Kas yra elektrinės varžos apibrėžimas. Kas yra elektrinė varža

- elektrinis dydis, apibūdinantis medžiagos savybę neleisti tekėti elektros srovei. Priklausomai nuo medžiagos tipo, varža gali siekti nulį – būti minimali (mi/mikroomai – laidininkai, metalai) arba labai didelė (gigaomai – izoliacija, dielektrikai). Elektrinės varžos atvirkštinė vertė yra .

Matavimo vienetas elektrinė varža - Ohm. Jis žymimas raide R. Nustatoma varžos priklausomybė nuo srovės ir uždaroje grandinėje.

Omometras- prietaisas tiesioginiam grandinės varžos matavimui. Priklausomai nuo išmatuotos vertės diapazono, jie skirstomi į gigaohmetrus (didelės varžos - matuojant izoliaciją) ir į mikro / miliohmetrus (mažoms varžoms - matuojant). pereinamosios varžos kontaktai, variklio apvijos ir kt.).

Egzistuoja didelė įvairovė omometrai pagal dizainą skirtingų gamintojų, nuo elektromechaninių iki mikroelektroninių. Verta paminėti, kad klasikinis omometras matuoja aktyviąją pasipriešinimo dalį (vadinamuosius omus).

Bet kokia varža (metalinė arba puslaidininkinė) grandinėje kintamoji srovė turi aktyvųjį ir reaktyvųjį komponentą. Aktyvumo ir reaktyvumo suma yra Kintamosios srovės grandinės varža ir apskaičiuojamas pagal formulę:

kur Z yra visa kintamosios srovės grandinės varža;

R – kintamosios srovės grandinės aktyvioji varža;

Xc – kintamosios srovės grandinės talpinė reaktyvinė varža;

(C – talpa, w – kintamos srovės kampinis greitis)

Xl – kintamosios srovės grandinės indukcinė varža;

(L – induktyvumas, w – kintamosios srovės kampinis greitis).

Aktyvus pasipriešinimas- tai yra elektros grandinės varžos dalis, kurios energija visiškai paverčiama kitų rūšių energija (mechanine, chemine, termine). Išskirtinė savybė aktyvioji dedamoji – tai bendras visos elektros energijos suvartojimas (energija negrąžinama į tinklą atgal į tinklą), o reaktyvioji varža grąžina dalį energijos atgal į tinklą (neigiama reaktyviosios dedamosios savybė).

Fizinė aktyvaus pasipriešinimo prasmė

Kiekviena aplinka kur elektros krūviai, savo kelyje sukuria kliūtis (manoma, kad tai kristalinės gardelės mazgai), į kurias tarsi atsitrenkia ir praranda savo energiją, kuri išsiskiria šilumos pavidalu.

Taigi atsiranda kritimas (prarandama elektros energija), kurio dalis prarandama dėl vidinės laidžios terpės varžos.

Skaitinė vertė, apibūdinanti medžiagos gebėjimą užkirsti kelią krūviams, vadinama pasipriešinimu. Jis matuojamas omis (Ohm) ir yra atvirkščiai proporcingas elektros laidumui.

Įvairūs elementai periodinė sistema Mendelejevas turi skirtingą elektrinę varžą (p), pavyzdžiui, mažiausią sp. Sidabras (0,016 Ohm * mm2 / m), varis (0,0175 Ohm * mm2 / m), auksas (0,023) ir aliuminis (0,029) turi atsparumą. Jie naudojami pramonėje kaip pagrindinės medžiagos, ant kurių pastatyta visa elektrotechnika ir energetika. Kita vertus, dielektrikai turi aukštą sp. atsparumas ir naudojamas izoliacijai.

Laidžios terpės varža gali labai skirtis priklausomai nuo srovės skerspjūvio, temperatūros, dydžio ir dažnio. Be to, skirtingos terpės turi skirtingus krūvininkus (laisvuosius elektronus metaluose, jonus elektrolituose, „skyles“ puslaidininkiuose), kurie yra lemiami atsparumo veiksniai.

Fizinė reaktyvumo reikšmė

Ritėse ir kondensatoriuose, kai jie naudojami, energija kaupiasi magnetinių ir elektrinių laukų pavidalu, o tam reikia šiek tiek laiko.

Magnetiniai laukai kintamosios srovės tinkluose keičiasi kintant krūvių judėjimo krypčiai, kartu suteikiant papildomą pasipriešinimą.

Be to, yra pastovi fazė ir srovės poslinkis, o tai lemia papildomus elektros energijos nuostolius.

Atsparumas

Kaip sužinoti medžiagos varžą, jei ji neteka per ją ir neturime omometro? Tai turi ypatingą vertę - medžiagos elektrinė varža in

(tai yra lentelės vertės, empiriškai nustatytos daugeliui metalų). Turėdami šią vertę ir fizinius medžiagos kiekius, galime apskaičiuoti atsparumą pagal formulę:

kur, p- savitoji varža (matavimo vienetai ohm * m / mm 2);

l yra laidininko ilgis (m);

S - skerspjūvis (mm 2).

§ 15. Elektrinė varža

Bet kuriame laidininke nukreiptam elektros krūvių judėjimui trukdo šio laidininko molekulės ir atomai. Todėl tiek išorinė grandinės dalis, tiek vidinė (pačio energijos šaltinio viduje) trukdo srovei praeiti. Vadinama vertė, apibūdinanti elektros grandinės varžą elektros srovei elektrinė varža.
Elektros energijos šaltinis, įtrauktas į uždarą elektros grandinę, sunaudoja energiją, kad įveiktų išorinių ir vidinių grandinių varžą.
Elektrinė varža žymima raide r ir yra pavaizduota diagramose, kaip parodyta Fig. 14, a.

Atsparumo vienetas yra omas. Om vadinama elektrine varža tokio tiesinio laidininko, kuriame, esant pastoviam vieno volto potencialų skirtumui, teka vieno ampero srovė, t.y.

Matuojant dideles varžas, naudojami tūkstantį ir milijoną kartų daugiau omų. Jie vadinami kiloomais ( com) ir megohmas ( Mama), 1 com = 1000 ohm; 1 Mama = 1 000 000 ohm.
IN įvairių medžiagų turi skirtingą laisvųjų elektronų skaičių, o atomai, tarp kurių šie elektronai juda, turi skirtingą išsidėstymą. Todėl laidininkų atsparumas elektros srovei priklauso nuo medžiagos, iš kurios jie pagaminti, nuo ilgio ir ploto. skerspjūvis dirigentas. Jei lyginami du tos pačios medžiagos laidininkai, tada ilgesnis laidininkas turi didesnę varžą lygių plotų skerspjūvių, o didelio skerspjūvio laidas turi mažesnę varžą esant vienodam ilgiui.
Santykiniam laidininko medžiagos elektrinių savybių įvertinimui pasitarnauja jo savitoji varža. Atsparumas yra metalinio laidininko, kurio ilgis yra 1, varža m ir skerspjūvio plotas 1 mm 2; žymimas raide ρ ir matuojamas
Jei laidininkas, pagamintas iš medžiagos, kurios varža ρ, turi ilgį l metrų ir skerspjūvio ploto q kvadratinių milimetrų, tada šio laidininko varža

Formulė (18) rodo, kad laidininko varža yra tiesiogiai proporcinga medžiagos, iš kurios jis pagamintas, varžai, taip pat jo ilgiui ir atvirkščiai proporcinga skerspjūvio plotui.
Laidininkų varža priklauso nuo temperatūros. Metalinių laidininkų varža didėja didėjant temperatūrai. Ši priklausomybė yra gana sudėtinga, tačiau gana siaurame temperatūros pokyčių diapazone (iki maždaug 200 ° C) galime manyti, kad kiekvienam metalui yra tam tikras vadinamasis temperatūros atsparumo koeficientas (alfa), kuris išreiškia laidininko varžos padidėjimas Δ r kai temperatūra pasikeičia 1 °C, nurodyta 1 ohm pradinis pasipriešinimas.
Taigi, atsparumo temperatūros koeficientas

ir atsparumo padidėjimas

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

kur r 1 - laidininko varža esant temperatūrai T 1 ;
r 2 - to paties laidininko varža esant temperatūrai T 2 .
Paaiškinkime pasipriešinimo temperatūros koeficiento išraišką pavyzdžiu. Tarkime, kad varinė linijinė viela esant temperatūrai T 1 = 15° turi atsparumą r 1 = 50 ohm, ir esant temperatūrai T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Todėl atsparumo padidėjimas, kai temperatūra pasikeičia 75–15 \u003d 60 °, yra 62–50 \u003d 12 ohm. Taigi pasipriešinimo padidėjimas, atitinkantis temperatūros pokytį 1 °, yra lygus:

Vario atsparumo temperatūros koeficientas yra lygus pasipriešinimo padidėjimui, padalytam iš 1 ohm pradinis pasipriešinimas, ty padalytas iš 50:

Remiantis (20) formule, galima nustatyti ryšį tarp varžų r 2 ir r 1:

(21)

Reikėtų nepamiršti, kad ši formulė yra tik apytikslė atsparumo priklausomybės nuo temperatūros išraiška ir negali būti naudojama varžoms matuoti esant aukštesnei nei 100 °C temperatūrai.
Reguliuojamos varžos vadinamos reostatai(14 pav., b). Reostatai yra pagaminti iš vielos, turinčios didelę varžą, pavyzdžiui, nichromo. Reostatų varža gali skirtis tolygiai arba pakopomis. Taip pat naudojami skysti reostatai, kurie yra metalinis indas, užpildytas kažkokiu laidžiu tirpalu. elektros, pavyzdžiui, sodos tirpalas vandenyje.
Laidininko gebėjimas praleisti elektros srovę apibūdinamas laidumu, kuris yra varžos grįžtamasis koeficientas ir nurodomas raide g. SI laidumo vienetas yra (siemens).

Taigi laidininko varžos ir laidumo ryšys yra toks.

Kai uždaroma elektros grandinė, kurios gnybtuose yra potencialų skirtumas, atsiranda elektros srovė. Laisvieji elektronai, veikiami elektrinio lauko jėgų, juda išilgai laidininko. Judėdami elektronai susiduria su laidininko atomais ir suteikia jiems savo kinetinės energijos rezervą. Elektronų judėjimo greitis nuolat kinta: elektronams susidūrus su atomais, molekulėmis ir kitais elektronais, jis mažėja, tada veikiamas elektrinis laukas didėja ir vėl mažėja po naujo susidūrimo. Dėl to laidininkas yra nustatytas vienodas judesys elektronų srautas kelių centimetro dalių per sekundę greičiu. Todėl elektronai, einantys per laidininką, visada susiduria su pasipriešinimu iš jo šono. Kai elektros srovė praeina per laidininką, pastarasis įkaista.

Elektrinė varža

Laidininko elektrinė varža, kuri žymima lotyniška raidė r, vadinamas kūno ar aplinkos savybe transformuotis elektros energijaį šilumą, kai per jį praeina elektros srovė.

Diagramose elektrinė varža nurodyta, kaip parodyta 1 paveiksle, bet.

Kintama elektrinė varža, kuri skirta pakeisti srovę grandinėje, vadinama reostatas. Diagramose reostatai pažymėti kaip parodyta 1 paveiksle, b. IN bendras vaizdas Reostatas pagamintas iš vienokios ar kitokios varžos vielos, suvyniotos ant izoliuojančio pagrindo. Reostato slankiklis arba svirtis yra įstatoma į tam tikrą padėtį, dėl kurios į grandinę įvedamas norimas pasipriešinimas.

Ilgas mažo skerspjūvio laidininkas sukuria didelį atsparumą srovei. Trumpi didelio skerspjūvio laidininkai turi mažą atsparumą srovei.

Jei paimtume du laidininkus iš skirtinga medžiaga, bet vienodo ilgio ir skerspjūvio, tada laidininkai srovę ves skirtingais būdais. Tai rodo, kad laidininko varža priklauso nuo paties laidininko medžiagos.

Laidininko temperatūra taip pat turi įtakos jo varžai. Kylant temperatūrai, metalų atsparumas didėja, o skysčių ir anglies – mažėja. Tik kai kurie specialūs metalų lydiniai (manganinas, konstantanas, nikelis ir kiti) beveik nekeičia savo atsparumo kylant temperatūrai.

Taigi, matome, kad laidininko elektrinė varža priklauso nuo: 1) laidininko ilgio, 2) laidininko skerspjūvio, 3) laidininko medžiagos, 4) laidininko temperatūros.

Atsparumo vienetas yra vienas omas. Om dažnai žymimas graikiškai Didžioji raidėΩ (omega). Taigi, užuot rašę „Laidžio varža yra 15 omų“, galite tiesiog parašyti: r= 15Ω.
1000 omų vadinamas 1 kiloomų(1kΩ arba 1kΩ),
1 000 000 omų vadinamas 1 megaohmas(1mgOhm arba 1MΩ).

Lyginant laidininkų varžą nuo įvairios medžiagos kiekvienam mėginiui reikia paimti tam tikrą ilgį ir atkarpą. Tada galėsime spręsti, kuri medžiaga geriau ar blogiau praleidžia elektros srovę.

Vaizdo įrašas 1. Laidininko varža

Savitoji elektrinė varža

Vadinama 1 m ilgio, 1 mm² skerspjūvio laidininko varža savomis varža ir žymimas Graikiškas laiškas ρ (ro).

1 lentelėje pateiktos kai kurių laidininkų savitosios varžos.

1 lentelė

Įvairių laidininkų savitoji varža

Lentelėje parodyta, kad 1 m ilgio ir 1 mm² skerspjūvio geležinės vielos varža yra 0,13 omo. Norint gauti 1 omo varžą, reikia paimti 7,7 m tokio laido. Sidabras turi mažiausią varžą. 1 omo varžą galima gauti paėmus 62,5 m sidabrinės vielos, kurios skerspjūvis yra 1 mm². Sidabras yra geriausias laidininkas, tačiau sidabro kaina neleidžia plačiai jį naudoti. Po sidabro lentelėje atsiranda varis: 1 m Varinė viela kurio skerspjūvis yra 1 mm², varža yra 0,0175 omo. Norint gauti 1 omo varžą, reikia paimti 57 m tokio laido.

Chemiškai grynas varis, gautas rafinuojant, buvo plačiai naudojamas elektrotechnikoje, gaminant laidus, kabelius, elektros mašinų ir aparatų apvijas. Aliuminis ir geležis taip pat plačiai naudojami kaip laidininkai.

Laidininko varžą galima nustatyti pagal formulę:

kur r- laidininko varža omais; ρ - specifinė laidininko varža; l yra laidininko ilgis m; S– laidininko skerspjūvis mm².

1 pavyzdys Nustatykite 200 m geležinės vielos, kurios skerspjūvis 5 mm², varžą.

2 pavyzdys Apskaičiuokite 2 km aliuminio vielos, kurios skerspjūvis 2,5 mm², varžą.

Iš varžos formulės galite lengvai nustatyti laidininko ilgį, varžą ir skerspjūvį.

3 pavyzdys Radijo imtuvui iš nikelio vielos, kurios skerspjūvis yra 0,21 mm², reikia apvynioti 30 omų varžą. Nustatykite reikiamą vielos ilgį.

4 pavyzdys Nustatykite 20 m nichromo vielos skerspjūvį, jei jo varža yra 25 omai.

5 pavyzdys 0,5 mm² skerspjūvio ir 40 m ilgio vielos varža yra 16 omų. Nustatykite vielos medžiagą.

Laidininko medžiaga apibūdina jo varžą.

Pagal varžos lentelę mes nustatome, kad švinas turi tokį atsparumą.

Aukščiau buvo nurodyta, kad laidininkų varža priklauso nuo temperatūros. Atlikime tokį eksperimentą. Vėjame kelių metrų plonumo spiralės pavidalu metalinė viela ir įtraukite šią spiralę į akumuliatoriaus grandinę. Norėdami išmatuoti srovę grandinėje, įjunkite ampermetrą. Kaitinant spiralę degiklio liepsnoje, matosi, kad ampermetro rodmenys sumažės. Tai rodo, kad kaitinant metalinės vielos varža didėja.

Kai kuriems metalams, kaitinant 100 °, atsparumas padidėja 40–50%. Yra lydinių, kurie šiek tiek keičia savo atsparumą karščiui. Kai kurie specialūs lydiniai beveik nekeičia atsparumo temperatūrai. Metalinių laidininkų varža didėja didėjant temperatūrai, elektrolitų (skysčių laidininkų), anglies ir kai kurių kietosios medžiagos, priešingai, mažėja.

Konstruojant varžos termometrus, naudojamas metalų gebėjimas keisti savo varžą keičiantis temperatūroms. Toks termometras yra platininė viela, suvyniota ant žėručio rėmo. Įdėjus termometrą, pavyzdžiui, į krosnį ir išmatavus platinos vielos varžą prieš ir po kaitinimo, galima nustatyti temperatūrą krosnyje.

Laidininko varžos pokytis, kai jis šildomas, 1 omui pradinės varžos ir 1 ° temperatūros, vadinamas atsparumo temperatūros koeficientas ir žymimas raide α.

Jei esant temperatūrai t 0 laidininko varža yra r 0 ir esant temperatūrai t lygus r t, tada atsparumo temperatūros koeficientas

Pastaba.Šią formulę galima apskaičiuoti tik esant tam tikram temperatūros diapazonui (iki maždaug 200 °C).

Pateikiame kai kurių metalų atsparumo temperatūros koeficiento α reikšmes (2 lentelė).

2 lentelė

Kai kurių metalų temperatūros koeficiento vertės

Iš temperatūros pasipriešinimo koeficiento formulės nustatome r t:

r t = r 0 .

6 pavyzdys Nustatykite geležinės vielos, įkaitintos iki 200 ° C, varžą, jei jos varža 0 ° C temperatūroje buvo 100 omų.

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

7 pavyzdys 15°C temperatūros patalpoje iš platinos vielos pagamintas varžos termometras turėjo 20 omų varžą. Termometras buvo įdėtas į krosnį ir po kurio laiko buvo išmatuota jo varža. Paaiškėjo, kad jis yra lygus 29,6 omo. Nustatykite temperatūrą orkaitėje.

elektrinis laidumas

Iki šiol laidininko varžą laikėme kliūtimi, kurią laidininkas suteikia elektros srovei. Tačiau srovė teka per laidininką. Todėl, be pasipriešinimo (kliūčių), laidininkas taip pat turi galimybę pravesti elektros srovę, tai yra laidumą.

Kuo laidininkas turi didesnę varžą, tuo mažesnis jo laidumas, blogiau praleidžia elektros srovę, ir atvirkščiai, kuo mažesnė laidininko varža, tuo didesnis laidumas, tuo lengviau srovei pereiti laidininku. Todėl laidininko varža ir laidumas yra abipusiai dydžiai.

Iš matematikos žinoma, kad 5 atvirkštinė vertė yra 1/5 ir, atvirkščiai, 1/7 atvirkštinė vertė yra 7. Todėl, jei laidininko varža žymima raide r, tada laidumas apibrėžiamas kaip 1/ r. Laidumas dažniausiai žymimas raide g.

Elektros laidumas matuojamas (1/omų) arba siemens.

8 pavyzdys Laidininko varža yra 20 omų. Nustatykite jo laidumą.

Jeigu r= tada 20 omų

9 pavyzdys Laidininko laidumas yra 0,1 (1/omo). Nustatykite jo atsparumą

Jei g \u003d 0,1 (1 / Ohm), tada r= 1 / 0,1 = 10 (omų)

Neturint tam tikrų pradinių žinių apie elektrą, sunku įsivaizduoti, kaip tai padaryti elektros prietaisai kodėl jie išvis veikia, kodėl reikia prijungti televizorių, kad jis veiktų, o tam, kad žibintuvėlis spindėtų tamsoje, užtenka nedidelės baterijos.

Ir taip viską suprasime iš eilės.

Elektra

Elektra- tai gamtos reiškinys, patvirtinantis elektros krūvių egzistavimą, sąveiką ir judėjimą. Elektra pirmą kartą buvo atrasta dar VII amžiuje prieš Kristų. graikų filosofas Taliai. Thalesas atkreipė dėmesį į tai, kad gintaro gabalėlį patrynus į vilną, jis ima prie savęs traukti lengvus daiktus. Gintaras senovės graikų kalboje yra elektronas.

Taip įsivaizduoju, kaip Talis sėdi, tepa gintaro gabalėlį ant jo himacijos (tai senovės graikų vilnoniai viršutiniai drabužiai), o paskui suglumęs žiūri, kaip plaukai, siūlų atraižos, plunksnos ir popieriaus atraižos. traukia gintaras.

Šis reiškinys vadinamas statinė elektra. Galite pakartoti šią patirtį. Norėdami tai padaryti, įprastą plastikinę liniuotę kruopščiai patrinkite vilnoniu skudurėliu ir padėkite ant mažų popieriaus gabalėlių.

Reikėtų pažymėti, kad ilgas laikasšis reiškinys nebuvo ištirtas. Ir tik 1600 metais savo esė „Apie magnetą, magnetinius kūnus ir didįjį magnetą – žemę“ anglų gamtininkas Williamas Gilbertas įvedė terminą – elektra. Savo darbe jis aprašė savo eksperimentus su elektrifikuotais objektais, taip pat nustatė, kad kitos medžiagos gali įsielektrinti.

Tada jau tris šimtmečius pažangiausi pasaulio mokslininkai tyrinėjo elektrą, rašė traktatus, formuluoja įstatymus, išrado elektros mašinas ir tik 1897 m. Josephas Thomsonas atranda pirmąjį materialųjį elektros nešiklį – elektroną, dalelę. prie kurių galimi elektriniai procesai medžiagose.

Elektronas- tai elementarioji dalelė, turi neigiamą krūvį, maždaug lygų -1.602 10 -19 Cl (pakabukas). Žymima e arba e -.

Įtampa

Kad įkrautos dalelės judėtų iš vieno poliaus į kitą, būtina sukurti tarp polių potencialų skirtumą arba - Įtampa. Įtampos vienetas - Volt (IN arba V). Formulėse ir skaičiavimuose įtempis nurodomas raide V . Norint gauti 1 V įtampą, reikia perkelti 1 C įkrovą tarp polių, atliekant 1 J (džaulio) darbą.

Aiškumo dėlei įsivaizduokite tam tikrame aukštyje esantį vandens baką. Iš bako išeina vamzdis. Natūralaus slėgio vanduo iš rezervuaro išeina per vamzdį. Sutikime, kad vanduo yra elektros krūvis, vandens stulpelio aukštis (slėgis) yra Įtampa, o vandens srautas yra elektros.

Taigi, kuo daugiau vandens bake, tuo didesnis slėgis. Panašiai ir elektros požiūriu, kuo didesnis įkrovimas, tuo didesnė įtampa.

Mes pradedame išleisti vandenį, o slėgis sumažės. Tie. įkrovos lygis krenta - įtampos vertė mažėja. Šį reiškinį galima stebėti žibintuvėlyje, lemputė šviečia blankiau, kai baigiasi baterijos. Atkreipkite dėmesį, kad kuo mažesnis vandens slėgis (įtampa), tuo mažesnis vandens srautas (srovė).

Elektra

Elektra- tai fizinis procesas nukreiptas įkrautų dalelių judėjimas veikiant elektromagnetinis laukas nuo vieno uždaros elektros grandinės poliaus iki kito. Krūvius pernešančios dalelės gali būti elektronai, protonai, jonai ir skylės. Jei nėra uždaros grandinės, srovė negalima. Dalelių, galinčių pernešti elektros krūvius, yra ne visose medžiagose, tos, kuriose jos yra, vadinamos laidininkai Ir puslaidininkiai. Ir medžiagos, kuriose nėra tokių dalelių - dielektrikai.

Srovės stiprumo matavimo vienetas - Amperas (BET). Formulėse ir skaičiavimuose srovės stiprumas nurodomas raide aš . 1 Ampero srovė susidaro, kai per 1 sekundę per elektros grandinės tašką praeina 1 kulono (6,241 10 18 elektronų) krūvis.

Grįžkime prie mūsų vandens ir elektros analogijos. Tik dabar paimkime dvi talpas ir pripilkime į jas vienodą kiekį vandens. Skirtumas tarp rezervuarų yra išleidimo vamzdžio skersmuo.

Atidarykime čiaupus ir įsitikinkime, kad iš kairiojo bako vandens srautas didesnis (vamzdžio skersmuo didesnis) nei iš dešiniojo. Ši patirtis yra aiškus srauto priklausomybės nuo vamzdžio skersmens įrodymas. Dabar pabandykime suvienodinti du srautus. Norėdami tai padaryti, įpilkite vandens į dešinįjį baką (įkrovimas). Tai padidins slėgį (įtampa) ir padidins srautą (srovę). Elektros grandinėje vamzdžio skersmuo yra pasipriešinimas.

Atlikti eksperimentai aiškiai parodo ryšį tarp Įtampa, srovė Ir pasipriešinimas. Apie varžą plačiau pakalbėsime kiek vėliau, o dabar dar keli žodžiai apie elektros srovės savybes.

Jei įtampa nekeičia savo poliškumo, pliuso į minusą, o srovė teka viena kryptimi, tai yra D.C. ir atitinkamai pastovus slėgis. Jei įtampos šaltinis keičia savo poliškumą ir srovė teka viena kryptimi, tada kita - tai jau yra kintamoji srovė Ir kintamoji įtampa. Didžiausios ir mažiausios reikšmės (grafike pažymėtos kaip io ) – tai amplitudė arba didžiausios vertės srovės stiprumas. Buitiniuose lizduose įtampa keičia savo poliškumą 50 kartų per sekundę, t.y. srovė svyruoja pirmyn ir atgal, pasirodo, šių svyravimų dažnis yra 50 Hertz, arba trumpiau 50 Hz. Kai kuriose šalyse, pavyzdžiui, JAV, dažnis yra 60 Hz.

Atsparumas

Elektrinė varža – fizinis kiekis, kuris nustato laidininko savybę neleisti (atsispirti) srovei praeiti. Atsparumo vienetas - Om(žymimas Om arba graikiška raidė omega Ω ). Formulėse ir skaičiavimuose pasipriešinimas nurodomas raide R . Laidininko varža yra 1 omas, į kurio polius tiekiama 1 V įtampa ir teka 1 A srovė.

Laidininkai skirtingai praleidžia srovę. Juos laidumas visų pirma priklauso nuo laidininko medžiagos, taip pat nuo skerspjūvio ir ilgio. Kaip didesnė dalis, kuo didesnis laidumas, bet kuo ilgesnis ilgis, tuo laidumas mažesnis. Atsparumas yra atvirkštinis laidumas.

Vandentiekio modelio pavyzdyje varža gali būti pavaizduota kaip vamzdžio skersmuo. Kuo jis mažesnis, tuo prastesnis laidumas ir didesnė varža.

Laidininko varža pasireiškia, pavyzdžiui, laidininko įkaitimu, kai jame teka srovė. Be to, kuo didesnė srovė ir kuo mažesnis laidininko skerspjūvis, tuo stipresnis šildymas.

Galia

Elektros energija yra fizikinis dydis, lemiantis elektros energijos konversijos greitį. Pavyzdžiui, ne kartą girdėjote: „lemputė tiek vatų“. Tai elektros lemputės sunaudota galia per laiko vienetą veikimo metu, t.y. tam tikru greičiu paverčiant vieną energijos formą kita.

Elektros energijos šaltiniai, tokie kaip generatoriai, taip pat pasižymi galia, bet jau pagaminta per laiko vienetą.

Energijos vienetas - Vat(žymimas antradienis arba W). Formulėse ir skaičiavimuose galia nurodoma raide P . AC grandinėms vartojamas terminas Pilna jėga, vienetas - Voltas-amperas (V A arba VA), žymimas raide S .

Ir galiausiai apie elektros grandinė. Ši grandinė yra elektrinių komponentų, galinčių praleisti elektros srovę ir tinkamai sujungtų vienas su kitu, rinkinys.

Tai, ką matome šiame paveikslėlyje, yra elementarus elektros prietaisas (žibintuvėlis). esant įtampai U(B) elektros energijos šaltinis (baterijos) per laidininkus ir kitus komponentus su skirtingos varžos 4,59 (220 balsų)

Dabar atėjo laikas išsiaiškinti, kas yra pasipriešinimas. Įsivaizduokite dabar įprastą kristalinę gardelę. Taigi ... Kuo kristalai yra tankesni vienas prie kito, tuo daugiau krūvių juose liks. Taigi, sakydamas paprasta kalba- kuo didesnis metalo atsparumas. Beje, bet kurio paprasto metalo varžą galima laikinai padidinti kaitinant. "Kodėl klausi. Taip, nes kaitinant metalo atomai pradeda stipriai vibruoti netoli savo padėties, užfiksuotos ryšiais. Todėl judantys krūviai dažniau susidurs su atomais, o tai reiškia, kad jie dažniau ir dažniau liks ties mazgais. kristalinė gardelė. 1 paveiksle pavaizduota vaizdinė surinkimo schema, taip sakant „nežinotam“, kurioje iškart matosi, kaip išmatuoti įtampą per varžą. Lygiai taip pat galite išmatuoti lemputės įtampą. Beje, jei, kaip matyti iš paveikslo, mūsų akumuliatoriaus įtampa yra, tarkime, 15 V (voltai), o varža tokia, kad ant jo „nusėda“ 10 V, tai likę 5 V nukris ant šviesos. lemputė.

Taip atrodo Omo dėsnis uždarai grandinei.

Nesileidžiant į smulkmenas, šis dėsnis sako, kad maitinimo šaltinio įtampa yra lygi įtampos kritimų visose jo dalyse sumai. Tie. mūsų atveju 15V = 10V + 5V. Bet ... jei vis dėlto šiek tiek pasigilinsite į detales, tuomet turite žinoti, kad tai, ką mes vadinome akumuliatoriaus įtampa, yra ne kas kita, kaip jos vertė prijungus vartotoją (mūsų atveju tai yra lemputė + varža) . Jei atjungsite lemputę su varža ir pamatuosite akumuliatoriaus įtampą, ji bus šiek tiek didesnė nei 15 V. Tai bus atviros grandinės įtampa ir ji vadinama akumuliatoriaus EMF - elektrovaros jėga. Realiai grandinė veiks taip, kaip parodyta 2 pav. Realiai bateriją galima įsivaizduoti kaip kokį kitą, tarkime, 16V įtampos akumuliatorių, kuris turi savo vidinę varžą Rin. Šio atsparumo vertė yra labai maža ir tai lemia gamybos technologinės savybės. Iš paveikslo matyti, kad prijungus apkrovą dalis akumuliatoriaus įtampos „nusėda“ ant jo vidinės varžos ir jo išėjime bus nebe 16V, o 15V, t.y. 1B bus „sugertas“ savo vidinio pasipriešinimo. Omo dėsnis uždarai grandinei taip pat veikia čia. Visų grandinės sekcijų įtampų suma bus lygus EMF baterijos. 16V = 1V + 10V + 5V. Atsparumo matavimo vienetas yra dydis, vadinamas omu. Jis taip pavadintas vokiečių fiziko Georgo Simono Ohmo, kuris užsiėmė šiais darbais, garbei. 1 omas yra lygus laidininko (tai gali būti, pavyzdžiui, lemputė) elektrinei varžai, tarp kurios galų, esant 1 ampero nuolatinei srovei, kyla 1 volto įtampa. Norint nustatyti lempos varžą, reikia išmatuoti joje esančią įtampą ir išmatuoti srovę grandinėje (žr. 5 pav.). Tada gautą įtampos reikšmę padalinkite iš dabartinės vertės (R=U/I). Varžos elektros grandinėse gali būti jungiamos nuosekliai (pirmojo pabaiga su antrojo pradžia – šiuo atveju jos gali būti nurodytos savavališkai) ir lygiagrečiai (pradžia su pradžia, pabaiga su pabaiga – ir šiuo atveju jei jie gali būti paskirti savavališkai). Apsvarstykite abu atvejus kaip pavyzdį naudojant lemputes – juk jų siūleliai susideda iš volframo, t.y. yra pasipriešinimas. Nuosekliojo prijungimo atvejis parodytas 3 pav.

Paaiškėjo, kad tai buvo žinoma visiems (ir todėl laikysime tai suprantama - girlianda). Su tokiu pajungimu I sroves visur bus vienodas, nesvarbu ar tai tos pacios lempos tos pacios ar skirtingos. Turime nedelsdami padaryti išlygą, kad lempos būtų laikomos vienodomis, kai:

1. nurodoma ta pati įtampa ir srovė (kaip lemputės iš žibintuvėlio);
2. rodoma ta pati įtampa ir galia (kaip apšvietimo lempos).

Maitinimo šaltinio įtampa U tokiu atveju „išsibarsto“ po visas lempas, t.y. U = U1 + U2 + U3. Tuo pačiu metu, jei lempos yra vienodos, visų jų įtampa bus vienoda. Jei lempos nėra vienodos, tai priklauso nuo kiekvienos konkrečios lempos atsparumo. Pirmuoju atveju kiekvienos lempos įtampą galima lengvai apskaičiuoti padalijus šaltinio įtampą iš bendro lempų skaičiaus. Antruoju atveju reikia įsigilinti į skaičiavimus. Visa tai apžvelgsime šio skyriaus užduotyse. Taigi, mes tai sužinojome serijinis ryšys laidininkai (šiuo atveju lempos), įtampa U visos grandinės galuose yra lygi nuosekliai sujungtų laidininkų (lempų) įtampų sumai - U = U1 + U2 + U3. Pagal Omado dėsnį grandinės atkarpai: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R čia R1 yra pirmosios lempos (laidininko) kaitinamojo siūlo varža, R2 yra antrasis ir R3 yra trečiasis, R yra bendras visų lempų atsparumas. Pakeitus reikšmę U į I*R, U1 į I*R1, U2 į I*R2, U3 į I*R3 išraiškoje „U = U1 + U2 +U“, gauname I*R = I*(R1+ R2+R3). Taigi R \u003d R1 + R2 + R3. Išvada: kai laidininkai yra sujungti nuosekliai, jų bendra varža yra lygi visų laidininkų varžų sumai. Padarykite išvadą: serijinis perjungimas naudojamas keliems vartotojams (pavyzdžiui, Naujųjų metų girliandos lempoms), kurių maitinimo įtampa yra mažesnė nei šaltinio įtampa.

Lygiagretaus laidų sujungimo atvejis parodytas 4 pav.

At lygiagretus ryšys laidininkai, jų pradžia ir pabaiga turi bendrus jungties taškus su šaltiniu. Tuo pačiu metu visų lempų (laidininkų) įtampa yra vienoda, neatsižvelgiant į tai, kuriai ir kokiai įtampai ji skirta, nes jos yra tiesiogiai prijungtos prie šaltinio. Natūralu, kad jei lempos įtampa yra mažesnė nei įtampos šaltinio, ji perdegs. Bet srovė I bus lygi visų lempų srovių sumai, t.y. I = I1 + I2 + I3. O lempos gali būti skirtingos galios – kiekviena ims tokią srovę, kuriai skirta. Tai galima suprasti, jei vietoj šaltinio įsivaizduosime 220 V įtampos lizdą, o vietoj lempų - prijungtą prie jo, pavyzdžiui, lygintuvą, stalo lempa ir telefono pakrovėjas. Kiekvieno įrenginio varža tokioje grandinėje nustatoma padalijus jo įtampą iš sunaudojamos srovės... vėlgi, pagal Omo dėsnį grandinės atkarpai, t.y.

Iš karto konstatuokime faktą, kad yra pasipriešinimo vertė ir ji vadinama laidumu. Jis žymimas Y. SI sistemoje jis žymimas kaip CM (Siemens). Abipusis pasipriešinimas reiškia

Nesileidžiant į matematines išvadas, iš karto pasakysime, kad lygiagrečiai sujungus laidininkus (ar tai būtų lempos, lygintuvai, mikrobangų krosnelės ar televizoriai), visos varžos atvirkštinė vertė yra lygi visų varžų atvirkštinių dydžių sumai. lygiagrečiai sujungti laidininkai, t

Turint omenyje

Kartais užduotyse rašoma Y = Y1 + Y2 + Y3. Tai tas pats. Taip pat yra patogesnė formulė, kaip rasti dviejų lygiagrečiai sujungtų rezistorių bendrą varžą. Tai atrodo taip:

Darykime išvadą: lygiagretusis perjungimo būdas naudojamas apšvietimo lempoms ir buitiniams elektros prietaisams prijungti prie elektros tinklo.

Kaip išsiaiškinome, laisvųjų elektronų susidūrimai laidininkuose su kristalinės gardelės atomais sulėtina jų judėjimą pirmyn... Tai yra priešprieša nukreiptam laisvųjų elektronų judėjimui, t.y. nuolatinė srovė, yra laidininko pasipriešinimo fizinė esmė. Elektrolitų ir dujų nuolatinės srovės varžos mechanizmas yra panašus. Medžiagos laidžiosios savybės lemia jos tūrinę varžą ρv, kuri yra lygi varžai tarp priešingų kraštinių kubo, kurio briauna yra 1 m, pagaminto iš ši medžiaga. Tūrinės varžos atvirkštinė vertė vadinama tūriniu laidumu ir yra lygi γ = 1/ρv. Tūrinio pasipriešinimo vienetas yra 1 Ohm * m, tūrinis laidumas - 1 Sm / m. Laidininko nuolatinės srovės varža priklauso nuo temperatūros. Bendru atveju pastebima gana sudėtinga priklausomybė. Tačiau esant temperatūros pokyčiams santykinai siaurose ribose (apie 200 ° C), tai galima išreikšti formule:

kur R2 ir R1 yra varžos, atitinkamai, esant temperatūrai T1 ir T2; α - temperatūros pasipriešinimo koeficientas, lygus santykiniam pasipriešinimo pokyčiui, kai temperatūra pasikeičia 1°C.

Svarbios sąvokos

Elektrinis įtaisas, turintis varžą ir naudojamas srovei apriboti, vadinamas rezistoriumi. Reguliuojamas rezistorius (tai yra, galima keisti jo varžą) vadinamas reostatu.

Varžiniai elementai yra idealizuoti rezistorių ir bet kokių kitų elektros prietaisų ar jų dalių modeliai, atsparūs nuolatinei srovei, neatsižvelgiant į fizinį šio reiškinio pobūdį. Jie naudojami rengiant grandinių ekvivalentines grandines ir skaičiuojant jų režimus. Idealizuojant neatsižvelgiama į sroves per izoliacines rezistorių dangas, vielinių reostatų rėmus ir kt.

Linijinis varžinis elementas yra lygiavertė grandinė bet kuriai elektros prietaiso daliai, kurioje srovė yra proporcinga įtampai. Jo parametras yra varža R = const. R = const reiškia, kad varžos reikšmė yra pastovi (const reiškia pastovią).
Jei srovės priklausomybė nuo įtampos yra netiesinė, tada lygiavertėje grandinėje yra netiesinis varžinis elementas, kurį suteikia netiesinė srovės-tampos charakteristika (volto-ampero charakteristika) I (U) - skaitykite kaip " Ir nuo U“. 5 paveiksle parodytos linijinių (a linija) ir nelinijinių (b linija) varžinių elementų srovės įtampos charakteristikos, taip pat jų žymėjimai lygiavertėse grandinėse.