Rezistența electrică și conductivitatea

Un circuit electric, în care terminalele are o diferență de potențial generează un curent electric. Electronii liberi sub influența forțelor câmpului electric sunt deplasate de-a lungul conductorului. In propunerea, atomii întâlnire conductoare de electroni, și le va da un stoc de energie cinetică. Viteza de deplasare a electronilor este schimbat în mod continuu: ciocnirea electronilor cu atomii, moleculele și alți electroni scade, atunci câmpul electric crește și descrește din nou la o nouă coliziune. Ca rezultat, conductorul este setat un flux uniform de electroni să se deplaseze la o fracțiune de centimetru pe secundă. Prin urmare, electronii care trec prin conductorul, întâlni întotdeauna cu mâna rezistența la mișcarea acesteia. Odată cu trecerea curentului electric printr-un conductor acesta din urmă este încălzit.

rezistență electrică

Rezistența electrică a conductorului, care este notată cu litere romane r. proprietate este numit organismul sau mediu pentru a converti energia electrică în energie termică prin trecerea curentului electric prin el.

Pe circuitele de rezistență electrică este notat așa cum este prezentat în figura 1, precum și.

Figura 1. Simbolul rezistenței electrice

Alternarea rezistenței electrice, care servește pentru a schimba curentul în circuit este numit un reostat. Schemele reostate sunt notate după cum este prezentat în figura 1b. În general, rezistența este realizată din sârmă de rezistență înfășurat pe un suport izolant. Slider reostat braț sau pus într-o anumită poziție, prin care se introduce un circuit de dorit rezistență.

conductor lung de secțiune transversală redusă a curentului creează o mulțime de rezistență. conductoare scurte de secțiune transversală mare, au o rezistență scăzută la curent.

Dacă luăm cei doi conductori de materiale diferite, dar aceeași lungime și secțiune transversală, conductorul va efectua curent în diferite moduri. Acest lucru arată că rezistența unui conductor depinde de materialul conductor.

Temperatura conductorului afectează de asemenea rezistența. Odată cu creșterea temperaturii rezistenței metalelor crește și rezistența scade și lichidele de cărbune. Doar un aliaj special de câteva din metal (manganin, konstaitan, Nichelină și altele) cu creșterea rezistenței sale de temperatură aproape nu se schimba.

Astfel vedem că rezistența electrică a unui conductor depinde de: 1) lungimea conductorului 2) al secțiunii transversale a conductorului, 3) din material conductor, 4) temperatura conductorului.

Unitatea de rezistență a adoptat un ohm. Om este adesea notată cu litera de capital grecesc Ω (Omega). Prin urmare, în loc de a scrie „Rezistenta conductorului este de 15 ohmi,“ puteți scrie pur și simplu: r = 15 Ω.
1000 ohmi numita 1 kohmi (1k sau 1k)
Un milion de ohmi numit 1 megohmi (1mgOm sau 1MΩ).

Atunci când se compară rezistența conductoarelor de diferite materiale este necesar să se ia o anumită lungime și secțiunea transversală pentru fiecare probă. Apoi, vom fi în măsură să judece ce material este conductor mai bun sau mai rău de energie electrică.

rezistența electrică specifică

Rezistența în lungime ohmi conductor de 1 m, 1 mm² numita rezistivitate și este notat cu litera grecească care p (rho).

Tabelul 1 prezintă o rezistivitate niște conductori.

Rezistivitatile diferite conductoare

Rezistivitatea în care p

argint
cupru
aluminiu
tungsten
fier
plumb
Nichelină (aliaj de cupru. Nichel și zinc)
Manganin (un aliaj de cupru, nichel și mangan)






Constantan (un aliaj de cupru, nichel și aluminiu)
mercur
Nicrom (un aliaj de nichel, crom, fier și mangan)

Tabelul arată că firele de oțel de 1 m lungime și 1 mm² are o impedanță de 0,13 ohmi. Pentru a obține o rezistență de 1 ohm trebuie să ia un fir de 7,7 m. Ea are cel mai mic argint rezistivitate. 1 ohm rezistență poate fi obținută prin luarea de 62,5 metri sârmă de argint 1 mm². Silver - cel mai bun ghid, dar valoarea de argint exclude posibilitatea aplicării sale în masă. După argintul în tabel este cupru: sârmă de cupru 1 m 1 mm² posedă o rezistență de 0,0175 ohmi. Pentru a obține o rezistență de 1 ohm, aveți nevoie pentru a lua un fir de 57 m.

Chimic pure, obținut prin rafinarea cuprului găsit o largă utilizare în domeniul ingineriei electrice pentru fabricarea de fire, cabluri, înfășurări de mașini și aparate electrice. De asemenea, utilizat pe scară largă ca un conductor de aluminiu și fier.

rezistență conductor poate fi determinată conform formulei:

în care r - rezistența conductorului în ohmi; ρ - rezistivitatea a conductorului; l - lungimea conductorului în metri; S - conductor secțiune transversală în mm².

Exemplul 1. Pentru a determina rezistența de 200m de fier secțiune de sârmă 5 mm².

Exemplul 2. Se calculează rezistența la 2 km sârmă de aluminiu de 2,5 mm².

Deoarece rezistența formulei poate fi ușor determinată lungimea, rezistivitatea și secțiunea transversală a conductorului.

Exemplul 3. La radio trebuie vânt de rezistență de 30 ohmi secțiune sârmă nikelinovoy 0,21 mm². Determinați lungimea firului necesar.

Exemplul 4. Pentru a determina secțiunea transversală 20 m sârmă nicrom, în cazul în care rezistența este de 25 Ohm.

Exemplul 5. Secțiune cablu de 0,5 mm² și o lungime de 40 m are o rezistență de 16 ohmi. Se determină materialul firului.

Material conductor caracterizează rezistivitatea.

După cum rezistivitate Tabelul constată că o astfel de rezistență a conduce.

Mai sus sa afirmat că rezistența conductorilor depinde de temperatura. Noi efectua următorul experiment. Suntem într-o spirală înfășurată câțiva metri de sârmă de metal fin și să includă această spirală în circuitul acumulatorului. Pentru a măsura curentul în circuitul include un ampermetru. După încălzire în spirală flacăra arzătorului se poate observa că citirile ampermetru ar scădea. Acest lucru arată că o rezistență de încălzire fire metalice crește.

Unele metale atunci când este încălzit la 100 ° rezistență este crescută cu 40 - 50%. Există aliaje care își schimbă în mod semnificativ rezistența lor la căldură. Unele aliaje speciale practic nici o rezistență de schimbare ca schimbarile de temperatura. conductorilor metalici de rezistență crește odată cu creșterea temperaturii, rezistența electrolitului (conductori lichizi), cărbune și unele substanțe solide, invers, scade.

Capacitatea de metale pentru a schimba rezistența la temperatură este utilizată pentru termometre cu rezistență dispozitiv. Un astfel de termometru este o sârmă rana de platină pe un cadru de mică. Plasarea unui termometru, de exemplu, într-un cuptor și măsurarea rezistenței de sârmă de platină, înainte și după încălzire, este posibilă determinarea temperaturii în cuptor.

Schimbarea în rezistența conductorului când este încălzit, cu privire la rezistența inițială de 1 ohm, iar temperatura la 1 ° se numește coeficientul de temperatură al rezistenței și este desemnată de litera a.

Dacă la rezistență conductor t0 egal cu R0. și la o temperatură egală cu t rt. coeficientul de temperatură al rezistenței

Notă. Calculul acestei formule poate fi produs numai într-un anumit interval de temperatură (aproximativ 200 ° C).

Dăm valorile coeficientului de temperatură a al rezistentei pentru unele metale (tabelul 2).

Valorile coeficientului de temperatură pentru mai multe metale

Coeficientul de temperatură Formula de rezistență definesc rt:

Exemplul 6 Pentru a determina rezistența de sârmă de fier, se încălzește la 200 ° C, în cazul în care rezistența la 0 ° C a fost de 100 ohmi.

Exemplul 7. Rezistența Termometru realizat din sârmă de platină, la o temperatură a camerei de 15 ° C a avut o rezistență de 20 ohmi. Termometrul plasat într-un cuptor și după un timp a fost măsurat rezistența. Sa dovedit a fi 29.6 ohmi. Se determină temperatura în cuptor.

conductivitate electrică

Până în prezent, am considerat rezistența conductorului ca o barieră care are un conductor la un curent electric. Cu toate acestea, curentul electric trece printr-un conductor. Prin urmare, pe lângă rezistența (obstacole), ghidul de asemenea, are capacitatea de a conduce un curent electric, de exemplu, conductivitate.

Conductorul are o rezistență ridicată, cu atât mai puțin are conductivitate, mai rău conduce curentul electric, și invers, cea mai mică rezistența conductorului, deci are o conductivitate mai mare, cu atât mai ușor este de a trece curent prin conductorul. De aceea, rezistența și conductivitatea conductorului este valoarea inversă.

Este cunoscut din matematică că numărul invers 5, este de 1/5, și invers, numărul invers 1/7 este 7. Prin urmare, în cazul în care rezistența unui conductor este desemnat de r literă. conductivitatea este definită ca 1 / r. De obicei, conductivitatea este notată cu litera g.

Conductivitatea electrică este măsurată în (1 / ohm) sau siemens.

Exemplu de rezistență 8. Conductor egală cu 20 ohmi. Se determină conductivitatea acestuia.

Dacă r = 20 ohmi,

Exemplul 9 Conductivitatea este de 0,1 (1 / ohm). Pentru a determina rezistența,

Dacă g = 0,1 (1 / ohmi), atunci r = 1 / 0,1 = 10 (ohmi)

Sursa: Kuznetsov M. I. "Bazele de Inginerie Electrică" - ediția a 9-a, revizuită - București: liceu, 1964 - 560C.