Меню

Почему проводник оказывает сопротивление электрическому току

От чего зависит сопротивление проводника

В природе на каждое действие имеется свое противодействие. Это в полной мере касается электрической сферы, когда противоположностью протекания электрического тока является электрическое сопротивление проводника.

  1. Понятие электрического сопротивления проводника
  2. Электрический ток и сопротивление
  3. Чем же вызвано электрическое сопротивление
  4. Расчёт сопротивления проводника

Понятие электрического сопротивления проводника

Обусловлено определенной способностью веществ и материалов, из которых состоит проводник, оказывать противодействие двигающимся внутри этого проводника заряженным частицам. Во время этого процесса часть электрической энергии может быть преобразована в другие ее виды, например, в тепловую энергию. Основной единицей измерения сопротивления служит Ом.

Суть сопротивления напрямую связана со структурой веществ. В твердых веществах атомы и молекулы имеют поля, крепко связанные между собой. Основой их структуры является кристаллическая решетка. Каждый атом имеет электроны, вращающиеся по его орбитам. Те из них, которые расположены далее всего от ядра, чаще всего отрываются и попадают на рядом расположенные атомы. Они носят название свободных электронов, позволяющих проводникам осуществлять проведение электрического тока.

Электрический ток и сопротивление

От чего зависит сопротивление проводника

В том случае, когда подключен постоянный внешний источник электропитания, создающий электрическое поле, начинает происходить упорядоченное движение свободных электронов из конца в конец внутри проводника. Если бы при этом не было препятствий, то такой проводник обладал бы нулевым сопротивлением и сверхпроводимостью. В отдельных случаях, в условиях сверхнизких температур, удается достичь подобного результата.

В нормальных условиях, при обычной температуре, в проводниках возникают определенные препятствия, затрудняющие свободный проход электронов. Из-за этого и возникает ситуация, получившая название электрическое сопротивление проводника.

Чем же вызвано электрическое сопротивление

Прежде всего, это атомы, стоящие на пути электронов, которые движутся с огромной скоростью. Происходит постоянное взаимодействие электронов и атомов, при этом, теряется внутренняя энергия электронов, превращающаяся в тепло. Поэтому, с увеличением длины проводника, его внутреннее электросопротивление возрастает. При увеличении сечения, сопротивление, наоборот, будет уменьшаться, поскольку возрастает количество проходящих электронов.

Источник

Что такое сопротивление

Что такое сопротивление?

Сопротивление (электрическое сопротивление) – это свойство какого-либо проводника оказывать сопротивление электрическому току, проходящему через него. Вот так все просто!

Давайте проведем аналогию с гидравликой. В нашем случае получается, что проводник электрического тока – это шланг или труба. Теперь давайте подумаем, какой из предметов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды: садовый шланг или нефтяная труба?

нефтяная магистраль

Понятное дело, что садовый шланг, так как его диаметр в разы меньше, чем диаметр нефтяной трубы.

Тогда другой вопрос. Какой шланг будет обладать бОльшим сопротивлением потоку воды с учетом того, что их длины и диаметры равны?

Читайте также:  Формула частоты вращения электродвигателей постоянного тока формулы

Разумеется, гофрированный. Вода будет “цепляться” за его стенки, что приведет к тому, что они будут мешать потоку воды.

Тогда еще вот такая задачка. Есть два абсолютно одинаковых шланга, но один длиннее, а другой короче. Какой из шлангов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды?

Что такое сопротивление Что такое сопротивление

Думаю тот, который длиннее. Ответ очевиден.

Сопротивление проводника

Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.

Поэтому, окончательная формула будет принимать вид

В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм 2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10 -6 , так как 1 мм 2 =10 -6 м 2 .

удельное сопротивление веществ

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.

Что такое сопротивление 1 Ом?

Проводник обладает сопротивлением 1 Ом, если на его концах напряжение составляет 1 Вольт при силе тока, проходящей через него в 1 Ампер.

сопротивление 1 Ом

сопротивление 1 Ом

Это самое простое объяснение, что такое 1 Ом. В электротехнике и электронике сопротивление обозначается буквой R .

Как найти сопротивление в цепи?

Его можно узнать из закона Ома, который связывает силу тока, напряжение и сопротивление. В этом случае, оно рассчитывается по формуле

формула сопротивления через закон Ома формула сопротивления через закон Ома

R – сопротивление, Ом

U – напряжение на концах проводника, Вольты

I – сила тока, текущая через проводник, Амперы

То есть нам достаточно замерить напряжение на концах какого-либо проводника и измерить силу тока, проходящую через него. После применить формулу и рассчитать сопротивление проводника. Давайте для закрепления решим простую задачу.

Задача

Рассчитать сопротивление проводника, если известно, что на него подают напряжение 5 Вольт и сила тока, проходящая через него 0,1 Ампер.

Решение

формула сопротивления через закон Ома

решение задачи на сопротивление

В электронике и электротехнике используют специальные радиоэлементы, которые обладают сопротивлением электрическому току – резисторы. Более подробно про них можно прочитать в этой статье.

Читайте также:  По двум параллельным проводникам длиной l течет ток

постоянные резисторы

постоянные резисторы

Также вот вам видео, где очень умный преподаватель объясняет, что такое сопротивление

Близкие темы к этой статье

Источник



Электрическое сопротивление проводника

Электрическое сопротивление проводника возникает при протекании по проводнику электрического тока. Т.е., когда при движении по проводнику электронов, происходит столкновение этих электронов с атомами проводника. При таком столкновении движущийся электрон выбивает из атома один из его свободных электронов и становится на его место, а часть энергии, полученной электроном от источника Э.Д.С., превращается в тепло, которое нагревает проводник. Выбитый электрон обладает уже меньшей энергией и с меньшей силой ударяет в следующий атом. Подобные столкновения испытывают многие, движущиеся по проводнику электроны, вследствие чего скорость их движения уменьшается и через поперечное сечение проводника будет протекать меньшее количество электронов (сила тока в цепи уменьшается). Можно сказать, что проводник оказывает противодействие протекающему по нему электрическому току. Такое свойство проводника и носит название электрического сопротивления проводника.

Чем длиннее проводник, меньше его поперечное сечение и больше его удельное сопротивление, тем больше сопротивление данного проводника.

где:
R — сопротивление проводника;
L — длина проводника;
ρп — удельное сопротивление материала проводника, т.е. сопротивление 1 см 3 ;
Sп — площадь поперечного сечения проводника.

Для измерения величины сопротивления введена единица измерения, которая носит название ом. Сопротивлением в 1 ом обладает ртутный столбик высотой в 106 см и поперечным сечением 1 мм 2 при температуре 20° С (международный эталон).

Следует подчеркнуть, что под термином «сопротивление» понимают определённое свойство материала, провода или прибора. В этом смысле, например, говорят: лампа накаливания обладает сопротивлением 150 ом или провод имеет сопротивление 7 ом. Если же говорят об устройстве, предназначенном для включения в электрическую цепь с целью регулирования, уменьшения или ограничения тока цепи, то иногда под термином «сопротивление» подразумевают резистор.

Проводимость материалов

Иногда электропроводящие свойства проводника характеризуют не сопротивлением, а величиной, ему обратной. Эта величина носит название проводимости материалов

Источник

Электрическое сопротивление

Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление». Что такое сопротивление. Каковы единицы сопротивления.

Электрическое сопротивление

Если включать в цепь различные проводники, то сила тока будет различной. Выясним, почему так происходит.

ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ ВИДА ПРОВОДНИКА, ВКЛЮЧЕННОГО В ЦЕПЬ

Соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа, лампочки, и амперметра. Будем последовательно подсоединять проводники одинакового размера, но сделанные из различных материалов (например, железа, меди и никеля). При этом можно видеть, что показания амперметра и свечение лампочки при включении различных проводников изменяются. Так, свечение лампочки и сила тока при подключении железного проводника больше, чем при включении никелевого, но меньше, чем при подключении медного.

Читайте также:  Решение задачи с двигателями постоянного тока

ПРИЧИНА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ТОКУ

Опыт показал, что при включении в цепь одного и того же источника сила тока зависит от свойств проводников, включённых в эту цепь. Это означает, что разные проводники оказывают различное противодействие, или сопротивление, току. Это сопротивление возникает из-за взаимодействия движущихся электронов с положительными ионами кристаллической решётки металла. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока.

Вместе с тем в результате взаимодействия с электронами усиливается беспорядочное колебательное движение ионов. Это приводит к увеличению температуры проводника. Следовательно, энергия движущихся зарядов превращается во внутреннюю энергию проводника.

Разные проводники обладают различным сопротивлением электрическому току из-за особенностей в строении их кристаллической решётки.

Причиной сопротивления проводников электрическому току является взаимодействие движущихся электронов и ионов кристаллической решётки.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Рассмотренные выше опыты по зависимости силы тока в цепи от свойств проводников касались только металлов. Эта зависимость остаётся справедливой и для проводников другой природы, например электролитов.

Чтобы убедиться в этом, воспользуемся приведённой выше цепью. Только теперь вместо проводника в цепь включим сосуд для электролиза, который будем поочерёдно заполнять слабым водным раствором обычной соли, 10-процентным раствором медного купороса и 20-процентным раствором медного купороса.

Как свидетельствует опыт, в случае заполнения сосуда 20-процентным раствором медного купороса в начале наблюдения мы видим более яркое свечение лампочки, чем в случае заполнения 10-процентным раствором медного купороса или слабым соляным раствором. При этом более яркому свечению лампочки соответствуют большие показания амперметра.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Физическую величину, характеризующую способность проводника препятствовать протеканию электрического тока в этом проводнике, называют электрическим сопротивлением. Сопротивление обозначают буквой R.

Единицу сопротивления называют ом (1 Ом) в честь немецкого учёного Георга Ома, который впервые ввёл это понятие. 1 Ом — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А: 1 Ом = 1 В / 1 А.

Лампочка обладает более высоким сопротивлением электрическому току, чем проволока. Поэтому электрический ток в проволоке больше, чем в лампочке. Если к батарейке подсоединить лампочку, то батарейка разрядится не так быстро, как если бы к ней подсоединили обычный проводник.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление».

Источник