- От чего зависит сопротивление проводника
- Удельное сопротивление
- Удельное сопротивление металлов
- Расчет длины и площади сечения проводника
- Закон Ома
- Примеры решения задач
- От чего зависит электрическое сопротивление
- Формулы нахождения сопротивления
- Обобщение понятия удельного сопротивления
- Удельное электрическое сопротивление металлов и сплавов, применяемых в электротехнике
- Смотреть что такое “Удельное сопротивление” в других словарях
- Тонкие плёнки
- Удельное электрическое сопротивление проводника
- Что такое удельное сопротивление
- Как образуется в материале проводимость
- Единицы измерения
- Формула расчета удельного сопротивления
- Связь с удельной проводимостью
- Удельное сопротивление различных материалов
- Текст с ошибкой
- Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.
- Зависимость сопротивлений от температуры.
От чего зависит сопротивление проводника
Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и характеристик материала, из которого он изготовлен. Зависимость сопротивления от длины проводника прямо пропорциональная, а от площади его сечения — обратно пропорциональная.
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, характеризующая вещество, из которого состоит проводник, способность материала противостоять прохождению электрического тока.
Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ (ро) и является табличной величиной.
Единицей измерения удельного сопротивления является Ом·м или Ом·мм2м. 1 Ом·м равен такому удельному сопротивлению вещества, при котором проводник длиной 1 м и площадью сечения 1м2 имеет сопротивление 1 Ом. Соответственно, указанная в таблице величина удельного сопротивления материала — это сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и с площадью поперечного сечения 1м2.
Удельное сопротивление вещества зависит также от температуры проводника. В следующих таблицах даны значения удельного сопротивления некоторых материалов при t=20 °С.
Удельное сопротивление металлов
Зная сопротивление проводника и его размеры, можно вычислить удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник:
Расчет длины и площади сечения проводника
Из этой же формулы выводим формулы для нахождения длины и площади сечения проводника.
Закон Ома
Сопротивление можно узнать, если известны напряжение и сила тока в проводнике.
В соответствии с законом Ома для участка цепи сила тока имеет прямую зависимость от напряжения и обратную от сопротивления. Следовательно, сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.
Примеры решения задач
Единица измерения — Ом. 1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 Вольт проходит ток силой 1 Ампер.
Сущность электрического сопротивления металлических проводников: свободные электроны при движении по проводнику встречают атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, теряют часть своей энергии.
Различные металлические проводники, имеющие различное строение, оказывают различное сопротивление.
Суть сопротивления жидких проводников и газов: заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.
От чего зависит электрическое сопротивление
Сопротивление зависит от:
- Материала проводника. Каждый материал имеет свое удельное сопротивление. Поэтому разные материалы по-разному оказывают влияние на сопротивление: рост или понижение величины.
- Длины проводника. Чем больше длина, тем больше сопротивление. Величины находятся в прямой пропорциональной зависимости.
- Площади поперечного сечения. Чем меньше площадь сечения, тем больше сопротивление. Причина: величины обратно пропорциональные.
- Температура. Когда температура понижается, сопротивление металлических проводников уменьшается. В среднем увеличение или уменьшение сопротивления равно 0,4 % на 1°. Сопротивление жидких проводников и угля с повышением температуры уменьшается.
Формулы нахождения сопротивления
Сопротивление однородного проводника постоянного сечения:
Удельное сопротивление — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм².
Таблица удельных сопротивлений для некоторых материалов (каждому материалу соответствует свое значение):
Сопротивление проводника по закону Ома (для участка цепи):
Сопротивление проводника по закону Ома (для полной цепи):
Кроме сопротивления, для характеристики проводника рассматривают величину, которая называется электрической проводимостью.
Электрическая проводимость — это физическая величина, обратная сопротивлению. Обозначается G, измеряется в сименсах — См.
Удельная проводимость — это физическая величина, обратная удельному сопротивлению.
Формула площади поперечного сечения: S=πD²/4, где D — диаметр проводника.
Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность проводить электрический ток. Единица измерения удельного сопротивления в СИ — ом·метр (Ом·м); в технике часто применяется производная единица: Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом·м. Величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро)
Физический смысл удельного сопротивления: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².
Сопротивление проводника с удельным сопротивлением ρ, длинной и площадью сечения может быть рассчитано по формуле:
Обобщение понятия удельного сопротивления
Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля
и плотность тока
в данной точке
Эта формула справедлива для неоднородного, но изотропного вещества. Вещество может быть и анизотропно (большинство кристаллов, намагниченная плазма и т. д.), то есть его свойства зависят от направления (вообще говоря, в нём векторы тока и напряжённости электрического поля в данной точке не сонаправлены). В этом случае удельное сопротивление является зависящим от координат тензором второго ранга:
Удельное электрическое сопротивление металлов и сплавов, применяемых в электротехнике
Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава и могут варьироваться.
.
.
Смотреть что такое “Удельное сопротивление” в других словарях
УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (обозначение r), электрическое свойство материалов. Его величина вычисляется по формуле r=AR/l, где А – площадь поперечного сечения ПРОВОДНИКА, l – его длина, a R – его СОПРОТИВЛЕНИЕ в ОМАХ. С повышением температуры ПРОВОДНИКА его удельное сопротивление также растет. Единица измерения удельного сопротивления в СИСТЕМЕ СИ – ом/метр.
Научно-технический энциклопедический словарь.
Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока.
Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².
В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10−6 от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·106 Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм.
Величина удельного сопротивления обозначается греческой буквой
Тонкие плёнки
Удельное сопротивление в тонких плёнках (когда толщина образца много меньше расстояния между контактами) характеризуется «удельным сопротивлением на квадрат»,
. В этом случае удельное сопротивление не зависит от линейных размеров образца если он имеет форму прямоугольника, а только от отношения (длины к ширине) L/W:
, где R – измеренное сопротивление. В случае если форма образца отличается от прямоугольной используют метод ван дер Пау.
Удельное электрическое сопротивление проводника
Под удельным сопротивлением проводника понимают его сопротивление при длине, равной 1 метру, и площади поперечного сечения 1мм2.
Значение удельного сопротивления проводника применяется при расчете электрического сопротивления проводника, которое находится по формуле: R=p (l/S), где: R- сопротивление, Ом ; p- удельное сопротивление, Ом*мм І /м; l-длина проводника, метров; S – площадь поперечного сечения проводника, мм І .
Отсюда значение удельного сопротивления проводника может быть найдено по формуле p=(R*S)/l. При нормальных условиях электрическое сопротивление меньше у того материала, у которого меньше значение удельного сопротивления. Резисторы – электронные элементы, обладающие определенным электрическим сопротивлением. Бывают постоянные и переменные, проволочные и непроволочные. В электронных схемах применяются в качестве нагрузок и делителей напряжения.
Выпускаются: общего применения,переменные,подстроеч-
ные,специальные (варисторы-R при изм.U; терморезисторы-R при изм.TC; фоторезисторы-R при освещ-ти; магниторезисторы- R от напряженности магнитного поля).
- Что такое удельное сопротивление
- Как образуется в материале проводимость
- Единицы измерения
- Формула расчета удельного сопротивления
- От чего зависит сопротивление
- Удельное сопротивление различных материалов
Что такое удельное сопротивление
Удельное сопротивление (УС) — это свойство вещества оказывать сопротивление электротоку в момент прохождения через него.
Все вещества по способности проводить электрический ток делятся на:
- Проводники. Проводниками называют вещества, в которых находится большое количество свободных заряженных частиц — электронов. Благодаря наличию таких заряженных частиц, свободно перемещающихся по всему металлическому проводнику, электрическое поле внутри таких веществ отсутствует. Отличными проводниками, например, являются металлы.
- Полупроводники. Полупроводниками называют такие вещества, которые способны изменять удельное сопротивление в широких пределах и быстро уменьшать его значение с повышением температуры.
Как образуется в материале проводимость
Причина того, что вещества оказывают сопротивление электрическому току, кроется в том, что движению электрического тока, представляющему собой направленное движение электрических зарядов, мешают ионы кристаллической решетки вещества, движущиеся беспорядочно. Это препятствие или сопротивление электротоку влияет на его скорость — она уменьшается.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
Единицы измерения
В физике символом р принято обозначать удельную проводимость вещества. Она характеризует то вещество, из которого выполнен проводник. Ее значение равняется сопротивлению проводника, длина которого составляет 1 метр, а площадь сечения — 1
Единицами УС вещества в международной системе принято считать 10 (м^2 /1 м).
Так как площадь поперечного сечения часто измеряют в , поэтому в учебниках по физике для удельного сопротивления можно встретить два варианта единиц измерения: и .
Формула расчета удельного сопротивления
Удельное сопротивление рассчитывается по формуле:
Где R — сопротивление проводника, S — площадь его поперечного сечения, l — его длина.
УС зависит от температуры в различных материалах. Но меняется оно по-разному:
- В проводниках p с повышением температуры увеличивается.
- В полупроводниках и диэлектриках p с повышением температуры уменьшается.
Температурный коэффициент электрического сопротивления — величина, которая учитывает изменение электрического сопротивления от температуры.
Связь с удельной проводимостью
Удельной электропроводностью называют величину, обратную удельному сопротивлению. Она обозначается символом k и измеряется в сименс/м.
Взаимосвязь двух величин выражает формула:
Электрическое сопротивление является свойством проводника и зависит от материала, размеров и формы вещества.
Удельное электрическое сопротивление — это свойство только вещества.
Удельное сопротивление различных материалов
В таблице приведены значения УС некоторых веществ:
Опытным путём было установлено, что у металлов удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.
Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.
Насколько полезной была для вас статья?
Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»
Текст с ошибкой
Расскажите, что не так
Удельное
электрическое сопротивление,
или просто удельное
сопротивление вещества
характеризует его способность
препятствовать прохождению электрического
тока.
Единица
измерения удельного сопротивления
в Международной
системе единиц (СИ) — Ом·м;
также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м.
Физический смысл удельного сопротивления
в СИ: сопротивление однородного куска
проводника длиной 1 м и площадью
поперечного сечения 1 м².
В
технике часто применяется в миллион
раз меньшая производная единица:
Ом·мм²/м, равная 10−6 от
1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·106 Ом·мм²/м.
Физический смысл удельного сопротивления
в технике: сопротивление однородного
куска проводника длиной 1 м и площадью
токоведущего сечения 1 кв.мм.
Величина
удельного сопротивления обозначается
греческой буквой
Сопротивление
проводника с удельным сопротивлением
может
быть рассчитано по формуле
Удельное
сопротивление можно определить также
для неоднородного материала, свойства
которого меняются от точки к точке. В
этом случае оно является не константой,
а скалярной функцией — коэффициентом,
связывающим напряжённость
электрического поля
Эта
формула справедлива для неоднородного,
но изотропного вещества. Вещество может
быть и анизотропно (большинство
кристаллов, намагниченная плазма и т.
д.), то есть его свойства зависят от
направления (вообще говоря, в нём векторы
тока и напряжённости электрического
поля в данной точке не сонаправлены). В
этом случае удельное сопротивление
является зависящим от координат тензором второго
ранга:
Соседние файлы в папке fiz
Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.
Мы знаем,
что причиной электрического сопротивления
проводника является взаимодействие
электронов с ионами кристаллической
решетки металла (§ 43). Поэтому можно
предположить, что сопротивление
проводника зависит от его длины и площади
поперечного сечения, а также от вещества,
из которого он изготовлен.
На рисунке
74 изображена установка для проведения
такого опыта. В цепь источника тока по
очереди включают различные проводники,
например:
1) никелиновые
проволоки одинаковой толщины, но разной
длины;
2) никелиновые
проволоки одинаковой длины, но разной
толщины (разной площади поперечного
сечения);
3) никелиновую
и нихромовую проволоки одинаковой длины
и толщины.
Силу тока
в цепи измеряют амперметром, напряжение
вольтметром.
Зная
напряжение на концах проводника и силу
тока в нем, по закону Ома можно определить
сопротивление каждого из проводников.
Выполнив
указанные опыты, мы установим, что:
1) из двух
никелиновых проволок одинаковой толщины
более длинная проволока имеет большее
сопротивление;
2) из двух
никелиновых проволок одинаковой длины
большее сопротивление имеет проволока
с меньшим поперечным сечением;
3) никелиновая
и нихромовая проволоки одинаковых
размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость
сопротивления проводника от его размеров
и вещества, из которого изготовлен
проводник, впервые на опытах изучил Ом.
Он установил, что сопротивление
прямо пропорционально длине проводника,
обратно пропорционально площади его
поперечного сечения и зависит от вещества
проводника.
Как учесть
зависимость сопротивления от вещества,
из которого изготовляют проводник? Для
этого вычисляют так называемое удельное
сопротивление вещества.
Удельное
сопротивление – это физическая величина,
которая определяет сопротивление
проводника из данного вещества длиной
1 м, площадью поперечного сечения 1 м².
Введем
буквенные значения: Р – удельное
сопротивление, l- его длина, S – площадь
поперечного сечения проводника. Тогда
сопротивление проводника R выразится
формулой
Из последней
формулы можно определить единицу
удельного сопротивления. Так как единицей
сопротивления является 1 Ом, единицей
площади поперечного сечения – 1 м², а
единицей длины 1 м, то единицей
сопротивления будет: 1 Ом • м
Удобнее
выражать площадь поперечного сечения
проводника в квадратных миллиметрах,
так как она чаще всего бывает небольшой.
Тогда единицей yдeльного сопротивления
будет:
В таблице
8 приведены значения удельных сопротивлений
некоторых веществ при 20˚С. Удельное
сопротивление с изменением температуры
меняется. Опытным путем было установлено,
что у металлов, например, удельное
сопротивление с повышением температуры
увеличивается.
Из всех
металлов наименьшим удельным сопротивлением
обладают серебро и медь. Следовательно,
серебро и медь – лучшие проводники
электричества.
При про
водке электрических цепей используют
алюминиевые, медные и железные про вода.
Во многих
случаях бывают нужны приборы, имеющие
большое сопротивление. Их изготавливают
из специально созданных сплавов – веществ
с большим удельным сопротивление.
Например, как видно из таблицы 8, сплав
нихром имеет удельное сопротивление
почти в 40 раз большее, чем алюминий.
Фарфор и
эбонит имеют такое большое удельное
сопротивление, что почти совсем не
проводят электрический ток, их используют
в качестве изоляторов.
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.
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.
Величина, обратная ρ, называется удельной проводимостью σ:
Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом. единицей площади 1 м2, а единицей длины 1 м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет 1 Ом·м2/м, или 1 Ом·м. Единица удельной проводимости в СИ — Ом-1м-1.
На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм2). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом·мм2/м. Так как 1 мм2 = 0,000001 м2, то 1 Ом·мм2/м = 10-6 Ом·м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка (1·10-2) Ом·мм2/м, диэлектрики — в 1015-1020 большим.
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 < 0. Например, для 10% раствора поваренной соли α = -0,02 К-1. Для константана (сплава меди с никелем) α = 10-5 К-1.
Зависимость сопротивления проводника от температуры используется в термометрах сопротивления.
Кликните, чтобы добавить в избранные сервисы.
Кликните, чтобы удалить из избранных сервисов.
Таблица удельного электрического сопротивления некоторых элементов, таких как: алюминий, вольфрам, графит, золото, иридий и тд.
Ом•м (при 20 °С)