Реферат по теме сопротивление проводника

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Исследовательская работа

Выполнили: Семёнова Т.И- учитель физики

Степанова Яна- ученица 8 класса

Глава 1 Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры……………………………………………..5

1.1 История происхождения закона Ома………………….5

1.2 Температурный коэффициент электрического сопротивления……6

Глава 2 Исследования проводников…………………………10

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома.

Данная исследовательская работа служит дополнением расширяющие рамки школьной программы, и посвящена закону Ома и температурному коэффициенту. Выбор темы не случаен, основным поводом послужило, что на практике при использовании ламп накаливания в цепи, при увеличение напряжения на лампе например в два раза не приводит к увеличению тока в два раза, как мы уже знаем данное условие противоречит выполняемости закона Ома. Значит -закон Ома не всегда справедлив. Хотим заметить, в школьном курсе физики данному моменту не уделено должного внимания.

В этой связи весьма важным представляется проанализировать перечисленных выше фактов и выявить решение проблемы, как методом изучения дополнительной литературы, так и рассмотреть практически. Такова цель настоящей работы.

Выявить влияние фактора температуры проводника на его электрическое сопротивление и соблюдение выполнения закона Ома от данного обстоятельства.

Объектом исследования является определяющая связь электрического напряжения с силой тока, протекающего в проводнике, и сопротивлением проводника, и его температурой.

Методы исследования:

Практическая значимость работы заключается в дополнительном представлении учащимся, что закон Ома не является фундаментальным физическим законом, а лишь эмпирическим соотношением, хорошо описывающим наиболее часто встречаемые на практике типы проводников, но перестающим соблюдаться в ряде ситуаций.

Зависимость сопротивления металлических проводников от температуры.

История происхождения закона Ома

Большой в клад в формирование взаимосвязи силы тока, напряжения и сопротивление проводника внес немецкий физик Георг Симон Ом. Он руководствовался следующей идеей. Если над проводником, по которому проходит ток, подвесить на упругой нити магнитную стрелку, то угол поворота стрелки даст информацию о токе, об его изменениях при вариации элементов замкнутой цепи. Ом обратился к идее Кулона и построил крутильные весы. Магнитная стрелка оказалась точным и чувствительным гальванометром. В первых опытах, результаты которых Ом опубликовал в 1825 г., наблюдалась "потеря силы" (уменьшение угла отклонения стрелки) с увеличением длины проводника, подключенного к полюсам вольтова столба (поперечное сечение проводника было постоянным). Поскольку не было единиц измерения, пришлось выбрать эталон - "стандартную проволоку". В качестве зависимой переменной фигурировало уменьшение силы, действующей на магнитную стрелку. Опыты обнаружили закономерное уменьшение этой силы при увеличении длины проводника. Функция получила аналитическое выражение, но Ом не претендовал на установление закономерности, потому что гальванический элемент не давал постоянной ЭДС.

Большое внутренние сопротивление источника ЭДС, препятствовало исследованиям так, как сопротивление внешней цепи, которая использовались в опытах имела малые значения. Успех дальнейших экспериментов Ома решило открытие термоэлектричества. Ом использовал термопару висмут - медь; один спай помещался в лед, другой - в кипящую воду. Чувствительность "гальванометра" пришлось, естественно, увеличить. Процедура измерений заключалась в следующем. Восемь испытуемых проводников поочередно включались в цепь. В каждом случае фиксировалось отклонение магнитной стрелки. В следующей работе (1826 г.) Ом вводит понятие "электроскопической силы", пользуется понятием силы тока и записывает закон для участка цепи уже в форме, близкой к современной:

где X - сила тока, k - проводимость, w - поперечное сечение проводника, а - электроскопическая сила (электрическое напряжение на концах проводника), l - длина проводника. Несмотря на убедительные экспериментальные данные, проверка закона Ома продолжалась почти в течение всего XIX века.

Температурный коэффициент электрического сопротивления

Как мы уже знаем сопротивление проводников зависит от вещества, из которого они изготовлены, и их геометрических размеров

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник; l —длина проводника; S — площадь поперечного сечения проводника.

Сопротивление проводников входит в закон Ома для однородного участка цепи I = U / R, из которого и может быть определено R = U / I.

Из последней формулы выходит, что сопротивление проводника постоянно, поскольку, в соответствии с законом Ома, во сколько раз увеличиваем напряжение на концах проводника, во столько же раз возрастает и сила тока в нем. Все выше описанное также экспериментально было подтверждено на практических опытах

Но практике также выявилось, что можно наблюдать и другие явления. Составив электрическую цепь, схема которой показана на рис. 1. В этой цепи есть источник тока с регулированным напряжением, электрическая лампа, например автомобильная, вольтметр и амперметр, показывающие напряжение на лампе и силу тока в ней. Устанавливаем на лампе напряжение U ₁ и отмечаем силу тока I ₁ . Если теперь увеличить напряжение, например в 2 раза (U ₂ = 2 U ₁ ), то по закону Ома и сила тока должна увеличиться в 2 раза ( I ₂ = 2 I ₁ ). Однако амперметр показывает силу тока значительно меньшую, чем 2 I ₁ . Следовательно, в данном случае закон Ома не выполняется.

Рис. 1. Электрическая цепь с лампой накала

Возникло несоответствие между нашими предшествующими знаниями и новым для вас фактом — закон Ома не всегда справедлив.

Анализ дополнительной литературы и сети интернет существенно расширил наши познания в изученных закономерностях. Еще Ом в своих работах описывал об изменении проводящих свойств металлов как при нагревании так и при остывании. Нами была найдена зависимость сопротивления проводников от температуры, отличной от стандартной, которую можно выразить через следующую формулу:

Константа "альфа" (α) известна как температурный коэффициент сопротивления, который равен относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. Так как все материалы обладают определенным удельным сопротивлением (при температуре 20 ° С), их сопротивление будет изменяться на определенную величину в зависимости от изменения температуры. Для чистых металлов температурный коэффициент сопротивления является положительным числом, что означает увеличение их сопротивления с ростом температуры. Для таких элементов, как углерод, кремний и германий, этот коэффициент является отрицательным числом, что означает уменьшение их сопротивления с ростом температуры. У некоторых металлических сплавов температурный коэффициент сопротивления очень близок к нулю, что означает крайне малое изменение их сопротивления при изменении температуры.

Теперь возникает вопрос почему так происходит, что с ростом температуры проводника ухудшаются его проводящие свойства. Как мы уже знаем высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока. Значит, теперь можем сделать вывод, что структура кристаллической решётки влияет на прохождение заряжённых частиц, а как мы уже знаем с ростом температуры происходит увеличение кинетической энергии, тем самым колебания ионных узлов решетки становятся значительными, влияя на периодичность структуры, образуя преграду для прохождения упорядоченного потока электронов, и этим увеличивая сопротивление проводника.

Полупроводники в свою очередь при низких температурах наоборот страдают недостатком носителей электрических зарядов. По этому при их нагревании количество носителей возрастает, что приводит к снижению сопротивления. Если иметь в виду, что размеры металлов при нагревании изменяются мало, то соответствующую формулу можно записать и для удельного сопротивления металлических проводников

ρ = ρ ₀ ( 1 + αt°).

Тщательные исследования показывают, что сопротивление металлических проводников зависит от их температуры практически линейно и график такой зависимости представлен на рис. 2.

Рис 2. График зависимости сопротивления металлического проводника от температуры.

Исследования проводников

Одним из возможных способов изучения и демонстрации зависимости электрического сопротивления проводника от температуры может служить лабораторная установка. Такая установка была реализована по схеме (рис. 1.) и в ее состав вошли:

регулируемый низковольтный источник напряжения

автомобильная лампа накаливания на 12 вольт

в качестве вольтметра использовался цифровой мультиметр VC 9808

роль амперметра выполнил цифровой мультиметр DT -832

Рис. 1. Электрическая цепь с лампой накала

В ходе эксперимента была составлена вольт- амперная характеристика (таблица 1) , которая потвердела выше изложенные доводы.

Таблица 1. Результаты измерений вольт- амперной характеристики.

График изменения тока цепи от напряжения:

На данном графике красной линией показана зависимость тока от напряжения согласно расчетным данным по закону Ома для участка цепи без учета температурного коэффициента, как мы видим он линейный, что согласовается с формулой. Синяя линия показывает результат реальной вольт- амперной характеристики, которая имеет нелинейную зависимость. Сделаем некоторые выводы относительно проделанной работы. В ходе опыта бросается в глаза, что при увеличенном напряжении лампа светится ярче, чем в первом случае. Это является свидетельством того, что температура спирали лампы во втором случае выше, чем в первом. Значит температура влияет на сопротивление проводника, таким образом, чем выше нагрев, тем выше его сопротивление. В нашем случае сопротивление возросло в 11 раз. Для полного убеждения в нашем проведенном опыте, была собрана еще одна схема рис 2.

Рисунок 2. Исследование зависимости сопротивления металлического проводника от температуры.

Установка представляет собой стальную пружину подключенную к омметру, которую нагревают при помощи пламени свечи. При нагревании спирали пламенем было зафиксировано увеличение сопротивления с 1,1 Ом до 2 Ом. Значит таким образом получили еще одно подтверждение термозависимости электрического сопротивления проводников.

Было проверено еще одно утверждение, что сопротивление растет практически линейно при возрастании температуры. Вооружившись таблицей температурных коэффициентов с учетом, что нить лампы накаливания вольфрамовая применив полученную формулу имеем следующие данные.таб.2.

Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний об электрическом сопротивлении различных веществ и их применении.
В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи:
- изучить электрическое сопротивление различных веществ и их применение;
- охарактеризовать электрическое сопротивление полупроводников, жидкостей, металлов, твердых веществ, газообразных веществ;
- проанализировать применение электрического сопротивления

Содержание

Введение……………………………………………………………………3-4
1.1 Электрическое сопротивление различных веществ…………………5-8
1.2 Удельное сопротивление……………………………………………. 9-10
1.3 Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры…………………………………………………………………11-12
1.4 Последовательное и параллельное соединение проводников………..13-15
2.1 Сверхпроводимость………………………………………………………16
2.2 Сверхпроводники первого рода………………………………………….17
2.3 Сверхпроводники второго рода……………………………………………18
2.4 Практическое применение сверхпроводимости…………………………..19
Приложение:
Измерение сопротивлений (приборы)……………………………20-21
Экспериментальная часть. 22-23
Заключение. 24
Список литературы. 25

Работа состоит из 1 файл

Документ Microsoft Office Word.физикаdocx.docx

1.1 Электрическое сопротивление различных веществ…………………5-8

1.2 Удельное сопротивление…………………………………………… . 9-10

1.3 Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры………………………………………………… ………………11-12

1.4 Последовательное и параллельное соединение проводников………..13-15

2.2 Сверхпроводники первого рода………………………………………….17

2.3 Сверхпроводники второго рода……………………………………………18

2.4 Практическое применение сверхпроводимости………………………….. 19

Измерение сопротивлений (приборы)…………………………… 20-21

Экспериментальная часть. . . 22-23

Заключение. . . . 24

Список литературы. . . . 25

В современной жизни электричество применяется практически повсеместно, выступая посредником при передаче энергетических и информационных сигналов. Без электричества невозможно городское хозяйство и обеспечение жизнедеятельности людей. Без знания основ электротехники невозможно исследование природы Земли и околоземного пространства. Без электричества невозможно практически ни одно производство. Без электричества невозможно функционирование наземного и воздушного транспорта. Без электричества невозможны современные системы связи коммуникаций. Без электричества невозможны современные информационные технологии и internet.

Электрическое сопротивление - величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току , измеряется в омах . Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным ; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным .

При постоянном токе Э с цепи (обозначается R) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное

сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости ; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

Активное сопротивление элемента электрической цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного по составу элемента в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, , где r - удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность .

Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний об электрическом сопротивлении различных веществ и их применении.

В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи:

- изучить электрическое сопротивление различных веществ и их применение;

- охарактеризовать электрическое сопротивление полупроводников, жидкостей, металлов, твердых веществ, газообразных веществ;

- проанализировать применение электрического сопротивления

1.1 Электрическое сопротивление различных веществ

Электрическое сопротивление — скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока , протекающему по нему.

1) величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическом у току , измеряется в омах . Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным ; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным .

При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости ; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

трубки или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, ,

где r - удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность .

Электрическое сопротивление — мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока . В системе СИ единицей сопротивления является ом (Щ). Сопротивление тела (R) является постоянной величиной для данного проводника, которую можно определить как

U — разность электрических потенциалов на концах объекта, измеряется в вольтах I — ток, протекающий между концами объекта под действием разности потенциалов.

Обратной величиной по отношению к сопротивлению является электропроводность , единицей измерения которой служит сименс .

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется громадное количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла , которые не принадлежат определённому атому.

Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля , которое вызывает упорядоченное движение электронов .

Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока . Данный эффект (свойство проводников) получил название сопротивление. Сопротивлением также называют деталь, оказывающую электрическое сопротивление току. Свойство проводников ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление проводника принято обозначать буквой R.

От чего зависит электрическое сопротивление?

Включите в цепь последовательно с амперметром кусок провода и измерьте проходящий через него ток. Потом возьмите кусок такого же провода, но в два раза длиннее, и снова измерьте ток. Вы увидите, что он стал в два раза меньше.

Значит, сопротивление зависит от длины проводника и эта зависимость обратно пропорциональная.Если мы возьмем провод такой же длины и из такого же материала, но с площадью сечения в два раза больше, то ток через него тоже станет в два раза больше. Значит, сопротивление зависит от площади сечения проводника.

Наконец, возьмем несколько кусков провода одинаковой длины и одинакового сечения, но сделанных их разного материала, и увидим, что ток через них будет разным. Через медный провод ток будет самым большим, через алюминиевый - поменьше, еще меньше - через железный, и совсем маленький - через нихромовый (нихром - сплав никеля и хрома). Значит сопротивление зависит и от материала проводника.

Электрическое сопротивление проводников

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии.

Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r .

За единицу электрического сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм 2 при температуре 0° С.

Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4 ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/ R ,обозначается проводимость латинской буквой g.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления

Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 . Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,017 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа - 0,12, удельное сопротивление константана - 0,48, удельное сопротивление нихрома - 1-1,1.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :

где - R - сопротивление проводника, ом, l - длина в проводника в м, S - площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = ( Пи х d 2 )/ 4

где Пи - постоянная величина, равная 3,14; d - диаметр проводника.

А так определяется длина проводника:

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .

Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1° C . Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры.

При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника.

С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов .

Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре - 273° C , называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.

Проводник содержит не только свободные заряженные частицы — электроны, но и нейтральные частицы и связанные заряды. Все они участвуют в хаотическом тепловом движении, равновероятном в любых направлениях. При включении электрического поля под действием электрических сил будет преобладать направленное упорядоченное движение свободных зарядов, которые должны двигаться с ускорением и их скорость должна была бы со временем возрастать. Но в проводниках свободные заряды движутся с некоторой постоянной средней скоростью. Следовательно, проводник оказывает сопротивление упорядоченному движению свободных зарядов, часть энергии этого движения передается проводнику, в результате чего повышается его внутренняя энергия. Из-за движения свободных зарядов искажается даже идеальная кристаллическая решетка проводника, на искажениях кристаллической структуры рассеивается энергия упорядоченного движения свободных зарядов. Проводник оказывает сопротивление прохождению электрического тока.

Вложенные файлы: 1 файл

ДОКЛАД.doc

Выполнила: Волегова Мария,

Преподаватель: Б. М. Гаев

г. Екатеринбург, 2014

Как уже отмечалось, сила тока в цепи зависит не только от напряжения на концах участка, но также и от свойств проводника, включенного в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводников объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.

Электрическое сопротивление R — физическая скалярная величина, характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных носителей зарядов в проводнике. Обозначается сопротивление буквой R. В СИ единицей сопротивления проводника является ом (Ом).

1 Ом — сопротивление такого проводника, сила тока в котором равна 1 А при напряжении на нем 1 В.

Применяются и другие единицы: килоом (кОм), мегаом (МОм), миллиом (мОм): 1 кОм = 103 Ом; 1 МОм = 106 Ом; 1 мОм = 10-3 Ом.

Физическую величину G, обратную сопротивлению, называют электрической проводимостью

Единицей электрической проводимости в СИ является сименс: 1 См — это проводимость проводника сопротивлением 1 Ом.

Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен, длины проводника и площади поперечного сечения. Для проверки этой зависимости можно воспользоваться той же электрической схемой, что и для проверки закона Ома (рис. 2), включая в участок цепи MN различные по размерам проводники цилиндрической формы, изготовленные из одного и того же материала, а также из разных материалов.

Результаты эксперимента показали, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине l проводника, обратно пропорционально площади S его поперечного сечения и зависит от рода вещества, из которого изготовлен проводник:

где — удельное сопротивление проводника.

Удельное сопротивление проводника — скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника, изготовленного из данного вещества и имеющего длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м2, или сопротивлению куба с ребром 1 м. Единицей удельного сопротивления в СИ является ом-метр (Ом·м).

Удельное сопротивление металлического проводника зависит от

концентрации свободных электронов в проводнике;
интенсивности рассеивания свободных электронов на ионах кристаллической решетки, совершающих тепловые колебания;
интенсивности рассеивания свободных электронов на дефектах и примесях кристаллической структуры.

Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро и медь. Очень велико удельное сопротивление у сплава никеля, железа, хрома и марганца — "нихрома". Удельное сопротивление кристаллов металлов в значительной степени зависит от наличия в них примесей. Например, введение 1 % примеси марганца увеличивает удельное сопротивление меди в три раза.

Читайте также: