Kas ir omu pretestība. Elektriskā pretestība - Knowledge Hipermārkets

Vadītāja pretestība - materiāla spēja pretoties plūsmai elektriskā strāva. Ieskaitot mainīgu augstfrekvences spriegumu ādas efektu.

Fiziskās definīcijas

Materiālus iedala klasēs pēc pretestības. Apskatāmā vērtība - pretestība - tiek uzskatīta par galveno, kas ļaus veikt visu dabā sastopamo vielu gradāciju:

Vadītāji - materiāli ar pretestību līdz 10 μΩ m Attiecas uz lielāko daļu metālu, grafītu.
Dielektriķi - pretestība 100 MΩ m - 10 PΩ m Prefikss Peta tiek lietots desmit piecpadsmitās pakāpes kontekstā.
Pusvadītāji ir elektrisku materiālu grupa, kuras pretestība svārstās no vadītājiem līdz dielektriķiem.

Tiek izsaukta pretestība, kas ļauj raksturot stieples parametrus, kas nogriezti 1 metru garumā, laukums 1 kvadrātmetru. Lielāko daļu laika ir grūti izmantot ciparus. Īsta kabeļa šķērsgriezums ir daudz mazāks. Piemēram, PV-3 laukums ir desmitiem milimetru. Aprēķins tiek vienkāršots, ja izmantojat mērvienības Ohm kv.mm / m (sk. att.).

Metālu pretestība

Pretestība ir apzīmēta grieķu burts"ro", lai iegūtu pretestības indeksu, reiziniet vērtību ar garumu, dalot ar parauga laukumu. Pārrēķins starp standarta mērvienībām Ohm m, ko biežāk izmanto aprēķinos, parāda: attiecības tiek noteiktas ar desmit sesto pakāpi. Dažreiz tabulas vērtībās būs iespējams atrast informāciju par vara pretestību:

168 μΩ m;
0,00175 omi kv. MMM.

Ir viegli pārliecināties, ka skaitļi atšķiras par aptuveni 4%, pārliecinieties, izmetot vienības. Tas nozīmē, ka skaitļi ir norādīti vara šķirai. Ja nepieciešami precīzi aprēķini, jautājums tiek norādīts papildus, atsevišķi. Informāciju par parauga pretestību iegūst tīri empīriski. Stieples gabals ar zināmu šķērsgriezumu, garums ir savienots ar multimetra kontaktiem. Lai saņemtu atbildi, rādījumi jāsadala ar parauga garumu, jāreizina ar šķērsgriezuma laukumu. Pārbaudēs ir paredzēts izvēlēties autentiskāku paraugu, samazinot kļūdu. Ievērojama daļa testētāju ir apveltīti ar nepietiekamu precizitāti, lai iegūtu derīgas vērtības.

Tātad tiem, kas baidās no fiziķiem, kuri ļoti vēlas apgūt ķīniešu multimetrus, ir neērti strādāt ar pretestību. Daudz vienkāršāk ir ņemt gatavu griezumu (lielāku garumu), novērtēt pilna gabala parametru. Praksē Oma frakcijām ir neliela loma, šīs darbības tiek veiktas, lai novērtētu zaudējumus. Tieši nosaka ķēdes sekcijas aktīvā pretestība un kvadrātiski ir atkarīga no strāvas. Ņemot vērā iepriekš minēto, mēs atzīmējam: elektrotehnikā vadītāji parasti tiek iedalīti divās kategorijās pēc pielietojuma:

Materiāli ar augstu vadītspēju, augstu pretestību. Pirmie tiek izmantoti, lai izveidotu kabeļus, pēdējie - pretestības (rezistori). Tabulās nav skaidras atšķirības, tiek ņemts vērā praktiskums. Sudrabs ar zemu pretestību netiek izmantots vispār, lai izveidotu vadus, reti ierīces kontaktiem. Acīmredzamu iemeslu dēļ.
Sakausējumi ar augstu elastību tiek izmantoti, lai izveidotu elastīgas strāvu nesošās daļas: atsperes, kontaktoru darba daļas. Pretestība parasti jāsamazina līdz minimumam. Ir skaidrs, ka parastais varš, kam ir augsta plastiskuma pakāpe, šiem mērķiem nav piemērots.
Sakausējumi ar augstu vai zemu termiskās izplešanās koeficientu. Pirmie kalpo par pamatu bimetāla plākšņu izveidošanai, kas strukturāli kalpo par pamatu. Pēdējie veido invaru sakausējumu grupu. Bieži nepieciešams, kur tas ir svarīgi ģeometriskā forma. Kvēldiega turētājos (aizvietojot dārgo volframu) un vakuuma necaurlaidīgos savienojumos savienojumā ar stiklu. Bet vēl biežāk Invar sakausējumiem nav nekāda sakara ar elektrību, tos izmanto kā darbgaldu un ierīču daļu.

Formula pretestības saistīšanai ar omi

Elektrovadītspējas fizikālie pamati

Vadītāja pretestība tiek atzīta par elektriskās vadītspējas apgriezto vērtību. Mūsdienu teorijā nav pilnībā noskaidrots, kā notiek pašreizējās paaudzes process. Fiziķi bieži sitas pret sienu, novērojot parādību, kuru nekādi nevarēja izskaidrot no iepriekš izvirzīto koncepciju viedokļa. Mūsdienās joslu teorija tiek uzskatīta par dominējošo. Jāsniedz īss ieskats priekšstatu attīstībā par matērijas uzbūvi.

Sākotnēji tika pieņemts, ka vielu attēlo pozitīvi lādēta viela, tajā peld elektroni. Tā domāja bēdīgi slavenais lords Kelvins (dzimis Tomsons), kura vārdā ir nosaukta absolūtās temperatūras mērvienība. Pirmo reizi izteica pieņēmumu par atomu planētu uzbūvi Rezerfords. 1911. gadā izvirzītā teorija balstījās uz faktu, ka alfa starojumu novirzīja vielas ar lielu izkliedi (atsevišķas daļiņas ļoti būtiski mainīja lidojuma leņķi). Pamatojoties uz esošajiem priekšnosacījumiem, autors secināja: atoma pozitīvais lādiņš ir koncentrēts nelielā telpas apgabalā, ko sauc par kodolu. Atsevišķu gadījumu fakts par spēcīgu lidojuma leņķa novirzi ir saistīts ar faktu, ka daļiņas ceļš skrēja tiešā kodola tuvumā.

Tātad ir noteiktas ģeometrisko izmēru robežas atsevišķi elementi un priekš dažādas vielas. Mēs secinājām, ka zelta serdes diametrs atbilst apgabalam 3 pm (piko ir prefikss desmit negatīvajai divpadsmitajai pakāpei). Tālāka attīstība Vielu struktūras teoriju Bora veica 1913. gadā. Pamatojoties uz ūdeņraža jonu uzvedības novērojumiem, viņš secināja, ka atoma lādiņš ir vienots, un tika noteikts, ka masa ir aptuveni viena sešpadsmitā daļa no skābekļa masas. Bors ierosināja, ka elektronu notur Kulona noteiktie pievilkšanās spēki. Tāpēc kaut kas neļauj uzkrist uz serdes. Bors ierosināja, ka vainojams centrbēdzes spēks, kas rodas no daļiņas rotācijas orbītā.

Svarīgu izkārtojuma grozījumu veica Zomerfelds. Pieļāva orbītu eliptiskumu, ieviesa divus kvantu skaitļi aprakstot trajektoriju – n un k. Bors pamanīja, ka Maksvela teorija par modeli cieta neveiksmi. Kustīgai daļiņai kosmosā jārada magnētiskais lauks, tad elektrons pakāpeniski nokristu uz kodola. Tāpēc jāatzīst: ir orbītas, pa kurām enerģijas starojums kosmosā nenotiek. To ir viegli redzēt: pieņēmumi ir pretrunā viens otram, vēlreiz atgādinot: diriģenta pretestība, kā fiziskais daudzums, fiziķi šodien nespēj izskaidrot.

Kāpēc? Zonu teorija par pamatu izvēlējusies Bora postulātus, kas saka: orbītu pozīcijas ir diskrētas, tās ir iepriekš aprēķinātas, ģeometriskos parametrus saista kaut kādas attiecības. Zinātnieka secinājumi bija jāpapildina ar viļņu mehāniku, jo matemātiskie modeļi bija bezspēcīgi, lai izskaidrotu dažas parādības. Mūsdienu teorija saka: katrai vielai elektronu stāvoklī ir trīs zonas:

Elektronu valences josla, kas ir cieši saistīta ar atomiem. Lai pārrautu saikni, ir nepieciešams daudz enerģijas. Valences joslas elektroni nepiedalās vadītspējā.
Vadības josla, elektroni, kad vielā rodas lauka stiprums, veido elektrisko strāvu (lādiņnesēju sakārtotu kustību).
Aizliegtā zona ir enerģijas stāvokļu apgabals, kurā elektroni nevar atrasties normālos apstākļos.

Junga neizskaidrojamā pieredze

Saskaņā ar joslu teoriju vadītāja vadītspējas josla pārklājas ar valences joslu. Izveidojas elektronu mākonis, ko viegli aiznes spriedze elektriskais lauks, veidojot strāvu. Šī iemesla dēļ vadītāja pretestība ir tik maza. Turklāt zinātnieki veltīgi cenšas izskaidrot, kas ir elektrons. Ir zināms tikai tas, ka elementārdaļiņai piemīt viļņu un korpuskulāras īpašības. Heizenberga nenoteiktības princips liek lietā faktus: ar 100% varbūtību nav iespējams vienlaicīgi noteikt elektrona un enerģijas atrašanās vietu.

Runājot par empīrisko daļu, zinātnieki ir pamanījuši, ka Janga eksperiments ar elektroniem dod interesantu rezultātu. Zinātnieks izlaida fotonu plūsmu caur divām ciešām vairoga spraugām, tika iegūts traucējumu modelis, ko veido virkne bārkstiņu. Viņi ieteica veikt testu ar elektroniem, notika sabrukums:

Ja elektroni iziet starā, apejot divus spraugas, veidojas traucējumu modelis. Tas ir tā, it kā fotoni kustētos.
Ja elektronus izšauj pa vienam, nekas nemainās. Tāpēc... viena daļiņa atspīd no sevis, eksistē uzreiz vairākās vietās?
Tad viņi sāka mēģināt fiksēt brīdi, kad elektrons izgāja cauri vairoga plaknei. Un... traucējumu modelis pazuda. Pretī plaisām bija divi plankumi.

Šo efektu nevar izskaidrot zinātniskais punkts redze. Izrādās, ka elektroni "uzmin" par notiekošo novērojumu, pārstāj izrādīt viļņu īpašības. Parāda mūsdienu fizikas ideju ierobežojumus. Būtu jauki, ja jūs varētu to izbaudīt! Kāds cits zinātnieks ierosināja novērot daļiņas, kad tās jau bija izgājušas cauri spraugai (lidojušas noteiktā virzienā). Un kas? Atkal, elektroniem vairs nav viļņu īpašību.

Izrādās, elementārdaļiņas devās atpakaļ laikā. Brīdī, kad viņi šķērsoja spraugu. Iekļuva nākotnes noslēpumā, zinot, vai būs novērošana. Uzvedība tika pielāgota atkarībā no fakta. Skaidrs, ka atbilde nevar būt trāpīga. Noslēpums joprojām gaida atrisināšanu. Starp citu, 20. gadsimta sākumā izvirzītā Einšteina teorija tagad ir atspēkota: ir atrastas daļiņas, kuru ātrums pārsniedz gaismas ātrumu.

Kā veidojas vadītāju pretestība?

Mūsdienu uzskati saka: brīvie elektroni pārvietojas pa vadītāju ar ātrumu aptuveni 100 km / s. Lauka darbības rezultātā, kas rodas iekšpusē, tiek pasūtīts dreifs. Nesēju kustības ātrums pa spriedzes līnijām ir mazs, daži centimetri minūtē. Kustības gaitā elektroni saduras ar kristāla režģa atomiem, noteikts enerģijas daudzums pārvēršas siltumā. Un šīs transformācijas mēru parasti sauc par vadītāja pretestību. Jo augstāks, jo vairāk elektriskā enerģija pārvēršas siltumā. Tas ir sildītāju darbības princips.

Paralēli kontekstam ir materiāla vadītspējas skaitliskā izteiksme, kas redzama attēlā. Lai iegūtu pretestību, vienība ir jāsadala ar norādīto skaitli. Turpmāko transformāciju gaita ir apskatīta iepriekš. Redzams, ka pretestība ir atkarīga no parametriem - elektronu temperatūras kustības un to brīvā ceļa garuma, kas tieši ved uz struktūru kristāla režģis vielas. Paskaidrojums - vadītāju pretestība ir atšķirīga. Vara satur mazāk alumīnija.

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 pildīts ar kaut kādu šķīdumu, kas vada elektrisko strāvu, piemēram, sodas šķīdumu 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.

Elektrisko pretestību saprot kā jebkuru pretestību, kas nosaka strāvu, kad tā iet cauri slēgtai ķēdei, vājinot vai kavējot elektrisko lādiņu brīvo plūsmu.

Jpg?x15027" alt="(!LANG: pretestības mērīšana ar multimetru" width="600" height="490">!}

Pretestības mērīšana ar multimetru

Pretestības fiziskais jēdziens

Elektroni vadītājā cirkulē organizēti, strāvai plūstot atkarībā no pretestības, ar kādu tie saskaras ceļā. Jo mazāka šī pretestība, jo lielāka ir elektronu mikrokosmosa esošā kārtība. Bet, kad pretestība ir augsta, viņi sāk sadurties viens ar otru un izdalīties siltumenerģija. Šajā sakarā vadītāja temperatūra vienmēr nedaudz paaugstinās, par lielāku daudzumu, jo augstāka ir elektronu pretestība to kustībai.

Izmantotie materiāli

Visi zināmie metāli ir vairāk vai mazāk izturīgi pret strāvas pāreju, ieskaitot labākos vadītājus. Vismazākā pretestība ir zeltam un sudrabam, taču tie ir dārgi, tāpēc visbiežāk izmantotais materiāls ir varš, kam ir augsta elektrovadītspēja. Alumīnijs tiek izmantots mazākā mērogā.

Nihroma stieplei ir vislielākā pretestība strāvas pārejai (niķeļa (80%) un hroma (20%) sakausējums. To plaši izmanto rezistoros.

Vēl viens plaši izmantots rezistoru materiāls ir ogleklis. No tā tiek izgatavotas fiksētas pretestības un reostati izmantošanai elektroniskās shēmas. Fiksētos rezistorus un potenciometrus izmanto, lai kontrolētu strāvas un sprieguma vērtības, piemēram, kontrolējot audio pastiprinātāju skaļumu un toni.

Pretestības aprēķins

Lai aprēķinātu slodzes pretestības vērtību, kā galvenā tiek izmantota formula, kas iegūta no Oma likuma, ja ir zināmas strāvas un sprieguma vērtības:

Mērvienība ir omi.

Priekš seriālais savienojums rezistori, kopējo pretestību nosaka, summējot atsevišķās vērtības:

R = R1 + R2 + R3 + …

Plkst paralēlais savienojums tiek izmantots izteiciens:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Un kā atrast stieples elektrisko pretestību, ņemot vērā tā parametrus un izgatavošanas materiālu? Tam ir cita pretestības formula:

R \u003d ρ x l / S, kur:

l ir stieples garums,
S ir tā šķērsgriezuma izmēri,
ρ ir stieples materiāla īpatnējā tilpuma pretestība.

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

Pretestības formula

Var izmērīt stieples ģeometriskos izmērus. Bet, lai aprēķinātu pretestību, izmantojot šo formulu, jums jāzina koeficients ρ.

Svarīgs! pārspēt vērtības apjoma pretestība jau ir aprēķināta dažādi materiāli un apkopotas īpašās tabulās.

Koeficienta vērtība ļauj salīdzināt pretestību dažādi veidi vadītāji noteiktā temperatūrā saskaņā ar to fizikālās īpašības neatkarīgi no izmēra. To var ilustrēt ar piemēriem.

Elektriskās pretestības aprēķina piemērs vara stieple, 500 m garš:

Ja stieples sekcijas izmēri nav zināmi, varat izmērīt tā diametru ar suportu. Pieņemsim, ka tas ir 1,6 mm;
Aprēķinot šķērsgriezuma laukumu, tiek izmantota formula:

Tad S = 3,14 x (1,6 / 2)² = 2 mm²;

Saskaņā ar tabulu mēs atradām vara ρ vērtību, kas vienāda ar 0,0172 Ohm x m / mm²;
Tagad aprēķinātā vadītāja elektriskā pretestība būs:

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

Vēl viens piemērs– nihroma stieple ar šķērsgriezumu 0,1 mm², garums 1 m:

Nihroma ρ indekss ir 1,1 Ohm x m / mm²;
R \u003d ρ x l / S \u003d 1,1 x 1 / 0,1 \u003d 11 omi.

Divi piemēri skaidri parāda, ka nihroma stieple ar metru garumu un 20 reizes mazāku šķērsgriezumu elektriskā pretestība ir 2,5 reizes lielāka par 500 metriem vara stieples.

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

Dažu metālu pretestība

Svarīgs! Pretestību ietekmē temperatūra, kurai palielinoties, tā palielinās un, gluži pretēji, samazinās, samazinoties.

Impedance

Impedance ir vispārīgāks termins pretestībai, kas ņem vērā reaktīvo slodzi. Cilpas pretestības aprēķins maiņstrāva ir aprēķināt pretestību.

Lai gan rezistors nodrošina pretestību noteiktam mērķim, reaktīvs ir dažu elektrisko ķēžu komponentu neveiksmīgs blakusprodukts.

Divu veidu pretestība:

Induktīvs. Izveidoja spoles. Aprēķina formula:

X (L) = 2π x f x L, kur:

f ir strāvas frekvence (Hz),
L - induktivitāte (H);

Kapacitatīvs. Izveidots ar kondensatoriem. Aprēķināts pēc formulas:

X (C) = 1/(2π x f x C),

kur C ir kapacitāte (F).

Tāpat kā tā aktīvais līdzinieks, pretestība ir izteikta omos un arī ierobežo strāvas plūsmu caur cilpu. Ja ķēdē ir gan kapacitāte, gan induktors, tad kopējā pretestība ir:

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

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

Aktīvā, induktīvā un kapacitatīvā pretestība

Svarīgs! No reaktīvās slodzes formulas izriet interesantas funkcijas. Palielinoties maiņstrāvas frekvencei un induktivitātei, X (L) palielinās. Un otrādi, jo augstāka ir frekvence un kapacitāte, jo mazāks X (C).

Pretestības atrašana (Z) nav vienkārša aktīvo un reaktīvo komponentu pievienošana:

Z = √ (R² + X²).

1. piemērs

Spoles ķēdē ar strāvas frekvences strāvu aktīvā pretestība ir 25 omi un induktivitāte 0,7 H. Jūs varat aprēķināt pretestību:

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

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

Leņķis φ ir aptuveni vienāds ar 83 grādiem.

2. piemērs

Ir kondensators ar 100 mikrofaradu ietilpību un iekšējo pretestību 12 omi. Jūs varat aprēķināt pretestību:

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

Internetā varat atrast tiešsaistes kalkulatoru, lai vienkāršotu visas elektriskās ķēdes vai tās sekciju pretestības un pretestības aprēķinu. Tur jums vienkārši jāsaglabā aprēķinātie dati un jāreģistrē aprēķina rezultāti.

Video

Elektriskās pretestības un vadītspējas jēdziens

Jebkuram ķermenim, caur kuru plūst elektriskā strāva, ir noteikta pretestība. Vadītāja materiāla īpašību novērst elektriskās strāvas pāreju caur to sauc par elektrisko pretestību.

Elektronikas teorija tādā veidā izskaidro metāla vadītāju elektriskās pretestības būtību. Pārvietojoties pa vadītāju, brīvie elektroni savā ceļā neskaitāmas reizes sastopas ar atomiem un citiem elektroniem un, mijiedarbojoties ar tiem, neizbēgami zaudē daļu savas enerģijas. Elektroni it kā piedzīvo pretestību to kustībai. Dažādi metāla vadītāji ar atšķirīgiem atomu struktūra, ir atšķirīga pretestība pret elektrisko strāvu.

Tieši tas pats izskaidro šķidruma vadītāju un gāzu pretestību elektriskās strāvas pārejai. Tomēr nevajadzētu aizmirst, ka šajās vielās pretestību to kustības laikā sastopas nevis elektroni, bet lādētas molekulu daļiņas.

Pretestību norāda ar latīņu burtiem R vai r.

Omu ņem par elektriskās pretestības vienību.

Oms ir 106,3 cm augstas dzīvsudraba kolonnas ar šķērsgriezumu 1 mm2 pretestība 0 ° C temperatūrā.

Ja, piemēram, vadītāja elektriskā pretestība ir 4 omi, tad to raksta šādi: R = 4 omi vai r = 4 omi.

Lai izmērītu lielas vērtības pretestību, tiek pieņemta vienība, ko sauc par megohmu.

Viens meg ir vienāds ar vienu miljonu omu.

Jo lielāka ir vadītāja pretestība, jo sliktāk tas vada elektrisko strāvu, un, gluži pretēji, jo zemāka ir vadītāja pretestība, jo vieglāk elektriskā strāva iziet caur šo vadītāju.

Tāpēc, lai raksturotu vadītāju (attiecībā uz elektriskās strāvas pāreju caur to), var ņemt vērā ne tikai tā pretestību, bet arī pretestības apgriezto vērtību, un to sauc par vadītspēju.

elektrovadītspēja Materiāla spēju izlaist caur sevi elektrisko strāvu sauc.

Tā kā vadītspēja ir pretestības apgrieztā vērtība, to izsaka kā 1/R, vadītspēju apzīmē Latīņu burts g.

Vadītāja materiāla ietekme, tā izmēri un apkārtējās vides temperatūra par elektriskās pretestības vērtību

Dažādu vadītāju pretestība ir atkarīga no materiāla, no kura tie ir izgatavoti. Lai raksturotu elektrisko pretestību dažādi materiāli ieviesa tā sauktās pretestības jēdzienu.

Pretestība ir 1 m gara un 1 mm2 šķērsgriezuma vadītāja pretestība. Pretestību apzīmē ar grieķu burtu p. Katram materiālam, no kura izgatavots vadītājs, ir sava pretestība.

Piemēram, vara pretestība ir 0,017, tas ir, vara vadītājam 1 m garumā un 1 mm2 šķērsgriezumā ir 0,017 omi pretestība. Alumīnija īpatnējā īpašība ir 0,03, dzelzs pretestība ir 0,12, konstantāna īpatnējā īpašība ir 0,48, nihroma īpašība ir 1-1,1.

Vadītāja pretestība ir tieši proporcionāla tā garumam, tas ir, jo garāks vadītājs, jo lielāka ir tā elektriskā pretestība.

Vadītāja pretestība ir apgriezti proporcionāla tā šķērsgriezuma laukumam, tas ir, jo biezāks ir vadītājs, jo mazāka tā pretestība, un, gluži pretēji, jo plānāks ir vadītājs, jo lielāka tā pretestība.

Lai labāk izprastu šīs attiecības, iedomājieties divus savstarpēji savienotu asinsvadu pārus, kur vienam asinsvadu pārim ir plāna savienojošā caurule, bet otram - bieza. Ir skaidrs, ka tad, kad viens no traukiem (katrs pāris) ir piepildīts ar ūdeni, tā pāreja uz citu trauku caur biezu cauruli notiks daudz ātrāk nekā caur tievu, ti, bieza caurule piedāvās mazāku pretestību ūdens plūsmai. ūdens. Tādā pašā veidā elektriskajai strāvai ir vieglāk iziet caur biezu vadītāju nekā caur plānu, tas ir, pirmais piedāvā viņam mazāku pretestību nekā otrais.

Vadītāja elektriskā pretestība ir vienāda ar materiāla īpatnējo pretestību, no kuras šis vadītājs ir izgatavots, reizināts ar vadītāja garumu un dalīts ar vadītāja šķērsgriezuma laukumu:

R = Rl/S,

Kur - R - vadītāja pretestība, omi, l - vadītāja garums m, S - vadītāja šķērsgriezuma laukums, mm 2.

Apaļa vadītāja šķērsgriezuma laukums aprēķina pēc formulas:

S = π d 2/4

Kur π - nemainīga vērtība, kas vienāda ar 3,14; d ir vadītāja diametrs.

Tātad tiek noteikts vadītāja garums:

l = S R / p ,

Šī formula dod iespēju noteikt vadītāja garumu, šķērsgriezumu un pretestību, ja ir zināmi citi formulā iekļautie lielumi.

Ja ir nepieciešams noteikt vadītāja šķērsgriezuma laukumu, tad formula tiek samazināta līdz šādai formai:

S = R l / R

Pārveidojot to pašu formulu un atrisinot vienādību attiecībā pret p, mēs atrodam vadītāja pretestību:

R = R S / l

Pēdējā formula ir jāizmanto gadījumos, kad ir zināma vadītāja pretestība un izmēri, un nav zināms tā materiāls un turklāt to ir grūti noteikt pēc izskats. Lai to izdarītu, ir jānosaka vadītāja pretestība un, izmantojot tabulu, jāatrod materiāls, kuram ir šāda pretestība.

Vēl viens iemesls, kas ietekmē vadītāju pretestību, ir temperatūra.

Ir konstatēts, ka, paaugstinoties temperatūrai, metāla vadītāju pretestība palielinās, bet samazinās, samazinoties. Šis pretestības pieaugums vai samazinājums tīra metāla vadītājiem ir gandrīz tāds pats un vidēji ir 0,4% uz 1°C. Šķidrumu vadītāju un ogļu pretestība samazinās, palielinoties temperatūrai.

Vielas struktūras elektroniskā teorija sniedz šādu skaidrojumu metālisko vadītāju pretestības pieaugumam, palielinoties temperatūrai. Sildot, vadītājs saņem siltumenerģiju, kas neizbēgami tiek pārnesta uz visiem vielas atomiem, kā rezultātā palielinās to kustības intensitāte. Palielināta atomu kustība rada lielāku pretestību brīvo elektronu virzītai kustībai, tāpēc vadītāja pretestība palielinās. Temperatūrai pazeminoties, rodas Labāki apstākļi elektronu virzītai kustībai, un vadītāja pretestība samazinās. Tas izskaidro interesantu parādību - metālu supravadītspēja.

Supravadītspēja, t.i., metālu pretestības samazināšanās līdz nullei, notiek ar milzīgu negatīva temperatūra-273 ° C, ko sauc par absolūto nulli. Absolūtās nulles temperatūrā šķiet, ka metāla atomi sasalst savā vietā, nemaz nekavējot elektronu kustību.

Oma likums ir elektrisko ķēžu pamatlikums. Tajā pašā laikā tas ļauj mums izskaidrot daudzas dabas parādības. Piemēram, var saprast, kāpēc elektrība "nepārspēj" putnus, kas sēž uz vadiem. Fizikai Ohma likumam ir ārkārtīgi liela nozīme. Bez viņa ziņas nebūtu iespējams izveidot stabilas elektriskās ķēdes vai arī elektronikas nebūtu vispār.

Atkarība I = I(U) un tās vērtība

Materiālu pretestības atklāšanas vēsture ir tieši saistīta ar strāvas-sprieguma raksturlielumu. Kas tas ir? Ņemsim ķēdi ar pastāvīgu elektrisko strāvu un apsvērsim jebkuru tās elementu: lampu, gāzes cauruli, metāla vadītāju, elektrolīta kolbu utt.

Mainot spriegumu U (bieži saukts par V), kas tiek piemērots attiecīgajam elementam, mēs izsekosim strāvas stipruma (I) izmaiņām, kas iet caur to. Rezultātā mēs iegūsim formas I \u003d I (U) atkarību, ko sauc par "elementa sprieguma raksturlielumu" un kas ir tiešs tā elektrisko īpašību rādītājs.

Voltu ampēru raksturlielums dažādiem elementiem var izskatīties atšķirīgi. Tā vienkāršāko formu iegūst, ņemot vērā metāla vadītāju, ko veica Georgs Omas (1789 - 1854).

Strāvas un sprieguma raksturlielums ir lineāra attiecība. Tāpēc tā grafiks ir taisna līnija.

Likums tās vienkāršākajā formā

Oma pētījums par vadītāju strāvas-sprieguma raksturlielumiem parādīja, ka strāvas stiprums metāla vadītāja iekšpusē ir proporcionāls potenciāla starpībai tā galos (I ~ U) un apgriezti proporcionāls noteiktam koeficientam, tas ir, I ~ 1/R. Šo koeficientu sāka saukt par "vadītāja pretestību", un elektriskās pretestības mērvienība bija omi vai V/A.

Ir vērts atzīmēt vēl vienu lietu. Oma likumu bieži izmanto, lai aprēķinātu pretestību ķēdēs.

Likuma redakcija

Oma likums saka, ka ķēdes vienas sadaļas strāvas stiprums (I) ir proporcionāls spriegumam šajā sadaļā un apgriezti proporcionāls tā pretestībai.

Jāpiebilst, ka šādā formā likums paliek spēkā tikai viendabīgai ķēdes posmam. Homogēna ir tā elektriskās ķēdes daļa, kurā nav strāvas avota. Kā izmantot Ohma likumu neviendabīgā shēmā, tiks apspriests tālāk.

Vēlāk eksperimentāli tika noskaidrots, ka likums paliek spēkā elektrolītu šķīdumiem elektriskā ķēdē.

Pretestības fiziskā nozīme

Pretestība ir materiālu, vielu vai vides īpašība novērst elektriskās strāvas pāreju. Kvantitatīvi 1 omu pretestība nozīmē, ka vadītājā ar 1 V spriegumu tā galos var iziet 1 A elektriskā strāva.

Īpatnējā elektriskā pretestība

Eksperimentāli tika noteikts, ka vadītāja elektriskās strāvas pretestība ir atkarīga no tā izmēriem: garuma, platuma, augstuma. Un arī pēc tās formas (sfēra, cilindrs) un materiāla, no kura tas izgatavots. Tādējādi, piemēram, viendabīga cilindriska vadītāja pretestības formula būs: R \u003d p * l / S.

Ja šajā formulā ievietosim s \u003d 1 m 2 un l \u003d 1 m, tad R skaitliski būs vienāds ar p. No šejienes tiek aprēķināta vadītāja pretestības koeficienta mērvienība SI - tas ir Ohm * m.

Pretestības formulā p ir pretestības koeficients, kas dots ar ķīmiskās īpašības materiāls, no kura izgatavots vadītājs.

Lai apsvērtu Ohma likuma diferenciālo formu, ir jāapsver vēl daži jēdzieni.

Kā jūs zināt, elektriskā strāva ir stingri pasūtīta jebkuru uzlādētu daļiņu kustība. Piemēram, metālos strāvas nesēji ir elektroni, bet vadošās gāzēs - joni.

Ņemsim triviālu gadījumu, kad visi strāvas nesēji ir viendabīgi – metāla vadītājs. Izcelsim šajā vadītājā bezgalīgi mazu tilpumu un ar u apzīmēsim elektronu vidējo (drift, sakārtoto) ātrumu dotajā tilpumā. Tālāk apzīmēsim strāvas nesēju koncentrāciju tilpuma vienībā ar n.

Tagad uzzīmēsim bezgalīgi mazu laukumu dS, kas ir perpendikulārs vektoram u un gar ātrumu konstruēsim bezgalīgi mazu cilindru ar augstumu u*dt, kur dt apzīmē laiku, kas nepieciešams, lai visi aplūkojamajā tilpumā esošie strāvas ātruma nesēji iziet cauri laukumam. dS.

Šajā gadījumā lādiņš, kas vienāds ar q \u003d n * e * u * dS * dt, elektroni tiks pārnests caur apgabalu, kur e ir elektrona lādiņš. Tādējādi elektriskās strāvas blīvums ir vektors j = n * e * u, kas apzīmē lādiņa daudzumu, kas tiek pārnests laika vienībā caur laukuma vienību.

Viena no Ohma likuma diferenciālās definīcijas priekšrocībām ir tā, ka jūs bieži varat iztikt bez pretestības aprēķināšanas.

Elektriskais lādiņš. Elektriskā lauka stiprums

Lauka stiprums kopā ar elektriskais lādiņš ir elektroenerģijas teorijas pamatparametrs. Tajā pašā laikā to kvantitatīvu attēlojumu var iegūt no vienkārši eksperimenti pieejama studentiem.

Spriešanas vienkāršības labad mēs apsvērsim elektrostatisko lauku. Šis elektriskais lauks, kas ar laiku nemainās. Šādu lauku var radīt stacionāri elektriskie lādiņi.

Turklāt mūsu vajadzībām ir nepieciešama pārbaudes maksa. Savā ietilpībā izmantosim uzlādētu korpusu - tik mazu, ka tas nav spējīgs radīt nekādus traucējumus (lādiņu pārdali) apkārtējos objektos.

Apsveriet pēc kārtas divus testa lādiņus, kas secīgi novietoti vienā kosmosa punktā, kas atrodas elektrostatiskā lauka ietekmē. Izrādās, ka apsūdzības tiks pakļautas laika nemainīgai ietekmei no viņa puses. Pieņemsim, ka F 1 un F 2 ir spēki, kas iedarbojas uz lādiņiem.

Eksperimentālo datu vispārināšanas rezultātā tika konstatēts, ka spēki F 1 un F 2 ir vērsti vai nu vienā, vai pretējos virzienos, un to attiecība F 1 /F 2 nav atkarīga no telpas punkta, kurā tests uzlādējas. tika novietoti pārmaiņus. Līdz ar to attiecība F 1 /F 2 ir raksturīga tikai pašiem lādiņiem un nekādā veidā nav atkarīga no lauka.

Atvēršana Šis faktsļāva raksturot ķermeņu elektrifikāciju un vēlāk tika saukta par elektrisko lādiņu. Tādējādi pēc definīcijas tiek iegūts q 1 / q 2 \u003d F 1 / F 2, kur q 1 un q 2 ir vienā lauka punktā novietoto lādiņu lielums, un F 1 un F 2 ir spēki, kas darbojas. par lādiņiem no lauka.

No šādiem apsvērumiem eksperimentāli tika noteikts dažādu daļiņu lādiņu lielums. Nosacīti ieliekot proporcijā vienu no testa lādiņiem vienāds ar vienu, jūs varat aprēķināt cita lādiņa vērtību, izmērot attiecību F 1 /F 2 .

Jebkuru elektrisko lauku var raksturot ar zināmu lādiņu. Tādējādi spēku, kas iedarbojas uz vienības testa lādiņu miera stāvoklī, sauc par elektriskā lauka stiprumu un apzīmē ar E. No lādiņa definīcijas iegūstam, ka stipruma vektoram ir šāda forma: E = F/q.

Vektoru j un E savienojums. Vēl viena Ohma likuma forma

Ņemiet vērā arī to, ka cilindra pretestības definīciju var vispārināt ar vadiem, kas izgatavoti no tā paša materiāla. Šajā gadījumā šķērsgriezuma laukums no pretestības formulas būs vienāds ar stieples šķērsgriezumu, bet l - tā garumu.