Оваа страница не можеше без статија за отпор. Па, нема шанси! Постои најфундаменталниот концепт во електрониката, кој исто така е физичка сопственост. Веројатно веќе ги знаете овие пријатели:
Отпорот е способност на материјалот да го попречува протокот на електрони. Се чини дека материјалот се спротивставува, го попречува овој проток, како едрата на фрегата против силен ветер!
Во светот, речиси сè има способност да се спротивстави: воздухот се спротивставува на протокот на електрони, водата исто така се спротивставува на протокот на електрони, но тие сепак се провлекуваат. Бакарните жици исто така се спротивставуваат на протокот на електрони, но мрзеливо. Така, тие многу добро се справуваат со овој вид на проток.
Само суперпроводниците немаат отпор, но тоа е друга приказна, бидејќи бидејќи немаат отпор, ние денес не сме заинтересирани за нив.
Патем, протокот на електрони е електрична енергија. Формалната дефиниција е попедантна, затоа побарајте ја сами во истата сува книга.
И да, електроните комуницираат едни со други. Јачината на таквата интеракција се мери во волти и се нарекува напон. Можете ли да ми кажете што звучи чудно? Ништо чудно. Електроните се напрегаат и ги придвижуваат другите електрони со сила. Малку рустикален, но основниот принцип е јасен.
Останува да се спомене моќта. Моќта е кога струјата, напонот и отпорот се спојуваат на една маса и почнуваат да работат. Тогаш се појавува моќта - енергијата што електроните ја губат кога минуваат низ отпорот. Патем:
I = U/R P = U * I
На пример, имате сијалица од 60 W со жица. Го приклучувате во штекер од 220V. Што е следно? Сијалицата обезбедува одредена отпорност на протокот на електрони со потенцијал од 220V. Ако има премал отпор, бум, изгорува. Ако е преголем, филаментот ќе свети многу слабо, ако воопшто. Но, ако е „точно во право“, тогаш сијалицата ќе троши 60 W и ќе ја претвори оваа енергија во светлина и топлина.
Топло е спореден ефекти се нарекува „губење“ на енергија, бидејќи наместо да свети посилно, сијалицата троши енергија на греење. Користете штедливи светилки! Патем, жицата исто така има отпор и ако протокот на електрони е преголем, исто така ќе се загрее до забележлива температура. Овде можете да предложите да прочитате белешка за тоа зошто се користат високонапонски линии
Сигурен сум дека сега разбирате повеќе за отпорот. Во исто време, не паднавме во детали како отпорноста на материјалот и формули како
каде ρ - отпорностспроводнички супстанции, Ohm m, л- должина на проводникот, m, a С— површина на пресек, m².
Неколку анимации за комплетирање на сликата
И јасно е како протокот на електрони варира во зависност од температурата на проводникот и неговата дебелина
 |
 |
 |
Или електрично коло до електрична струја.
Електричниот отпор се дефинира како коефициент на пропорционалност Рпомеѓу напонот Уи еднонасочна моќност Јасво Омовиот закон за дел од колото.
Единицата на отпор се нарекува ом(Ом) во чест на германскиот научник Г. Ом, кој го воведе овој концепт во физиката. Еден ом (1 Ом) е отпорот на таков проводник во кој, на напон 1 ВОструјата е еднаква на 1 А.
Отпорност.
Отпорот на хомоген проводник со постојан пресек зависи од материјалот на проводникот, неговата должина лИ пресек Си може да се определи со формулата:
Каде ρ - специфична отпорност на супстанцијата од која е направен спроводникот.
Специфична отпорност на супстанцијата- ова е физичка големина која покажува каква отпорност има проводникот направен од оваа супстанца со единечна должина и единечна површина на пресек.
Од формулата произлегува дека
Реципрочна вредност ρ , повикан спроводливост σ :
Бидејќи единицата за отпор на SI е 1 ом. единица површина е 1 m 2, а единица должина е 1 m, потоа единицата отпорноство SI ќе биде 1 ом · m 2 / m, или 1 Ohm m. Единицата за спроводливост SI е Ом -1 m -1.
Во пракса, површината на пресекот на тенки жици често се изразува во квадратни милиметри (mm2). Во овој случај, попогодна единица за отпорност е Ohm mm 2 / m. Бидејќи 1 mm 2 = 0,000001 m 2, тогаш 1 Ohm mm 2 / m = 10 -6 Ohm m. Металите имаат многу ниска отпорност - околу (1·10 -2) Ohm·mm 2 /m, диелектриците - 10 15 -10 20 поголема.
Зависност на отпорот од температурата.
Како што температурата се зголемува, отпорот на металите се зголемува. Сепак, постојат легури чија отпорност речиси не се менува со зголемување на температурата (на пример, константан, манганин, итн.). Отпорот на електролитите се намалува со зголемување на температурата.
Температурен коефициент на отпорна проводникот е односот на промената на отпорноста на проводникот кога се загрева за 1 °C до вредноста на неговиот отпор на 0 ºC:
.
Зависноста на отпорноста на проводниците од температурата се изразува со формулата:
.
ВО општ случај α зависи од температурата, но ако температурниот опсег е мал, тогаш температурниот коефициент може да се смета за константен. За чисти метали α = (1/273)K -1. За раствори на електролити α < 0 . На пример, за 10% раствор кујнска сол α = -0,02 K -1. За константан (легура на бакар-никел) α = 10 -5 K -1.
Зависноста на отпорноста на проводникот од температурата се користи во отпорни термометри.
§ 15. Електричен отпор
Насоченото движење на електричните полнежи во кој било проводник го спречуваат молекулите и атомите на овој проводник. Затоа, и надворешниот дел на колото и внатрешниот (внатре во самиот извор на енергија) го попречуваат преминувањето на струјата. Количината што ја карактеризира отпорноста на електричното коло на премин на електрична струја се нарекува електричен отпор.
Извор електрична енергија, вклучен во затворено електрично коло, троши енергија за да го надмине отпорот на надворешните и внатрешните кола.
Електричниот отпор е означен со буквата ри е прикажан на дијаграмите како што е прикажано на сл. 14, а.
Единицата за отпор е Ом. Оме електричниот отпор на линеарен спроводник во кој со постојана потенцијална разлика од еден волт тече струја од еден ампер, т.е.
При мерење на големи отпори, се користат единици од илјада и милион пати поголем од омот. Тие се нарекуваат кило-оми ( com) и мегом ( Мајка), 1 com = 1000 ом; 1 Мајка = 1 000 000 ом.
ВО разни материисодржани различни количинислободни електрони, а атомите меѓу кои се движат овие електрони имаат различни распореди. Затоа, отпорноста на проводниците на електрична струја зависи од материјалот од кој се направени, должината и површината на напречниот пресек на проводникот. Ако споредите два проводници од ист материјал, подолгиот проводник има поголема отпорност кај еднакви површинипресеци, а проводник со голем пресек има помал отпор за еднакви должини.
За релативно вреднување електрични својстваМатеријалот на проводникот е неговата отпорност. Отпорносте отпорот на метален проводник со должина 1 ми површина на пресек 1 мм 2 ; означено со буквата ρ, и се мери во
Ако спроводник направен од материјал со отпорност ρ има должина лметри и површина на пресек qквадратни милиметри, потоа отпорноста на овој проводник
Формулата (18) покажува дека отпорот на проводникот е директно пропорционален на отпорноста на материјалот од кој е направен, како и неговата должина, и обратно пропорционална на површината на напречниот пресек.
Отпорноста на проводниците зависи од температурата. Отпорот на металните проводници се зголемува со зголемување на температурата. Оваа зависност е доста сложена, но во релативно тесен опсег на температурни промени (до приближно 200 ° C) можеме да претпоставиме дека за секој метал постои одреден, таканаречен коефициент на отпорност на температура (алфа), кој го изразува зголемувањето на отпорност на проводникот Δ ркога температурата се менува за 1°C, наведено во 1 омпочетен отпор.
Така, температурниот коефициент на отпор
и зголемување на отпорот
Δ р = р 2 - р 1 = α р 2 (Т 2 - Т 1) (20)
Каде р 1 - отпорност на проводникот на температура Т 1 ;
р 2 - отпорност на истиот проводник на температура Т 2 .
Да го објасниме изразот за температурен коефициент на отпор користејќи пример. Да претпоставиме дека бакарна линеарна жица на температура Т 1 = 15° има отпор р 1 = 50 оми на температура Т 2 = 75 ° - р 2 - 62 ом. Затоа, зголемувањето на отпорот кога температурата се менува за 75 - 15 = 60 ° е 62 - 50 = 12 ом. Така, зголемувањето на отпорот што одговара на промена на температурата од 1 ° е еднакво на:
Температурен коефициентотпорот за бакар е еднаков на зголемувањето на отпорот поделено со 1 омпочетен отпор, т.е. поделен со 50:
Врз основа на формулата (20), можно е да се воспостави односот помеѓу отпорите р 2 и р 1:
(21)Треба да се има на ум дека оваа формула е само приближен израз на зависноста на отпорот од температурата и не може да се користи за мерење на отпорност на температури над 100 ° C.
Прилагодливи отпори се нарекуваат реостати(Сл. 14, б). Реостатите се направени од жица со висока отпорност, на пример нихром. Отпорот на реостатите може да варира подеднакво или во чекори. Се користат и течни реостати, кои се метален сад исполнет со некаков раствор кој спроведува електрична струја, на пример раствор од сода во вода.
Способноста на проводникот да помине електрична струја се карактеризира со спроводливост, која е реципрочна отпорност и се означува со буквата е. Единицата за спроводливост на SI е (Сименс).
Така, односот помеѓу отпорот и спроводливоста на проводникот е како што следува.
Поим за електричен отпор и спроводливост
Секое тело низ кое тече електрична струја покажува одреден отпор кон него. Својството на проводничкиот материјал да спречи електрична струја да помине низ него се нарекува електричен отпор.
Електронска теоријаОва ја објаснува суштината на електричниот отпор на металните проводници. Слободните електрони, кога се движат по спроводникот, безброј пати наидуваат на атоми и други електрони на патот и, во интеракција со нив, неизбежно губат дел од својата енергија. Електроните доживуваат еден вид отпор на нивното движење. Различни метални проводници кои имаат различни атомска структура, имаат различна отпорност на електрична струја.
Истото го објаснува отпорот на течните спроводници и гасови на премин на електрична струја. Сепак, не треба да заборавиме дека во овие супстанции не се електрони, туку наелектризирани честички на молекули кои наидуваат на отпор при нивното движење.
Отпорот се означува со латинските букви R или r.
Единицата за електричен отпор е омот.
Ом е отпорност на колона од жива висока 106,3 cm со пресек од 1 mm2 на температура од 0 ° C.
Ако, на пример, електричниот отпор на проводникот е 4 оми, тогаш се пишува вака: R = 4 оми или r = 4 оми.
За мерење на отпор голема големинаУсвоената единица се нарекува мегом.
Еден мегом е еднаков на еден милион оми.
Колку е поголем отпорот на проводникот, толку полошо спроведува електрична струја и, обратно, толку помалку помал отпорпроводник, толку полесно е електричната струја да помине низ тој проводник.
Следствено, за да се карактеризира проводник (од гледна точка на поминување на електрична струја низ него), може да се земе предвид не само неговиот отпор, туку и реципроцитет на отпорот и наречен спроводливост.
Електрична спроводливосте способноста на материјалот да помине електрична струја низ себе.
Бидејќи спроводливоста е реципроцитет на отпорот, таа се изразува како 1/R, означена спроводливост Латинска буквае.
Влијанието на проводничкиот материјал, неговите димензии и температурата на околината врз вредноста на електричниот отпор
Отпорот на различни проводници зависи од материјалот од кој се направени. За карактеризирање на електричниот отпор разни материјалибеше воведен концептот на таканаречената отпорност.
Отпорносте отпорност на проводник со должина од 1 m и површина на пресек од 1 mm2. Отпорноста се означува со буквата p од грчката азбука. Секој материјал од кој е направен проводник има своја отпорност.
На пример, отпорноста на бакар е 0,017, односно бакарен проводник со должина од 1 m и пресек од 1 mm2 има отпор од 0,017 оми. Отпорноста на алуминиумот е 0,03, отпорноста на железото е 0,12, отпорноста на константанот е 0,48, отпорноста на нихромот е 1-1,1.
Отпорот на проводникот е директно пропорционален на неговата должина, односно колку е подолг проводникот, толку е поголем неговиот електричен отпор.
Отпорот на проводникот е обратно пропорционален на неговата површина на пресек, т.е. колку е подебел проводникот, толку е помал неговиот отпор и, обратно, колку е потенок проводникот, толку е поголем неговиот отпор.
За подобро да ја разберете оваа врска, замислете два пара садови кои комуницираат, при што едниот пар садови има тенка поврзувачка цевка, а другиот има дебела. Јасно е дека кога еден од садовите (секој пар) ќе се наполни со вода, неговото пренесување во другиот сад преку дебела цевка ќе се случи многу побрзо отколку преку тенка цевка, т.е. дебелата цевка ќе има помал отпор на протокот. на вода. На ист начин, електричната струја е полесно да помине низ дебел проводник отколку низ тенок, т.е., првиот му нуди помал отпор од вториот.
Електричниот отпор на проводникот е еднаков на отпорноста на материјалот од кој е направен проводникот, помножена со должината на проводникот и поделена со површината на напречниот пресек на проводникот:
R = р l/S,
Каде - R е отпорот на проводникот, ом, l е должината на проводникот во m, S е површината на пресекот на проводникот, mm 2.
Површина на пресек на кружен проводникпресметано со формулата:
S = π d 2 / 4
Каде што π - постојана, еднакво на 3,14; d е дијаметарот на проводникот.
И вака се одредува должината на проводникот:
l = S R / p,
Оваа формула овозможува да се одреди должината на проводникот, неговиот пресек и отпорност, доколку се познати другите количини вклучени во формулата.
Ако е неопходно да се одреди површината на пресекот на проводникот, тогаш формулата ја има следната форма:
S = р l / R
Трансформирајќи ја истата формула и решавајќи ја еднаквоста во однос на p, ја наоѓаме отпорноста на проводникот:
Р = R S / l
Последната формула мора да се користи во случаи кога отпорот и димензиите на проводникот се познати, но неговиот материјал е непознат и, згора на тоа, тешко се одредува со изглед. За да го направите ова, треба да ја одредите отпорноста на проводникот и, користејќи ја табелата, да пронајдете материјал што има таква отпорност.
Друга причина што влијае на отпорноста на проводниците е температурата.
Утврдено е дека со зголемување на температурата се зголемува отпорноста на металните спроводници, а со намалувањето на температурата се намалува. Ова зголемување или намалување на отпорноста за проводниците од чист метал е речиси исто и во просек изнесува 0,4% на 1°C. Отпорот на течните спроводници и јаглеродот се намалува со зголемување на температурата.
Електронската теорија за структурата на материјата го дава следново објаснување за зголемувањето на отпорноста на металните спроводници со зголемување на температурата. Кога се загрева, проводникот прима топлинска енергија, што неизбежно се пренесува на сите атоми на супстанцијата, како резултат на што се зголемува интензитетот на нивното движење. Зголеменото движење на атомите создава поголема отпорност на насоченото движење на слободните електрони, поради што се зголемува отпорот на спроводникот. Со намалување на температурата, Подобри условиза насочено движење на електроните, а отпорот на спроводникот се намалува. Ова објаснува интересна појава - суперспроводливост на металите.
Суперспроводливост, т.е., намалување на отпорноста на металите на нула, се јавува при огромна негативна температура - 273 ° C, т.н. апсолутна нула. На температура апсолутна нуламеталните атоми се чини дека се замрзнуваат на своето место, без воопшто да се мешаат во движењето на електроните.
Без да има одредени Основно знаењеза електрична енергија, тешко е да се замисли како тие работат електрични уреди, зошто воопшто работат, зошто треба да го приклучиш телевизорот за да работи, но на батериска ламба му треба само мала батерија за да свети во темница.
И така ќе разбереме сè по ред.
Електрична енергија
Електрична енергија- Ова природен феномен, потврдувајќи го постоењето, интеракцијата и движењето на електричните полнежи. Електричната енергија првпат била откриена во VII век п.н.е. грчкиот филозоф Талес. Талес забележал дека ако парче килибар се трие на волна, тој почнува да привлекува лесни предмети. Килибарот на старогрчки е електрон.
Вака го замислувам Талес како седи, трие парче килибар на неговиот химатион (ова е волнената горна облека на старите Грци), а потоа со збунет поглед гледа како се привлекуваат коса, остатоци од конец, пердуви и парчиња хартија. до килибарот.
Овој феномен се нарекува статична струја . Можете да повторите ова искуство. За да го направите ова, темелно истријте го обичен пластичен линијар со волнена крпа и доведете го до малите парчиња хартија.
Треба да се напомене дека за долго времеовој феномен не е проучен. И само во 1600 година, во својот есеј „За магнетот, магнетните тела и големиот магнет - Земјата“, англискиот натуралист Вилијам Гилберт го воведе терминот електрична енергија. Во својата работа, тој ги опишал своите експерименти со наелектризирани објекти, а исто така утврдил дека другите супстанции можат да се наелектризираат.
Потоа, во текот на три века, најнапредните светски научнициТие ја проучуваат електричната енергија, пишуваат трактати, формулираат закони, измислуваат електрични машини и дури во 1897 година Џозеф Томсон го открива првиот материјален носител на електрична енергија - електронот, честичка што ги прави можни електричните процеси во супстанциите.
Електрон- Ова елементарна честичка, Тоа има негативен полнежприближно еднакви -1.602·10 -19 Cl (Привезок). Назначен дили e -.
Напон
За да се натераат наелектризираните честички да се движат од еден пол до друг, неопходно е да се создадат помеѓу половите потенцијална разликаили - Напон. Напонска единица - Волт (ВОили В). Во формулите и пресметките, напонот се означува со буквата В . За да добиете напон од 1 V, треба да пренесете полнење од 1 C помеѓу столбовите, додека работите 1 J (Џул).
За јасност, замислете резервоар за вода лоциран на одредена висина. Од резервоарот излегува цевка. Водата под природен притисок го напушта резервоарот низ цевка. Да се согласиме дека водата е Електрично полнење, висината на водениот столб (притисок) е Напон, а брзината на протокот на водата е електрична енергија.
Така, отколку повеќе водаво резервоарот, толку е поголем притисокот. Слично од електрична гледна точка, колку е поголемо полнењето, толку е поголем напонот.
Да почнеме да ја цедиме водата, притисокот ќе се намали. Оние. Нивото на полнење паѓа - напонот се намалува. Овој феномен може да се забележи во фенерче; сијалицата станува потемнета како што се трошат батериите. Ве молиме имајте предвид дека колку е помал притисокот на водата (напон), толку е помал протокот на вода (струја).
Електрична енергија
Електрична енергија- Ова физички процеснасочено движење на наелектризираните честички под влијание електромагнетно полеод едниот пол на затворено електрично коло до другиот. Честичките што носат полнеж може да вклучуваат електрони, протони, јони и дупки. Без затворено коло, не е можна струја. Честички способни за транспорт електрични полнежине постојат во сите супстанции, оние во кои постојат се нарекуваат проводнициИ полупроводници. И супстанции во кои нема такви честички - диелектрици.
Тековна единица - Ампер (А). Во формулите и пресметките, јачината на струјата се означува со буквата Јас . Струја од 1 ампер се генерира кога полнење од 1 Кулон (6.241·10 18 електрони) поминува низ точка во електричното коло за 1 секунда.
Да ја погледнеме повторно нашата аналогија вода-електрицитет. Само сега да земеме два резервоари и да ги наполниме еднаков износвода. Разликата помеѓу резервоарите е дијаметарот на излезната цевка.
Ајде да ги отвориме чешмите и да се погрижиме протокот на вода од левиот резервоар да биде поголем (дијаметарот на цевката е поголем) отколку од десната. Ова искуство е јасен доказ за зависноста на брзината на проток од дијаметарот на цевката. Сега да се обидеме да ги изедначиме двата текови. За да го направите ова, додадете вода (полнете) во десниот резервоар. Ова ќе даде поголем притисок (напон) и ќе ја зголеми брзината на проток (струја). Во електричното коло, дијаметарот на цевката се игра со отпор.
Спроведените експерименти јасно ја покажуваат врската помеѓу Напон, електричен шокИ отпор. Ќе зборуваме повеќе за отпорот малку подоцна, но сега уште неколку зборови за својствата на електричната струја.
Ако напонот не го промени својот поларитет, плус на минус, а струјата тече во една насока, тогаш ова е D.C. и соодветно постојан притисок . Ако изворот на напон го промени својот поларитет и струјата тече прво во една насока, а потоа во другата, ова е веќе наизменична струјаИ AC напон . Максимална и минимални вредности(означено на графиконот како Јо ) - Ова амплитудаили врвни вредноститековната јачина. Во домашните приклучоци, напонот го менува својот поларитет 50 пати во секунда, т.е. струјата осцилира ваму-таму, излегува дека фреквенцијата на овие осцилации е 50 Херци или скратено 50 Hz. Во некои земји, на пример во САД, фреквенцијата е 60 Hz.
Отпор
Електричен отпор – физичката количина, со што се одредува својството на проводникот да го попречува (да се спротивстави) на поминување на струјата. Единица за отпор - Ом(означува Омили Грчко писмоомега Ω ). Во формулите и пресметките, отпорот се означува со буквата Р . Спроводникот има отпор од 1 ом на чии столбови се применува напон од 1 V и тече струја од 1 А.
Проводниците ја спроведуваат струјата поинаку. Нивните спроводливостзависи, пред сè, од материјалот на проводникот, како и од пресекот и должината. Колку е поголем пресекот, толку е поголема спроводливоста, но колку е подолга должината, толку е помала спроводливоста. Отпорот е инверзен концепт на спроводливост.
Користејќи го моделот за водовод како пример, отпорот може да се претстави како дијаметар на цевката. Колку е помал, толку е полоша спроводливоста и толку е поголем отпорот.
Отпорот на проводникот се манифестира, на пример, во загревањето на проводникот кога струјата тече низ него. Покрај тоа, колку е поголема струјата и колку е помал пресекот на проводникот, толку е посилно загревањето.
Моќ
Електрична струјае физичка величина која ја одредува стапката на конверзија на електричната енергија. На пример, сте слушнале повеќе од еднаш: „светилката е толку многу вати“. Ова е моќта што ја троши сијалицата по единица време за време на работата, т.е. претворање на еден вид енергија во друг со одредена брзина.
Изворите на електрична енергија, како што се генераторите, исто така се карактеризираат со моќност, но веќе генерирани по единица време.
Енергетска единица - Ват(означува Вили В). Во формулите и пресметките, моќноста се означува со буквата П . За синџири наизменична струјаупотребен термин Целосна моќност , единица - Волт-ампери (VAили V·A), означено со буквата С .
И конечно за Електрично коло . Овој синџирпретставува одреден сет на електрични компоненти способни да спроведуваат електрична струја и соодветно меѓусебно поврзани.
Она што го гледаме на оваа слика е основен електричен уред (фенерче). Под напон У(Б) извор на електрична енергија (батерии) преку проводници и други компоненти кои имаат различни отпори 4,59 (220 гласови)