- Удельное сопротивление
- Что такое удельное сопротивление
- Как образуется в материале проводимость
- Единицы измерения
- Формула расчета удельного сопротивления
- От чего зависит сопротивление
- Связь с удельной проводимостью
- Удельное сопротивление различных материалов
- Удельное сопротивление
- Почему возникает сопротивление
- Как вычислить сопротивление
- Удельное сопротивление
- Как вычислить?
- В каких единицах измеряют ?
- Надо ли каждый раз измерять удельное сопротивление?
- Что такое удельное сопротивление
- Что это такое удельное сопротивление
- Что такое электрическое сопротивление
- Понятие сопротивление доходчиво
- Как образуется в материале проводимость?
- В чём измеряется?
- От чего зависит?
- Зависимость от температуры
- Удельное сопротивление разных материалов
- Таблица для металлов
- Как просто вычислить сопротивление по закону Ома из электрических величин
- Формулировка закона Ома
- Закон Ома для участка цепи
- Закон Ома для полной цепи
- Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах
- Формула расчета удельного сопротивления
- Формулы расчёта электрического сопротивления
- Формула активного сопротивления
- Формула индуктивного сопротивления
- Формула ёмкостного сопротивления
- Определение полного сопротивления
- Видео
Удельное сопротивление
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 \(м^2.\)
Единицами УС вещества в международной системе принято считать 10 \(м*1\) \(м^2 /1 м\) .
Так как площадь поперечного сечения часто измеряют в \(мм^2\) , поэтому в учебниках по физике для удельного сопротивления можно встретить два варианта единиц измерения: \(Ом*м\) и \(Ом*мм^2/м\) .
Формула расчета удельного сопротивления
Удельное сопротивление рассчитывается по формуле:
Где R — сопротивление проводника, S — площадь его поперечного сечения, l — его длина.
От чего зависит сопротивление
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.
Источник
Удельное сопротивление
Всего получено оценок: 194.
Всего получено оценок: 194.
Электрический ток — это перемещение электронов в одном направлении, которое возникает когда к концам металлического проводника прикладывается разность потенциалов (напряжение). Величина тока имеет определенную, конечную величину. Это связано с тем, что все вещества “сопротивляются” приложенному извне электрическому полю.
Почему возникает сопротивление
Электроны, сталкиваясь с заряженными атомами (ионами), из которых стоит кристаллическая решетка проводника, теряют скорость. Масса атома значительно превосходит массу электрона, поэтому их столкновение приводит к потере скорости (“торможению”) и изменению направления движения электрона. Таким образом возникает сопротивление протеканию (нарастанию) тока. Значит сопротивление — это физическая величина.
Как вычислить сопротивление
Величину сопротивления можно определить по формуле закона Ома:
R — сопротивление, единица измерения Ом;
U — напряжение в вольтах, В;
Напряжение и ток измеряются приборами — вольтметром и амперметром.
Рис. 2. Измерение электрического тока
Единицы для обозначения напряжения, тока и сопротивления получили свое название в честь итальянского физиолога Алессандро Вольты, французского физика Андре Ампера и немецкого ученого Георга Ома. Поэтому сокращенное написание этих единиц полагается писать с заглавных букв В, А, Ом.
Удельное сопротивление
Экспериментально было обнаружено, что значение сопротивления любого проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Другими словами — сопротивление провода тем больше, чем он длиннее и меньше его толщина. В виде формулы это выглядит так:
L — длина, измеряется в метрах, м;
S — площадь поперечного сечения в метрах квадратных, м 2 ;
ρ — удельное сопротивление, .
Рис. 3. Поперечное сечение
Как вычислить?
Значение коэффициента можно определить из последнего уравнения. Таким образом мы получаем формулу удельного сопротивления: $ρ=R*$.
Каждое вещество характеризуется с помощью своего, индивидуального, значения . Поэтому, например, два совершенно одинаковых по длине и толщине (сечению) провода, но из разных металлов, будут иметь значительно отличающиеся сопротивления. Это связано с тем, что атомы различных веществ отличаются друг от друга массой, которая зависит от количества, протонов, нейтронов и электронов.
В каких единицах измеряют ?
Из последней формулы видно, что если R = 1 Ом, S = 1 м 2 , а L = 1 м, то = 1 .
Это и есть единица измерения удельного сопротивления. Но на практике оказалось, что у реальных проводов площади сечений гораздо меньше 1 м 2 . Поэтому было решено при вычислении использовать значение площади S в мм 2 , чтобы итоговое значение имело компактный вид. Тогда получаются более удобные (меньше нулей после запятой) для восприятия числовые значения удельного сопротивления:
Например, медь имеет одно из самых низких значений ρ — 0,017 . Поэтому медные провода имеют небольшое сопротивление и по ним можно пропускать большие токи. Тогда становится понятно, почему большинство электротехнических устройств (трансформаторы, электродвигатели и т.д.) изготавливаются с применением этого провода.
Надо ли каждый раз измерять удельное сопротивление?
Нет, не надо. Эта работа давно проделана физиками-экспериментаторами и сведена в таблицы для разных веществ, которые можно найти в технических справочниках или в их интернет-версиях. Для примера ниже приведена таблица для некоторых веществ:
Удельное сопротивление металлов, Ом*мм 2 /м
Источник
Что такое удельное сопротивление
В статье разберём, что такое электрическое сопротивление, его виды, как образуется проводимость в материале и в чём измеряется, от чего зависит. Научимся рассчитывать сопротивление по формулам и рассмотрим, какое сопротивление у разных металлов.
Что это такое удельное сопротивление
Под определением понимается свойство вещества оказывать сопротивление электрическому потоку в тот момент, когда оно проходит через него. Выражается в значении Ом на метр. Показатель зависит от температуры.
Что такое электрическое сопротивление
Позиционируется как сопротивление некоторого элемента, служащего проводником. Он имеет единичную длину, показатель площади сечения. В этом заключается физический смысл. Электрическое сопротивление – это параметр проводника, опирающийся на зависимость от:
Понятие сопротивление доходчиво
Это величина, определяющая способность полупроводникового элемента пропускать сквозь себя электрический ток. Дать общее понятие можно опираясь на основы строения металлов. Состоит металл из кристаллической решётки, между элементами которой путешествуют электроны. Внешнее поле заставит их при перемещении создавать электрический ток. Решётка позволяет им двигаться по заданному объёму, а электроны будут тереться о её узлы и не смогут протиснуться. Данное явление и называется сопротивлением, а именно: сила, которая будет мешать перемещению.
Ещё проще можно представить на основе ситечка, на раковине. Вода будет проходить медленнее, чем если бы проходила без него.
Как образуется в материале проводимость?
Причина образования сопротивления заключается в том, что протеканию тока мешают ионы кристаллической решётки. Они будут двигаться беспорядочно. Данное препятствие, а также сопротивление потоку будет влиять на его скорость, она уменьшается. Следовательно, изменяется и показатель проводимости.
Существуют виды сопротивлений:
В чём измеряется?
В СИ измеряется как Ом на метр. В данной системе единица измерения будет равна параметру проводника. При нём, проводник длиной 1 метр, площадь сечения которого составляет 1 кв. м, имеет значение равное 1 Ом.
В технике используется значение Ом на мм кв/м.
От чего зависит?
Зависит показатель от температуры и отличается в разных материалах.
Зависимость от температуры
В каждом наименовании материала он отличается, в частности:
- В проводниковых элементах при увеличении показателя температуры, возрастает.
- В то же время в полупроводниковых, а также диэлектриках на таких же условиях уменьшается.
Величину, которая учитывает параметр изменения, принято называть температурным коэффициентом.
Удельное сопротивление разных материалов
Рассмотрим показатель монокристаллов, при параметре температуры, равном 20 градусов.
Таблица для металлов
В таблице приводятся показатели для металлов, а также отдельных сплавов. Разница параметров связана непосредственно с химической чистотой, методами отливки, непостоянством самого сплава.
| Серебро | 0,015–0,0162 |
| Медь | 0,01707–0,018 |
| Золото | 0,023 |
| Алюминий | 0,0262–0,0295 |
| Иридий | 0,0474 |
| Натрий | 0,0485 |
| Молибден | 0,054 |
| Вольфрам | 0,053–0,055 |
| Цинк | 0,059 |
| Индий | 0,0837 |
| Никель | 0,087 |
| Железо | 0,099 |
| Платина | 0,107 |
| Олово | 0,12 |
| Свинец | 0,217–0,227 |
| Титан | 0,5562–0,7837 |
| Ртуть | 0,958 |
| Висмут | 1,2 |
Как просто вычислить сопротивление по закону Ома из электрических величин
Закон нужен, чтобы понять, как по цепи проходит ток, каким является его параметр сопротивления и напряжения, сформулирован закон Ома.
Согласно утверждению, сопротивление будет зависеть от напряжения и мощности.
Формулировка закона Ома
Сила тока на конкретном участке цепи будет прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной сопротивлению.
Закон Ома для участка цепи
Приведён по классической формуле: \( I=U/R \)
Здесь не учитывается сопротивление всей цепи, но допускается возможность измерить показатель сопротивления на каждом отдельном участке.
Закон Ома для полной цепи
Как определение, данная формулировка будет звучать как: сила тока прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна общему сопротивлению. Под общим сопротивлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.
Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах
- В дифференциальной форме применяется при необходимости определить параметры ничтожно малого участка цепи.
- В интегральной форме рассматривается цепь, с расчётом на наличие источника тока, а также без него.
Формула расчета удельного сопротивления
Данная величина характеризует некоторое свойство материала, которая препятствует прохождению тока.
Формулы расчёта электрического сопротивления
Рассмотрим формулы для разных видов сопротивлений.
Формула активного сопротивления
Выглядит следующим образом:
Формула индуктивного сопротивления
L представляет собой показатель переменного тока.
F представляет собой частоту
Формула ёмкостного сопротивления
Проводник, подключённый непосредственно к электрической цепи, который не имеет сопротивление, но предусматривает наличие ёмкости.
- ω показатель циклической частоты.
- C показатель ёмкости.
Определение полного сопротивления
Чтобы получить данное значение, потребуется учесть сопротивление всех участков.
При этом участков может быть несколько.
Видео
Источник