Удельное сопротивление проводника
![](/wp-content/images/preview/predmet/udelnoe-soprotivlenie-provodnika.jpg)
![Удельное сопротивление проводника Удельное сопротивление проводника](/wp-content/images/preview/predmet/udelnoe-soprotivlenie-provodnika.jpg)
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 159.
Средняя оценка: 4.7
Всего получено оценок: 159.
Проводниками в физике называют материалы, общим свойством которых является способность хорошо проводить электрический ток. Большое количество свободных носителей электрического заряда (электронов и ионов), имеющееся в проводниках, при воздействии на них электрического поля, создает направленное, упорядоченное перемещение, то есть электрический ток. Величины токов для разных проводников с одинаковыми геометрическими размерами и одинаковой напряженностью электрического поля могут существенно отличаться. Физическая величина, характеризующая способность различных материалов по разному проводить электрический ток, называется удельным электрическим сопротивлением.
Вспомним закон Ома
Основным законом, устанавливающим связь между электрическим напряжением U, током I и сопротивлением R, является закон Ома:
$ I = {U \over R} $ (1).
Закон был открыт немецким ученым Георгом Омом в 1826 г. экспериментальным путем. Ученый измерял величину тока при различных напряжениях, которое он варьировал с помощью гальванических батарей, меняя их количество.
От чего зависит величина сопротивления R ?
Дальнейшие эксперименты показали, что:
- Величина R прямо пропорциональна длине проводника, то есть чем больше длина проводник L, тем больше тем больше его сопротивление, причем зависимость линейная, то есть R∼ L;
- Величина R , обратно пропорциональна поперечной площади проводника S, то есть $ R ∼ {1\over S } $;
- Поскольку у проводников из разных материалов с одинаковыми размерами S и L сопротивления отличались, то была введена физическая величина, названная удельным сопротивлением ρ.
![](https://obrazovaka.ru/wp-content/themes/edu/img//lazyimg.png)
Тогда выражение для величины сопротивления приобрело следующий вид:
$ R = ρ * {L\over S} $ (2).
Из уравнения (2) можно получить формулу удельного сопротивления проводника:
$ ρ = R * { S \over L } $ (3).
Пользуясь формулой (3), можно дать следующее определение: удельное сопротивление — это величина, равная сопротивлению проводника длиной один метр с площадью поперечного сечения в один метр квадратный. Тогда в Международной системе СИ получаем для ρ размерность [Ом*м]:
$ [ρ] = {{[Oм]*[м^2]}\over [м]} = [Oм]*[м] $ (4).
Оказалось, для практического применения величину ρ удобнее определить как сопротивление проводника длиной один метр с площадью поперечного сечения в один миллиметр квадратный.
$ [ρ] = {{[Oм]*[мм^2]}\over [м]} $ (5).
Тогда числовые значения ρ, становятся более удобными для восприятия. Например, удельное сопротивление железа ρж = 130000 (Ом*м) = 0,13 (Ом*мм2)/м. В справочниках данные приводятся в этом в последнем, более компактном представлении.
Температурная зависимость ρ(Т)
Для большинства материалов проведены многочисленные эксперименты по измерению значений удельных сопротивлений. Данные по большинству проводников можно найти в справочных таблицах.
Удельное сопротивление металлов и сплавов, Ом*мм2/м
(при Т = 200С)
Серебро |
0,016 |
Бронза (сплав) |
0,1 |
Медь |
0,017 |
Олово |
0,12 |
Золото |
0,024 |
Сталь (сплав) |
0,12 |
Алюминий |
0,028 |
Свинец |
0,21 |
Иридий |
0,047 |
Никелин (сплав) |
0,42 |
Молибден |
0,054 |
Манганин (сплав) |
0,45 |
Вольфрам |
0,055 |
Константан (сплав) |
0,48 |
Цинк |
0,06 |
Титан |
0,58 |
Латунь (сплав) |
0,071 |
Ртуть |
0,958 |
Никель |
0,087 |
Нихром (сплав) |
1,1 |
Платина |
0,1 |
Висмут |
1,2 |
Чаще всего приводятся значения ρ при нормальной, то есть комнатной температуре 200С. Но оказалось, что при повышении температуры удельное сопротивление возрастает по линейному закону в соответствии с формулой:
$ ρ(Т) = ρ0 * (1 + α*T)$ (6),
где: ρ0 — удельное сопротивление проводника при температуре 00С, α — температурный коэффициент удельного сопротивления, который тоже имеет для каждого вещества свое, индивидуальное, значение. Из формулы (6) следует, что коэффициент α имеет размерность [ 0C-1 ] или [ 1\0C ].
![](https://obrazovaka.ru/wp-content/themes/edu/img//lazyimg.png)
В соответствии с законом Джоуля-Ленца при протекании электрического тока т выделяется тепло, а значит происходит рост температуры проводника. Кроме этого, в зависимости от области применения, электрические приборы могут работать как при пониженных (минусовых), так и при высоких температурах. Для точных расчетов электрических цепей необходимо учитывать зависимость ρ(Т). Величину α для конкретного материала можно узнать из справочной литературы.
![](https://obrazovaka.ru/wp-content/themes/edu/img//lazyimg.png)
![Заключение](https://obrazovaka.ru/wp-content/themes/edu/img/lazyimg.png)
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что величина, характеризующая способность различных материалов по разному проводить электрический ток, называется удельным электрическим сопротивлением. Приведена формула (3) для определения удельного сопротивления проводника ρ. Линейная температурная зависимость удельного сопротивления ρ(Т) описывается формулой (6).
Тест по теме
- /10Вопрос 1 из 10
Проводниками называют материалы, которые...?
![Доска почёта](https://obrazovaka.ru/wp-content/themes/edu/img/lazyimg.png)
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
- Максим Разуваев3/10