В чем главная причина того что проводники оказывают сопротивление электрическому току

1. Электрическое сопротивление

Теория:

Резисторы имеются во всех телевизорах, компьютерах, радиоприёмниках и т.д.

Чтобы изменить силу тока в электрической цепи, используют реостаты.

Источник

Что такое сопротивление

Что такое сопротивление?

Сопротивление (электрическое сопротивление) — это свойство какого-либо проводника оказывать сопротивление электрическому току, проходящему через него. Вот так все просто!

Давайте проведем аналогию с гидравликой. В нашем случае получается, что проводник электрического тока — это шланг или труба. Теперь давайте подумаем, какой из предметов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды: садовый шланг или нефтяная труба?

Понятное дело, что садовый шланг, так как его диаметр в разы меньше, чем диаметр нефтяной трубы.

Тогда другой вопрос. Какой шланг будет обладать бОльшим сопротивлением потоку воды с учетом того, что их длины и диаметры равны?

Разумеется, гофрированный. Вода будет «цепляться» за его стенки, что приведет к тому, что они будут мешать потоку воды.

Тогда еще вот такая задачка. Есть два абсолютно одинаковых шланга, но один длиннее, а другой короче. Какой из шлангов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды?

Думаю тот, который длиннее. Ответ очевиден.

Сопротивление проводника

Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.

Поэтому, окончательная формула будет принимать вид

удельное сопротивление веществ

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.

Что такое сопротивление 1 Ом?

Проводник обладает сопротивлением 1 Ом, если на его концах напряжение составляет 1 Вольт при силе тока, проходящей через него в 1 Ампер.

сопротивление 1 Ом

Как найти сопротивление в цепи?

Его можно узнать из закона Ома, который связывает силу тока, напряжение и сопротивление. В этом случае, оно рассчитывается по формуле

формула сопротивления через закон Ома

R — сопротивление, Ом

U — напряжение на концах проводника, Вольты

I — сила тока, текущая через проводник, Амперы

То есть нам достаточно замерить напряжение на концах какого-либо проводника и измерить силу тока, проходящую через него. После применить формулу и рассчитать сопротивление проводника. Давайте для закрепления решим простую задачу.

Задача

Рассчитать сопротивление проводника, если известно, что на него подают напряжение 5 Вольт и сила тока, проходящая через него 0,1 Ампер.

Решение

В электронике и электротехнике используют специальные радиоэлементы, которые обладают сопротивлением электрическому току — резисторы. Более подробно про них можно прочитать в этой статье.

постоянные резисторы

Также вот вам видео, где очень умный преподаватель объясняет, что такое сопротивление

Близкие темы к этой статье

Источник

Электрическое сопротивление

Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление». Что такое сопротивление. Каковы единицы сопротивления.

Электрическое сопротивление

Если включать в цепь различные проводники, то сила тока будет различной. Выясним, почему так происходит.

ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ ВИДА ПРОВОДНИКА, ВКЛЮЧЕННОГО В ЦЕПЬ

Соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа, лампочки, и амперметра. Будем последовательно подсоединять проводники одинакового размера, но сделанные из различных материалов (например, железа, меди и никеля). При этом можно видеть, что показания амперметра и свечение лампочки при включении различных проводников изменяются. Так, свечение лампочки и сила тока при подключении железного проводника больше, чем при включении никелевого, но меньше, чем при подключении медного.

ПРИЧИНА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ТОКУ

Опыт показал, что при включении в цепь одного и того же источника сила тока зависит от свойств проводников, включённых в эту цепь. Это означает, что разные проводники оказывают различное противодействие, или сопротивление, току. Это сопротивление возникает из-за взаимодействия движущихся электронов с положительными ионами кристаллической решётки металла. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока.

Вместе с тем в результате взаимодействия с электронами усиливается беспорядочное колебательное движение ионов. Это приводит к увеличению температуры проводника. Следовательно, энергия движущихся зарядов превращается во внутреннюю энергию проводника.

Разные проводники обладают различным сопротивлением электрическому току из-за особенностей в строении их кристаллической решётки.

Причиной сопротивления проводников электрическому току является взаимодействие движущихся электронов и ионов кристаллической решётки.

СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Рассмотренные выше опыты по зависимости силы тока в цепи от свойств проводников касались только металлов. Эта зависимость остаётся справедливой и для проводников другой природы, например электролитов.

Чтобы убедиться в этом, воспользуемся приведённой выше цепью. Только теперь вместо проводника в цепь включим сосуд для электролиза, который будем поочерёдно заполнять слабым водным раствором обычной соли, 10-процентным раствором медного купороса и 20-процентным раствором медного купороса.

Как свидетельствует опыт, в случае заполнения сосуда 20-процентным раствором медного купороса в начале наблюдения мы видим более яркое свечение лампочки, чем в случае заполнения 10-процентным раствором медного купороса или слабым соляным раствором. При этом более яркому свечению лампочки соответствуют большие показания амперметра.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Физическую величину, характеризующую способность проводника препятствовать протеканию электрического тока в этом проводнике, называют электрическим сопротивлением. Сопротивление обозначают буквой R.

Единицу сопротивления называют ом (1 Ом) в честь немецкого учёного Георга Ома, который впервые ввёл это понятие. 1 Ом — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А: 1 Ом = 1 В / 1 А.

Лампочка обладает более высоким сопротивлением электрическому току, чем проволока. Поэтому электрический ток в проволоке больше, чем в лампочке. Если к батарейке подсоединить лампочку, то батарейка разрядится не так быстро, как если бы к ней подсоединили обычный проводник.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление».

Источник

В чем главная причина того что проводники оказывают сопротивление электрическому току

Теперь мы можем понять, почему металлы оказывают сопротивление электрическому току, т. е. почему для поддержания длительного тока нужно все время поддерживать разность потенциалов на концах металлического проводника. Если бы электроны не испытывали никаких помех в своем движении, то, будучи приведены в упорядоченное движение, они двигались бы по инерции, без действия электрического поля, неограниченно долго. Однако в действительности электроны испытывают соударения с ионами. При этом электроны, обладавшие перед соударением некоторой скоростью упорядоченного движения, после соударения будут отскакивать в произвольных, случайных направлениях, и упорядоченное движение электронов (электрический ток) будет превращаться в беспорядочное (тепловое) движение: после устранения электрического поля ток очень скоро исчезнет. Для того чтобы получить длительный ток, нужно после каждого соударения вновь и вновь гнать электроны в определенном направлении, а для этого нужно, чтобы на электроны все время действовала сила, т. е. чтобы внутри металла было электрическое поле.

Чем большая разность потенциалов поддерживается на концах металлического проводника, тем сильнее внутри него электрическое поле, тем больше ток в проводнике. Расчет, которого мы не приводим, показывает, что разность потенциалов и сила тока должны быть строго пропорциональны друг другу (закон Ома).

Двигаясь под действием электрического поля, электроны приобретают некоторую кинетическую энергию. При соударениях эта энергия частично передается ионам решетки, отчего они приходят в более интенсивное тепловое движение. Таким образом, при наличии тока все время происходит переход энергии упорядоченного движения электронов (тока) в энергию хаотического движения ионов и электронов, которая представляет собой внутреннюю энергию тела; а это значит, что внутренняя энергия металла увеличивается. Этим объясняется выделение джоулева тепла.

Резюмируя, можно сказать, что 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.

Различие в проводимости разных металлов обусловлено некоторыми различиями в числе свободных электронов в единице объема металла и в условиях движения электронов, что сводится к различию в средней длине свободного пробега, т. е. пути, проходимого в среднем электроном между двумя соударениями с ионами металла. Однако эти различия не очень значительны, вследствие чего проводимость одних металлов отличается, как показывает табл. 2 (§ 47), от проводимости других всего лишь в несколько десятков раз; в то же время проводимость даже худших из металлических проводников в сотни тысяч раз больше проводимости хороших электролитов и в миллиарды раз превосходит проводимость полупроводников.

Явление сверхпроводимости (§ 49) означает, что в металле возникли условия, при которых электроны не испытывают сопротивления своему движению. Поэтому для поддержания длительного тока в сверхпроводнике не нужно наличия разности потенциалов. Достаточно каким-либо толчком привести электроны в движение, и тогда ток в сверхпроводнике будет существовать и после устранения разности потенциалов. Об этом опыте мы уже говорили в § 49.

Источник

В чем главная причина того что проводники оказывают сопротивление электрическому току

Собрав электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, амперметра, вольтметра, ключа, можно показать, что сила тока (I), протекающего через резистор, прямо пропорциональна напряжению (U) на его концах: I — U. Отношение напряжения к силе тока U/I — есть величина постоянная.

Один Ом — сопротивление такого проводника, в котором сила тока равна 1А при напряжении на его концах 1В: 1 Ом = 1 В / 1 А.

Причина того, что проводник обладает сопротивлением, заключается в том, что направленному движению электрических зарядов в нём препятствуют ионы кристаллической решетки, совершающие беспорядочное движение. Соответственно, скорость направленного движения зарядов уменьшается.

Удельное электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление (R) прямо пропорционально длине проводника (l), обратно пропорционально площади его поперечного сечения (S) и зависит от материала проводника. Эта зависимость выражается формулой: R = p*l/S

Изменяя длину проводника, а следовательно его сопротивление, можно регулировать силу тока в цепи. Прибор, с помощью которого это можно сделать, называется реостатом.

Конспект урока «Электрическое сопротивление. Удельное электрическое сопротивление».

Источник