Постоянный ток

Электрическое сопротивление

Среда, в которой протекает электрический ток оказывает сопротивление электрическому току, которое сопровождается превращением энергии электрического поля в другой вид энергии (тепло, свет, движение массы и зарядов и т.п.). Обычно, когда говорят про электрическое сопротивление, то под этим подразумевается сопротивление металлического проводника и соответственно речь идёт об электрическом токе в проводниках, иначе говоря речь идет о проводниках первого рода.

Свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока называется электрическим сопротивлением проводника.

Суть физического явления сопротивления металлических проводников заключается в следующем. В металлах имеются свободные электроны и при движении своем движении по проводнику они на своём пути встречают другие свободные электроны с которыми неизбежно взаимодействуют. Так как все электроны имеют одинаковую полярность заряда, то все эти столкновения ничто иное как проявление кулоновских сил. Одноименные (однополярные) заряды отталкиваются.

Правильнее говорить даже не о том, что свободные электроны сталкиваются, а вернее сказать, что они отталкиваются друг от друга, что приводит не к однонаправленному движению этих свободных электронов, а наоборот, ко всяким нарушениям, к ликвидации однонаправленного движения. В результате такой какофонии в проводнике, часть электронов теряет свою энергию движения через преобразование её в излучение. Поэтому мы наблюдаем нагрев проводника при прохождении по нему электрического тока, а нагрев и есть излучение, причём оно может быть видимым как в лампе накаливания. Это явление и называется сопротивлением проводника и ее величину можно измерить.

Различные металлы и сплавы по разному оказывают сопротивление электрическому току. Наименьшее сопротивление наблюдается у серебра, затем идет медь, алюминий, вольфрам, цинк, сталь и т.д. Наиболее часто применяемым материалом для проводников оказалась медь благодаря не только своей малой величине удельного сопротивления, но и своим физико-механическим свойствам (гибкости). Конкурентом меди является серебро, но оно дороже меди, а выигрыш по сопротивлению не оправдывается в экономическом отношении. С другой стороны алюминий мог бы потеснить медь, но этот металл не такой гибкий как медь, слишком ломкий особенно при малых сечениях провода. Алюминий имеет смысл применять в качестве шинопроводов, которые часто представляют из себя длинные полосы с шириной более 1,5 см, прямоугольные в сечении с толщиной от 4 мм.

Электрическое сопротивление обозначается буквой r или R и в системе единиц СИ измеряется в Омах.

Ом — сопротивление проводника, в котором при напряжении на его концах, равном одному Вольту, устанавливается ток, равный одному Амперу.

Единица измерения сопротивления

Опытным путём установлено, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного, что математически можно выразить в виде формулы:

Удельное сопротивление

Удельным сопротивлением материала называется сопротивление проводника из этого материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20°С.

Таблица удельное сопротивление металлов

Было установлено, что сопротивление всех металлических проводников с увеличением температуры возрастает, сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Также есть такие материалы, а точнее сплавы как нихром и константант, и некоторые другие, сопротивление которых при росте температуры практически не меняется.

Величина сопротивления проводников при изменении температуры от t0 до t определяется по формуле:

Расчет сопротивления проводника

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью. Проводимость принято обозначать буквой g и ее выражают формулой:

Проводимость

В системе СИ единицей измерение проводимости является сименс (См, или S). В соответствии с формулой 1 См = 1 Ом-1

Различные варианты сопротивлений

На практике сопротивления представляют собой различные электротехнические изделия такие как: реостаты, магазины сопротивлений, а также различные проволочные и непроволочные сопротивления. На всех постоянных сопротивлениях указывается их величина, а также допустимая электрическая мощность на которую расчитанна конструкция сопротивления. На реостатах (переменные сопротивления) указан диапазон сопротивления, который можно выставить с помощью регулятора (ручка, регулировочный винт и т.п.). Магазины сопротивлений применяют для калибровки измерительных приборов, там где надо использовать значения сопротивлений с высокой точностью.

Дата: 08.04.2019

© Валентин Григорьев



Возможно Вам будут интересны следующие статьи из этого раздела:

Если Вы не нашли ничего интересного в этом разделе, тогда Вам следует воспользоваться левым вертикальным меню, чтобы попасть в интересующий Вас раздел сайта.