'une longueur de 1 m et section transversale 1 millimètre 2 ; noté par la lettre ρ, et se mesure en
Si un conducteur constitué d'un matériau de résistivité ρ a une longueur je mètres et section transversale q millimètres carrés, alors la résistance de ce conducteur

La formule (18) montre que la résistance du conducteur est directement proportionnelle à la résistivité du matériau à partir duquel il est fabriqué, ainsi qu'à sa longueur, et inversement proportionnelle à la section transversale.
La résistance des conducteurs dépend de la température. La résistance des conducteurs métalliques augmente avec l'augmentation de la température. Cette dépendance est assez compliquée, mais dans une plage relativement étroite de changements de température (jusqu'à environ 200 ° C), on peut supposer que pour chaque métal, il existe un certain coefficient de résistance, dit de température (alpha), qui exprime le augmentation de la résistance du conducteur Δ r lorsque la température change de 1 ° C, référé à 1 ohm résistance initiale.
Ainsi, le coefficient de température de résistance

et augmentation de la résistance

Δ r = r 2 - r 1 = a r 2 (J 2 - J 1) (20)

où r 1 - résistance du conducteur à température J 1 ;
r 2 - résistance du même conducteur à une température J 2 .
Expliquons l'expression du coefficient de température de résistance avec un exemple. Supposons qu'un fil linéaire en cuivre à une température J 1 = 15° a une résistance r 1 = 50 ohm, et à une température J 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Par conséquent, l'augmentation de la résistance lorsque la température change de 75 - 15 \u003d 60 ° est de 62 - 50 \u003d 12 ohm. Ainsi, l'augmentation de résistance correspondant à une variation de température de 1° est égale à :

Le coefficient de température de résistance pour le cuivre est égal à l'augmentation de la résistance divisée par 1 ohm résistance initiale, c'est-à-dire divisée par 50 :

A partir de la formule (20), il est possible d'établir la relation entre les résistances r 2 et r 1:

(21)

Il convient de garder à l'esprit que cette formule n'est qu'une expression approximative de la dépendance de la résistance à la température et ne peut pas être utilisée pour mesurer des résistances à des températures supérieures à 100 ° C.
Les résistances réglables sont appelées rhéostats(Fig. 14, b). Les rhéostats sont constitués de fils à haute résistivité, comme le nichrome. La résistance des rhéostats peut varier uniformément ou par paliers. Des rhéostats liquides sont également utilisés, qui sont un récipient métallique rempli d'une sorte de solution qui conduit le courant électrique, par exemple, une solution de soude dans l'eau.
La capacité d'un conducteur à faire passer le courant électrique est caractérisée par la conductivité, qui est l'inverse de la résistance, et est indiquée par la lettre g. L'unité SI de la conductivité est (siemens).

Ainsi, la relation entre la résistance et la conductivité d'un conducteur est la suivante.

Par résistance électrique, on entend toute résistance qui détecte un courant lors de son passage dans un circuit fermé, affaiblissant ou inhibant la libre circulation des charges électriques.

Jpg?x15027" alt="(!LANG : Mesurer la résistance avec un multimètre" width="600" height="490">!}

Mesurer la résistance avec un multimètre

Le concept physique de résistance

Les électrons, lors du passage du courant, circulent dans un conducteur de manière organisée en fonction de la résistance qu'ils rencontrent en cours de route. Plus cette résistance est faible, plus l'ordre existant dans le microcosme des électrons est grand. Mais lorsque la résistance est élevée, ils commencent à entrer en collision les uns avec les autres et à sécréter l'énérgie thermique. À cet égard, la température du conducteur augmente toujours légèrement, d'autant plus que les électrons trouvent une résistance à leur mouvement.

Les matériaux utilisés

Tous les métaux connus sont plus ou moins résistants au passage du courant, y compris les meilleurs conducteurs. L'or et l'argent ont le moins de résistance, mais ils sont chers, donc le matériau le plus couramment utilisé est le cuivre, qui a une conductivité électrique élevée. L'aluminium est utilisé à plus petite échelle.

Le fil de nichrome a la plus grande résistance au passage du courant (un alliage de nickel (80%) et de chrome (20%)). Il est largement utilisé dans les résistances.

Un autre matériau de résistance largement utilisé est le carbone. À partir de là, des résistances fixes et des rhéostats sont fabriqués pour être utilisés dans circuits électroniques. Des résistances fixes et des potentiomètres sont utilisés pour contrôler les valeurs de courant et de tension, par exemple, lors du contrôle du volume et de la tonalité des amplificateurs audio.

Calcul de la résistance

Pour calculer la valeur de la résistance de charge, la formule dérivée de la loi d'Ohm est utilisée comme principale si les valeurs de courant et de tension sont connues :

L'unité de mesure est Ohm.

Pour connexion série résistances, la résistance totale est trouvée en additionnant les valeurs individuelles :

R = R1 + R2 + R3 + …..

À connexion parallèle l'expression est utilisée :

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Et comment trouver la résistance électrique d'un fil, compte tenu de ses paramètres et de sa matière de fabrication ? Il existe une autre formule de résistance pour cela :

R \u003d ρ x l / S, où :

l est la longueur du fil,
S sont les dimensions de sa section transversale,
ρ est la résistance volumique spécifique du matériau du fil.

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-600x417.png?.png 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-768x533..png 792w" tailles="(largeur max : 600px) 100vw, 600px">

Formule de résistance

Les dimensions géométriques du fil peuvent être mesurées. Mais pour calculer la résistance à l'aide de cette formule, vous devez connaître le coefficient ρ.

Important! battre les valeurs la résistance volumique a déjà été calculée pour différents matériaux et résumés dans des tableaux spéciaux.

La valeur du coefficient permet de comparer la résistance différents types conducteurs à une température donnée en fonction de leur propriétés physiques peu importe la taille. Cela peut être illustré par des exemples.

Exemple de calcul de résistance électrique fil de cuivre, 500 m de long :

Si les dimensions de la section de fil sont inconnues, vous pouvez mesurer son diamètre avec un pied à coulisse. Disons que c'est 1,6 mm;
Lors du calcul de la section transversale, la formule est utilisée:

Alors S = 3,14 x (1,6 / 2)² = 2 mm² ;

D'après le tableau, nous avons trouvé la valeur de ρ pour le cuivre, égale à 0,0172 Ohm x m/mm² ;
Maintenant, la résistance électrique du conducteur calculé sera :

R \u003d ρ x l / S \u003d 0,0172 x 500/2 \u003d 4,3 ohms.

Un autre exemple– fil nichrome de section 0,1 mm², longueur 1 m :

L'indice ρ pour le nichrome est de 1,1 Ohm x m/mm² ;
R \u003d ρ x l / S \u003d 1,1 x 1 / 0,1 \u003d 11 ohms.

Deux exemples montrent clairement qu'un fil de nichrome d'un mètre de long avec une section 20 fois plus petite a une résistance électrique 2,5 fois supérieure à 500 mètres de fil de cuivre.

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-6-768x381..jpg 960w

Résistivité de certains métaux

Important! La résistance est influencée par la température, avec l'augmentation de laquelle elle augmente et, inversement, diminue avec une diminution.

Impédance

L'impédance est un terme plus général pour la résistance qui prend en compte une charge réactive. Calcul de la résistance de boucle courant alternatif est de calculer l'impédance.

Alors qu'une résistance fournit une résistance dans un but spécifique, la réactive est un sous-produit malheureux de certains composants de circuits électriques.

Deux types de réactance :

Inductif. Créé par des bobines. Formule de calcul:

X (L) = 2π x f x L, où :

f est la fréquence actuelle (Hz),
L - inductance (H);

Capacitif. Créé par des condensateurs. Calculé selon la formule :

X (C) = 1/(2π x f x C),

où C est la capacité (F).

Comme son homologue actif, la réactance est exprimée en ohms et limite également le passage du courant dans la boucle. S'il y a à la fois une capacité et une inductance dans le circuit, alors la résistance totale est :

X = X (L) - X (C).

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-3.jpg 622w

Réactance active, inductive et capacitive

Important!À partir des formules de charge réactive, suivez fonctionnalités intéressantes. Avec une augmentation de la fréquence du courant alternatif et de l'inductance, X (L) augmente. Inversement, plus la fréquence et la capacité sont élevées, plus X (C) est petit.

Trouver l'impédance (Z) n'est pas une simple addition des composants actifs et réactifs :

Z = √ (R² + X²).

Exemple 1

Une bobine dans un circuit avec un courant à fréquence industrielle a une résistance active de 25 Ohms et une inductance de 0,7 H. Vous pouvez calculer l'impédance :

X (L) \u003d 2π x f x L \u003d 2 x 3,14 x 50 x 0,7 \u003d 218,45 ohms;
Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218,45²) = 219,9 ohms.

tg φ \u003d X (L) / R \u003d 218,45 / 25 \u003d 8,7.

L'angle φ est approximativement égal à 83 degrés.

Exemple 2

Il y a un condensateur d'une capacité de 100 microfarads et d'une résistance interne de 12 ohms. Vous pouvez calculer l'impédance :

X (C) \u003d 1 / (2π x f x C) \u003d 1 / 2 x 3,14 x 50 x 0, 0001 \u003d 31,8 ohms;
Z \u003d √ (R² + X (C)²) \u003d √ (12² + 31,8²) \u003d 34 ohms.

Sur Internet, vous pouvez trouver un calculateur en ligne pour simplifier le calcul de la résistance et de l'impédance de l'ensemble du circuit électrique ou de ses sections. Là, il vous suffit de conserver vos données calculées et d'enregistrer les résultats du calcul.

Vidéo

Le concept de résistance électrique et de conductivité

Tout corps traversé par un courant électrique lui oppose une certaine résistance. La propriété d'un matériau conducteur d'empêcher le passage du courant électrique à travers lui est appelée résistance électrique.

La théorie électronique explique ainsi l'essence de la résistance électrique des conducteurs métalliques. Lorsqu'ils se déplacent le long d'un conducteur, les électrons libres rencontrent des atomes et d'autres électrons d'innombrables fois sur leur chemin et, en interagissant avec eux, perdent inévitablement une partie de leur énergie. Les électrons éprouvent, pour ainsi dire, une résistance à leur mouvement. Divers conducteurs métalliques ayant différents structure atomique, ont une résistance différente au courant électrique.

Exactement la même chose explique la résistance des conducteurs liquides et des gaz au passage du courant électrique. Cependant, il ne faut pas oublier que dans ces substances, ce ne sont pas des électrons, mais des particules chargées de molécules qui rencontrent une résistance lors de leur mouvement.

La résistance est indiquée par les lettres latines R ou r.

L'ohm est pris comme unité de résistance électrique.

Ohm est la résistance d'une colonne de mercure de 106,3 cm de haut avec une section de 1 mm2 à une température de 0°C.

Si, par exemple, la résistance électrique du conducteur est de 4 ohms, alors elle s'écrit comme suit : R \u003d 4 ohms ou r \u003d 4 ohms.

Pour mesurer la résistance d'une grande valeur, une unité appelée mégohm est adoptée.

Un még est égal à un million d'ohms.

Plus la résistance du conducteur est élevée, moins il conduit le courant électrique et, à l'inverse, plus la résistance du conducteur est faible, plus il est facile pour le courant électrique de traverser ce conducteur.

Par conséquent, pour caractériser le conducteur (en termes de passage du courant électrique à travers lui), on peut considérer non seulement sa résistance, mais aussi l'inverse de la résistance et s'appelle la conductivité.

conductivité électrique La capacité d'un matériau à faire passer un courant électrique à travers lui-même est appelée.

Puisque la conductivité est l'inverse de la résistance, elle est exprimée en 1 / R, la conductivité est notée Lettre latine g.

L'influence du matériau conducteur, ses dimensions et température ambiante sur la valeur de la résistance électrique

La résistance de divers conducteurs dépend du matériau à partir duquel ils sont fabriqués. Caractériser la résistance électrique divers matériaux introduit le concept de la soi-disant résistivité.

Résistivité est la résistance d'un conducteur de 1 m de long et d'une section de 1 mm2. La résistivité est désignée par la lettre grecque p. Chaque matériau à partir duquel le conducteur est fabriqué a sa propre résistivité.

Par exemple, la résistivité du cuivre est de 0,017, c'est-à-dire qu'un conducteur en cuivre de 1 m de long et de 1 mm2 de section a une résistance de 0,017 ohms. La résistivité de l'aluminium est de 0,03, la résistivité du fer est de 0,12, la résistivité du constantan est de 0,48, la résistivité du nichrome est de 1-1,1.

La résistance d'un conducteur est directement proportionnelle à sa longueur, c'est-à-dire que plus le conducteur est long, plus sa résistance électrique est élevée.

La résistance d'un conducteur est inversement proportionnelle à sa section transversale, c'est-à-dire que plus le conducteur est épais, plus sa résistance est faible et, inversement, plus le conducteur est fin, plus sa résistance est élevée.

Pour mieux comprendre cette relation, imaginez deux paires de vaisseaux communicants, une paire de vaisseaux ayant un tube de connexion mince et l'autre un tube épais. Il est clair que lorsque l'un des récipients (chaque paire) est rempli d'eau, sa transition vers un autre récipient à travers un tube épais se fera beaucoup plus rapidement qu'à travers un tube fin, c'est-à-dire qu'un tube épais offrira moins de résistance à l'écoulement de l'eau. De même, il est plus facile à un courant électrique de passer dans un conducteur épais que dans un mince, c'est-à-dire que le premier lui offre moins de résistance que le second.

La résistance électrique d'un conducteur est égale à la résistance spécifique du matériau à partir duquel ce conducteur est fabriqué, multipliée par la longueur du conducteur et divisée par l'aire de la section transversale du conducteur:

R = R l / S,

Où - R - résistance du conducteur, ohm, l - longueur du conducteur en m, S - section du conducteur, mm 2.

Aire de section d'un conducteur rond calculé par la formule :

S = π ré 2 / 4

Où π - valeur constante égale à 3,14 ; d est le diamètre du conducteur.

Et ainsi la longueur du conducteur est déterminée:

l = S R / p ,

Cette formule permet de déterminer la longueur du conducteur, sa section et sa résistivité, si les autres grandeurs comprises dans la formule sont connues.

S'il est nécessaire de déterminer la section transversale du conducteur, la formule est réduite à la forme suivante:

S = R l / R

En transformant la même formule et en résolvant l'égalité par rapport à p, on trouve la résistivité du conducteur :

R = R S / l

La dernière formule doit être utilisée dans les cas où la résistance et les dimensions du conducteur sont connues, et son matériau est inconnu et, de plus, il est difficile de déterminer par apparence. Pour ce faire, il est nécessaire de déterminer la résistivité du conducteur et, à l'aide du tableau, de trouver un matériau qui a une telle résistivité.

Une autre raison qui affecte la résistance des conducteurs est la température.

Il a été établi qu'avec l'augmentation de la température, la résistance des conducteurs métalliques augmente et diminue avec la diminution. Cette augmentation ou diminution de la résistance pour les conducteurs en métal pur est presque la même et est en moyenne de 0,4 % par 1 °C. La résistance des conducteurs liquides et du charbon diminue avec l'augmentation de la température.

La théorie électronique de la structure de la matière donne l'explication suivante pour l'augmentation de la résistance des conducteurs métalliques avec l'augmentation de la température. Lorsqu'il est chauffé, le conducteur reçoit de l'énergie thermique, qui est inévitablement transférée à tous les atomes de la substance, ce qui augmente l'intensité de leur mouvement. Le mouvement accru des atomes crée plus de résistance au mouvement dirigé des électrons libres, c'est pourquoi la résistance du conducteur augmente. Lorsque la température diminue, il y a De meilleures conditions pour le mouvement dirigé des électrons, et la résistance du conducteur diminue. Ceci explique un phénomène intéressant - supraconductivité des métaux.

Supraconductivité, c'est-à-dire une diminution de la résistance des métaux à zéro, se produit avec un énorme température négative- 273° C, appelé zéro absolu. À une température de zéro absolu, les atomes métalliques semblent se figer sur place, sans entraver du tout le mouvement des électrons.

La loi d'Ohm est la loi fondamentale des circuits électriques. En même temps, cela nous permet d'expliquer de nombreux phénomènes naturels. Par exemple, on peut comprendre pourquoi l'électricité ne « bat » pas les oiseaux qui se posent sur les fils. Pour la physique, la loi d'Ohm est extrêmement importante. Sans sa connaissance, il serait impossible de créer des circuits électriques stables ou il n'y aurait pas d'électronique du tout.

Dépendance I = I(U) et sa valeur

L'histoire de la découverte de la résistance des matériaux est directement liée à la caractéristique courant-tension. Ce que c'est? Prenons un circuit à courant électrique constant et considérons n'importe lequel de ses éléments : une lampe, un tube à gaz, un conducteur métallique, une fiole d'électrolyte, etc.

En modifiant la tension U (souvent appelée V) appliquée à l'élément en question, nous suivrons l'évolution de l'intensité du courant (I) qui le traverse. En conséquence, nous obtiendrons une dépendance de la forme I \u003d I (U), appelée "caractéristique de tension de l'élément" et est un indicateur direct de ses propriétés électriques.

La caractéristique volt-ampère peut sembler différente pour différents éléments. Sa forme la plus simple est obtenue en considérant un conducteur métallique, ce qui fut fait par Georg Ohm (1789 - 1854).

La caractéristique courant-tension est une relation linéaire. Son graphique est donc une droite.

La loi dans sa forme la plus simple

Les recherches d'Ohm sur les caractéristiques courant-tension des conducteurs ont montré que l'intensité du courant à l'intérieur d'un conducteur métallique est proportionnelle à la différence de potentiel à ses extrémités (I ~ U) et inversement proportionnelle à un certain coefficient, c'est-à-dire I ~ 1/R. Ce coefficient a commencé à s'appeler "résistance du conducteur", et l'unité de mesure de la résistance électrique était Ohm ou V/A.

Il convient de noter encore une chose. La loi d'Ohm est souvent utilisée pour calculer la résistance dans les circuits.

Le libellé de la loi

La loi d'Ohm dit que l'intensité du courant (I) d'une seule section du circuit est proportionnelle à la tension dans cette section et inversement proportionnelle à sa résistance.

Il est à noter que sous cette forme la loi ne reste vraie que pour un tronçon homogène de la chaîne. Homogène est la partie du circuit électrique qui ne contient pas de source de courant. Comment utiliser la loi d'Ohm dans un circuit non homogène sera discuté ci-dessous.

Plus tard, il a été établi expérimentalement que la loi reste valable pour les solutions d'électrolyte dans un circuit électrique.

La signification physique de la résistance

La résistance est la propriété des matériaux, des substances ou des milieux d'empêcher le passage du courant électrique. Quantitativement, une résistance de 1 ohm signifie qu'un courant électrique de 1 A peut passer dans un conducteur sous une tension de 1 V à ses extrémités.

Résistance électrique spécifique

Il a été établi expérimentalement que la résistance du courant électrique du conducteur dépend de ses dimensions : longueur, largeur, hauteur. Et aussi sur sa forme (sphère, cylindre) et le matériau dont il est fait. Ainsi, la formule de résistivité, par exemple, d'un conducteur cylindrique homogène sera: R \u003d p * l / S.

Si nous mettons s \u003d 1 m 2 et l \u003d 1 m dans cette formule, alors R sera numériquement égal à p. À partir de là, l'unité de mesure du coefficient de résistivité du conducteur en SI est calculée - c'est Ohm * m.

Dans la formule de résistivité, p est le coefficient de traînée donné par propriétés chimiques matériau à partir duquel le conducteur est fabriqué.

Pour considérer la forme différentielle de la loi d'Ohm, il est nécessaire de considérer quelques concepts supplémentaires.

Comme vous le savez, le courant électrique est un mouvement strictement ordonné de toutes les particules chargées. Par exemple, dans les métaux, les porteurs de courant sont les électrons, et dans les gaz conducteurs, les ions.

Prenons un cas trivial où tous les porteurs de courant sont homogènes - un conducteur métallique. Distinguons mentalement un volume infiniment petit dans ce conducteur et notons u la vitesse moyenne (dérive, ordonnée) des électrons dans le volume donné. En outre, notons n la concentration de porteurs de courant par unité de volume.

Dessinons maintenant une aire infinitésimale dS perpendiculaire au vecteur u et construisons le long de la vitesse un cylindre infinitésimal de hauteur u*dt, où dt désigne le temps mis par tous les porteurs de vitesse courants contenus dans le volume considéré pour traverser l'aire dS.

Dans ce cas, la charge égale à q \u003d n * e * u * dS * dt sera transférée par des électrons à travers la zone, où e est la charge de l'électron. Ainsi, la densité de courant électrique est un vecteur j = n * e * u, indiquant la quantité de charge transférée par unité de temps à travers une unité de surface.

L'un des avantages de la définition différentielle de la loi d'Ohm est que l'on peut souvent se débrouiller sans calculer la résistance.

Charge électrique. Intensité du champ électrique

L'intensité du champ ainsi que charge électrique est un paramètre fondamental dans la théorie de l'électricité. En même temps, une représentation quantitative de ceux-ci peut être obtenue à partir de expériences simplesà la disposition des étudiants.

Pour simplifier le raisonnement, nous considérerons un champ électrostatique. C'est champ électrique, qui ne change pas avec le temps. Un tel champ peut être créé par des charges électriques stationnaires.

De plus, pour nos besoins, une charge de test est nécessaire. Dans sa capacité, nous utiliserons un corps chargé - si petit qu'il n'est pas capable de provoquer des perturbations (redistribution des charges) dans les objets environnants.

Considérons tour à tour deux charges d'essai prises, placées successivement en un point de l'espace, qui est sous l'influence d'un champ électrostatique. Il s'avère que les charges seront soumises à une influence invariante dans le temps de sa part. Soient F 1 et F 2 les forces agissant sur les charges.

À la suite de la généralisation des données expérimentales, il a été constaté que les forces F 1 et F 2 sont dirigées soit dans une direction, soit dans des directions opposées, et que leur rapport F 1 /F 2 est indépendant du point de l'espace où les charges d'essai ont été placés en alternance. Par conséquent, le rapport F 1 /F 2 est une caractéristique exclusive des charges elles-mêmes, et ne dépend en rien du champ.

Ouverture ce fait permettait de caractériser l'électrification des corps et fut plus tard appelée charge électrique. Ainsi, par définition, on obtient q 1 / q 2 \u003d F 1 / F 2, où q 1 et q 2 sont l'amplitude des charges placées en un point du champ, et F 1 et F 2 sont les forces agissant sur les charges du terrain.

À partir de ces considérations, les grandeurs des charges de diverses particules ont été établies expérimentalement. Mettre conditionnellement dans le rapport l'une des charges d'essai égal à un, vous pouvez calculer la valeur d'une autre charge en mesurant le rapport F 1 /F 2 .

Tout champ électrique peut être caractérisé en termes de charge connue. Ainsi, la force agissant sur une charge unitaire d'essai au repos est appelée l'intensité du champ électrique et est notée E. De la définition de la charge, on obtient que le vecteur d'intensité a la forme suivante : E = F/q.

Connexion des vecteurs j et E. Une autre forme de la loi d'Ohm

Notez également que la définition de la résistivité du cylindre peut être généralisée aux fils constitués du même matériau. Dans ce cas, la section transversale de la formule de résistivité sera égale à la section transversale du fil et l - sa longueur.