Vad är definitionen av elektriskt motstånd. Vad är elektriskt motstånd

- en elektrisk storhet som kännetecknar egenskapen hos ett material att förhindra flöde av elektrisk ström. Beroende på typ av material kan resistansen tendera till noll - vara minimal (mi/mikro ohm - ledare, metaller) eller vara mycket stor (giga ohm - isolering, dielektrikum). Den reciproka av elektriska resistansen är .

måttenhet elektriskt motstånd - Ohm. Det betecknas med bokstaven R. Motståndets beroende av ström och i en sluten krets bestäms.

Ohmmeter- en anordning för direkt mätning av kretsresistans. Beroende på intervallet för det uppmätta värdet är de uppdelade i gigaohmmetrar (för stora motstånd - vid mätning av isolering) och i mikro / milliohmmeter (för små motstånd - vid mätning övergångsmotstånd kontakter, motorlindningar etc.).

Existera stor variation ohmmetrar av design olika tillverkare från elektromekaniska till mikroelektroniska. Det är värt att notera att en klassisk ohmmeter mäter den aktiva delen av motståndet (de så kallade ohm).

Eventuellt motstånd (metall eller halvledare) i kretsen växelström har en aktiv och en reaktiv komponent. Summan av aktiv och reaktans är AC-kretsimpedans och beräknas med formeln:

där Z är växelströmskretsens totala resistans;

R är AC-kretsens aktiva resistans;

Xc är den kapacitiva reaktansen för AC-kretsen;

(C är kapacitansen, w är växelströmmens vinkelhastighet)

Xl är den induktiva reaktansen för AC-kretsen;

(L är induktansen, w är växelströmmens vinkelhastighet).

Aktivt motstånd- detta är en del av impedansen hos den elektriska kretsen, vars energi omvandlas helt till andra typer av energi (mekanisk, kemisk, termisk). Särskiljande egendom den aktiva komponenten är den totala förbrukningen av all el (energin återförs inte till nätet tillbaka till nätet), och reaktansen returnerar en del av energin tillbaka till nätet (en negativ egenskap hos den reaktiva komponenten).

Den fysiska betydelsen av aktivt motstånd

Varje miljö där elektriska laddningar, skapar hinder på vägen (man tror att dessa är noderna i kristallgittret), in i vilka de verkar träffa och förlora sin energi, som frigörs i form av värme.

Således finns det ett fall (förlust av elektrisk energi), varav en del går förlorad på grund av det ledande mediets inre motstånd.

Det numeriska värdet som kännetecknar ett materials förmåga att förhindra att laddningar passerar kallas motstånd. Den mäts i Ohm (Ohm) och är omvänt proportionell mot den elektriska ledningsförmågan.

Diverse element periodiska systemet Mendeleev har olika elektrisk resistivitet (p), till exempel den minsta sp. silver (0,016 Ohm * mm2 / m), koppar (0,0175 Ohm * mm2 / m), guld (0,023) och aluminium (0,029) har motstånd. De används inom industrin som de huvudsakliga materialen som all elteknik och energi bygger på. Dielektrikum har å andra sidan en hög sp. motstånd och används för isolering.

Motståndet hos ett ledande medium kan variera avsevärt beroende på strömmens tvärsnitt, temperatur, storlek och frekvens. Dessutom har olika medier olika laddningsbärare (fria elektroner i metaller, joner i elektrolyter, "hål" i halvledare), som är de avgörande faktorerna för motståndet.

Den fysiska betydelsen av reaktans

I spolar och kondensatorer, när de appliceras, ackumuleras energi i form av magnetiska och elektriska fält, vilket kräver lite tid.

Magnetiska fält i växelströmsnäten förändras efter den ändrade rörelseriktningen för laddningar, samtidigt som de ger ytterligare motstånd.

Dessutom finns det en stadig fas- och strömförskjutning, och detta leder till ytterligare förluster av el.

Resistivitet

Hur tar man reda på resistansen hos ett material om det inte rinner igenom det och vi inte har en ohmmeter? Det finns ett speciellt värde för detta - materialets elektriska resistivitet i

(detta är tabellvärden som bestäms empiriskt för de flesta metaller). Med detta värde och de fysiska mängderna av materialet kan vi beräkna motståndet med formeln:

var, sid- resistivitet (måttenheter ohm * m / mm 2);

l är längden på ledaren (m);

S - tvärsnitt (mm 2).

§ femton. Elektrisk resistans

Den riktade rörelsen av elektriska laddningar i vilken ledare som helst hindras av denna ledares molekyler och atomer. Därför stör både den externa sektionen av kretsen och den interna (inuti själva energikällan) passagen av ström. Värdet som kännetecknar motståndet hos en elektrisk krets mot passage av elektrisk ström kallas elektrisk resistans.
Källan till elektrisk energi, som ingår i en sluten elektrisk krets, förbrukar energi för att övervinna motståndet i de externa och interna kretsarna.
Elektriskt motstånd betecknas med bokstaven r och avbildas i diagrammen som visas i fig. 14, a.

Motståndsenheten är ohm. Ohm kallas det elektriska motståndet hos en sådan linjär ledare i vilken det med en konstant potentialskillnad på en volt flyter en ström på en ampere, d.v.s.

Vid mätning av höga resistanser används enheter på tusen och en miljon gånger fler ohm. De kallas kiloohm ( com) och megohm ( Mamma), 1 com = 1000 ohm; 1 Mamma = 1 000 000 ohm.
PÅ olika ämnen innehåller ett annat antal fria elektroner, och atomerna mellan vilka dessa elektroner rör sig har ett annat arrangemang. Därför beror ledarnas motstånd mot elektrisk ström på materialet från vilket de är gjorda, på längden och arean. tvärsnitt dirigent. Om två ledare av samma material jämförs, så har den längre ledaren mer motstånd vid lika områden tvärsnitt, och en ledare med stort tvärsnitt har mindre motstånd vid lika längder.
För en relativ bedömning av ledarmaterialets elektriska egenskaper tjänar dess resistivitet. Resistivitetär motståndet hos en metallledare med en längd på 1 m och tvärsnittsarea 1 mm 2; betecknas med bokstaven ρ, och mäts i
Om en ledare gjord av ett material med resistivitet ρ har en längd l meter och tvärsnittsarea q kvadratmillimeter, sedan motståndet för denna ledare

Formel (18) visar att ledarens resistans är direkt proportionell mot resistiviteten hos materialet som den är gjord av, såväl som dess längd, och omvänt proportionell mot tvärsnittsarean.
Ledarnas motstånd beror på temperaturen. Motståndet hos metallledare ökar med ökande temperatur. Detta beroende är ganska komplicerat, men inom ett relativt snävt område av temperaturförändringar (upp till cirka 200 ° C) kan vi anta att det för varje metall finns en viss, så kallad temperatur, motståndskoefficient (alfa), som uttrycker ökning av motståndet hos ledaren Δ r när temperaturen ändras med 1 °C, se 1 ohm initialt motstånd.
Således temperaturkoefficienten av motstånd

och ökat motstånd

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

var r 1 - ledarmotstånd vid temperatur T 1 ;
r 2 - motstånd för samma ledare vid en temperatur T 2 .
Låt oss förklara uttrycket för motståndets temperaturkoefficient med ett exempel. Låt oss anta att en koppar linjär tråd vid en temperatur T 1 = 15° har motstånd r 1 = 50 ohm och vid en temperatur T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Därför är ökningen i motstånd när temperaturen ändras med 75 - 15 \u003d 60 ° 62 - 50 \u003d 12 ohm. Således är ökningen av motståndet motsvarande en temperaturförändring med 1 ° lika med:

Temperaturkoefficienten för motståndet för koppar är lika med ökningen av motståndet dividerat med 1 ohm initialt motstånd, d.v.s. dividerat med 50:

Baserat på formel (20) är det möjligt att fastställa sambandet mellan resistanserna r 2 och r 1:

(21)

Man bör komma ihåg att denna formel endast är ett ungefärligt uttryck för motståndets beroende av temperatur och inte kan användas för att mäta motstånd vid temperaturer som överstiger 100 ° C.
Justerbara motstånd kallas reostater(Fig. 14, b). Reostater är gjorda av tråd med hög resistivitet, såsom nikrom. Motståndet hos reostater kan variera jämnt eller i steg. Flytande reostater används också, som är ett metallkärl fyllt med någon form av ledande lösning. elektricitet t.ex. en lösning av läsk i vatten.
Förmågan hos en ledare att passera elektrisk ström kännetecknas av ledningsförmåga, vilket är det reciproka motståndet, och indikeras med bokstaven g. SI-enheten för konduktivitet är (siemens).

Således är förhållandet mellan resistansen och konduktiviteten hos en ledare som följer.

När en elektrisk krets är sluten, på vars terminaler det finns en potentialskillnad, uppstår en elektrisk ström. Fria elektroner under påverkan av elektriska fältkrafter rör sig längs ledaren. I sin rörelse kolliderar elektronerna med ledarens atomer och ger dem en reserv av sin kinetiska energi. Elektronernas rörelsehastighet förändras kontinuerligt: när elektroner kolliderar med atomer, molekyler och andra elektroner minskar den, sedan under påverkan av elektriskt fältökar och minskar igen vid en ny kollision. Som ett resultat är ledaren inställd enhetlig rörelse flöde av elektroner med en hastighet av några bråkdelar av en centimeter per sekund. Följaktligen möter elektroner som passerar genom en ledare alltid motstånd från dess sida mot deras rörelse. När en elektrisk ström passerar genom en ledare värms den senare upp.

Elektrisk resistans

Det elektriska motståndet hos en ledare, som betecknas latinsk bokstav r, kallas egenskapen hos en kropp eller miljö att omvandla elektrisk energi till värme när en elektrisk ström passerar genom den.

I diagrammen indikeras elektriskt motstånd som visas i figur 1, a.

Variabel elektrisk resistans, som tjänar till att ändra strömmen i kretsen, kallas reostat. I diagrammen är reostater betecknade som visas i figur 1, b. PÅ allmän syn Reostaten är gjord av en tråd med ett eller annat motstånd, lindad på en isolerande bas. Reglaget eller spaken på reostaten placeras i ett visst läge, som ett resultat av vilket det önskade motståndet införs i kretsen.

En lång ledare med litet tvärsnitt skapar ett högt motstånd mot ström. Korta ledare med stort tvärsnitt har litet motstånd mot ström.

Om vi tar två konduktörer från olika material, men samma längd och tvärsnitt, då kommer ledarna att leda ström på olika sätt. Detta visar att motståndet hos en ledare beror på själva ledarens material.

Temperaturen på en ledare påverkar också dess motstånd. När temperaturen stiger ökar motståndet hos metaller, och motståndet hos vätskor och kol minskar. Endast vissa speciella metallegeringar (manganin, konstantan, nickelin och andra) ändrar nästan inte sin motståndskraft med ökande temperatur.

Så vi ser att ledarens elektriska resistans beror på: 1) ledarens längd, 2) ledarens tvärsnitt, 3) ledarens material, 4) ledarens temperatur.

Motståndsenheten är en ohm. Om betecknas ofta av grekiskan stor bokstavΩ (omega). Så istället för att skriva "ledarens motstånd är 15 ohm", kan du helt enkelt skriva: r= 15Ω.
1000 ohm kallas 1 kiloohm(1kΩ eller 1kΩ),
1 000 000 ohm kallas 1 megaohm(1mgOhm eller 1MΩ).

När man jämför motståndet hos ledare från olika material det är nödvändigt att ta en viss längd och sektion för varje prov. Då kommer vi att kunna bedöma vilket material som leder elektrisk ström bättre eller sämre.

Video 1. Ledarmotstånd

Specifik elektrisk resistans

Motståndet i ohm för en ledare 1 m lång, med ett tvärsnitt på 1 mm² kallas resistivitet och betecknas grekiskt brev ρ (ro).

Tabell 1 visar de specifika resistanserna för vissa ledare.

bord 1

Resistivitet hos olika ledare

Tabellen visar att en järntråd med en längd på 1 m och ett tvärsnitt på 1 mm² har ett motstånd på 0,13 ohm. För att få 1 ohm motstånd måste du ta 7,7 m av en sådan tråd. Silver har den lägsta resistiviteten. 1 ohm motstånd kan erhållas genom att ta 62,5 m silvertråd med ett tvärsnitt på 1 mm². Silver är den bästa ledaren, men kostnaden för silver utesluter dess utbredda användning. Efter silver i bordet kommer koppar: 1 m koppartråd med ett tvärsnitt på 1 mm² har ett motstånd på 0,0175 ohm. För att få ett motstånd på 1 ohm måste du ta 57 m av en sådan tråd.

Kemiskt ren, erhållen genom raffinering, har koppar funnit utbredd användning inom elektroteknik för tillverkning av ledningar, kablar, lindningar av elektriska maskiner och apparater. Aluminium och järn används också ofta som ledare.

Motståndet hos en ledare kan bestämmas med formeln:

var r- ledarresistans i ohm; ρ - specifik motstånd hos ledaren; lär ledarens längd i m; S– ledartvärsnitt i mm².

Exempel 1 Bestäm motståndet för 200 m järntråd med ett tvärsnitt på 5 mm².

Exempel 2 Beräkna motståndet för 2 km aluminiumtråd med ett tvärsnitt på 2,5 mm².

Från resistansformeln kan du enkelt bestämma ledarens längd, resistivitet och tvärsnitt.

Exempel 3 För en radiomottagare är det nödvändigt att linda ett motstånd på 30 ohm från nickeltråd med ett tvärsnitt på 0,21 mm². Bestäm den nödvändiga trådlängden.

Exempel 4 Bestäm tvärsnittet av 20 m nikromtråd om dess motstånd är 25 ohm.

Exempel 5 En tråd med ett tvärsnitt på 0,5 mm² och en längd på 40 m har ett motstånd på 16 ohm. Bestäm trådens material.

Materialet i en ledare kännetecknar dess resistivitet.

Enligt resistivitetstabellen finner vi att bly har ett sådant motstånd.

Det angavs ovan att ledarnas resistans beror på temperaturen. Låt oss göra följande experiment. Vi slingrar oss i form av en flera meter tunn spiral metall tråd och inkludera denna spiral i batterikretsen. För att mäta strömmen i kretsen, slå på amperemetern. När du värmer upp spiralen i brännarens låga kan du se att amperemeteravläsningarna minskar. Detta visar att motståndet hos metalltråden ökar med uppvärmningen.

För vissa metaller, när de värms upp med 100 °, ökar motståndet med 40 - 50%. Det finns legeringar som ändrar motståndet något med värme. Vissa speciallegeringar ändrar knappast motståndet med temperaturen. Motståndet hos metallledare ökar med ökande temperatur, motståndet hos elektrolyter (vätskeledare), kol och vissa fasta ämnen tvärtom, minskar.

Metallers förmåga att ändra sin resistans med temperaturförändringar används för att konstruera resistanstermometrar. En sådan termometer är en platinatråd lindad på en glimmerram. Genom att placera en termometer i exempelvis en ugn och mäta platinatrådens motstånd före och efter uppvärmning kan temperaturen i ugnen bestämmas.

Förändringen i ledarens motstånd när den värms upp, per 1 ohm av det initiala motståndet och 1 ° temperatur, kallas temperaturkoefficient för motstånd och betecknas med bokstaven α.

Om vid en temperatur t 0 ledarmotstånd är r 0 och vid temperatur t lika r t, sedan temperaturkoefficienten för motstånd

Notera. Denna formel kan endast beräknas inom ett visst temperaturområde (upp till cirka 200°C).

Vi ger värdena för temperaturkoefficienten för motståndet α för vissa metaller (tabell 2).

Tabell 2

Temperaturkoefficientvärden för vissa metaller

Från formeln för motståndets temperaturkoefficient bestämmer vi r t:

r t = r 0 .

Exempel 6 Bestäm resistansen för en järntråd uppvärmd till 200°C om dess motstånd vid 0°C var 100 ohm.

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

Exempel 7 En motståndstermometer gjord av platinatråd i ett rum med en temperatur på 15°C hade ett motstånd på 20 ohm. Termometern placerades i ugnen och efter ett tag mättes dess motstånd. Det visade sig vara lika med 29,6 ohm. Bestäm temperaturen i ugnen.

elektrisk konduktivitet

Hittills har vi betraktat ledarens motstånd som ett hinder som ledaren ger mot den elektriska strömmen. Men ström flyter genom ledaren. Därför har ledaren förutom motstånd (hinder) också förmågan att leda elektrisk ström, det vill säga ledningsförmåga.

Ju mer motstånd en ledare har, desto mindre ledningsförmåga den har, desto sämre leder den elektrisk ström, och omvänt, ju lägre resistans en ledare har, desto mer ledningsförmåga den har, desto lättare är det för ström att passera genom ledaren. Därför är ledarens resistans och konduktivitet ömsesidiga storheter.

Det är känt från matematiken att den reciproka av 5 är 1/5 och omvänt är den reciproka av 1/7 7. Därför, om resistansen hos en ledare betecknas med bokstaven r, då definieras konduktiviteten som 1/ r. Konduktivitet betecknas vanligtvis med bokstaven g.

Elektrisk ledningsförmåga mäts i (1/ohm) eller siemens.

Exempel 8 Ledarmotståndet är 20 ohm. Bestäm dess ledningsförmåga.

Om en r= 20 Ohm alltså

Exempel 9 Ledarens konduktivitet är 0,1 (1/ohm). Bestäm dess motstånd

Om g \u003d 0,1 (1 / Ohm), då r= 1 / 0,1 = 10 (ohm)

Utan viss initial kunskap om el är det svårt att föreställa sig hur elektriska apparater varför fungerar de överhuvudtaget, varför du behöver koppla in TV:n för att den ska fungera, och ett litet batteri räcker för att en ficklampa ska lysa i mörkret.

Och så kommer vi att förstå allt i ordning.

Elektricitet

Elektricitet- Det här ett naturfenomen, som bekräftar existensen, interaktionen och rörelsen av elektriska laddningar. Elektricitet upptäcktes först redan på 700-talet f.Kr. grekisk filosof Thales. Thales uppmärksammade det faktum att om en bärnstensbit gnides mot ull, börjar den attrahera lätta föremål till sig. Amber på antikens grekiska är elektron.

Så här föreställer jag mig att Thales sitter och gnider en bit bärnsten på sin himation (detta är de gamla grekernas ytterkläder i ylle) och sedan med en förbryllad blick tittar på hur hår, trådrester, fjädrar och pappersrester attraheras av bärnsten.

Detta fenomen kallas statisk elektricitet. Du kan upprepa denna upplevelse. För att göra detta, gnugga en vanlig plastlinjal noggrant med en ylleduk och ta med den till små pappersbitar.

Det ska noteras att länge sedan detta fenomen har inte studerats. Och först år 1600, i sin essä "On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth", introducerade den engelske naturforskaren William Gilbert termen - elektricitet. I sitt arbete beskrev han sina experiment med elektrifierade föremål och slog även fast att andra ämnen kan bli elektrifierade.

Sedan, i tre århundraden, har världens mest avancerade vetenskapsmän utforskat elektricitet, skrivit avhandlingar, formulerat lagar, uppfunnit elektriska maskiner, och först 1897 upptäckte Joseph Thomson den första materiella bäraren av elektricitet - en elektron, en partikel, pga. till vilka elektriska processer i ämnen är möjliga.

Elektron- Det här elementarpartikel, har en negativ laddning ungefär lika med -1,602 10 -19 Cl (Hänge). Betecknad e eller e -.

Spänning

För att få laddade partiklar att flytta från en pol till en annan är det nödvändigt att skapa mellan polerna möjlig skillnad eller - Spänning. Spänningsenhet - Volt (PÅ eller V). I formler och beräkningar indikeras stress med bokstaven V . För att få en spänning på 1 V måste du överföra en laddning på 1 C mellan polerna, samtidigt som du utför arbete på 1 J (Joule).

För tydlighetens skull, föreställ dig en tank med vatten som ligger på en viss höjd. Ett rör kommer ut ur tanken. Vatten under naturligt tryck lämnar tanken genom ett rör. Låt oss komma överens om att vatten är det elektrisk laddning, höjden på vattenpelaren (trycket) är Spänning, och vattenflödet är elektricitet.

Således, ju mer vatten i tanken, desto högre tryck. På liknande sätt, ur en elektrisk synvinkel, ju högre laddning, desto högre spänning.

Vi börjar tömma vattnet, medan trycket kommer att minska. De där. laddningsnivån sjunker - spänningsvärdet minskar. Detta fenomen kan observeras i en ficklampa, glödlampan lyser svagare när batterierna tar slut. Observera att ju lägre vattentryck (spänning), desto lägre vattenflöde (ström).

Elektricitet

Elektricitet- Det här fysisk process riktad rörelse av laddade partiklar under inverkan av elektromagnetiskt fält från en pol i en sluten elektrisk krets till den andra. Laddningstransporterande partiklar kan vara elektroner, protoner, joner och hål. I frånvaro av en sluten krets är ström inte möjlig. Partiklar som kan bära elektriska laddningar finns inte i alla ämnen, de som de finns i kallas ledare och halvledare. Och ämnen där det inte finns några sådana partiklar - dielektrikum.

Mätenhet för strömstyrka - Ampere (MEN). I formler och beräkningar anges den aktuella styrkan med bokstaven jag . En ström på 1 Ampere bildas när en laddning på 1 Coulomb (6.241 10 18 elektroner) passerar genom en punkt i den elektriska kretsen på 1 sekund.

Låt oss gå tillbaka till vår vatten-el-analogi. Låt oss först nu ta två tankar och fylla dem med lika mycket vatten. Skillnaden mellan tankarna ligger i diametern på utloppsröret.

Låt oss öppna kranarna och se till att vattenflödet från den vänstra tanken är större (rördiametern är större) än från den högra. Denna erfarenhet är ett tydligt bevis på flödeshastighetens beroende av rörets diameter. Låt oss nu försöka utjämna de två strömmarna. För att göra detta, tillsätt vatten till höger tank (laddning). Detta kommer att ge mer tryck (spänning) och öka flödeshastigheten (ström). I en elektrisk krets är rördiametern motstånd.

De genomförda experimenten visar tydligt sambandet mellan spänning, nuvarande och motstånd. Vi kommer att prata mer om motstånd lite senare, och nu några fler ord om egenskaperna hos elektrisk ström.

Om spänningen inte ändrar sin polaritet, plus till minus, och strömmen flyter i en riktning, är detta D.C. och motsvarande konstant tryck. Om spänningskällan ändrar sin polaritet och strömmen flyter i en riktning, då i den andra - så är det redan växelström och AC spänning. Högsta och lägsta värden (markerade på grafen som io ) - Det här amplitud eller toppvärden strömstyrka. I hushållsuttag ändrar spänningen sin polaritet 50 gånger per sekund, d.v.s. strömmen svänger fram och tillbaka visar det sig att frekvensen för dessa svängningar är 50 Hertz, eller 50 Hz för kort. I vissa länder, som USA, är frekvensen 60 Hz.

Motstånd

Elektrisk resistans – fysisk kvantitet, som bestämmer ledarens egenskap att förhindra (motstå) strömpassage. Motståndsenhet - Ohm(betecknas Ohm eller den grekiska bokstaven omega Ω ). I formler och beräkningar indikeras motstånd med bokstaven R . En ledare har ett motstånd på 1 ohm, till vars poler en spänning på 1 V appliceras och en ström på 1 A flyter.

Ledare leder ström på olika sätt. Dem ledningsförmåga beror först och främst på ledarens material, såväl som på tvärsnittet och längden. På vilket sätt större sektion, ju högre ledningsförmåga, men ju längre längd, desto lägre ledningsförmåga. Motstånd är motsatsen till ledning.

I exemplet med en VVS-modell kan motståndet representeras som rörets diameter. Ju mindre den är, desto sämre ledningsförmåga och desto högre resistans.

Ledarens motstånd manifesteras till exempel i uppvärmningen av ledaren när ström flyter i den. Dessutom, ju större strömmen är och ju mindre tvärsnittet på ledaren är, desto starkare är uppvärmningen.

Kraft

Elkraftär en fysisk storhet som bestämmer elkonverteringshastigheten. Du har till exempel hört mer än en gång: "en glödlampa för så många watt." Detta är den effekt som glödlampan förbrukar per tidsenhet under drift, d.v.s. omvandla en form av energi till en annan i en viss takt.

Elkällor, såsom generatorer, kännetecknas också av kraft, men genereras redan per tidsenhet.

Kraftenhet - Watt(betecknas tis eller W). I formler och beräkningar anges effekt med bokstaven P . För AC-kretsar används termen Full styrka, enhet - Volt-ampere (V A eller VA), betecknad med bokstaven S .

Och slutligen om elektrisk krets. Denna krets är en uppsättning elektriska komponenter som kan leda elektrisk ström och är anslutna till varandra på ett lämpligt sätt.

Det vi ser på den här bilden är en elementär elektrisk apparat (ficklampa). under spänning U(B) en källa till elektricitet (batterier) genom ledare och andra komponenter med olika motstånd 4,59 (220 röster)

Nu är det dags att ta reda på vad motstånd är. Föreställ dig nu ett vanligt kristallgitter. Så ... Ju tätare kristallerna är placerade i förhållande till varandra, desto fler laddningar kommer att dröja kvar i dem. Alltså, säger enkelt språk- desto större motstånd har metallen. Förresten, motståndet hos vilken vanlig metall som helst kan tillfälligt ökas genom att värma den. "Varför fråga. Ja, för när de värms upp börjar metallatomerna vibrera kraftigt nära sin position fixerad av bindningar. Därför kommer rörliga laddningar att kollidera med atomer oftare, vilket innebär att de stannar kvar oftare och mer vid noderna. kristallgitter. Figur 1 visar ett visuellt monteringsdiagram, så att säga för den "oinitierade", där man direkt kan se hur man mäter spänningen över resistansen. På samma sätt kan du mäta spänningen på en glödlampa. Förresten, om vårt batteri, som kan ses av figuren, har en spänning på, säg, 15V (Volt), och motståndet är sådant att 10V "sätter sig" på det, kommer de återstående 5V att falla på ljuset Glödlampa.

Så här ser Ohms lag ut för en sluten krets.

Om du inte går in på detaljer, så säger den här lagen att strömkällans spänning är lika med summan av spänningsfallen i alla dess sektioner. De där. i vårt fall, 15V = 10V + 5V. Men ... om du ändå fördjupar dig lite i detaljerna, måste du veta att det vi kallade batterispänningen inte är något annat än dess värde när konsumenten är ansluten (i vårt fall är detta en glödlampa + motstånd) . Om du kopplar bort glödlampan med motstånd och mäter spänningen på batteriet, så blir det något mer än 15V. Detta kommer att vara den öppna kretsspänningen och den kallas batteriets EMF - den elektromotoriska kraften. I verkligheten kommer kretsen att fungera som visas i Fig.2. I verkligheten kan batteriet föreställas som något annat batteri med en spänning på till exempel 16V, som har sitt eget inre motstånd Rin. Värdet av detta motstånd är mycket litet och beror på tillverkningens tekniska egenskaper. Det kan ses av figuren att när lasten är ansluten kommer en del av batterispänningen att "sätta sig" på sitt interna motstånd och vid dess utgång kommer den inte längre att vara 16V, utan 15V, d.v.s. IB kommer att "absorberas" av sitt inre motstånd. Och Ohms lag för en sluten krets fungerar också här. Summan av spänningarna i alla sektioner av kretsen blir lika med EMF batterier. 16V = 1V + 10V + 5V. Måttenheten för resistans är en storhet som kallas ohm. Den heter så för att hedra den tyske fysikern Georg Simon Ohm, som var engagerad i dessa arbeten. 1 ohm är lika med ledarens elektriska motstånd (det kan till exempel vara en glödlampa) mellan vars ändar en spänning på 1 volt uppstår vid en likström på 1 ampere. För att bestämma lampans motstånd är det nödvändigt att mäta spänningen på den och mäta strömmen i kretsen (se fig. 5). Och dividera sedan det resulterande spänningsvärdet med det aktuella värdet (R=U/I). Motstånd i elektriska kretsar kan kopplas i serie (änden av den första med början av den andra - i detta fall kan de betecknas godtyckligt) och parallellt (början med början, slutet med slutet - och i detta om de kan betecknas godtyckligt). Tänk på båda fallen med glödlampor som ett exempel - trots allt består deras glödtrådar av volfram, d.v.s. är motstånd. Fallet med seriell anslutning visas i Fig.3.

Det visade sig vara känt för alla (och därför kommer vi att anse det som förståeligt - en krans). Med en sådan anslutning blir strömmen I densamma överallt, oavsett om det är samma lampor för samma spänning eller för olika. Vi måste omedelbart göra en reservation för att lampor anses vara lika, på vilka:

samma spänning och ström anges (som glödlampor från en ficklampa);
samma spänning och effekt anges (som belysningslampor).

Strömkällans spänning U "sprider" i detta fall över alla lampor, d.v.s. U = U1 + U2 + U3. Samtidigt, om lamporna är lika, kommer spänningen att vara densamma på alla. Om lamporna inte är desamma, beroende på resistansen hos varje enskild lampa. I det första fallet kan spänningen över varje lampa enkelt beräknas genom att dividera källspänningen med det totala antalet lampor. I det andra fallet måste du fördjupa dig i beräkningarna. Vi kommer att täcka allt detta i uppgifterna i detta avsnitt. Så det fick vi reda på seriell anslutning ledare (i detta fall lampor), spänningen U vid ändarna av hela kretsen är lika med summan av spänningarna hos de seriekopplade ledarna (lamporna) - U = U1 + U2 + U3. Enligt Omads lag för kretssektionen: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R där R1 är resistansen för glödtråden i den första lampan (ledaren), R2 är den andra och R3 är den tredje, R är det totala motståndet för alla lampor. Genom att ersätta värdet U med I*R, U1 med I*R1, U2 med I*R2, U3 med I*R3 i uttrycket "U = U1 + U2 +U", får vi I*R = I*(R1+) R2+R3). Därför R \u003d R1 + R2 + R3. Slutsats: när ledarna är seriekopplade är deras totala resistans lika med summan av resistanserna för alla ledare. Låt oss avsluta: serieanslutning används för flera konsumenter (till exempel nyårsgirlandlampor) med en matningsspänning lägre än källspänningen ..

Fallet med parallellkoppling av ledare visas i Fig.4.

På parallellkoppling ledare, deras början och slut har gemensamma anslutningspunkter till källan. Samtidigt är spänningen på alla lampor (ledare) densamma, oavsett vilken och vilken spänning den är konstruerad för, eftersom de är direkt anslutna till källan. Naturligtvis, om lampan har en lägre spänning än spänningskällan, kommer den att brinna ut. Men strömmen I kommer att vara lika med summan av strömmarna i alla lampor, d.v.s. I = I1 + I2 + I3. Och lampor kan ha olika effekt - var och en tar den ström som den är designad för. Detta kan förstås om vi istället för en källa föreställer oss ett uttag med en spänning på 220V, och istället för lampor - anslutna till det, till exempel ett strykjärn, bordslampa och en telefonladdare. Resistansen för varje enhet i en sådan krets bestäms genom att dividera dess spänning med strömmen som den förbrukar ... igen, enligt Ohms lag för en sektion av kretsen, dvs.

Låt oss omedelbart konstatera det faktum att det finns ett värde som är reciprokt till resistans och det kallas konduktivitet. Den betecknas Y. I SI-systemet betecknas den som CM (Siemens). Ömsesidigt motstånd betyder det

Utan att gå in på matematiska slutsatser kommer vi omedelbart att säga att när ledare är parallellkopplade (oavsett om det är lampor, strykjärn, mikrovågsugnar eller tv-apparater), är den reciproka av det totala motståndet lika med summan av de reciproka av alla resistanser. parallellkopplade ledare, dvs.

Givet att

Ibland skriver de i uppgifter Y = Y1 + Y2 + Y3. Detta är detsamma. Det finns också en mer bekväm formel för att hitta den totala resistansen för två parallellkopplade motstånd. Det ser ut så här:

Låt oss avsluta: den parallella omkopplingsmetoden används för att ansluta belysningslampor och elektriska hushållsapparater till det elektriska nätverket.

Som vi fick reda på bromsar kollisioner av fria elektroner i ledare med atomer i kristallgittret deras framåtgående rörelse ... Detta är en motverkan till den riktade rörelsen av fria elektroner, d.v.s. likström, är den fysiska essensen av ledarens motstånd. Mekanismen för likströmsresistans i elektrolyter och gaser är liknande. Materialets ledande egenskaper bestämmer dess volymresistivitet ρv, vilket är lika med motståndet mellan motsatta sidor av en kub med en kant på 1m, gjord av detta material. Den reciproka volymresistiviteten kallas volymkonduktivitet och är lika med γ = 1/ρv. Enheten för volymmotstånd är 1 Ohm * m, volymetrisk konduktivitet - 1 Sm / m. DC-resistansen hos en ledare beror på temperaturen. I det allmänna fallet observeras ett ganska komplext beroende. Men med temperaturförändringar inom relativt snäva gränser (cirka 200 ° C), kan det uttryckas med formeln:

där R2 och R1 är resistanser vid temperaturerna TI respektive T2; α - temperaturkoefficient för motstånd, lika med den relativa förändringen i motstånd när temperaturen ändras med 1°C.

Viktiga begrepp

En elektrisk anordning som har resistans och som används för att begränsa strömmen kallas ett motstånd. Ett justerbart motstånd (det vill säga det är möjligt att ändra dess motstånd) kallas en reostat.

Resistiva element är idealiserade modeller av resistorer och andra elektriska enheter eller deras delar som motstår likström, oavsett den fysiska naturen hos detta fenomen. De används vid beredningen av kretsekvivalenta kretsar och beräkningar av deras lägen. Vid idealisering försummas strömmar genom de isolerande beläggningarna av motstånd, ramar av trådreostater etc..

Ett linjärt resistivt element är en ekvivalent krets för någon del av en elektrisk anordning där strömmen är proportionell mot spänningen. Dess parameter är motståndet R = const. R = const betyder att värdet på motståndet är konstant (const betyder konstant).
Om strömberoendet på spänningen är icke-linjärt, innehåller den ekvivalenta kretsen ett icke-linjärt resistivt element, vilket ges av en icke-linjär ström-spänningskarakteristik (volt-ampere karakteristik) I (U) - läs som " Och från U". Figur 5 visar ström-spänningsegenskaperna för linjära (linje a) och icke-linjära (linje b) resistiva element, såväl som deras beteckningar på ekvivalenta kretsar.