Содержание

Формула сопротивления тока. Как найти электрическое сопротивление по закону Ома.

В сфере электрики и электроники такая вещь (и понятие) как сопротивление встречается повсеместно. Хоть может и показаться, что электрическое сопротивление это плохо, так как она препятствует свободному течению электрических зарядов по проводникам, но это не совсем так. Возможно вы уже сталкивались с тем, что во всем нужна своя мера. Любой вид энергии (в нашем случае электрической, электромагнитной) в той или иной системе нуждается в своем определенном количестве. Если энергии становится больше или меньше нужной меры, то как правило возникают различные нарушения правильной ее работы. Так что сопротивление в определенных случаях это даже очень хорошо.

Ну, а какая есть формула сопротивления тока? Основополагающей формулой, по которой можно найти электрическое сопротивление является та, которая исходит из обычного закона Ома.

Сама формула электрического сопротивления выражается так — сопротивление это отношение напряжения к силе тока.

То есть, чтобы найти электрическое сопротивление нужно напряжение (разность потенциалов) разделить на силу тока. Все очень просто. Единицей измерения электрического сопротивления является «Ом» (названная в честь своего ученого открывателя). Напряжение измеряется в вольтах, а сила тока в амперах. В итоге мы имеем, 1 Ом равен 1 вольт деленный на 1 ампер. Используется и другие более крупные единицы измерения сопротивления — это килоомы (1 кОм = 1000 Ом), мегаомы (1 мОм = 1000 кОм = 1000 000 Ом).

Но всеже есть одно НО! Формулу нахождения сопротивления по закону Ома можно применять для постоянного и переменного тока лишь при наличии именно активного сопротивления (обычные резисторы, нагреватели, лампы накаливания и т.д.). Для случая реактивного сопротивления используется немного другая формула сопротивления тока. Она учитывает кроме напряжения и силы тока еще частоту, индуктивность, ёмкость.

Помимо этих формул еще можно привести такую, которая показывает зависимость сопротивления от вида и размеров проводника.

Формула сопротивления тока уже будет содержать такие понятия как сечение проводника, его длина, удельное сопротивления (зависящее от конкретного материала).

А что собственно представляет собой это самое электрическое сопротивление? Думаю не лишним будет пояснить это. Итак, из физики нам известно, что любой проводник имеет так называемую кристаллическую решетку, состоящую из атомов и молекул, соединенных достаточно жесткими связями, что формирует устойчивую, фиксированную структуру. Атомы имеют ядро (состоящее из протонов и нейтронов), у которого положительный заряд. Вокруг ядра вращаются более мелкие частицы, называемые электронами, имеющими отрицательный электрический заряд.

Так вот, те электроны, что удалены от ядра дальше всего могут достаточно легко отрываться от своего атома и переходить к соседнему. При определенных условиях, а именно при подключении внешнего источника питания (а конкретнее внешнего электромагнитного поля) эти свободные электроны могут уже перемещаться упорядоченно в одном направлении.

что порождает электрический ток. Но при своем движении электроны постоянно сталкиваются с другими атомами, что находятся на их пути. Вот именно это и является фактором электрического сопротивления. Следовательно предположить, что чем длиннее и тоньше будет проводник, тем больше препятствий будет на пути движения электронов, тем больше будет электрическое сопротивление. Ну, а еще одни проводники, в силу особенностей своей кристаллической решетки, будут иметь большее сопротивление, а другие — меньшее.

Напряжение можно еще сравнить с давлением (по аналогии с водой в трубах, к примеру), электрический ток это упорядоченное движение заряженных частиц, то есть в прямом смысле «поток зарядов (их количество, которое движется в одном направлении)». Вот и получается, что чем больше мы имеем (видим) напряжение на определенном участке электрической цепи (давление воды в водопроводе), при определенном потоке электронов, тем значит больше будет электрическое сопротивление, которое оказывается на движение этого самого потока электрических зарядов, внутри проводника.

Все логично.

P.S. Если хорошо уметь представлять те физические процессы, что происходят внутри электрических схем, цепей, будет намного проще понять их изначальную суть. После этого любая формула становится более понятной, с точки зрения зависимости определенных физических величин. Это уже не просто набор каких-то знаков, это конкретная зависимость единиц измерения, что строго отображают в теории то, что работает на практике (в схемах, электрических устройствах и т.д.).

Удельное эл сопротивление формула. Удельное сопротивление проводников: меди, алюминия, стали

Вещества и материалы, способные проводить электрический ток, называют проводниками. Остальные относят к диэлектрикам. Но чистых диэлектриков не бывает, все они тоже проводят ток, но его величина очень мала.

Но и проводники по-разному проводят ток. Согласно формуле Георга Ома, ток, протекающий через проводник, линейно пропорционален величине приложенного к нему напряжения, и обратно пропорционален величине, называемой сопротивлением.

Единицу измерения сопротивления назвали Омом в честь ученого, открывшего эту зависимость. Но выяснилось, что проводники, изготовленные из разных материалов и имеющие одинаковые геометрические размеры, обладают разным электрическим сопротивлением. Чтобы определить сопротивление проводника известного длины и сечения, ввели понятие удельного сопротивления — коэффициента, зависящего от материала.


В итоге сопротивление проводника известной длины и сечения будет равно


Удельное сопротивление применимо не только к твердым материалам, но и к жидкостям. Но его величина зависит еще и от примесей или других компонентов в исходном материале. Чистая вода не проводит электрический ток, являясь диэлектриком. Но в природе дистиллированной воды не бывает, в ней всегда встречаются соли, бактерии и другие примеси. Этот коктейль – проводник электрического тока, обладающий удельным сопротивлением.


Внедряя в металлы различные добавки, получают новые материалы – сплавы , удельное сопротивление которых отличается от того, что было у исходного материала, даже если добавка в него в процентном соотношении незначительна.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Удельные сопротивления материалов приводятся в справочниках для температуры, близкой к комнатной (20 °С). При увеличении температуры увеличивается сопротивление материала. Почему так происходит?

Электрического тока внутри материала проводят свободные электроны . Они под действием электрического поля отрываются от своих атомов и перемещаются между ними в направлении, заданным этим полем. Атомы вещества образуют кристаллическую решетку, между узлами которой и движется поток электронов, называемый еще «электронным газом». Под действием температуры узлы решетки (атомы) колеблются. Сами электроны тоже движутся не по прямой, а по запутанной траектории. При этом они часто сталкиваются с атомами, изменяя траекторию движения. В некоторые моменты времени электроны могут двигаться в сторону, обратную направлению электрического тока.

С увеличением температуры амплитуда колебаний атомов увеличивается. Соударение электронов с ними происходит чаще, движение потока электронов замедляется. Физически это выражается в увеличении удельного сопротивления.

Примером использования зависимости удельного сопротивления от температуры служит работа лампы накаливания. Вольфрамовая спираль, из которой сделана нить накала, в момент включения имеет малое удельное сопротивление. Бросок тока в момент включения быстро ее разогревает, удельное сопротивление увеличивается, а ток – уменьшается, становясь номинальным.

Тот же процесс происходит и с нагревательными элементами из нихрома. Поэтому и рассчитать их рабочий режим, определив длину нихромовой проволоки известного сечения для создания требуемого сопротивления, не получается. Для расчетов нужно удельное сопротивление нагретой проволоки, а в справочниках приведены значения для комнатной температуры. Поэтому итоговую длину спирали из нихрома подгоняют экспериментально. Расчетами же определяют примерную длину, а при подгонке понемногу укорачивают нить участок за участком.

Температурный коэффициент сопротивления

Но не во всех устройствах наличие зависимости удельного сопротивления проводников от температуры приносит пользу.

В измерительной технике изменение сопротивления элементов схемы приводит к появлению погрешности.

Для количественного определения зависимости сопротивления материала от температуры введено понятие температурного коэффициента сопротивления (ТКС) . Он показывает, насколько изменяется сопротивление материала при изменении температуры на 1°С.

Для изготовления электронных компонентов – резисторов, используемых в схемах измерительной аппаратуры, применяются материалы с низким ТКС. Они стоят дороже, но зато параметры устройства не изменяются в широком диапазоне температур окружающей среды.

Но свойства материалов с высоким ТКС тоже используются. Работа некоторых датчиков температуры основана на изменении сопротивления материала, из которого изготовлен измерительный элемент. Для этого нужно поддерживать стабильное напряжение питания и измерять ток, проходящий через элемент. Откалибровав шкалу прибора, измеряющего ток, по образцовому термометру, получают электронный измеритель температуры.

Этот принцип используется не только для измерений, но и для датчиков перегрева. Отключающих устройство при возникновении ненормальных режимов работы, приводящих к перегреву обмоток трансформаторов или силовых полупроводниковых элементов.

Используются в электротехнике и элементы, изменяющие свое сопротивление не от температуры окружающей среды, а от тока через них – терморезисторы . Пример их использования – системы размагничивания электронно-лучевых трубок телевизоров и мониторов. При подаче напряжения сопротивление резистора минимально, ток через него проходит в катушку размагничивания. Но этот же ток нагревает материал терморезистора. Его сопротивление увеличивается, уменьшая ток и напряжение на катушке. И так – до полного его исчезновения. В итоге на катушку подается синусоидальное напряжение с плавно уменьшающейся амплитудой, создающее в ее пространстве такое же магнитное поле. Результат – к моменту разогрева нити накала трубки она уже размагничена. А схема управления остается в запертом состоянии, пока аппарат не выключат.

Тогда терморезисторы остынут и будут готовы к работе снова.

Явление сверхпроводимости

А что будет, если температуру материала уменьшать? Удельное сопротивление будет уменьшаться. Есть предел, до которого уменьшается температура, называемый абсолютным нулем . Это —273°С . Ниже этого предела температур не бывает. При этом значении удельное сопротивление любого проводника равно нулю.

При абсолютном нуле атомы кристаллической решетки перестают колебаться. В итоге электронное облако движется между узлами решетки, не соударяясь с ними. Сопротивление материала становится равным нулю, что открывает возможности для получения бесконечно больших токов в проводниках небольших сечений.

Явление сверхпроводимости открывает новые горизонты для развития электротехники. Но пока еще существуют сложности, связанные с получением в бытовых условиях сверхнизких температур, необходимых для создания этого эффекта. Когда проблемы будут решены, электротехника перейдет на новый уровень развития.

Примеры использования значений удельного сопротивления при расчетах

Мы уже познакомились с принципами расчета длины нихромовой проволоки для изготовления нагревательного элемента. Но есть и другие ситуации, когда необходимы знания удельных сопротивлений материалов.

Для расчета контуров заземляющих устройств используются коэффициенты, соответствующие типовым грунтам. Если же тип грунта в месте устройства контура заземления неизвестен, то для правильных расчетов предварительно измеряют его удельное сопротивление. Так результаты расчетов оказываются точнее, что исключает подгонку параметров контура при изготовлении: добавление числа электродов, приводящее к увеличению геометрических размеров заземляющего устройства.


Удельное сопротивление материалов, из которых изготовлены кабельные линии и шинопроводы, используется для расчетов их активного сопротивления. В дальнейшем при номинальном токе нагрузки с его помощью рассчитывается величина напряжения в конце линии . Если его величина окажется недостаточной, то заблаговременно увеличивают сечения токопроводов.

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r .

За единицу электрического сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С.

Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/R ,обозначается проводимость латинской буквой g.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления

Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,017 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа – 0,12, удельное сопротивление константана – 0,48, удельное сопротивление нихрома – 1-1,1.



Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой – толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :

R = р l / S ,

Где – R – сопротивление проводника, ом, l – длина в проводника в м, S – площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = π d 2 / 4

Где π – постоянная величина, равная 3,14; d – диаметр проводника.

А так определяется длина проводника:

l = S R / p ,

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

S = р l / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

р = R S / l

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .

Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°C . Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление – сверхпроводимость металлов .

Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре – 273° C , называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.


    Удельное сопротивление железа, алюминия и других проводников

    Передача электроэнергии на дальние расстояния требует заботиться о минимизации потерь, происходящих от преодоления током сопротивления проводников, составляющих электрическую линию. Разумеется, это не значит, что подобные потери, происходящие уже конкретно в цепях и устройствах потребления, не играют роли.

    Поэтому важно знать параметры всех используемых элементов и материалов. И не только электрические, но и механические. И иметь в распоряжении какие-то удобные справочные материалы, позволяющие сравнивать характеристики разных материалов и выбирать для проектирования и работы именно то, что будет оптимальным в конкретной ситуации.В линиях передачи энергии, где задачей ставится наиболее продуктивно, то есть с высоким КПД, довести энергию до потребителя, учитывается как экономика потерь, так и механика самих линий. От механики – то есть устройства и расположения проводников, изоляторов, опор, повышающих/понижающих трансформаторов, веса и прочности всех конструкций, включая провода, растянутые на больших расстояниях, а также от выбранных для выполнения каждого элемента конструкции материалов, зависит и конечная экономическая эффективность линии, ее работы и затрат на эксплуатацию. Кроме того, в линиях, передающих электроэнергию, более высоки требования на обеспечение безопасности как самих линий, так и всего окружающего, где они проходят. А это добавляет затрат как на обеспечение проводки электроэнергии, так и на дополнительный запас прочности всех конструкций.

    Для сравнения данные обычно приводятся к единому, сопоставимому виду. Зачастую к таким характеристикам добавляется эпитет «удельный», а сами значения рассматриваются на неких унифицированных по физическим параметрам эталонах. Например, удельное электрическое сопротивление – это сопротивление (ом) проводника, выполненного из какого-то металла (меди, алюминия, стали, вольфрама, золота), имеющего единичную длину и единичное сечение в используемой системе единиц измерения (обычно в СИ). Кроме того, оговаривается температура, так как при нагревании сопротивление проводников может вести себя по-разному. За основу берутся нормальные средние условия эксплуатации – при 20 градусах Цельсия. А там, где важны свойства при изменении параметров среды (температуры, давления), вводятся коэффициенты и составляются дополнительные таблицы и графики зависимостей.

    Виды удельного сопротивления

    Так как сопротивление бывает:

    • активное – или омическое, резистивное, – происходящее от затрат электроэнергии на нагревание проводника (металла) при прохождении в нем электрического тока, и
    • реактивное – емкостное или индуктивное, – которое происходит от неизбежных потерь на создание всякими изменениями тока, проходящего через проводник электрических полей, то и удельное сопротивление проводника бывает двух разновидностей:
  1. Удельное электрическое сопротивление постоянному току (имеющее резистивный характер) и
  2. Удельное электрическое сопротивление переменному току (имеющее реактивный характер).

Здесь удельное сопротивление 2 типа является величиной комплексной, оно состоит из двух компонент ТП – активной и реактивной, так как резистивное сопротивление существует всегда при прохождении тока, независимо от его характера, а реактивное бывает только при любом изменении тока в цепях. В цепях постоянного тока реактивное сопротивление возникает только при переходных процессах, которые связаны с включением тока (изменение тока от 0 до номинала) или выключением (перепад от номинала до 0). И их учитывают обычно только при проектировании защиты от перегрузок.

В цепях же переменного тока явления, связанные с реактивными сопротивлениями, гораздо более многообразны. Они зависят не только от собственно прохождения тока через некоторое сечение, но и от формы проводника, причем зависимость не является линейной.


Дело в том, что переменный ток наводит электрическое поле как вокруг проводника, по которому протекает, так и в самом проводнике. И от этого поля возникают вихревые токи, которые дают эффект «выталкивания» собственно основного движения зарядов, из глубины всего сечения проводника на его поверхность, так называемый «скин-эффект» (от skin – кожа). Получается, вихревые токи как бы «воруют» у проводника его сечение. Ток течет в некотором слое, близком к поверхности, остальная толщина проводника остается неиспользуемой, она не уменьшает его сопротивление, и увеличивать толщину проводников просто нет смысла. Особенно на больших частотах. Поэтому для переменного тока измеряют сопротивления в таких сечениях проводников, где все его сечение можно считать приповерхностным. Такой провод называется тонким, его толщина равна удвоенной глубине этого поверхностного слоя, куда вихревые токи и вытесняют текущий в проводнике полезный основной ток.


Разумеется, уменьшением толщины круглых в сечении проводов не исчерпывается эффективное проведение переменного тока. Проводник можно утончить, но при этом сделать его плоским в виде ленты, тогда сечение будет выше, чем у круглого провода, соответственно, и сопротивление ниже. Кроме того, простое увеличение площади поверхности даст эффект увеличения эффективного сечения. Того же можно добиться, используя многожильный провод вместо одножильного, к тому же, многожилка по гибкости превосходит одножилку, что часто тоже бывает ценно. С другой стороны, принимая во внимание скин-эффект в проводах, можно сделать провода композитными, выполнив сердцевину из металла, обладающего хорошими прочностными характеристиками, например, стали, но невысокими электрическими. При этом поверх стали делается алюминиевая оплетка, имеющая меньшее удельное сопротивление.


Кроме скин-эффекта на протекание переменного тока в проводниках влияет возбуждение вихревых токов в окружающих проводниках. Такие токи называются токами наводки, и они наводятся как в металлах, не играющих роль проводки (несущие элементы конструкций), так и в проводах всего проводящего комплекса – играющих роль проводов других фаз, нулевых, заземляющих.

Все перечисленные явления встречаются во всех конструкциях, связанных с электричеством, это еще более усиливает важность иметь в своем распоряжении сводные справочные сведения по самым разным материалам.

Удельное сопротивление для проводников измеряется очень чувствительными и точными приборами, так как для проводки и выбираются металлы, имеющие самое низкое сопротивление -порядка ом *10-6 на метр длины и кв. мм. сечения. Для измерения же удельного сопротивления изоляции нужны приборы, наоборот, имеющие диапазоны очень больших значений сопротивления – обычно это мегомы. Понятно, что проводники обязаны хорошо проводить, а изоляторы хорошо изолировать.

Таблица

Железо как проводник в электротехнике

Железо – самый распространенный в природе и технике металл (после водорода, который металлом тоже является). Он и самый дешевый, и имеет прекрасные прочностные характеристики, поэтому применяется повсюду как основа прочности различных конструкций.

В электротехнике в качестве проводника железо используется в виде стальных гибких проводов там, где нужна физическая прочность и гибкость, а нужное сопротивление может быть достигнуто за счет соответствующего сечения.

Имея таблицу удельных сопротивлений различных металлов и сплавов, можно посчитать сечения проводов, выполненных из разных проводников.

В качестве примера попробуем найти электрически эквивалентное сечение проводников из разных материалов: проволоки медной, вольфрамовой, никелиновой и железной. За исходную возьмем проволоку алюминиевую сечением 2,5 мм.

Нам нужно, чтобы на длине в 1 м сопротивление провода из всех этих металлов равнялось сопротивлению исходной. Сопротивление алюминия на 1 м длины и 2,5 мм сечения будет равно

, где R – сопротивление, ρ – удельное сопротивление металла из таблицы, S – площадь сечения, L – длина.

Подставив исходные значения, получим сопротивление метрового куска провода алюминия в омах.

После этого разрешим формулу относительно S

, будем подставлять значения из таблицы и получать площади сечений для разных металлов.

Так как удельное сопротивление в таблице измерено на проводе длиной в 1 м, в микроомах на 1 мм2 сечения, то у нас и получилось оно в микроомах. Чтобы получить его в омах, нужно умножить значение на 10-6. Но число ом с 6 нулями после запятой нам получать совсем не обязательно, так как конечный результат все равно находим в мм2.

Как видим, сопротивление железа достаточно большое, проволока получается толстая.


Но существуют материалы, у которых оно еще больше, например, никелин или константан.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Таблица удельного электрического сопротивления металлов и сплавов в электротехнике

Главная > у >


Удельное сопротивление металлов.
Удельное сопротивление сплавов.
Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава. comments powered by HyperComments

tab.wikimassa.org

Удельное электрическое сопротивление | Мир сварки

Удельное электрическое сопротивление материалов

Удельное электрическое сопротивление (удельное сопротивление) – способность вещества препятствовать прохождению электрического тока.

Единица измерения (СИ) – Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм2/м.

Материал Температура, °С Удельное электрическоесопротивление, Ом·м
Металлы
Алюминий200,028·10-6
Бериллий200,036·10-6
Бронза фосфористая200,08·10-6
Ванадий200,196·10-6
Вольфрам200,055·10-6
Гафний200,322·10-6
Дюралюминий200,034·10-6
Железо200,097·10-6
Золото200,024·10-6
Иридий200,063·10-6
Кадмий200,076·10-6
Калий200,066·10-6
Кальций200,046·10-6
Кобальт200,097·10-6
Кремний270,58·10-4
Латунь200,075·10-6
Магний200,045·10-6
Марганец200,050·10-6
Медь200,017·10-6
Магний200,054·10-6
Молибден200,057·10-6
Натрий200,047·10-6
Никель200,073·10-6
Ниобий200,152·10-6
Олово200,113·10-6
Палладий200,107·10-6
Платина200,110·10-6
Родий200,047·10-6
Ртуть200,958·10-6
Свинец200,221·10-6
Серебро200,016·10-6
Сталь200,12·10-6
Тантал200,146·10-6
Титан200,54·10-6
Хром200,131·10-6
Цинк200,061·10-6
Цирконий200,45·10-6
Чугун200,65·10-6
Пластмассы
Гетинакс20109–1012
Капрон201010–1011
Лавсан201014–1016
Органическое стекло201011–1013
Пенопласт201011
Поливинилхлорид201010–1012
Полистирол201013–1015
Полиэтилен201015
Стеклотекстолит201011–1012
Текстолит20107–1010
Целлулоид20109
Эбонит201012–1014
Резины
Резина201011–1012
Жидкости
Масло трансформаторное201010–1013
Газы
Воздух01015–1018
Дерево
Древесина сухая20109–1010
Минералы
Кварц230109
Слюда201011–1015
Различные материалы
Стекло20109–1013
ЛИТЕРАТУРА
  • Альфа и омега. Краткий справочник / Таллин: Принтэст, 1991 – 448 с.
  • Справочник по элементарной физике / Н.Н. Кошкин, М.Г. Ширкевич. М., Наука. 1976. 256 с.
  • Справочник по сварке цветных металлов / С.М. Гуревич. Киев.: Наукова думка. 1990. 512 с.

weldworld.ru

Удельное сопротивление металлов, электролитов и веществ (Таблица)

Удельное сопротивление металлов и изоляторов

В справочной таблице даны значения удельного сопротивления р некоторых металлов и изоляторов при температуре 18-20° С, выраженные в ом·см. Величина р для металлов в сильной степени зависит от примесей, в таблице даны значения р для химически чистых металлов, для изоляторов даны приближенно. Металлы и изоляторы расположены в таблице в порядке возрастающих значений р.

Таблица удельное сопротивление металлов

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Чистые металлы

104 ρ (ом·см)

Алюминий

Дюралюминий

Платинит 2)

Аргентан

Марганец

Манганин

Вольфрам

Константан

Молибден

Сплав Вуда 3)

Сплав Розе 4)

Палладий

Фехраль 6)

Таблица удельное сопротивление изоляторов

Изоляторы

Изоляторы

Дерево сухое

Целлулоид

Канифоль

Гетинакс

Кварц _|_ оси

Стекло натр

Полистирол

Стекло пирекс

Кварц || оси

Кварц плавленый

Удельное сопротивление чистых металлов при низких температурах

В таблице даны значения удельного сопротивления (в ом·см) некоторых чистых металлов при низких температурах (0°С).

Отношение сопротивлении Rt/Rq чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

В справочной таблице дано отношение Rt/Rq сопротивлений чистых металлов при температуре Т °К и 273° К.

Чистые металлы

Алюминий

Вольфрам

Молибден

Удельное сопротивление электролитов

В таблице даны значения удельного сопротивления электролитов в ом·см при температуре 18° С. Концентрация растворов с дана в процентах, которые определяют число граммов безводной соли или кислоты в 100 г раствора.

Источник информации: КРАТКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК/ Том 1, – М.: 1960.

infotables.ru

Удельное электрическое сопротивление – сталь

Cтраница 1

Удельное электрическое сопротивление стали возрастает с ростом температуры, причем наибольшие изменения наблюдаются при нагреве до температуры точки Кюри. После точки Кюри величина удельного электросопротивления изменяется незначительно и при температурах выше 1000 С практически остается постоянной.  

Ввиду большого удельного электрического сопротивления стали эти iuKii создают НсОольшое замедление в спадании потока. В контакторах на 100 а время отпадания составляет 0 07 сек, а в контакторах 600 а-0 23 сек. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к контакторам серии КМВ, которые предназначены для включения и отключения электромагнитов приводов масляных выключателей, электромагнитный механизм у этих контакторов допускает регулировку напряжения срабатывания и напряжения отпускания за счет регулировки силы возвратной пружины и специальной отрывной пружины. Контакторы типа КМВ должны работать при глубокой посадке напряжения. Поэтому минимальное напряжение срабатывания у этих контакторов может спускаться до 65 % UH. Такое низкое напряжение срабатывания приводит к тому, что при номинальном напряжении через обмотку протекает ток, приводящий к повышенному нагреву катушки.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали почти пропорционально содержанию кремния и этим способствует уменьшению потерь на вихревые токи, возникающие в стали при ее работе в переменном магнитном поле.  

Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, что способствует уменьшению потерь на вихревые токи, но одновременно кремний ухудшает механические свойства стали, делает ее хрупкой.  

Ом – мм2 / м – удельное электрическое сопротивление стали.  

Для уменьшения вихревых токов применяются сердечники, выполненные из сортов стали с повышенным удельным электрическим сопротивлением стали, содержащие 0 5 – 4 8 % кремния.  

Для этого на массивный ротор из оптимального сплава СМ-19 был надет тонкий экран из магнитно-мягкой стали. Удельное электрическое сопротивление стали мало отличается от удельного сопротивления сплава, а цг стали примерно на порядок выше. Толщина экрана выбрана по глубине проникновения зубцовых гармоник первого порядка и равна йэ 0 8 мм. Для сравнения приведены добавочные потери, Вт, при базовом короткозамкнутом роторе и двухслойном роторе с массивным цилиндром из сплава СМ-19 и с медными торцевыми кольцами.  

Основным магнитопроводящим материалом является листовая легированная электротехническая сталь, содержащая от 2 до 5 % кремния. Присадка кремния увеличивает удельное электрическое сопротивление стали, в результате чего уменьшаются потери на вихревые токи, сталь становится устойчивой к окислению и старению, но делается более хрупкой. В последние годы широко используется холоднокатаная текстурованная сталь с более высокими магнитными свойствами в направлении проката. Для уменьшения потерь от вихревых токов сердечник магнитопровода выполняется в виде пакета, собранного из листов штампованной стали.  

Электротехническая сталь является низкоуглеродистой сталью. Для улучшения магнитных характеристик в нее вводят кремний, который вызывает повышение удельного электрического сопротивления стали. Это приводит к уменьшению потерь на вихревые токи.  

После механической обработки магнитопровод отжигают. Так как в создании замедления участвуют вихревые токи в стали, следует ориентироваться на величину удельного электрического сопротивления стали порядка Рс (Ю-15) 10 – 6 ом см. В притянутом положении якоря магнитная система достаточно сильно насыщена, поэтому начальная индукция в различных магнитных системах колеблется в очень незначительных пределах и составляет для стали марки Э Вн1 6 – 1 7 гл. Указанное значение индукции поддерживает напряженность поля в стали порядка Ян.  

Для изготовления магнитных систем (магнитопроводов) трансформаторов применяются специальные тонколистовые электротехнические стали, имеющие повышенное (до 5 %) содержание кремния. Кремний способствует обезуглероживанию стали, что приводит к увеличению магнитной проницаемости, снижает потери на гистерезис и увеличивает ее удельное электрическое сопротивление. Увеличение удельного электрического сопротивления стали позволяет уменьшить потери в ней от вихревых токов. Кроме того, кремний ослабляет старение стали (увеличение потерь в стали с течением времени), уменьшает ее магнитострикцию (изменение формы и размеров тела при намагничивании) и, следовательно, шум трансформаторов. В то же время наличие кремния в стали приводит к повышению ее хрупкости и затрудняет ее механическую обработку.  

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

Удельное сопротивление | Викитроника вики

Удельное сопротивление – характеристика материала, определяющая его способность проводить электрический ток. Определяется как отношение электрического поля к плотности тока. В общем случае является тензором, однако для большинства материалов, не проявляющих анизотропных свойств, принимается скалярной величиной.

Обозначение – ρ

$ \vec E = \rho \vec j, $

$ \vec E $ – напряжённость электрического поля, $ \vec j $ – плотность тока.

Единица измерения СИ – ом-метр (ом·м, Ω·m).

Сопротивление цилиндра или призмы (между торцами) из материала длиной l, и сечением S по удельному сопротивлению определяется следующим образом:

$ R = \frac{\rho l}{S}. $

В технике применяется определение удельного сопротивления, как сопротивление проводника единичного сечения и единичной длины.

Удельное сопротивление некоторых материалов, используемых в электротехнике Править

Материал ρ при 300 К, Ом·м ТКС, К⁻¹
серебро 1,59·10⁻⁸ 4,10·10⁻³
медь 1,67·10⁻⁸ 4,33·10⁻³
золото 2,35·10⁻⁸ 3,98·10⁻³
алюминий 2,65·10⁻⁸ 4,29·10⁻³
вольфрам 5,65·10⁻⁸ 4,83·10⁻³
латунь 6,5·10⁻⁸ 1,5·10⁻³
никель 6,84·10⁻⁸ 6,75·10⁻³
железо (α) 9,7·10⁻⁸ 6,57·10⁻³
олово серое 1,01·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
платина 1,06·10⁻⁷ 6,75·10⁻³
олово белое 1,1·10⁻⁷ 4,63·10⁻³
сталь 1,6·10⁻⁷ 3,3·10⁻³
свинец 2,06·10⁻⁷ 4,22·10⁻³
дюралюминий 4,0·10⁻⁷ 2,8·10⁻³
манганин 4,3·10⁻⁷ ±2·10⁻⁵
константан 5,0·10⁻⁷ ±3·10⁻⁵
ртуть 9,84·10⁻⁷ 9,9·10⁻⁴
нихром 80/20 1,05·10⁻⁶ 1,8·10⁻⁴
канталь А1 1,45·10⁻⁶ 3·10⁻⁵
углерод (алмаз, графит) 1,3·10⁻⁵
германий 4,6·10⁻¹
кремний 6,4·10²
этанол 3·10³
вода, дистиллированная 5·10³
эбонит 10⁸
бумага твёрдая 10¹⁰
трансформаторное масло 10¹¹
стекло обычное 5·10¹¹
поливинил 10¹²
фарфор 10¹²
древесина 10¹²
ПТФЭ (тефлон) >10¹³
резина 5·10¹³
стекло кварцевое 10¹⁴
бумага вощёная 10¹⁴
полистирол >10¹⁴
слюда 5·10¹⁴
парафин 10¹⁵
полиэтилен 3·10¹⁵
акриловая смола 10¹⁹

ru.electronics.wikia.com

Удельное электрическое сопротивление | формула, объемное, таблица

Удельное электрическое сопротивление является физической величиной, которая показывает, в какой степени материал может сопротивляться прохождению через него электрического тока. Некоторые люди могут перепутать данную характеристику с обыкновенным электрическим сопротивлением. Несмотря на схожесть понятий, разница между ними заключается в том, что удельное касается веществ, а второй термин относится исключительно к проводникам и зависит от материала их изготовления.

Обратной величиной данного материала является удельная электрическая проводимость. Чем выше этот параметр, тем лучше проходит ток по веществу. Соответственно, чем выше сопротивление, тем больше потерь предвидится на выходе.

Формула расчета и величина измерения

Рассматривая, в чем измеряется удельное электрическое сопротивление, также можно проследить связь с не удельным, так как для обозначения параметра используются единицы Ом·м. Сама величина обозначается как ρ. С таким значением можно определять сопротивление вещества в конкретном случае, исходя из его размеров. Эта единица измерения соответствует системе СИ, но могут встречаться и другие варианты. В технике периодически можно увидеть устаревшее обозначение Ом·мм2/м. Для перевода из этой системы в международного не потребуется использовать сложные формулы, так как 1 Ом·мм2/м равняется 10-6 Ом·м.

Формула удельного электрического сопротивления выглядит следующим образом:

R= (ρ·l)/S, где:

  • R – сопротивление проводника;
  • Ρ – удельное сопротивление материал;
  • l – длина проводника;
  • S – сечение проводника.

Зависимость от температуры

Удельное электрическое сопротивление зависит от температуры. Но все группы веществ проявляют себя по-разному при ее изменении. Это необходимо учитывать при расчете проводов, которые будут работать в определенных условиях. К примеру, на улице, где значения температуры зависят от времени года, необходимые материалы с меньшей подверженностью изменениям в диапазоне от -30 до +30 градусов Цельсия. Если же планируется применение в технике, которая будет работать в одних и тех же условиях, то здесь также нужно оптимизировать проводку под конкретные параметры. Материал всегда подбирается с учетом эксплуатации.

В номинальной таблице удельное электрическое сопротивление берется при температуре 0 градусов Цельсия. Повышение показателей данного параметра при нагреве материала обусловлено тем, что интенсивность передвижения атомов в веществе начинает возрастать. Носители электрических зарядов хаотично рассеиваются во всех направлениях, что приводит к созданию препятствий при передвижении частиц. Величина электрического потока снижается.

При уменьшении температуры условия прохождения тока становятся лучше. При достижении определенной температуры, которая для каждого металла будет отличаться, появляется сверхпроводимость, при которой рассматриваемая характеристика почти достигает нуля.

Отличия в параметрах порой достигают очень больших значений. Те материалы, которые обладают высокими показателями, могут использовать в качестве изоляторов. Они помогают защищать проводку от замыкания и ненамеренного контакта с человеком. Некоторые вещества вообще не применимы для электротехники, если у них высокое значение этого параметра. Этому могут мешать другие свойства. Например, удельная электрическая проводимость воды не будет иметь большого значения для данный сферы. Здесь приведены значения некоторых веществ с высокими показателями.

Материалы с высоким удельным сопротивлениемρ (Ом·м)
Бакелит1016
Бензол1015…1016
Бумага1015
Вода дистиллированная104
Вода морская0.3
Дерево сухое1012
Земля влажная102
Кварцевое стекло1016
Керосин1011
Мрамор108
Парафин1015
Парафиновое масло1014
Плексиглас1013
Полистирол1016
Полихлорвинил1013
Полиэтилен1012
Силиконовое масло1013
Слюда1014
Стекло1011
Трансформаторное масло1010
Фарфор1014
Шифер1014
Эбонит1016
Янтарь1018

Более активно в электротехнике применяются вещества с низкими показателями. Зачастую это металлы, которые служат проводниками. В них также наблюдается много различий. Чтобы узнать удельное электрическое сопротивление меди или других материалов, стоит посмотреть в справочную таблицу.

Материалы с низким удельным сопротивлениемρ (Ом·м)
Алюминий2.7·10-8
Вольфрам5.5·10-8
Графит8.0·10-6
Железо1.0·10-7
Золото2.2·10-8
Иридий4.74·10-8
Константан5.0·10-7
Литая сталь1.3·10-7
Магний4.4·10-8
Манганин4.3·10-7
Медь1.72·10-8
Молибден5.4·10-8
Нейзильбер3.3·10-7
Никель8.7·10-8
Нихром1.12·10-6
Олово1.2·10-7
Платина1.07·10-7
Ртуть9.6·10-7
Свинец2.08·10-7
Серебро1.6·10-8
Серый чугун1.0·10-6
Угольные щетки4.0·10-5
Цинк5.9·10-8
Никелин0,4·10-6

Удельное объемное электрическое сопротивление

Данный параметр характеризует возможность пропускать ток через объем вещества. Для измерения необходимо приложить потенциал напряжения с разных сторон материала, изделие из которого будет включено в электрическую цепь. На него подается ток с номинальными параметрами. После прохождения измеряются данные на выходе.

Использование в электротехнике

Изменение параметра при разных температурах широко применяется в электротехнике. Наиболее простым примером является лампа накаливания, где используется нихромовая нить. При нагревании она начинает светиться. При прохождении через нее тока она начинает нагреваться. С ростом нагрева возрастает и сопротивление. Соответственно, ограничивается первоначальный ток, который нужен был для получения освещения. Нихромовая спираль, используя тот же принцип, может стать регулятором на различных аппаратах.

Широкое применение коснулось и благородных металлов, которые обладают подходящими характеристиками для электротехники. Для ответственных схем, которым требуется быстродействие, подбираются серебряные контакты. Они обладают высокой стоимостью, но с учетом относительно небольшого количества материалов их применение вполне оправданно. Медь уступает серебру по проводимости, но обладает более доступной ценой, благодаря чему ее чаще используют для создания проводов.

В условиях, где можно использовать предельно низкие температуры, применяются сверхпроводники. Для комнатной температуры и уличной эксплуатации они не всегда уместны, так как при повышении температуры их проводимость начнет падать, поэтому для таких условий лидерами остаются алюминий, медь и серебро.

На практике учитывается много параметров и этот является одним из наиболее важных. Все расчеты проводятся еще на стадии проектирования, для чего и используются справочные материалы.

— электротехническая величина, которая характеризует свойство материала препятствовать протеканию электрического тока. В зависимости от вида материала, сопротивление может стремиться к нулю — быть минимальным (мили/микро омы — проводники, металлы), или быть очень большим (гига омы — изоляция, диэлектрики). Величина обратная электрическому сопротивлению — это .

Единица измерения электрического сопротивления — Ом . Обозначается буквой R. Зависимость сопротивления от тока и в замкнутой цепи определяется .

Омметр — прибор для прямого измерения сопротивления цепи. В зависимости от диапазона измеряемой величины, подразделяются на гигаомметры (для больших сопротивление — при измерении изоляции), и на микро/милиомметры (для маленьких сопротивлений — при измерении переходных сопротивлений контактов, обмоток двигателей и др.).

Существует большое разнообразие омметров по конструктиву разных производителей, от электромеханических до микроэлектронных. Стоит отметить, что классический омметр измеряет активную часть сопротивления (так называемые омики).

Любое сопротивление (металл или полупроводник) в цепи переменного токаимеет активную и реактивную составляющую. Сумма активного и реактивного сопротивления составляют полное сопротивление цепи переменного тока и вычисляется по формуле:

где, Z — полное сопротивление цепи переменного тока;

R — активное сопротивление цепи переменного тока;

Xc — емкостное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

(С- емкость, w — угловая скорость переменного тока)

Xl — индуктивное реактивное сопротивление цепи переменного тока;

(L- индуктивность, w — угловая скорость переменного тока).

Активное сопротивление — это часть полного сопротивления электрической цепи, энергия которого полностью преобразуется в другие виды энергии (механическую, химическую, тепловую). Отличительным свойством активной составляющей — полное потребление всей электроэнергии (в сеть обратно в сеть энергия не возвращается), а реактивное сопротивление возвращает часть энергии обратно в сеть (отрицательное свойство реактивной составляющей).

Физический смысл активного сопротивления

Каждая среда, где проходят электрические заряды, создаёт на их пути препятствия (считается, что это узлы кристаллической решётки), в которые они как-бы ударяются и теряют свою энергию, которая выделяется в виде тепла.

Таким образом, происходит падение (потеря электрической энергии), часть которого теряется из-за внутреннего сопротивления проводящей среды.

Численную величину, характеризующую способность материала препятствовать прохождению зарядов и называют сопротивлением. Измеряется оно в Омах (Ом) и является обратно пропорциональной электропроводности величиной.

Разные элементы периодической системы Менделеева имеют различные удельные электрические сопротивления (р), например, наименьшим уд. сопротивлением обладают серебро (0,016 Ом*мм2/м), медь (0,0175 Ом*мм2/м), золото (0,023) и алюминий (0,029). Именно они применяются в промышленности в качестве основных материалов, на которых строится вся электротехника и энергетика. Диэлектрики, напротив, обладают высоким уд. сопротивлением и используются для изоляции.

Сопротивление проводящей среды может значительно изменяться в зависимости от сечения, температуры, величины и частоты тока. К тому же, разные среды обладают различными носителями зарядов (свободные электроны в металлах, ионы в электролитах, «дырки» в полупроводниках), которые являются определяющими факторами сопротивления.

Физический смысл реактивного сопротивления

В катушках и конденсаторах при подаче происходит накопление энергии в виде магнитных и электрических полей, что требует некоторого времени.

На опыте установлено, что сопротивление R металлического проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А :

R = ρL/А (26.4)

где коэффициент ρ называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.

Типичные значения ρ для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)

Таблица 26.2.
Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (при 20 °С)
Веществоρ ,Ом·м ТКС α ,°C -1
Проводники
Серебро1,59·10 -80,0061
Медь1,68·10 -80,0068
Алюминий2,65·10 -80,00429
Вольфрам5,6·10 -80,0045
Железо9,71·10 -80,00651
Платина10,6·10 -80,003927
Ртуть98·10 -80,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Сг)100·10 -80,0004
Полупроводники 1)
Углерод (графит)(3-60)·10 -5-0,0005
Германий(1-500)·10 -5-0,05
Кремний0,1 – 60-0,07
Диэлектрики
Стекло10 9 – 10 12
Резина твердая10 13 – 10 15
1) Реальные значения сильно зависят от наличия даже малого количества примесей.

Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению:

σ = 1/ρ (26.5)

σ называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость измеряется в единицах (Ом·м) -1 .

Удельное сопротивление вещества зависит от температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с повышением температуры атомы движутся быстрее, их расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с температурой практически линейно:

где ρ T – удельное сопротивление при температуре Т , ρ 0 – удельное сопротивление при стандартной температуре Т 0 , а α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление полупроводника с повышением температуры может уменьшаться (хотя и не всегда).

Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от второй и третьей степеней температуры:

ρ T = ρ 0 (1+αТ + + βТ 2 + γТ 3),

где коэффициенты β и γ обычно очень малы (мы положили Т 0 = 0°С), но при больших Т вклад этих членов становится существенным.

При очень низких температурах удельное сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью; впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое сопротивление ртути внезапно падало до нуля.

Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.

В последние годы сверхпроводимость интенсивно исследуется с целью выяснить ее механизм и найти материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Формулы. Электрическое сопротивление проводника при постоянном токе, зависимость сопротивления проводника от температуры, индуктивное и ёмкостное (реактивное) сопротивление, полное реактивное сопротивление, полное сопротивление цепи при переменном токе





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма.  / / Формулы. Электрическое сопротивление проводника при постоянном токе, зависимость сопротивления проводника от температуры, индуктивное и ёмкостное (реактивное) сопротивление, полное реактивное сопротивление, полное сопротивление цепи при переменном токе

Поделиться:   

Электротехнические расчетные формулы. Электрическое сопротивление проводника при постоянном токе, зависимость сопротивления проводника от температуры, индуктивное (реактивное) сопротивление, ёмкостное (реактивное) сопротивление, полное реактивное сопротивление, полное сопротивление цепи при переменном токе (последовательное соединение).

Величина Формула Обозначение
и единица измерения
Cопротивление проводника при постоянном токе, Ом
  • ρ – удельное сопротивление, Ом·м;
  • l – длина, м;
  • S – поперечное сечение проводника, м2.
Зависимость сопротивления проводника от температуры  r2 = r1[1 + α(t2 − t1)]
  • r2, r1 – сопротивление проводника соответственно при температурах t2 и t1, Ом;
  • α – температурный коэффициент сопротивления, 1/град.
Индуктивное (реактивное) сопротивление, Ом xL = ωL = 2πfL
  • ω – угловая частота, рад/с;
  • π≈3,14;
  • f – частота, Гц;
  • L – коэффициент самоиндукции (индуктивность), Гн;
  • C – емкость, Ф.
Емкостное (реактивное) сопротивление, Ом
xC =   1   =   1  
ωC 2πfC
Полное реактивное сопротивление, Ом x = xL − xC
  • xL, xC – индуктивное и емкостное сопротивления, Ом.
Полное сопротивление цепи при переменном токе (последовательное соединение), Ом
z =  r2 + x2  = r2+(xL−xC)2
  • z – полное сопротивление цепи, Ом;
  • r – активное сопротивление, Ом;
  • x – реактивное сопротивление, Ом.

Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

§11. Электрическое сопротивление – Начало. Основы. – Справочник

§11. Электрическое сопротивление.

    В любом проводнике направленному движению зарядов препятствуют его атомы и молекулы. Вот почему во внешней цепи и внутри источника энергии обнаруживается препятствие электрическому току. Величина, характеризующая противодействие электрической цепи прохождению тока, называется электрическим  сопротивлением.
     Источнику электроэнергии в замкнутой цепи приходится расходовать энергию на преодоление сопротивлений как внешней, так и внутренней цепей.
     Сопротивление обозначается буквой R ®, измеряется в Омах (Ом). 1Ом=1В/1А. Устройства, включаемые в цепь и обладающие сопротивлением, называются резисторами. На схемах они обозначаются так.

Рис. 1. Условное обозначение резисторов:
а) – общее обозначение;
б),в) -регулируемые резисторы:б) – реостат.

     Также сопротивления больших величин измеряют в килоомах (кОм) и мегоомах (мОм).
Электрическое сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, его длины и площади в поперечном сечении. Одно из электрических свойств материала проводника является его удельное электрическое сопротивление, которое измеряется Ом•м или Ом•мм2/м и обозначается буквой ρ. Отсюда можно записать формулу электрического сопротивления:
R=ρ·l/S.
Из этой формулы видно, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине этого проводника, удельному сопротивлению материала, из которого сделан данный проводник и обратно пропорционален площади поперечного сечения этого проводника.
      Сопротивление проводников зависит не только от материала, из которого он изготовлен, но также и от температуры. С увеличением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается. Так, если принять R1 за сопротивление проводника при температуре Т1, а R2 – сопротивление этого же проводника, но при температуре Т2, то можно написать следующее:
R2=R1|1+α(T2-T1)|, где
α – температурный коэффициент сопротивления (ТКС).
ТКС зависит от металла, из которого сделан проводник. Эта формула справедлива только для не очень высоких температур – до 100-120 ˚С.
     Для регулирования сопротивления и тока в цепи, применяют регулируемые сопротивления – реостаты. Их изготовляют из проволоки, имеющее большое удельное сопротивление. Сопротивление может изменять как плавно, так ступенчато.
     Величиной, обратной сопротивлению электрическому току, называется электрической проводимостью проводника. Эта величина обозначается буквой g, единицей измерения – 1/Ом=См (сименс). Очевидно, что есть и величина, обратная удельному электрическому сопротивлению, которая называется γ.   γ=1/ρ.

 

Что такое полное электрическое сопротивление или импеданс?

Отбросьте в сторону все ваши умные книги – мы займемся практикой.

Вы когда-либо пробовали разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, которое еще называют импедансом? Если раньше вы уже успели окунуться в эту тему, то скорее всего, уже нахватались жаргонных словечек, таких как «фазовый вектор», «соотношения фаз» и даже «реактивное сопротивление». Какого черта, что все это значит?

Не все из нас по образованию инженеры-электрики. Некоторые в свободное время просто возятся с электроникой, но никогда не касаются строгих математических обоснований, которые вы изучали в университете. Однако это не означает, что отсутствие понимания, что такое полное электрическое сопротивление должно стать препятствием. Если вы планируете работать с электронными устройствами переменного тока, то вам нужно знать, что такое полное сопротивление, и как оно влияет на вашу электрическую цепь.

Давайте выясним это!

Не совсем яблочко от яблоньки

Лучший способ понять, что же такое полное электрическое сопротивление – это сравнить его с чем-то уже вам известным, скажем – «простым» сопротивлением. Так мы сможем дать исчерпывающее определение полного электрического сопротивления одной фразой:

Полное электрическое сопротивление – это вид сопротивления, зависящее от частоты.

Вот и всё. Сейчас вы можете остановиться и записать еще одно слово в ваш словарь инженера-электрика. Просто и понятно: полное электрическое сопротивление – вид сопротивления, которое зависит от рабочей частоты электрической цепи. Но, разумеется, это еще не всё.

Резисторы выполняют в цепи постоянного тока чрезвычайно простую работу. Они оказывают сопротивление току, протекающему через какой-либо металл, например медь. Вы добавляете резистор на 220 кОм в цепь постоянного тока, и получаете определенное уменьшение тока, который втекает в резистор с одной стороны, и вытекает из него с другой стороны. Резисторы, подобно другим чисто омическим компонентам электрической цепи, не думают о том, какую же частоту выдает источник тока. Они просто делают то, что должны делать – оказывают некое постоянное сопротивление току.

Но что произойдет, если вы начнете работать с электроникой с питанием от источника переменного тока? Источник переменного тока не просто дает 5 В для питания вашей схемы. Кроме нового источника тока вы получили новые переменные, с которыми необходимо считаться. Например, сюда входит заранее известная частота переменного тока в сети питания. В Соединенных Штатах Америки частота тока в электрической сети составляет 60 колебаний в секунду (60 Гц). За океаном, в Европе, частота тока в сети 50 Гц.

В отличие от постоянного тока (DC), график которого представляет собой

прямую линию, переменный ток (АС) колеблется с определенной частотой.

В итоге получается следующее: в электронных устройствах, использующих переменный ток, необходимы не только активные компоненты, такие как резисторы, задачей которых является оказание сопротивления электрическому току, также нужны компоненты, которые могут реагировать на изменения тока и частоты, например конденсаторы и катушки индуктивности. В противном случае электрическая схема не будет работать так, как задумывалось. Зная все это уже можно посчитать полное сопротивление, которое является старшим братом активного сопротивления. Полное электрическое сопротивление включает в себя и активное, и реактивное сопротивления. Это можно записать в виде выражения:

Полное сопротивление = активное сопротивление + реактивное сопротивление

Но что такое реактивное сопротивление?

Реактивное сопротивление бывает двух видов в зависимости от используемого реактивного компонента. Сюда входит:

Индуктивное реактивное сопротивление

Оно встречается в цепях, где есть своего рода электромагниты, влияющие на магнитное поле электрической цепи. Еще их называют катушками индуктивности. Катушки индуктивности имеют низкое полное электрическое сопротивление на низких частотах и высокое полное электрическое сопротивление на высоких частотах.

Разные катушки индуктивности. Обратите внимание на общность

конструкции – медный провод намотан на магнит, образуя катушку.


Емкостное реактивное сопротивление

Оно встречается там, где электрическое поле между двумя проводящими поверхностями вызывает накопление заряда. Такие устройства еще называют конденсаторами. Конденсаторы имеют высокое полное электрическое сопротивления на низких частотах и низкое полное сопротивление на высоких частотах.

Конденсаторы встречаются всех форм и размеров.

Соберем электрическую цепь переменного тока из резисторов, катушек индуктивности и конденсаторов. Теперь вы сможете не только оказывать сопротивление электрическому току, но и накапливать и высвобождать энергию. Если резисторы сохраняют постоянное сопротивление вне зависимости от изменяющихся условий, то сопротивление катушек индуктивности и конденсаторов изменяется в зависимости от частоты проходящего через них электрического сигнала. Когда конденсаторы и катушки индуктивности вместе оказывают сопротивление и накапливают/высвобождают энергию, тогда и говорят о полном электрическом сопротивлении.

Как измерить полное электрическое сопротивление

Соединим все детали вместе в простую электрическую цепь. Взглянем на рисунок ниже: это цепь с источником питания постоянного тока. Ток течет через резистор. Весьма просто, верно? Чем больше сопротивление резистора в цепи, тем меньше будет ток.

Простая цепь постоянного тока с резистором

на 100 Ом для ограничения силы тока.

Что произойдет, если мы добавим в электрическую цепь источник питания переменного тока, катушку индуктивности и конденсатор? Теперь в цепи есть два дополнительных компонента, каждый из которых по своему оказывает сопротивление электрическому току. Как и резистор, они оба препятствуют прохождению электрического тока, при этом также воздействуют на ток. Если суммировать активное сопротивление резистора и активное и реактивное сопротивления конденсатора и катушки индуктивности, то получится полное электрическое сопротивление или импеданс.

В цепи переменного тока последовательно соединены резистор, катушка индуктивности и конденсатор

Постойте! Чтобы рассчитать полное электрическое сопротивления недостаточно просто сложить активные и реактивные сопротивления. Обычно в большинстве учебных пособий с этого момента начинается изобилие математических формул, поэтому дальше читайте не спеша.

Расчет полного электрического сопротивления конденсатора

Чтобы найти полное электрическое сопротивление конденсатора, вы можете воспользоваться следующей формулой. В ней Xc – полное электрическое сопротивление, которое необходимо найти. Оно измеряется в Омах. Переменная f – это частота сигнала, проходящего через конденсатор, а C – емкость конденсатора.

Расчет полного электрического сопротивления катушки индуктивности


Чтобы найти полное электрическое сопротивление катушки индуктивности, вы можете воспользоваться следующей формулой. В ней XL – полное электрическое сопротивление, которое необходимо найти. Оно измеряется, опять же, в Омах. Переменная f – это частота сигнала, проходящего через катушку индуктивности, а L – индуктивность.

Эти формулы правильны и прекрасны, если вы хотите рассчитать полное электрическое соединение отдельных компонентов электрической цепи, но что же делать, если нужно найти полное сопротивление всей цепи? Теперь все еще более усложняется.

Перед тем, как мы перейдем к нашей последней формуле, мы хотим предложить вашему вниманию калькулятор полного электрического сопротивления, который может упростить вам жизнь: Калькуляторы полного сопротивления от Keisan.

Расчет полного электрического сопротивления цепи

Чтобы выполнить расчет, вам необходимо обратиться за помощью к теореме Пифагора. Как мы уже рассказали выше, в цепях переменного тока действуют и активное, и реактивное сопротивления, вместе образуя полное электрическое сопротивление. Но простое суммирование активного и реактивного сопротивления не имеет смысла. Мы можем объяснить, почему это так, но тогда нам придется рассказать о премудростях фазовых векторов и о правилах работы с ними, а для этого понадобится отдельный блог.

Когда вы сталкиваетесь с расчетом полного электрического сопротивления всей цепи, вам может помочь то, что называется треугольником сопротивлений, который показан на рисунке ниже.

Треугольник сопротивлений упрощает расчет

полного электрического сопротивления цепи.

Наиболее важная часть этого треугольника – его гипотенуза, дает величину полного сопротивления цепи, которое представляет собой квадратный корень из суммы квадратов активного и реактивного сопротивлений. Если вы подставите их в данную формулу, то сможете найти полное сопротивление электрической цепи. В ней Z – это искомое полное электрическое сопротивление цепи, R – полное активное сопротивление, X – полное реактивное сопротивление.

Практическое применение полного электрического сопротивления

Становится понятно, в конце концов, что после всех наших объяснений разобраться, что такое полное электрическое сопротивление, несложно, не так ли? Существуют десятки бесплатных калькуляторов, которые помогут вам выполнить расчеты. Что вам на самом деле нужно – это знать, что полное сопротивление работает так же, как активное сопротивление, ограничивая ток в цепи переменного тока.

Способность таких компонентов, как конденсаторы и катушки индуктивности реагировать на постоянные изменения переменного тока, делает их уникальными. Благодаря полному сопротивлению в вашей цепи можно организовать нечто похожее на электрический щит с защитными автоматами, которые реагируют на неожиданные скачки электричества, защищая от выгорания домашнюю электропроводку. Можно также сказать спасибо полному сопротивлению за то, что вы можете носить с собой ноутбук с полностью заряженным аккумулятором, не опасаясь его взрыва.

Когда дело доходит до работы с устройствами с питанием от источника переменного тока, будь то ноутбук или электрощит в вашем доме, стоит быть благодарным полному электрическому сопротивлению. И помните, полное электрическое сопротивление – это просто старший брат привычного активного сопротивления, который объединяет активное и реактивное сопротивления в одной простой формуле.

Формула сопротивления проводника: его расчет и нахождения

Электросопротивление — важный элемент любой электрической цепи оборудования. Что оно обозначает, в каких единицах измеряется, какова основная формула сопротивления, как подсчитывается? Об этом и другом далее.

Описание явления

Электрическим сопротивлением называется физическая величина, которая характеризует проводниковое свойство препятствовать электротоку. В ответ на вопрос, по какой формуле вычисляется электрическое сопротивление, стоит отметить, что оно равно напряжению, поделенному на силу тока, которое проходит по проводниковому элементу. В зависимости от того, какой материал представлен, значение может быть нулевым или минимальным. Близкое к нулю есть в проводниках и металлах, а очень большое в изоляции и диэлектрике. Величина, которая обратна сопротивлению тока, является проводимостью.

Электрическое сопротивление

Стоит отметить, что электросопротивление бывает активным, реактивным и удельным.

Активным является часть полного, находящегося в электроцепи. В нем энергия целиком преобразовывается во все энергетические виды. Бывает тепловой, механической и химической. Отличительным свойством является процесс полного потребления всей электрической энергии.

Реактивным называется то, которое обусловлено энергопередачей переменного тока по цепи электро- или магнитного поля.

Удельное — величина, которая характеризует возможность материала мешать распространению тока.

Дополнение: есть также отрицательное электросопротивление, которое является свойством конкретных элементов с узлами электроцепей, проявляющееся на вольтамперном участке, где значение напряжения снижается, когда увеличивается протекающий ток. Интересно отметить, что данные элементы активные. Благодаря им трансформируется энергия источника питания в незатухающего вида колебания. Их возможно применять в различных электрических схемах, к примеру, в туннельном диоде и схеме транзистора, лампового генератора.

Понятие из учебного пособия

Единицы измерения

В качестве единицы измерения используется Ом. Обозначение его происходит буквой R. В отличие от обычного сопротивления, удельное измеряется в Омметрах и обозначается p. Реактивное пишется как X и определяет импеданс.

Общепринятая единица измерения

Расчет

Основную формулу нахождения показания проводника можно вычислить или представить как R=U/I, где U является разностью напряжения на проводниковых концах, а I считается силой тока, которая протекает под разностью напряжения. Получается значение, представленное в Омах.

Обратите внимание! В дополнение к теме, как определить сопротивление резистора по формуле, правильно вычислять необходимые показания также можно при помощи специального измерительного прибора под названием омметр или мультиметр.

Формула, используемая повсеместно для расчета

Формула

Общее электросопротивление проводника можно найти по представленной выше формуле. Что касается нахождения показаний для активной, реактивной, отрицательной и удельной разновидности, есть свои специальные формулы. Все они представлены в соответствующей схеме далее с обозначениями.

Формулы, используемые для расчета значения проводника

Электросопротивление в электродинамике является электротехнической величиной, характеризующей способность металла препятствовать электрическому току. При расчетах используется буква R, вне зависимости от того, какое сопротивление изучается и подсчитывается. Формул для нахождения величины множество. В основном используется R=U/I.

Электрическое сопротивление – Веб-формулы

По словам физика Джорджа Саймона Ома, напряжение, приложенное извне к двум концам проводника, является постоянным, когда электрический ток течет через него в фиксированных физических условиях. Это называется законом Ома.

Напряжение – ток
V œ I
V = RI

Где мы имеем,

V = Напряжение (В)
I = ток (A)
R = Сопротивление (Ом)

Сопротивление – это не что иное, как препятствие для прохождения заряда.Здесь R называется сопротивлением проводника, единица измерения сопротивления – Ом, а его символ – Ω.

Значение, обратное ому, называется проводимостью материала, а единица измерения обратного сопротивления – mho Ω

-1

Закон Ома дает информацию о соотношении между разностью потенциалов между проводником и протекающим по нему электрическим током.

Рассмотрим проводник с площадью A и длиной l при заданной температуре, тогда

R œ l и R œ 1 / A
Итак,
R œ l / A
R = p l / A

Где p = удельное сопротивление материала
Единица измерения p = Ом м

Значение p зависит от типа, температуры и давления на проводник.Удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.

Электропроводность равна обратной величине удельного сопротивления, а ее символ – 6 , а единица измерения (Ом · м) -1

Ограничение по закону Ома:

  • Значение V зависит от значения тока
  • Значение V зависит от направления, в котором оно применяется
  • Нелинейный.

Сверхпроводимость:
Согласно Камерлинг-Оннесу, сопротивление определенного материала, такого как ртуть, становится почти нулевым, когда его температура опускается выше определенной фиксированной температуры.Материал называется сверхпроводником, а этот процесс – сверхпроводимостью.

Примеры сверхпроводников – Hg, Si, Se, Ge, Te

Примеры расчетов

Пример-1: Разность потенциалов между двумя электродами батареи составляет 10 В и сопротивление 0,5 Ом. Рассчитать ток, протекающий между двумя электродами?
a) 20A b) 0,5A c) 0,05A d) 0,005A

Причина:
Здесь имеем:
R = 0,5 Ом
V = 10 В
Я =?

В = R / I
10 = 0.5 / I
I = 0,5 / 10
I = 0,05 A

Пример-2: Для подключения используется медный провод двенадцатого калибра. Он имеет удельное сопротивление 1,77 × 10 -8 при 20 ° C. Рассчитайте сопротивление проводов длиной 20 м при той же температуре. (Диаметр 12 = 2,05 × 10 -3 м)

Причина:
Здесь мы имеем л = 20 м
p = 1,77 × 10 -8
d = размер 12 = 2,05 × 10 -3 кв.м.
A = 3,14r 2 = 3,14 × (d / 2) 2 = 3.14 × (2,05 × 10 -3 /2) 2

R = p l / A

R = (1,77 × 10 -8 × 20) / (3,14 × (2,05 × 10 -3 /2) 2 )
R = (1,77 × 10 -8 × 20 × 4) / (3,14 × (2,05 × 10 -3 ) 2 )
R = 10,89 × 10 -2 Ом

Пример-3: Взаимосвязь между разностями потенциалов между проводником и протекающим по нему электрическим током объясняется …………….явление.
a) Удельное сопротивление b) сверхпроводимость c) Проводимость d) Закон Ома

Ответ: Связь между разностью потенциалов между проводником и электрическим током, протекающим по нему, объясняется законом Ома.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ~ Изучение электротехники

Пользовательский поиск

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ :
Электрическое сопротивление – это сопротивление данного материала потоку электричества.Сопротивление электрического проводника определяется по формуле:

R = eL / A
, где R = сопротивление в омах
L = длина в метрах
A = площадь поперечного сечения проводника (csa)
e = удельное сопротивление проводника в омметре


Удельное сопротивление e = RA / L
Если A = 1 мсек, то: удельное сопротивление определяется как сопротивление на метр для единицы csa
Два самых популярных проводника, встречающихся в области электротехники, – это медь и алюминий

Электрическое сопротивление проводника зависит от следующих факторов:
(a) температура
(b) длина материала проводника
(c) площадь поперечного сечения (c.s.a) проводника

ЗАКОН ОМА :
Закон Ома гласит, что напряжение, приложенное к проводнику, прямо пропорционально току, проходящему через проводник, при условии, что температура и физическое состояние проводника остаются постоянными.

Это означает, что:
V = IR
Где V = напряжение, приложенное к проводнику
I = ток, проходящий через проводник
R = сопротивление проводника

Для систем постоянного тока подходящим термином является сопротивление.Для систем переменного тока правильным термином является импеданс. Импеданс – это сопротивление потоку переменного тока через проводник. Импеданс возникает в результате резистивного, емкостного и индуктивного воздействия переменного тока на проводник. Для проводов малых размеров емкостные и индуктивные эффекты переменного тока обычно незначительны, и можно использовать термин «сопротивление».

Часто при электромонтажных работах необходимо приблизительно определить сопротивление проводника.
Сопротивление в Ом на км определяется по формуле:
R = (22,5 Ом · мм кв.) / S (csa) на км для меди

R = (36 Ом · мм · кв. csa менее 50 мм / кв.

Электрическое сопротивление | Инженерное дело | Fandom

Резистор

Электрическое сопротивление – это мера степени, в которой объект препятствует прохождению электрического тока.

Как измерено []

В системе СИ единицей электрического сопротивления является ом. Его обратная величина – . Электропроводность в сименсах.

Что такое сопротивление []

Сопротивление – это свойство любого объекта или вещества сопротивляться или противодействовать прохождению электрического тока. Величина сопротивления в электрической цепи определяет количество тока, протекающего в цепи для любого заданного напряжения, приложенного к цепи. Соответствующая формула:

R = V / I

где

R – сопротивление объекта, обычно измеряемое в омах.
В – разность потенциалов на объекте, обычно измеряемая в вольтах (постоянный ток).
I – ток, проходящий через объект, обычно измеряемый в амперах

Характеристика []

Для самых разных материалов и условий электрическое сопротивление не зависит от величины протекающего тока или величины приложенного напряжения. В можно измерить непосредственно на объекте или рассчитать путем вычитания напряжений относительно контрольной точки.Первый метод проще для одного объекта и, вероятно, будет более точным. Также могут возникнуть проблемы с предыдущим методом, если напряжение питания переменного тока и два измерения от контрольной точки не совпадают по фазе друг с другом.

Потери в сопротивлении []

Когда ток I протекает через объект с сопротивлением R , электрическая энергия преобразуется в тепло со скоростью (мощностью), равной

где

P – мощность, измеренная в ваттах
I – ток, измеренный в амперах
R – сопротивление, измеренное в омах

Этот эффект полезен в некоторых приложениях, таких как лампы накаливания освещение и электрическое отопление, но нежелательно при передаче энергии.Обычные способы борьбы с резистивными потерями включают использование более толстого провода и более высоких напряжений. Сверхпроводящий провод используется в специальных приложениях.

Сопротивление проводника []

Сопротивление постоянному току []

Пока плотность тока в проводнике полностью однородна, сопротивление постоянному току R проводника с регулярным поперечным сечением можно вычислить как

где

L – длина проводника, измеренная в метрах
A – площадь поперечного сечения, измеренная в квадратных метрах
ρ (греч .: rho) – удельное электрическое сопротивление ( также называется удельным электрическим сопротивлением () материала, измеряемым в Ом · метр.Удельное сопротивление – это мера способности материала противодействовать прохождению электрического тока.

По практическим соображениям почти любое подключение к реальному проводнику почти наверняка будет означать, что плотность тока не является полностью однородной. Однако эта формула по-прежнему дает хорошее приближение для длинных тонких проводников, таких как провода.

Сопротивление переменного тока []

Если провод проводит высокочастотный переменный ток, то эффективная площадь поперечного сечения провода, доступная для проведения тока, уменьшается.(См. Скин-эффект).

Формула Термана дает диаметр проволоки, сопротивление которой увеличится на 10%.

где

– рабочая частота, измеренная в герцах (Гц)
– диаметр провода в миллиметрах.

Эта формула применима к изолированным проводам. В проводнике в непосредственной близости от других проводников фактическое сопротивление выше из-за эффекта близости.

Причины сопротивления []

Металлы []

Металл состоит из решетки атомов, каждый из которых имеет оболочку из электронов. Внешние электроны могут диссоциировать от своих родительских атомов и путешествовать через решетку, делая металл проводником. Когда к металлу прикладывается электрический потенциал (напряжение), электроны дрейфуют от одного конца проводника к другому под действием электрического поля. В реальном материале атомная решетка никогда не бывает идеально регулярной, поэтому ее несовершенства рассеивают электроны и вызывают сопротивление.Повышение температуры заставляет атомы вибрировать сильнее, вызывая еще больше столкновений и еще больше увеличивая сопротивление.

Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше электронов может переносить ток, и тем ниже сопротивление. Чем длиннее проводник, тем больше случаев рассеяния происходит на пути каждого электрона через материал, поэтому тем выше сопротивление. [1]

В полупроводниках и изоляторах []

Полупроводники обладают свойствами, которые частично уступают свойствам металлов и изоляторов.Кремниевая були имеет сероватый металлический блеск, как металл, но хрупкая, как стекло. Можно управлять резистивными свойствами полупроводниковых материалов, легируя эти материалы атомарными элементами, такими как мышьяк или бор, которые создают электроны или дырки, которые могут перемещаться по решетке материала.

В ионных жидкостях / электролитах []

В электролитах электрическая проводимость осуществляется не зонными электронами или дырками, а движущимися целыми частицами атомов (ионами), каждый из которых несет электрический заряд.Удельное сопротивление ионных жидкостей сильно зависит от концентрации соли – в то время как дистиллированная вода является почти изолятором, соленая вода является очень эффективным проводником электричества. В клеточных мембранах токи переносятся ионными солями. Небольшие отверстия в мембранах, называемые ионными каналами, избирательны по отношению к определенным ионам и определяют сопротивление мембраны.

Сопротивление различных материалов []

Теория лент []

Уровни энергии электронов в изоляторе.

Квантовая механика утверждает, что энергия электрона в атоме не может быть произвольной величиной.Скорее, существуют фиксированные уровни энергии, которые могут занимать электроны, и значения между этими уровнями невозможны. Уровни энергии сгруппированы в две зоны: валентная зона и зона проводимости (последняя обычно выше первой). Электроны в зоне проводимости могут свободно перемещаться по веществу в присутствии электрического поля.

В изоляторах и полупроводниках атомы вещества влияют друг на друга так, что между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещенная зона энергетических уровней, которую электроны просто не могут занять.Для протекания тока электрону необходимо передать относительно большое количество энергии, чтобы он мог перепрыгнуть через этот запрещенный промежуток в зону проводимости. Таким образом, большие напряжения дают относительно небольшие токи.

Дифференциальное сопротивление []

Когда сопротивление может зависеть от напряжения и тока, дифференциальное сопротивление , инкрементное сопротивление или наклонное сопротивление определяется как наклон графика V-I в определенной точке, таким образом:

Эту величину иногда называют просто сопротивлением , хотя эти два определения эквивалентны только для омического компонента, такого как идеальный резистор.Если график V-I не является монотонным (т. Е. Имеет пик или впадину), дифференциальное сопротивление будет отрицательным для некоторых значений напряжения и тока. Это свойство часто называют отрицательным сопротивлением , , хотя правильнее его называть отрицательным дифференциальным сопротивлением , , поскольку абсолютное сопротивление В, / I остается положительным.

Температурная зависимость []

Около комнатной температуры электрическое сопротивление типичного металлического проводника увеличивается линейно с температурой:

,

где a – коэффициент термического сопротивления.

Электрическое сопротивление типичного собственного (нелегированного) полупроводника экспоненциально уменьшается с температурой:

При повышении температуры, начиная с абсолютного нуля, примесные (легированные) полупроводники сначала уменьшают сопротивление, когда носители покидают доноры или акцепторы, а затем, когда большинство доноров или акцепторов теряют свои носители, сопротивление снова начинает немного увеличиваться из-за уменьшение подвижности носителей (как в металле), а затем, наконец, начинают вести себя как собственные полупроводники, поскольку носители от доноров / акцепторов становятся незначительными по сравнению с термически генерируемыми носителями

Электрическое сопротивление электролитов и изоляторов сильно нелинейно и зависит от конкретного случая, поэтому здесь не приводятся обобщенные уравнения.

См. Также []

Внешние ссылки []

Резисторы, формулы для расчета сопротивления и удельного сопротивления

Резисторы – это пассивные устройства, используемые в электронике. схемы для управления протеканием тока. Идеальный резистор не имеет связанной паразитной емкости. или индуктивность, и поэтому работает точно так же в цепи постоянного тока (DC) как это происходит в цепи переменного тока (AC) на любой частоте.

В качестве примера расчета сопротивления объема по его объемное удельное сопротивление, рассмотрим рисунок слева.Предполагать Медный провод 12 AWG с удельным сопротивлением (из таблицы) 1,72×10 -6 Ом · см, площадь поперечного сечения (A) 0,03309 см 2 и длина 1 метр. По данной формуле его сопротивление составляет:

,

что хорошо согласуется с типичными указанными значениями Ом / км, опубликованными производителями проводов. Alpha утверждает, что 1,59 Ом / 1000 ‘или 5,22 Ом / км.

Реальные резисторы, состоящие из физических компонентов, демонстрируют больше, чем просто сопротивление при наличии в цепи переменного тока.Слева показана модель симулятора общей схемы. Он включает в себя настоящий идеальный резистор с параллельной емкостной составляющей, представляющей межэлементная (если есть) взаимная емкость, и последовательная индуктивная составляющая, представляющая свинцовые и / или припойные / контактные площадки, которые реагируют на переменный ток. Симуляторы типа SPICE используют эту или более сложную модель. для облегчения более точных расчетов в широком диапазоне частот.

Уравнения (формулы) для объединения катушек индуктивности последовательно и параллельно приведены ниже.

Полное сопротивление параллельно включенных резисторов равно сопротивлению, обратному сопротивлению сумма обратных величин отдельных сопротивлений. Держите единицы постоянными.

Общее сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме индивидуальных сопротивлений. сопротивления. Держите единицы постоянными.

В качестве примера расчета сопротивления объема по его объемное удельное сопротивление, рассмотрим рисунок слева. Предполагать Медный провод 12 AWG с удельным сопротивлением (из таблицы) 1,72×10 -6 Ом · см, площадь поперечного сечения (A) 0,03309 см 2 и длина 1 метр. По данной формуле его сопротивление составляет:

Электрическое сопротивление | Удельное сопротивление | Определение | Формула

Когда напряжение подается на электрическую цепь, свободные электроны начинают двигаться.При движении они сталкиваются с другими атомами и молекулами вещества. Эти столкновения предлагают противодействие потоку электронов или току, называемому электрическим сопротивлением.

Следовательно, сопротивление, оказываемое протеканию тока, называется электрическим сопротивлением. Сопротивление обозначается буквой R. Единица электрического сопротивления – ом, обозначается символом Ω.

Сопротивление проводника зависит от следующих факторов:

  • Он прямо пропорционален длине проводника, т.е.е. R α l
  • Сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения, то есть R α 1 / a

Следовательно, R α l / a

или R = ρl / a

Где ρ – постоянная величина, называемая удельным сопротивлением материала, из которого сделан проводник. Это зависит от характера материала, используемого при производстве проводов. Электрическое сопротивление проводника также зависит от температуры провода. Но об этом поговорим позже.

Электрическое сопротивление металлов мало по сравнению с некоторыми материалами, такими как дерево, стекло, пластик и т. Д. Таким образом, металлы известны как хороших проводников электрического тока.

В то время как такие материалы, как дерево, стекло, пластик и т. Д., Не позволяют току легко проходить через них и известны как плохие проводники или изоляторы .

Как мы знаем, сопротивление, R = ρl / a

Если l = 1 м, a = 1 м 2 , то R = ρ

Следовательно, удельное сопротивление или удельное сопротивление материала можно определить как сопротивление, обеспечиваемое длиной одного метра материала, имеющего площадь поперечного сечения в один квадратный метр.

Мы знаем, что сопротивление, R = ρl / a

Или ρ = Ra / л

Соединяя единицы различных величин с единицами СИ, получаем

ρ = (Ом x м 2 ) / м = Ом-м

Следовательно, единицей измерения удельного сопротивления или удельного сопротивления является омметр в единицах СИ. Меньшая единица удельного сопротивления – Ом-см.

Комбинация сопротивлений

Во многих практических приложениях требуется объединение двух или более сопротивлений. Это можно сделать двумя способами: (i) последовательно и (ii) параллельно.Иногда сопротивления необходимо комбинировать таким образом, чтобы некоторые сопротивления были включены последовательно, а некоторые – параллельно. Такое сочетание называется смешанным группированием.

Если в электрической цепи два или более сопротивления, подключенных между двумя точками, заменяются одним сопротивлением, так что не происходит изменения тока в цепи и разности потенциалов между этими двумя точками, то это единичное сопротивление называется «эквивалентным». сопротивление’.
Эквивалентное сопротивление, включенное последовательно и параллельно, рассчитывается следующим образом:

Комбинация сопротивлений серии

В этой комбинации сопротивления соединены встык.Таким образом, второй конец каждого сопротивления соединяется с первым концом следующего сопротивления и так далее.

В этой комбинации одинаковый ток течет во всех сопротивлениях , но разность потенциалов между их концами различается в зависимости от их сопротивлений.

На рисунке три резистора AB, BC и CD соединены последовательно. Предположим, их сопротивления равны R 1 , R 2 и R 3 соответственно. Пусть эквивалентное сопротивление этих сопротивлений равно R.

Предположим, что ток I протекает через все три сопротивления и разность потенциалов между концами сопротивлений R 1 , R 2 и R 3 – это V 1 , V 2 и V 3 соответственно.

Тогда, согласно определению сопротивления , мы имеем
V 1 = I R 1 , V 2 = I R 2 и V 3 = I R 3 .

Если разность потенциалов между A и D равна V, то

V = V 1 + V 2 + V 3 = I R 1 + I R 2 + I 001 R 3 90

V = I (R 1 + R 2 + R 3 ) ……. (I)

Эквивалентное сопротивление между A и D равно R. Следовательно,

В = I R ……….(i)

Сравнивая уравнение (i) и (ii), получаем

I R = I R 1 + I R 2 + I R 2

или R = 1 + R 2 + R 3

Таким образом, эквивалентное сопротивление последовательно соединенных сопротивлений равно сумме этих сопротивлений. Очевидно, что последовательно значение эквивалентного сопротивления больше индивидуального значения каждого сопротивления.

Комбинация параллельных сопротивлений

Когда два или более сопротивления объединены таким образом, что их первые концы подключены к одной точке, а вторые концы подключены к другой точке, тогда эта комбинация параллельна.

В этой комбинации разность потенциалов между концами всех сопротивлений одинакова, но ток в разных сопротивлениях разный.

На рисунке три сопротивления R 1 , R 2 и R 3 соединены параллельно между точками A и B.Предположим, что ток, текущий из ячейки, равен I .

В точке A ток делится на три части. Предположим, что I 1 , I 2 и I 3 – это токи в R 1 , R 2 и R 3 соответственно. В точке B эти токи встречаются и образуют основной ток I .

Таким образом, имеем
I = I 1 + I 2 + I 3 …….. (i)

Пусть разность потенциалов между точками A и B равна V. Поскольку каждое сопротивление подключено между A и B, разность потенциалов между концами каждого будет равна V. Следовательно,

I 1 = V / R 1 , I 2 = V / R 2 , I 3 = V / R 3 3

Подставляя эти значения в уравнение (i), получаем

I = V / R 1 + V / R 2 + V / R 3 ……….. (ii)

Если эквивалентное сопротивление между точками A и B равно R, тогда
I = V / R ……. (Iii)

Сравнивая уравнение (ii) и (ii), получаем

V / R = V / R 1 + V / R 2 + V / R 3

или 1 / R = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

То есть, величина, обратная эквивалентному сопротивлению параллельно соединенных сопротивлений, равна сумме обратных величин этих сопротивлений.

Значение эквивалентного сопротивления параллельно соединенных сопротивлений меньше, чем значение наименьшего сопротивления среди этих сопротивлений.

В нашем доме различные электроприборы, такие как лампочки, вентиляторы, обогреватель и т. Д., Подключены параллельно друг другу, и все они имеют отдельные выключатели. Таким образом, каждый из них имеет определенную разность потенциалов, и ток, протекающий в нем, не зависит от того, включена или выключена какая-либо другая лампа или вентилятор.

Когда мы замыкаем выключатели других лампочек и вентиляторов, общее сопротивление дома продолжает уменьшаться, а ток, потребляемый из сети, продолжает расти.

Влияние температуры на сопротивление

Как правило, сопротивление каждого материала изменяется с изменением температуры. Влияние температуры на сопротивление варьируется в зависимости от типа материала, как описано ниже:

Pure Metals : сопротивление чистых металлов, таких как медь, алюминий, серебро и т. Д. увеличивается с повышением температуры . Это увеличение сопротивления велико и равномерно для нормальных диапазонов температур.

Сплавы: Сопротивление сплавов увеличивается с повышением температуры, но увеличение сопротивления очень небольшое и неравномерное. В случае сплавов, таких как Eureka, Manganin, Constantan и т. Д., Увеличение сопротивления практически незначительно в широком диапазоне температур.

Полупроводники, изоляторы и электролиты : сопротивление полупроводников, изоляторов и электролитов уменьшается с повышением температуры.

Основные концепции | Все сообщения

© http://www.yourelectricalguide.com/ Определение электрического сопротивления, формула, объяснение.

Электрическое сопротивление – Энциклопедия Нового Света

Электромагнетизм
Электричество · Магнетизм

Магнитостатика

Окружной закон Ампера
Магнитное поле
Магнитный поток
Закон Био-Савара
Магнитный дипольный момент

Электродинамика

Электрический ток
Закон силы Лоренца
Электродвижущая сила
(EM) Электромагнитная индукция
Закон Фарадея-Ленца
Ток смещения
Уравнения Максвелла
(ЭДС) Электромагнитное поле
(EM) Электромагнитное излучение

Тензоры в теории относительности

Электромагнитный тензор
Тензор энергии-импульса электромагнитный

Электрическое сопротивление объекта (или материала) является мерой степени, в которой объект противодействует электрическому току, проходящему через него.Обнаруженное Георгом Омом в 1827 году электрическое сопротивление [1] имеет некоторые концептуальные параллели с механическим понятием трения. Единицей измерения электрического сопротивления в системе СИ является ом, обозначаемый как Ω. Обратная величина электрического сопротивления составляет , электрическая проводимость , измеренная в Сименсах.

Сопротивление объекта определяет количество тока, проходящего через объект, при заданной разности потенциалов (напряжении) на объекте. Таким образом, электрическое сопротивление равно отношению напряжения к электрическому току.Для самых разных материалов и условий электрическое сопротивление не зависит от величины тока, проходящего через объект, или величины напряжения на объекте. Другими словами, сопротивление R постоянно для данного материала.

Резистор 750 кОм, что определяется его электронным цветовым кодом. Для проверки этого значения можно использовать омметр.

Закон Ома

Математическое уравнение закона Ома можно записать как:

R = VI {\ displaystyle R = {\ frac {V} {I}}}

где

R – сопротивление объекта, измеренное в Ом, эквивалентное Дж с / C 2
В – разность потенциалов на объекте, измеренная в вольтах
I – ток через объект, измеряемый в амперах.

Отношение напряжения к электрическому току также называется хордальным сопротивлением.

Сопротивление проводника

Сопротивление постоянному току

Пока плотность тока полностью однородна, сопротивление постоянному току R проводника с регулярным поперечным сечением можно вычислить как

R = ℓ⋅ρA {\ displaystyle R = {\ ell \ cdot \ rho \ over A} \,}

где

– длина проводника, измеренная в метрах
A – площадь поперечного сечения, измеренная в квадратных метрах
ρ (греч .: rho) – удельное электрическое сопротивление ( также называется удельным электрическим сопротивлением () материала, измеряемым в Ом • метре.Удельное сопротивление – это мера способности материала противостоять электрическому току.

По практическим соображениям почти любое подключение к реальному проводнику почти наверняка будет означать, что плотность тока не является полностью однородной. Однако эта формула по-прежнему дает хорошее приближение для длинных тонких проводников, таких как провода.

Сопротивление переменному току

Если по проводу проходит высокочастотный переменный ток, то эффективная площадь поперечного сечения провода уменьшается из-за скин-эффекта.Это приводит к увеличению сопротивления провода со скоростью 10 дБ / декаду для радиуса провода, намного большего, чем толщина скин-слоя.

В проводнике, расположенном рядом с другими, фактическое сопротивление выше, чем предсказанное скин-эффектом из-за эффекта близости.

Причины сопротивления

В металлах

Металл состоит из решетки атомов, каждый из которых имеет оболочку из электронов. Это также можно назвать решеткой положительных ионов. Внешние электроны могут диссоциировать от своих родительских атомов и путешествовать по решетке, создавая «море» электронов, делая металл проводником.Когда к металлу прикладывается разность электрических потенциалов (напряжение), электроны дрейфуют от одного конца проводника к другому под действием электрического поля.

Вблизи комнатных температур тепловое движение ионов является основным источником рассеяния электронов (из-за деструктивной интерференции волны свободных электронов на некоррелирующие потенциалы ионов) и, таким образом, является основной причиной сопротивления металла. Дефекты решетки также вносят свой вклад в сопротивление, хотя их вклад в чистых металлах незначителен.

Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше электронов может переносить ток, и тем ниже сопротивление. Чем длиннее проводник, тем больше случаев рассеяния происходит на пути каждого электрона через материал, поэтому тем выше сопротивление. На сопротивление также влияют разные материалы. [2]

В полупроводниках и изоляторах

В металлах уровень Ферми находится в зоне проводимости (см. Зонную теорию ниже), что приводит к появлению свободных электронов проводимости.Однако в полупроводниках положение уровня Ферми находится внутри запрещенной зоны, примерно на полпути между минимумом зоны проводимости и максимумом валентной зоны для собственных (нелегированных) полупроводников. Это означает, что при 0 Кельвина нет свободных электронов проводимости и сопротивление бесконечно. Однако сопротивление будет продолжать уменьшаться по мере увеличения плотности носителей заряда в зоне проводимости. В примесных (легированных) полупроводниках атомы примеси увеличивают концентрацию основных носителей заряда, отдавая электроны в зону проводимости или принимая дырки в валентной зоне.Для обоих типов донорных и акцепторных атомов увеличение плотности примеси приводит к снижению сопротивления. Следовательно, высоколегированные полупроводники ведут себя как металлические. При очень высоких температурах вклад термически генерируемых носителей будет преобладать над вкладом атомов примеси, и сопротивление будет экспоненциально уменьшаться с температурой.

В ионных жидкостях / электролитах

В электролитах электрическая проводимость осуществляется не зонными электронами или дырками, а движущимися целыми частицами атомов (ионами), каждый из которых несет электрический заряд. {16}} Сверхпроводники 0 (точно)

Упрощенная теория зон

Квантовая механика утверждает, что энергия электрона в атоме не может быть произвольной величиной.Скорее, существуют фиксированные уровни энергии, которые могут занимать электроны, и значения между этими уровнями невозможны. Уровни энергии сгруппированы в две зоны: валентная зона и зона проводимости (последняя обычно выше первой). Электроны в зоне проводимости могут свободно перемещаться по веществу в присутствии электрического поля.

В изоляторах и полупроводниках атомы вещества влияют друг на друга, так что между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещенная зона энергетических уровней, которую электроны не могут занять.Для протекания тока электрону необходимо передать относительно большое количество энергии, чтобы он мог перепрыгнуть через этот запрещенный промежуток в зону проводимости. Таким образом, даже большие напряжения могут давать относительно небольшие токи.

Дифференциальное сопротивление

Когда сопротивление может зависеть от напряжения и тока, дифференциальное сопротивление , инкрементное сопротивление или наклонное сопротивление определяется как наклон графика V-I в определенной точке, таким образом:

R = dVdI {\ displaystyle R = {\ frac {\ mathrm {d} V} {\ mathrm {d} I}} \,}

Эту величину иногда называют просто сопротивлением , хотя два определения эквивалентны только для омического компонента, такого как идеальный резистор.Например, диод – это элемент схемы, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения или тока.

Если график V-I не является монотонным (т. Е. Имеет пик или впадину), дифференциальное сопротивление будет отрицательным для некоторых значений напряжения и тока. Это свойство часто называют отрицательным сопротивлением , , хотя правильнее его называть отрицательным дифференциальным сопротивлением , , поскольку абсолютное сопротивление В, / I остается положительным.Примером такого элемента является туннельный диод.

Температурная зависимость

Около комнатной температуры электрическое сопротивление типичного металла изменяется линейно с температурой. При более низких температурах (ниже температуры Дебая) сопротивление уменьшается как T 5 из-за рассеяния электронов на фононах. При еще более низких температурах доминирующим механизмом рассеяния электронов являются другие электроны, и сопротивление уменьшается как T 2 .{5} + cT \,}

, где R imp – это не зависящее от температуры электрическое сопротивление из-за примесей, а a , b и c – коэффициенты, которые зависят от свойств металла. Это правило можно рассматривать как мотивацию для экспериментов Хайке Камерлинг-Оннеса, которые в 1911 году привели к открытию сверхпроводимости. Подробнее см. История сверхпроводимости.

Электрическое сопротивление типичного собственного (нелегированного) полупроводника экспоненциально уменьшается с температурой:

R = R0e − aT {\ displaystyle R = R_ {0} e ^ {- aT} \,}

Внешние (легированные) полупроводники имеют гораздо более сложный температурный профиль.При повышении температуры, начиная с абсолютного нуля, их сопротивление сначала резко падает, поскольку носители покидают доноры или акцепторы. После того, как большинство доноров или акцепторов потеряли своих носителей, сопротивление снова начинает немного увеличиваться из-за уменьшения подвижности носителей (как в металле). При более высоких температурах он будет вести себя как собственные полупроводники, поскольку носители от доноров / акцепторов становятся незначительными по сравнению с носителями, генерируемыми термически.

Электрическое сопротивление электролитов и изоляторов сильно нелинейно и зависит от конкретного случая, поэтому обобщенные уравнения не приводятся.

Измерение сопротивления

Прибор для измерения сопротивления называется измерителем сопротивления или омметром. Простые омметры не могут точно измерять низкие сопротивления, потому что сопротивление их измерительных проводов вызывает падение напряжения, которое мешает измерению, поэтому более точные устройства используют четырехконтактное измерение.

См. Также

Банкноты

  1. ↑ Science Timeline (Ом обнаруживает сопротивление и, следовательно, закон Ома, в 1827 году). Получено 19 октября 2008 г.
  2. ↑ Суреш В. Веттор (сентябрь 2003 г.), Электропроводность и сверхпроводимость Резонанс , стр. 41-48. Проверено 25 октября 2008 года.
  3. ↑ А. Маттиссен (1862), Rep. Brit. Асс , 32: 144.
  4. ↑ А. Маттиссен (1864), Progg. Анален , 122: 47.

Список литературы

  • Джанколи, Дуглас. 2007. Физика для ученых и инженеров, с современной физикой (главы 1-37), 4-е изд. Освоение серии физики.Река Аппер Сэдл, штат Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 978-0136139263
  • Гибилиско, Стан. 2005. Электричество демистифицировано. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 0071439250
  • Типлер, Пол Аллен и Джин Моска. 2004. Физика для ученых и инженеров, Том 2: Электричество и магнетизм, Свет, Современная физика , 5-е изд. Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 0716708108
  • Янг, Хью Д. и Роджер А. Фридман. 2003. Физика для ученых и инженеров, , 11-е издание.Сан-Франциско: Пирсон. ISBN 080538684X

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

кредитов

Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, , так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Сопротивление

– Элементы схемы – Содержание MCAT

В соответствии с законом Ома, падение напряжения V на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле V = IR, где I – ток в амперах (A), а R – сопротивление в Ом (Ом).

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В. . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I.Объект, который имеет простое сопротивление, называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Резисторы серии

Резисторы

включены последовательно всякий раз, когда поток заряда или ток должен проходить через компоненты последовательно.

Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

Параллельные резисторы

Резисторы

включены параллельно, когда каждый резистор подключен непосредственно к источнику напряжения путем соединения проводов с незначительным сопротивлением.Таким образом, к каждому резистору приложено полное напряжение источника.

На каждый резистор в цепи подается полное напряжение. По закону Ома токи, протекающие через отдельные резисторы, равны I1 = VR1

.

Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления.

Удельное сопротивление – это свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток.Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток, и наоборот. Рассчитывается как:

ρ = R • A / L

R – электрическое сопротивление однородного образца материала

л – длина экземпляра

А – площадь поперечного сечения образца


Практические вопросы

Ханская академия

Анализ сигналов напряжения электрокардиограммы


Официальная подготовка MCAT (AAMC)

Physics online Flashcards Вопрос 1

Physics Question Pack Отрывок 9, вопрос 54

Physics Question Pack Отрывок 9, вопрос 56

Пакет вопросов по физике, вопрос 117

Секция банка C / P Вопрос 15 секции

Раздел Банк C / P Вопрос 17

Образец теста C / P Раздел Отрывок 7 Вопрос 35

Практический экзамен 1 Секция C / P Отрывок 10 Вопрос 52

Практический экзамен 2 Раздел C / P, вопрос 59

Практический экзамен 3 Раздел C / P Отрывок 7 Вопрос 39


Ключевые точки

• Падение напряжения V на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле V = IR

• Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

• Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления.

• Удельное сопротивление измеряет, насколько сильно материал сопротивляется или проводит электрический ток.


Ключевые термины

ток : количество заряда, проходящего через поперечное сечение за период времени.

напряжение : Разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах

сопротивление : Сопротивление – это мера сопротивления току, протекающему в электрической цепи.

удельное сопротивление: свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.