Содержание

Что такое сопротивление проводников и от чего оно зависит: что важнее

Протекающий в проводящем материале ток пропорционален напряжению на нём. Т.е. при увеличении потенциала объём протекающих электронов также растёт. Правда, при применении различных элементов равнозначное напряжение даёт различное значение у тока. Таким образом, получается правило: при увеличении напряжения проходящий через проводник электрический ток тоже будет расти, но неодинаково, а в зависимости от характеристик элемента.

Пример провода

Определение резистивной составляющей

Электросопротивление материала – это соотношение величины протекающего тока и приложенного к нему напряжения. Для каждого конкретного элемента это соотношение своё. Для обозначения данной физической величины используют букву R. При определении её используют формулу закона Ома для участка цепи:

R=U/I.

Из представленного выражения видно, что резистивная составляющая – это отношение потенциала на проводнике к силе тока на нём же. Таким образом, чем выше величина тока, тем слабее резистивная составляющая у проводника, при большем напряжении – большая.

Дополнительная информация.

Часто в обиходе говорят, что резистивная величина «мешает» напряжению бесконечно наращивать силу тока.

У любого резистора, выпускаемого в промышленных условиях, существует порядка десяти параметров, на которые необходимо обращать внимание при его выборе. Главный его параметр –  сопротивление. Это статическая характеристика для любого проводника, заданная при его производстве. Т.е. при подаче большего потенциала на проводящий элемент изменится только ток, проходящий сквозь него, но не его резистивная составляющая. Т.е. соотношение U/I остаётся неизменным.

От чего зависит сопротивление

Необходимо рассмотреть, от каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника. Основных параметров четыре:

  • Длина кабеля – l;
  • Площадь поперечного сечения проводящего элемента – S;
  • Металл, использованный в производстве кабеля;
  • Температура окружающей среды – t.

Важно! Удельное сопротивление детали – это используемое в физике понятие, показывающее способность элемента задерживать проведение электричества.

Для состыковки детали и ее резистивной составляющей в физической науке введено понятие удельного сопротивления. Этот показатель характеризует величину резистивной составляющей кабеля при единичной длине в 1 метр и единичной площадью 1 м². Детали указанной протяжённости и толщины, произведённые из различного сырья, будут показывать различные значения резистивной величины. Это связано с физическими свойствами металлов. Именно из них в основном изготавливают провода и кабели. У каждого металлического материала своя величина элементов в кристаллической решётке.

Кристаллическая решётка

Самыми безупречно проводящими электричество деталями являются те, у которых значение резистивной составляющей наименьшее. Примером металлов с небольшой указанной величиной являются алюминий и медь. Подавляющее большинство проводов и кабелей для передачи электрической энергии изготавливаются из них. Также из них изготавливают шины в трансформаторных подстанциях и главных распределительных щитах любых зданий. Примером металлов, обладающих большой величиной удельного сопротивления, можно указать железо и всевозможные сплавы. Зачастую резистивную составляющую элемента указывают резистором.

При увеличении длины проводящего материала увеличивается и сопротивление металлического проводника. Это связано с физическими процессами, происходящими в нём при прохождении электрического тока. Суть их такова: электроны движутся по проводящему слою, в котором присутствуют ионы, из которых состоит кристаллическая решётка любого металла. Чем больше длина проводника, тем большее количество мешающих движению электронов присутствует ионов кристаллической решётки. Тем больше они создают препятствия для проведения электричества.

Для возможности наращивания протяжённости проводника производители увеличивают площадь материалов. Это даёт возможность расширить «автостраду» для электрического тока. Т.е. электроны меньше пересекаются с деталями решетки металла. Отсюда следует, что более толстый кабель имеет меньшее сопротивление.

Из всего вышесказанного вытекает формула для определения сопротивления проводника, выраженная через его длину (l), площадь поперечного сечения (S) и удельного сопротивления металла (ρ):

R = ρl/S.

В представленном выражении определения данного параметра отсутствует температура окружающей среды. Однако резистивная величина элемента меняется при достижении определенной температуры. Обычно эта температура составляет 20-25 °С. Поэтому не учитывать температуру окружающей среды при выборе детали нельзя. Это может привести к перегреву проводника и его воспламенению. Для выбора используют специализированные таблицы, значения которых используют в вычислениях.

Обычно увеличение температуры ведёт к увеличению резистивной составляющей металлического элемента. С физической точки зрения это связано с тем, что при увеличении температуры кристаллической решётки ионы в ней выходят из состояния покоя и начинают производить колебательные движения. Данный процесс замедляет электроны, т.к. столкновения между ними происходят чаще.

Шинная сборка

Выбор проводника – это достаточно сложный процесс, который лучше доверить профессионалам. При неправильной оценке всех факторов работы детали можно получить множество негативных последствий, вплоть до пожара. Поэтому понимание, от чего может зависеть сопротивление проводника, должно присутствовать.

Видео

Оцените статью:

От чего зависит сопротивление проводника — обзор параметров

Сопротивление проводника (СП) – это одно из основных физических явлений в электричестве. Оно положено в основу многих электроприборов. Также это главная причина всех потерь в любых электросетях. Следует уточнить, что СП является весьма объемным понятием, которое неоднозначно для ряда ситуаций. Далее раскроем суть СП во всем его разнообразии. 

Что необходимо уточнить, затрагивая СП

Название статьи – это исходная точка рассказа о целой группе понятий, каждое из которых относится к СП. И вот почему. Само понятие «сопротивление» означает препятствование чему-либо. Следовательно, при упоминании проводника подразумевается то, как он препятствует прохождению электрического тока через него. Но, как известно, ток бывает переменный и постоянный. Поэтому сразу уточняем:

  • СП в целом зависит от свойств напряжения, воздействующего на него, материала и пространственно-геометрических характеристик проводника при определенной температуре окружающей среды, и силы, приложенной к нему.

Из этой общей формулировки вытекают следующие понятия:

  • активное сопротивление,
  • реактивное сопротивление,
  • импеданс,
  • волновое сопротивление.

Раскрытие перечисленных понятий дает общее представление того, от чего же зависит СП.

Зависимость от свойств материала

Материал проводника в основном определяет реакцию на приложенное напряжение. Наименьшим сопротивлением обладают металлы. Хотя среди них существует большая разница в этом свойстве. Современная теория объясняет это строением атомов металлов. Для любого проводника его свойство быть таковым объясняется наличием свободных заряженных частиц. В металлах это электроны, в жидкостях и газах – ионы. Приложенное к проводнику напряжение вызывает их движение.

Чем слабее воздействие, препятствующее перемещающимся зарядам, тем меньше СП. Для оценки материла проводника введено понятие удельного сопротивления. Оно применимо к тем веществам, из которых можно получить проводник длиной 1 м с поперечником в 1 кв. мм. Что получается в результате изготовления такого проводника из некоторых материалов, наглядно демонстрирует изображение далее.

Сопротивление различных металлов

Если длина проводника будет больше одного метра, его сопротивление увеличится, а при увеличении поперечника – уменьшится. Эти закономерности можно проверить опытным путем, используя, например, батарейку, отрезок проволоки из нихрома и мультиметр. В результате получаем формулу, которая подтверждена экспериментально. В ней обозначим:

  • R – сопротивление,
  • ρ – удельное сопротивление,
  • l – длина,
  • S – площадь поперечного сечения.

Формула получится такой:

R= ρ*l/S.

Поясняющее изображение для удельного сопротивления

Но эта формула не дает исчерпывающего представления обо всех ситуациях, для которых имеет значение сопротивление. Она будет применима лишь при определенных соответствиях удельного сопротивления температуре, а также постоянном напряжении. То есть это формула для расчета активного СП при заданной температуре. Если температура проводника увеличится, усилится так называемое броуновское движение в его материале. Как результат этого – более затрудненное перемещение электронов и увеличение СП.

Броуновское движение

И наоборот. Охлаждение проводника создает лучшие условия для беспрепятственного перемещения электронов, и при определенных температурах может привести к минимальным величинам сопротивления. Это явление получило название сверхпроводимости. Оно связано по температурным показателям с химическим составом материала проводника и существенно различается для разных металлов и прочих химических элементов, а также их соединений.

Зависимость сопротивления от температуры

Зависимость от свойств напряжения

Напряжение – это главная движущая сила электричества. Напряжение первично. Фактически это среда, в которой протекают разнообразные процессы, связанные с электрическим током. Важнейшей является связь электрического тока с электромагнитным полем. А его параметры, в свою очередь, определяются не только напряжением, но и пространственно-геометрическими характеристиками проводника.

Даже в том случае, когда проводник – это прямой отрезок проволоки в составе электрической цепи, его положение в пространстве при достаточно высоких частотах напряжения будет заметно влиять на величину его сопротивления. Это связано с тем, что в этих условиях проявляются его индуктивность и емкость, существующие лишь при переменном напряжении. Эти параметры проводника именуются реактивным сопротивлением, и также приводят к потерям электроэнергии.

  • Следовательно, если проводник находится под воздействием переменного напряжения, его сопротивление также зависит как от частоты этого напряжения, так и от его индуктивно-емкостных параметров.

Активное СП при этом остается в силе. А сопротивление проводника в целом именуется импедансом. Его принято обозначать буквой Z и рассчитывать с использованием комплексных чисел. Это довольно-таки специфические расчеты, которыми не стоит утомлять читателя нашей статьи. Но чтобы читатель в этом утверждении не усомнился, далее приведем формулу, по которой в общем случае рассчитывается импеданс:

Формула

Зависимость от геометрии

Но и постоянный ток не так прост, как представляется по некоторым опытам. Все дело в его силе. Известно, что площадь поперечного сечения напрямую связана с силой тока. Но эта закономерность применима не всегда. С определенных значений силы ток все больше устремляется к поверхности проводника, что называется вытеснением тока. По этой причине сопротивление току большой силы меньше у плоских и трубчатых проводников.

Распределение тока по поперечнику проводника

Еще лучший результат получается при покрытии серебром. Аналогично проявляются и токи высокой частоты. Для них поверхностный эффект закономерен так же, как и для постоянного тока большой силы. Но и механическая сила, воздействующая на проводник, способна повлиять на его сопротивление. И это неудивительно, поскольку деформации влияют на распределение частиц, которые тормозят электроны.

Этот принцип заложен в основу тензометрии, без которой сегодня невозможно представить машиностроение и другие отрасли промышленности, где важна прочность материалов. Все перечисленные причины, от которых зависит СП, по-разному проявляются у различных материалов. Но для прикладного использования взаимосвязи сопротивления с теми или иными воздействиями разработаны специальные сплавы и химические соединения.

Распределение тока по поперечнику проводника

Но в любом случае сопротивление измеряется в Омах и долях Ома, в том числе и кратных 1000, то есть килоом, мегаом. Больше нескольких единиц мегаом сопротивление, как правило, не бывает. Мы постарались показать читателям несколько причин, обуславливающих СП. Надеемся, что полученные знания помогут успешно решить существующие задачи.

Похожие статьи:

От чего зависит сопротивление

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем. Это значит, что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Однако при одинаковом напряжении, но использовании разных проводников сила тока различна. Можно сказать по-другому. Если увеличивать напряжение, то хотя сила тока и будет увеличиваться, но везде по-разному, в зависимости от свойств проводника.

Зависимость силы тока от напряжения для данного конкретного проводника представляет собой сопротивление этого проводника. Оно обозначается R и находится по формуле R = U/I. То есть сопротивление определяется как отношение напряжения к силе тока. Чем больше сила тока в проводнике при данном напряжении, тем меньше его сопротивление. Чем больше напряжение при данной силе тока, тем больше сопротивление проводника.

Формулу можно переписать по отношению к силе тока: I = U/R (закон Ома). В таком случае нагляднее, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Можно сказать, что сопротивление как бы мешает напряжению создавать большую силу тока.

Само сопротивление является характеристикой проводника. Оно не зависит от поданного на него напряжения. Если будет подано большое напряжение, то изменится сила тока, но не изменится отношение U/I, т. е. не изменится сопротивление.

От чего же зависит сопротивление проводника? Оно зависти от

  • длины проводника,
  • площади его поперечного сечения,
  • вещества, из которого изготовлен проводник,
  • температуры.

Чтобы связать вещество и его сопротивление, вводится такое понятие как удельное сопротивление вещества. Оно показывает, какое будет сопротивление в данном веществе, если проводник из него будет иметь длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м2. Проводники такой длины и толщины, изготовленные из разных веществ, будут иметь разные сопротивления. Это связано с тем, что у каждого металла (чаще всего именно они являются проводниками) своя кристаллическая решетка, свое количество свободных электронов.

Чем меньше удельное сопротивление вещества, тем лучшим проводником электрического тока оно является. Маленьким удельным сопротивлением обладают, например, серебро, медь, алюминий; куда большее у железа, вольфрама; очень большое у различных сплавов.

Чем длиннее проводник, тем большее сопротивление он имеет. Это становится понятно, если принять во внимание, что движению электронов в металлах мешают ионы, составляющие кристаллическую решетку. Чем их больше, т. е. чем длиннее проводник, тем больше у электрона шанс замедлить свой путь.

Однако увеличение площади поперечного сечения делает как бы дорогу шире. Электронам легче течь и не сталкиваться с узлами кристаллической решетки. Поэтому чем толще проводник, тем его сопротивление меньше.

Таким образом, сопротивление прямо пропорционально зависит от удельного сопротивления (ρ) и длины (l) проводника и обратно пропорционально зависит от площади (S) его поперечного сечения. Получаем формулу сопротивления:

R = ρl/S

В этой формуле на первый взгляд не отражается зависимость сопротивления проводника от его температуры. Однако удельное сопротивление вещества меряется при определенной температуре (обычно 20 °C). Поэтому температура учитывается. Для вычислений удельные сопротивления берут из специальных таблиц.

Для металлических проводников чем больше температура, тем сопротивление больше. Это связано с тем, что при повышении температуры ионы решетки начинают сильнее колебаться и больше мешать движению электронов. Однако в электролитах (растворах, где заряд несут ионы, а не электроны) с повышением температуры сопротивление уменьшается. Здесь это связано с тем, что чем выше температура, тем больше происходит диссоциация на ионы, и они быстрее двигаются в растворе.

Тест по физике Расчет сопротивления проводника 8 класс

Тест по физике Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление для учащихся 8 класса с ответами. Тест состоит из 10 заданий с выбором ответа.

1. От каких факторов зависит сопротивление проводника?

1) Его размеров и силы тока в нем
2) Его длины и площади поперечного сечения
3) Длины, площади поперечного сечения проводника и напря­жения на его концах
4) Длины, площади поперечного сечения и вещества, из кото­рого он изготовлен

2. Как сопротивление проводника зависит от его длины?

1) Чем больше длина проводника, тем больше его сопротивле­ние
2) Чем больше длина проводника, тем меньше его сопротивле­ние
3) Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине
4) Сопротивление проводника практически не зависит от его длины

3. Как сопротивление проводника зависит от площади его попе­речного сечения?

1) Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше его сопротивление
2) Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем меньше сопротивление
3) Сопротивление проводника обратно пропорционально пло­щади его поперечного сечения
4) Зависимость между сопротивлением и площадью попереч­ного сечения проводника практически отсутствует

4. Какая физическая величина характеризует зависимость со­противления проводника от вещества, из которого он состо­ит?

1) Количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника
2) Сила тока в проводнике
3) Напряжение на концах проводника
4) Удельное электрическое сопротивление вещества

5. По какой формуле, зная длину, площадь поперечного сечения проводника и материал, из которого он изготовлен, можно рассчитать его сопротивление?

1) R = U/I
2) R = ρl/S
3) U = A/q
4) I = q/t

6. Какое из приведенных ниже веществ наилучший проводник электричества? Какова особенность его удельного сопротивле­ния?

1) Алюминий; оно велико
2) Железо; оно мало
3) Серебро; оно имеет наименьшее значение
4) Ртуть; оно имеет наибольшее значение

7. Какой бы вы выбрали материал для изготовления нагрева­тельного элемента кипятильника?

1) Никелин
2) Вольфрам
3) Константан
4) Алюминий

8. Определите сопротивление алюминиевого провода длиной 100 ми площадью поперечного сечения 2,8 мм2.

1) 10 Ом
2) 1 Ом
3) 2,8 Ом
4) 28 Ом

9. Рассчитайте удельное сопротивление меди, провод из которой длиной 500 ми площадью поперечного сечения 0,1 мм2 имеет сопротивление 85 Ом.

10. Найдите площадь поперечного сечения алюминиевого прово­да длиной 500 м, имеющего сопротивление 7 Ом.

1) 0,2 мм2
2) 2 мм2
3) 4 мм2
4) 0,4 мм2

Ответы на тест по физике Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление
1-4
2-3
3-3
4-4
5-2
6-3
7-3
8-2
9-1
10-2

Электрическое сопротивление - проводник - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Электрическое сопротивление - проводник

Cтраница 2


Величина электрического сопротивления проводников, кроме геометрических размеров и материала, зависит от их температуры. Известно, что частота и амплитуда колебаний атомов около своих средних положений зависят от температуры тел и с увеличением ее возрастают. Увеличение частоты колебаний атомов приводит к более частым столкновениям свободных электронов с атомами, а, следовательно, и к увеличению сопротивления проводников.  [17]

Величину электрического сопротивления проводника и соответствующую этому сопротивлению температуру определяют по логометру.  [19]

Изменение электрического сопротивления проводников и полупроводников. Чувствительный элемент прибора, называемый термометром сопротивления, представляет собой проводник или полупроводник с известной зависимостью его электрического сопротивления от температуры. Таким образом, для определения температуры среды, в которой находится термометр, необходимо измерить его сопротивление.  [20]

ЭДС и изменяется электрическое сопротивление проводника.  [22]

Она получила название электрического сопротивления проводника, или просто сопротивления.  [23]

В каких единицах измеряется электрическое сопротивление проводника. Что называется удельным сопротивлением материала проводника. Какие металлы обладают наименьшим удельным сопротивлением.  [24]

От каких факторов зависит электрическое сопротивление проводника.  [25]

Как влияют примеси на электрическое сопротивление проводников и изоляторов.  [26]

Как влияют примеси на электрическое сопротивление абсолютно чистых проводников и изоляторов.  [27]

Тензодатчики основаны на изменении электрического сопротивления проводников при упругих деформациях растяжения и сжатия.  [28]

Ограничивает уровень интеграции рост электрического сопротивления проводников с уменьшением размеров микроструктур, а также явление электромиграции ионов в металле пленочных проводников при высоких плотностях тока, что обусловливает и снижение надежности.  [29]

Мостовая схема для измерения электрического сопротивления проводников впервые была разработана Уитстоном. Эта схема была использована Кольраушем применительно к переменному току.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

Физика. Сопротивления проводника. 8 класс

Чем больше длина проводника, тем больше его сопротивление.

Чем больше длина проводника, тем меньше его сопротивление.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

Сопротивление проводника практически не зависит от его длины.

Зависимость сопротивления от геометрических параметров проводника

Сопротивление- это величина, характеризующая противодействие проводника прохождению по нему электрического тока.

Из закона Ома для участка цепи сопротивление можно найти R= U / I

Единица электрического сопротивления — Ом.

Сопротивление проводника объясняется тем, что при прохождении по проводнику электрического тока, заряды взаи­модействуют с ионами кристаллической решетки. В результате, скорость движения зарядов уменьшается.

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения:

Постоянный для данного вещества параметр ρ- называется удельным сопротивлением вещества(Ом м).

Сопротивление проводника связано с температурой — при повышении температуры сопротивление проводника тоже увеличивается. При повышении температуры ионы в узлах кристаллической решетки начинают совершать колебания с большой скоростью и амплитудой и поэтому оказывают влияние на большее число проходящих мимо зарядов.

Где Ro — сопротивление данного проводника при 0 о С

α — температурный коэффициент сопротивления вещества.(характеризует зависимость изменения сопротивле­ния при изменении температуры)

Если температура проводника понижается до температуры, близкой к абсолютному нулю, то наблюдается явле­ние сверхпроводимости- сопротивление проводника стремится к нулю. Это происходит потому, что при такой тем­пературе практически прекращается тепловое движение молекул.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8464 — | 7349 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Колледж экономики, права и информатики

Отчет по лабораторной работе

По дисциплине

«Электротехнические основы источников питания»

студент 25 группы

Лабораторная работа №1

«Измерение зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов»

Цель:определить удельное сопротивление проводника и сравнить его с табличным значением.

2) L = 100м; S=0.1мм 2

6) P=0.0724*100/0.1=0.0000724мОм=0.0724Ом*мм 2 /м

№ опытаДлина, мНапряжение, ВСила тока, АСопротивление, ОмУдельное сопротивление, Ом*м
1,440,1980,72720,07272
1,4930,0272,4750,07247
1,4960,01149,60,07262
1,4980,0041365,30,07307
1,4990,0020,07495

8) ρср=0,0731 Ом*мм 2 /м

Табличное значение для никеля ρ

Определили удельное сопротивление проводника и сравнили его с табличными данными, в итоге мы получили приблизительное значения. Произошли расхождения в результате погрешности в измерениях и погрешности в вычислениях.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Что называют удельным сопротивлением проводника?

Постоянный параметр для определенного вещества, определяющийся произведением сопротивления на длину и деленным на площадь поперечного сечения проводника

2. Как зависит сопротивление проводника от его длины?

Сопротивление прямо пропорционально его длине

3. По какой формуле можно рассчитать удельное сопротивление проводника?

4. В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

Лабораторная работа №2

«Исследование сопротивлений проводников при параллельном и последовательном соединении»

Цель:изучить законы протекания тока через последовательно и параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений таких участков

По данным измерений

По данным расчета :

Теоретические расчеты частично потверждают практический данные

5)I(Rac)=0.315 A I=0.136 A I (RCD)=0.181A

6)I=1.5/4.76=0.315 A I+I=0.136+0.181=0.317

Ответы на контрольные вопросы:

1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединненых проводников быть больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.

Может быть меньше, так как 1/Rобщ=1/R1+1/R2

2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления параллельного и последовательного соединения проводников?

Первый и второй законы Кирхгофа

3. Проанализируйте аналогию между приводимыми здесь формулами и формулой для расчета сопротивления одного проводника через его геометрические параметры: . В чем заключается эта аналогия?

Аналогичная пропорция R=U/I можно привести к U=p*L и I=S

Лабораторная работа №3

«ЭДС и внутреннее сопротивление источников постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Цель:определить сопротивление источника цепи и его ЭДС

3. V=0.950 B I=0.33 A

5) R= (0,75-0,6)/(0,24-0,29)=0,3 Ом

Ответы на контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

Сила тока пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме внутреннего и внешнего сопротивлений.

2. Чему равна ЭДС источника при разомкнутой цепи?

В таком случае ЭДС равна напряжению

3. Чем обусловлен внутреннее сопротивление источника тока?

Отношению изменения силы тока к изменению напряжения

4. Чем измеряется сила тока короткого замыкания батарейки?

Отношением ЭДС в внутреннему сопротивлению

Лабораторная работа № 4

«Исследование сложных цепей постоянного электрического тока»

Цель:изучить приемы расчета сложных электрических цепей постоянного тока.

Вывод: Разность потенциалов в точках О и О ’ равна 0, и ток тоже равен 0. Замкнутое и разомкнутое состояние не влияют на работу схемы

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какие свойства схемы могут оказаться полезными при расчете сложных схем?

Из симметрии ясно, что токи через элементы CO и DO должны быть одинаковы и равны токам, текущим через элементы OF и OE. А раз так, то в точке О цепь можно разорвать, при этом токи через элементы сетки не изменятся:

2. Между какими точками схемы, изображенной на рисунке 3, напряжение равно нулю?

3. Исследуйте аналогичным способом сопротивление между противоположными вершинами проволочного куба? Чему равно сопротивление между этими точками?

Пусть сопротивление одного ребра куба = r, тогда

RAB= + + =

Лабораторная работа №5

«Мощность в цепи постоянного тока»

Цель:изучить законы выделения мощности в цепях постоянного тока и согласования источников тока с нагрузкой.

0,13630,1360,018537
0,10,4990,0499
0,0880,6170,054296
0,08830,6660,058808
0,0750,7490,056175
0,06810,8180,055706
0,060,8990,05394
0,05350,9640,051574
0,040,04
0,031,10,033
0,021,20,024

Вывод: При сопротивлении нагрузки0,65 ОмМощность, отдаваемая источником питания будет максимальна.

Чем ниже сопротивление нагрузки, тем больше теряется мощности.

Оптимальное сопротивление нагрузки ≥ внутреннему сопротивлению источника питания.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Почему при увеличении сопротивления нагрузки напряжение на ней растет?

По закону Ома, напряжение прямо пропорционально сопротивлению.

2. Объясните, почему выделяемая на нагрузке мощность мала, если сопротивление нагрузки сильно отличается от внутреннего сопротивления источника? Обратите внимание на формулы для силы тока (1) и напряжения (2) на нагрузке.

По формуле видно, что мощность обратно пропорциональная сумме сопротивлений нагрузки и источника питания, таким образом, наибольшая мощность будет выделяться на нагрузке при равенстве этих сопротивлений.

Лабораторная работа № 6.

«Принцип работы плавких предохранителей в электрических цепях»

Цель:рассчитать предохранители для защиты электронной сети с напряжением 220 В, питающей осветительные и электронагревательные приборы.

U генератора = 220В

Р лампочек = 60 Вт и 150 Вт

Р нагревательных приборов = 600Вт и 1000Вт

Рабочее напряжение = 240В

P,ВтU,ВI,А
0,27
0,68
2,72
4,54

Вывод: Номинальный ток вставки должен удовлетворять требованию Iвст>Ip.

Каждый предохранитель сработал лишь тогда, когда будет превышение тока плавкой вставки на участке в цепи, который он защищает, величина тока предохранителя должна быть больше расчетного тока участка цепи.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какова цель установки предохранителей в электрических цепях?

Предохранитель необходим для защиты электрической цепи

2. Как рассчитать номинальный ток плавкой вставки предохранителя?

Рассчитать по формуле I=P/U

3. Почему правилами техники безопасности запрещается установка так называемых "жучков" — случайно выбранных проводников вместо целых предохранителей?

Потому, что случайно выбранные проводники могу не расплавиться при критической силе тока.

Презентация была опубликована 6 лет назад пользователемГалина Надежина

Похожие презентации

Презентация на тему: " Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление Зависимость сопротивления проводника от его геометрических параметров и рода материала Дома: §" — Транскрипт:

1 Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление Зависимость сопротивления проводника от его геометрических параметров и рода материала Дома: § 45,46

2 Опытным путем Георг Ом установил, от каких факторов зависит сопротивление проводника

3 1. Зависимость сопротивления проводника от его длины S 1 =S 2 =S S 1 =S 2 =S никелин никелин Таким образом, сопротивление проводника зависит прямопропорционально от его длины: R

4 2. Зависимость сопротивления проводника от площади его поперечного сечения l 1 =l 2 =l l 1 =l 2 =l никелин никелин Таким образом, сопротивление проводника зависит обратнопропорционально от площади его поперечного сечения: R

5 3. Зависимость сопротивления проводника от рода материала l, S, никелин R 1 R 1 l, S, нихром R2R2R2R2 Очевидно, что сопротивление проводника зависит от рода вещества, из которого изготовлен проводник

6 4. Итак, обобщаем установленные зависимости R – сопротивление проводника l – длина проводника S – площадь поперечного сечения проводника ρ – удельное сопротивление проводника Сопротивление проводника зависит прямопропорционально от его длины, обратнопропорционально от площади поперечного сечения проводника и зависит от рода материала, из которого он изготовлен.

7 5. Удельное сопротивление проводника, ρ — это физическая величина, показывающая, каково сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1м 2

8 Свинец, Pb: ρ=0,21 Ом·мм2/м – это значит, что сопротивление свинцового проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 равно 0,21 Ом.

9 6. Решение задач 1. Сколько метров никелиновой проволоки сечением 0,1 мм2 потребуется для изготовления реостата с сопротивлением 180 Ом? l l — ? ρ=0,4 Ом·мм2/м S=0,1 мм2 R=180 Ом

10 2. Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из константановой проволоки длиной 50 м и площадью сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В. I -? ρ=0,5 Ом·мм2/м l=50 м S=1 мм2 U=45 В

Сопротивление проводника - Energy Education

Рис. 1. Нить накаливания загорается из-за сопротивления проводящего провода. [1]

Сопротивление проводника - это свойство проводника при определенной температуре, и оно определяется как величина сопротивления протеканию электрического тока через проводящую среду. [2] Сопротивление проводника зависит от площади поперечного сечения проводника, длины проводника и его удельного сопротивления.Важно отметить, что электрическая проводимость и удельное сопротивление обратно пропорциональны, а это означает, что чем больше проводимость, тем меньше сопротивление.

Сопротивление проводника можно рассчитать при температуре 20 ° C с помощью: [3]

[математика] \ R = \ frac {\ rho L} {A} [/ математика]

где:

  • [math] R [/ math] - сопротивление в омах (Ом)
  • [math] \ rho [/ math] - удельное сопротивление материала в омметрах (Ом · м).
  • [math] L [/ math] - длина проводника в метрах (м)
  • [math] A [/ math] - площадь поперечного сечения проводника в метрах в квадрате (м 2 )

Эта формула говорит нам, что сопротивление проводника прямо пропорционально [math] \ rho [ / math] и [math] L [/ math], и обратно пропорционально [math] A [/ math].Поскольку сопротивление некоторого проводника, например отрезка провода, зависит от столкновений внутри самого провода, сопротивление зависит от температуры. С повышением температуры сопротивление провода увеличивается, так как столкновения внутри провода увеличиваются и «замедляют» протекание тока. Величина изменения определяется температурным коэффициентом. [4] Положительный температурный коэффициент приводит к увеличению сопротивления с повышением температуры, тогда как отрицательный температурный коэффициент приводит к уменьшению сопротивления с повышением температуры.Поскольку проводники обычно демонстрируют повышенное удельное сопротивление с повышением температуры, они имеют положительный температурный коэффициент. Наиболее распространенные типы резисторов - это переменные резисторы и постоянные резисторы.

Используя сопротивление проводника, можно создать свет в лампе накаливания. В лампочке накаливания есть проволочная нить определенной длины и ширины, обеспечивающая определенное сопротивление. Если это сопротивление правильное, ток, протекающий по проводу, замедляется ровно настолько, без остановки из-за слишком большого сопротивления, что нить накала нагревается до точки, в которой она начинает светиться. [5]

Подробнее о сопротивлении проводника см. HyperPhysics.

PhET: Сопротивление в проводе

Университет Колорадо любезно разрешил нам использовать следующую симуляцию Фета. Изучите моделирование, чтобы увидеть, как изменяется сопротивление проводника в зависимости от геометрии и удельного сопротивления:

Для дальнейшего чтения

Для получения дополнительной информации см. Соответствующие страницы ниже:

Список литературы

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Напряжение управляет током, а сопротивление ему препятствует.
  • Закон
  • Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
  • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
  • Есть неомические компоненты и цепи; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.
Ключевые термины
  • простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
  • омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток - следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения - явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.Напомним, что хотя напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. 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 с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывая ток - поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток принудительно установлен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. Мы визуализируем график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их взаимосвязь между током и напряжением (их ВАХ) нелинейная (или неомическая). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость - это явление нулевого электрического сопротивления и выброс магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сверхпроводимость - это сверхпроводимость. Сверхпроводимость - это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
  • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
  • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
  • Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.
Ключевые термины
  • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
  • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
  • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость - это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств - отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он претерпевает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера - определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения - свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на то, что в настоящее время продолжительность жизни составляет не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, обнаруженная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в

.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
  • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
  • Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
  • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.
Ключевые термины
  • Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление - это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
  • параллельное эквивалентное сопротивление : такое сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), поэтому токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление - это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубопровода потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ - это внутреннее свойство материала, независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R - это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, в то время как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, подключенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одно из практических применений этих соотношений состоит в том, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурную зависимость удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

Ключевые выводы

Ключевые моменты
  • При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
  • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.
Ключевые термины
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
  • температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала с температурой.
  • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражается в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление совершает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 × 10 −3 K −1 до + 6 × 10 −3 K −1 для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Обратите также внимание на то, что α отрицательна для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Факторы, влияющие на сопротивление - GeeksforGeeks

Проводник имеет большое количество свободных электронов. Когда к концам проводника прикладывается разность потенциалов, свободные электроны перемещаются от одного конца к другому концу проводника.Когда электроны дрейфуют или движутся, они сталкиваются с атомами (ионами) проводника. Эти столкновения препятствуют движению свободных электронов от одного конца к другому концу проводника. Это противодействие потоку свободных электронов из-за столкновений с ионами в проводнике известно как сопротивление проводника. Чем больше столкновений подвергаются электроны в проводнике, тем большее сопротивление оказывает проводник.

Что такое закон Ома?

Джордж Саймон Ом (немецкий физик) 1826 г. изучал взаимосвязь между электрическим током и разностью потенциалов на концах проводника.Связь между электрическим током и разностью потенциалов известна как закон Ома .

Этот закон гласит, что электрический ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален разности потенциалов на концах проводника, при условии, что температура и другие физические условия проводника остаются неизменными.

Математически этот закон можно сформулировать как:

Электрический ток (I) ∝ Разность потенциалов (В)


⇒ I ∝ V

или

В ∝ I

V = I × R

где R - коэффициент пропорциональности, известный как сопротивление проводника.

Таким образом, закон Ома можно сформулировать как : отношение разности потенциалов на конце проводника к току, протекающему по нему, остается постоянным, если температура и другие физические условия проводника остаются неизменными.

График между V и I представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, показано ниже на рисунке:

График V-I

Сопротивление

В электрической цепи сопротивление является мерой сопротивления току.Греческая буква омега (Ом) используется для обозначения сопротивления в омах. Георг Симон Ом (1784-1854), немецкий физик, исследовавший взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, - это имя, данное Ом. Говорят, что закон Ома сформулировал он.



В некоторой степени все материалы сопротивляются току. Они делятся на две группы: проводники и изоляторы.

  • Материалы с низким сопротивлением, которые позволяют электронам свободно перемещаться, называются Проводниками .

например: Серебро, медь, золото и алюминий.

  • Материалы с высоким сопротивлением, препятствующие свободному течению электронов, называются изоляторами .

например: Резина, бумага, стекло, дерево и пластик.

Измерения сопротивления обычно используются для определения состояния компонента или цепи как:

  • Чем меньше ток, тем выше сопротивление. Поврежденные проводники из-за горения или коррозии могут быть одной (среди многих) потенциальных причин чрезмерно высокого напряжения.Поскольку все проводники выделяют некоторое количество тепла, перегрев является проблемой, которая часто связана с сопротивлением.
  • Чем выше выходной ток, тем меньше сопротивление. Две возможные причины - повреждение изоляторов влагой или перегрев.

Математически сопротивление проводника можно оценить с помощью закона Ома как:

Согласно закону Ома,

V = I × R

Измените приведенное выше выражение для R as,

R = V / I

Следовательно, сопротивление проводника определяется как отношение напряжения и тока, протекающего через проводник.



Таким образом, единица измерения сопротивления может быть определена как:

R = V / I = 1 Вольт (В) / 1 Ампер (A)

= 1 В / 1 A

= 1 Ом (Ом )

Следовательно, единицей сопротивления является Ом (Ом) .

Факторы, влияющие на сопротивление

Давайте проведем эксперимент, чтобы изучить факторы, от которых зависит сопротивление проводника. Подключите различные электрические компоненты, как показано на приведенной ниже принципиальной схеме:

Здесь сопротивление R подключено через источник напряжения V между концами A и B.Цепь находится в режиме ВКЛ, так как ключ K вставлен в розетку. Следовательно, ток течет в цепи, показанной амперметром A. Следовательно, следующие факторы зависят от сопротивления проводника:

1. Длина проводника: Рассмотрим медный провод длиной 1 м и подключите его между клеммами A и B цепи. Обратите внимание на показания амперметра. Теперь возьмем еще один медный провод такой же площади сечения, но длиной 2 м. Подключите его между клеммами A и B, отсоединив предыдущий провод.Снова обратите внимание на показания амперметра. Будет обнаружено, что показание амперметра (т.е. электрический ток) во втором случае составляет половину показания амперметра в первом случае.

  • Так как I = V / R, сопротивление второго провода в два раза больше сопротивления первого провода.
  • Это показывает, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника.
  • Таким образом, чем больше длина проводника, тем больше его сопротивление.

2. Площадь поперечного сечения проводника: Теперь возьмем два медных провода одинаковой длины, но разной площади поперечного сечения. Пусть площадь поперечного сечения первого провода больше, чем площадь поперечного сечения второго провода. Подключите первый провод между клеммами A и B в цепи, показанной на рисунке выше. Обратите внимание на показания амперметра. Теперь отсоедините первый провод и подключите второй провод между клеммами A и B. Снова отметьте показания амперметра.Будет обнаружено, что показания амперметра (т. Е. Электрического тока) больше, когда первый провод (т. Е. Толстый провод) подключен между A и B, чем показания амперметра, когда второй провод (т. Е. Тонкий провод) подключается между клеммами A и B.



  • Это показывает, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
  • Таким образом, сопротивление тонкой проволоки больше, чем сопротивление толстой.

3. Влияние природы материала: Возьмите два одинаковых провода, один из меди, а другой из алюминия. Подключите медный провод между клеммами A и B. Запишите показания амперметра. Теперь подключите алюминиевый провод между клеммами A и B. Снова обратите внимание на показания амперметра. Установлено, что показание амперметра при подключении медного провода в цепи больше, чем показание амперметра при подключении алюминиевого провода в цепи.

  • Это означает, что сопротивление медной проволоки меньше, чем сопротивление алюминиевой проволоки.
  • Следовательно, сопротивление провода или проводника зависит от природы материала проводника.

4. Влияние температуры проводника: Если температура подключенного в цепь проводника увеличивается, его сопротивление увеличивается.

Заключение:

Таким образом, факторы, от которых зависит сопротивление проводника, следующие:

(i) его длина (l),

(ii) Площадь поперечного сечения (A) ,

(iii) характер материала и

(iv) его температура.

Удельное сопротивление или удельное сопротивление

Экспериментально установлено, что сопротивление проводника составляет:

  1. прямо пропорционально его длине (l) или R ∝ l.
  2. Обратно пропорционально площади его поперечного сечения (A) или R ∝ 1 / A.


Давайте объединим эти два условия для сопротивления как

R ∝ l / A

или

R = ρ × l / A

, где ρ - константа пропорциональности, известная как Удельное сопротивление или Удельное сопротивление проводника.

Измените приведенное выше выражение для ρ,

ρ = R × A / l

  • Таким образом, Удельное сопротивление проводника определяется как сопротивление проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения. раздел.
  • Другими словами, удельное сопротивление проводника определяется как сопротивление, оказываемое четырьмя кубическими проводниками со стороной 1 м потоку тока через противоположную поверхность проводника.
  • В системе CGS единицей удельного сопротивления или удельного сопротивления является Ом-см (Ом-см) .
  • В системе СИ единица удельного сопротивления или удельного сопротивления составляет Ом-метр (Ом-м).

Чтобы лучше понять концепцию и формулу удельного сопротивления, давайте рассмотрим следующий пример:

Пример: провод с сопротивлением 20 Ом вытягивается так, что его длина увеличивается вдвое по сравнению с исходной длиной. Рассчитайте сопротивление нового провода.

Решение:

Учитывая, что

Сопротивление проводника R составляет 20 Ом.

Если исходная длина проводника равна l, то новая длина (l ’) провода равна 2l.

Итак, если исходная площадь поперечного сечения равна A, а новая площадь поперечного сечения равна A ', тогда:

Так как l' = 2l, следовательно, A '= A / 2.

В случае исходного проводника, исходное сопротивление:

R = ρ × l / A

20 Ω = ρ × l / A …… (1)

Теперь, в случае нового проводника, новое сопротивление:

R '= ρ × l '/ A'


= (ρ × 2l) / (A / 2)

= (4 × ρ × l) / A

Используйте уравнение (1) в приведенном выше выражении и решите, чтобы вычислить R '.

R ’= 4 × 20 Ом

= 80 Ом

Следовательно, сопротивление нового провода составляет 80 Ом .

Примеры проблем

Задача 1: Найдите сопротивление проводника, если ток, протекающий по нему, равен 0,3 А, а приложенная разность потенциалов составляет 0,9 В.

Решение:

Учитывая, что

Текущий поток I равен 0,3 A.

Приложенная разность потенциалов V равна 0.9 В.

Теперь используйте формулу:

R = V / I

= 0,9 В / 0,3 А

= 3 Ом

Следовательно, сопротивление проводника составляет 3 Ом .

Проблема 2: Нагреватель имеет сопротивление 50 Ом и подключен к источнику питания 220 В, рассчитайте ток в нагревателе.

Решение:

Учитывая, что

Сопротивление нагревателя R равно 50 Ом.

Разность потенциалов, В составляет 220 В.

Теперь используйте формулу:

V = I × R

Измените приведенное выше выражение для I как,

I = V / R

= 220 В / 50 Ом

= 4,4 A

Следовательно, ток в ТЭНе 4,4 А .

Задача 3: Удельное сопротивление железа и ртути равно 10,0 x 10 -8 и 94 x 10 -8 Ом · см соответственно. Какой дирижер лучше?

Решение:

Материал с низким удельным сопротивлением считается хорошим проводником электричества.

Следовательно, Железо является хорошим проводником, чем Меркурий.

Задача 4: Определить сопротивление 1 Ом.

Решение:

Считается, что сопротивление проводника составляет 1 Ом, если разность потенциалов в 1 вольт на концах проводника заставляет ток в 1 ампер проходить через него.

Задача 5: Пусть сопротивление электрического компонента остается постоянным, в то время как разность потенциалов на концах компонентов уменьшается до половины своего прежнего значения.Какое изменение произойдет с током через него?

Решение:

Так как, I = V / R, когда V '= V / 2

I' = V / 2R = I / 2

Таким образом, ток в компонентах становится половина прежней стоимости.

Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Присоединяйтесь к курсу First-Step-to-DSA для учеников 9-12 классов , , специально разработанного для ознакомления со структурами данных и алгоритмами ученикам 9-12 классов


повседневная жизнь - Сопротивление и сопротивление: который одно внутреннее, а какое геометрическое? Почему?

Замечу, что с микроскопической точки зрения чаще говорят о проводимости и проводимости , которые обратны сопротивлению и удельному сопротивлению.Таким образом, я мог бы использовать ниже эти термины как синонимы.

Удельное сопротивление - это свойство материала
В рамках классической электродинамики (т.е. когда подразумевается усреднение по макроскопическому объему) удельное сопротивление определяется внутренними факторами, такими как свойства материала и температура. Сопротивление можно выразить в терминах основных физических процессов, таких как столкновения электронов с примесями, фотоны, электрон-электронное рассеяние и т. Д. Известная формула Друде выражает удельное сопротивление / проводимость через время рассеяния, возникающее в результате всех этих процессов.

Пока мы можем игнорировать граничные эффекты (т.е. материал макроскопичен), ни один из них не зависит от размера проводника. Однако общий ток, протекающий по проводнику, зависит от его геометрических свойств:

  • зависимость от площади поперечного сечения позволяет пропускать больший ток - аналогия с более широкой трубой здесь почти буквальна
  • более длинный проводник означает, что электроны испытывают больше событий рассеяния при переходе от одного конца к другому.

Сопротивление и проводимость в микроскопическом масштабе
В микроскопическом масштабе, например, имея дело с наноструктурами, часто нельзя игнорировать тот факт, что размер проводника сравним со средней длиной свободного пробега электронов. В этом случае простые формулы, относящиеся к сопротивлению, больше не применимы, и часто приходится прибегать к обсуждению долевых величин, таких как проводимость и сопротивление. К многочисленным связанным эффектам относятся: баллистическая проводимость, локализация Андерсона, слабая локализация, квантовый эффект Холла и т. Д.

Факторы, влияющие на сопротивление

- Engineer-Educators.com

  1. Сопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника. Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах. Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра обеспечивает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра.Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также по соображениям стоимости алюминий часто используется, когда важен весовой коэффициент.
  2. Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного сечения, тем больше сопротивление. На рисунке 40 показаны двухпроводные жилы разной длины. Если напряжение электрического давления приложено к двум концам проводника длиной 1 фут и сопротивление движению свободных электронов предполагается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер.Если провод того же размера удвоить в длину, те же электроны, приведенные в движение под действием приложенного 1 вольта, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление; следовательно, текущий поток будет уменьшен вдвое.
  3. Сопротивление металлического проводника обратно пропорционально площади поперечного сечения. Эта область может быть треугольной или даже квадратной, но обычно круглой. Если площадь поперечного сечения проводника увеличена вдвое, сопротивление току уменьшится вдвое. Это верно из-за увеличенной площади, в которой электрон может перемещаться без столкновения или захвата атомом.Таким образом, сопротивление изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника.
  4. Четвертым важным фактором, влияющим на сопротивление проводника, является температура. Хотя некоторые вещества, такие как углерод, демонстрируют снижение сопротивления при повышении температуры окружающей среды, большинство материалов, используемых в качестве проводников, увеличивают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление некоторых сплавов, таких как константан и манганин ™, очень мало изменяется при изменении температуры. Величина увеличения сопротивления 1-омного образца проводника на один градус повышения температуры выше 0 ° по Цельсию (C), принятого стандарта, называется температурным коэффициентом сопротивления.Для каждого металла это разные значения; например, для меди это значение составляет примерно 0,00427 Ом. Таким образом, медный провод, имеющий сопротивление 50 Ом при температуре 0 ° C, будет иметь увеличение сопротивления на 50 × 0,00427 или 0,214 Ом на каждый градус повышения температуры выше 0 ° C. Температурный коэффициент сопротивления необходимо учитывать там, где наблюдается заметное изменение температуры проводника во время работы. Доступны графики с указанием температурных коэффициентов сопротивления для различных материалов.На рисунке 41 показана таблица «удельного сопротивления» некоторых распространенных электрических проводников.
Рисунок 40. Сопротивление зависит от длины проводника. Рисунок 41. Таблица удельного сопротивления.

Сопротивление материала определяется четырьмя свойствами: материалом, длиной, площадью и температурой. Первые три свойства связаны следующим уравнением при T = 20 ° C (комнатная температура):

Сопротивление и удельное сопротивление - College Physics

Зависимость сопротивления от материала и формы

Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он сделан.Цилиндрический резистор на (Рисунок) легко анализировать, и, таким образом, мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра прямо пропорционально его длине, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, как поток жидкости по трубе). Фактически, обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра.

Единый цилиндр длины и площади поперечного сечения. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, которое труба оказывает потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения, тем меньше сопротивление.

Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества так, чтобы сопротивление объекта было прямо пропорционально.Удельное сопротивление - это внутреннее свойство материала, независимо от его формы или размера. Сопротивление однородного цилиндра длины и площади поперечного сечения, изготовленного из материала с удельным сопротивлением, составляет

.

(рисунок) дает репрезентативные значения. Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельных сопротивлений. У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление.Проводники имеют различную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

Температурное изменение сопротивления

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры.Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. (Рисунок).) И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с увеличением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около или меньше) удельное сопротивление изменяется с изменением температуры, как выражено в следующем уравнении

где - исходное удельное сопротивление, а - температурный коэффициент удельного сопротивления.(См. Значения на (Рисунок) ниже.) Для более значительных изменений температуры может потребоваться нелинейное уравнение. Обратите внимание, что это положительно для металлов, то есть их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, у манганина (который состоит из меди, марганца и никеля) близко к нулю (до трех цифр на шкале (рисунок)), поэтому его удельное сопротивление незначительно меняется с температурой.Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно с температурой.

Обратите внимание, что для полупроводников, перечисленных на (Рисунок), отрицательное значение означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры.Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшаться с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку оно прямо пропорционально. Для цилиндра, который мы знаем, и поэтому, если и не сильно изменяются с температурой, будет иметь ту же температурную зависимость, что и.(Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше, чем типичные температурные коэффициенты удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на и примерно на два порядка меньше, чем на.) Таким образом,

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где - исходное сопротивление, а - сопротивление после изменения температуры. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. (Рисунок).) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры. Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры. (Источник: Biol, Wikimedia Commons)

Исследования PhET: сопротивление в проводе

Узнайте о физике сопротивления в проводе.Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

Электрическое сопротивление проводника зависит от физики класса 12 JEE_Main

Совет: - Сопротивление проводника - это свойство, с помощью которого он препятствует прохождению через него заряда. Он равен отношению разности потенциалов, приложенной к проводнику, к току, протекающему по нему.Поскольку это физическая величина проводника, она должна зависеть от физических наряду со структурными характеристиками проводника.

Полное пошаговое решение:
Материалы, которые хорошо проводят электрический ток или любую форму энергии, называются проводниками. Например все металлы.
Считается, что сопротивление проводника равно одному Ом, если через него протекает ток в один ампер при приложении потенциала в один вольт к его концам.
Факторы, от которых зависит сопротивление проводника формы провода:
Первый фактор заключается в том, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.
$ R \ alpha l $ ........... $ \ left (1 \ right) $
Второй фактор заключается в том, что сопротивление прямого проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения.
$ R \ alpha \ dfrac {1} {A} $ ........... $ \ left (2 \ right) $
$ A $ = Площадь поперечного сечения
$ l $ = длина
Третий фактор заключается в том, что сопротивление проводника также зависит от природы материала, из которого он сделан. Например, сопротивление нихромовой проволоки в $ 60 раз больше, чем у медной проволоки одинаковой длины и площади поперечного сечения.
Комбинируя все приведенные выше выражения, мы получаем
$ R = \ rho \ dfrac {l} {A} $
, где $ \ rho $ - коэффициент пропорциональности, известный как удельное сопротивление или удельное сопротивление материала проводника.
Кроме того, он также зависит от физических условий, таких как температура и давление, но не зависит от его формы и размера.

В результате правильный ответ (D) Все это.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *