Что такое электрическое сопротивление
Содержание
- 1 Что такое электрическое сопротивление
- 2 Определение единицы сопротивления – Ом
- 3 Средства воспроизведения сопротивления
- 4 Государственный эталон сопротивления
- 5 Статическое и динамическое сопротивление
- 6 Зависимость величины от характеристик проводника
- 7 Сопротивление тела человека
- 8 Приборы для измерения сопротивления (постоянного тока)
- 9 Проводник, когда по нему идет ток
- 10 Влияние температуры на удельное сопротивление
- 11 Показатели для твердотельных материалов
- 12 Связь с удельной проводимостью
- 13 Показатели для жидких проводников
- 14 Зависимость удельного сопротивления от деформаций
- 15 Видео
Любое физическое тело, через которое происходит направленное движение ионов, оказывает току определенное сопротивление. Свойство каждого вида материала проводника не давать заряженным частицам проходить сквозь него – сопротивление электрическое. С учетом разниц противодействия движению ионов строятся многие принципиальные схемы, часть из которых применяется в электронных вычислительных машинах, например, это триггеры в бытовых приборах, наушниках.
Закон Ома
Что такое электрическое сопротивление
Что такое сопротивление в физике? Сопротивление – это физическое значение, которым описывается свойство проводящего материала препятствовать прохождению заряженных частиц сквозь него. Согласно закону Ома, данная величина равна значению напряжения на концевых участках проводника, деленному на силу тока в амперах, проходящего по нему. Значение противодействия направленному току заряженных частиц для цепей с переменным током и полей электромагнитного типа характеризуется полями волнового препятствия изменению потенциала и импедансом.
Определение единицы сопротивления – Ом
В чем измеряется сопротивление тока? Единица измерения в международной системе СИ – Ом. Данная величина равна сопротивлению в цепи между крайними участками, между которыми течет напряжение величиной в 1 В при силе тока в 1А. Слово было получено по фамилии ученого – Георга Ома. Было принято как единица измерения в шестидесятых годах двадцатого века вместе с международной системой единиц СИ.
Средства воспроизведения сопротивления
Для определения меры электрического сопротивления используют:
- Магазин сопротивлений – специальный набор радиоэлементов различного номинала. Данные компоненты специально изготовлены таким образом, чтобы содержать эталонное сопротивление проводников. При подключении электропроводника с постоянным или переменным током к магазину сопротивления можно выбрать подходящий по величине резистор и получить на выходе определенное напряжение, которое затем можно измерить при помощи вольтметра;
- Катушка – устройство, которое работает по сходному с магазином принципу. При подключении на вход прибора можно при помощи имеющихся рычагов и переключателей отрегулировать величину сопротивления агрегата и получить на выходе требуемый вольтаж.
Государственный эталон сопротивления
Данный государственный стандарт под индексом ГЭТ 14-91 принято описывать в следующем виде.
Величины и характеристики эталонного сопротивления
| Название характеристики | Величина по государственному эталону 14-91 |
|---|---|
| Воспроизводимое значение в Омах | 6453 и 12906 |
| Хранимое значение в Омах | 1 |
| Неточности по первому типу (А) в миллиардных долях | 25 |
| Неточности по второму типу (В) в миллиардных долях | 35 |
| Сумма стандартной неопределенности, ppb | 45 |
| Увеличенная неопределенность при коэффициенте, равном двум, ppb | 90 |
Статическое и динамическое сопротивление
Согласно теории нелинейных цепей, разделяют величину сопротивления на статическую и динамическую. Первая – тождественна закону Ома и равна отношению напряжения на элементе к текущей силе тока. Динамической величиной элемента, которому присущи признаки нелинейности, является значение, полученное при делении минимального увеличения напряжения к соответствующему увеличению силы тока.
Зависимость величины от характеристик проводника
В проводнике носителями электрического тока являются свободные отрицательно заряженные частицы. Поведение в веществе подобно газу. Плотность свободных частиц зависят от плотности среды. Исходя из этого, плотность и структура кристаллической решетки определяются типом проводящего материала и его размерами. Из-за этого на проводимость влияют площадь поперечного сечения и температура. Сопротивление через площадь поперечного сечения считается расчетной величиной.
Расчет по площади поперечного сечения
Сопротивление тела человека
Данная величина нелинейная, зависит от многих параметров и не может считаться омической. Значение может изменяться во времени, снижаясь относительно человека, который взволнован и вспотел. Кроме того, на данную величину оказывает влияние окружающая среда. У сухой дермы величина может превышать 10 тысяч Ом*метр. Поэтому временной график величины у человека может иметь разный вид.
Приборы для измерения сопротивления (постоянного тока)
Для измерения сопротивления можно применять:
- Омметр – непосредственно позволяет показывать уровень нагрузки;
- Мост Витстона;
- Возможно рассчитать по полученным данным амперметра и вольтметра по простым формулам.
Измерение последовательного и параллельного значения
Проводник, когда по нему идет ток
Во время прохождения электрического заряда по проводнику происходит усиленное выделение тепловой энергии. При этом проводник может сильно нагреваться. Энергия рассчитывается по формуле:
А=Р*t, где Р – мощность, рассчитываемая по формуле Р=U*I.
Типичный случай – нагрев алюминия под высоким напряжением.
Влияние температуры на удельное сопротивление
Характеристика удельного сопротивления при увеличении температуры также повышается. Это происходит из-за увеличения темпа движения заряженных частиц в металле, с повышением температуры. Удельное сопротивление веществ, проводящих электрический ток, и угля при нагревании, соответственно, уменьшается, из-за увеличения количества свободных электронов на единицу объема.
Показатели для твердотельных материалов
Удельное сопротивление сплавов и твердотельных металлов практически не меняется при повышении или снижении температуры. Это происходит из-за плотности кристаллической решетки. Характеристика присуща константану, манганину и другим плотным сплавам. Для такой особенности требуется повышенное удельное значение относительно составляющих компонентов.
Таблица сопротивлений твердотельных материалов
Связь с удельной проводимостью
Электрическая проводимость представляет собой характеристику среды по проведению заряженных частиц, а также изменению свойств тел либо среды, из-за которых возникает движение заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Данное значение считается обратным по величине сопротивлению проводника.
Показатели для жидких проводников
Показатели электросопротивления растворов солей и щелочей являются динамическими. Значения зависят от состава, концентрации вещества. При этом влияние температуры, обратное металлам. Во время нагрева из-за эффекта диффузии значение падает и наоборот. При слишком низких температурах электролит может перейти в твердое агрегатное состояние и не проводить ток. Так, вода, которая кристаллизовалась, не является проводником. Гидравлическое препятствование движению частиц возникает из-за наличия в жидкости производных солей, являющихся проводниками.
Зависимость удельного сопротивления от деформаций
При холодной обработке проводников происходит пластическая деформация сырья с последующим искажением кристаллической решетки, что значительно увеличивает уровень удельного сопротивления.
Электрическое сопротивление – это свойство любого вещества препятствовать движению ионов. Характеристика является динамической и зависит от нескольких факторов. Изоляция и некоторые материалы обладают уровнем сопротивления, при котором электрический ток не способен проходить сквозь вещество. Это может характеризовать некоторые вещества, как плохо проводящие ток из-за малого объема ионов. Что такое сопротивление проводника? Величина, из-за которой происходит потеря мощности при прохождении электричества.
