Зависимост на електрическото съпротивление на проводника по дължината

Една от физичните свойства на дадено вещество е способността му да провежда електрически ток. Електрическа проводимост (резистентност тел) зависи от няколко фактора: дължината на електрическата верига, структурни характеристики, наличието на свободни електрони, температура, ток, напрежение, материали и площ на напречното сечение.

Физическото значение на съпротивлението

Потокът от електрически ток през проводника води до насочено движение на свободни електрони. Наличието на свободни електрони зависи от самото вещество и е взето от таблицата на DI Mendeleyev, а именно от електронната конфигурация на елемента. Електроните започват да се удрят кристална решетка елемент и предават енергията на последния. В този случай термичен ефект възниква, когато токът действа върху проводника.

В това взаимодействие те забавят, но тогава, под действието на електрическото поле, което ги ускорява, те започват да се движат със същата скорост. Електроните се сблъскват много пъти. Този процес се нарича устойчивост на проводника.

Следователно, електрическото съпротивление на проводника е физическо количество, характеризиращо съотношението на напрежението към тока.

Какво представлява електрическото съпротивление: стойност, която показва свойството на физическото тяло да преобразува електрическата енергия в топлинна енергия, поради взаимодействието на енергията на електроните с кристалната решетка на материята. Естеството на проводимостта варира:

1. Проводници (способни да провеждат електрически ток, тъй като има свободни електрони).
2. Полупроводници (могат да провеждат електрически ток, но при определени условия).
3. Диелектрици или изолатори (имат огромна съпротива, няма свободни електрони, което ги прави неспособни да провеждат ток).

Тази характеристика се обозначава с буквите R и измерена в ома (ома). Използването на тези групи вещества е много важно за разработването на електрически уреди.

За да разберем напълно зависимостта на R от нещо, е необходимо да обърнем специално внимание на изчисляването на това количество.

Изчисляване на електрическата проводимост

За изчисляване на проводника R се прилага законът на Ом, който гласи, че токът (I) е директно пропорционален на напрежението (U) и е обратно пропорционален на съпротивлението.

Формулата за намиране на проводимостта на материала R (следствие от закона на Ohm за верига): R = U / I.

За пълния разрез на веригата тази формула има следната форма: R = (U / I) - Rvn, където Rvn - вътрешно R захранване.

Проводимост на материала

Способността на проводника да предава електрически ток зависи от много фактори: напрежение, ток, дължина, площ на напречното сечение и проводящ материал, както и околна температура.

В електротехниката геометричната компонента на проводника се взема предвид при изчисляването и производството на резистори.

От което зависи съпротивлението: от дължината на проводника - l, съпротивлението - p и от площта на напречното сечение (с радиус r) - S = Pi * r * r.

Формула R на проводника: R = p * l / S.

От формулата се вижда, от какво зависи проводимост специфична проводимост: R, l, S. Няма нужда да го изчислявате по този начин, защото има много по-добър начин. В съпротивление може да се намери в съответните препратки за всеки тип проводник (р - е физическо количество, равно на R 1 метър в надлъжно и напречно сечение на 1 м.

Тази формула обаче не е достатъчна за точно изчисляване на резистора, така че се използва зависимостта от температурата.

Ефект на температурата на околната среда

Доказано е, че всяко вещество има специфично съпротивление в зависимост от температурата.

За да демонстрирате това, можете да направите следния експеримент. Обърнете спиралата на нихром или всеки проводник (показано на диаграмата под формата на резистор), източник на захранване и конвенционален амперметър (може да бъде заменен с лампа с нажежаема жичка). Сглобете веригата съгласно схема 1.

Схема 1 - Електрическа схема за експеримента

Необходимо е захранването на потребителя и внимателно да се следят показанията на амперметъра. След това трябва да загрявате R, без да го изключвате, а показанията на амперметъра ще започнат да падат, когато температурата се повиши. Връзка се проследяват от закона на Ом за вторична верига: I = U / R. В този случай, вътрешното съпротивление на захранването могат да бъдат пренебрегвани: това няма да се отрази на R зависимост демонстрация на температура. От това следва, че температурната зависимост на R е налице.

Физическото значение на нарастването на стойността на R се дължи на ефекта на температурата върху амплитудата на колебанията (увеличението) на йоните в кристалната решетка. В резултат на това, електроните се сблъскват по-често и това причинява растежа на R.

Съгласно формулата: R = p * l / S, намираме този показател зависи от температурата (S и l не зависят от температурата). Остава проводник. Въз основа на тази формула се получава в зависимост от температурата: (R - Ro) / R = A * т, където Ro при 0 градуса по Целзий, Т - температура на околната среда и - коефициент на пропорционалност (температурен коефициент).

При металите "a" винаги е по-голям от нула, а за електролитните разтвори температурният коефициент е по-малък от 0.

Формула намери р, използвани при изчислението: р = (1 + A * т) * р.о., където р.о. - специфична стойност резистентност взета от указателя за конкретен проводник. В този случай температурният коефициент може да се счита за постоянен. Зависимост на мощността (Р) на R възниква от формула мощност: P = U * I = U * U / R = I * I * R. специфична стойност на съпротивление зависи също от деформацията на материала, в която е нарушена кристалната решетка.

Деформация и съпротивление

Когато металът се обработва в студена среда при определено налягане, възниква пластична деформация. В същото време, кристалната решетка е изкривена и R-потокът от електрони се увеличава. В този случай съпротивлението също се увеличава. Този процес е обратим и се нарича рекристално отгряване, поради което някои от дефектите намаляват.

Под действието на сила на опън и натиск върху метала, последният се подлага на деформации, които се наричат ​​еластични. Съпротивлението намалява с компресия, тъй като амплитудата на топлинните колебания намалява. Насочени заредени частици става по-лесно да се движи. При опън, съпротивлението се увеличава поради увеличаването на амплитудата на топлинните трептения.

Друг фактор, който влияе на проводимостта е видът на тока, преминаващ през проводника.

AC вериги

Съпротивлението в мрежи с променлив ток се държи малко по-различно, защото законът на Ом е приложим само за вериги с постоянно напрежение. Следователно изчисленията трябва да се правят по различен начин.

Импедансът се обозначава с буквата Z и се състои от алгебричната сума на активните, капацитивни и индуктивни съпротивления.

Когато активният R е свързан към веригата на променлив ток, синусоидалният ток започва да тече под въздействието на разликата в потенциала. В този случай формулата изглежда като: Im = Um / R, където Im и Um са амплитудните стойности на тока и напрежението. Формулата за съпротивление има следната форма: IM = Um / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Pi * r * r).

Капацитивното съпротивление (Xc) се дължи на наличието на кондензатори в схемите. Трябва да се отбележи, че променлив ток преминава през кондензаторите и следователно действа като проводник с капацитет.

Xc се изчислява както следва: Xc = 1 / (w * C), където w е ъгловата честота и C е капацитетът на кондензатора или групата кондензатори. Ъгловата честота се определя, както следва:

1. Честотата на променливия ток се измерва (обикновено 50 Hz).
2. Умножение по 6,283.

Индуктивно съпротивление (Х1) - предполага наличието на индуктивност във веригата (задушаване, реле, верига, трансформатор и т.н.). Изчислява се, както следва: Xl = wL, където L е индуктивността и w е ъгловата честота. За да изчислите индуктивността Необходимо е да използвате специализирани онлайн калкулатори или справочна книга за физиката. Така че, всички стойности са изчислени съгласно формули и остава само да пише: Я * Z = R * R + (Хе - XI) * (Хе - XI).

За да се определи крайната стойност е необходимо да се корен квадратен от израза: R * R + (Хе - XI) * (Хе - XI). От формулите, от това следва, че честотата AC играе важна роля, например, във веригата на същата производителност, когато честотата нараства и Z. следва да се добави, че в схемите с променливо напрежение Z зависи от такива фактори:

1. Дължината на проводника.
2. Секционната площ е S.
3. Температура.
4. Вид материал.
5. Капацитет.
6. Индуктивност.
7. Честота.

Следователно законът на Ом за сегмента на веригата има напълно различна форма: I = U / Z. Законът за пълната верига също се променя.

Измерване на електрическата проводимост

Изчисленията на съпротивленията изискват определено време, така че за измерването на техните стойности се използват специални електромери, които се наричат ​​омметри. Измервателното устройство се състои от манометър, към който е свързано захранването.

Мярка R всички комбинирани устройства, като тестери и мултиметри. Отделни инструменти за измерване само на тази характеристика се използват изключително рядко (мегаметър за проверка на изолацията на захранващия кабел).

Устройството се използва за непрекъснатост на електрическите вериги за повреди и експлоатация на радиокомпонентите, както и за проверка на изолацията на кабелите.

Когато измервате R, е необходимо да изключите напълно веригата, за да предотвратите повреда на устройството. За целта е необходимо да се вземат следните предпазни мерки:

1. Издърпайте щепсела от мрежата.
2. Включете устройството, това ще доведе до изпускане на кондензаторите.
3. Продължете да измервате или обаждате.
4. Задайте превключвателя в режим на измерване на съпротивлението.
5. Съкратете тестовите проводници на устройството, за да сте сигурни, че работи (показва много малко съпротивление).
6. Измерете необходимата площ.

При скъпите мултиметри има функция на непрекъснатостта на веригата, дублирана със звуков сигнал, така че няма нужда да се гледа на дисплея на устройството.

По този начин електрическото съпротивление играе важна роля в електротехниката. Това зависи от постоянните вериги на температурата, якостта на тока, дължината, вид материал и площ кръст проводникови секции. В AC схеми, тази зависимост се допълва от такива количества като честота, капацитет и индуктивност. Поради тази зависимост е възможно да се променят характеристиките на електроенергията: напрежение и ток. За измерване на стойността на съпротивлението се използват омметри, които се използват и при отстраняване на неизправности, непрекъснатост на различни вериги и радио компоненти.