Электрическое сопротивление формула единица измерения

Электрическое сопротивление формула единица измерения

Основной механизм сопротивления проводников

Ток в проводнике создается направленным движением свободных электронов. Электроны, ускорившись в электрическом поле, продолжают одновременно участвовать в тепловом хаотическом движении, сталкиваясь с нейтральными и заряженными атомами, расположенными в узлах кристаллической решетки. Излишки приобретенной кинетической энергии электроны отдают (“тормозятся”) более тяжелым по массе атомам (нейтральным и ионизированным).

Рис. 1. Столкновения электронов с атомами ограничивают электрический ток в проводнике и создают сопротивление.

Как определить величину сопротивления

Эту задачу в 1826 г. решил немецкий ученый Георг Ом. Он провел большое число экспериментов с образцами разных проводников. С помощью набора источников тока он подавал напряжение U на исследуемые образцы и, одновременно измерял c помощью амперметра электрический ток I. Полученные результаты позволили ему вывести формулу, названную законом Ома:

Величина R была названа электрическим сопротивлением. Пользуясь формулой (1) можно получить уравнение для вычисления R по результатам измерения напряжения U и тока I:

Рис. 2. Схема измерения напряжения и тока в экспериментах Георга Ома.

Единица измерения электрического сопротивления

Единицу измерения сопротивления назвали в честь Георга Ома. В Международной интернациональной системе единиц СИ электрическое сопротивление 1 Ом имеет участок цепи, на котором падает напряжение равное 1 В при силе тока 1 А:

Для определения сопротивления с помощью закона Ома требуется измерить предварительно напряжение и ток. Двух измерений можно избежать с помощью прибора, разработанного для непосредственного измерения сопротивления. Прибор называется омметром.

Рис. 3. Приборы для измерения сопротивления – омметры.

На практике большинство используемых в электрических схемах и приборах сопротивлений гораздо больше, чем 1 Ом. Поэтому чаще применяются кратные единицы измерений : килоом и мегом:

  • 1 кОм = 1000 Ом;
  • 1 МОм = 1000 000 Ом.

Удельное электрическое сопротивление

Дальнейшие исследования позволили установить связь величины электрического сопротивления с его основными геометрическими размерами. Оказалось, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника L и обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника S.

Эта функциональная связь хорошо описывается следующей формулой:

Читайте также:  Полки для микроволновок фото

Постоянная для каждого вещества величина ρ была названа удельным сопротивлением. Значение этого параметра зависит от плотности вещества, его кристаллической структуры, строения атомов и прочих внутренних характеристик вещества. Из формулы (4) можно получить формулу для расчета удельного сопротивления, если имеются экспериментальные значения для R, L и S:

Для большинства известных веществ измерения были произведены и внесены в справочные таблицы электрических сопротивлений проводников.

Удельное сопротивление металлов, Ом*мм 2 /м

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая противодействие проводника или электрической цепи электрическому току.

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности R между напряжением U и силой постоянного тока I в законе Ома для участка цепи.

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом (1 Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А.

Удельное сопротивление.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материала проводника, его длины l и поперечного сечения S и может быть определено по формуле:

,

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы следует, что

,

Величина, обратная ρ, называется удельной проводимостью σ:

.

Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом. единицей площади 1 м 2 , а единицей длины 1 м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет 1 Ом·м 2 /м, или 1 Ом·м. Единица удельной проводимости в СИ — Ом -1 м -1 .

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм 2 ). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом·мм 2 /м. Так как 1 мм 2 = 0,000001 м 2 , то 1 Ом·мм 2 /м = 10 -6 Ом·м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка (1·10 -2 ) Ом·мм 2 /м, диэлектрики — в 10 15 -10 20 большим.

Читайте также:  Стрижка каре с коротким верхом

Зависимость сопротивлений от температуры.

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на 1 °С к величине его сопротивления при 0 ºС:

.

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

.

В общем случае α зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов α = (1/273)К -1 . Для растворов электролитов α -1 . Для константана (сплава меди с никелем) α = 10 -5 К -1 .

Зависимость сопротивления проводника от температуры используется в термометрах сопротивления.

Ответ

Фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, ха­рак­те­ри­зу­ю­щая свой­ство про­вод­ни­ка вли­ять на про­те­ка­ю­щий по нему элек­три­че­ский ток, на­зы­ва­ет­ся элек­три­че­ским со­про­тив­ле­ни­ем.

Еди­ни­ца из­ме­ре­ния: Ом.

В ре­зуль­та­те упо­мя­ну­тых экс­пе­ри­мен­тов было вы­яс­не­но, что вза­и­мо­связь между на­пря­же­ни­ем и силой тока в цепи за­ви­сит не толь­ко от ве­ще­ства про­вод­ни­ка, но и от его раз­ме­ров, о чем пой­дет речь в от­дель­ном уроке.

Об­су­дим более по­дроб­но воз­ник­но­ве­ние та­ко­го по­ня­тия, как элек­три­че­ское со­про­тив­ле­ние. На се­го­дняш­ний день его при­ро­да до­ста­точ­но хо­ро­шо объ­яс­не­на. В про­цес­се дви­же­ния сво­бод­ных элек­тро­нов они по­сто­ян­но вза­и­мо­дей­ству­ют с иона­ми, ко­то­рые вхо­дят в стро­е­ние кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки. Таким об­ра­зом, за­мед­ле­ние дви­же­ния элек­тро­нов в ве­ще­стве из-за столк­но­ве­ний с уз­ла­ми кри­стал­ли­че­ской ре­шет­ки (ато­ма­ми) обу­слов­ли­ва­ет про­яв­ле­ние элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния.

Кроме элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния вво­дит­ся еще свя­зан­ная с ним ве­ли­чи­на – элек­три­че­ская про­во­ди­мость, ко­то­рая вза­и­мо­об­рат­на к со­про­тив­ле­нию.

Опи­шем за­ви­си­мо­сти между ве­ли­чи­на­ми, ко­то­рые мы ввели на несколь­ких по­след­них уро­ках. Нам уже из­вест­но, что при уве­ли­че­нии на­пря­же­ния рас­тет и сила тока в цепи, т. е. они про­пор­ци­о­наль­ны:

Читайте также:  Является ли полотенцесушитель отопительным прибором

С дру­гой сто­ро­ны, при уве­ли­че­нии со­про­тив­ле­ния про­вод­ни­ка на­блю­да­ет­ся умень­ше­ние силы тока, т. е. они об­рат­но про­пор­ци­о­наль­ны:

Экс­пе­ри­мен­ты по­ка­за­ли, что эти две за­ви­си­мо­сти при­во­дят к сле­ду­ю­щей фор­му­ле:

Сле­до­ва­тель­но, из этого можно по­лу­чить, каким об­ра­зом вы­ра­жа­ет­ся 1 Ом:

Опре­де­ле­ние. 1 Ом – такое со­про­тив­ле­ние, при ко­то­ром на кон­цах про­вод­ни­ка на­пря­же­ние 1 В, а сила тока на нем при этом 1 А.

Со­про­тив­ле­ние 1 Ом очень ма­лень­кое, по­это­му, как пра­ви­ло, на прак­ти­ке ис­поль­зу­ют­ся про­вод­ни­ки с го­раз­до боль­шим со­про­тив­ле­ни­ем 1 кОм, 1 Мом и т. д.

В за­вер­ше­ние можно сде­лать вывод о том, что сила тока, на­пря­же­ние и со­про­тив­ле­ние – это вза­и­мо­свя­зан­ные ве­ли­чи­ны, ко­то­рые вли­я­ют друг на друга. По­дроб­но об этом мы по­го­во­рим на сле­ду­ю­щем уроке.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector