Qual è la definizione di resistenza elettrica. Cos'è la resistenza elettrica

- una grandezza elettrica che caratterizza la proprietà di un materiale di impedire il flusso di corrente elettrica. A seconda del tipo di materiale, la resistenza può tendere a zero - essere minima (mi/micro ohm - conduttori, metalli) o essere molto grande (giga ohm - isolamento, dielettrici). Il reciproco della resistenza elettrica è .

unità di misura resistenza elettrica - Ohm. È indicato dalla lettera R. Viene determinata la dipendenza della resistenza dalla corrente e in un circuito chiuso.

Ohmmetro- un dispositivo per la misura diretta della resistenza del circuito. A seconda dell'intervallo del valore misurato, sono divisi in gigaohmmetri (per grandi resistenze - durante la misurazione dell'isolamento) e in micro / milliohmmetri (per piccole resistenze - durante la misurazione resistenze transitorie contatti, avvolgimenti motore, ecc.).

Esiste grande varietà ohmmetri in base alla progettazione diversi produttori, dall'elettromeccanico al microelettronico. Vale la pena notare che un classico ohmmetro misura la parte attiva della resistenza (i cosiddetti ohm).

Qualsiasi resistenza (metallica o semiconduttore) nel circuito corrente alternata ha una componente attiva e una reattiva. La somma di attivo e reattanza è Impedenza del circuito CA e si calcola con la formula:

dove Z è la resistenza totale del circuito AC;

R è la resistenza attiva del circuito AC;

Xc è la reattanza capacitiva del circuito AC;

(C è la capacità, w è la velocità angolare della corrente alternata)

Xl è la reattanza induttiva del circuito AC;

(L è l'induttanza, w è la velocità angolare della corrente alternata).

Resistenza attiva- fa parte dell'impedenza del circuito elettrico, la cui energia viene completamente convertita in altri tipi di energia (meccanica, chimica, termica). Proprietà distintiva la componente attiva è il consumo totale di tutta l'elettricità (l'energia non viene restituita alla rete in rete) e la reattanza restituisce parte dell'energia alla rete (proprietà negativa della componente reattiva).

Il significato fisico della resistenza attiva

Ogni ambiente dove cariche elettriche, crea ostacoli lungo il loro percorso (si ritiene che questi siano i nodi del reticolo cristallino), in cui sembrano urtare e perdere la loro energia, che viene rilasciata sotto forma di calore.

Pertanto, si verifica una caduta (perdita di energia elettrica), parte della quale viene persa a causa della resistenza interna del mezzo conduttivo.

Si chiama resistenza il valore numerico che caratterizza la capacità di un materiale di impedire il passaggio di cariche. Si misura in Ohm (Ohm) ed è inversamente proporzionale alla conducibilità elettrica.

Elementi vari sistema periodico Mendeleev ha una resistività elettrica diversa (p), ad esempio la più piccola sp. l'argento (0,016 Ohm * mm2 / m), il rame (0,0175 Ohm * mm2 / m), l'oro (0,023) e l'alluminio (0,029) hanno resistenza. Sono utilizzati nell'industria come i principali materiali su cui sono costruite tutta l'ingegneria elettrica e l'energia. I dielettrici, invece, hanno un alto sp. resistenza e utilizzato per l'isolamento.

La resistenza di un mezzo conduttore può variare in modo significativo a seconda della sezione trasversale, della temperatura, dell'intensità e della frequenza della corrente. Inoltre, diversi mezzi hanno diversi portatori di carica (elettroni liberi nei metalli, ioni negli elettroliti, "buchi" nei semiconduttori), che sono i fattori determinanti della resistenza.

Il significato fisico della reattanza

Nelle bobine e nei condensatori, quando applicati, l'energia viene accumulata sotto forma di campi magnetici ed elettrici, il che richiede del tempo.

Campi magnetici nelle reti a corrente alternata cambiano seguendo la direzione mutevole del movimento delle cariche, fornendo allo stesso tempo una resistenza aggiuntiva.

Inoltre, c'è uno sfasamento stabile e l'intensità della corrente, e questo porta a ulteriori perdite di elettricità.

Resistività

Come scoprire la resistenza di un materiale se non lo attraversa e non abbiamo un ohmmetro? C'è un valore speciale per questo - resistività elettrica del materiale in

(questi sono valori tabulari determinati empiricamente per la maggior parte dei metalli). Con questo valore e le grandezze fisiche del materiale, possiamo calcolare la resistenza utilizzando la formula:

dove, P- resistività (unità di misura ohm * m / mm 2);

l è la lunghezza del conduttore (m);

S - sezione trasversale (mm 2).

§ 15. Resistenza elettrica

Il movimento diretto delle cariche elettriche in qualsiasi conduttore è ostacolato dalle molecole e dagli atomi di questo conduttore. Pertanto, sia la sezione esterna del circuito che quella interna (all'interno della fonte di energia stessa) interferiscono con il passaggio della corrente. Viene chiamato il valore che caratterizza la resistenza di un circuito elettrico al passaggio di corrente elettrica resistenza elettrica.
La fonte di energia elettrica, inclusa in un circuito elettrico chiuso, consuma energia per vincere la resistenza dei circuiti esterni ed interni.
La resistenza elettrica è indicata dalla lettera R ed è rappresentato nei diagrammi come mostrato in Fig. 14, a.

L'unità di resistenza è l'ohm. Ohm detta resistenza elettrica di un conduttore così lineare in cui, con una differenza di potenziale costante di un volt, scorre una corrente di un ampere, cioè

Quando si misurano resistenze elevate, vengono utilizzate unità di mille e un milione di volte più ohm. Si chiamano kiloohm ( com) e megaohm ( Mamma), 1 com = 1000 ohm; 1 Mamma = 1 000 000 ohm.
IN varie sostanze contiene un numero diverso di elettroni liberi e gli atomi tra i quali si muovono questi elettroni hanno una disposizione diversa. Pertanto, la resistenza dei conduttori alla corrente elettrica dipende dal materiale con cui sono realizzati, dalla lunghezza e dall'area. sezione trasversale conduttore. Se si confrontano due conduttori dello stesso materiale, il conduttore più lungo ha più resistenza a aree uguali sezioni trasversali e un conduttore con una sezione trasversale grande ha una resistenza inferiore a lunghezze uguali.
Per una valutazione relativa delle proprietà elettriche del materiale conduttore, serve la sua resistività. Resistivitàè la resistenza di un conduttore metallico di lunghezza 1 m e area della sezione trasversale 1 mm 2; indicato dalla lettera ρ, ed è misurato in
Se un conduttore di materiale con resistività ρ ha una lunghezza l metri e area della sezione Q millimetri quadrati, quindi la resistenza di questo conduttore

La formula (18) mostra che la resistenza del conduttore è direttamente proporzionale alla resistività del materiale di cui è composto, nonché alla sua lunghezza, e inversamente proporzionale all'area della sezione trasversale.
La resistenza dei conduttori dipende dalla temperatura. La resistenza dei conduttori metallici aumenta con l'aumentare della temperatura. Questa dipendenza è piuttosto complicata, ma all'interno di un intervallo relativamente ristretto di variazioni di temperatura (fino a circa 200 °C), possiamo supporre che per ogni metallo vi sia un certo, cosiddetto coefficiente di resistenza alla temperatura (alfa), che esprime il aumento della resistenza del conduttore Δ R quando la temperatura cambia di 1°C, di cui al punto 1 ohm resistenza iniziale.
Quindi, il coefficiente di resistenza alla temperatura

e aumento della resistenza

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

dove R 1 - resistenza del conduttore alla temperatura T 1 ;
R 2 - resistenza dello stesso conduttore a temperatura T 2 .
Spieghiamo l'espressione per il coefficiente di resistenza alla temperatura con un esempio. Assumiamo che un filo lineare di rame ad una temperatura T 1 = 15° ha resistenza R 1 = 50 ohm, e ad una temperatura T 2 = 75° - R 2 - 62 ohm. Pertanto, l'aumento della resistenza quando la temperatura cambia di 75 - 15 \u003d 60 ° è 62 - 50 \u003d 12 ohm. Pertanto, l'aumento della resistenza corrispondente a una variazione di temperatura di 1° è pari a:

Il coefficiente di temperatura della resistenza per il rame è uguale all'aumento della resistenza diviso per 1 ohm resistenza iniziale, cioè divisa per 50:

Sulla base della formula (20), è possibile stabilire la relazione tra le resistenze R 2 e R 1:

(21)

Va tenuto presente che questa formula è solo un'espressione approssimativa della dipendenza della resistenza dalla temperatura e non può essere utilizzata per misurare resistenze a temperature superiori a 100 ° C.
Si chiamano resistenze regolabili reostati(Fig. 14, b). I reostati sono realizzati in filo ad alta resistività, come il nichelcromo. La resistenza dei reostati può variare in modo uniforme o graduale. Vengono utilizzati anche reostati liquidi, che sono un recipiente di metallo riempito con una sorta di soluzione conduttiva. elettricità, ad esempio, una soluzione di soda in acqua.
La capacità di un conduttore di far passare la corrente elettrica è caratterizzata dalla conduttività, che è il reciproco della resistenza, ed è indicata dalla lettera G. L'unità SI per la conducibilità è (siemens).

Pertanto, la relazione tra la resistenza e la conduttività di un conduttore è la seguente.

Quando un circuito elettrico è chiuso, sui cui terminali è presente una differenza di potenziale, si genera una corrente elettrica. Gli elettroni liberi sotto l'influenza delle forze del campo elettrico si muovono lungo il conduttore. Nel loro moto, gli elettroni entrano in collisione con gli atomi del conduttore e danno loro una riserva della loro energia cinetica. La velocità di movimento degli elettroni è in continua evoluzione: quando gli elettroni si scontrano con atomi, molecole e altri elettroni, diminuisce, quindi sotto l'influenza di campo elettrico aumenta e diminuisce di nuovo con una nuova collisione. Di conseguenza, il conduttore è impostato moto uniforme flusso di elettroni ad una velocità di poche frazioni di centimetro al secondo. Di conseguenza, gli elettroni che passano attraverso un conduttore incontrano sempre resistenza dal suo lato al loro movimento. Quando una corrente elettrica attraversa un conduttore, quest'ultimo si riscalda.

Resistenza elettrica

La resistenza elettrica di un conduttore, che è indicata Lettera latina R, è chiamata proprietà di un corpo o di un ambiente da trasformare energia elettrica in calore quando una corrente elettrica lo attraversa.

Nei diagrammi, la resistenza elettrica è indicata come mostrato in Figura 1, ma.

Viene chiamata resistenza elettrica variabile, che serve a modificare la corrente nel circuito reostato. Nei diagrammi, i reostati sono designati come mostrato in Figura 1, B. IN vista generale Il reostato è costituito da un filo dell'una o dell'altra resistenza, avvolto su una base isolante. Il cursore o la leva del reostato è posizionato in una determinata posizione, a seguito della quale la resistenza desiderata viene introdotta nel circuito.

Un lungo conduttore di piccola sezione crea un'elevata resistenza alla corrente. I conduttori corti di grande sezione hanno poca resistenza alla corrente.

Se prendiamo due conduttori da materiale diverso, ma della stessa lunghezza e sezione trasversale, i conduttori condurranno la corrente in modi diversi. Ciò dimostra che la resistenza di un conduttore dipende dal materiale del conduttore stesso.

La temperatura di un conduttore influisce anche sulla sua resistenza. All'aumentare della temperatura, aumenta la resistenza dei metalli e diminuisce la resistenza dei liquidi e del carbone. Solo alcune leghe metalliche speciali (manganina, costantana, nichelina e altre) quasi non cambiano la loro resistenza all'aumentare della temperatura.

Quindi, vediamo che la resistenza elettrica del conduttore dipende da: 1) la lunghezza del conduttore, 2) la sezione del conduttore, 3) il materiale del conduttore, 4) la temperatura del conduttore.

L'unità di resistenza è un ohm. Om è spesso indicato dal greco lettera maiuscolaΩ (omega). Quindi invece di scrivere "La resistenza del conduttore è 15 ohm", puoi semplicemente scrivere: R= 15Ω.
1000 ohm si chiama 1 kiloohm(1kΩ o 1kΩ),
1.000.000 di ohm si chiama 1 megaohm(1mgOhm o 1MΩ).

Quando si confronta la resistenza dei conduttori da vari materialiè necessario prendere una certa lunghezza e sezione per ogni campione. Quindi saremo in grado di giudicare quale materiale conduce la corrente elettrica meglio o peggio.

Video 1. Resistenza del conduttore

Resistenza elettrica specifica

Viene chiamata la resistenza in ohm di un conduttore lungo 1 m, con una sezione trasversale di 1 mm² resistività e indicato Lettera greca ρ (ro).

La tabella 1 fornisce le resistenze specifiche di alcuni conduttori.

Tabella 1

Resistività di vari conduttori

La tabella mostra che un filo di ferro con una lunghezza di 1 m e una sezione trasversale di 1 mm² ha una resistenza di 0,13 ohm. Per ottenere 1 ohm di resistenza, devi prendere 7,7 m di tale filo. L'argento ha la resistività più bassa. 1 ohm di resistenza si ottiene prendendo 62,5 m di filo d'argento con una sezione di 1 mm². L'argento è il miglior conduttore, ma il costo dell'argento ne preclude l'uso diffuso. Dopo l'argento in tavola arriva il rame: 1 m filo di rame con una sezione di 1 mm² ha una resistenza di 0,0175 ohm. Per ottenere una resistenza di 1 ohm, devi prendere 57 m di tale filo.

Chimicamente puro, ottenuto dalla raffinazione, il rame ha trovato largo impiego nell'ingegneria elettrica per la fabbricazione di fili, cavi, avvolgimenti di macchine ed apparati elettrici. Anche alluminio e ferro sono ampiamente usati come conduttori.

La resistenza di un conduttore può essere determinata dalla formula:

dove R- resistenza del conduttore in ohm; ρ - resistenza specifica del conduttore; lè la lunghezza del conduttore in m; S– sezione del conduttore in mm².

Esempio 1 Determinare la resistenza di 200 m di filo di ferro con una sezione di 5 mm².

Esempio 2 Calcolare la resistenza di 2 km di filo di alluminio con una sezione di 2,5 mm².

Dalla formula della resistenza, puoi facilmente determinare la lunghezza, la resistività e la sezione trasversale del conduttore.

Esempio 3 Per un ricevitore radio, è necessario avvolgere una resistenza di 30 ohm da un filo di nichel con una sezione trasversale di 0,21 mm². Determinare la lunghezza del filo richiesta.

Esempio 4 Determinare la sezione trasversale di 20 m di filo di nichelcromo se la sua resistenza è di 25 ohm.

Esempio 5 Un filo con una sezione di 0,5 mm² e una lunghezza di 40 m ha una resistenza di 16 ohm. Determina il materiale del filo.

Il materiale di un conduttore ne caratterizza la resistività.

Secondo la tabella della resistività, troviamo che il piombo ha tale resistenza.

È stato affermato sopra che la resistenza dei conduttori dipende dalla temperatura. Facciamo il seguente esperimento. Avvolgiamo sotto forma di una spirale di diversi metri di spessore filo metallico e includi questa spirale nel circuito della batteria. Per misurare la corrente nel circuito, accendere l'amperometro. Quando si riscalda la spirale nella fiamma del bruciatore, è possibile notare che le letture dell'amperometro diminuiranno. Ciò dimostra che la resistenza del filo metallico aumenta con il riscaldamento.

Per alcuni metalli, se riscaldati di 100°, la resistenza aumenta del 40 - 50%. Ci sono leghe che cambiano leggermente la loro resistenza con il calore. Alcune leghe speciali cambiano difficilmente la resistenza con la temperatura. La resistenza dei conduttori metallici aumenta con l'aumentare della temperatura, la resistenza degli elettroliti (conduttori liquidi), del carbone e di alcuni solidi, al contrario, diminuisce.

La capacità dei metalli di modificare la loro resistenza al variare della temperatura viene utilizzata per costruire termometri a resistenza. Un tale termometro è un filo di platino avvolto su un telaio di mica. Posizionando un termometro, ad esempio, in un forno e misurando la resistenza del filo di platino prima e dopo il riscaldamento, è possibile determinare la temperatura nel forno.

Viene chiamata la variazione della resistenza del conduttore quando viene riscaldato, per 1 ohm della resistenza iniziale e 1° di temperatura coefficiente di resistenza alla temperatura ed è indicato dalla lettera α.

Se a temperatura T 0 resistenza del conduttore è R 0 e a temperatura Tè uguale a r t, quindi il coefficiente di resistenza termica

Nota. Questa formula può essere calcolata solo entro un determinato intervallo di temperatura (fino a circa 200°C).

Diamo i valori del coefficiente di temperatura di resistenza α per alcuni metalli (tabella 2).

Tavolo 2

Valori del coefficiente di temperatura per alcuni metalli

Dalla formula per il coefficiente di resistenza alla temperatura, determiniamo r t:

r t = R 0 .

Esempio 6 Determinare la resistenza di un filo di ferro riscaldato a 200°C se la sua resistenza a 0°C era di 100 ohm.

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

Esempio 7 Una termoresistenza fatta di filo di platino in una stanza con una temperatura di 15°C aveva una resistenza di 20 ohm. Il termometro è stato posto nella fornace e dopo un po' è stata misurata la sua resistenza. Si è rivelato essere pari a 29,6 ohm. Determinare la temperatura nel forno.

conduttività elettrica

Finora abbiamo considerato la resistenza del conduttore come un ostacolo che il conduttore fornisce alla corrente elettrica. Tuttavia, la corrente scorre attraverso il conduttore. Pertanto, oltre alla resistenza (ostacoli), il conduttore ha anche la capacità di condurre corrente elettrica, cioè conduttività.

Maggiore è la resistenza di un conduttore, minore è la conduttività, peggiore conduce la corrente elettrica e, al contrario, minore è la resistenza di un conduttore, maggiore è la conduttività, più facile è il passaggio della corrente attraverso il conduttore. Pertanto, la resistenza e la conduttività del conduttore sono grandezze reciproche.

È noto dalla matematica che il reciproco di 5 è 1/5 e, viceversa, il reciproco di 1/7 è 7. Pertanto, se la resistenza di un conduttore è indicata dalla lettera R, allora la conducibilità è definita come 1/ R. La conducibilità è solitamente indicata dalla lettera g.

La conducibilità elettrica è misurata in (1/ohm) o Siemens.

Esempio 8 La resistenza del conduttore è di 20 ohm. Determina la sua conduttività.

Se R= 20 Ohm, quindi

Esempio 9 La conducibilità del conduttore è 0,1 (1/ohm). Determina la sua resistenza

Se g \u003d 0,1 (1 / Ohm), allora R= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Senza una certa conoscenza iniziale dell'elettricità, è difficile immaginare come dispositivi elettrici perché funzionano, perché è necessario collegare la TV per farlo funzionare e una piccola batteria è sufficiente per far brillare una torcia al buio.

E così capiremo tutto in ordine.

Elettricità

Elettricità- questo un fenomeno naturale, confermando l'esistenza, l'interazione e il movimento delle cariche elettriche. L'elettricità fu scoperta per la prima volta già nel VII secolo a.C. filosofo greco Talete. Talete ha attirato l'attenzione sul fatto che se un pezzo di ambra viene strofinato contro la lana, inizia ad attirare su di sé oggetti leggeri. L'ambra in greco antico è l'elettrone.

È così che immagino Talete seduto, strofinando un pezzo d'ambra sulla sua himation (questo è il capospalla di lana degli antichi greci), e poi, con sguardo perplesso, guarda come capelli, ritagli di filo, piume e ritagli di carta sono attratti dall'ambra.

Questo fenomeno si chiama elettricità statica. Puoi ripetere questa esperienza. Per fare questo, strofina accuratamente un normale righello di plastica con un panno di lana e portalo su piccoli pezzi di carta.

Si dovrebbe notare che a lungo questo fenomeno non è stato studiato. E solo nel 1600, nel suo saggio "On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth", il naturalista inglese William Gilbert introdusse il termine - elettricità. Nel suo lavoro, ha descritto i suoi esperimenti con oggetti elettrificati e ha anche stabilito che altre sostanze possono essere elettrificate.

Poi, per tre secoli, gli scienziati più avanzati del mondo hanno esplorato l'elettricità, scritto trattati, formulato leggi, inventato macchine elettriche e solo nel 1897 Joseph Thomson scopre il primo vettore materiale di elettricità: un elettrone, una particella, dovuta a cui sono possibili processi elettrici nelle sostanze.

elettrone- questo particella elementare, ha una carica negativa approssimativamente uguale a -1.602 10 -19 Cl (pendente). Denotato e o e-.

Voltaggio

Per far muovere le particelle cariche da un polo all'altro, è necessario creare tra i poli differenza di potenziale o - Voltaggio. Unità di tensione - Volt (IN o V). Nelle formule e nei calcoli, lo stress è indicato dalla lettera V . Per ottenere una tensione di 1 V, è necessario trasferire una carica di 1 C tra i poli, mentre si esegue un lavoro di 1 J (Joule).

Per chiarezza, immagina un serbatoio d'acqua situato a una certa altezza. Un tubo esce dal serbatoio. L'acqua a pressione naturale esce dal serbatoio attraverso un tubo. Siamo d'accordo che l'acqua lo è carica elettrica, l'altezza della colonna d'acqua (pressione) è voltaggio, e la portata dell'acqua è elettricità.

Pertanto, più acqua nel serbatoio, maggiore è la pressione. Allo stesso modo, da un punto di vista elettrico, maggiore è la carica, maggiore è la tensione.

Iniziamo a drenare l'acqua, mentre la pressione diminuirà. Quelli. il livello di carica diminuisce - il valore della tensione diminuisce. Questo fenomeno può essere osservato in una torcia, la lampadina brilla più fioca quando le batterie si esauriscono. Si noti che minore è la pressione dell'acqua (tensione), minore è il flusso d'acqua (corrente).

Elettricità

Elettricità- questo processo fisico moto diretto di particelle cariche sotto l'azione di campo elettromagnetico da un polo all'altro di un circuito elettrico chiuso. Le particelle che trasportano la carica possono essere elettroni, protoni, ioni e lacune. In assenza di circuito chiuso, la corrente non è possibile. Le particelle capaci di trasportare cariche elettriche non esistono in tutte le sostanze, si chiamano quelle in cui esistono conduttori e semiconduttori. E sostanze in cui non ci sono tali particelle - dielettrici.

Unità di misura della forza attuale - Ampere (MA). Nelle formule e nei calcoli, la forza attuale è indicata dalla lettera io . Una corrente di 1 Ampere si forma quando una carica di 1 Coulomb (6.241 10 18 elettroni) passa attraverso un punto del circuito elettrico in 1 secondo.

Torniamo alla nostra analogia acqua-elettricità. Solo ora prendiamo due serbatoi e riempiamoli con una uguale quantità d'acqua. La differenza tra i serbatoi è nel diametro del tubo di uscita.

Apriamo i rubinetti e assicuriamoci che il flusso d'acqua dal serbatoio di sinistra sia maggiore (il diametro del tubo è maggiore) rispetto a quello di destra. Questa esperienza è una chiara prova della dipendenza della portata dal diametro del tubo. Ora proviamo a equalizzare i due flussi. Per fare ciò, aggiungi acqua al serbatoio giusto (carica). Ciò darà più pressione (tensione) e aumenterà la portata (corrente). In un circuito elettrico, il diametro del tubo è resistenza.

Gli esperimenti condotti dimostrano chiaramente la relazione tra voltaggio, attuale e resistenza. Parleremo di più della resistenza un po 'più tardi e ora qualche parola in più sulle proprietà della corrente elettrica.

Se la tensione non cambia la sua polarità, da più a meno, e la corrente scorre in una direzione, allora è così DC e corrispondentemente pressione costante. Se la sorgente di tensione cambia la sua polarità e la corrente scorre in una direzione, quindi nell'altra, questo è già corrente alternata e Tensione AC. Valori massimi e minimi (contrassegnati sul grafico come io ) - questo ampiezza o valori di picco forza attuale. Nelle prese domestiche, la tensione cambia la sua polarità 50 volte al secondo, ad es. la corrente oscilla avanti e indietro, si scopre che la frequenza di queste oscillazioni è di 50 Hertz, o 50 Hz in breve. In alcuni paesi, come gli USA, la frequenza è di 60 Hz.

Resistenza

Resistenza elettrica – quantità fisica, che determina la proprietà del conduttore di impedire (resistere) al passaggio di corrente. Unità di resistenza - Ohm(indicato Ohm o la lettera greca omega Ω ). Nelle formule e nei calcoli, la resistenza è indicata dalla lettera R . Un conduttore ha una resistenza di 1 ohm, ai cui poli viene applicata una tensione di 1 V e scorre una corrente di 1 A.

I conduttori conducono la corrente in modo diverso. Loro conducibilità dipende, prima di tutto, dal materiale del conduttore, nonché dalla sezione e dalla lunghezza. Come sezione più grande, maggiore è la conduttività, ma maggiore è la lunghezza, minore è la conduttività. La resistenza è l'inverso della conduzione.

Nell'esempio di un modello idraulico, la resistenza può essere rappresentata come il diametro del tubo. Più è piccolo, peggiore è la conduttività e maggiore è la resistenza.

La resistenza del conduttore si manifesta, ad esempio, nel riscaldamento del conduttore quando la corrente scorre al suo interno. Inoltre, maggiore è la corrente e minore è la sezione del conduttore, maggiore è il riscaldamento.

Energia

Energia elettricaè una grandezza fisica che determina il tasso di conversione dell'elettricità. Ad esempio, hai sentito più di una volta: "una lampadina per tanti watt". Questa è la potenza consumata dalla lampadina per unità di tempo durante il funzionamento, ad es. convertire una forma di energia in un'altra a una certa velocità.

Anche le fonti di elettricità, come i generatori, sono caratterizzate da potenza, ma già generate nell'unità di tempo.

Alimentatore - Watt(indicato mar o w). Nelle formule e nei calcoli, la potenza è indicata dalla lettera P . Per i circuiti CA, viene utilizzato il termine Piena potenza, unità - Volt-ampere (V A o VA), indicato dalla lettera S .

E infine su circuito elettrico. Questo circuito è un insieme di componenti elettrici in grado di condurre corrente elettrica e collegati tra loro in modo appropriato.

Quello che vediamo in questa immagine è un elettrodomestico elementare (torcia). sotto tensione u(B) una fonte di elettricità (batterie) tramite conduttori e altri componenti con resistenze diverse 4,59 (220 Voti)

Ora è il momento di scoprire cos'è la resistenza. Immagina ora un normale reticolo cristallino. Quindi ... Più densi si trovano i cristalli l'uno rispetto all'altro, più cariche rimarranno al loro interno. Quindi, dicendo linguaggio semplice- maggiore è la resistenza del metallo. A proposito, la resistenza di qualsiasi metallo ordinario può essere temporaneamente aumentata riscaldandolo. "Perchè chiedere. Sì, perché quando riscaldati, gli atomi di metallo iniziano a vibrare vigorosamente vicino alla loro posizione fissata da legami. Pertanto, le cariche in movimento si scontreranno più spesso con gli atomi, il che significa che si fermeranno più spesso e più ai nodi. reticolo cristallino. La figura 1 mostra un diagramma di assemblaggio visivo, per così dire per i "non iniziati", dove puoi vedere immediatamente come misurare la tensione ai capi della resistenza. Allo stesso modo, puoi misurare la tensione su una lampadina. A proposito, se, come si può vedere dalla figura, la nostra batteria ha una tensione, diciamo, di 15V (Volt), e la resistenza è tale che 10V "si depositano" su di essa, i restanti 5V cadranno sulla luce lampadina.

Ecco come appare la legge di Ohm per un circuito chiuso.

Senza entrare nei dettagli, questa legge dice che la tensione del generatore è uguale alla somma delle cadute di tensione in tutte le sue sezioni. Quelli. nel nostro caso, 15V = 10V + 5V. Ma ... se comunque approfondisci un po' i dettagli, allora devi sapere che quella che abbiamo chiamato la tensione della batteria non è altro che il suo valore quando il consumatore è collegato (nel nostro caso è una lampadina + resistenza) . Se si scollega la lampadina con resistenza e si misura la tensione sulla batteria, sarà leggermente superiore a 15 V. Questa sarà la tensione a circuito aperto e si chiama EMF della batteria - la forza elettromotrice. In realtà, il circuito funzionerà come mostrato in Fig.2. In realtà, la batteria può essere immaginata come un'altra batteria con una tensione, diciamo, di 16V, che ha una sua resistenza interna Rin. Il valore di questa resistenza è molto piccolo ed è dovuto alle caratteristiche tecnologiche di fabbricazione. Dalla figura si può vedere che quando il carico è collegato, parte della tensione della batteria si “assesserà” sulla sua resistenza interna e alla sua uscita non sarà più 16V, ma 15V, ovvero 15V. 1B sarà "assorbito" dalla sua resistenza interna. E qui funziona anche la legge di Ohm per un circuito chiuso. Sarà la somma delle tensioni in tutte le sezioni del circuito uguale a EMF batterie. 16V = 1V + 10V + 5V. L'unità di misura della resistenza è una quantità chiamata ohm. È chiamato così in onore del fisico tedesco Georg Simon Ohm, che fu impegnato in questi lavori. 1 ohm è uguale alla resistenza elettrica del conduttore (può essere, ad esempio, una lampadina) tra le cui estremità si crea una tensione di 1 volt a una corrente continua di 1 ampere. Per determinare la resistenza della lampada, è necessario misurare la tensione su di essa e misurare la corrente nel circuito (vedi Fig. 5). Quindi dividere il valore di tensione risultante per il valore corrente (R=U/I). Le resistenze nei circuiti elettrici possono essere collegate in serie (la fine della prima con l'inizio del secondo - in questo caso possono essere designate arbitrariamente) e in parallelo (l'inizio con l'inizio, la fine con la fine - e in questo caso possono essere designati arbitrariamente). Considera entrambi i casi usando le lampadine come esempio: dopotutto, i loro filamenti sono composti da tungsteno, ad es. sono resistenza. Il caso della connessione seriale è mostrato in Fig.3.

Si è rivelato noto a tutti (e, quindi, lo considereremo comprensibile: una ghirlanda). Con una tale connessione, la corrente I sarà la stessa ovunque, indipendentemente dal fatto che siano le stesse lampade per la stessa tensione o per diverse. Bisogna fare subito una prenotazione che le lampade siano considerate uguali, sulle quali:

1. sono indicate la stessa tensione e corrente (come le lampadine di una torcia);
2. sono indicate la stessa tensione e potenza (come le lampade di illuminazione).

La tensione U della fonte di alimentazione in questo caso "si disperde" su tutte le lampade, ad es. U = U1 + U2 + U3. Allo stesso tempo, se le lampade sono uguali, la tensione sarà la stessa su tutte. Se le lampade non sono le stesse, dipende dalla resistenza di ciascuna lampada particolare. Nel primo caso, la tensione ai capi di ciascuna lampada può essere facilmente calcolata dividendo la tensione della sorgente per il numero totale di lampade. Nel secondo caso, è necessario approfondire i calcoli. Tratteremo tutto questo nei compiti di questa sezione. Quindi, l'abbiamo scoperto connessione seriale conduttori (in questo caso lampade), la tensione U alle estremità dell'intero circuito è uguale alla somma delle tensioni dei conduttori collegati in serie (lampade) - U = U1 + U2 + U3. Secondo la legge di Omad per la sezione del circuito: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R dove R1 è la resistenza del filamento della prima lampada (conduttore), R2 è il secondo e R3 è il terzo, R è la resistenza totale di tutte le lampade. Sostituendo il valore U con I*R, U1 con I*R1, U2 con I*R2, U3 con I*R3 nell'espressione “U = U1 + U2 +U”, otteniamo I*R = I*(R1+ R2+R3). Quindi R \u003d R1 + R2 + R3 Conclusione: quando i conduttori sono collegati in serie, la loro resistenza totale è uguale alla somma delle resistenze di tutti i conduttori. Concludiamo: la commutazione in serie viene utilizzata per diversi consumatori (ad esempio, le lampade a ghirlanda di Capodanno) con una tensione di alimentazione inferiore alla tensione della sorgente ..

Il caso di collegamento in parallelo di conduttori è mostrato in Fig.4.

In collegamento in parallelo conduttori, i loro inizi e le loro estremità hanno punti di connessione comuni alla sorgente. Allo stesso tempo, la tensione su tutte le lampade (conduttori) è la stessa, indipendentemente da quale e per quale tensione è progettata, poiché sono direttamente collegate alla sorgente. Naturalmente, se la lampada è a una tensione inferiore rispetto alla sorgente di tensione, si brucerà. Ma la corrente I sarà uguale alla somma delle correnti in tutte le lampade, cioè I = I1 + I2 + I3. E le lampade possono essere di diversa potenza: ognuna assorbirà la corrente per cui è stata progettata. Questo si può capire se al posto di una sorgente immaginiamo una presa con una tensione di 220V, e al posto delle lampade - collegate ad essa, ad esempio, un ferro da stiro, lampada da tavolo e un caricatore del telefono. La resistenza di ciascun dispositivo in un tale circuito è determinata dividendo la sua tensione per la corrente che consuma ... ancora, secondo la legge di Ohm per una sezione del circuito, ad es.

Affermiamo subito il fatto che esiste un valore reciproco alla resistenza e si chiama conducibilità. È designato Y. Nel sistema SI, è designato come CM (Siemens). La resistenza reciproca significa questo

Senza entrare in conclusioni matematiche, diremo subito che quando i conduttori sono collegati in parallelo (siano essi lampade, ferri da stiro, forni a microonde o televisori), il reciproco della resistenza totale è uguale alla somma dei reciproci delle resistenze di tutti conduttori collegati in parallelo, es

Dato che

A volte nelle attività scrivono Y = Y1 + Y2 + Y3. Questo è lo stesso. Esiste anche una formula più conveniente per trovare la resistenza totale di due resistori collegati in parallelo. Si presenta così:

Concludiamo: il metodo di commutazione in parallelo viene utilizzato per collegare alla rete elettrica lampade di illuminazione ed elettrodomestici.

Come abbiamo scoperto, le collisioni di elettroni liberi nei conduttori con gli atomi del reticolo cristallino rallentano il loro movimento in avanti ... Questa è una contrazione al movimento diretto degli elettroni liberi, ad es. corrente continua, è l'essenza fisica della resistenza del conduttore. Il meccanismo della resistenza alla corrente continua negli elettroliti e nei gas è simile. Le proprietà conduttive del materiale determinano la sua resistività di volume ρv, che è uguale alla resistenza tra i lati opposti di un cubo con bordo di 1 m, fatto di questo materiale. Il reciproco della resistività del volume è chiamato conducibilità del volume ed è uguale a γ = 1/ρv. L'unità di resistenza del volume è 1 Ohm * m, conduttività volumetrica - 1 Sm / m. La resistenza CC di un conduttore dipende dalla temperatura. Nel caso generale si osserva una dipendenza piuttosto complessa. Ma con variazioni di temperatura entro limiti relativamente ristretti (circa 200 ° C), può essere espresso dalla formula:

dove R2 e R1 sono resistenze, rispettivamente, alle temperature T1 e T2; α - coefficiente di resistenza alla temperatura, pari alla variazione relativa della resistenza al variare della temperatura di 1°C.

Concetti importanti

Un dispositivo elettrico che ha resistenza e viene utilizzato per limitare la corrente è chiamato resistore. Un resistore regolabile (cioè è possibile cambiarne la resistenza) è chiamato reostato.

Gli elementi resistivi sono modelli idealizzati di resistori e qualsiasi altro dispositivo elettrico o loro parti che resistono alla corrente continua, indipendentemente dalla natura fisica di questo fenomeno. Sono utilizzati nella preparazione di circuiti circuiti equivalenti e nel calcolo delle loro modalità. Nell'idealizzazione, vengono trascurate le correnti attraverso i rivestimenti isolanti di resistori, telai di reostati a filo, ecc.

Un elemento resistivo lineare è un circuito equivalente per qualsiasi parte di un dispositivo elettrico in cui la corrente è proporzionale alla tensione. Il suo parametro è la resistenza R = cost. R = const significa che il valore della resistenza è costante (const significa costante).
Se la dipendenza della corrente dalla tensione non è lineare, il circuito equivalente contiene un elemento resistivo non lineare, che è dato da una caratteristica corrente-tensione non lineare (caratteristica volt-ampere) I (U) - letta come " E da U". La figura 5 mostra le caratteristiche corrente-tensione degli elementi resistivi lineari (linea a) e non lineari (linea b), nonché le loro designazioni sui circuiti equivalenti.