Kaj je definicija električnega upora. Kaj je električni upor

- električna količina, ki označuje lastnost materiala, da preprečuje pretok električnega toka. Odvisno od vrste materiala je lahko upor enak nič - minimalen (mi/mikro ohmi - prevodniki, kovine) ali zelo velik (giga ohmi - izolacija, dielektriki). Recipročna vrednost električnega upora je.

merska enota električni upor - Ohm. Označena je s črko R. Določena je odvisnost upora od toka in v zaprtem tokokrogu.

Ohmmeter- naprava za neposredno merjenje upora vezja. Glede na obseg izmerjene vrednosti jih delimo na gigaommetre (za velike upore - pri merjenju izolacije) in na mikro/miliohmetre (za majhne upore - pri merjenju prehodni upori kontakti, navitja motorja itd.).

Obstaja velika raznolikost ohmmetri po zasnovi različnih proizvajalcev, od elektromehanske do mikroelektronske. Omeniti velja, da klasični ohmmeter meri aktivni del upora (ti ohm).

Vsak upor (kovinski ali polprevodnik) v vezju izmenični tok ima aktivno in reaktivno komponento. Vsota aktivne in reaktance je Impedanca AC vezja in se izračuna po formuli:

kjer je Z skupni upor tokokroga izmeničnega toka;

R je aktivni upor izmeničnega tokokroga;

Xc je kapacitivna reaktanca izmeničnega tokokroga;

(C je kapacitivnost, w je kotna hitrost izmeničnega toka)

Xl je induktivna reaktanca izmeničnega tokokroga;

(L je induktivnost, w je kotna hitrost izmeničnega toka).

Aktivna odpornost- to je del impedance električnega tokokroga, katerega energija se popolnoma pretvori v druge vrste energije (mehansko, kemično, toplotno). Prepoznavna lastnost aktivna komponenta je skupna poraba vse električne energije (energija se ne vrača v omrežje nazaj v omrežje), reaktanca pa del energije vrne nazaj v omrežje (negativna lastnost reaktivne komponente).

Fizični pomen aktivnega upora

Vsako okolje, kjer električni naboji, na svoji poti ustvarja ovire (verjetno je, da so to vozlišča kristalne mreže), v katere se zdi, da zadenejo in izgubijo energijo, ki se sprošča v obliki toplote.

Tako pride do padca (izguba električne energije), katerega del se izgubi zaradi notranjega upora prevodnega medija.

Številčna vrednost, ki označuje sposobnost materiala, da prepreči prehod nabojev, se imenuje upor. Meri se v Ohmih (Ohm) in je obratno sorazmerna z električno prevodnostjo.

Razni elementi periodični sistem Mendelejev ima različno električno upornost (p), na primer najmanjši sp. srebro (0,016 Ohm * mm2 / m), baker (0,0175 Ohm * mm2 / m), zlato (0,023) in aluminij (0,029) imajo odpornost. V industriji se uporabljajo kot glavni materiali, na katerih je zgrajena vsa elektrotehnika in energija. Dielektriki pa imajo visoko sp. odpornost in se uporablja za izolacijo.

Upor prevodnega medija se lahko močno razlikuje glede na presek, temperaturo, velikost in frekvenco toka. Poleg tega imajo različni mediji različne nosilce naboja (prosti elektroni v kovinah, ioni v elektrolitih, "luknje" v polprevodnikih), ki so odločilni faktorji upora.

Fizični pomen reaktance

V tuljavah in kondenzatorjih se ob uporabi kopiči energija v obliki magnetnih in električnih polj, kar zahteva nekaj časa.

Magnetna polja v omrežjih izmeničnega toka se spreminjajo po spreminjajoči se smeri gibanja nabojev, hkrati pa zagotavljajo dodaten upor.

Poleg tega obstaja stabilen fazni premik in jakost toka, kar vodi do dodatnih izgub električne energije.

Upornost

Kako ugotoviti upor materiala, če ne teče skozenj in nimamo ohmmetra? Za to je posebna vrednost - električna upornost materiala v

(to so tabelarne vrednosti, ki so določene empirično za večino kovin). S to vrednostjo in fizikalnimi količinami materiala lahko izračunamo upor po formuli:

kje, str- upornost (merske enote ohm * m / mm 2);

l je dolžina prevodnika (m);

S - presek (mm 2).

§ 15. Električni upor

Usmerjeno gibanje električnih nabojev v katerem koli prevodniku ovirajo molekule in atomi tega prevodnika. Zato tako zunanji del vezja kot notranji (znotraj samega vira energije) motita prehod toka. Imenuje se vrednost, ki označuje upor električnega tokokroga proti prehodu električnega toka električni upor.
Vir električne energije, vključen v zaprto električno vezje, porablja energijo za premagovanje upora zunanjih in notranjih tokokrogov.
Električni upor je označen s črko r in je prikazan na diagramih, kot je prikazano na sl. 14, a.

Enota upora je ohm. Ohm imenujemo električni upor takega linearnega prevodnika, v katerem s konstantno potencialno razliko enega volta teče tok enega ampera, t.j.

Pri merjenju visokih uporov se uporabljajo enote tisoč in milijonkrat več ohmov. Imenujejo se kiloohm ( com) in megohm ( mama), 1 com = 1000 ohm; 1 mama = 1 000 000 ohm.
IN različne snovi vsebuje različno število prostih elektronov, atomi, med katerimi se ti elektroni gibljejo, pa imajo drugačno razporeditev. Zato je odpornost prevodnikov na električni tok odvisna od materiala, iz katerega so izdelani, od dolžine in površine. prečni prerez dirigent. Če primerjamo dva vodnika iz istega materiala, ima daljši vodnik večji upor pri enake površine prerezov, vodnik z velikim prerezom pa ima pri enakih dolžinah manjši upor.
Za relativno oceno električnih lastnosti prevodnega materiala služi njegova upornost. Upornost je upor kovinskega prevodnika z dolžino 1 m in površina preseka 1 mm 2; označena s črko ρ in se meri v
Če ima prevodnik iz materiala z upornostjo ρ dolžino l metrov in površino preseka q kvadratnih milimetrov, nato upor tega prevodnika

Formula (18) kaže, da je upor prevodnika neposredno sorazmeren z upornostjo materiala, iz katerega je izdelan, pa tudi z njegovo dolžino in obratno sorazmeren s površino prečnega prereza.
Odpornost prevodnikov je odvisna od temperature. Odpornost kovinskih vodnikov narašča z naraščanjem temperature. Ta odvisnost je precej zapletena, vendar lahko v sorazmerno ozkem območju temperaturnih sprememb (do približno 200 °C) domnevamo, da za vsako kovino obstaja določen, tako imenovan temperaturni, uporni koeficient (alfa), ki izraža povečanje upora prevodnika Δ r ko se temperatura spremeni za 1 °C, navedeno v 1 ohm začetni upor.
Tako je temperaturni koeficient odpornosti

in povečanje odpornosti

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

kje r 1 - upor prevodnika pri temperaturi T 1 ;
r 2 - upor istega prevodnika pri temperaturi T 2 .
Pojasnimo izraz za temperaturni koeficient upora s primerom. Predpostavimo, da je bakrena linearna žica pri temperaturi T 1 = 15° ima upor r 1 = 50 ohm, in pri temperaturi T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Zato je povečanje odpornosti, ko se temperatura spremeni za 75 - 15 \u003d 60 °, 62 - 50 \u003d 12 ohm. Tako je povečanje upora, ki ustreza spremembi temperature za 1 °, enako:

Temperaturni koeficient upora za baker je enak povečanju upora, deljenemu z 1 ohm začetni upor, to je deljeno s 50:

Na podlagi formule (20) je mogoče vzpostaviti razmerje med upori r 2 in r 1:

(21)

Upoštevati je treba, da je ta formula le približen izraz odvisnosti upornosti od temperature in je ni mogoče uporabiti za merjenje uporov pri temperaturah nad 100 ° C.
Nastavljivi upori se imenujejo reostati(slika 14, b). Reostati so izdelani iz žice z visoko upornostjo, kot je nikrom. Odpornost reostatov se lahko spreminja enakomerno ali postopoma. Uporabljajo se tudi tekoči reostati, ki so kovinska posoda, napolnjena z nekakšno prevodno raztopino. elektrika, na primer raztopina sode v vodi.
Za sposobnost prevodnika, da prehaja električni tok, je značilna prevodnost, ki je recipročna upornost in je označena s črko g. Enota SI za prevodnost je (siemens).

Tako je razmerje med uporom in prevodnostjo prevodnika naslednje.

Ko je električni tokokrog zaprt, na sponkah katerega je potencialna razlika, nastane električni tok. Prosti elektroni se pod vplivom sil električnega polja premikajo vzdolž prevodnika. Pri svojem gibanju elektroni trčijo v atome prevodnika in jim dajo rezervo svoje kinetične energije. Hitrost gibanja elektronov se nenehno spreminja: ko elektroni trčijo v atome, molekule in druge elektrone, se zmanjša, nato pa pod vplivom električno polje se z novim trkom spet poveča in zmanjša. Kot rezultat, je prevodnik nastavljen enakomerno gibanje pretok elektronov s hitrostjo nekaj delcev centimetra na sekundo. Posledično elektroni, ki prehajajo skozi prevodnik, vedno naletijo na upor proti svojemu gibanju z njegove strani. Ko električni tok teče skozi prevodnik, se slednji segreje.

Električni upor

Električni upor prevodnika, ki je označen latinska črka r, se imenuje lastnost telesa ali okolja, da se preoblikuje električna energija v toploto, ko skozenj teče električni tok.

Na diagramih je električni upor prikazan, kot je prikazano na sliki 1, ampak.

Spremenljivi električni upor, ki služi za spreminjanje toka v vezju, se imenuje reostat. Na diagramih so reostati označeni, kot je prikazano na sliki 1, b. IN splošni pogled Reostat je izdelan iz žice enega ali drugega upora, navite na izolacijski podlagi. Drsnik ali vzvod reostata je postavljen v določen položaj, zaradi česar se v vezje vnese želeni upor.

Dolg prevodnik majhnega preseka ustvarja visoko odpornost proti toku. Kratki vodniki velikega preseka imajo majhno odpornost proti toku.

Če vzamemo dva vodnika iz različnega materiala, vendar enake dolžine in prereza, potem bodo vodniki prevajali tok na različne načine. To kaže, da je upor prevodnika odvisen od materiala samega prevodnika.

Temperatura prevodnika vpliva tudi na njegovo odpornost. Z naraščajočo temperaturo se odpornost kovin poveča, odpornost tekočin in premoga pa se zmanjša. Le nekatere posebne kovinske zlitine (manganin, konstantan, nikelin in druge) skoraj ne spremenijo svoje odpornosti z naraščanjem temperature.

Torej vidimo, da je električni upor prevodnika odvisen od: 1) dolžine prevodnika, 2) preseka prevodnika, 3) materiala prevodnika, 4) temperature prevodnika.

Enota upora je en ohm. Om se pogosto označuje z grščino velika začetnicaΩ (omega). Torej, namesto da napišete "Upor prevodnika je 15 ohmov", lahko preprosto napišete: r= 15Ω.
1000 ohmov se imenuje 1 kiloohm(1kΩ ali 1kΩ),
1.000.000 ohmov se imenuje 1 megaohm(1mgOhm ali 1MΩ).

Pri primerjavi upora prevodnikov iz različni materiali za vsak vzorec je treba vzeti določeno dolžino in prerez. Takrat bomo lahko presodili, kateri material bolje ali slabše prevaja električni tok.

Video 1. Odpornost prevodnika

Specifična električna upornost

Imenuje se upor v ohmih vodnika, dolgega 1 m, s presekom 1 mm² upornost in označena grško pismo ρ (ro).

Tabela 1 prikazuje specifične upornosti nekaterih prevodnikov.

Tabela 1

Upornost različnih prevodnikov

Tabela kaže, da ima železna žica dolžine 1 m in preseka 1 mm² upor 0,13 ohmov. Če želite dobiti 1 ohm upora, morate vzeti 7,7 m takšne žice. Srebro ima najnižjo upornost. Upornost 1 ohm lahko dobimo tako, da vzamemo 62,5 m srebrne žice s presekom 1 mm². Srebro je najboljši prevodnik, vendar cena srebra izključuje njegovo široko uporabo. Za srebrom v tabeli pride baker: 1 m bakrena žica s presekom 1 mm² ima upor 0,0175 ohmov. Če želite dobiti upor 1 ohm, morate vzeti 57 m takšne žice.

Kemično čist, pridobljen z rafiniranjem, je baker našel široko uporabo v elektrotehniki za izdelavo žic, kablov, navitij električnih strojev in aparatov. Aluminij in železo se pogosto uporabljata tudi kot prevodnika.

Upor prevodnika lahko določimo s formulo:

kje r- upor prevodnika v ohmih; ρ - specifična upornost prevodnika; l je dolžina prevodnika v m; S– prerez vodnika v mm².

Primer 1 Določite upor 200 m železne žice s presekom 5 mm².

Primer 2 Izračunajte upornost 2 km aluminijaste žice s presekom 2,5 mm².

Iz formule upora lahko enostavno določite dolžino, upornost in presek prevodnika.

Primer 3 Za radijski sprejemnik je potrebno naviti upor 30 ohmov iz nikljeve žice s prečnim prerezom 0,21 mm². Določite potrebno dolžino žice.

Primer 4 Določite presek 20 m nikromove žice, če je njen upor 25 ohmov.

Primer 5Žica s presekom 0,5 mm² in dolžino 40 m ima upor 16 ohmov. Določite material žice.

Material prevodnika označuje njegovo upornost.

Glede na tabelo upornosti ugotovimo, da ima svinec takšno odpornost.

Zgoraj je bilo navedeno, da je upor prevodnikov odvisen od temperature. Naredimo naslednji poskus. Navijamo v obliki več metrov tanke spirale kovinska žica in vključite to spiralo v vezje akumulatorja. Za merjenje toka v tokokrogu vklopite ampermeter. Pri segrevanju spirale v plamenu gorilnika lahko vidite, da se bodo odčitki ampermetra zmanjšali. To kaže, da se upor kovinske žice povečuje s segrevanjem.

Pri nekaterih kovinah se ob segrevanju za 100 ° upor poveča za 40 - 50%. Obstajajo zlitine, ki s toploto nekoliko spremenijo svojo odpornost. Nekatere posebne zlitine komaj spremenijo odpornost s temperaturo. Upornost kovinskih prevodnikov narašča z naraščanjem temperature, odpornost elektrolitov (tekočih prevodnikov), premoga in nekaterih trdne snovi, nasprotno, zmanjša.

Sposobnost kovin, da spreminjajo svojo odpornost s temperaturnimi spremembami, se uporablja za izdelavo uporovnih termometrov. Tak termometer je platinasta žica, navita na okvir sljude. Z namestitvijo termometra na primer v peč in merjenjem upora platinaste žice pred in po segrevanju lahko določimo temperaturo v peči.

Sprememba upora prevodnika pri segrevanju na 1 ohm začetnega upora in 1 ° temperature se imenuje temperaturni uporni koeficient in je označena s črko α.

Če pri temperaturi t 0 upor prevodnika je r 0 in pri temperaturi t enaka r t, nato temperaturni uporni koeficient

Opomba. To formulo je mogoče izračunati samo v določenem temperaturnem območju (do približno 200°C).

Podajamo vrednosti temperaturnega koeficienta upora α za nekatere kovine (tabela 2).

tabela 2

Vrednosti temperaturnega koeficienta za nekatere kovine

Iz formule za temperaturni koeficient upora določimo r t:

r t = r 0 .

Primer 6 Določite upor železne žice, segrete na 200 °C, če je njen upor pri 0 °C 100 ohmov.

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

Primer 7 Uporovni termometer iz platinaste žice v prostoru s temperaturo 15°C je imel upor 20 ohmov. Termometer smo postavili v peč in čez nekaj časa izmerili njegov upor. Izkazalo se je, da je enako 29,6 ohmov. Določite temperaturo v pečici.

električna prevodnost

Upor prevodnika smo do sedaj obravnavali kot oviro, ki jo prevodnik zagotavlja električnemu toku. Vendar tok teče skozi prevodnik. Zato ima prevodnik poleg upora (ovire) tudi sposobnost prevajanja električnega toka, torej prevodnost.

Večji upor ima prevodnik, manjšo prevodnost ima, slabše prevaja električni tok, in nasprotno, nižji kot je upor prevodnika, večjo prevodnost ima, lažje je tok skozi prevodnik. Zato sta upornost in prevodnost prevodnika vzajemni količini.

Iz matematike je znano, da je recipročna vrednost 5 1/5 in obratno, recipročna vrednost 1/7 je 7. Če torej upor prevodnika označimo s črko r, potem je prevodnost definirana kot 1/ r. Prevodnost je običajno označena s črko g.

Električna prevodnost se meri v (1/ohm) ali simensu.

Primer 8 Upor prevodnika je 20 ohmov. Določite njegovo prevodnost.

Če r= 20 Ohm, torej

Primer 9 Prevodnost prevodnika je 0,1 (1/ohm). Določite njegovo odpornost

Če je g \u003d 0,1 (1 / Ohm), potem r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Brez določenega začetnega znanja o elektriki si je težko predstavljati, kako električne naprave zakaj sploh delujejo, zakaj moraš priklopiti TV, da deluje, in že majhna baterija zadostuje, da svetilka sveti v temi.

In tako bomo razumeli vse po vrsti.

Elektrika

Elektrika- to naravni pojav, ki potrjuje obstoj, interakcijo in gibanje električnih nabojev. Električno energijo so prvič odkrili že v 7. stoletju pr. grški filozof Thales. Thales je opozoril na dejstvo, da če kos jantarja podrgnemo ob volno, začne k sebi pritegniti lahke predmete. Jantar v stari grščini je elektron.

Takole si predstavljam Thalesa, ki sedi, drgne kos jantarja o svoj himation (to je volnena vrhnja oblačila starih Grkov), nato pa z začudenim pogledom gleda, kako lasje, ostanki niti, perje in ostanki papirja jih privlači jantar.

Ta pojav se imenuje statična elektrika. To izkušnjo lahko ponovite. Če želite to narediti, temeljito zdrgnite navadno plastično ravnilo z volneno krpo in ga prinesite na majhne koščke papirja.

Treba je opozoriti, da dolgo časa ta pojav ni bil raziskan. In šele leta 1600 je angleški naravoslovec William Gilbert v svojem eseju "O magnetu, magnetnih telesih in velikem magnetu - Zemlji" uvedel izraz - elektrika. V svojem delu je opisal svoje poskuse z naelektrenimi predmeti, ugotovil pa je tudi, da se lahko druge snovi naelektrijo.

Nato so tri stoletja najnaprednejši znanstveniki sveta raziskovali elektriko, pisali razprave, formulirali zakone, izumili električne stroje in šele leta 1897 Joseph Thomson odkrije prvi materialni nosilec elektrike - elektron, delec, zaradi kateremu so možni električni procesi v snoveh.

elektron- to elementarni delec, ima negativni naboj približno enak -1,602 10 -19 Cl (obesek). Označeno e oz e -.

Napetost

Da bi se nabiti delci premikali z enega pola na drugega, je treba ustvariti med poli potencialna razlika ali - Napetost. Napetostna enota - volt (IN oz V). V formulah in izračunih je stres označen s črko V . Če želite dobiti napetost 1 V, morate med poli prenesti naboj 1 C, medtem ko opravljate delo 1 J (Joule).

Zaradi jasnosti si predstavljajte rezervoar z vodo, ki se nahaja na določeni višini. Iz rezervoarja pride cev. Voda pod naravnim tlakom zapusti rezervoar skozi cev. Strinjajmo se, da je voda električni naboj, višina vodnega stolpca (tlak) je Napetost, pretok vode pa je elektrika.

Tako je več vode v rezervoarju, višji je tlak. Podobno, z električnega vidika, večji kot je naboj, višja je napetost.

Začnemo odvajati vodo, medtem ko se bo tlak zmanjšal. tiste. raven napolnjenosti pade - vrednost napetosti se zmanjša. Ta pojav lahko opazujemo v svetilki, žarnica sveti manj, ko se baterije izpraznijo. Upoštevajte, da nižji je vodni tlak (napetost), manjši je pretok vode (tok).

Elektrika

Elektrika- to fizični proces usmerjeno gibanje nabitih delcev pod delovanjem elektromagnetno polje od enega pola zaprtega električnega tokokroga do drugega. Delci, ki prenašajo naboj, so lahko elektroni, protoni, ioni in luknje. V odsotnosti zaprtega tokokroga tok ni mogoč. Delci, ki lahko prenašajo električne naboje, ne obstajajo v vseh snoveh, imenujemo jih tiste, v katerih obstajajo vodniki in polprevodniki. In snovi, v katerih ni takšnih delcev - dielektriki.

Enota za merjenje jakosti toka - Amper (AMPAK). V formulah in izračunih je trenutna moč označena s črko jaz . Tok 1 Amper nastane, ko naboj 1 Coulomb (6,241 10 18 elektronov) preide skozi točko v električnem tokokrogu v 1 sekundi.

Vrnimo se k naši analogiji voda-elektrika. Šele zdaj vzemimo dva rezervoarja in ju napolnimo z enako količino vode. Razlika med rezervoarji je v premeru izstopne cevi.

Odprimo pipe in se prepričajmo, da je pretok vode iz levega rezervoarja večji (premer cevi je večji) kot iz desnega. Ta izkušnja je jasen dokaz o odvisnosti pretoka od premera cevi. Zdaj pa poskusimo izenačiti oba toka. Če želite to narediti, dodajte vodo v pravi rezervoar (napolnite). To bo dalo večji tlak (napetost) in povečalo pretok (tok). V električnem tokokrogu je premer cevi odpornost.

Izvedeni poskusi jasno kažejo razmerje med Napetost, tok in odpornost. Več o upornosti bomo govorili malo kasneje, zdaj pa še nekaj besed o lastnostih električnega toka.

Če napetost ne spremeni svoje polarnosti, plus na minus in tok teče v eno smer, potem je to D.C. in ustrezno stalni pritisk. Če napetostni vir spremeni svojo polarnost in tok teče v eno smer, potem v drugo - to je že izmenični tok in AC napetost. Največje in minimalne vrednosti (označene na grafu kot io ) - to amplituda oz najvišje vrednosti trenutna moč. V gospodinjskih vtičnicah napetost spremeni svojo polarnost 50-krat na sekundo, t.j. tok niha naprej in nazaj, izkaže se, da je frekvenca teh nihanj 50 Hertz ali na kratko 50 Hz. V nekaterih državah, kot so ZDA, je frekvenca 60 Hz.

Odpor

Električni upor – fizična količina, ki določa lastnost prevodnika, da preprečuje (upira) prehod toka. Uporna enota - Ohm(označeno Ohm ali grška črka omega Ω ). V formulah in izračunih je upor označen s črko R . Prevodnik ima upor 1 ohm, na polove katerega se priteka napetost 1 V in teče tok 1 A.

Prevodniki prenašajo tok različno. Njim prevodnost je odvisno predvsem od materiala prevodnika, pa tudi od preseka in dolžine. Kako večji del, višja je prevodnost, vendar daljša kot je dolžina, nižja je prevodnost. Odpornost je obratna prevodnosti.

Na primeru vodovodnega modela lahko upor predstavimo kot premer cevi. Manjši kot je, slabša je prevodnost in večji je upor.

Upor prevodnika se kaže na primer v segrevanju prevodnika, ko v njem teče tok. Poleg tega je večji tok in manjši prerez prevodnika, močnejše je segrevanje.

Moč

Električna energija je fizična količina, ki določa stopnjo pretvorbe električne energije. Več kot enkrat ste na primer slišali: "žarnica za toliko vatov." To je moč, ki jo žarnica porabi na enoto časa med delovanjem, t.j. pretvarjanje ene oblike energije v drugo z določeno hitrostjo.

Za vire električne energije, kot so generatorji, je značilna tudi moč, vendar že proizvedena na enoto časa.

Napajalni agregat - Watt(označeno tor oz W). V formulah in izračunih je moč označena s črko P . Za izmenična vezja se uporablja izraz Polna moč, enota - Volt-amper (V A oz VA), označeno s črko S .

In končno o električni tokokrog. To vezje je niz električnih komponent, ki lahko prevajajo električni tok in so med seboj povezane na ustrezen način.

Kar vidimo na tej sliki, je osnovna električna naprava (svetilka). pod napetostjo U(B) vir električne energije (baterije) skozi prevodnike in druge komponente z različnimi upori 4,59 (220 glasov)

Zdaj je čas, da ugotovimo, kaj je odpor. Predstavljajte si zdaj navadno kristalno mrežo. Torej ... Čim gostejši so kristali drug proti drugemu, več nabojev se bo zadrževalo v njih. Torej, rekoč preprost jezik- večja je odpornost kovine. Mimogrede, odpornost katere koli navadne kovine se lahko začasno poveča s segrevanjem. "Zakaj?" - vprašajte. Da, ker pri segrevanju začnejo kovinski atomi močno vibrirati blizu svojega položaja, ki ga fiksirajo vezi. Zato bodo premikajoči se naboji pogosteje trčili ob atome, kar pomeni, da se bodo pogosteje in bolj zadrževali na vozliščih. kristalna mreža. Slika 1 prikazuje vizualni montažni diagram, tako rekoč za "nepoznavalce", kjer lahko takoj vidite, kako izmeriti napetost na uporu. Na enak način lahko izmerite napetost na žarnici. Mimogrede, če ima, kot je razvidno iz slike, naša baterija napetost, recimo, 15 V (Volt) in je upor takšen, da se 10 V "nasedi" na njej, potem bo preostalih 5 V padlo na luč žarnica.

Tako izgleda Ohmov zakon za zaprto vezje.

Ne da bi se spuščali v podrobnosti, ta zakon pravi, da je napetost vira energije enaka vsoti padcev napetosti v vseh njegovih odsekih. tiste. v našem primeru je 15V = 10V + 5V. Ampak ... če se kljub temu malo poglobite v podrobnosti, potem morate vedeti, da to, kar smo imenovali napetost baterije, ni nič drugega kot njena vrednost, ko je porabnik priključen (v našem primeru je to žarnica + upor) . Če odklopite žarnico z uporom in izmerite napetost na akumulatorju, bo ta nekoliko večja od 15 V. To bo napetost odprtega tokokroga in se imenuje EMF baterije - elektromotorna sila. V resnici bo vezje delovalo, kot je prikazano na sliki 2. V resnici si lahko baterijo predstavljamo kot kakšno drugo baterijo z napetostjo recimo 16V, ki ima svoj notranji upor Rin. Vrednost te odpornosti je zelo majhna in je posledica tehnoloških značilnosti izdelave. Iz slike je razvidno, da se bo ob priklopu obremenitve del napetosti akumulatorja "naselil" na njen notranji upor in na izhodu ne bo več 16V, ampak 15V, t.j. 1B bo "vsrkal" njegov notranji upor. Tu deluje tudi Ohmov zakon za zaprto vezje. Vsota napetosti v vseh odsekih vezja bo enako EMF baterije. 16V = 1V + 10V + 5V. Merska enota za upor je količina, imenovana ohm. Poimenovan je tako v čast nemškega fizika Georga Simona Ohma, ki se je ukvarjal s temi deli. 1 ohm je enak električnemu uporu prevodnika (lahko je na primer žarnica), med koncema katerega nastane napetost 1 volt pri enosmernem toku 1 amper. Za določitev upora žarnice je potrebno izmeriti napetost na njej in izmeriti tok v tokokrogu (glej sliko 5). Nato dobljeno vrednost napetosti razdelite s trenutno vrednostjo (R=U/I). Upornosti v električnih tokokrogih lahko povežemo zaporedno (konec prvega z začetkom drugega - v tem primeru jih lahko poljubno označimo) in vzporedno (začetek z začetkom, konec s koncem - in v tem primeru če jih je mogoče določiti poljubno). Razmislite o obeh primerih z uporabo žarnic kot primera - navsezadnje so njihove žarilne nitke sestavljene iz volframa, t.j. so odpor. Primer serijske povezave je prikazan na sliki 3.

Izkazalo se je, da je znano vsem (in zato bomo menili, da je razumljivo - girlanda). S takšnim priključkom bo tok I povsod enak, ne glede na to, ali gre za iste žarnice za isto napetost ali za različne. Takoj se moramo pridržati, da se svetilke štejejo za enake, na katerih:

1. navedena sta enaka napetost in tok (kot žarnice iz svetilke);
2. označeni sta enaka napetost in moč (kot svetilke).

Napetost U vira napajanja se v tem primeru "razprši" po vseh svetilkah, t.j. U = U1 + U2 + U3. Hkrati, če so sijalke enake, bo napetost na vseh enaka. Če sijalke niso enake, potem odvisno od upora vsake posamezne žarnice. V prvem primeru lahko napetost na vsaki žarnici enostavno izračunamo tako, da delimo napetost vira s skupnim številom žarnic. V drugem primeru se morate poglobiti v izračune. Vse to bomo obravnavali v nalogah tega razdelka. Torej, to smo ugotovili serijska povezava vodniki (v tem primeru svetilke), napetost U na koncih celotnega vezja je enaka vsoti napetosti zaporedno povezanih prevodnikov (sijalk) - U = U1 + U2 + U3. Po Omadovem zakonu za odsek vezja: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R, kjer je R1 upor žarilne nitke prve žarnice (prevodnik), R2 je drugi in R3 tretji, R je skupni upor vseh svetilk. Če zamenjamo vrednost U z I*R, U1 z I*R1, U2 z I*R2, U3 z I*R3 v izrazu "U = U1 + U2 +U", dobimo I*R = I*(R1+ R2+R3). Zato R = R1 + R2 + R3 Zaključek: ko so vodniki povezani zaporedno, je njihov skupni upor enak vsoti uporov vseh prevodnikov. Zaključimo: serijsko preklapljanje se uporablja za več porabnikov (na primer za novoletne venci) z napajalno napetostjo, nižjo od napetosti vira ..

Primer vzporedne povezave vodnikov je prikazan na sl.4.

Pri vzporedna povezava vodniki, njihovi začetki in konci imajo skupne priključne točke na vir. Hkrati je napetost na vseh žarnicah (prevodnikih) enaka, ne glede na to, kateri in za kakšno napetost je namenjena, saj so neposredno priključene na vir. Seveda, če je žarnica pri nižji napetosti od vira napetosti, bo izgorela. Toda tok I bo enak vsoti tokov v vseh svetilkah, t.j. I = I1 + I2 + I3. In svetilke so lahko različne moči - vsaka bo prevzela tok, za katerega je zasnovana. To je mogoče razumeti, če si namesto vira predstavljamo vtičnico z napetostjo 220 V in namesto svetilk - priključenih nanjo, na primer likalnik, namizna svetilka in polnilec za telefon. Upor vsake naprave v takem vezju se določi tako, da se njena napetost deli s tokom, ki ga porabi ... spet po Ohmovem zakonu za odsek vezja, t.j.

Takoj povejmo dejstvo, da obstaja vrednost, ki je vzajemna z uporom in se imenuje prevodnost. Označen je z Y. V sistemu SI je označen kot CM (Siemens). Vzajemna odpornost to pomeni

Ne da bi se spuščali v matematične zaključke, bomo takoj rekli, da ko so vodniki povezani vzporedno (naj gre za svetilke, likalnike, mikrovalovne pečice ali televizorje), je recipročna vrednost celotnega upora enaka vsoti recipročnih vrednosti uporov vseh vodniki, povezani vzporedno, tj

Glede na to

Včasih v nalogah pišejo Y = Y1 + Y2 + Y3. To je isto. Obstaja tudi bolj priročna formula za iskanje skupnega upora dveh vzporedno povezanih uporov. Izgleda takole:

Naj zaključimo: vzporedna preklopna metoda se uporablja za priključitev svetil in gospodinjskih električnih aparatov na električno omrežje.

Kot smo ugotovili, trki prostih elektronov v prevodnikih z atomi kristalne mreže upočasnijo njihovo gibanje naprej ... To je protiukrep usmerjenemu gibanju prostih elektronov, t.j. enosmerni tok, je fizično bistvo upora prevodnika. Mehanizem enosmerne upornosti v elektrolitih in plinih je podoben. Prevodne lastnosti materiala določajo njegovo prostorninsko upornost ρv, ki je enaka uporu med nasprotnima stranicama kocke z robom 1 m, izdelane iz ta material. Recipročna vrednost volumske upornosti se imenuje volumenska prevodnost in je enaka γ = 1/ρv. Enota prostorninskega upora je 1 Ohm * m, volumetrična prevodnost - 1 Sm / m. DC upornost prevodnika je odvisna od temperature. V splošnem primeru opazimo precej zapleteno odvisnost. Toda s temperaturnimi spremembami v razmeroma ozkih mejah (približno 200 ° C) se lahko izrazi s formulo:

kjer sta R2 in R1 upora pri temperaturah T1 in T2; α - temperaturni koeficient upora, enak relativni spremembi upora, ko se temperatura spremeni za 1°C.

Pomembni koncepti

Električna naprava, ki ima upor in se uporablja za omejevanje toka, se imenuje upor. Nastavljiv upor (to pomeni, da je mogoče spremeniti njegov upor) se imenuje reostat.

Uporovni elementi so idealizirani modeli uporov in drugih električnih naprav ali njihovih delov, ki se upirajo enosmernemu toku, ne glede na fizično naravo tega pojava. Uporabljajo se pri pripravi enakovrednih vezij in izračunih njihovih načinov. Pri idealizaciji so zanemarjeni tokovi skozi izolacijske prevleke uporov, okvirjev žičnih reostatov itd.

Linearni uporovni element je enakovredno vezje za kateri koli del električne naprave, v katerem je tok sorazmeren napetosti. Njegov parameter je upor R = const. R = const pomeni, da je vrednost upora konstantna (const pomeni konstantna).
Če je odvisnost toka od napetosti nelinearna, potem ekvivalentno vezje vsebuje nelinearni uporovni element, ki je podan z nelinearno tokovno-napetostno karakteristiko (volt-amperska karakteristika) I (U) - bere se kot " In od U". Na sliki 5 so prikazane tokovno-napetostne karakteristike linearnih (linija a) in nelinearnih (vrstica b) uporovnih elementov ter njihove oznake na enakovrednih vezjih.