Mi az elektromos ellenállás meghatározása. Mi az elektromos ellenállás

- elektromos mennyiség, amely az anyag elektromos áram áramlását megakadályozó tulajdonságát jellemzi. Az anyag típusától függően az ellenállás lehet nulla – lehet minimális (mi/mikro ohm – vezetők, fémek), vagy nagyon nagy (giga ohm – szigetelés, dielektrikum). Az elektromos ellenállás reciproka: .

mértékegység elektromos ellenállás - Ohm. R betűvel jelöljük. Meghatározzuk az ellenállás áramtól való függését és zárt áramkörben.

Ohmmérő- az áramköri ellenállás közvetlen mérésére szolgáló eszköz. A mért érték tartományától függően gigaohmméterekre (nagy ellenállások esetén - szigetelés mérésekor) és mikro / milliohméterekre (kis ellenállásoknál - méréskor) oszthatók. átmeneti ellenállásokérintkezők, motortekercsek stb.).

Létezik nagy változatosság ohmmérők tervezés szerint különböző gyártók, az elektromechanikustól a mikroelektronikusig. Érdemes megjegyezni, hogy egy klasszikus ohmmérő méri az ellenállás aktív részét (az úgynevezett ohmokat).

Bármilyen ellenállás (fém vagy félvezető) az áramkörben váltakozó áram van egy aktív és egy reaktív komponense. Az aktív és a reaktancia összege: AC áramkör impedanciaés a következő képlettel számítjuk ki:

ahol Z az AC áramkör teljes ellenállása;

R az AC áramkör aktív ellenállása;

Xc az AC áramkör kapacitív reaktanciája;

(C a kapacitás, w a váltakozó áram szögsebessége)

Xl az AC áramkör induktív reaktanciája;

(L az induktivitás, w a váltakozó áram szögsebessége).

Aktív ellenállás- ez az elektromos áramkör impedanciájának része, amelynek energiája teljesen átalakul más típusú energiává (mechanikai, kémiai, termikus). Megkülönböztető tulajdonság az aktív komponens a teljes villamosenergia-fogyasztás (az energia nem kerül vissza a hálózatba a hálózatba), a reaktancia pedig az energia egy részét visszaadja a hálózatba (a reaktív komponens negatív tulajdonsága).

Az aktív ellenállás fizikai jelentése

Minden környezet, ahol elektromos töltések, akadályokat gördít útjukba (úgy vélik, ezek a kristályrács csomópontjai), amibe úgy tűnik, beütődnek és elveszítik energiájukat, ami hő formájában szabadul fel.

Így van egy esés (elektromos energia veszteség), aminek egy része a vezető közeg belső ellenállása miatt elveszik.

Azt a számértéket, amely az anyag azon képességét jellemzi, hogy megakadályozza a töltések áthaladását, ellenállásnak nevezzük. Ohmban (Ohm) mérik, és fordítottan arányos az elektromos vezetőképességgel.

Vegyes elemek periodikus rendszer Mengyelejevnek különböző elektromos ellenállása (p) van, például a legkisebb sp. az ezüst (0,016 Ohm * mm2 / m), a réz (0,0175 Ohm * mm2 / m), az arany (0,023) és az alumínium (0,029) ellenállással rendelkezik. Az iparban fő anyagokként használják őket, amelyekre az összes elektrotechnika és energia épül. A dielektrikumok viszont magas sp. ellenállást és szigetelésre használják.

A vezető közeg ellenállása jelentősen változhat az áram keresztmetszetétől, hőmérsékletétől, nagyságától és frekvenciájától függően. Ráadásul a különböző közegeknek más-más töltéshordozójuk van (fémekben szabad elektronok, elektrolitokban ionok, félvezetőkben "lyukak"), amelyek az ellenállás meghatározó tényezői.

A reaktancia fizikai jelentése

A tekercsekben és a kondenzátorokban, amikor alkalmazzák, az energia mágneses és elektromos mezők formájában halmozódik fel, ami némi időt igényel.

Mágneses mezők váltakozó áramú hálózatokban a töltések mozgási irányának változását követve változnak, miközben további ellenállást biztosítanak.

Ezenkívül stabil fáziseltolódás és áramerősség van, ami további elektromos veszteségekhez vezet.

Ellenállás

Hogyan lehet megtudni egy anyag ellenállását, ha nem folyik át rajta és nincs ohmmérőnk? Ennek különleges értéke van - az anyag elektromos ellenállása ban ben

(ezek táblázatos értékek, amelyeket a legtöbb fém esetében empirikusan határoztak meg). Ezzel az értékkel és az anyag fizikai mennyiségeivel az ellenállást a következő képlet segítségével számíthatjuk ki:

ahol, p- ellenállás (mértékegységek ohm * m / mm 2);

l a vezető hossza (m);

S - keresztmetszet (mm 2).

§ tizenöt. Elektromos ellenállás

Az elektromos töltések irányított mozgását bármely vezetőben akadályozzák ennek a vezetőnek a molekulái és atomjai. Ezért mind az áramkör külső, mind a belső szakasza (maga az energiaforrás belsejében) zavarja az áram áthaladását. Az elektromos áramkör elektromos áram áthaladásával szembeni ellenállását jellemző értéket nevezzük elektromos ellenállás.
A zárt elektromos áramkörben lévő elektromos energiaforrás energiát fogyaszt a külső és belső áramkörök ellenállásának leküzdésére.
Az elektromos ellenállást betűvel jelöljük rábrán látható diagramokon látható. 14, a.

Az ellenállás mértékegysége az ohm. Ohm az ilyen lineáris vezető elektromos ellenállásának nevezzük, amelyben állandó, egy voltos potenciálkülönbség mellett egy amperes áram folyik, azaz.

A nagy ellenállások mérésekor ezer és milliószor több ohmot használnak. Ezeket kiloohmnak hívják ( com) és megohm ( Anya), 1 com = 1000 ohm; 1 Anya = 1 000 000 ohm.
NÁL NÉL különféle anyagok különböző számú szabad elektront tartalmaz, és az atomok, amelyek között ezek az elektronok mozognak, eltérő elrendezésűek. Ezért a vezetők elektromos árammal szembeni ellenállása függ az anyagtól, amelyből készültek, a hossztól és a területtől. keresztmetszet karmester. Ha két azonos anyagú vezetéket hasonlítunk össze, akkor a hosszabb vezető nagyobb ellenállással rendelkezik egyenlő területek keresztmetszetek, és egy nagy keresztmetszetű vezetőnek kisebb az ellenállása egyenlő hosszúságon.
A vezető anyagának elektromos tulajdonságainak relatív értékeléséhez annak ellenállása szolgál. Ellenállás egy 1 hosszúságú fémvezető ellenállása més keresztmetszeti terület 1 mm 2; ρ betűvel jelöljük, és mértéke
Ha egy ρ fajlagos ellenállású anyagból készült vezetőnek van egy hossza l méter és keresztmetszeti terület q négyzetmilliméter, akkor ennek a vezetőnek az ellenállása

A (18) képlet azt mutatja, hogy a vezető ellenállása egyenesen arányos annak az anyagnak az ellenállásával, amelyből készült, valamint a hosszával, és fordítottan arányos a keresztmetszeti területtel.
A vezetékek ellenállása a hőmérséklettől függ. A fémvezetők ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő. Ez a függőség meglehetősen bonyolult, de a hőmérséklet-változások viszonylag szűk tartományában (kb. 200 °C-ig) feltételezhetjük, hogy minden fémre van egy bizonyos, úgynevezett hőmérsékleti ellenállási együttható (alfa), amely kifejezi a a vezető ellenállásának növekedése Δ r amikor a hőmérséklet 1 °C-kal változik, az 1 ohm kezdeti ellenállás.
Így az ellenállás hőmérsékleti együtthatója

és az ellenállás növekedése

Δ r = r 2 - r 1 = α r 2 (T 2 - T 1) (20)

ahol r 1 - a vezető ellenállása hőmérsékleten T 1 ;
r 2 - ugyanazon vezető ellenállása hőmérsékleten T 2 .
Magyarázzuk meg az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának kifejezését egy példán keresztül. Tegyük fel, hogy egy réz lineáris huzal egy hőmérsékleten T 1 = 15° ellenállással rendelkezik r 1 = 50 ohm, és olyan hőmérsékleten T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Ezért az ellenállás növekedése, ha a hőmérséklet 75–15 \u003d 60 ° -kal változik, 62–50 \u003d 12 ohm. Így a hőmérséklet 1 °-os változásának megfelelő ellenállásnövekedés egyenlő:

A réz ellenállásának hőmérsékleti együtthatója egyenlő az ellenállás növekedésének osztva 1-gyel ohm kezdeti ellenállás, azaz osztva 50-zel:

A (20) képlet alapján megállapítható az ellenállások közötti kapcsolat r 2 és r 1:

(21)

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy ez a képlet csak hozzávetőlegesen kifejezi az ellenállás hőmérséklettől való függését, és nem használható 100 ° C feletti hőmérsékleten történő ellenállás mérésére.
Az állítható ellenállásokat ún reosztátok(14. ábra, b). A reosztátok nagy ellenállású huzalból, például nikrómból készülnek. A reosztátok ellenállása egyenletesen vagy lépésenként változhat. Folyékony reosztátokat is használnak, amelyek valamilyen vezető oldattal töltött fémedény. elektromosság, például szódaoldat vízben.
A vezető elektromos áram áteresztő képességét a vezetőképesség jellemzi, amely az ellenállás reciproka, és ezt a betű jelzi g. A vezetőképesség SI mértékegysége (siemens).

Így a vezető ellenállása és vezetőképessége közötti kapcsolat a következő.

Amikor egy elektromos áramkör zárva van, amelynek kivezetésein potenciálkülönbség van, elektromos áram keletkezik. Az elektromos térerők hatására szabad elektronok mozognak a vezető mentén. Az elektronok mozgásuk során ütköznek a vezető atomjaival, és tartalékot adnak kinetikai energiájukból. Az elektronok mozgási sebessége folyamatosan változik: amikor az elektronok atomokkal, molekulákkal és más elektronokkal ütköznek, csökken, majd az elektronok hatására elektromos mezőúj ütközéssel növekszik, majd ismét csökken. Ennek eredményeként a vezető be van állítva egyenletes mozgás az elektronok áramlása néhány centiméter per másodperc sebességgel. Következésképpen a vezetőn áthaladó elektronok mindig ellenállásba ütköznek a vezető oldaláról a mozgásuk során. Amikor elektromos áram halad át egy vezetőn, az utóbbi felmelegszik.

Elektromos ellenállás

Egy vezető elektromos ellenállása, amelyet jelölünk latin betű r, a test vagy a környezet átalakulási tulajdonságának nevezzük elektromos energia hővé válik, amikor elektromos áram halad át rajta.

A diagramokon az elektromos ellenállás az 1. ábrán látható módon van feltüntetve, a.

Változó elektromos ellenállásnak nevezzük, amely az áramkörben lévő áram megváltoztatására szolgál reosztát. Az ábrákon a reosztátokat az 1. ábrán látható módon jelöljük, b. NÁL NÉL Általános nézet A reosztát egy vagy olyan ellenállású huzalból készül, amely szigetelő alapra van feltekercselve. A reosztát csúszkája vagy karja egy bizonyos helyzetbe kerül, aminek eredményeként a kívánt ellenállás bekerül az áramkörbe.

A kis keresztmetszetű hosszú vezető nagy áramellenállást hoz létre. A rövid, nagy keresztmetszetű vezetők kis áramellenállással rendelkeznek.

Ha két vezetőt veszünk abból különböző anyag, de azonos hosszúságú és keresztmetszetű, akkor a vezetők különböző módon vezetik az áramot. Ez azt mutatja, hogy a vezető ellenállása magának a vezetőnek az anyagától függ.

A vezető hőmérséklete az ellenállását is befolyásolja. A hőmérséklet emelkedésével a fémek ellenállása nő, a folyadékok és a szén ellenállása csökken. Csak néhány speciális fémötvözet (manganin, konstantán, nikkelin és mások) szinte nem változtatja meg ellenállását a hőmérséklet emelkedésével.

Tehát azt látjuk, hogy a vezető elektromos ellenállása függ: 1) a vezető hosszától, 2) a vezető keresztmetszetétől, 3) a vezető anyagától, 4) a vezető hőmérsékletétől.

Az ellenállás mértékegysége egy ohm. Az om-ot gyakran görögül jelölik nagybetűΩ (omega). Tehát ahelyett, hogy azt írná, hogy "A vezető ellenállása 15 ohm", egyszerűen írja be: r= 15Ω.
Az 1000 ohmot 1-nek nevezik kiloohm(1kΩ vagy 1kΩ),
Az 1 000 000 ohmot 1-nek nevezzük megaohm(1mgOhm vagy 1MΩ).

Amikor a vezetők ellenállását hasonlítjuk össze különféle anyagok minden mintához bizonyos hosszúságot és szakaszt kell venni. Ekkor tudjuk majd megítélni, hogy melyik anyag vezeti jobban vagy rosszabbul az elektromos áramot.

Videó 1. Vezető ellenállás

Fajlagos elektromos ellenállás

Egy 1 m hosszú, 1 mm² keresztmetszetű vezető ellenállását ohmban nevezzük ellenállásés jelöltük görög levél ρ (ro).

Az 1. táblázat megadja néhány vezető fajlagos ellenállását.

Asztal 1

Különféle vezetők ellenállása

A táblázat azt mutatja, hogy egy 1 m hosszú és 1 mm² keresztmetszetű vashuzal ellenállása 0,13 ohm. 1 ohm ellenállás eléréséhez 7,7 m ilyen vezetéket kell venni. Az ezüstnek van a legkisebb ellenállása. 1 ohm ellenállás érhető el 62,5 m 1 mm² keresztmetszetű ezüsthuzalból. Az ezüst a legjobb vezető, de az ezüst ára kizárja széles körű használatát. Az ezüst után a táblázatban jön a réz: 1 m rézdrót 1 mm² keresztmetszetű, ellenállása 0,0175 ohm. 1 ohm ellenállás eléréséhez 57 m ilyen vezetéket kell venni.

A finomítással nyert vegytiszta réz széles körben elterjedt az elektrotechnikában vezetékek, kábelek, elektromos gépek és készülékek tekercseinek gyártására. Az alumíniumot és a vasat is széles körben használják vezetőként.

A vezető ellenállása a következő képlettel határozható meg:

ahol r- a vezető ellenállása ohmban; ρ - a vezető fajlagos ellenállása; l a vezető hossza m-ben; S– vezeték keresztmetszete mm²-ben.

1. példa Határozza meg 200 m 5 mm² keresztmetszetű vashuzal ellenállását.

2. példa Számítsa ki 2 km 2,5 mm² keresztmetszetű alumíniumhuzal ellenállását!

Az ellenállási képletből könnyen meghatározhatja a vezető hosszát, ellenállását és keresztmetszetét.

3. példa Rádióvevő esetén 30 ohmos ellenállást kell tekercselni 0,21 mm² keresztmetszetű nikkelhuzalból. Határozza meg a szükséges vezetékhosszt.

4. példa Határozza meg 20 m nikrómhuzal keresztmetszetét, ha az ellenállása 25 ohm.

5. példa A 0,5 mm² keresztmetszetű és 40 m hosszú vezeték ellenállása 16 ohm. Határozza meg a huzal anyagát.

A vezető anyaga jellemzi az ellenállását.

Az ellenállás táblázata szerint azt találjuk, hogy az ólomnak ilyen ellenállása van.

Fentebb megállapítottuk, hogy a vezetők ellenállása a hőmérséklettől függ. Végezzük el a következő kísérletet. Több méter vékony spirál formájában tekerünk fém drótés illessze be ezt a spirált az akkumulátor áramkörébe. Az áramkörben lévő áram méréséhez kapcsolja be az ampermérőt. A spirál felmelegítésekor az égő lángjában láthatja, hogy az ampermérő leolvasása csökkenni fog. Ez azt mutatja, hogy a fémhuzal ellenállása melegítéssel nő.

Egyes fémek esetében 100 ° -kal hevítve az ellenállás 40-50%-kal nő. Vannak olyan ötvözetek, amelyek hő hatására kissé megváltoztatják az ellenállásukat. Egyes speciális ötvözetek alig változtatják meg az ellenállást a hőmérséklettel. A fémvezetők ellenállása a hőmérséklet emelkedésével nő, az elektrolitok (folyadékvezetők), a szén és néhány szilárd anyagok, éppen ellenkezőleg, csökken.

A fémek azon képességét, hogy a hőmérséklet változásával megváltoztatják ellenállásukat, ellenálláshőmérők készítésére használják. Az ilyen hőmérő egy csillámkeretre tekercselt platina drót. Ha például hőmérőt helyezünk egy kemencébe, és megmérjük a platinahuzal ellenállását hevítés előtt és után, meghatározható a kemence hőmérséklete.

A vezető ellenállásának változását hevítéskor, a kezdeti ellenállás 1 ohmára és 1 ° hőmérsékletre vonatkoztatva ún. hőmérsékleti ellenállási együtthatóés α betűvel jelöljük.

Ha olyan hőmérsékleten t 0 a vezető ellenállása r 0 és hőmérsékleten t egyenlő r t, akkor az ellenállás hőmérsékleti együtthatója

Jegyzet. Ez a képlet csak egy bizonyos hőmérsékleti tartományon belül számítható ki (kb. 200°C-ig).

Megadjuk az α hőmérsékleti ellenállási együttható értékeit egyes fémeknél (2. táblázat).

2. táblázat

Egyes fémek hőmérsékleti együttható értékei

Az ellenállás hőmérsékleti együtthatójának képletéből meghatározzuk r t:

r t = r 0 .

6. példa Határozza meg a 200°C-ra felmelegített vashuzal ellenállását, ha ellenállása 0°C-on 100 ohm volt.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohm.

7. példa Egy 15°C hőmérsékletű helyiségben platinahuzalból készült ellenálláshőmérő ellenállása 20 ohm volt. A hőmérőt a kemencébe helyezték, és egy idő után megmérték az ellenállását. 29,6 ohmnak bizonyult. Határozza meg a sütő hőmérsékletét.

elektromos vezetőképesség

Eddig a vezető ellenállását tekintettük akadálynak, amelyet a vezető biztosít az elektromos áram számára. Az áram azonban átfolyik a vezetőn. Ezért az ellenálláson (akadályokon) kívül a vezető képes elektromos áramot, azaz vezetőképességet is vezetni.

Minél nagyobb egy vezető ellenállása, annál kisebb a vezetőképessége, annál rosszabbul vezeti az elektromos áramot, és fordítva, minél kisebb a vezető ellenállása, annál nagyobb a vezetőképessége, annál könnyebben halad át az áram a vezetőn. Ezért a vezető ellenállása és vezetőképessége reciprok mennyiségek.

A matematikából ismert, hogy az 5-ös reciprok értéke 1/5, és fordítva, az 1/7-nek a reciproka 7. Ezért, ha egy vezető ellenállását betűvel jelöljük r, akkor a vezetőképesség 1/ r. A vezetőképességet általában g betűvel jelöljük.

Az elektromos vezetőképesség mérése (1/ohm) vagy siemensben történik.

8. példa A vezető ellenállása 20 ohm. Határozza meg vezetőképességét!

Ha egy r= 20 Ohm tehát

9. példa A vezető vezetőképessége 0,1 (1/ohm). Határozza meg az ellenállását

Ha g \u003d 0,1 (1 / Ohm), akkor r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Az elektromossággal kapcsolatos kezdeti ismeretek nélkül nehéz elképzelni, hogyan elektromos eszközök egyáltalán miért működnek, miért kell csatlakoztatni a tévét, hogy működjön, és egy kis elem is elég ahhoz, hogy egy zseblámpa világítson a sötétben.

És így mindent rendben fogunk érteni.

Elektromosság

Elektromosság- Ezt természeti jelenség, amely megerősíti az elektromos töltések létezését, kölcsönhatását és mozgását. Az elektromosságot először már az ie 7. században fedezték fel. görög filozófus Thales. Thales felhívta a figyelmet arra, hogy ha egy borostyándarabot a gyapjúhoz dörzsölnek, az elkezdi magához vonzani a könnyű tárgyakat. A borostyán az ógörögben elektron.

Így képzelem el Thalészt, amint ül, és egy borostyándarabot dörzsöl a himációjára (ez az ókori görögök gyapjú felsőruházata), majd értetlen tekintettel nézi, hogyan haj, cérnadarabok, tollak és papírdarabkák. vonzódnak a borostyánhoz.

Ezt a jelenséget az ún statikus elektromosság. Megismételheti ezt az élményt. Ehhez alaposan dörzsölje át a szokásos műanyag vonalzót egy gyapjúruhával, és tegye kis papírdarabokra.

Megjegyzendő hosszú idő ezt a jelenséget nem vizsgálták. És csak 1600-ban, "A mágnesről, a mágneses testekről és a nagy mágnesről - a Földről" című esszéjében William Gilbert angol természettudós vezette be az elektromosság fogalmát. Munkájában leírta az elektromosított tárgyakkal végzett kísérleteit, és azt is megállapította, hogy más anyagok is villamosodhatnak.

Aztán három évszázadon keresztül a világ legfejlettebb tudósai kutatták az elektromosságot, értekezéseket írtak, törvényeket fogalmaztak meg, elektromos gépeket találtak fel, és Joseph Thomson csak 1897-ben fedezi fel az elektromosság első anyagi hordozóját - egy elektront, egy részecskét, amelyekhez az anyagokban elektromos folyamatok lehetségesek.

Elektron- Ezt elemi részecske, negatív töltése körülbelül egyenlő -1,602 10 -19 Cl (Függő). Jelölve e vagy e -.

Feszültség

Ahhoz, hogy a töltött részecskék egyik pólusról a másikra mozogjanak, létre kell hozni a pólusok között lehetséges különbség vagy - Feszültség. Feszültség mértékegysége - Volt (NÁL NÉL vagy V). A képletekben és a számításokban a feszültséget a betű jelzi V . 1 V feszültség eléréséhez 1 C töltést kell átvinni a pólusok közé, miközben 1 J (Joule) munkát végez.

Az érthetőség kedvéért képzeljünk el egy víztartályt egy bizonyos magasságban. Egy cső jön ki a tartályból. A természetes nyomású víz egy csövön keresztül hagyja el a tartályt. Egyezzünk meg abban, hogy a víz az elektromos töltés, a vízoszlop magassága (nyomása) az feszültség, és a víz áramlási sebessége az elektromosság.

Így minél több víz van a tartályban, annál nagyobb a nyomás. Hasonlóképpen elektromos szempontból minél nagyobb a töltés, annál nagyobb a feszültség.

Elkezdjük leereszteni a vizet, miközben a nyomás csökken. Azok. a töltési szint csökken - a feszültség értéke csökken. Ez a jelenség egy zseblámpában figyelhető meg, a villanykörte halványabban világít, ahogy lemerülnek az elemek. Vegye figyelembe, hogy minél alacsonyabb a víznyomás (feszültség), annál kisebb a vízáramlás (áram).

Elektromosság

Elektromosság- Ezt fizikai folyamat töltött részecskék irányított mozgása hatása alatt elektromágneses mező zárt elektromos áramkör egyik pólusától a másikig. A töltést szállító részecskék lehetnek elektronok, protonok, ionok és lyukak. Zárt áramkör hiányában az áram nem lehetséges. Elektromos töltést hordozni képes részecskék nem minden anyagban léteznek, azokat, amelyekben vannak, nevezzük karmesterekés félvezetők. És olyan anyagok, amelyekben nincsenek ilyen részecskék - dielektrikumok.

Az áramerősség mértékegysége - Amper (DE). A képletekben és a számításokban az áramerősséget betű jelzi én . 1 Amperes áram keletkezik, amikor 1 Coulomb (6,241 10 18 elektron) töltés 1 másodperc alatt áthalad az elektromos áramkör egy pontján.

Térjünk vissza a víz-villamosság hasonlatunkhoz. Csak most vegyünk két tartályt, és töltsünk fel azonos mennyiségű vízzel. A tartályok közötti különbség a kimeneti cső átmérőjében van.

Nyissuk ki a csapokat, és ügyeljünk arra, hogy a bal oldali tartályból nagyobb legyen a víz (nagyobb a csőátmérő), mint a jobbból. Ez a tapasztalat egyértelműen bizonyítja, hogy az áramlási sebesség függ a cső átmérőjétől. Most próbáljuk meg kiegyenlíteni a két folyamot. Ehhez töltsön vizet a jobb oldali tartályba (töltés). Ez nagyobb nyomást (feszültséget) és növeli az áramlási sebességet (áram). Egy elektromos áramkörben a cső átmérője az ellenállás.

Az elvégzett kísérletek egyértelműen bizonyítják a közötti kapcsolatot feszültség, jelenlegiés ellenállás. Az ellenállásról kicsit később, most pedig az elektromos áram tulajdonságairól szólunk még néhány szót.

Ha a feszültség nem változtatja meg a polaritását, plusz mínuszra, és az áram egy irányba folyik, akkor ez D.C.és ennek megfelelően állandó nyomás. Ha a feszültségforrás megváltoztatja a polaritását, és az áram az egyik irányba folyik, akkor a másikban - ez már van váltakozó áramés AC feszültség. Maximális és minimális értékek (a grafikonon mint io ) – Ezt amplitúdó vagy csúcsértékekáramerősség. A háztartási konnektorokban a feszültség másodpercenként 50-szer változtatja a polaritását, pl. az áram ide-oda oszcillál, kiderül, hogy ezeknek a rezgéseknek a frekvenciája 50 Hertz, vagy röviden 50 Hz. Egyes országokban, például az USA-ban, a frekvencia 60 Hz.

Ellenállás

Elektromos ellenállás – fizikai mennyiség, amely meghatározza a vezető azon tulajdonságát, hogy megakadályozza (ellenállja) az áram áthaladását. Ellenállás egység - Ohm(jelölve Ohm vagy a görög omega betű Ω ). A képletekben és a számításokban az ellenállást betű jelzi R . Egy vezető ellenállása 1 ohm, melynek pólusaira 1 V feszültség és 1 A áram folyik.

A vezetők eltérő módon vezetik az áramot. Őket vezetőképesség mindenekelőtt a vezető anyagától, valamint a keresztmetszettől és a hossztól függ. Hogyan nagyobb szakasz, minél nagyobb a vezetőképesség, de minél hosszabb a hossza, annál kisebb a vezetőképesség. Az ellenállás a vezetés fordítottja.

Egy vízvezeték-modell példáján az ellenállást a cső átmérőjeként ábrázolhatjuk. Minél kisebb, annál rosszabb a vezetőképesség és annál nagyobb az ellenállás.

A vezető ellenállása például a vezető felmelegedésében nyilvánul meg, amikor áram folyik benne. Ezenkívül minél nagyobb az áramerősség és minél kisebb a vezető keresztmetszete, annál erősebb a fűtés.

Erő

Elektromos energia egy fizikai mennyiség, amely meghatározza a villamosenergia-átalakítás sebességét. Például nem egyszer hallotta: "egy villanykörte ennyi wattért." Ez az a teljesítmény, amelyet az izzó egységnyi idő alatt fogyaszt el működés közben, pl. az egyik energiaformát egy másikká alakítja át egy bizonyos sebességgel.

A villamosenergia-forrásokat, például a generátorokat is a teljesítmény jellemzi, de már egységnyi idő alatt előállították.

Tápegység - Watt(jelölve kedd vagy W). A képletekben és a számításokban a teljesítményt betű jelzi P . A váltakozó áramú áramkörök esetében a kifejezést használják Teljes erő, Mértékegység - Volt-amper (V A vagy VA), a betű jelöli S .

És végül kb elektromos áramkör. Ez az áramkör olyan elektromos alkatrészek összessége, amelyek képesek elektromos áramot vezetni, és megfelelő módon kapcsolódnak egymáshoz.

Amit ezen a képen látunk, az egy elemi elektromos készülék (zseblámpa). feszültség alatt U(B) áramforrás (elemek) vezetékeken és más, különböző ellenállású alkatrészeken keresztül 4,59 (220 szavazat)

Itt az ideje, hogy megtudja, mi az ellenállás. Képzelj el most egy közönséges kristályrácsot. Tehát ... Minél sűrűbben helyezkednek el a kristályok egymáshoz képest, annál több töltés marad bennük. Szóval, mondván egyszerű nyelv- minél nagyobb a fém ellenállása. Egyébként bármely közönséges fém ellenállása átmenetileg növelhető hevítéssel. "Miért kérded. Igen, mert hevítéskor a fématomok erőteljesen vibrálni kezdenek a kötésekkel rögzített helyzetük közelében. Ezért a mozgó töltések gyakrabban ütköznek atomokkal, ami azt jelenti, hogy gyakrabban és gyakrabban maradnak el a csomópontokon. kristályrács. Az 1. ábra egy vizuális összeszerelési diagramot mutat be, úgymond a "beavatatlanok" számára, ahol azonnal láthatja, hogyan kell mérni a feszültséget az ellenálláson. Ugyanígy mérheti a feszültséget egy izzón. Amúgy ha az ábrán látható módon az akkumulátorunk feszültsége mondjuk 15V (Volt), és akkora az ellenállása, hogy 10V „települ” rá, akkor a maradék 5V ráesik a lámpára. izzó.

Így néz ki Ohm törvénye zárt áramkörre.

Ha nem megy bele a részletekbe, akkor ez a törvény azt mondja, hogy az áramforrás feszültsége egyenlő a feszültségesések összegével minden szakaszában. Azok. esetünkben 15V = 10V + 5V. De ... ha ennek ellenére egy kicsit belemélyed a részletekbe, akkor tudnia kell, hogy amit akkumulátorfeszültségnek neveztünk, az nem más, mint a fogyasztó csatlakoztatott értéke (esetünkben izzó + ellenállás) . Ha ellenállással leválasztja az izzót, és megméri az akkumulátor feszültségét, akkor valamivel több lesz, mint 15 V. Ez lesz a nyitott áramköri feszültség, és ezt hívják az akkumulátor EMF-jének - elektromotoros erőnek. A valóságban az áramkör a 2. ábrán látható módon fog működni. A valóságban az akkumulátort úgy képzelhetjük el, mint valami más, mondjuk 16 V feszültségű akkumulátort, aminek saját Rin belső ellenállása van. Ennek az ellenállásnak az értéke nagyon kicsi, és a gyártás technológiai sajátosságaiból adódik. Az ábrán látható, hogy a terhelés bekötésekor az akkumulátor feszültség egy része a belső ellenállásán „letelepszik” és a kimenetén már nem 16V, hanem 15V lesz, pl. Az 1B belső ellenállása "elnyeli". És itt is működik a zárt áramkör Ohm-törvénye. A feszültségek összege az áramkör minden szakaszában lesz egyenlő az EMF-fel akkumulátorok. 16V = 1V + 10V + 5V. Az ellenállás mértékegysége egy ohmnak nevezett mennyiség. Nevét Georg Simon Ohm német fizikus tiszteletére kapta, aki részt vett ezekben a munkákban. 1 ohm egyenlő a vezető elektromos ellenállásával (lehet pl. izzó), amelynek végei között 1 amperes egyenáram mellett 1 voltos feszültség keletkezik. A lámpa ellenállásának meghatározásához meg kell mérni a rajta lévő feszültséget és meg kell mérni az áramkörben lévő áramerősséget (lásd 5. ábra). Ezután ossza el a kapott feszültségértéket az áramértékkel (R=U/I). Az elektromos áramkörökben az ellenállások sorba köthetők (az első vége a második kezdetével - ebben az esetben tetszőlegesen kijelölhetők) és párhuzamosan (az eleje az elejével, a vége a végével - és ebben az esetben esetben tetszőlegesen kijelölhetők). Tekintsük mindkét esetet villanykörtékkel példaként – elvégre ezek izzószálai volfrámból állnak, azaz. ellenállást mutatnak. A soros csatlakozás esetét a 3. ábra mutatja.

Kiderült, hogy mindenki ismeri (és ezért érthetőnek fogjuk tekinteni - egy füzér). Ilyen bekötéssel az I áram mindenhol egyforma lesz, függetlenül attól, hogy ugyanarra a feszültségre vagy másra ugyanazok a lámpák. Azonnal fenntartást kell tennünk, hogy a lámpák azonosnak minősülnek, amelyeken:

1. ugyanaz a feszültség és áram jelenik meg (mint egy zseblámpa izzói);
2. ugyanaz a feszültség és teljesítmény jelenik meg (mint a világító lámpák).

Az áramforrás U feszültsége ebben az esetben az összes lámpán "szórja", azaz. U = U1 + U2 + U3. Ugyanakkor, ha a lámpák azonosak, a feszültség mindegyiken azonos lesz. Ha a lámpák nem azonosak, akkor az egyes lámpák ellenállásától függően. Az első esetben az egyes lámpák feszültsége könnyen kiszámítható, ha a forrásfeszültséget elosztjuk a lámpák teljes számával. A második esetben el kell mélyednie a számításokban. Minderre ennek a résznek a feladataiban térünk ki. Szóval ezt megtudtuk soros csatlakozás vezetők (ebben az esetben lámpák), az U feszültség a teljes áramkör végein megegyezik a sorosan kapcsolt vezetők (lámpák) feszültségeinek összegével - U = U1 + U2 + U3. Omad törvénye szerint az áramköri szakaszra: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R ahol R1 az első lámpa (vezető) izzószálának ellenállása, R2 a második és R3 a harmadik, R az összes lámpa teljes ellenállása. Ha az U értéket I*R-re, U1 értéket I*R1-re, U2 értéket I*R2-re, U3 értéket I*R3-ra cseréljük az „U = U1 + U2 +U” kifejezésben, akkor I*R = I*(R1+) R2+R3). Ezért R \u003d R1 + R2 + R3 Következtetés: ha a vezetékek sorba vannak kötve, a teljes ellenállásuk megegyezik az összes vezető ellenállásának összegével. Következtetés: a soros kapcsolást számos fogyasztó (például újévi füzérlámpák) használja, amelyek tápfeszültsége alacsonyabb, mint a forrásfeszültség.

A vezetékek párhuzamos csatlakoztatásának esetét a 4. ábra mutatja.

Nál nél párhuzamos kapcsolat vezetők, kezdetüknek és végüknek közös kapcsolódási pontjai vannak a forráshoz. Ugyanakkor az összes lámpa (vezető) feszültsége azonos, függetlenül attól, hogy melyik és milyen feszültségre tervezték, mivel közvetlenül csatlakoznak a forráshoz. Természetesen, ha a lámpa alacsonyabb feszültségen van, mint a feszültségforrás, akkor kiég. De az I áram egyenlő lesz az összes lámpa áramainak összegével, azaz. I = I1 + I2 + I3. És a lámpák különböző teljesítményűek lehetnek - mindegyik olyan áramot vesz fel, amelyre tervezték. Ez akkor érthető, ha a forrás helyett egy 220 V feszültségű aljzatot képzelünk el, és a lámpák helyett - például egy vasalót, asztali lámpaés egy telefontöltőt. Az ilyen áramkörben lévő minden egyes eszköz ellenállását úgy határozzuk meg, hogy a feszültségét elosztjuk az általuk fogyasztott áramerősséggel... ismét, Ohm törvénye szerint az áramkör egy szakaszára, azaz.

Azonnal szögezzük le, hogy van egy érték, amely reciprok az ellenállásra, és ezt vezetőképességnek nevezzük. Jelölése Y. Az SI rendszerben CM-ként (Siemens) van jelölve. A kölcsönös ellenállás azt jelenti

Anélkül, hogy matematikai következtetésekbe mennénk, azonnal elmondjuk, hogy ha a vezetékeket párhuzamosan csatlakoztatjuk (legyen szó lámpáról, vasalóról, mikrohullámú sütőről vagy televízióról), a teljes ellenállás reciproka egyenlő az összes ellenállás reciprokának összegével. párhuzamosan kapcsolt vezetékek, pl.

Tekintettel arra

Néha a feladatokban Y = Y1 + Y2 + Y3 írják. Ez ugyanaz. Van egy kényelmesebb képlet is két párhuzamosan kapcsolt ellenállás teljes ellenállásának meghatározására. Ez így néz ki:

Következtetés: a párhuzamos kapcsolási módszerrel világítólámpákat és háztartási elektromos készülékeket csatlakoztatnak az elektromos hálózathoz.

Mint megtudtuk, a szabad elektronok ütközései a vezetőkben a kristályrács atomjaival lelassítják előrefelé irányuló mozgásukat... Ez a szabad elektronok irányított mozgásának ellenhatása, pl. egyenáram, a vezető ellenállásának fizikai lényege. Az elektrolitokban és gázokban az egyenáramú ellenállás mechanizmusa hasonló. Az anyag vezető tulajdonságai határozzák meg a térfogati ellenállását ρv, amely megegyezik egy 1 m élű kocka ellentétes oldalai közötti ellenállással. ezt az anyagot. A térfogati ellenállás reciprokát térfogati vezetőképességnek nevezzük, és egyenlő γ = 1/ρv. A térfogati ellenállás mértékegysége 1 Ohm * m, térfogati vezetőképesség - 1 Sm / m. A vezető egyenáramú ellenállása a hőmérséklettől függ. Általános esetben meglehetősen összetett függőség figyelhető meg. De viszonylag szűk határokon belüli hőmérséklet-változásokkal (körülbelül 200 ° C) a következő képlettel fejezhető ki:

ahol R2 és R1 ellenállások, rendre T1 és T2 hőmérsékleten; α - az ellenállás hőmérsékleti együtthatója, amely megegyezik az ellenállás relatív változásával, ha a hőmérséklet 1 °C-kal változik.

Fontos fogalmak

Az olyan elektromos eszközt, amely ellenállással rendelkezik, és az áram korlátozására szolgál, ellenállásnak nevezzük. Az állítható ellenállást (vagyis megváltoztatható az ellenállása) reosztátnak nevezzük.

Az ellenálláselemek az ellenállások és bármely más elektromos eszköz vagy alkatrészeik idealizált modelljei, amelyek ellenállnak egyenáramnak, függetlenül a jelenség fizikai természetétől. Az áramköri ekvivalens áramkörök elkészítéséhez és üzemmódjuk kiszámításához használják őket. Az idealizálás során figyelmen kívül hagyják az ellenállások szigetelő bevonatán, a huzalreosztátok keretein stb.

A lineáris rezisztív elem egyenértékű áramkör az elektromos eszköz bármely részének, amelyben az áram arányos a feszültséggel. Paramétere az ellenállás R = const. R = const azt jelenti, hogy az ellenállás értéke állandó (const jelentése állandó).
Ha az áram feszültségtől való függése nemlineáris, akkor az ekvivalens áramkör nemlineáris rezisztív elemet tartalmaz, amelyet egy nemlineáris áram-feszültség karakterisztika (volt-amper karakterisztika) ad meg I (U) - olvassa el: " És U-tól. Az 5. ábra mutatja a lineáris (a vonal) és a nemlineáris (b vonal) ellenálláselemek áram-feszültség karakterisztikáját, valamint jelöléseiket az egyenértékű áramkörökön.