Ohm qarshilik nima. Elektr qarshilik - Bilim gipermarketi

Supero'tkazuvchilar qarshiligi - materialning oqimga qarshilik ko'rsatish qobiliyati elektr toki. Shu jumladan yuqori chastotali kuchlanishning teriga ta'siri.

Jismoniy ta'riflar

Materiallar qarshilikka ko'ra sinflarga bo'linadi. Ko'rib chiqilayotgan qiymat - qarshilik - asosiy hisoblanadi, u tabiatda mavjud bo'lgan barcha moddalarning gradatsiyasini amalga oshirishga imkon beradi:

Supero'tkazuvchilar - qarshiligi 10 mkm gacha bo'lgan materiallar Ko'pgina metallar, grafit uchun qo'llaniladi.
Dielektriklar - qarshilik 100 MŌ m - 10 PŌ m. Peta prefiksi o'nning o'n beshinchi darajasi kontekstida qo'llaniladi.
Yarimo'tkazgichlar - o'tkazgichlardan dielektrikgacha bo'lgan qarshilikka ega bo'lgan elektr materiallari guruhi.

Qarshilik deyiladi, bu sizga 1 metr uzunlikdagi kesilgan simning parametrlarini tavsiflash imkonini beradi, maydon 1 kvadrat metr. Ko'pincha raqamlardan foydalanish qiyin. Haqiqiy kabelning kesimi ancha kichikroq. Misol uchun, PV-3 uchun maydon o'nlab millimetrga teng. Ohm kv.mm / m birliklaridan foydalansangiz, hisoblash soddalashtiriladi (rasmga qarang).

Metalllarning qarshiligi

Qarshilik belgilanadi Yunoncha harf"ro", qarshilik indeksini olish uchun qiymatni uzunlikka ko'paytiring, namunaning maydoniga bo'ling. Hisoblash uchun tez-tez ishlatiladigan Ohm m standart o'lchov birliklari orasidagi konvertatsiya shuni ko'rsatadi: munosabatlar o'nning oltinchi kuchi orqali o'rnatiladi. Ba'zan jadval qiymatlari orasida misning qarshiligiga oid ma'lumotlarni topish mumkin bo'ladi:

168 mŌ m;
0,00175 ohm kv. MMM.

Raqamlar taxminan 4% ga farq qilishiga ishonch hosil qilish oson, birliklarni quyish orqali ishonch hosil qiling. Bu raqamlar misning navi uchun berilganligini anglatadi. Agar aniq hisob-kitoblar kerak bo'lsa, savol qo'shimcha ravishda, alohida ko'rsatiladi. Namuna qarshiligi haqidagi ma'lumotlar faqat empirik tarzda olinadi. Multimetrning kontaktlariga uzunligi ma'lum bo'lgan kesimga ega bo'lgan simning bir qismi ulangan. Javob olish uchun o'qishlarni namuna uzunligiga bo'lish, tasavvurlar maydoniga ko'paytirish kerak. Sinovlarda xatoni minimallashtiradigan haqiqiyroq namunani tanlash kerak. Sinovchilarning katta qismi haqiqiy qiymatlarni olish uchun etarli darajada aniqlikka ega emas.

Xullas, fiziklardan qo'rqqanlar, Xitoy multimetrlarini o'zlashtirishga umidsiz bo'lganlar uchun qarshilik bilan ishlash noqulay. Tayyor kesish (katta uzunlik) olish, to'liq bo'lakning parametrini baholash osonroq. Amalda, Ohm fraktsiyalari kichik rol o'ynaydi, bu harakatlar yo'qotishlarni baholash uchun amalga oshiriladi. To'g'ridan-to'g'ri kontaktlarning zanglashiga olib boradigan faol qarshiligi bilan aniqlanadi va kvadratik ravishda oqimga bog'liq. Yuqoridagilarni hisobga olgan holda, biz ta'kidlaymiz: elektrotexnikadagi o'tkazgichlar odatda qo'llanilishiga ko'ra ikki toifaga bo'linadi:

Yuqori o'tkazuvchanlik, yuqori qarshilikka ega materiallar. Birinchisi kabellarni yaratish uchun ishlatiladi, ikkinchisi - qarshiliklar (rezistorlar). Jadvallarda aniq farq yo'q, amaliylik hisobga olinadi. Kam qarshilikli kumush simlarni yaratish uchun umuman ishlatilmaydi, kamdan-kam hollarda qurilma kontaktlari uchun. Aniq sabablarga ko'ra.
Moslashuvchan oqim o'tkazuvchi qismlarni yaratish uchun yuqori elastiklikka ega qotishmalar qo'llaniladi: buloqlar, kontaktorlarning ishchi qismlari. Qarshilik odatda minimal bo'lishi kerak. Ko'rinib turibdiki, yuqori darajadagi plastiklikka ega bo'lgan oddiy mis bu maqsadlar uchun mutlaqo yaroqsiz.
Yuqori yoki past termal kengayish koeffitsientiga ega qotishmalar. Birinchisi, tizimli ravishda asos bo'lib xizmat qiladigan bimetalik plitalarni yaratish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Ikkinchisi invar qotishmalari guruhini tashkil qiladi. Ko'pincha muhim joylarda talab qilinadi geometrik shakl. Filament ushlagichlarida (qimmatbaho volfram o'rnini bosuvchi) va shisha bilan birlashmada vakuum o'tkazmaydigan birikmalar. Ammo ko'pincha Invar qotishmalarining elektr energiyasiga aloqasi yo'q, ular dastgohlar va asboblarning bir qismi sifatida ishlatiladi.

Qarshilikni ohmik bilan bog'lash formulasi

Elektr o'tkazuvchanlikning fizik asoslari

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi elektr o'tkazuvchanligiga teskari deb tan olinadi. Zamonaviy nazariyada hozirgi avlod jarayoni qanday sodir bo'lishi to'liq aniqlanmagan. Fiziklar ko'pincha ilgari ilgari surilgan tushunchalar nuqtai nazaridan hech qanday tarzda tushuntirib bo'lmaydigan hodisani kuzatib, devorga urishadi. Bugungi kunda guruh nazariyasi dominant hisoblanadi. Moddaning tuzilishi haqidagi g'oyalarni rivojlantirishga qisqacha ekskursiya qilish talab etiladi.

Dastlab, modda musbat zaryadlangan modda bilan ifodalangan deb taxmin qilingan, elektronlar unda suzadi. Mutlaq harorat o'lchov birligi nomini olgan taniqli lord Kelvin (nee Tomson) shunday deb o'yladi. Rezerford birinchi marta atomlarning sayyora tuzilishi haqida faraz qildi. 1911 yilda ilgari surilgan nazariya alfa-nurlanishning katta dispersiyaga ega bo'lgan moddalar tomonidan burilishiga asoslanadi (alohida zarralar parvoz burchagini juda sezilarli darajada o'zgartirdi). Mavjud shartlarga asoslanib, muallif shunday xulosaga keldi: atomning musbat zaryadi kosmosning yadro deb ataladigan kichik hududida to'plangan. Parvoz burchagining kuchli og'ishining alohida holatlari haqiqati zarrachaning yo'li yadroga bevosita yaqin joyda o'tganligi bilan bog'liq.

Shunday qilib, geometrik o'lchamlarning chegaralari o'rnatiladi individual elementlar va uchun turli moddalar. Biz oltin yadroning diametri 15:00 mintaqasiga to'g'ri keladi degan xulosaga keldik (piko - o'nning salbiy o'n ikkinchi darajali prefiksi). Keyingi rivojlanish Moddalarning tuzilishi nazariyasi 1913 yilda Bor tomonidan amalga oshirilgan. Vodorod ionlarining xatti-harakatlarini kuzatish asosida u atomning zaryadi birlik, massasi esa kislorodning taxminan o'n oltidan bir qismi ekanligi aniqlandi, degan xulosaga keldi. Bor elektronni Kulon tomonidan aniqlangan tortishish kuchlari ushlab turishini taklif qildi. Shuning uchun, biror narsa yadroga tushishdan saqlaydi. Bor zarrachaning orbitada aylanishidan kelib chiqadigan markazdan qochma kuch aybdor, deb taklif qildi.

Tartibga muhim o'zgartirish Sommerfeld tomonidan kiritilgan. Orbitalarning elliptikligiga ruxsat berilgan, ikkitasi kiritilgan kvant raqamlari traektoriyani tavsiflovchi - n va k. Bor, Maksvellning model uchun nazariyasi muvaffaqiyatsizlikka uchraganini payqadi. Harakatlanuvchi zarracha fazoda magnit maydon hosil qilishi kerak, keyin elektron asta-sekin yadroga tushadi. Shuning uchun biz tan olishimiz kerak: kosmosga energiya nurlanishi sodir bo'lmaydigan orbitalar mavjud. Ko'rish oson: taxminlar bir-biriga zid, yana bir bor eslatib o'tadi: o'tkazgichning qarshiligi, jismoniy miqdor, bugungi kunda fiziklar tushuntirib bera olmaydilar.

Nega? Zonalar nazariyasi asos sifatida Bor postulatlarini tanladi, ularda aytilishicha: orbitalarning pozitsiyalari diskret, ular oldindan hisoblab chiqilgan, geometrik parametrlar qandaydir munosabatlar bilan bog'langan. Olimning xulosalarini to'lqin mexanikasi bilan to'ldirish kerak edi, chunki matematik modellar ba'zi hodisalarni tushuntirishga ojiz edi. Zamonaviy nazariya deydi: har bir modda uchun elektronlar holatida uchta zona mavjud:

Atomlar bilan kuchli bog'langan elektronlarning valentlik zonasi. Bog'lanishni buzish uchun juda ko'p energiya kerak bo'ladi. Valentlik zonasining elektronlari o'tkazuvchanlikda qatnashmaydi.
O'tkazuvchanlik zonasi, elektronlar, moddada maydon kuchi paydo bo'lganda, elektr tokini hosil qiladi (zaryad tashuvchilarning tartibli harakati).
Taqiqlangan zona elektronlar normal sharoitda bo'lolmaydigan energiya holatlari hududidir.

Jungning tushunarsiz tajribasi

Tarmoq nazariyasiga ko'ra, o'tkazgichning o'tkazuvchanlik zonasi valentlik zonasi bilan ustma-ust tushadi. Elektron bulut hosil bo'lib, kuchlanish tufayli osongina olib tashlanadi elektr maydoni, oqim hosil qiladi. Shu sababli, o'tkazgichning qarshiligi juda kichik. Bundan tashqari, olimlar elektron nima ekanligini tushuntirish uchun behuda harakatlar qilmoqdalar. Faqat elementar zarrachaning to'lqin va korpuskulyar xossalari borligi ma'lum. Heisenberg noaniqlik printsipi faktlarni o'z joyiga qo'yadi: 100% ehtimollik bilan elektron va energiyaning joylashishini bir vaqtning o'zida aniqlash mumkin emas.

Empirik qismga kelsak, olimlar Yangning elektronlar bilan tajribasi qiziqarli natija berishini payqashdi. Olim fotonlar oqimini qalqonning ikkita yaqin tirqishidan o'tkazdi, bir qator chekkalardan tashkil topgan interferentsiya namunasi olindi. Ular elektronlar bilan sinov o'tkazishni taklif qilishdi, qulash sodir bo'ldi:

Agar elektronlar ikkita tirqishni chetlab o'tib, nurda o'tsa, interferentsiya naqsh hosil bo'ladi. Fotonlar harakatlanayotganga o'xshaydi.
Agar elektronlar birma-bir yondirilsa, hech narsa o'zgarmaydi. Shuning uchun... bir zarra o'zidan aks etadi, bir vaqtning o'zida bir nechta joyda mavjudmi?
Keyin ular elektron qalqon tekisligidan o'tgan momentni tuzatishga harakat qila boshladilar. Va… shovqin naqshlari yo'qoldi. Yoriqlar qarshisida ikkita dog' bor edi.

Effektni tushuntirishga ojiz ilmiy nuqta ko'rish. Ma'lum bo'lishicha, elektronlar davom etayotgan kuzatish haqida "taxmin qiladilar", to'lqin xususiyatlarini namoyish qilishni to'xtatadilar. Zamonaviy fizika g'oyalarining cheklovlarini ko'rsatadi. Agar rohatlansangiz yaxshi bo'lardi! Boshqa bir fan odami zarrachalarni bo'shliqdan o'tib ketganda (ma'lum bir yo'nalishda uchib ketganda) kuzatishni taklif qildi. Va nima? Shunga qaramay, elektronlar endi to'lqin xususiyatlarini ko'rsatmaydi.

Ma'lum bo'lishicha, elementar zarralar vaqtga qaytdi. Ayni damda ular bo'shliqdan o'tib ketishdi. Kuzatuv bo'ladimi yoki yo'qligini bilib, kelajak siriga kirib bordi. Xulq-atvor haqiqatga qarab o'zgartirildi. Shubhasiz, javob buqalarning ko'ziga zarba bo'lishi mumkin emas. Bu sir hali ham hal qilinishini kutmoqda. Aytgancha, Eynshteynning 20-asr boshlarida ilgari surilgan nazariyasi hozirda rad etildi: tezligi yorug'lik tezligidan oshib ketadigan zarralar topildi.

Supero'tkazuvchilar qarshiligi qanday hosil bo'ladi?

Zamonaviy qarashlar shunday deydi: erkin elektronlar o'tkazgich bo'ylab taxminan 100 km / s tezlikda harakatlanadi. Ichkarida paydo bo'lgan maydonning ta'siri ostida drift buyurtma qilinadi. Tashuvchilarning kuchlanish chiziqlari bo'ylab harakatlanish tezligi kichik, daqiqada bir necha santimetr. Harakat jarayonida elektronlar kristall panjaraning atomlari bilan to'qnashadi, ma'lum miqdordagi energiya issiqlikka aylanadi. Va bu transformatsiyaning o'lchovi odatda o'tkazgichning qarshiligi deb ataladi. Qanchalik baland bo'lsa, shuncha ko'p elektr energiyasi issiqqa aylanadi. Bu isitgichlarning ishlash printsipi.

Kontekstga parallel ravishda materialning o'tkazuvchanligining raqamli ifodasi bo'lib, uni rasmda ko'rish mumkin. Qarshilikka erishish uchun birlikni belgilangan raqamga bo'lish kerak. Keyingi o'zgarishlar jarayoni yuqorida muhokama qilinadi. Ko'rinib turibdiki, qarshilik parametrlarga bog'liq - elektronlarning harorat harakati va ularning erkin yo'lining uzunligi, bu to'g'ridan-to'g'ri strukturaga olib keladi. kristall panjara moddalar. Tushuntirish - o'tkazgichlarning qarshiligi boshqacha. Misda alyuminiy kamroq bo'ladi.

§ 15. Elektr qarshiligi

Har qanday o'tkazgichdagi elektr zaryadlarining yo'naltirilgan harakati ushbu o'tkazgichning molekulalari va atomlari tomonidan to'sqinlik qiladi. Shuning uchun kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi qismi ham, ichki qismi ham (energiya manbasining o'zida) oqimning o'tishiga xalaqit beradi. Elektr zanjirining elektr tokining o'tishiga qarshiligini tavsiflovchi qiymat deyiladi elektr qarshilik.
Yopiq elektr zanjiriga kiritilgan elektr energiyasining manbai tashqi va ichki davrlarning qarshiligini engish uchun energiya sarflaydi.
Elektr qarshiligi harf bilan belgilanadi r va rasmda ko'rsatilganidek, diagrammalarda tasvirlangan. 14, a.

Qarshilik birligi - ohm. ohm shunday chiziqli o'tkazgichning elektr qarshiligi deb ataladi, unda bir voltning doimiy potentsial farqi bilan bir amperlik oqim oqadi, ya'ni.

Yuqori qarshiliklarni o'lchashda ming va million marta ko'proq ohm birliklari qo'llaniladi. Ular kiloohm deb ataladi ( com) va megohm ( Onam), 1 com = 1000 ohm; 1 Onam = 1 000 000 ohm.
IN turli moddalar turli xil miqdordagi erkin elektronlarni o'z ichiga oladi va bu elektronlar o'rtasida harakatlanadigan atomlar boshqacha tartibga ega. Shuning uchun o'tkazgichlarning elektr tokiga qarshiligi ular yasalgan materialga, uzunligi va maydoniga bog'liq. ko'ndalang kesim dirijyor. Agar bir xil materialning ikkita o'tkazgichlari taqqoslansa, u holda uzunroq o'tkazgich ko'proq qarshilikka ega teng maydonlar tasavvurlar va katta kesimli o'tkazgich teng uzunliklarda kamroq qarshilikka ega.
Supero'tkazuvchilar materialning elektr xususiyatlarini nisbiy baholash uchun uning qarshiligi xizmat qiladi. Qarshilik uzunligi 1 ga teng bo'lgan metall o'tkazgichning qarshiligi m va kesma maydoni 1 mm 2; r harfi bilan belgilanadi va bilan o'lchanadi
Qarshiligi r bo'lgan materialdan yasalgan o'tkazgich uzunligi bo'lsa l metr va tasavvurlar maydoni q kvadrat millimetr, keyin bu o'tkazgichning qarshiligi

Formula (18) shuni ko'rsatadiki, o'tkazgichning qarshiligi u ishlab chiqarilgan materialning qarshiligiga, shuningdek uning uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va tasavvurlar maydoniga teskari proportsionaldir.
Supero'tkazuvchilarning qarshiligi haroratga bog'liq. Metall o'tkazgichlarning qarshiligi harorat oshishi bilan ortadi. Bu bog'liqlik juda murakkab, ammo harorat o'zgarishining nisbatan tor diapazonida (taxminan 200 ° C gacha) har bir metall uchun ma'lum bir harorat deb ataladigan qarshilik koeffitsienti (alfa) mavjud deb taxmin qilishimiz mumkin. Supero'tkazuvchilar qarshiligining ortishi D r harorat 1 ° C ga o'zgarganda, 1 ga tegishli ohm dastlabki qarshilik.
Shunday qilib, qarshilikning harorat koeffitsienti

va qarshilik kuchayadi

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

qayerda r 1 - haroratda o'tkazgichning qarshiligi T 1 ;
r 2 - haroratda bir xil o'tkazgichning qarshiligi T 2 .
Qarshilikning harorat koeffitsienti ifodasini misol bilan tushuntiramiz. Faraz qilaylik, bir haroratda mis chiziqli sim T 1 = 15 ° qarshilikka ega r 1 = 50 ohm, va haroratda T 2 = 75° - r 2 - 62 ohm. Shuning uchun harorat 75 - 15 \u003d 60 ° ga o'zgarganda qarshilikning oshishi 62 - 50 \u003d 12 ni tashkil qiladi. ohm. Shunday qilib, haroratning 1 ° ga o'zgarishiga mos keladigan qarshilikning oshishi quyidagilarga teng:

Mis uchun qarshilikning harorat koeffitsienti qarshilikning 1 ga bo'lingan ortishiga teng ohm boshlang'ich qarshilik, ya'ni 50 ga bo'lingan:

Formula (20) asosida qarshiliklar o'rtasidagi munosabatni o'rnatish mumkin r 2 va r 1:

(21)

Shuni yodda tutish kerakki, bu formula faqat qarshilikning haroratga bog'liqligini taxminiy ifodasidir va 100 ° C dan yuqori haroratlarda qarshilikni o'lchash uchun ishlatib bo'lmaydi.
Sozlanishi qarshiliklar deyiladi reostatlar(14-rasm, b). Reostatlar nikrom kabi yuqori qarshilikka ega simdan qilingan. Reostatlarning qarshiligi teng ravishda yoki bosqichma-bosqich o'zgarishi mumkin. Suyuq reostatlar ham ishlatiladi, ular elektr tokini o'tkazadigan qandaydir eritma bilan to'ldirilgan metall idish, masalan, suvdagi soda eritmasi.
Supero'tkazuvchilarning elektr tokini o'tkazish qobiliyati qarshilikning o'zaro nisbati bo'lgan o'tkazuvchanlik bilan tavsiflanadi va harf bilan ko'rsatilgan. g. O'tkazuvchanlikning SI birligi (siemens).

Shunday qilib, o'tkazgichning qarshiligi va o'tkazuvchanligi o'rtasidagi bog'liqlik quyidagicha.

Elektr qarshiligi deganda, yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tishda tokni aniqlaydigan, elektr zaryadlarining erkin oqimini zaiflashtiradigan yoki inhibe qiladigan har qanday qarshilik tushuniladi.

Jpg?x15027" alt="(!LANG: Multimetr bilan qarshilikni o'lchash" width="600" height="490">!}

Multimetr bilan qarshilikni o'lchash

Qarshilikning fizik tushunchasi

Elektronlar yo'lda duch keladigan qarshilikka ko'ra, oqim o'tayotganda uyushtirilgan tarzda o'tkazgichda aylanadi. Bu qarshilik qanchalik past bo'lsa, elektronlar mikrokosmosdagi mavjud tartib shunchalik katta bo'ladi. Ammo qarshilik yuqori bo'lganida, ular bir-biri bilan to'qnashib, sirlasha boshlaydi issiqlik energiyasi. Shu munosabat bilan, o'tkazgichning harorati har doim bir oz ko'tariladi, kattaroq miqdorda, elektronlar ularning harakatiga qarshilik ko'rsatadi.

Ishlatilgan materiallar

Ma'lum bo'lgan barcha metallar, eng yaxshi o'tkazgichlarni o'z ichiga olgan oqimning o'tishiga ko'proq yoki kamroq chidamli. Oltin va kumush eng kam qarshilikka ega, ammo ular qimmat, shuning uchun eng ko'p ishlatiladigan material yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan misdir. Alyuminiy kichikroq miqyosda qo'llaniladi.

Nikrom simi oqimning o'tishiga eng yuqori qarshilikka ega (nikel (80%) va xrom (20%) qotishmasi). U rezistorlarda keng qo'llaniladi.

Yana bir keng tarqalgan rezistor material ugleroddir. Undan foydalanish uchun qattiq qarshiliklar va reostatlar ishlab chiqariladi elektron sxemalar. Ruxsat etilgan rezistorlar va potansiyometrlar oqim va kuchlanish qiymatlarini nazorat qilish uchun ishlatiladi, masalan, ovoz kuchaytirgichlarining ovozi va ohangini nazorat qilishda.

Qarshilikni hisoblash

Agar oqim va kuchlanish qiymatlari ma'lum bo'lsa, yuk qarshiligining qiymatini hisoblash uchun Ohm qonunidan olingan formuladan foydalaniladi:

O'lchov birligi Ohm.

Uchun ketma-ket ulanish rezistorlar uchun umumiy qarshilik individual qiymatlarni yig'ish orqali topiladi:

R = R1 + R2 + R3 + …..

Da parallel ulanish ifoda ishlatiladi:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Va uning parametrlari va ishlab chiqarish materialini hisobga olgan holda, sim uchun elektr qarshiligini qanday topish mumkin? Buning uchun boshqa qarshilik formulasi mavjud:

R \u003d r x l / S, bu erda:

l - simning uzunligi,
S - uning kesimining o'lchamlari,
r - sim materialining o'ziga xos hajmi qarshiligi.

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="(maksimal kenglik: 600px) 100vw, 600px">

Qarshilik formulasi

Telning geometrik o'lchamlarini o'lchash mumkin. Ammo ushbu formuladan foydalanib qarshilikni hisoblash uchun siz r koeffitsientini bilishingiz kerak.

Muhim! qiymatlarni yengish uchun hajm qarshiligi allaqachon hisoblab chiqilgan turli materiallar va maxsus jadvallarda umumlashtiriladi.

Koeffitsientning qiymati qarshilikni solishtirish imkonini beradi turli xil turlari ularga mos ravishda berilgan haroratda o'tkazgichlar jismoniy xususiyatlar hajmidan qat'iy nazar. Buni misollar bilan tushuntirish mumkin.

Elektr qarshiligini hisoblash misoli mis sim, 500 m uzunligi:

Agar sim qismining o'lchamlari noma'lum bo'lsa, uning diametrini kaliper bilan o'lchashingiz mumkin. Aytaylik, bu 1,6 mm;
Kesima maydonini hisoblashda quyidagi formuladan foydalaniladi:

Keyin S = 3,14 x (1,6 / 2)² = 2 mm²;

Jadvalga ko'ra, biz mis uchun r qiymatini topdik, 0,0172 Ohm x m / mm² ga teng;
Endi hisoblangan o'tkazgichning elektr qarshiligi quyidagicha bo'ladi:

R \u003d r x l / S \u003d 0,0172 x 500/2 \u003d 4,3 ohm.

Yana bir misol– 0,1 mm² kesimli nikromli sim, uzunligi 1 m:

Nikrom uchun r indeksi 1,1 Ohm x m / mm²;
R \u003d r x l / S \u003d 1,1 x 1 / 0,1 \u003d 11 ohm.

Ikki misol aniq ko'rsatadiki, metr uzunlikdagi nikromli sim va 20 baravar kichik tasavvurlar 500 metr mis simdan 2,5 baravar ko'p elektr qarshiligiga ega.

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

Ayrim metallarning qarshiligi

Muhim! Qarshilikka harorat ta'sir qiladi, uning oshishi bilan u ortadi va aksincha, pasayib boradi.

Empedans

Empedans - bu reaktiv yukni hisobga oladigan qarshilik uchun umumiy atama. Loop qarshiligini hisoblash o'zgaruvchan tok impedansni hisoblashdan iborat.

Rezistor ma'lum bir maqsad uchun qarshilik ko'rsatsa-da, reaktiv ba'zi elektr davri komponentlarining baxtsiz qo'shimcha mahsulotidir.

Ikki turdagi reaktivlik:

Induktiv. Bobinlar tomonidan yaratilgan. Hisoblash formulasi:

X (L) = 2p x f x L, bu erda:

f - joriy chastota (Hz),
L - indüktans (H);

Kapasitiv. Kondensatorlar tomonidan yaratilgan. Formula bo'yicha hisoblangan:

X (C) = 1/(2p x f x C),

Bu erda C - sig'im (F).

Uning faol hamkasbi singari, reaktivlik ohmlarda ifodalanadi va shuningdek, pastadir orqali oqim oqimini cheklaydi. Agar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sig'im va induktor bo'lsa, u holda umumiy qarshilik quyidagicha bo'ladi:

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

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

Aktiv, induktiv va sig'imli reaktivlik

Muhim! Reaktiv yukdan formulalar kelib chiqadi qiziqarli xususiyatlar. O'zgaruvchan tok va indüktans chastotasining ortishi bilan X (L) ortadi. Aksincha, chastota va sig'im qanchalik yuqori bo'lsa, X (C) kichikroq bo'ladi.

Empedansni topish (Z) faol va reaktiv komponentlarning oddiy qo'shilishi emas:

Z = √ (R² + X²).

1-misol

Quvvat chastotasi oqimi bo'lgan kontaktlarning zanglashiga olib kirishi 25 Ohm faol qarshilik va 0,7 H induktivlikka ega. Empedansni hisoblashingiz mumkin:

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

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

ph burchagi taxminan 83 darajaga teng.

2-misol

100 mikrofarad sig'imli va 12 ohm ichki qarshilikka ega bo'lgan kondansatör mavjud. Empedansni hisoblashingiz mumkin:

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

Internetda siz butun elektr davri yoki uning bo'limlarining qarshiligi va empedansini hisoblashni soddalashtirish uchun onlayn kalkulyatorni topishingiz mumkin. U erda siz faqat hisoblangan ma'lumotlarni saqlashingiz va hisob-kitob natijalarini yozib olishingiz kerak.

Video

Elektr qarshiligi va o'tkazuvchanligi haqida tushuncha

Elektr toki o'tadigan har qanday jism unga ma'lum bir qarshilikka ega. Supero'tkazuvchilar materialning u orqali elektr tokining o'tishini oldini olish xususiyatiga elektr qarshiligi deyiladi.

Elektron nazariya metall o'tkazgichlarning elektr qarshiligining mohiyatini shu tarzda tushuntiradi. Supero'tkazuvchilar bo'ylab harakatlanayotganda, erkin elektronlar yo'lda atomlar va boshqa elektronlarga son-sanoqsiz marta duch kelishadi va ular bilan o'zaro ta'sirlashib, muqarrar ravishda o'z energiyasining bir qismini yo'qotadilar. Elektronlar, xuddi ularning harakatiga qarshilik ko'rsatadi. Turli xil metall o'tkazgichlar har xil atom tuzilishi, elektr tokiga turli qarshilikka ega.

Suyuq o'tkazgichlar va gazlarning elektr tokining o'tishiga qarshiligini aynan xuddi shunday tushuntiradi. Ammo shuni unutmaslik kerakki, bu moddalarda elektronlar emas, balki molekulalarning zaryadlangan zarralari harakat paytida qarshilikka duch keladi.

Qarshilik R yoki r lotin harflari bilan ko'rsatilgan.

Elektr qarshiligining birligi sifatida ohm olinadi.

Om - 0 ° S haroratda 1 mm2 tasavvurlar bilan 106,3 sm balandlikdagi simob ustunining qarshiligi.

Agar, masalan, o'tkazgichning elektr qarshiligi 4 ohm bo'lsa, u quyidagicha yoziladi: R = 4 ohm yoki r = 4 ohm.

Katta qiymatning qarshiligini o'lchash uchun megohm deb nomlangan birlik qabul qilinadi.

Bir meg bir million ohmga teng.

Supero'tkazuvchilar qarshiligi qanchalik katta bo'lsa, u elektr tokini qanchalik yomon o'tkazadi va aksincha, o'tkazgichning qarshiligi qanchalik past bo'lsa, elektr tokining bu o'tkazgichdan o'tishi osonroq bo'ladi.

Shuning uchun o'tkazgichni tavsiflash uchun (u orqali elektr tokining o'tishi nuqtai nazaridan) nafaqat uning qarshiligini, balki qarshilikning o'zaro ta'sirini ham hisobga olish mumkin va o'tkazuvchanlik deb ataladi.

elektr o'tkazuvchanligi Materialning o'zidan elektr tokini o'tkazish qobiliyati deyiladi.

O'tkazuvchanlik qarshilikning o'zaro nisbati bo'lgani uchun u 1 / R sifatida ifodalanadi, o'tkazuvchanlik belgilanadi Lotin harfi g.

Supero'tkazuvchilar materialning ta'siri, uning o'lchamlari va atrof-muhit harorati elektr qarshiligining qiymati bo'yicha

Turli o'tkazgichlarning qarshiligi ular ishlab chiqarilgan materialga bog'liq. Elektr qarshiligini tavsiflash turli materiallar qarshilik deb atalmish tushunchani kiritdi.

Qarshilik uzunligi 1 m va tasavvurlar maydoni 1 mm2 bo'lgan o'tkazgichning qarshiligi. Qarshilik yunoncha p harfi bilan belgilanadi. Supero'tkazuvchilar ishlab chiqarilgan har bir material o'z qarshiligiga ega.

Masalan, misning qarshiligi 0,017 ga teng, ya'ni uzunligi 1 m va tasavvurlar 1 mm2 bo'lgan mis o'tkazgich 0,017 ohm qarshilikka ega. Alyuminiyning qarshiligi 0,03, temirning qarshiligi 0,12, konstantanning qarshiligi 0,48, nikromning qarshiligi 1-1,1 ga teng.

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi uning uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, ya'ni o'tkazgich qancha uzun bo'lsa, uning elektr qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi uning kesma maydoniga teskari proportsionaldir, ya'ni o'tkazgich qanchalik qalin bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik kam bo'ladi va aksincha, o'tkazgich qanchalik yupqa bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.

Ushbu munosabatni yaxshiroq tushunish uchun ikkita juft aloqa tomirlarini tasavvur qiling, bir juft tomirda nozik birlashtiruvchi trubka, ikkinchisi esa qalin. Ko'rinib turibdiki, tomirlardan biri (har bir juft) suv bilan to'ldirilgan bo'lsa, uning qalin trubka orqali boshqa idishga o'tishi yupqasiga qaraganda ancha tezroq sodir bo'ladi, ya'ni qalin trubka suv oqimiga kamroq qarshilik ko'rsatadi. suv. Xuddi shu tarzda, elektr tokining qalin o'tkazgichdan o'tishi nozik o'tkazgichdan ko'ra osonroqdir, ya'ni birinchisi unga ikkinchisiga qaraganda kamroq qarshilik ko'rsatadi.

Supero'tkazuvchilarning elektr qarshiligi ushbu o'tkazgich ishlab chiqarilgan materialning o'ziga xos qarshiligiga teng bo'lib, o'tkazgich uzunligiga ko'paytiriladi va o'tkazgichning tasavvurlar maydoniga bo'linadi.:

R = R l / S,

Qaerda - R - o'tkazgichning qarshiligi, ohm, l - o'tkazgich uzunligi m, S - o'tkazgichning tasavvurlar maydoni, mm 2.

Dumaloq o'tkazgichning ko'ndalang kesimi maydoni formula bo'yicha hisoblanadi:

S = p d 2/4

Qayerda p - doimiy qiymat 3,14 ga teng; d - o'tkazgichning diametri.

Shunday qilib, o'tkazgichning uzunligi aniqlanadi:

l = S R / p,

Ushbu formula, agar formulaga kiritilgan boshqa miqdorlar ma'lum bo'lsa, o'tkazgichning uzunligini, uning kesimini va qarshiligini aniqlash imkonini beradi.

Agar o'tkazgichning tasavvurlar maydonini aniqlash kerak bo'lsa, formula quyidagi shaklga tushiriladi:

S = R l / R

Xuddi shu formulani o'zgartirib, p ga nisbatan tenglikni yechib, o'tkazgichning qarshiligini topamiz:

R = R S / l

Oxirgi formula o'tkazgichning qarshiligi va o'lchamlari ma'lum bo'lgan va uning materiali noma'lum bo'lgan va bundan tashqari, uni aniqlash qiyin bo'lgan hollarda qo'llanilishi kerak. ko'rinish. Buning uchun o'tkazgichning qarshiligini aniqlash va jadvaldan foydalanib, bunday qarshilikka ega bo'lgan materialni topish kerak.

Supero'tkazuvchilar qarshiligiga ta'sir qiluvchi yana bir sabab - bu harorat.

Haroratning oshishi bilan metall o'tkazgichlarning qarshiligi ortib borishi va pasayganda kamayadi. Sof metall o'tkazgichlar uchun qarshilikning bu o'sishi yoki kamayishi deyarli bir xil va 1 ° S uchun o'rtacha 0,4% ni tashkil qiladi. Suyuq o'tkazgichlar va ko'mirning qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi.

Moddalar tuzilishining elektron nazariyasi harorat oshishi bilan metall o'tkazgichlarning qarshiligini oshirish uchun quyidagi tushuntirishlarni beradi. Qizdirilganda o'tkazgich issiqlik energiyasini oladi, bu muqarrar ravishda moddaning barcha atomlariga o'tkaziladi, buning natijasida ularning harakatining intensivligi oshadi. Atomlarning kuchayishi erkin elektronlarning yo'naltirilgan harakatiga ko'proq qarshilik ko'rsatadi, shuning uchun o'tkazgichning qarshiligi ortadi. Harorat pasayganda, bor Yaxshiroq sharoitlar elektronlarning yo'naltirilgan harakati uchun va o'tkazgichning qarshiligi pasayadi. Bu qiziqarli hodisani tushuntiradi - metallarning o'ta o'tkazuvchanligi.

Supero'tkazuvchanlik, ya'ni metallarning qarshiligining nolga kamayishi, ulkan bilan sodir bo'ladi salbiy harorat- 273° S, mutlaq nol deb ataladi. Mutlaq nol haroratda metall atomlari elektronlar harakatiga umuman to‘sqinlik qilmasdan, o‘z o‘rnida muzlab qolgandek tuyuladi.

Ohm qonuni elektr zanjirlarining asosiy qonunidir. Shu bilan birga, ko'plab tabiat hodisalarini tushuntirishga imkon beradi. Misol uchun, nima uchun elektr toki simlarga o'tirgan qushlarni "urmasligini" tushunish mumkin. Fizika uchun Ohm qonuni juda muhim. Uning bilimisiz barqaror elektr zanjirlarini yaratish mumkin emas yoki umuman elektronika bo'lmaydi.

Bog'liqlik I = I(U) va uning qiymati

Materiallarning qarshiligini kashf qilish tarixi to'g'ridan-to'g'ri oqim kuchlanishining xarakteristikasi bilan bog'liq. Bu nima? O'zgarmas elektr toki bo'lgan zanjirni olaylik va uning biron bir elementini ko'rib chiqamiz: chiroq, gaz trubkasi, metall o'tkazgich, elektrolit kolbasi va boshqalar.

Ko'rib chiqilayotgan elementga qo'llaniladigan U kuchlanishini (ko'pincha V deb ataladi) o'zgartirib, biz u orqali o'tadigan oqim kuchining (I) o'zgarishini kuzatamiz. Natijada, biz "elementning kuchlanish xarakteristikasi" deb ataladigan va uning elektr xususiyatlarining bevosita ko'rsatkichi bo'lgan I \u003d I (U) shakliga bog'liqlikni olamiz.

Volt-amper xarakteristikasi turli elementlar uchun boshqacha ko'rinishi mumkin. Uning eng oddiy shakli Georg Om (1789 - 1854) tomonidan amalga oshirilgan metall o'tkazgichni hisobga olgan holda olinadi.

Oqim kuchlanishining xarakteristikasi chiziqli munosabatlardir. Shuning uchun uning grafigi to'g'ri chiziqdir.

Eng oddiy shaklda qonun

Omning o'tkazgichlarning oqim kuchlanish xususiyatlariga oid tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, metall o'tkazgich ichidagi tok kuchi uning uchlaridagi potentsial farqga (I ~ U) proportsional va ma'lum bir koeffitsientga teskari proportsionaldir, ya'ni I ~ 1/R. Ushbu koeffitsient "o'tkazgichning qarshiligi" deb nomlana boshladi va elektr qarshiligini o'lchash birligi Ohm yoki V/A edi.

Yana bir narsani ta'kidlash joiz. Om qonuni ko'pincha zanjirlardagi qarshilikni hisoblash uchun ishlatiladi.

Qonun matni

Ohm qonuni shuni ko'rsatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bir qismidagi oqim kuchi (I) bu qismdagi kuchlanish bilan mutanosib va uning qarshiligiga teskari proportsionaldir.

Shuni ta'kidlash kerakki, bu shaklda qonun faqat zanjirning bir hil bo'limi uchun haqiqiy bo'lib qoladi. Bir hil - bu elektr zanjirining oqim manbai bo'lmagan qismi. Bir hil bo'lmagan zanjirda Ohm qonunidan qanday foydalanish quyida muhokama qilinadi.

Keyinchalik, qonun elektr zanjiridagi elektrolitlar eritmalari uchun o'z kuchini saqlab qolishi eksperimental ravishda aniqlandi.

Qarshilikning jismoniy ma'nosi

Qarshilik - bu elektr tokining o'tishini oldini olish uchun materiallar, moddalar yoki vositalarning xususiyati. Miqdoriy jihatdan 1 ohm qarshilik 1 A elektr tokining uchlarida 1 V kuchlanishdagi o'tkazgichda o'tishi mumkinligini anglatadi.

Maxsus elektr qarshiligi

Eksperimental ravishda o'tkazgichning elektr tokining qarshiligi uning o'lchamlariga bog'liqligi aniqlandi: uzunlik, kenglik, balandlik. Va shuningdek, uning shakli (shar, silindr) va u tayyorlangan material bo'yicha. Shunday qilib, masalan, bir hil silindrsimon o'tkazgichning qarshiligi formulasi quyidagicha bo'ladi: R \u003d p * l / S.

Agar ushbu formulaga s \u003d 1 m 2 va l \u003d 1 m qo'ysak, u holda R son jihatdan p ga teng bo'ladi. Bu erdan SIda o'tkazgichning qarshiligi koeffitsienti uchun o'lchov birligi hisoblanadi - bu Ohm * m.

Qarshilik formulasida p - tomonidan berilgan qarshilik koeffitsienti kimyoviy xossalari o'tkazgich ishlab chiqarilgan material.

Ohm qonunining differentsial shaklini ko'rib chiqish uchun yana bir nechta tushunchalarni ko'rib chiqish kerak.

Ma'lumki, elektr toki har qanday zaryadlangan zarrachalarning qat'iy tartibli harakatidir. Masalan, metallarda tok tashuvchilar elektronlar, o'tkazuvchi gazlarda esa ionlardir.

Keling, barcha oqim tashuvchilari bir hil bo'lganda, arzimas holatni olaylik - metall o'tkazgich. Ushbu o'tkazgichdagi cheksiz kichik hajmni aqliy ravishda ajratib ko'rsatamiz va berilgan hajmdagi elektronlarning o'rtacha (drift, tartibli) tezligini u bilan belgilaymiz. Keyinchalik, n hajm birligiga tok tashuvchilarning kontsentratsiyasini belgilaylik.

Endi u vektorga perpendikulyar dS cheksiz kichik maydonni chizamiz va tezlik bo'ylab balandligi u*dt bo'lgan cheksiz kichik silindrni quramiz, bu erda dt ko'rib chiqilayotgan hajmdagi barcha oqim tezligi tashuvchilari maydondan o'tishi uchun ketadigan vaqtni bildiradi. dS.

Bunday holda, q \u003d n * e * u * dS * dt ga teng zaryad elektronlar tomonidan maydon orqali o'tkaziladi, bu erda e elektronning zaryadidir. Shunday qilib, elektr tokining zichligi vektor j = n * e * u bo'lib, birlik maydoni orqali birlik vaqtga o'tkaziladigan zaryad miqdorini bildiradi.

Ohm qonunining differentsial ta'rifining afzalliklaridan biri shundaki, siz ko'pincha qarshilikni hisoblamasdan turib olishingiz mumkin.

Elektr zaryadi. Elektr maydon kuchi

Bilan birga maydon kuchi elektr zaryadi elektr nazariyasining asosiy parametridir. Shu bilan birga, ularning miqdoriy ko'rinishini olish mumkin oddiy tajribalar talabalar uchun mavjud.

Fikrlashning soddaligi uchun biz elektrostatik maydonni ko'rib chiqamiz. Bu elektr maydoni, bu vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi. Bunday maydonni statsionar elektr zaryadlari yaratish mumkin.

Bundan tashqari, bizning maqsadlarimiz uchun sinov to'lovi talab qilinadi. Uning quvvatida biz zaryadlangan jismdan foydalanamiz - shunchalik kichikki, u atrofdagi ob'ektlarda hech qanday buzilishlarni (zaryadlarni qayta taqsimlashga) qodir emas.

O'z navbatida, elektrostatik maydon ta'siri ostida bo'lgan fazoning bir nuqtasiga ketma-ket joylashtirilgan ikkita sinov zaryadini ko'rib chiqing. Ma'lum bo'lishicha, ayblovlar uning tomonidan vaqt o'zgarmas ta'sirga duchor bo'ladi. F 1 va F 2 zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchlar bo'lsin.

Eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirish natijasida F 1 va F 2 kuchlari bir yoki qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilganligi va ularning F 1 / F 2 nisbati sinov zaryadlanadigan fazodagi nuqtaga bog'liq emasligi aniqlandi. navbatma-navbat joylashtirildi. Binobarin, F 1 / F 2 nisbati faqat zaryadlarning o'ziga xos xususiyati bo'lib, hech qanday tarzda maydonga bog'liq emas.

Ochilish bu fakt jismlarning elektrlanishini tavsiflash imkonini berdi va keyinchalik elektr zaryadi deb nomlandi. Shunday qilib, ta'rifga ko'ra, q 1 / q 2 \u003d F 1 / F 2 olinadi, bu erda q 1 va q 2 - maydonning bir nuqtasida joylashgan zaryadlarning kattaligi va F 1 va F 2 - ta'sir qiluvchi kuchlar. maydondan olingan ayblovlar bo'yicha.

Bunday mulohazalar asosida turli zarrachalar zaryadlarining kattaliklari eksperimental tarzda aniqlandi. Shartli ravishda sinov to'lovlaridan birini nisbatga qo'yish birga teng, F 1 / F 2 nisbatini o'lchash orqali boshqa zaryadning qiymatini hisoblashingiz mumkin.

Har qanday elektr maydonini ma'lum zaryad bilan tavsiflash mumkin. Shunday qilib, tinch holatda birlik sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuch elektr maydon kuchi deb ataladi va E bilan belgilanadi. Zaryadning ta'rifidan biz kuch vektorining quyidagi ko'rinishga ega ekanligini bilib olamiz: E = F/q.

j va E vektorlarining ulanishi. Om qonunining yana bir shakli

Shuni ham yodda tutingki, silindrning qarshiligining ta'rifi bir xil materialdan yasalgan simlarga umumlashtirilishi mumkin. Bunday holda, qarshilik formulasidan kesma maydoni simning kesimiga teng bo'ladi va l - uning uzunligi.