Зависност од електричниот отпор на проводникот на должината

Едно од физичките својства на супстанцијата е способноста да се спроведе електрична струја. Електричната спроводливост (отпор жица) зависи од неколку фактори: должината на електрични кола, структурни карактеристики, присуството на слободни електрони, температура, струја, напон, материјал и меѓусекторските областа.

Физичкото значење на отпорот

Протокот на електрична струја низ проводникот води кон насочно движење на слободни електрони. Присуството на слободни електрони зависи од самата супстанција и се зема од табелата на Д.И. Менделеев, имено, од електронската конфигурација на елементот. Електроните почнат да ги погодуваат кристална решетка елемент и ја пренесуваат енергијата на второто. Во овој случај, термички ефект се јавува кога струјата дејствува на проводникот.

Во оваа интеракција тие забавуваат, но потоа, под дејство на електричното поле, кое ги забрзува, почнуваат да се движат со иста брзина. Електроните се судираат огромен број пати. Овој процес се нарекува отпор на диригентот.

Како резултат на тоа, електричниот отпор на проводникот е физичка количина која го карактеризира односот на напонот на струјата.

Што е електричен отпор: вредност која покажува својство на физичко тело за претворање на електричната енергија во топлинска енергија, поради интеракцијата на енергијата на електроните со кристалната решетка од материја. Природата на спроводливоста варира:

1. Проводници (способни да спроведат електрична струја, бидејќи постојат бесплатни електрони).
2. Полупроводнички (може да се спроведе електрична струја, но под одредени услови).
3. Диелектрика или изолатори (имаат огромен отпор, нема слободни електрони, што ги прави неспособни да спроведуваат струја).

Оваа карактеристика е означена со буквата R и измерена во Ом (Ом). Употребата на овие групи супстанции е многу важна за развој на дијаграми за електрични инструменти.

За целосно да се разбере зависноста на R на нешто, неопходно е да се обрне посебно внимание на пресметката на оваа количина.

Пресметка на електричната спроводливост

За да се пресмета проводникот R, се применува закон Ohm, во кој се наведува дека струјата (I) е директно пропорционална на напонот (U) и е обратно пропорционална на отпорноста.

Формулата за пронаоѓање на спроводливоста на материјалот R (последица на законот на Ом за дел од синџирот): R = U / I.

За комплетен дел од колото, оваа формула ја зема следната форма: R = (U / I) - Rвн, каде што Rвн - внатрешно R напојување.

Спроводливост на материјалот

Способноста на проводник да пренесува електрична струја зависи од многу фактори: напон, струја, должина, пресек и проводен материјал, како и температура на околината.

Во електротехниката, геометриската компонента на проводникот се зема предвид за пресметување и изработка на отпорници.

Што го одредува отпор од должините на проводник - L, отпорност - p и од површината на напречниот пресек (со радиус r) - S = pi * R * r.

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

Од формулата се гледа, на што зависи проводник специфична спроводливост: R, l, S. Нема потреба да се пресметува на овој начин, бидејќи има многу подобар начин. Специфичен отпор може да се најде во соодветните референтни книги за секој тип на проводник (p е физичка количина еднаква на R материјал од 1 метар должина и површина на пресек од 1 m².

Сепак, оваа формула не е доволна за точна пресметка на отпорот, па затоа се користи зависноста од температурата.

Ефект на температурата на околината

Се докажува дека секоја супстанција има специфичен отпор, во зависност од температурата.

За да го демонстрирате ова, можете да го направите следниов експеримент. Земете спирала од нихром или кој било проводник (означен на дијаграмот во форма на отпорник), извор на енергија и нормален ампертер (може да се замени со ламба со блескаво светло). Соберете го колото според дијаграмот 1.

Шема 1 - Електрично коло за експериментот

Потребно е да се напојува потрошувачот и внимателно да се следи мерењето на амперметрите. Потоа, треба да го загревате Р без да го исклучите, а читањата на амперметрите ќе почнат да паѓаат како што се зголемува температурата. Законот Ом за кружниот дел се следи: I = U / R. Во овој случај, внатрешниот отпор на изворот на енергија може да се занемари: ова не влијае на демонстрацијата на зависноста на R на температурата. Следува дека температурата зависи од R е присутна.

Физичкото значење на растот на вредноста на R се должи на ефектот на температурата врз амплитудата на осцилациите (зголемувањето) на јите во кристалната решетка. Како резултат на тоа, електроните почесто се судираат и ова предизвикува раст на R.

Според формулата: R = p * l / S, го наоѓаме индикаторот дека зависи од температурата (S и I не зависи од температурата). Останува П проводник. Поаѓајќи од ова, се добива формулата за температурна зависност: (R-Ro) / R = a * t, каде Ro на 0 степени Целзиусови, t е амбиентна температура и a е коефициент на пропорционалност (температурен коефициент).

За метали, "а" е секогаш поголем од нула, а за растворите за електролити, температурниот коефициент е помал од 0.

Формулата за наоѓање на p што се користи во пресметките е: p = (1 + a * t) * po, каде p0 е специфичната вредност на отпорност земена од референтната книга за одреден проводник. Во овој случај, температурниот коефициент може да се смета константен. Зависноста на електрична енергија (P) на Р произлегува од формулата на моќта: P = U * I = U * U / R = I * I * R. специфични отпорот вредност, исто така, зависи од деформација на материјалот во кои е нарушена кристално решетки.

Деформација и отпорност

Кога метал се обработува на ладна средина при одреден притисок, се јавува пластична деформација. Во исто време, кристалната решетка е искривена и се зголемува R-протокот на електрони. Во овој случај, отпорноста исто така се зголемува. Овој процес е реверзибилен и се нарекува рекристална исцрпеност, поради што некои од дефектите се намалуваат.

Под дејство на сила на затегнување и компресија на метал, вториот е подложен на деформации, кои се нарекуваат еластични. Отпорноста се намалува со компресија, бидејќи амплитудата на термалните осцилации се намалува. Насочени честички со наполнетост полесно се движи. Во напнатоста, отпорноста се зголемува поради зголемувањето на амплитудата на топлинските осцилации.

Друг фактор што влијае на спроводливоста е типот на струјата што минува низ проводникот.

AC синџири

Отпорот во мрежите со наизменична струја се однесува малку поинаку, бидејќи законот Ом е применлив само за кола со постојан напон. Затоа, пресметките треба да се направат поинаку.

Импедансата е означена со буквата Z и се состои од алгебарска сума на активните, капацитивни и индуктивни отпори.

Кога активниот R е поврзан со коло на наизменична струја, синусоидалната струја започнува да тече под влијание на потенцијалната разлика. Во овој случај, формулата изгледа како: Im = Um / R, каде Im и Um се амплитудните вредности на струјата и напонот. Формулата на отпор ја има следнава форма: IM = Um / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Pi * r * r).

Капацитивниот отпор (Xc) се должи на присуството на кондензатори во кола. Треба да се напомене дека наизменична струја поминува низ кондензаторите и, следствено, делува како проводник со капацитет.

Xc се пресметува на следниов начин: Xc = 1 / (w * C), каде w е аголна фреквенција и C е капацитивност на кондензаторот или група на кондензатори. Аголната фреквенција е дефинирана како што следува:

1. Фреквенцијата на наизменична струја се мери (обично 50 Hz).
2. Множење од 6,283.

Индуктивен отпор (Xl) - имплицира присуство на индуктивност во колото (задави, реле, коло, трансформатор и така натаму). Пресметано како што следува: Xl = wL, каде што L е индуктивност, а w е аголна фреквенција. За пресметување на индуктивноста Потребно е да се користат специјализирани онлајн калкулатори или референтна книга за физиката. Значи, сите вредности се пресметуваат според формули и останува само да се напише Z: Z Z = R * * Р + (Xc - XL) * (Xc - XL).

За да се одреди конечната вредност, неопходно е да се извади квадратен корен на изразот: R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl). Од формулите произлегува дека фреквенцијата на наизменичната струја игра важна улога, на пример, во кругот на истиот дизајн, со зголемување на фреквенцијата, исто така се зголемува и Z. Треба да се додаде дека во кола со наизменичен напон Z зависи од таквите индекси:

1. Должината на проводникот.
2. Секциска област е С.
3. Температури.
4. Вид на материјал.
5. Капацитети.
6. Индуктивност.
7. Фреквенции.

Следствено, законот Ом за синџирот на сегмент има сосема поинаква форма: I = U / Z. Законот за комплетниот ланец исто така се менува.

Мерење на електричната спроводливост

Пресметките на отпорите бараат одредено време, така што за мерење на нивните вредности се користат специјални електрични броила, кои се нарекуваат омметри. Мерниот уред се состои од мерач за мерење, на кој напојувањето е поврзано за возврат.

Мерка Р сите комбинирани уреди, како што се тестери и мултиметри. Посебно ретко се користат посебни инструменти за мерење само на оваа карактеристика (мегаметар за проверка на изолацијата на кабелот за напојување).

Уредот се користи за континуитетот на електричните кола за оштетување и сервисирање на радиокомпонентите, како и за проверка на изолацијата на каблите.

При мерењето на R, неопходно е комплетно да се деактивира колото за да се спречи дефект на уредот. За ова е неопходно да се преземат следниве мерки на претпазливост:

1. Извлечете го приклучокот од електричната мрежа.
2. Вклучете го уредот, ова ќе ги исфрли кондензаторите.
3. Продолжете да ги измерите или повикувате.
4. Поставете го прекинувачот во режим на мерење на отпор.
5. Скратете ги пробните води на уредот за да бидете сигурни дека тоа функционира (покажува многу мал отпор).
6. Измерете ја саканата област.

Во скапи мултиметри има функција на континуитетот на колото, дупликат со звучен сигнал, така што нема потреба да се гледа на панелот за приказ на уредот.

Така, електричниот отпор игра важна улога во електротехниката. Тоа зависи од постојаните кола на температура, струја, должина, вид на материјал и површина попречно проводници. Во AC кола, оваа зависност е дополнета со такви количини како фреквенција, капацитивност и индуктивност. Поради оваа зависност, можно е да се променат карактеристиките на електричната енергија: напон и струја. За мерење на вредноста на отпор, се користат омметери, кои исто така се користат при решавање на проблеми со жици, континуитет на различни кола и радио компоненти.