Ce este rezistența ohm. Rezistenta electrica - Knowledge Hypermarket

Rezistența conductorului - capacitatea unui material de a rezista curgerii curent electric. Inclusiv cazul efectului pielii al tensiunilor alternative de înaltă frecvență.

Definiții fizice

Materialele sunt împărțite în clase în funcție de rezistivitate. Valoarea luată în considerare - rezistența - este considerată cea cheie, aceasta va permite efectuarea gradării tuturor substanțelor găsite în natură:

Conductori - materiale cu rezistivitate de până la 10 μΩ m. Se aplică la majoritatea metalelor, grafit.
Dielectrice - rezistivitate 100 MΩ m - 10 PΩ m. Prefixul Peta este folosit în contextul gradului al cincisprezecelea de zece.
Semiconductorii sunt un grup de materiale electrice cu rezistivitate de la conductori la dielectrici.

Se numește rezistivitate, permițându-vă să caracterizați parametrii unui fir tăiat de 1 metru lungime, zona 1 metru patrat. De cele mai multe ori este greu să folosești numere. Secțiunea transversală a unui cablu real este mult mai mică. De exemplu, pentru PV-3, aria este de zeci de milimetri. Calculul este simplificat dacă utilizați unitățile de Ohm sq. mm / m (vezi Fig.).

Rezistivitatea metalelor

Se notează rezistivitatea Literă greacă„ro”, pentru a obține un indice de rezistență, înmulțiți valoarea cu lungimea, împărțind la aria eșantionului. Conversia între unitățile standard de măsură Ohm m mai des folosite pentru calcul arată: relația se stabilește prin puterea a șasea a zece. Uneori va fi posibil să găsiți informații despre rezistivitatea cuprului printre valorile tabelare:

168 μΩ m;
0,00175 ohmi pătrați MMM.

Este ușor să vă asigurați că numerele diferă cu aproximativ 4%, asigurați-vă prin turnarea unităților. Aceasta înseamnă că cifrele sunt date pentru gradul de cupru. Dacă sunt necesare calcule exacte, întrebarea este specificată suplimentar, separat. Informațiile despre rezistivitatea probei sunt obținute pur empiric. O bucată de sârmă cu o secțiune transversală cunoscută, lungime este conectată la contactele multimetrului. Pentru a obține un răspuns, trebuie să împărțiți citirile la lungimea eșantionului, înmulțiți cu aria secțiunii transversale. În teste, se presupune că se alege un eșantion care este mai autentic, minimizând eroarea. O parte semnificativă a testerilor este dotată cu o acuratețe insuficientă pentru a obține valori valide.

Deci, este incomod pentru cei cărora le este frică de fizicieni, care sunt disperați să stăpânească multimetrele chinezești, să lucreze cu rezistivitate. Este mult mai ușor să luați o tăietură finită (de lungime mai mare), să evaluați parametrul unei piese întregi. În practică, fracțiile lui Ohm joacă un rol mic, aceste acțiuni sunt efectuate pentru a estima pierderile. Determinată direct de rezistența activă a secțiunii circuitului și depinde în mod pătratic de curent. Având în vedere cele de mai sus, observăm: conductorii în inginerie electrică sunt de obicei împărțiți în două categorii în funcție de aplicabilitate:

Materiale de înaltă conductivitate, rezistență ridicată. Primele sunt folosite pentru a crea cabluri, cele din urmă - rezistențe (rezistențe). Nu există o distincție clară în tabele, se ia în considerare caracterul practic. Argintul cu rezistență scăzută nu este folosit deloc pentru a crea fire, rar pentru contactele dispozitivului. Din motive evidente.
Aliajele cu elasticitate ridicată sunt utilizate pentru a crea piese flexibile purtătoare de curent: arcuri, părți de lucru ale contactoarelor. Rezistența ar trebui de obicei menținută la minimum. Este clar că cuprul obișnuit, care are un grad ridicat de plasticitate, este în mod fundamental nepotrivit pentru aceste scopuri.
Aliaje cu coeficient de dilatare termică ridicat sau scăzut. Primele servesc drept bază pentru crearea plăcilor bimetalice care servesc structural ca bază. Acestea din urmă formează un grup de aliaje invar. Adesea necesar acolo unde este important formă geometrică. La suporturile de filament (înlocuind tungstenul scump) și joncțiunile etanșe la vid la joncțiunea cu sticlă. Dar și mai des, aliajele Invar nu au nimic de-a face cu electricitatea, sunt folosite ca parte a mașinilor-unelte și a dispozitivelor.

Formula pentru raportarea rezistivității la ohmic

Baza fizică a conductivității electrice

Rezistența conductorului este recunoscută ca fiind inversul conductivității electrice. În teoria modernă, nu a fost stabilit pe deplin cum are loc procesul generației actuale. Fizicienii se lovesc adesea de un zid, observând un fenomen care nu putea fi explicat în niciun fel din punctul de vedere al conceptelor prezentate anterior. Astăzi, teoria benzilor este considerată dominantă. Este necesar să se facă o scurtă excursie în dezvoltarea ideilor despre structura materiei.

Inițial, s-a presupus că substanța este reprezentată de o substanță încărcată pozitiv, electronii plutesc în ea. Așa a gândit notoriul lord Kelvin (n. Thomson), după care poartă numele unității de măsură a temperaturii absolute. Pentru prima dată a făcut o presupunere despre structura planetară a atomilor Rutherford. Teoria prezentată în 1911 s-a bazat pe faptul că radiația alfa a fost deviată de substanțe cu dispersie mare (particulele individuale au modificat unghiul de zbor cu o cantitate foarte semnificativă). Pe baza premiselor existente, autorul a concluzionat că sarcina pozitivă a atomului este concentrată într-o mică regiune a spațiului, care se numește nucleu. Faptul cazurilor individuale de abatere puternică a unghiului de zbor se datorează faptului că traseul particulei se desfășoară în imediata vecinătate a nucleului.

Deci limitele dimensiunilor geometrice sunt stabilite elemente individuale si pentru diferite substanțe. Am ajuns la concluzia că diametrul miezului de aur se potrivește în regiunea de 3 pm (pico este un prefix la puterea a douăsprezecea negativă a lui zece). Dezvoltare în continuare Teoria structurii substanțelor a fost realizată de Bohr în 1913. Pe baza observației comportamentului ionilor de hidrogen, el a ajuns la concluzia că sarcina unui atom este unitate, iar masa a fost determinată a fi aproximativ o șaisprezecime din greutatea oxigenului. Bohr a sugerat că electronul este deținut de forțele de atracție determinate de Coulomb. Prin urmare, ceva se împiedică să cadă în miez. Bohr a sugerat că de vină este forța centrifugă care decurge din rotația particulei pe orbită.

O modificare importantă a aspectului a fost făcută de Sommerfeld. Permis elipticitatea orbitelor, introduse două numere cuantice descriind traiectoria – n și k. Bohr a observat că teoria lui Maxwell pentru model eșuează. O particulă în mișcare trebuie să genereze un câmp magnetic în spațiu, apoi electronul ar cădea treptat pe nucleu. Prin urmare, trebuie să recunoaștem: există orbite pe care nu are loc radiația de energie în spațiu. Este lesne de observat: ipotezele se contrazic, amintind încă o dată: rezistența conductorului, ca cantitate fizica, fizicienii de astăzi nu sunt în măsură să explice.

De ce? Teoria zonei a ales ca bază postulatele lui Bohr, care spun: pozițiile orbitelor sunt discrete, sunt calculate în avans, parametrii geometrici sunt legați prin unele relații. Concluziile omului de știință au trebuit să fie completate de mecanica ondulatorie, încă din modele matematice au fost neputincioși să explice unele fenomene. Teoria modernă spune: pentru fiecare substanță există trei zone în starea de electroni:

Banda de valență a electronilor legați puternic de atomi. Este nevoie de multă energie pentru a rupe legătura. Electronii benzii de valență nu participă la conducere.
Banda de conducere, electronii, atunci când o intensitate a câmpului apare într-o substanță, formează un curent electric (o mișcare ordonată a purtătorilor de sarcină).
Zona interzisă este regiunea stărilor energetice în care electronii nu pot fi în condiții normale.

Experiența inexplicabilă a lui Jung

Conform teoriei benzilor, banda de conducere a unui conductor se suprapune cu banda de valență. Se formează un nor de electroni, ușor transportat de tensiune câmp electric, formând un curent. Din acest motiv, rezistența conductorului este atât de mică. Mai mult, oamenii de știință fac eforturi zadarnice pentru a explica ce este un electron. Se știe doar că o particulă elementară prezintă proprietăți ondulatorii și corpusculare. Principiul incertitudinii Heisenberg pune în practică faptele: este imposibil, cu o probabilitate de 100%, să se determine simultan locația unui electron și a energiei.

În ceea ce privește partea empirică, oamenii de știință au observat că experimentul lui Young cu electroni dă un rezultat interesant. Omul de știință a trecut un flux de fotoni prin două fante apropiate ale scutului, s-a obținut un model de interferență, compus dintr-o serie de franjuri. Ei au sugerat să faceți un test cu electroni, a avut loc un colaps:

Dacă electronii trec într-un fascicul, ocolind două fante, se formează un model de interferență. Parcă se mișcă fotonii.
Dacă electronii sunt declanșați unul câte unul, nimic nu se schimbă. Prin urmare... o particulă se reflectă din ea însăși, există deodată în mai multe locuri?
Apoi au început să încerce să stabilească momentul în care electronul a trecut prin planul scutului. Și... modelul de interferență a dispărut. Erau două locuri vizavi de fisuri.

Efectul este neputincios de explicat cu punct științific viziune. Se pare că electronii „ghicesc” despre observația în curs, încetează să mai prezinte proprietăți de undă. Arată limitările ideilor moderne ale fizicii. Ar fi bine dacă v-ați putea bucura de el! Un alt om de știință a propus să observe particulele atunci când acestea trecuseră deja prin gol (zboară într-o anumită direcție). Si ce? Din nou, electronii nu mai prezintă proprietăți de undă.

Se dovedește, particule elementare s-a întors în timp. În momentul în care au trecut de gol. Pătruns în misterul viitorului, știind dacă va exista supraveghere. Comportamentul a fost ajustat în funcție de fapt. În mod clar, răspunsul nu poate fi o lovitură în ochi. Misterul încă așteaptă să fie dezlegat. Apropo, teoria lui Einstein, prezentată la începutul secolului al XX-lea, a fost acum infirmată: au fost găsite particule a căror viteză depășește viteza luminii.

Cum se formează rezistența conductorilor?

Vederile moderne spun: electronii liberi se deplasează de-a lungul conductorului cu o viteză de aproximativ 100 km/s. Sub acțiunea câmpului care ia naștere în interior, deriva este ordonată. Viteza de mișcare a transportatorilor de-a lungul liniilor de tensiune este mică, de câțiva centimetri pe minut. În cursul mișcării, electronii se ciocnesc cu atomii rețelei cristaline, o anumită cantitate de energie este convertită în căldură. Și măsura acestei transformări se numește de obicei rezistența conductorului. Cu cât mai sus, cu atât mai mult energie electrica se transformă în căldură. Acesta este principiul de funcționare a încălzitoarelor.

Paralel cu contextul este expresia numerică a conductivității materialului, care poate fi văzută în figură. Pentru a obține rezistență, este necesar să împărțiți unitatea la numărul specificat. Cursul transformărilor ulterioare este discutat mai sus. Se poate observa că rezistența depinde de parametri - mișcarea de temperatură a electronilor și lungimea drumului lor liber, care duce direct la structură. rețea cristalină substante. Explicație - rezistența conductorilor este diferită. Cuprul are mai puțin aluminiu.

§ 15. Rezistență electrică

Mișcarea direcționată a sarcinilor electrice în orice conductor este împiedicată de moleculele și atomii acestui conductor. Prin urmare, atât secțiunea externă a circuitului, cât și cea internă (în interiorul sursei de energie în sine) interferează cu trecerea curentului. Se numește valoarea care caracterizează rezistența unui circuit electric la trecerea curentului electric rezistență electrică.
Sursa de energie electrică, inclusă într-un circuit electric închis, consumă energie pentru a depăși rezistența circuitelor externe și interne.
Rezistența electrică este indicată prin literă rși este reprezentat în diagrame așa cum se arată în Fig. 14, a.

Unitatea de rezistență este ohmul. Ohm numită rezistența electrică a unui astfel de conductor liniar în care, cu o diferență de potențial constantă de un volt, curge un curent de un amper, adică.

Când se măsoară rezistențe mari, se folosesc unități de o mie și un milion de ori mai mulți ohmi. Se numesc kiloohm ( com) și megohm ( mama), 1 com = 1000 ohm; 1 mama = 1 000 000 ohm.
ÎN diverse substante conține un număr diferit de electroni liberi, iar atomii între care acești electroni se mișcă au un aranjament diferit. Prin urmare, rezistența conductorilor la curentul electric depinde de materialul din care sunt fabricați, de lungime și suprafață. secțiune transversală conductor. Dacă se compară doi conductori din același material, atunci conductorul mai lung are mai multă rezistență la zone egale secțiuni transversale, iar un conductor cu o secțiune transversală mare are o rezistență mai mică la lungimi egale.
Pentru o evaluare relativă a proprietăților electrice ale materialului conductor, rezistivitatea acestuia servește. Rezistivitate este rezistența unui conductor metalic cu lungimea de 1 mși aria secțiunii transversale 1 mm 2; notat cu litera ρ și se măsoară în
Dacă un conductor dintr-un material cu rezistivitate ρ are lungimea l metri și aria secțiunii transversale q milimetri pătrați, apoi rezistența acestui conductor

Formula (18) arată că rezistența conductorului este direct proporțională cu rezistivitatea materialului din care este realizat, precum și cu lungimea acestuia și invers proporțională cu aria secțiunii transversale.
Rezistența conductorilor depinde de temperatură. Rezistența conductoarelor metalice crește odată cu creșterea temperaturii. Această dependență este destul de complicată, dar într-un interval relativ îngust de schimbări de temperatură (până la aproximativ 200 ° C), putem presupune că pentru fiecare metal există un anumit, așa-numitul coeficient de temperatură, de rezistență (alfa), care exprimă creșterea rezistenței conductorului Δ r atunci când temperatura se schimbă cu 1 ° C, referitor la 1 ohm rezistenta initiala.
Astfel, coeficientul de temperatură de rezistență

și creșterea rezistenței

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

Unde r 1 - rezistenta conductorului la temperatura T 1 ;
r 2 - rezistența aceluiași conductor la o temperatură T 2 .
Să explicăm expresia pentru coeficientul de temperatură al rezistenței cu un exemplu. Să presupunem că un fir liniar de cupru la o temperatură T 1 = 15° are rezistență r 1 = 50 ohm, și la o temperatură T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Prin urmare, creșterea rezistenței atunci când temperatura se schimbă cu 75 - 15 \u003d 60 ° este 62 - 50 \u003d 12 ohm. Astfel, creșterea rezistenței corespunzătoare unei schimbări de temperatură cu 1 ° este egală cu:

Coeficientul de temperatură al rezistenței pentru cupru este egal cu creșterea rezistenței împărțită la 1 ohm rezistența inițială, adică împărțită la 50:

Pe baza formulei (20), se poate stabili relația dintre rezistențe r 2 și r 1:

(21)

Trebuie avut în vedere că această formulă este doar o expresie aproximativă a dependenței rezistenței de temperatură și nu poate fi utilizată pentru măsurarea rezistențelor la temperaturi care depășesc 100 ° C.
Se numesc rezistențe reglabile reostate(Fig. 14, b). Reostatele sunt realizate din sârmă cu rezistivitate ridicată, cum ar fi nicromul. Rezistența reostatelor poate varia uniform sau în trepte. Se folosesc și reostate lichide, care sunt un vas metalic umplut cu un fel de soluție care conduce curentul electric, de exemplu, o soluție de sifon în apă.
Capacitatea unui conductor de a trece curentul electric este caracterizată de conductivitate, care este reciproca rezistenței și este indicată de litera g. Unitatea SI pentru conductivitate este (siemens).

Astfel, relația dintre rezistența și conductivitatea unui conductor este următoarea.

Rezistența electrică este înțeleasă ca orice rezistență care detectează curentul la trecerea printr-un circuit închis, slăbind sau inhibând curgerea liberă a sarcinilor electrice.

Jpg?x15027" alt="(!LANG: Măsurarea rezistenței cu un multimetru" width="600" height="490">!}

Măsurarea rezistenței cu un multimetru

Conceptul fizic de rezistență

Electronii, la trecerea curentului, circulă într-un conductor într-o manieră organizată în funcție de rezistența pe care o întâlnesc pe parcurs. Cu cât această rezistență este mai mică, cu atât este mai mare ordinea existentă în microcosmosul electronilor. Dar când rezistența este mare, încep să se ciocnească între ele și să secrete energie termală. În acest sens, temperatura conductorului crește întotdeauna ușor, cu o cantitate mai mare, cu cât electronii găsesc rezistență la mișcarea lor mai mare.

Materialele folosite

Toate metalele cunoscute sunt mai mult sau mai puțin rezistente la trecerea curentului, inclusiv cei mai buni conductori. Aurul și argintul au cea mai mică rezistență, dar sunt scumpe, așa că cel mai des folosit material este cuprul, care are o conductivitate electrică ridicată. Aluminiul este folosit la scară mai mică.

Sârma de nicrom are cea mai mare rezistență la trecerea curentului (un aliaj de nichel (80%) și crom (20%). Este utilizat pe scară largă în rezistențe.

Un alt material de rezistență utilizat pe scară largă este carbonul. Din acesta, sunt realizate rezistențe fixe și reostate pentru utilizare în circuite electronice. Rezistoarele fixe și potențiometrele sunt utilizate pentru a controla valorile curentului și tensiunii, de exemplu, atunci când controlați volumul și tonul amplificatoarelor audio.

Calculul rezistenței

Pentru a calcula valoarea rezistenței de sarcină, formula derivată din legea lui Ohm este utilizată ca principală dacă se cunosc valorile curentului și tensiunii:

Unitatea de măsură este Ohm.

Pentru conexiune serială rezistențe, rezistența totală se găsește prin însumarea valorilor individuale:

R = R1 + R2 + R3 + …..

La conexiune paralelă se foloseste expresia:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Și cum să găsiți rezistența electrică pentru un fir, având în vedere parametrii și materialul de fabricație? Există o altă formulă de rezistență pentru aceasta:

R \u003d ρ x l / S, unde:

l este lungimea firului,
S sunt dimensiunile secțiunii sale transversale,
ρ este rezistența specifică de volum a materialului de sârmă.

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="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

Formula de rezistenta

Dimensiunile geometrice ale firului pot fi măsurate. Dar pentru a calcula rezistența folosind această formulă, trebuie să cunoașteți coeficientul ρ.

Important! bate valorile rezistența de volum a fost deja calculată pentru materiale diferiteși rezumate în tabele speciale.

Valoarea coeficientului vă permite să comparați rezistența tipuri diferite conductoare la o temperatură dată în conformitate cu lor proprietăți fizice indiferent de dimensiune. Acest lucru poate fi ilustrat cu exemple.

Exemplu de calcul al rezistenței electrice sârmă de cupru, 500 m lungime:

Dacă dimensiunile secțiunii de sârmă sunt necunoscute, puteți măsura diametrul acesteia cu un șubler. Să presupunem că are 1,6 mm;
La calcularea ariei secțiunii transversale, se utilizează formula:

Atunci S = 3,14 x (1,6 / 2)² = 2 mm²;

Conform tabelului, am găsit valoarea lui ρ pentru cupru, egală cu 0,0172 Ohm x m / mm²;
Acum rezistența electrică a conductorului calculat va fi:

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

Alt exemplu– sârmă nicrom cu o secțiune transversală de 0,1 mm², lungime 1 m:

Indicele ρ pentru nicrom este de 1,1 Ohm x m / mm²;
R \u003d ρ x l / S \u003d 1,1 x 1 / 0,1 \u003d 11 ohmi.

Două exemple arată clar că un fir de nicrom de un metru lungime și o secțiune transversală de 20 de ori mai mică are o rezistență electrică de 2,5 ori mai mare decât 500 de metri de sârmă de cupru.

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

Rezistivitatea unor metale

Important! Rezistența este influențată de temperatură, cu creșterea căreia crește și, invers, scade odată cu scăderea.

Impedanta

Impedanța este un termen mai general pentru rezistență care ia în considerare o sarcină reactivă. Calculul rezistenței buclei curent alternativ este de a calcula impedanța.

În timp ce un rezistor oferă rezistență pentru un scop specific, reactivul este un produs secundar nefericit al unor componente ale circuitului electric.

Două tipuri de reactanță:

Inductiv. Creat de bobine. Formula de calcul:

X (L) = 2π x f x L, unde:

f este frecvența curentă (Hz),
L - inductanța (H);

Capacitiv. Creat de condensatori. Se calculează după formula:

X (C) = 1/(2π x f x C),

unde C este capacitatea (F).

La fel ca omologul său activ, reactanța este exprimată în ohmi și, de asemenea, limitează fluxul de curent prin buclă. Dacă există atât o capacitate cât și un inductor în circuit, atunci rezistența totală este:

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

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

Reactanță activă, inductivă și capacitivă

Important! Din sarcinile reactive urmează formulele caracteristici interesante. Odată cu creșterea frecvenței curentului alternativ și a inductanței, X (L) crește. În schimb, cu cât frecvența și capacitatea sunt mai mari, cu atât X (C) este mai mic.

Găsirea impedanței (Z) nu este o simplă adăugare a componentelor active și reactive:

Z = √ (R² + X²).

Exemplul 1

O bobină dintr-un circuit cu un curent de frecvență de putere are o rezistență activă de 25 ohmi și o inductanță de 0,7 H. Puteți calcula impedanța:

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

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

Unghiul φ este aproximativ egal cu 83 de grade.

Exemplul 2

Există un condensator cu o capacitate de 100 microfarad și o rezistență internă de 12 ohmi. Puteți calcula impedanța:

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

Pe Internet, puteți găsi un calculator online pentru a simplifica calculul rezistenței și impedanței întregului circuit electric sau a secțiunilor acestuia. Acolo trebuie doar să păstrați datele calculate și să înregistrați rezultatele calculului.

Video

Conceptul de rezistență și conductivitate electrică

Orice corp prin care trece un curent electric are o anumită rezistență la acesta. Proprietatea unui material conductor de a împiedica trecerea curentului electric prin el se numește rezistență electrică.

Teoria electronică explică în acest fel esența rezistenței electrice a conductorilor metalici. Când se deplasează de-a lungul unui conductor, electronii liberi întâlnesc atomi și alți electroni de nenumărate ori pe drum și, interacționând cu ei, își pierd inevitabil o parte din energia lor. Electronii experimentează, parcă, rezistență la mișcarea lor. Diferiți conductori metalici având diferite structura atomica, au rezistență diferită la curentul electric.

Exact același lucru explică rezistența conductoarelor lichide și a gazelor la trecerea curentului electric. Cu toate acestea, nu trebuie uitat că în aceste substanțe, nu electronii, ci particulele încărcate de molecule întâlnesc rezistență în timpul mișcării lor.

Rezistența este indicată prin literele latine R sau r.

Ohmul este considerat unitatea de măsură a rezistenței electrice.

Ohm este rezistența unei coloane de mercur de 106,3 cm înălțime cu o secțiune transversală de 1 mm2 la o temperatură de 0 ° C.

Dacă, de exemplu, rezistența electrică a conductorului este de 4 ohmi, atunci se scrie după cum urmează: R \u003d 4 ohmi sau r \u003d 4 ohmi.

Pentru a măsura rezistența unei valori mari, se adoptă o unitate numită megaohm.

Un mega este egal cu un milion de ohmi.

Cu cât rezistența conductorului este mai mare, cu atât conduce mai rău curentul electric și, invers, cu cât rezistența conductorului este mai mică, cu atât trece mai ușor curentul electric prin acest conductor.

Prin urmare, pentru a caracteriza conductorul (în ceea ce privește trecerea curentului electric prin el), se poate lua în considerare nu numai rezistența acestuia, ci și reciproca rezistenței și se numește conductivitate.

conductivitate electrică Capacitatea unui material de a trece un curent electric prin el însuși se numește.

Deoarece conductivitatea este reciproca rezistenței, se exprimă ca 1 / R, conductivitatea se notează Literă latină g.

Influența materialului conductor, dimensiunile acestuia și temperatura ambientala asupra valorii rezistenței electrice

Rezistența diverșilor conductori depinde de materialul din care sunt fabricați. Pentru a caracteriza rezistența electrică diverse materiale a introdus conceptul de așa-numită rezistivitate.

Rezistivitate este rezistența unui conductor de 1 m lungime și cu aria secțiunii transversale de 1 mm2. Rezistivitatea este indicată de litera greacă p. Fiecare material din care este realizat conductorul are propria sa rezistivitate.

De exemplu, rezistivitatea cuprului este de 0,017, adică un conductor de cupru de 1 m lungime și 1 mm2 în secțiune transversală are o rezistență de 0,017 ohmi. Rezistivitatea aluminiului este 0,03, rezistivitatea fierului este 0,12, rezistivitatea constantanului este 0,48, rezistivitatea nicromului este 1-1,1.

Rezistența unui conductor este direct proporțională cu lungimea sa, adică cu cât conductorul este mai lung, cu atât rezistența lui electrică este mai mare.

Rezistența unui conductor este invers proporțională cu aria secțiunii sale transversale, adică cu cât conductorul este mai gros, cu atât rezistența lui este mai mică și, invers, cu cât conductorul este mai subțire, cu atât rezistența sa este mai mare.

Pentru a înțelege mai bine această relație, imaginați-vă două perechi de vase comunicante, o pereche de vase având un tub de legătură subțire, iar cealaltă având unul gros. Este clar că atunci când unul dintre vase (fiecare pereche) este umplut cu apă, trecerea lui într-un alt vas printr-un tub gros se va produce mult mai rapid decât printr-un tub subțire, adică un tub gros va oferi mai puțină rezistență la fluxul de apă. La fel, un curent electric este mai ușor să treacă printr-un conductor gros decât printr-un conductor subțire, adică primul îi oferă mai puțină rezistență decât al doilea.

Rezistența electrică a unui conductor este egală cu rezistența specifică a materialului din care este realizat acest conductor, înmulțită cu lungimea conductorului și împărțită la aria ariei secțiunii transversale a conductorului.:

R = R l / S,

Unde - R - rezistența conductorului, ohm, l - lungimea conductorului în m, S - aria secțiunii transversale a conductorului, mm 2.

Aria secțiunii transversale a unui conductor rotund calculat prin formula:

S = π d 2 / 4

Unde π - valoare constantă egală cu 3,14; d este diametrul conductorului.

Și astfel se determină lungimea conductorului:

l = S R / p ,

Această formulă face posibilă determinarea lungimii conductorului, a secțiunii transversale a acestuia și a rezistivității, dacă sunt cunoscute celelalte mărimi incluse în formulă.

Dacă este necesar să se determine aria secțiunii transversale a conductorului, atunci formula se reduce la următoarea formă:

S = Rl/R

Transformând aceeași formulă și rezolvând egalitatea față de p, găsim rezistivitatea conductorului:

R = R S/l

Ultima formulă trebuie utilizată în cazurile în care rezistența și dimensiunile conductorului sunt cunoscute, iar materialul acestuia este necunoscut și, în plus, este dificil de determinat prin aspect. Pentru a face acest lucru, este necesar să se determine rezistivitatea conductorului și, folosind tabelul, să se găsească un material care are o astfel de rezistivitate.

Un alt motiv care afectează rezistența conductorilor este temperatura.

S-a stabilit că odată cu creșterea temperaturii, rezistența conductorilor metalici crește și scade odată cu scăderea. Această creștere sau scădere a rezistenței pentru conductorii de metal pur este aproape aceeași și este în medie de 0,4% la 1°C. Rezistența conductoarelor lichide și a cărbunelui scade odată cu creșterea temperaturii.

Teoria electronică a structurii materiei oferă următoarea explicație pentru creșterea rezistenței conductoarelor metalice odată cu creșterea temperaturii. Când este încălzit, conductorul primește energie termică, care este inevitabil transferată tuturor atomilor substanței, în urma căreia intensitatea mișcării lor crește. Mișcarea crescută a atomilor creează mai multă rezistență la mișcarea dirijată a electronilor liberi, motiv pentru care rezistența conductorului crește. Pe măsură ce temperatura scade, există Condiții mai bune pentru mișcarea dirijată a electronilor, iar rezistența conductorului scade. Aceasta explică un fenomen interesant - supraconductivitatea metalelor.

Supraconductivitate, adică o scădere a rezistenței metalelor la zero, are loc cu o uriașă temperatura negativă- 273° C, numit zero absolut. La o temperatură de zero absolut, atomii de metal par să înghețe pe loc, fără a împiedica deloc mișcarea electronilor.

Legea lui Ohm este legea de bază a circuitelor electrice. În același timp, ne permite să explicăm multe fenomene naturale. De exemplu, se poate înțelege de ce electricitatea nu „bate” păsările care stau pe fire. Pentru fizică, legea lui Ohm este extrem de semnificativă. Fără cunoștințele sale, ar fi imposibil să se creeze circuite electrice stabile sau nu ar exista deloc electronice.

Dependența I = I(U) și valoarea acesteia

Istoria descoperirii rezistenței materialelor este direct legată de caracteristica curent-tensiune. Ce este? Să luăm un circuit cu un curent electric constant și să luăm în considerare oricare dintre elementele sale: o lampă, un tub de gaz, un conductor metalic, un balon de electrolit etc.

Schimbând tensiunea U (denumită adesea V) aplicată elementului în cauză, vom urmări modificarea puterii curentului (I) care trece prin acesta. Ca rezultat, vom obține o dependență de forma I \u003d I (U), care se numește „caracteristica de tensiune a elementului” și este un indicator direct al proprietăților sale electrice.

Caracteristica volt-amper poate arăta diferit pentru diferite elemente. Forma sa cea mai simplă este obținută luând în considerare un conductor metalic, lucru realizat de Georg Ohm (1789 - 1854).

Caracteristica curent-tensiune este o relație liniară. Prin urmare, graficul său este o linie dreaptă.

Legea în cea mai simplă formă

Cercetările lui Ohm asupra caracteristicilor curent-tensiune ale conductorilor au arătat că puterea curentului în interiorul unui conductor metalic este proporțională cu diferența de potențial la capetele acestuia (I ~ U) și invers proporțională cu un anumit coeficient, adică I ~ 1/R. Acest coeficient a început să fie numit „rezistența conductorului”, iar unitatea de măsură a rezistenței electrice a fost Ohm sau V/A.

Merită remarcat încă un lucru. Legea lui Ohm este adesea folosită pentru a calcula rezistența în circuite.

Formularea legii

Legea lui Ohm spune că puterea curentului (I) a unei singure secțiuni a circuitului este proporțională cu tensiunea din această secțiune și invers proporțională cu rezistența acesteia.

De remarcat că în această formă legea rămâne valabilă doar pentru o secțiune omogenă a lanțului. Omogenă este acea parte a circuitului electric care nu conține o sursă de curent. Cum se utilizează legea lui Ohm într-un circuit neomogen va fi discutat mai jos.

Ulterior, s-a stabilit experimental că legea rămâne valabilă pentru soluțiile de electroliți dintr-un circuit electric.

Sensul fizic al rezistenței

Rezistenta este proprietatea materialelor, substantelor sau mediilor de a impiedica trecerea curentului electric. Cantitativ, o rezistență de 1 ohm înseamnă că într-un conductor poate trece un curent electric de 1 A la o tensiune de 1 V la capete.

Rezistenta electrica specifica

S-a stabilit experimental că rezistența curentului electric al conductorului depinde de dimensiunile acestuia: lungime, lățime, înălțime. Și, de asemenea, asupra formei sale (sferă, cilindru) și a materialului din care este realizat. Astfel, formula pentru rezistivitate, de exemplu, a unui conductor cilindric omogen va fi: R \u003d p * l / S.

Dacă punem s \u003d 1 m 2 și l \u003d 1 m în această formulă, atunci R va fi egal numeric cu p. De aici, se calculează unitatea de măsură pentru coeficientul de rezistivitate al conductorului în SI - acesta este Ohm * m.

În formula de rezistivitate, p este coeficientul de rezistență dat de proprietăți chimice materialul din care este realizat conductorul.

Pentru a lua în considerare forma diferențială a legii lui Ohm, este necesar să mai luăm în considerare câteva concepte.

După cum știți, curentul electric este o mișcare strict ordonată a oricăror particule încărcate. De exemplu, în metale, purtătorii de curent sunt electronii, iar în gazele conductoare, ionii.

Să luăm un caz trivial când toți purtătorii de curent sunt omogene - un conductor metalic. Să evidențiem mental un volum infinit de mic în acest conductor și să notăm cu u viteza medie (derivare, ordonată) a electronilor în volumul dat. În plus, să fie n concentrația purtătorilor de curent pe unitate de volum.

Acum să desenăm o suprafață infinitezimală dS perpendiculară pe vectorul u și să construim de-a lungul vitezei un cilindru infinitezimal cu o înălțime u*dt, unde dt reprezintă timpul necesar tuturor purtătorilor de viteză actuali conținuti în volumul luat în considerare pentru a trece prin zonă. dS.

În acest caz, sarcina egală cu q \u003d n * e * u * dS * dt va fi transferată de electroni prin zonă, unde e este sarcina electronului. Astfel, densitatea curentului electric este un vector j = n * e * u, care denotă cantitatea de sarcină transferată pe unitatea de timp printr-o unitate de suprafață.

Unul dintre avantajele definirii diferențiale a legii lui Ohm este că de multe ori te poți descurca fără a calcula rezistența.

Incarcare electrica. Intensitatea câmpului electric

Puterea câmpului împreună cu incarcare electrica este un parametru fundamental în teoria electricității. Totodata se poate obtine si o reprezentare cantitativa a acestora experimente simple la dispoziţia studenţilor.

Pentru simplitatea raționamentului, vom lua în considerare un câmp electrostatic. Acest câmp electric, care nu se schimbă cu timpul. Un astfel de câmp poate fi creat de sarcini electrice staționare.

De asemenea, pentru scopurile noastre, este necesară o taxă de testare. În capacitatea sa vom folosi un corp încărcat - atât de mic încât nu este capabil să provoace perturbări (redistribuirea sarcinilor) în obiectele din jur.

Considerăm la rândul lor două sarcini de test luate, plasate succesiv într-un punct din spațiu, care se află sub influența unui câmp electrostatic. Se pare că acuzațiile vor fi supuse unei influențe invariabile în timp din partea lui. Fie F 1 și F 2 forțele care acționează asupra sarcinilor.

Ca urmare a generalizării datelor experimentale, s-a constatat că forțele F 1 și F 2 sunt direcționate fie într-una, fie în direcții opuse, iar raportul lor F 1 /F 2 este independent de punctul din spațiu în care se încarcă testul. au fost plasate alternativ. În consecință, raportul F 1 /F 2 este o caracteristică exclusiv a sarcinilor în sine și nu depinde în niciun fel de câmp.

Deschidere Acest lucru a făcut posibilă caracterizarea electrizării corpurilor și a fost numită ulterior sarcină electrică. Astfel, prin definiție, se obține q 1 / q 2 \u003d F 1 / F 2, unde q 1 și q 2 sunt mărimea sarcinilor plasate într-un punct al câmpului, iar F 1 și F 2 sunt forțele care acționează pe acuzaţiile din teren.

Din astfel de considerente au fost stabilite experimental mărimile sarcinilor diferitelor particule. Punerea condiționată în raport cu una dintre taxele de testare egal cu unu, puteți calcula valoarea unei alte sarcini prin măsurarea raportului F 1 /F 2 .

Orice câmp electric poate fi caracterizat în termenii unei sarcini cunoscute. Astfel, forța care acționează asupra unei sarcini de test unitare în repaus se numește intensitatea câmpului electric și se notează cu E. Din definiția sarcinii, obținem că vectorul rezistență are următoarea formă: E = F/q.

Legătura vectorilor j și E. O altă formă a legii lui Ohm

De asemenea, rețineți că definiția rezistivității cilindrului poate fi generalizată la firele din același material. În acest caz, aria secțiunii transversale din formula de rezistivitate va fi egală cu secțiunea transversală a firului și l - lungimea acestuia.