В чем причина сопротивления кратко
Обновлено: 05.07.2024
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.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Сила тока \(I\) прямо пропорциональна напряжению \(U\). Это означает следующее: во сколько раз изменяется напряжение, во столько раз изменяется и сила тока.
Сила тока \(I\) обратно пропорциональна электрическому сопротивлению \(R\). Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.
Причиной электрического сопротивления является тепловое движение образующих материал атомов или молекул. Частицы колеблются около своих мест и мешают перемещению электронов. Это можно сравнить с длинным коридором, в котором одновременно перемещается много людей. И насколько быстро можно двигаться вперед, зависит от различных причин.
Электрическое сопротивление характерно для всех веществ и зависит от:
| Материала проводника тока ρ | Длины проводника \(l\) | Площади поперечного сечения проводника \(S\) |
| Для каждого материала характерно его удельное сопротивление, которое обозначают буквой ρ и которое можно найти в таблице удельных сопротивлений. | Чем длиннее проводник электричества, тем больше его электрическое сопротивление. | Чем меньше площадь поперечного сечения проводника электричества, тем больше электрическое сопротивление. |
| Пример с коридором: движение вперёд зависит от того, сколько людей в нём находится, как каждый из них двигается, насколько они полные или худые. | Пример с коридором: чем длиннее коридор, тем дольше и труднее путь. | Пример с коридором: чем уже коридор, тем труднее пробираться сквозь толпу людей. |
Удельное сопротивление металлов небольшое, а изоляторов — очень большое. В цепях, в которых электрический ток должен производить большую теплоту (например, в обогревателях), используют проводники с большим удельным сопротивлением, например, нихром. Току труднее течь, увеличивается тепловое движение частиц, в результате проводник нагревается. У алюминия низкое удельное сопротивление, поэтому его можно использовать для передачи электроэнергии.
Резисторы имеются во всех телевизорах, компьютерах, радиоприёмниках и т.д.
Чтобы изменить силу тока в электрической цепи, используют реостаты.
В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина участка, включённого в цепь.
Чтобы показать, что сила тока в одной и той же цепи зависит от свойств проводника, надо собрать цепь по схеме, где предусмотрены три провода из разных материалов, одинаковые по длине и сечению.
2. Что принимают за единицу сопротивления проводника? Как её называют?
За единицу сопротивления проводников принимают 1 Ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А.
1 Ом = 1 В/1 А.
3. Какие единицы сопротивления, кроме ома, используют?
Кроме ома используют и другие единицы сопротивления:
миллиом (мОм) — 1 мОм — 0,001 Ом; килоом (кОм) — 1 кОм = 1 000 Ом; мегаом (МОм) — 1 МОм = 1 000 000 Ом.
4. В чём причина сопротивления?
Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решетки, замедляется упорядоченное движение электронов.
Вопрос по физике:
В чём заключается причина электрического сопротивления металлов? Кратко. Срочно .
Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?
Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок - бесплатно!
- 15.06.2018 16:53
- Физика
- remove_red_eye 13227
- thumb_up 38
Ответы и объяснения 2
Близкое расположение молекул друг к другу.
Не все электроны могут "протиснуться" в эту молекулярную или кристаллическую решетку
Причина электрического сопротивления заключается в том, что электроны при своем движении испытывают соударения с ионами металла. Эти соударения производят такой же результат, как и действие некоторой постоянной силы трения, стремящейся тормозить движение электронов.
Ну вроде кратко
Знаете ответ? Поделитесь им!
Как написать хороший ответ?
Чтобы добавить хороший ответ необходимо:
- Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
- Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
- Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.
Этого делать не стоит:
Есть сомнения?
Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.
Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи - смело задавайте вопросы!
Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.
Различные вещества имеют разную проводимость. Мы уже говорили о существовании проводников, полупроводников и диэлектриках. Среди проводников электричества мы выделили металлы — они имеют лучшую проводимость, так как содержат в себе большое количество свободных электронов. Эти заряженные частицы под действием сил электрического поля приходят в движение. Так возникает такое явление, как электрический ток.
Но даже среди металлов можно выделить те, которые лучше проводят ток. Значит, есть и те металлы, которые проводят ток хуже. Как же сравнивать эту способность веществ? Так мы подходим к введению новой характеристики проводников.
Называется эта характеристика «электрическое сопротивление«. В данном уроке мы рассмотрим ее связь с проводимостью различный веществ, узнаем причины ее возникновения и разберемся, от каких других величин и свойств она зависит.
Зависимость показаний амперметра и вольтметра от используемого проводника в цепи
Для начала проведем интересный опыт. Соберем электрическую цепь из источника тока, ключа, амперметра и вольтметра. Также мы будем включать в эту цепь проводники из различных материалов. Они закреплены на специальной панели. К этим же проводникам мы будем параллельно подключать вольтметр (рисунок 1).
Проводники у нас обозначены следующим образом: AB — железная проволока, CD — никелиновая проволока, EF — медная проволока.
Эти проводники имеют одинаковую длину и сечение.
Сначала подключим в цепь железную проволоку AB. Зафиксируем показания амперметра и вольтметра после замыкания ключа.
Теперь переключимся на никелиновую проволоку CD. Мы заметим, что сила тока в цепи уменьшилась.
Испробуем третий проводник: медную проволоку EF. Теперь сила тока значительно увеличилась.
Вы не забыли, что в нашем опыте был еще и вольтметр? Мы поочередно подключали его к каждому из проводников.
Каждый раз мы получали одинаковое значение напряжения. Оно не изменялось.
Зависимость силы тока от свойств проводников
Вы уже знаете, что сила тока зависит от напряжения. Ведь напряжение является характеристикой электрического поля.
Но в нашем опыте напряжение оставалось постоянным. Значит, сила тока имеет еще одну зависимость.
Сила тока в цепи зависит от свойств проводников, включенных в электрическую цепь.
Электрическое сопротивление
Что же это за свойства? Их совокупность в электричестве получила свое определение. Принято говорить, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.
Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока.
Обозначается электрическое сопротивление буквой $R$.
Единица измерения сопротивления
Что принимают за единицу сопротивления проводника? Как ее называют?
Электрическое сопротивление измеряется в омах.
За единицу сопротивления принимают $1 \space Ом$ — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах $1 \space В$ сила тока равна $1 \space А$:
$1 \space Ом = \frac$.
Дольные и кратные единицы сопротивления
Какие единицы сопротивления, кроме ома, используют?
На практике часто используют дополнительные единицы измерения сопротивления: миллиом ($мОм$), килоом ($кОм$), мегаом ($МОм$).
$1 \space мОм = 0.001 \space Ом$;
$1 \space кОм = 1000 \space Ом$;
$1 \space МОм = 1 \space 000 \space 000 \space Ом$.
Причины электрического сопротивления
В чем же причина сопротивления?
Вспомните урок «Электрический ток в металлах«. Электроны, двигаясь под действием электрического поля, обретают некоторое направление. Но при этом хаотичность их движения сохраняется. Мы еще сравнивали такое движение со стайкой мошкары, которую относит ветром.
Итак, электроны приведены в упорядоченное движение электрическим полем. При этом они взаимодействуют с ионами кристаллической решетки. Что при этом происходит? Упорядоченное движение замедляется. Теперь меньшее число электронов проходит через поперечное сечение проводника за $1 \space с$. Значит, уменьшается сила тока.
Сделаем вывод из наших рассуждений.
Причина сопротивления — это взаимосвязь движущихся электронов с ионами кристаллической решетки.
Логично, что разные проводники будут обладать разными значениями сопротивления. Все дело будет в различиях строения их кристаллической решетки. Кроме того, значение будут иметь длина проводника и площадь его поперечного сечения. Об этом мы поговорим в следующих уроках.
Электрическое сопротивление наглядно: интересные опыты
Упражнение №1
Начертите схему цепи, изображённой на рисунке 1, и объясните опыт, проведённый по данному рисунку.
Схема электрической цепи изображена на рисунке 2. Проводник обозначен прямоугольником.
В ходе этого опыта используют различные проводники. При этом фиксируют значения приборов. Сила тока изменяется в зависимости от того, какой проводник включен в цепь. Напряжение же на концах разных проводников все время остается постоянным.
Этот опыт доказывает связь силы тока и свойства проводника, называемого электрическим сопротивлением.
Упражнение №2
Выразите в омах значения следующих сопротивлений: $100 \space мОм$; $0.7 \space кОм$; $20 \space МОм$.
Дано:
$I_1 = 100 \space мОм$
$I_2 = 0.7 \space кОм$
$I_3 = 20 \space МОм$
Показать решение и ответ
Решение:
$I_1 = 100 \space мОм = 100 \cdot 0.001 \space Ом = 0.1 \space Ом$,
$I_2 = 0.7 \space кОм = 0.7 \cdot 1000 \space Ом = 700 \space Ом$,
$I_3 = 20 \space МОм = 20 \cdot 1 \space 000 \space 000 \space Ом = 20 \space 000 \space 000 \space Ом$.
Ответ: $I_1 = 0.1 \space Ом$, $I_2 = 700 \space Ом$, $I_3 = 20 \space 000 \space 000 \space Ом$.
Упражнение №3
Сила тока в спирали электрической лампы равна $0.5 \space А$ при напряжении на её концах в $1 \space В$. Определите сопротивление спирали.
Дано:
$I = 0.5 \space А$
$U = 1 \space В$
Показать решение и ответ
Решение:
Мы знаем, что $1 \space Ом = \frac$.
Получается, что $R = \frac$. К этой формуле мы пришли из определения единицы измерения сопротивления.
Читайте также: