Elektrický odpor vodičov

Pojem elektrického odporu a vodivosti

Každé teleso, ktorým preteká elektrický prúd, má voči nemu určitý odpor. Vlastnosť vodivého materiálu zabrániť prechodu elektrického prúdu cez neho sa nazýva elektrický odpor.

Elektronická teória týmto spôsobom vysvetľuje povahu elektrického odporu kovových vodičov. Voľné elektróny sa pri pohybe po drôte nespočetnekrát stretávajú s atómami a inými elektrónmi a pri interakcii s nimi nevyhnutne strácajú časť svojej energie. Elektróny aj tak pociťujú odpor voči ich pohybu. Rôzne kovové vodiče s rôznymi atómovými štruktúrami majú rôznu odolnosť voči elektrickému prúdu.

Presne to isté vysvetľuje odpor kvapalných vodičov a plynov voči prechodu elektrického prúdu. Netreba však zabúdať, že v týchto látkach nenarážajú pri svojom pohybe na odpor elektróny, ale nabité častice molekúl.

Odpor sa označuje latinskými písmenami R alebo r.

Ohm sa považuje za jednotku elektrického odporu.

Ohm je odpor ortuťového stĺpca vysokého 106,3 cm s prierezom 1 mm2 pri teplote 0 °C.

Ak je napríklad elektrický odpor drôtu 4 ohmy, potom sa zapíše takto: R = 4 ohmy alebo r = 4 tis.

Na meranie odporov veľkej hodnoty sa používa jednotka nazývaná megohm.

Jeden megohm sa rovná miliónu ohmov.

Čím väčší je odpor drôtu, tým horšie vedie elektrický prúd a naopak, čím nižší je odpor drôtu, tým ľahšie elektrický prúd týmto drôtom prechádza.

Preto pre charakteristiky vodiča (z hľadiska prechodu elektrického prúdu cez neho) možno brať do úvahy nielen jeho odpor, ale aj hodnotu prevrátenú k odporu a nazývanú vodivosť.

Elektrická vodivosť sa nazýva schopnosť materiálu prechádzať cez seba elektrický prúd.

Pretože vodivosť je prevrátená hodnota odporu, vyjadruje sa ako 1 /R, vodivosť sa označuje latinským písmenom g.

Vplyv materiálu vodiča, jeho rozmerov a teploty okolia na hodnotu elektrického odporu

Odolnosť rôznych drôtov závisí od materiálu, z ktorého sú vyrobené. Na charakterizáciu elektrického odporu rôznych materiálov sa používa pojem tzv Odpor.

Odpor nazývaný odpor drôtu s dĺžkou 1 m a plochou prierezu 1 mm2. Odpor sa označuje gréckym písmenom r. Každý materiál, z ktorého je vyrobený vodič, má svoj špecifický odpor.

Napríklad odpor medi je 0,017, to znamená, že medený drôt s dĺžkou 1 m a prierezom 1 mm2 má odpor 0,017 ohmov. Odpor hliníka je 0,03, odpor železa je 0,12, odpor konštantánu je 0,48 a odpor nichrómu je 1-1,1.

Prečítajte si o tom viac tu: Čo je elektrický odpor?

Odpor drôtu je priamo úmerný jeho dĺžke, to znamená, že čím dlhší je drôt, tým väčší je jeho elektrický odpor.

Odpor drôtu je nepriamo úmerný jeho prierezovej ploche, to znamená, že čím je drôt hrubší, tým je jeho odpor nižší, a naopak, čím je drôt tenší, tým má väčší odpor.

Pre lepšie pochopenie tohto vzťahu si predstavte dva páry komunikujúcich ciev, jeden pár ciev má tenkú spojovaciu trubicu a druhý hrubú. Je jasné, že keď je jedna z nádob (každý pár) naplnená vodou, jej presun do inej nádoby cez hrubé potrubie prebehne oveľa rýchlejšie ako cez tenkú, t.j. hrubé potrubie bude mať menší odpor voči toku vody. Podobne je pre elektrický prúd ľahšie prejsť cez hrubý drôt ako cez tenký, to znamená, že prvý má menší odpor ako druhý.

Elektrický odpor vodiča sa rovná špecifickému odporu materiálu, z ktorého je tento vodič vyrobený, vynásobený dĺžkou vodiča a delený plochou prierezu vodiča. vodič:

R = p l / S,

kde — R — odpor vodiča, ohm, l — dĺžka vodiča vm, C — plocha prierezu vodiča, mm2.

Plocha prierezu okrúhleho drôtu vypočítaná podľa vzorca:

S = Pi xd2/4

kde Pi je konštantná hodnota rovnajúca sa 3,14; d - priemer drôtu.

A takto sa určuje dĺžka drôtu:

l = S R / p,

Tento vzorec umožňuje určiť dĺžku drôtu, jeho prierez a odpor, ak sú známe ďalšie množstvá zahrnuté vo vzorci.

Ak je potrebné určiť plochu prierezu drôtu, vzorec vedie k nasledujúcemu tvaru:

S = pl/R

Transformáciou rovnakého vzorca a riešením rovnosti z hľadiska p nájdeme odpor drôtu:

R = RS/1

Posledný vzorec by sa mal použiť v prípadoch, keď je známy odpor a rozmery vodiča, ale nie je známy jeho materiál a navyše je ťažké ho určiť z jeho vzhľadu. Na to je potrebné určiť odpor drôtu a pomocou tabuľky nájsť materiál s takým odporom.

Ďalším faktorom, ktorý ovplyvňuje odpor drôtov, je teplota.

Zistilo sa, že so zvýšením teploty sa odpor kovových drôtov zvyšuje a s poklesom klesá. Toto zvýšenie alebo zníženie odporu pre čisté kovové vodiče je takmer rovnaké a priemerne 0,4% na 1 °C... Odpor kvapalných vodičov a uhlia klesá so zvyšujúcou sa teplotou.

Elektrónová teória štruktúry hmoty dáva nasledujúce vysvetlenie zvyšovania odporu kovových vodičov so zvyšujúcou sa teplotou.Pri zahrievaní vodič dostáva tepelnú energiu, ktorá sa nevyhnutne prenáša na všetky atómy látky, v dôsledku čoho sa zvyšuje intenzita ich pohybu. Zvýšený pohyb atómov vytvára väčší odpor voči usmernenému pohybu voľných elektrónov, preto sa odpor vodiča zvyšuje. S poklesom teploty sa vytvárajú lepšie podmienky pre smerový pohyb elektrónov a znižuje sa odpor vodiča. To vysvetľuje zaujímavý jav - supravodivosť kovov.

Supravodivosť Zníženie odporu kovov na nulu nastáva pri obrovskej zápornej teplote -273°° Takzvaná absolútna nula. Zdá sa, že pri teplote absolútnej nuly atómy kovov zamrznú na mieste, úplne nerušené pohybom elektrónov.