Αντίσταση m. Ηλεκτρική αντίσταση. Ορισμός, μονάδες μέτρησης, ειδική, ολική, ενεργή, αντιδραστική

Το μάθημα θα συζητήσει την εξάρτηση του ρεύματος σε ένα κύκλωμα από την τάση και θα εισαγάγει την έννοια της αντίστασης του αγωγού και της μονάδας μέτρησης της αντίστασης. Θα ληφθούν υπόψη η διαφορετική αγωγιμότητα των ουσιών και οι λόγοι εμφάνισης και εξάρτησής της από τη δομή κρυσταλλικό πλέγμαουσίες.

Θέμα: Ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα

Μάθημα: Ηλεκτρική αντίστασηαγωγός. Μονάδα αντίστασης

Ας ξεκινήσουμε λέγοντας πώς φτάσαμε σε μια τέτοια φυσική ποσότητα όπως η ηλεκτρική αντίσταση. Κατά τη μελέτη των αρχών της ηλεκτροστατικής, είχε ήδη συζητηθεί ότι διάφορες ουσίεςέχουν διαφορετικές ιδιότητες αγωγιμότητας, δηλαδή μετάδοση ελεύθερων φορτισμένων σωματιδίων: τα μέταλλα έχουν καλή αγωγιμότητα, γι' αυτό ονομάζονται αγωγοί, το ξύλο και τα πλαστικά έχουν εξαιρετικά κακή αγωγιμότητα, γι' αυτό ονομάζονται μη αγωγοί (διηλεκτρικά). Αυτές οι ιδιότητες εξηγούνται από τα χαρακτηριστικά μοριακή δομήουσίες.

Τα πρώτα πειράματα για τη μελέτη των ιδιοτήτων αγωγιμότητας των ουσιών πραγματοποιήθηκαν από αρκετούς επιστήμονες, αλλά τα πειράματα του Γερμανού επιστήμονα Georg Ohm (1789-1854) πέρασαν στην ιστορία (Εικ. 1).

Τα πειράματα του Ohm ήταν τα εξής. Χρησιμοποίησε μια πηγή ρεύματος, μια συσκευή που μπορούσε να καταγράψει το ρεύμα και διάφορους αγωγούς. Συνδέοντας διάφορους αγωγούς στο συναρμολογημένο ηλεκτρικό κύκλωμα, πείστηκε για τη γενική τάση: καθώς αυξανόταν η τάση στο κύκλωμα, αυξανόταν και το ρεύμα. Επιπλέον, ο Ohm παρατήρησε ένα πολύ σημαντικό φαινόμενο: κατά τη σύνδεση διαφορετικών αγωγών, η εξάρτηση της αύξησης της ισχύος ρεύματος με την αύξηση της τάσης εκδηλώθηκε διαφορετικά. Τέτοιες εξαρτήσεις μπορούν να απεικονιστούν γραφικά, όπως στο Σχήμα 2.

Ρύζι. 2.

Στο γράφημα, ο άξονας της τετμημένης δείχνει την τάση και ο άξονας των τεταγμένων δείχνει την ισχύ του ρεύματος. Στο σύστημα συντεταγμένων σχεδιάζονται δύο γραφήματα, τα οποία δείχνουν ότι σε διαφορετικά κυκλώματα η ισχύς του ρεύματος μπορεί να αυξάνεται με διαφορετικούς ρυθμούς καθώς αυξάνεται η τάση.

Ως αποτέλεσμα των πειραμάτων του, ο Georg Ohm συμπεραίνει ότι διαφορετικοί αγωγοί έχουν διαφορετικές ιδιότητες αγωγιμότητας. Εξαιτίας αυτού, εισήχθη η έννοια της ηλεκτρικής αντίστασης.

Ορισμός.Ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ιδιότητα ενός αγωγού να επηρεάζει το ηλεκτρικό ρεύμα που τον διαρρέει ονομάζεται ηλεκτρική αντίσταση.

Ονομασία:R.

Μονάδα μέτρησης: Ωμ.

Ως αποτέλεσμα των προαναφερθέντων πειραμάτων, διαπιστώθηκε ότι η σχέση μεταξύ τάσης και ρεύματος σε ένα κύκλωμα εξαρτάται όχι μόνο από την ουσία του αγωγού, αλλά και από το μέγεθός του, το οποίο θα συζητηθεί σε ξεχωριστό μάθημα.

Ας συζητήσουμε λεπτομερέστερα την εμφάνιση μιας τέτοιας έννοιας όπως η ηλεκτρική αντίσταση. Σήμερα η φύση του εξηγείται αρκετά καλά. Καθώς τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται, αλληλεπιδρούν συνεχώς με ιόντα που αποτελούν μέρος του κρυσταλλικού πλέγματος. Έτσι, η επιβράδυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων σε μια ουσία λόγω συγκρούσεων με κόμβους κρυσταλλικού πλέγματος (άτομα) προκαλεί την εκδήλωση ηλεκτρικής αντίστασης.

Εκτός από την ηλεκτρική αντίσταση, εισάγεται μια άλλη σχετική ποσότητα - η ηλεκτρική αγωγιμότητα, η οποία είναι αντίστροφη προς την αντίσταση.

Ας περιγράψουμε τις εξαρτήσεις μεταξύ των ποσοτήτων που εισαγάγαμε στα τελευταία μαθήματα. Γνωρίζουμε ήδη ότι καθώς αυξάνεται η τάση, αυξάνεται και το ρεύμα στο κύκλωμα, δηλαδή είναι ανάλογα:

Από την άλλη πλευρά, καθώς αυξάνεται η αντίσταση του αγωγού, παρατηρείται μείωση της ισχύος ρεύματος, δηλαδή είναι αντιστρόφως ανάλογες:

Πειράματα έδειξαν ότι αυτές οι δύο εξαρτήσεις οδηγούν στον ακόλουθο τύπο:

Επομένως, από αυτό μπορούμε να λάβουμε πώς εκφράζεται το 1 ohm:

Ορισμός.Το 1 Ohm είναι μια αντίσταση στην οποία η τάση στα άκρα του αγωγού είναι 1 V και το ρεύμα που διέρχεται είναι 1 A.

Η αντίσταση του 1 ohm είναι πολύ μικρή, επομένως, κατά κανόνα, στην πράξη χρησιμοποιούνται αγωγοί με πολύ μεγαλύτερη αντίσταση 1 kOhm, 1 Mohm κ.λπ.

Συμπερασματικά, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το ρεύμα, η τάση και η αντίσταση είναι αλληλένδετα μεγέθη που επηρεάζουν το ένα το άλλο. Θα μιλήσουμε για αυτό λεπτομερώς στο επόμενο μάθημα.

Αναφορές

1. Gendenshtein L. E., Kaidalov A. B., Kozhevnikov V. B. Physics 8 / Εκδ. Orlova V. A., Roizena I. I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A. A., Zasov A. V., Kiselev D. F. Physics 8. - M.: Εκπαίδευση.

Πρόσθετη σελΣυνιστώμενους συνδέσμους προς πόρους του Διαδικτύου

1. Σχολή ηλεκτρολόγου ().
2. Ηλεκτρολόγος Μηχανικός ().

Σχολική εργασία στο σπίτι

1. Σελίδα 99: ερωτήσεις Νο. 1-4, άσκηση Νο. 18. Peryshkin A. V. Physics 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Εάν η τάση στην αντίσταση είναι 8 V, το ρεύμα είναι 0,2 A. Σε ποια τάση το ρεύμα στην αντίσταση θα είναι 0,3 A;
3. Ένας λαμπτήρας ηλεκτρικού φωτός είναι συνδεδεμένος σε ένα δίκτυο 220 V Ποια είναι η αντίσταση του λαμπτήρα εάν, με το διακόπτη κλειστό, το αμπερόμετρο που είναι συνδεδεμένο στο κύκλωμα δείχνει 0,25 A;
4. Ετοιμάστε μια έκθεση σχετικά με τη βιογραφία της ζωής και τις επιστημονικές ανακαλύψεις των επιστημόνων που έθεσαν τα θεμέλια για τη μελέτη των νόμων του συνεχούς ρεύματος.

Το σχήμα 33 δείχνει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που περιλαμβάνει έναν πίνακα με διαφορετικούς αγωγούς. Αυτοί οι αγωγοί διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το υλικό, καθώς και ως προς το μήκος και την περιοχή διατομής. Συνδέοντας αυτούς τους αγωγούς με τη σειρά τους και παρατηρώντας τις ενδείξεις του αμπερόμετρου, μπορείτε να παρατηρήσετε ότι με την ίδια πηγή ρεύματος, η ισχύς του ρεύματος είναι διαφορετικές περιπτώσειςαποδεικνύεται διαφορετικό. Καθώς το μήκος του αγωγού αυξάνεται και η διατομή του μειώνεται, η ισχύς του ρεύματος σε αυτόν γίνεται μικρότερη. Επίσης, μειώνεται κατά την αντικατάσταση του σύρματος νικελίου με σύρμα ίδιας μήκους και διατομής, αλλά από νιχρώμιο. Αυτό σημαίνει ότι διαφορετικοί αγωγοί έχουν διαφορετική αντίσταση στη ροή ρεύματος. Αυτή η αντίδραση προκύπτει λόγω των συγκρούσεων των φορέων ρεύματος με τα αντίθετα σωματίδια της ύλης.

Φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την αντίσταση που ασκεί ο αγωγός ηλεκτρικό ρεύμα, που συμβολίζεται με το γράμμα R και ονομάζεται ηλεκτρική αντίσταση(ή απλώς αντίσταση) μαέστρος:

R - αντίσταση.

Η μονάδα αντίστασης ονομάζεται ωμ(Ohm) προς τιμήν του Γερμανού επιστήμονα G. Ohm, ο οποίος εισήγαγε πρώτος αυτή την έννοια στη φυσική. 1 Ohm είναι η αντίσταση ενός αγωγού στον οποίο, σε τάση 1 V, η ισχύς ρεύματος είναι 1 A. Με αντίσταση 2 Ohm, η ισχύς ρεύματος στην ίδια τάση θα είναι 2 φορές μικρότερη, με αντίσταση 3 Ohms - 3 φορές λιγότερα, κ.λπ.

Στην πράξη, υπάρχουν άλλες μονάδες αντίστασης, για παράδειγμα kilohm (kOhm) και megaohm (MOhm):

1 kOhm = 1000 Ohm, 1 MOhm = 1.000 LLC Ohm.

Η αντίσταση ενός ομοιογενούς αγωγού σταθερής διατομής εξαρτάται από το υλικό του αγωγού, το μήκος του l και το εμβαδόν διατομής S και μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

R = ρl/S (12.1)

όπου ρ - αντίστασηουσίες, από το οποίο κατασκευάζεται ο αγωγός.

Αντίστασηουσίες είναι φυσική ποσότητα, που δείχνει τι αντίσταση έχει ένας αγωγός που κατασκευάζεται από αυτή την ουσία μοναδιαίου μήκους και μονάδας επιφάνειας διατομής.

Από τον τύπο (12.1) προκύπτει ότι

Εφόσον η μονάδα αντίστασης SI είναι 1 ohm, η μονάδα εμβαδού είναι 1 m2 και η μονάδα μήκους είναι 1 m, τότε η μονάδα αντίστασης SI είναι

1 Ohm · m 2 /m ή 1 Ohm · m.

Στην πράξη, η περιοχή διατομής των λεπτών συρμάτων εκφράζεται συχνά σε τετραγωνικά χιλιοστά (mm2). Σε αυτή την περίπτωση, μια πιο βολική μονάδα ειδικής αντίστασης είναι το Ohm mm 2 /m. Αφού 1 mm 2 = 0,000001 m 2, τότε

1 Ohm mm 2 /m = 0,000001 Ohm m.

Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετική ειδική αντίσταση. Μερικά από αυτά φαίνονται στον Πίνακα 3.

Οι τιμές που δίνονται σε αυτόν τον πίνακα αντιστοιχούν σε θερμοκρασία 20 °C. (Με αλλαγή της θερμοκρασίας αλλάζει η αντίσταση μιας ουσίας.) Για παράδειγμα, η ειδική αντίσταση του σιδήρου είναι 0,1 Ohm mm 2 /m. Αυτό σημαίνει ότι εάν ένα σύρμα είναι κατασκευασμένο από σίδηρο με επιφάνεια διατομής 1 mm 2 και μήκος 1 m, τότε σε θερμοκρασία 20 ° C θα έχει αντίσταση 0,1 Ohm.

Από τον Πίνακα 3 φαίνεται ότι ο άργυρος και ο χαλκός έχουν τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση. Αυτό σημαίνει ότι αυτά τα μέταλλα είναι οι καλύτεροι αγωγοί του ηλεκτρισμού.

Από τον ίδιο πίνακα φαίνεται ότι, αντίθετα, ουσίες όπως η πορσελάνη και ο εβονίτης έχουν πολύ υψηλή ειδική αντίσταση. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται ως μονωτές.

1. Τι χαρακτηρίζει και πώς ορίζεται η ηλεκτρική αντίσταση; 2. Ποιος είναι ο τύπος για την εύρεση της αντίστασης ενός αγωγού; 3. Πώς ονομάζεται η μονάδα αντίστασης; 4. Τι δείχνει η ειδική αντίσταση; Τι γράμμα αντιπροσωπεύει; 5. Σε ποιες μονάδες μετράται η ειδική αντίσταση; 6. Υπάρχουν δύο αγωγοί. Ποιο έχει τη μεγαλύτερη αντίσταση αν: α) έχουν το ίδιο μήκος και εμβαδόν διατομής, αλλά το ένα είναι κατασκευασμένο από κονταντάν και το άλλο από φεχράλ. β) κατασκευασμένα από την ίδια ουσία, έχουν το ίδιο πάχος, αλλά το ένα είναι 2 φορές μεγαλύτερο από το άλλο. γ) κατασκευασμένα από την ίδια ουσία, έχουν το ίδιο μήκος, αλλά το ένα είναι 2 φορές πιο λεπτό από το άλλο; 7. Οι αγωγοί που συζητήθηκαν στην προηγούμενη ερώτηση συνδέονται εναλλάξ στην ίδια πηγή ρεύματος. Σε ποια περίπτωση το ρεύμα θα είναι μεγαλύτερο και σε ποια μικρότερο; Κάντε μια σύγκριση για κάθε ζεύγος αγωγών που εξετάζετε.

Όταν είναι κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα, στους ακροδέκτες των οποίων υπάρχει διαφορά δυναμικού, προκύπτει ηλεκτρικό ρεύμα. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, υπό την επίδραση των δυνάμεων του ηλεκτρικού πεδίου, κινούνται κατά μήκος του αγωγού. Κατά την κίνησή τους, τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άτομα του αγωγού και τους δίνουν μια παροχή τους κινητική ενέργεια. Η ταχύτητα των ηλεκτρονίων αλλάζει συνεχώς: όταν τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα, μόρια και άλλα ηλεκτρόνια, μειώνεται και στη συνέχεια υπό την επίδραση ηλεκτρικό πεδίοαυξάνεται και μειώνεται ξανά με νέα σύγκρουση. Ως αποτέλεσμα, δημιουργείται μια ομοιόμορφη ροή ηλεκτρονίων στον αγωγό με ταχύτητα πολλών κλασμάτων του εκατοστού ανά δευτερόλεπτο. Κατά συνέπεια, τα ηλεκτρόνια που διέρχονται από έναν αγωγό πάντα συναντούν αντίσταση στην κίνησή τους από την πλευρά του. Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από έναν αγωγό, ο τελευταίος θερμαίνεται.

Ηλεκτρική αντίσταση

Η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού, που ορίζεται Λατινικό γράμμα r, είναι η ιδιότητα ενός σώματος ή μέσου να μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική όταν το διαπερνά ηλεκτρικό ρεύμα.

Στα διαγράμματα, η ηλεκτρική αντίσταση υποδεικνύεται όπως φαίνεται στο σχήμα 1, ΕΝΑ.

Η μεταβλητή ηλεκτρική αντίσταση που χρησιμεύει για την αλλαγή του ρεύματος σε ένα κύκλωμα ονομάζεται ρυθμιστής ηλεκτρικού ρεύματος. Στα διαγράμματα, οι ρεοστάτες ορίζονται όπως φαίνεται στο σχήμα 1, σι. ΣΕ γενική άποψηΈνας ρεοστάτης κατασκευάζεται από ένα σύρμα μιας ή άλλης αντίστασης, τυλιγμένο σε μια μονωτική βάση. Ο ολισθητήρας ή ο μοχλός ρεοστάτη τοποθετείται σε μια συγκεκριμένη θέση, με αποτέλεσμα να εισάγεται η απαιτούμενη αντίσταση στο κύκλωμα.

Ένας μακρύς αγωγός με μικρή διατομή δημιουργεί μεγάλη αντίσταση στο ρεύμα. Οι κοντοί αγωγοί με μεγάλη διατομή προσφέρουν μικρή αντίσταση στο ρεύμα.

Εάν πάρετε δύο αγωγούς από διαφορετικά υλικά, αλλά το ίδιο μήκος και διατομή, τότε οι αγωγοί θα μεταφέρουν το ρεύμα διαφορετικά. Αυτό δείχνει ότι η αντίσταση ενός αγωγού εξαρτάται από το υλικό του ίδιου του αγωγού.

Η θερμοκρασία του αγωγού επηρεάζει επίσης την αντίστασή του. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η αντίσταση των μετάλλων αυξάνεται και η αντίσταση των υγρών και του άνθρακα μειώνεται. Μόνο μερικά ειδικά κράματα μετάλλων (μαγγανίνη, κονσταντάνη, νικέλιο και άλλα) δύσκολα αλλάζουν την αντίστασή τους με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Έτσι, βλέπουμε ότι η ηλεκτρική αντίσταση ενός αγωγού εξαρτάται από: 1) το μήκος του αγωγού, 2) τη διατομή του αγωγού, 3) το υλικό του αγωγού, 4) τη θερμοκρασία του αγωγού.

Η μονάδα αντίστασης είναι ένα ωμ. Το Om συχνά αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό κεφαλαίο γράμμα Ω (ωμέγα). Επομένως, αντί να γράψετε "Η αντίσταση του αγωγού είναι 15 ohms", μπορείτε απλά να γράψετε: r= 15 Ω.
Τα 1.000 ohms λέγονται 1 κιλά(1kOhm ή 1kΩ),
1.000.000 ohms ονομάζεται 1 megaohm(1mOhm ή 1MΩ).

Κατά τη σύγκριση της αντίστασης των αγωγών από διαφορετικά υλικά, είναι απαραίτητο να ληφθεί ένα ορισμένο μήκος και διατομή για κάθε δείγμα. Τότε θα μπορέσουμε να κρίνουμε ποιο υλικό άγει το ηλεκτρικό ρεύμα καλύτερα ή χειρότερα.

Βίντεο 1. Αντίσταση αγωγού

Ηλεκτρική αντίσταση

Η αντίσταση σε ohms ενός αγωγού μήκους 1 m, με διατομή 1 mm² ονομάζεται αντίστασηκαι συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα ρ (ro).

Ο Πίνακας 1 δείχνει τις αντιστάσεις ορισμένων αγωγών.

Πίνακας 1

Αντιστάσεις διαφόρων αγωγών

Ο πίνακας δείχνει ότι ένα σύρμα σιδήρου με μήκος 1 m και διατομή 1 mm² έχει αντίσταση 0,13 Ohm. Για να πάρετε 1 Ohm αντίστασης, πρέπει να πάρετε 7,7 m τέτοιου σύρματος. Το ασήμι έχει τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση. 1 Ohm αντίστασης μπορεί να ληφθεί με τη λήψη 62,5 m ασημένιου σύρματος με διατομή 1 mm². Το ασήμι είναι ο καλύτερος αγωγός, αλλά το κόστος του ασημιού αποκλείει τη δυνατότητα μαζικής χρήσης του. Μετά το ασήμι στον πίνακα έρχεται ο χαλκός: 1 m χάλκινο σύρμα με διατομή 1 mm² έχει αντίσταση 0,0175 Ohm. Για να πάρετε μια αντίσταση 1 Ω, πρέπει να πάρετε 57 μέτρα τέτοιου σύρματος.

Ο χημικά καθαρός χαλκός, που λαμβάνεται με διύλιση, έχει βρει ευρεία χρήση στην ηλεκτροτεχνία για την κατασκευή συρμάτων, καλωδίων, περιελίξεων ηλεκτρικών μηχανών και συσκευών. Το αλουμίνιο και ο σίδηρος χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως ως αγωγοί.

Η αντίσταση του αγωγού μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

Οπου r– αντίσταση αγωγού σε ohms. ρ – ειδική αντίσταση του αγωγού. μεγάλο– μήκος αγωγού σε m; μικρό– διατομή αγωγού σε mm².

Παράδειγμα 1.Προσδιορίστε την αντίσταση 200 m σύρματος σιδήρου με διατομή 5 mm².

Παράδειγμα 2.Υπολογίστε την αντίσταση 2 km σύρματος αλουμινίου με διατομή 2,5 mm².

Από τον τύπο αντίστασης μπορείτε εύκολα να προσδιορίσετε το μήκος, την ειδική αντίσταση και τη διατομή του αγωγού.

Παράδειγμα 3.Για έναν ραδιοφωνικό δέκτη, είναι απαραίτητο να τυλίξετε μια αντίσταση 30 Ohm από σύρμα νικελίου με διατομή 0,21 mm². Προσδιορίστε το απαιτούμενο μήκος καλωδίου.

Παράδειγμα 4.Προσδιορίστε τη διατομή 20 m σύρματος νιχρώμου αν η αντίστασή του είναι 25 Ohms.

Παράδειγμα 5.Ένα καλώδιο με διατομή 0,5 mm² και μήκος 40 m έχει αντίσταση 16 Ohms. Προσδιορίστε το υλικό του σύρματος.

Το υλικό του αγωγού χαρακτηρίζει την ειδική αντίστασή του.

Με βάση τον πίνακα ειδικής αντίστασης, βρίσκουμε ότι ο μόλυβδος έχει αυτή την αντίσταση.

Αναφέρθηκε παραπάνω ότι η αντίσταση των αγωγών εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Ας κάνουμε το παρακάτω πείραμα. Ας τυλίγουμε αρκετά μέτρα λεπτό μεταλλικό σύρμα σε μορφή σπείρας και ας συνδέσουμε αυτή τη σπείρα στο κύκλωμα της μπαταρίας. Για να μετρήσουμε το ρεύμα, συνδέουμε ένα αμπερόμετρο στο κύκλωμα. Όταν το πηνίο θερμαίνεται στη φλόγα του καυστήρα, θα παρατηρήσετε ότι οι ενδείξεις του αμπερόμετρου θα μειωθούν. Αυτό δείχνει ότι η αντίσταση ενός μεταλλικού σύρματος αυξάνεται με τη θέρμανση.

Για ορισμένα μέταλλα, όταν θερμαίνονται κατά 100°, η αντίσταση αυξάνεται κατά 40–50%. Υπάρχουν κράματα που αλλάζουν ελαφρώς την αντίστασή τους με τη θέρμανση. Ορισμένα ειδικά κράματα δεν παρουσιάζουν ουσιαστικά καμία αλλαγή στην αντίσταση όταν αλλάζει η θερμοκρασία. Η αντίσταση των μεταλλικών αγωγών αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, την αντίσταση των ηλεκτρολυτών (υγροαγωγοί), του άνθρακα και ορισμένων στερεά, αντίθετα, μειώνεται.

Η ικανότητα των μετάλλων να αλλάζουν την αντίστασή τους με τις αλλαγές της θερμοκρασίας χρησιμοποιείται για την κατασκευή θερμομέτρων αντίστασης. Αυτό το θερμόμετρο είναι ένα σύρμα πλατίνας τυλιγμένο σε πλαίσιο μαρμαρυγίας. Τοποθετώντας ένα θερμόμετρο, για παράδειγμα, σε έναν κλίβανο και μετρώντας την αντίσταση του σύρματος πλατίνας πριν και μετά τη θέρμανση, μπορεί να προσδιοριστεί η θερμοκρασία στον κλίβανο.

Η μεταβολή της αντίστασης ενός αγωγού όταν θερμαίνεται ανά 1 ohm αρχικής αντίστασης και ανά 1° θερμοκρασία ονομάζεται συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίαςκαι συμβολίζεται με το γράμμα α.

Αν σε θερμοκρασία t 0 αντίσταση αγωγού είναι r 0 και σε θερμοκρασία tισοδυναμεί r t, τότε ο συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης

Σημείωμα.Ο υπολογισμός χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο μπορεί να γίνει μόνο σε ένα συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασίας (έως περίπου 200°C).

Παρουσιάζουμε τις τιμές του συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης α για ορισμένα μέταλλα (Πίνακας 2).

Πίνακας 2

Τιμές συντελεστών θερμοκρασίας για ορισμένα μέταλλα

Από τον τύπο για τον συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης προσδιορίζουμε r t:

r t = r 0 .

Παράδειγμα 6.Προσδιορίστε την αντίσταση ενός σύρματος σιδήρου που έχει θερμανθεί στους 200°C εάν η αντίστασή του στους 0°C ήταν 100 Ohm.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohms.

Παράδειγμα 7.Ένα θερμόμετρο αντίστασης από σύρμα πλατίνας είχε αντίσταση 20 ohms σε ένα δωμάτιο στους 15°C. Το θερμόμετρο τοποθετήθηκε στο φούρνο και μετά από λίγο καιρό μετρήθηκε η αντίστασή του. Αποδείχθηκε ότι ήταν ίσο με 29,6 Ohms. Προσδιορίστε τη θερμοκρασία στο φούρνο.

Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Μέχρι στιγμής, έχουμε θεωρήσει την αντίσταση ενός αγωγού ως το εμπόδιο που παρέχει ο αγωγός στο ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, το ρεύμα διέρχεται από τον αγωγό. Επομένως, εκτός από αντίσταση (εμπόδιο), ο αγωγός έχει και τη δυνατότητα να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα, δηλαδή αγωγιμότητα.

Όσο μεγαλύτερη αντίσταση έχει ένας αγωγός, τόσο λιγότερη αγωγιμότητα έχει, τόσο χειρότερα άγει το ηλεκτρικό ρεύμα και, αντίθετα, όσο μικρότερη είναι η αντίσταση ενός αγωγού, τόσο μεγαλύτερη αγωγιμότητα έχει, τόσο πιο εύκολο είναι για το ρεύμα να περάσει από τον αγωγό. Επομένως, η αντίσταση και η αγωγιμότητα ενός αγωγού είναι αμοιβαία μεγέθη.

Από τα μαθηματικά είναι γνωστό ότι το αντίστροφο του 5 είναι 1/5 ​​και, αντίστροφα, το αντίστροφο του 1/7 είναι 7. Επομένως, εάν η αντίσταση ενός αγωγού συμβολίζεται με το γράμμα r, τότε η αγωγιμότητα ορίζεται ως 1/ r. Η αγωγιμότητα συνήθως υποδηλώνεται με το γράμμα g.

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μετριέται σε (1/Ohm) ή σε siemens.

Παράδειγμα 8.Η αντίσταση του αγωγού είναι 20 ohms. Προσδιορίστε την αγωγιμότητά του.

Αν r= 20 Ohm, λοιπόν

Παράδειγμα 9.Η αγωγιμότητα του αγωγού είναι 0,1 (1/Ohm). Προσδιορίστε την αντίστασή του

Αν g = 0,1 (1/Ohm), τότε r= 1 / 0,1 = 10 (Ω)

>>Φυσική: Ηλεκτρική αντίσταση

Κατεβάστε ημερολογιακό-θεματικό σχεδιασμό στη φυσική, απαντήσεις σε τεστ, εργασίες και απαντήσεις για μαθητές, βιβλία και σχολικά βιβλία, μαθήματα για καθηγητές φυσικής για την τάξη 9

Περιεχόμενο μαθήματος σημειώσεις μαθήματοςυποστήριξη μεθόδων επιτάχυνσης παρουσίασης μαθήματος διαδραστικές τεχνολογίες Πρακτική εργασίες και ασκήσεις αυτοδιαγνωστικά εργαστήρια, προπονήσεις, περιπτώσεις, αποστολές ερωτήσεις συζήτησης εργασιών για το σπίτι ρητορικές ερωτήσεις από μαθητές εικονογραφήσεις ήχου, βίντεο κλιπ και πολυμέσαφωτογραφίες, εικόνες, γραφικά, πίνακες, διαγράμματα, χιούμορ, ανέκδοτα, αστεία, κόμικ, παραβολές, ρήσεις, σταυρόλεξα, αποσπάσματα Πρόσθετα περιλήψειςάρθρα κόλπα για την περίεργη κούνια σχολικά βιβλία βασικά και επιπλέον λεξικό όρων άλλα Βελτίωση σχολικών βιβλίων και μαθημάτωνδιόρθωση λαθών στο σχολικό βιβλίοενημέρωση ενός τμήματος σε ένα σχολικό βιβλίο, στοιχεία καινοτομίας στο μάθημα, αντικατάσταση ξεπερασμένων γνώσεων με νέες Μόνο για δασκάλους τέλεια μαθήματαημερολογιακό σχέδιο για το έτος μεθοδολογικές συστάσειςπρογράμματα συζήτησης Ολοκληρωμένα Μαθήματα

Εάν έχετε διορθώσεις ή προτάσεις για αυτό το μάθημα,

Ηλεκτρικό ρεύμα(I) είναι η διατεταγμένη κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων. Η πρώτη σκέψη που έρχεται στο μυαλό από ένα σχολικό μάθημα φυσικής είναι η κίνηση των ηλεκτρονίων. Αναμφιβολώς. Ωστόσο, όχι μόνο μπορούν να φέρουν ηλεκτρικό φορτίο, αλλά, για παράδειγμα, και ιόντα που καθορίζουν την εμφάνιση ηλεκτρικού ρεύματος σε υγρά και αέρια.

Θα ήθελα επίσης να προειδοποιήσω να μην συγκρίνετε το ρεύμα με το νερό που ρέει μέσα από έναν εύκαμπτο σωλήνα. (Αν και όταν εξετάζουμε το νόμο του Kirchhoff, μια τέτοια αναλογία θα ήταν κατάλληλη). Εάν κάθε συγκεκριμένο σωματίδιο νερού ταξιδεύει από την αρχή μέχρι το τέλος, τότε ο φορέας του ηλεκτρικού ρεύματος δεν το κάνει αυτό. Εάν χρειάζεστε πραγματικά σαφήνεια, θα έδινα ένα παράδειγμα ενός γεμάτου λεωφορείου, όταν σε μια στάση κάποιος στριμώχνεται στην πίσω πόρτα κάνει έναν λιγότερο τυχερό επιβάτη να πέσει έξω από την μπροστινή πόρτα.

Οι προϋποθέσεις για την εμφάνιση και την ύπαρξη ηλεκτρικού ρεύματος είναι:

• Διαθεσιμότητα δωρεάν φορέων χρέωσης
• Η παρουσία ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργεί και διατηρεί ρεύμα.

Ηλεκτρικό πεδίο- πρόκειται για ένα είδος ύλης που υπάρχει γύρω από ηλεκτρικά φορτισμένα σώματα και ασκεί μια δύναμη πάνω τους. Και πάλι, στρέφοντας σε αυτό που γνωρίζαμε από το σχολείο, «όπως τα φορτία απωθούνται και σε αντίθεση με τα φορτία έλκονται», μπορούμε να φανταστούμε το ηλεκτρικό πεδίο ως κάτι που μεταδίδει αυτό το φαινόμενο. Αυτό το πεδίο, όπως κάθε άλλο, δεν μπορεί να γίνει άμεσα αισθητό, αλλά υπάρχει ποσοτικό χαρακτηριστικό - ένταση ηλεκτρικού πεδίου.

Υπάρχουν πολλοί τύποι που περιγράφουν τη σχέση του ηλεκτρικού πεδίου με άλλα ηλεκτρικά μεγέθη και παραμέτρους. Θα περιοριστώ σε ένα, ανάγεται σε πρωτόγονο: E=Δφ.

• Ε είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Σε γενικές γραμμές, αυτή είναι μια διανυσματική ποσότητα, αλλά τα απλοποίησα όλα σε βαθμωτό.
• Δφ=φ1-φ2 ​​· διαφορά δυναμικού (Εικόνα 1).

Εφόσον προϋπόθεση για την ύπαρξη ρεύματος είναι η παρουσία ηλεκτρικού πεδίου, τότε αυτό (το πεδίο) πρέπει να δημιουργηθεί με κάποιο τρόπο. Τα γνωστά πειράματα ηλεκτρισμού χτένας, τρίψιμο ραβδιού εβονίτη με πανί και περιστροφής της λαβής ηλεκτροστατικής μηχανής είναι, για ευνόητους λόγους, στην πράξη απαράδεκτα.

Ως εκ τούτου, εφευρέθηκαν συσκευές που ήταν ικανές να παρέχουν μια διαφορά δυναμικού λόγω δυνάμεων μη ηλεκτροστατικής προέλευσης (μία από αυτές είναι μια πολύ γνωστή μπαταρία), που ονομάζεται πηγή ηλεκτροκινητικής δύναμης (EMF), που συμβολίζεται ως εξής: ε.

Η φυσική έννοια του EMF καθορίζεται από το έργο που κάνουν οι εξωτερικές δυνάμεις όταν μετακινούν ένα φορτίο μονάδας, αλλά για να πάρουμε την αρχική ιδέα του ηλεκτρικού ρεύματος, της τάσης και της αντίστασης, δεν χρειαζόμαστε μια λεπτομερή εξέταση αυτών των διεργασιών συνολικά. και άλλες εξίσου πολύπλοκες μορφές.

Δυναμικό(U).

Αρνούμαι κατηγορηματικά να συνεχίσω να σας ενοχλώ με καθαρά θεωρητικούς υπολογισμούς και δίνω τον ορισμό της τάσης ως διαφορά δυναμικού σε ένα τμήμα του κυκλώματος: U=Δφ=φ1-φ2, και για κλειστό κύκλωμα θα εξετάσουμε την τάση ίσο με EMFτρέχουσα πηγή: U=ε.

Αυτό δεν είναι απολύτως σωστό, αλλά στην πράξη είναι αρκετά αρκετό.

Αντίσταση(R) - το όνομα μιλάει από μόνο του - ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την αντίσταση ενός αγωγού στο ηλεκτρικό ρεύμα. Τύπος που καθορίζει τη σχέση μεταξύ τάσης, ρεύματος και αντίστασηςκάλεσε Ο νόμος του Ohm. Αυτός ο νόμος συζητείται σε ξεχωριστή σελίδα σε αυτήν την ενότητα. Επιπλέον, η αντίσταση εξαρτάται από διάφορους παράγοντες, όπως το υλικό του αγωγού. Αυτά τα δεδομένα αναφοράς δίνονται με τη μορφή τιμών ειδικής αντίστασης ρ, που ορίζονται ως αντίσταση 1 μέτρο αγωγός/τμήμα. Όσο μικρότερη είναι η ειδική αντίσταση, τόσο λιγότερη απώλειαρεύμα στον αγωγό. Αντίστοιχα, η αντίσταση ενός αγωγού με μήκος L και εμβαδόν διατομής S θα είναι R=ρ*L/S.

Από τον παραπάνω τύπο προκύπτει αμέσως ότι η αντίσταση του αγωγού εξαρτάται και από το μήκος και τη διατομή του. Η θερμοκρασία επηρεάζει επίσης την αντίσταση.

Λίγα λόγια για μονάδες μέτρησηςρεύμα, τάση, αντίσταση. Οι βασικές μονάδες μέτρησης για αυτές τις ποσότητες είναι οι εξής:

Ρεύμα - Αμπέρ (Α)
Τάση - Volt (V)
Αντίσταση - Ωμ (Ωμ).

Αυτές οι μονάδες μέτρησης του Διεθνούς Συστήματος (SI) δεν είναι πάντα βολικές. Στην πράξη χρησιμοποιούνται παράγωγα (miliamps, kilo-ohms κ.λπ.). Κατά τους υπολογισμούς, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη οι διαστάσεις όλων των ποσοτήτων που περιέχονται στον τύπο. Έτσι, αν πολλαπλασιάσετε τα αμπέρ με κιλό-Ωμ στο νόμο του Ohm, τότε η τάση που θα πάρετε δεν είναι καθόλου βολτ.

© 2012-2019 Με την επιφύλαξη παντός δικαιώματος.

Όλα τα υλικά που παρουσιάζονται σε αυτόν τον ιστότοπο είναι μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως οδηγίες ή κανονιστικά έγγραφα.