Kas ir elektriskās pretestības definīcija. Kas ir elektriskā pretestība

- elektrisks lielums, kas raksturo materiāla īpašību novērst elektriskās strāvas plūsmu. Atkarībā no materiāla veida pretestība var būt līdz nullei - būt minimālai (mi/mikroomi - vadītāji, metāli) vai ļoti liela (giga omi - izolācija, dielektriķi). Elektriskās pretestības apgrieztā vērtība ir .

mērvienība elektriskā pretestība - omi. To apzīmē ar burtu R. Nosaka pretestības atkarību no strāvas un slēgtā ķēdē.

Ohmometrs- ierīce ķēdes pretestības tiešai mērīšanai. Atkarībā no izmērītās vērtības diapazona tos iedala gigaohmetros (lielām pretestībām - mērot izolāciju) un mikro / miliommetros (mazām pretestībām - mērot pārejas pretestības kontakti, motora tinumi utt.).

Pastāv liela dažādība ommetri pēc dizaina dažādi ražotāji, no elektromehāniskiem līdz mikroelektroniskiem. Ir vērts atzīmēt, ka klasiskais ommetrs mēra pretestības aktīvo daļu (tā sauktos omus).

Jebkura pretestība (metāla vai pusvadītāja) ķēdē maiņstrāva ir aktīvā un reaģējošā sastāvdaļa. Aktīvās un pretdarbības summa ir Maiņstrāvas ķēdes pretestība un aprēķina pēc formulas:

kur Z ir maiņstrāvas ķēdes kopējā pretestība;

R ir maiņstrāvas ķēdes aktīvā pretestība;

Xc ir maiņstrāvas ķēdes kapacitatīvā pretestība;

(C ir kapacitāte, w ir maiņstrāvas leņķiskais ātrums)

Xl ir maiņstrāvas ķēdes induktīvā pretestība;

(L ir induktivitāte, w ir maiņstrāvas leņķiskais ātrums).

Aktīvā pretestība- tā ir daļa no elektriskās ķēdes pretestības, kuras enerģija tiek pilnībā pārveidota par cita veida enerģiju (mehānisko, ķīmisko, termisko). Atšķirīga īpašība aktīvā komponente ir visas elektroenerģijas kopējais patēriņš (enerģija netiek atgriezta tīklā atpakaļ tīklā), un pretestība atgriež daļu enerģijas atpakaļ tīklā (reaktīvā komponenta negatīva īpašība).

Aktīvās pretestības fiziskā nozīme

Katra vide, kur elektriskie lādiņi, rada šķēršļus savā ceļā (tiek uzskatīts, ka tie ir kristāla režģa mezgli), kuros it kā ietriecas un zaudē savu enerģiju, kas izdalās siltuma veidā.

Tādējādi notiek kritums (elektrības enerģijas zudums), kura daļa tiek zaudēta vadošās vides iekšējās pretestības dēļ.

Skaitlisko vērtību, kas raksturo materiāla spēju novērst lādiņu pāreju, sauc par pretestību. To mēra omi (Ohm) un ir apgriezti proporcionāla elektriskajai vadītspējai.

Dažādi elementi periodiska sistēma Mendeļejevam ir atšķirīga elektriskā pretestība (p), piemēram, mazākā sp. sudrabam (0,016 omi * mm2 / m), varam (0,0175 omi * mm2 / m), zeltam (0,023) un alumīnijam (0,029) ir pretestība. Tos izmanto rūpniecībā kā galvenos materiālus, uz kuriem tiek būvēta visa elektrotehnika un enerģija. Savukārt dielektriķiem ir augsts sp. pretestību un izmanto izolācijai.

Vadošas vides pretestība var ievērojami atšķirties atkarībā no strāvas šķērsgriezuma, temperatūras, lieluma un frekvences. Turklāt dažādām vidēm ir dažādi lādiņnesēji (brīvie elektroni metālos, joni elektrolītos, "caurumi" pusvadītājos), kas ir noteicošie pretestības faktori.

Reakcijas fiziskā nozīme

Spolēs un kondensatoros, tos pielietojot, enerģija tiek uzkrāta magnētisko un elektrisko lauku veidā, kas prasa zināmu laiku.

Magnētiskie lauki maiņstrāvas tīklos mainās, sekojot mainīgajam lādiņu kustības virzienam, vienlaikus nodrošinot papildu pretestību.

Turklāt ir stabila fāzes nobīde un strāvas stiprums, un tas rada papildu elektroenerģijas zudumus.

Pretestība

Kā uzzināt materiāla pretestību, ja tas neplūst cauri un mums nav ommetra? Tam ir īpaša vērtība - materiāla elektriskā pretestība iekšā

(šīs ir tabulas vērtības, kas lielākajai daļai metālu tiek noteiktas empīriski). Ar šo vērtību un materiāla fiziskajiem daudzumiem mēs varam aprēķināt pretestību, izmantojot formulu:

kur, lpp- pretestība (mērvienības omi * m / mm 2);

l ir vadītāja garums (m);

S - šķērsgriezums (mm 2).

15. §. Elektriskā pretestība

Elektrisko lādiņu virzītu kustību jebkurā vadītājā kavē šī vadītāja molekulas un atomi. Tāpēc gan ķēdes ārējā daļa, gan iekšējā (pašā enerģijas avota iekšpusē) traucē strāvas pāreju. Tiek saukta vērtība, kas raksturo elektriskās ķēdes pretestību elektriskās strāvas pārejai elektriskā pretestība.
Elektriskās enerģijas avots, kas iekļauts slēgtā elektriskā ķēdē, patērē enerģiju, lai pārvarētu ārējo un iekšējo ķēžu pretestību.
Elektrisko pretestību apzīmē ar burtu r un ir attēlots diagrammās, kā parādīts attēlā. 14, a.

Pretestības mērvienība ir omi. Ohm sauc par tāda lineāra vadītāja elektrisko pretestību, kurā ar nemainīgu viena volta potenciālu starpību plūst viena ampēra strāva, t.i.

Mērot lielas pretestības, tiek izmantotas tūkstoš un miljons reižu vairāk omu. Tos sauc par kiloomiem ( com) un megohms ( Mamma), 1 com = 1000 ohm; 1 Mamma = 1 000 000 ohm.
IN dažādas vielas satur atšķirīgu brīvo elektronu skaitu, un atomiem, starp kuriem šie elektroni pārvietojas, ir atšķirīgs izvietojums. Tāpēc vadītāju pretestība elektriskajai strāvai ir atkarīga no materiāla, no kura tie izgatavoti, no garuma un laukuma. šķērsgriezums diriģents. Ja salīdzina divus viena materiāla vadītājus, tad garākajam vadītājam ir lielāka pretestība pie vienādas platībasšķērsgriezumiem, un vadītājam ar lielu šķērsgriezumu ir mazāka pretestība vienādos garumos.
Vadītāja materiāla elektrisko īpašību relatīvam novērtējumam kalpo tā pretestība. Pretestība ir metāla vadītāja pretestība, kura garums ir 1 m un šķērsgriezuma laukums 1 mm 2; apzīmē ar burtu ρ, un to mēra
Ja vadītājam, kas izgatavots no materiāla ar pretestību ρ, ir garums l metri un šķērsgriezuma laukums q kvadrātmilimetros, tad šī vadītāja pretestība

Formula (18) parāda, ka vadītāja pretestība ir tieši proporcionāla tā materiāla pretestībai, no kura tas izgatavots, kā arī tā garumam un apgriezti proporcionāla šķērsgriezuma laukumam.
Vadu pretestība ir atkarīga no temperatūras. Metāla vadītāju pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai. Šī atkarība ir diezgan sarežģīta, taču salīdzinoši šaurā temperatūras izmaiņu diapazonā (līdz aptuveni 200 ° C) varam pieņemt, ka katram metālam ir noteikts, tā sauktais temperatūras pretestības koeficients (alfa), kas izsaka vadītāja pretestības palielināšanās Δ r kad temperatūra mainās par 1 ° C, minēts 1 ohm sākotnējā pretestība.
Tādējādi pretestības temperatūras koeficients

un pretestības palielināšanās

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

kur r 1 - vadītāja pretestība temperatūrā T 1 ;
r 2 - tā paša vadītāja pretestība temperatūrā T 2 .
Izskaidrosim pretestības temperatūras koeficienta izteiksmi ar piemēru. Pieņemsim, ka vara lineāra stieple temperatūrā T 1 = 15° ir pretestība r 1 = 50 ohm, un temperatūrā T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Tāpēc pretestības pieaugums, kad temperatūra mainās par 75–15 \u003d 60 °, ir 62–50 \u003d 12 ohm. Tādējādi pretestības pieaugums, kas atbilst temperatūras izmaiņām par 1 °, ir vienāds ar:

Vara temperatūras pretestības koeficients ir vienāds ar pretestības pieaugumu, kas dalīts ar 1 ohm sākotnējā pretestība, t.i., dalīta ar 50:

Pamatojoties uz formulu (20), ir iespējams noteikt saistību starp pretestībām r 2 un r 1:

(21)

Jāpatur prātā, ka šī formula ir tikai aptuvens pretestības atkarības no temperatūras izteiksme, un to nevar izmantot pretestības mērīšanai temperatūrā, kas pārsniedz 100 ° C.
Tiek sauktas regulējamas pretestības reostati(14. att., b). Reostati ir izgatavoti no stieples ar augstu pretestību, piemēram, no nihroma. Reostatu pretestība var atšķirties vienmērīgi vai pakāpeniski. Tiek izmantoti arī šķidrie reostati, kas ir metāla trauks, kas piepildīts ar kādu vadošu šķīdumu. elektrība, piemēram, sodas šķīdums ūdenī.
Vadītāja spēju izlaist elektrisko strāvu raksturo vadītspēja, kas ir pretestības apgrieztā vērtība, un to norāda ar burtu g. Vadītspējas SI mērvienība ir (siemens).

Tādējādi sakarība starp vadītāja pretestību un vadītspēju ir šāda.

Kad tiek aizvērta elektriskā ķēde, kuras spailēm ir potenciālu starpība, rodas elektriskā strāva. Brīvie elektroni elektriskā lauka spēku ietekmē pārvietojas pa vadītāju. Kustībā elektroni saduras ar vadītāja atomiem un dod tiem savas kinētiskās enerģijas rezervi. Elektronu kustības ātrums nepārtraukti mainās: elektroniem saduroties ar atomiem, molekulām un citiem elektroniem, tas samazinās, tad elektriskais lauks palielinās un atkal samazinās ar jaunu sadursmi. Tā rezultātā tiek iestatīts vadītājs vienmērīga kustība elektronu plūsma ar ātrumu dažas centimetru daļas sekundē. Līdz ar to elektroni, kas iet caur vadītāju, vienmēr saskaras ar pretestību no tā sāniem kustībai. Kad elektriskā strāva iet caur vadītāju, pēdējais uzsilst.

Elektriskā pretestība

Vadītāja elektriskā pretestība, kas tiek apzīmēta Latīņu burts r, sauc par ķermeņa vai vides īpašību pārveidoties elektriskā enerģija pārvēršas siltumā, kad caur to iet elektriskā strāva.

Diagrammās elektriskā pretestība ir norādīta, kā parādīts 1. attēlā, bet.

Tiek saukta mainīga elektriskā pretestība, kas kalpo strāvas maiņai ķēdē reostats. Diagrammās reostati ir apzīmēti, kā parādīts 1. attēlā, b. IN vispārējs skats Reostats ir izgatavots no tādas vai citas pretestības stieples, kas uztīta uz izolācijas pamatnes. Reostata slīdni vai sviru novieto noteiktā stāvoklī, kā rezultātā ķēdē tiek ievadīta vēlamā pretestība.

Garš maza šķērsgriezuma vadītājs rada augstu pretestību strāvai. Īsiem vadītājiem ar lielu šķērsgriezumu ir maza pretestība pret strāvu.

Ja ņemam divus vadītājus no dažādu materiālu, bet vienāds garums un šķērsgriezums, tad vadītāji strāvu vadīs dažādos veidos. Tas parāda, ka vadītāja pretestība ir atkarīga no paša vadītāja materiāla.

Vadītāja temperatūra ietekmē arī tā pretestību. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās metālu pretestība, samazinās šķidrumu un ogļu pretestība. Tikai daži īpaši metālu sakausējumi (manganīns, konstantāns, niķelīns un citi) gandrīz nemaina savu pretestību, palielinoties temperatūrai.

Tātad, mēs redzam, ka vadītāja elektriskā pretestība ir atkarīga no: 1) vadītāja garuma, 2) vadītāja šķērsgriezuma, 3) vadītāja materiāla, 4) vadītāja temperatūras.

Pretestības mērvienība ir viens oms. Om bieži apzīmē ar grieķu valodu lielais burtsΩ (omega). Tā vietā, lai rakstītu "Vadītāja pretestība ir 15 omi", varat vienkārši rakstīt: r= 15Ω.
1000 omi tiek saukti par 1 kiloohm(1kΩ vai 1kΩ),
1 000 000 omi tiek saukti par 1 megaohm(1mgOhm vai 1MΩ).

Salīdzinot vadītāju pretestību no dažādi materiāli katram paraugam ir jāņem noteikts garums un sadaļa. Tad varēsim spriest, kurš materiāls elektrisko strāvu vada labāk vai sliktāk.

Video 1. Vadītāja pretestība

Īpatnējā elektriskā pretestība

Tiek saukta 1 m gara vadītāja ar 1 mm² šķērsgriezumu pretestība omos pretestība un apzīmēts grieķu burts ρ (ro).

1. tabulā ir norādītas dažu vadītāju īpatnējās pretestības.

1. tabula

Dažādu vadītāju pretestība

Tabulā redzams, ka dzelzs stieples ar 1 m garumu un 1 mm² šķērsgriezumu pretestība ir 0,13 omi. Lai iegūtu 1 omu pretestību, jums jāņem 7,7 m šāda stieples. Sudrabam ir viszemākā pretestība. 1 omu pretestību var iegūt, ņemot 62,5 m sudraba stieples ar 1 mm² šķērsgriezumu. Sudrabs ir labākais vadītājs, taču sudraba izmaksas neļauj to plaši izmantot. Pēc sudraba tabulā nāk varš: 1 m vara stieple ar šķērsgriezumu 1 mm², pretestība ir 0,0175 omi. Lai iegūtu pretestību 1 omu, jums jāņem 57 m šāda stieples.

Ķīmiski tīrs, rafinējot, varš ir plaši izmantots elektrotehnikā vadu, kabeļu, elektrisko mašīnu un aparātu tinumu ražošanā. Alumīnijs un dzelzs tiek plaši izmantoti arī kā vadītāji.

Vadītāja pretestību var noteikt pēc formulas:

kur r- vadītāja pretestība omos; ρ - vadītāja īpatnējā pretestība; l ir vadītāja garums m; S– vadītāja šķērsgriezums mm².

1. piemērs Nosakiet pretestību 200 m dzelzs stieples ar šķērsgriezumu 5 mm².

2. piemērs Aprēķiniet pretestību 2 km alumīnija stieples ar šķērsgriezumu 2,5 mm².

No pretestības formulas jūs varat viegli noteikt vadītāja garumu, pretestību un šķērsgriezumu.

3. piemērs Radio uztvērējam ir nepieciešams uztīt 30 omu pretestību no niķeļa stieples ar šķērsgriezumu 0,21 mm². Nosakiet nepieciešamo stieples garumu.

4. piemērs Nosakiet 20 m nihroma stieples šķērsgriezumu, ja tā pretestība ir 25 omi.

5. piemērs Vadam ar šķērsgriezumu 0,5 mm² un garumu 40 m ir 16 omi pretestība. Nosakiet stieples materiālu.

Vadītāja materiāls raksturo tā pretestību.

Saskaņā ar pretestības tabulu mēs atklājam, ka svinam ir šāda pretestība.

Iepriekš tika teikts, ka vadītāju pretestība ir atkarīga no temperatūras. Veiksim šādu eksperimentu. Vējamies spirāles veidā vairākus metrus tievas metāla stieple un iekļaujiet šo spirāli akumulatora ķēdē. Lai izmērītu strāvu ķēdē, ieslēdziet ampērmetru. Sildot spirāli degļa liesmā, var redzēt, ka ampērmetra rādījumi samazināsies. Tas parāda, ka metāla stieples pretestība palielinās, karsējot.

Dažiem metāliem, karsējot par 100 °, pretestība palielinās par 40 - 50%. Ir sakausējumi, kas nedaudz maina savu pretestību karstuma ietekmē. Daži īpašie sakausējumi gandrīz nemaina pretestību temperatūras ietekmē. Metāla vadītāju pretestība palielinās līdz ar temperatūras paaugstināšanos, elektrolītu (šķidruma vadītāju), ogļu un dažu cietvielas, gluži pretēji, samazinās.

Metālu spēja mainīt savu pretestību ar temperatūras izmaiņām tiek izmantota, lai konstruētu pretestības termometrus. Šāds termometrs ir uz vizlas rāmja uztīta platīna stieple. Ievietojot termometru, piemēram, krāsnī un izmērot platīna stieples pretestību pirms un pēc karsēšanas, var noteikt temperatūru krāsnī.

Vadītāja pretestības izmaiņas, kad tas tiek uzkarsēts, uz 1 omu no sākotnējās pretestības un 1 ° temperatūru sauc pretestības temperatūras koeficients un to apzīmē ar burtu α.

Ja temperatūrā t 0 vadītāja pretestība ir r 0 un temperatūrā t vienāds r t, tad temperatūras pretestības koeficients

Piezīme.Šo formulu var aprēķināt tikai noteiktā temperatūras diapazonā (līdz aptuveni 200°C).

Mēs sniedzam temperatūras pretestības koeficienta α vērtības dažiem metāliem (2. tabula).

2. tabula

Dažu metālu temperatūras koeficientu vērtības

No temperatūras pretestības koeficienta formulas mēs nosakām r t:

r t = r 0 .

6. piemērs Nosakiet līdz 200°C sakarsētas dzelzs stieples pretestību, ja tās pretestība 0°C temperatūrā bija 100 omi.

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

7. piemērs Pretestības termometram, kas izgatavots no platīna stieples telpā ar temperatūru 15°C, bija 20 omi pretestība. Termometrs tika ievietots krāsnī un pēc kāda laika tika izmērīts tā pretestība. Tas izrādījās vienāds ar 29,6 omi. Nosakiet temperatūru cepeškrāsnī.

elektrovadītspēja

Līdz šim vadītāja pretestību uzskatījām par šķērsli, ko vadītājs nodrošina elektriskajai strāvai. Tomēr strāva plūst caur vadītāju. Tāpēc vadītājam papildus pretestībai (šķēršļiem) ir arī spēja vadīt elektrisko strāvu, tas ir, vadītspēju.

Jo lielāka pretestība ir vadītājam, jo ​​mazāka vadītspēja, jo sliktāk tas vada elektrisko strāvu, un otrādi, jo zemāka ir vadītāja pretestība, jo lielāka vadītspēja, jo vieglāk strāvai iziet caur vadītāju. Tāpēc vadītāja pretestība un vadītspēja ir abpusēji lielumi.

No matemātikas ir zināms, ka 5 apgrieztā vērtība ir 1/5 un otrādi, 1/7 apgrieztā vērtība ir 7. Tāpēc, ja vadītāja pretestību apzīmē ar burtu r, tad vadītspēja ir definēta kā 1/ r. Vadītspēja parasti tiek apzīmēta ar burtu g.

Elektrisko vadītspēju mēra (1/omi) vai sīmens.

8. piemērs Vadītāja pretestība ir 20 omi. Nosakiet tā vadītspēju.

Ja r= 20 omi, tad

9. piemērs Vadītāja vadītspēja ir 0,1 (1/ohm). Nosakiet tā pretestību

Ja g \u003d 0,1 (1 / omi), tad r= 1/0,1 = 10 (omi)

Bez noteiktām sākotnējām zināšanām par elektrību ir grūti iedomāties, kā to izdarīt elektriskās ierīces kāpēc tie vispār strādā, kāpēc ir jāpievieno televizors, lai tas darbotos, un pietiek ar mazu bateriju, lai lukturītis spīdētu tumsā.

Un tā mēs visu sapratīsim kārtībā.

Elektrība

Elektrība- šis dabas parādība, kas apliecina elektrisko lādiņu esamību, mijiedarbību un kustību. Elektrība pirmo reizi tika atklāta jau 7. gadsimtā pirms mūsu ēras. grieķu filozofs Thales. Thales vērsa uzmanību uz to, ka, ja dzintara gabals tiek berzēts pret vilnu, tas sāk piesaistīt sev vieglus priekšmetus. Dzintars senajā grieķu valodā ir elektrons.

Tā es iztēlojos Talsu sēžam, beržam dzintara gabalu uz viņa himācijas (tas ir seno grieķu vilnas virsdrēbes), un tad ar neizpratni skatās, kā mati, diegu atgriezumi, spalvas un papīra lūžņi. viņus piesaista dzintars.

Šo fenomenu sauc statiskā elektrība. Jūs varat atkārtot šo pieredzi. Lai to izdarītu, parasto plastmasas lineālu rūpīgi berzējiet ar vilnas audumu un novietojiet to uz maziem papīra gabaliņiem.

Jāpiebilst, ka ilgu laikušī parādība nav pētīta. Un tikai 1600. gadā angļu dabaszinātnieks Viljams Gilberts savā esejā "Par magnētu, magnētiskajiem ķermeņiem un lielo magnētu - zemi" ieviesa terminu - elektrība. Savā darbā viņš aprakstīja savus eksperimentus ar elektrificētiem objektiem, kā arī konstatēja, ka citas vielas var elektrizēties.

Tad jau trīs gadsimtus pasaules progresīvākie zinātnieki ir pētījuši elektrību, rakstījuši traktātus, formulējuši likumus, izgudrojuši elektriskās mašīnas, un tikai 1897. gadā Džozefs Tomsons atklāj pirmo materiālo elektrības nesēju – elektronu, daļiņu, kam iespējami elektriskie procesi vielās.

Elektrons- šis elementārdaļiņa, ir negatīvs lādiņš, kas aptuveni vienāds ar -1,602 10 -19 Cl (kulons). Apzīmēts e vai e -.

spriegums

Lai lādētas daļiņas pārvietotos no viena pola uz otru, ir nepieciešams izveidot starp poliem iespējamā atšķirība vai - spriegums. Sprieguma mērvienība - Volt (IN vai V). Formulās un aprēķinos stresu norāda ar burtu V . Lai iegūtu 1 V spriegumu, starp poliem jāpārnes 1 C lādiņš, vienlaikus veicot darbu ar 1 J (džoulu).

Skaidrības labad iedomājieties ūdens tvertni, kas atrodas noteiktā augstumā. No tvertnes iznāk caurule. Ūdens zem dabiskā spiediena izplūst no tvertnes caur cauruli. Vienosimies, ka ūdens ir elektriskais lādiņš, ūdens staba augstums (spiediens) ir spriegums, un ūdens plūsmas ātrums ir elektrība.

Tādējādi, jo vairāk ūdens tvertnē, jo lielāks spiediens. Tāpat no elektriskā viedokļa, jo lielāks lādiņš, jo augstāks ir spriegums.

Mēs sākam iztukšot ūdeni, kamēr spiediens samazināsies. Tie. uzlādes līmenis samazinās - sprieguma vērtība samazinās. Šo parādību var novērot kabatas lukturī, spuldzīte spīd vājāk, jo izlādējas baterijas. Ņemiet vērā, ka jo zemāks ir ūdens spiediens (spriegums), jo mazāka ir ūdens plūsma (strāva).

Elektrība

Elektrība- šis fiziskais process lādētu daļiņu virzīta kustība iedarbībā elektromagnētiskais lauks no viena slēgtas elektriskās ķēdes pola uz otru. Lādiņus transportējošās daļiņas var būt elektroni, protoni, joni un caurumi. Ja nav slēgtas ķēdes, strāva nav iespējama. Daļiņas, kas spēj pārnēsāt elektriskos lādiņus, nepastāv visās vielās, tās, kurās tās ir, sauc diriģenti Un pusvadītāji. Un vielas, kurās šādu daļiņu nav - dielektriķi.

Strāvas stipruma mērvienība - Ampere (BET). Formulās un aprēķinos strāvas stiprumu norāda ar burtu es . 1 ampēra strāva veidojas, kad 1 kulona (6,241 10 18 elektronu) lādiņš 1 sekundē iziet cauri elektriskās ķēdes punktam.

Atgriezīsimies pie mūsu ūdens un elektroenerģijas analoģijas. Tikai tagad ņemsim divas tvertnes un piepildīsim tās ar vienādu daudzumu ūdens. Atšķirība starp tvertnēm ir izplūdes caurules diametrā.

Atveram krānus un pārliecināsimies, ka ūdens plūsma no kreisās tvertnes ir lielāka (caurules diametrs ir lielāks) nekā no labās. Šī pieredze ir skaidrs pierādījums plūsmas ātruma atkarībai no caurules diametra. Tagad mēģināsim izlīdzināt abas plūsmas. Lai to izdarītu, pievienojiet ūdeni labajā tvertnē (uzlādējiet). Tas radīs lielāku spiedienu (spriegumu) un palielinās plūsmas ātrumu (strāvu). Elektriskajā ķēdē caurules diametrs ir pretestība.

Veiktie eksperimenti skaidri parāda attiecības starp spriedze, strāva Un pretestība. Par pretestību mēs runāsim nedaudz vēlāk, un tagad vēl daži vārdi par elektriskās strāvas īpašībām.

Ja spriegums nemaina savu polaritāti, plus uz mīnus, un strāva plūst vienā virzienā, tad tas ir D.C. un attiecīgi pastāvīgs spiediens. Ja sprieguma avots maina polaritāti un strāva plūst vienā virzienā, tad otrā - tas jau ir maiņstrāva Un Maiņstrāvas spriegums. Maksimālās un minimālās vērtības (atzīmētas grafikā kā io ) - šis amplitūda vai maksimālās vērtības strāvas stiprums. Sadzīves kontaktligzdās spriegums maina savu polaritāti 50 reizes sekundē, t.i. strāva svārstās uz priekšu un atpakaļ, izrādās, ka šo svārstību frekvence ir 50 Hertz jeb īsumā 50 Hz. Dažās valstīs, piemēram, ASV, frekvence ir 60 Hz.

Pretestība

Elektriskā pretestība – fiziskais daudzums, kas nosaka vadītāja īpašību novērst (pretoties) strāvas pārejai. Pretestības vienība - Ohm(apzīmēts Ohm vai grieķu burts omega Ω ). Formulās un aprēķinos pretestību norāda ar burtu R . Vadītājam ir 1 oms pretestība, uz kura poliem tiek pielikts 1 V spriegums un plūst 1 A strāva.

Vadītāji strāvu vada atšķirīgi. Viņi vadītspēja tas ir atkarīgs, pirmkārt, no vadītāja materiāla, kā arī no šķērsgriezuma un garuma. Kā lielāka sadaļa, jo augstāka vadītspēja, bet jo garāks garums, jo zemāka vadītspēja. Pretestība ir vadītspējas apgrieztā vērtība.

Santehnikas modeļa piemērā pretestību var attēlot kā caurules diametru. Jo mazāks tas ir, jo sliktāka vadītspēja un lielāka pretestība.

Vadītāja pretestība izpaužas, piemēram, vadītāja uzkarsēšanā, kad tajā plūst strāva. Turklāt, jo lielāka ir strāva un mazāks vadītāja šķērsgriezums, jo spēcīgāka ir apkure.

Jauda

Elektroenerģija ir fizisks lielums, kas nosaka elektroenerģijas konversijas ātrumu. Piemēram, jūs esat dzirdējuši vairāk nekā vienu reizi: "spuldze tik daudz vatu". Tā ir spuldzes patērētā jauda laika vienībā darbības laikā, t.i. pārvēršot vienu enerģijas veidu citā ar noteiktu ātrumu.

Elektroenerģijas avotus, piemēram, ģeneratorus, raksturo arī jauda, ​​bet tie jau ir saražoti laika vienībā.

Strāvas bloks - Vats(apzīmēts Otr vai W). Formulās un aprēķinos jaudu norāda ar burtu P . Maiņstrāvas ķēdēm tiek lietots termins Pilna jauda, vienība - Volts-ampērs (V A vai VA), apzīmē ar burtu S .

Un visbeidzot par elektriskā ķēde. Šī ķēde ir elektrisko komponentu kopums, kas spēj vadīt elektrisko strāvu un ir savienoti viens ar otru atbilstošā veidā.

Tas, ko mēs redzam šajā attēlā, ir elementāra elektroierīce (zibspuldze). zem spriedzes U(B) elektroenerģijas avots (baterijas) caur vadītājiem un citām sastāvdaļām ar dažādu pretestību 4,59 (220 balsis)

Tagad ir pienācis laiks noskaidrot, kas ir pretestība. Tagad iedomājieties parastu kristāla režģi. Tātad ... Jo blīvāk kristāli atrodas viens pret otru, jo vairāk lādiņu tajos uzkavēsies. Tātad, sakot vienkārša valoda- jo lielāka ir metāla pretestība. Starp citu, jebkura parasta metāla pretestību var īslaicīgi palielināt, to karsējot. "Kāpēc?" - jautājiet. Jā, jo, uzkarsējot, metāla atomi sāk enerģiski vibrēt tuvu to pozīcijai, kas fiksēta ar saitēm. Tāpēc kustīgie lādiņi biežāk saduras ar atomiem, kas nozīmē, ka tie biežāk un vairāk uzkavēsies mezglos. kristāla režģis. 1. attēlā redzama vizuāla montāžas diagramma, tā sakot "nezinātājam", kur uzreiz var redzēt, kā izmērīt spriegumu pāri pretestībai. Tādā pašā veidā jūs varat izmērīt spriegumu uz spuldzes. Starp citu, ja, kā redzams attēlā, mūsu akumulatora spriegums ir, teiksim, 15 V (volti), un pretestība ir tāda, ka uz tā “nogulsnējas” 10 V, tad atlikušie 5 V nokritīs uz gaismas. spuldze.

Šādi izskatās Ohma likums slēgtai ķēdei.

Neiedziļinoties detaļās, šis likums saka, ka strāvas avota spriegums ir vienāds ar sprieguma kritumu summu visās tā sadaļās. Tie. mūsu gadījumā 15V = 10V + 5V. Bet ... ja tomēr nedaudz iedziļināties detaļās, tad jums jāzina, ka tas, ko mēs saucām par akumulatora spriegumu, nav nekas vairāk kā tā vērtība, kad patērētājs ir pievienots (mūsu gadījumā tā ir spuldze + pretestība) . Atvienojot spuldzi ar pretestību un izmērot akumulatora spriegumu, tas būs nedaudz vairāk par 15 V. Tas būs atvērtās ķēdes spriegums, un to sauc par akumulatora EMF - elektromotora spēku. Patiesībā ķēde darbosies, kā parādīts 2. attēlā. Reāli akumulatoru var iedomāties kā kādu citu akumulatoru ar spriegumu, teiksim, 16V, kuram ir sava iekšējā pretestība Rin. Šīs pretestības vērtība ir ļoti maza, un to nosaka ražošanas tehnoloģiskās īpatnības. No attēla redzams, ka, pieslēdzot slodzi, daļa no akumulatora sprieguma “nosēdīsies” uz tās iekšējās pretestības un tā izejā vairs nebūs 16V, bet 15V, t.i. 1B tiks "absorbēts" ar savu iekšējo pretestību. Un šeit darbojas arī Ohma likums slēgtai ķēdei. Spriegumu summa visās ķēdes sadaļās būs vienāds ar EMF baterijas. 16V = 1V + 10V + 5V. Pretestības mērvienība ir lielums, ko sauc par omi. Tā nosaukta par godu vācu fiziķim Georgam Simonam Omam, kurš bija iesaistīts šajos darbos. 1 oms ir vienāds ar vadītāja elektrisko pretestību (tā var būt, piemēram, spuldze), starp kuras galiem pie līdzstrāvas 1 ampērs rodas 1 volts spriegums. Lai noteiktu lampas pretestību, ir nepieciešams izmērīt spriegumu uz tā un izmērīt strāvu ķēdē (sk. 5. att.). Un pēc tam iegūto sprieguma vērtību sadaliet ar pašreizējo vērtību (R=U/I). Elektriskās ķēdes pretestības var savienot virknē (pirmās beigas ar otrās sākumu - šajā gadījumā tās var apzīmēt patvaļīgi) un paralēli (sākums ar sākumu, beigas ar beigām - un šajā gadījumā gadījumā, ja tos var norādīt patvaļīgi). Apsveriet abus gadījumus, izmantojot spuldzes kā piemēru - galu galā to pavedieni sastāv no volframa, t.i. ir pretestība. Seriālā savienojuma gadījums ir parādīts 3. att.

Tas izrādījās visiem zināms (un tāpēc mēs to uzskatīsim par saprotamu - vītne). Ar šādu savienojumu strāva I būs visur vienāda neatkarīgi no tā, vai tās ir vienas un tās pašas lampas vienam spriegumam vai dažādām. Mums nekavējoties jāizdara atruna, ka lampas tiek uzskatītas par vienādām, uz kurām:

1. tiek norādīts vienāds spriegums un strāva (kā spuldzes no lukturīša);
2. tiek norādīts vienāds spriegums un jauda (piemēram, apgaismojuma lampas).

Strāvas avota spriegums U šajā gadījumā "izkliedējas" pa visām lampām, t.i. U = U1 + U2 + U3. Tajā pašā laikā, ja lampas ir vienādas, spriegums visām tām būs vienāds. Ja lampas nav vienādas, tad atkarībā no katras konkrētās lampas pretestības. Pirmajā gadījumā katras lampas spriegumu var viegli aprēķināt, dalot avota spriegumu ar kopējo lampu skaitu. Otrajā gadījumā jums ir jāiedziļinās aprēķinos. To visu aplūkosim šīs sadaļas uzdevumos. Tātad, mēs to uzzinājām seriālais savienojums vadītājiem (šajā gadījumā lampām), spriegums U visas ķēdes galos ir vienāds ar sērijveidā savienoto vadītāju (lampu) spriegumu summu - U = U1 + U2 + U3. Saskaņā ar Omada likumu ķēdes posmam: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R kur R1 ir pirmās lampas (vadītāja) kvēldiega pretestība, R2 ir otrais un R3 ir trešais, R ir visu lukturu kopējā pretestība. Aizstājot vērtību U ar I*R, U1 ar I*R1, U2 ar I*R2, U3 ar I*R3 izteiksmē “U = U1 + U2 +U”, iegūstam I*R = I*(R1+ R2+R3). Tādējādi R \u003d R1 + R2 + R3. Secinājums: kad vadītāji ir savienoti virknē, to kopējā pretestība ir vienāda ar visu vadītāju pretestību summu. Secinām: sērijveida pieslēgums tiek izmantots vairākiem patērētājiem (piemēram, Jaungada vītnes lampām) ar barošanas spriegumu, kas ir zemāks par avota spriegumu.

Vadītāju paralēlā savienojuma gadījums parādīts 4. att.

Plkst paralēlais savienojums vadītājiem, to sākumiem un galiem ir kopīgi savienojuma punkti ar avotu. Tajā pašā laikā visu lukturu (vadītāju) spriegums ir vienāds neatkarīgi no tā, kuram un kādam spriegumam tas ir paredzēts, jo tie ir tieši savienoti ar avotu. Protams, ja lampai ir zemāks spriegums nekā sprieguma avotam, tā izdegs. Bet strāva I būs vienāda ar strāvu summu visās lampās, t.i. I = I1 + I2 + I3. Un lampas var būt dažādas jaudas - katra ņems to strāvu, kurai tā paredzēta. To var saprast, ja avota vietā iedomājamies kontaktligzdu ar spriegumu 220 V, bet lampu vietā - pieslēgtu tai, piemēram, gludekli, galda lampa un tālruņa lādētājs. Katras ierīces pretestību šādā ķēdē nosaka, dalot tās spriegumu ar strāvu, ko tā patērē ... atkal, saskaņā ar Ohma likumu ķēdes sadaļai, t.i.

Tūlīt konstatēsim faktu, ka pretestībai ir abpusēja vērtība, un to sauc par vadītspēju. Tas ir apzīmēts ar Y. SI sistēmā tas ir apzīmēts kā CM (Siemens). Savstarpēja pretestība nozīmē to

Neiedziļinoties matemātiskos secinājumos, uzreiz teiksim, ka, paralēli pieslēdzot vadus (neatkarīgi no tā, vai tās ir lampas, gludekļi, mikroviļņu krāsnis vai televizori), kopējās pretestības apgrieztā vērtība ir vienāda ar visu pretestību apgriezto vērtību summu. paralēli savienoti vadītāji, ti

Atsaucoties uz

Dažreiz uzdevumos viņi raksta Y = Y1 + Y2 + Y3. Tas ir tas pats. Ir arī ērtāka formula divu paralēli savienotu rezistoru kopējās pretestības atrašanai. Tas izskatās šādi:

Secinam: paralēlās komutācijas metodi izmanto apgaismojuma lampu un sadzīves elektroierīču pieslēgšanai elektrotīklam.

Kā noskaidrojām, brīvo elektronu sadursmes vadītājos ar kristāla režģa atomiem palēnina to kustību uz priekšu... Tā ir pretdarbība brīvo elektronu virzītai kustībai, t.i. līdzstrāva, ir vadītāja pretestības fiziskā būtība. Līdzstrāvas pretestības mehānisms elektrolītos un gāzēs ir līdzīgs. Materiāla vadītspējas īpašības nosaka tā tilpuma pretestību ρv, kas ir vienāda ar pretestību starp pretējām malām kubam ar malu 1m, kas izgatavots no šo materiālu. Tilpuma pretestības apgriezto vērtību sauc par tilpuma vadītspēju, un tā ir vienāda ar γ = 1/ρv. Tilpuma pretestības mērvienība ir 1 Ohm * m, tilpuma vadītspēja - 1 Sm / m. Vadītāja līdzstrāvas pretestība ir atkarīga no temperatūras. Vispārīgā gadījumā tiek novērota diezgan sarežģīta atkarība. Bet ar temperatūras izmaiņām salīdzinoši šaurās robežās (apmēram 200 ° C) to var izteikt ar formulu:

kur R2 un R1 ir attiecīgi pretestības pie temperatūras T1 un T2; α - temperatūras pretestības koeficients, kas vienāds ar relatīvajām pretestības izmaiņām, temperatūrai mainoties par 1°C.

Svarīgi jēdzieni

Elektrisko ierīci, kurai ir pretestība un ko izmanto strāvas ierobežošanai, sauc par rezistoru. Regulējamu rezistoru (tas ir, ir iespējams mainīt tā pretestību) sauc par reostatu.

Rezistīvie elementi ir idealizēti rezistoru un jebkuru citu elektrisko ierīču vai to daļu modeļi, kas iztur līdzstrāvu neatkarīgi no šīs parādības fiziskā rakstura. Tos izmanto ķēžu ekvivalentu ķēžu sagatavošanā un to režīmu aprēķinos. Idealizācijā tiek ignorētas strāvas caur rezistoru izolācijas pārklājumiem, stiepļu reostatu rāmjiem utt.

Lineārais pretestības elements ir līdzvērtīga ķēde jebkurai elektriskās ierīces daļai, kurā strāva ir proporcionāla spriegumam. Tās parametrs ir pretestība R = const. R = const nozīmē, ka pretestības vērtība ir nemainīga (const nozīmē konstante).
Ja strāvas atkarība no sprieguma ir nelineāra, tad ekvivalentajā ķēdē ir nelineārs pretestības elements, ko dod nelineāra strāvas-sprieguma raksturlīkne (volta-ampēra raksturlielums) I (U) - lasīt kā " Un no U. 5. attēlā parādīti lineāro (līnija a) un nelineāro (līnija b) pretestības elementu strāvas-sprieguma raksturlielumi, kā arī to apzīmējumi uz līdzvērtīgajām shēmām.