Elektrisk motstand av ledninger

Konseptet med elektrisk motstand og ledningsevne

Ethvert legeme som en elektrisk strøm flyter gjennom har en viss motstand mot seg. Egenskapen til et ledende materiale for å hindre en elektrisk strøm i å passere gjennom det kalles elektrisk motstand.

Elektronisk teori forklarer arten av den elektriske motstanden til metalliske ledere på denne måten. Frie elektroner, når de beveger seg langs en ledning, møter atomer og andre elektroner på vei utallige ganger, og i samspill med dem mister de uunngåelig noe av energien. Elektroner opplever motstand mot bevegelsen deres uansett. Ulike metallledere med forskjellige atomstrukturer har ulik motstand mot elektrisk strøm.

Nøyaktig det samme forklarer motstanden til væskeledere og gasser mot passering av elektrisk strøm. Vi må imidlertid ikke glemme at i disse stoffene møter ikke elektroner, men ladede partikler av molekyler motstand under deres bevegelse.

Motstand er betegnet med de latinske bokstavene R eller r.

Ohm er tatt som enheten for elektrisk motstand.

Ohm er motstanden til en kvikksølvsøyle 106,3 cm høy med et tverrsnitt på 1 mm2 ved en temperatur på 0 °C.

Hvis for eksempel den elektriske motstanden til ledningen er 4 ohm, så skrives det slik: R = 4 ohm eller r = 4 th.

For å måle motstander av stor verdi, brukes en enhet kalt megohm.

En megohm tilsvarer en million ohm.

Jo større motstand ledningen har, jo dårligere leder den elektrisk strøm, og omvendt, jo lavere motstand ledningen har, jo lettere er det for elektrisk strøm å passere gjennom denne ledningen.

Derfor, for egenskapene til en leder (fra synspunktet til passasje av en elektrisk strøm gjennom den), kan man ta hensyn til ikke bare motstanden, men også verdien invers av motstanden og kalt konduktivitet.

Elektrisk ledningsevne kalles et materiales evne til å føre en elektrisk strøm gjennom seg selv.

Siden konduktans er resiprok av motstand, er den uttrykt som 1 /R, konduktans er betegnet med den latinske bokstaven g.

Påvirkning av materialet til lederen, dens dimensjoner og omgivelsestemperatur på verdien av elektrisk motstand

Motstanden til forskjellige ledninger avhenger av materialet de er laget av. For å karakterisere den elektriske motstanden til ulike materialer, konseptet med den såkalte Motstand.

Motstand kalt motstanden til en ledning med en lengde på 1 m og et tverrsnittsareal på 1 mm2. Motstand er betegnet med den greske bokstaven r. Hvert materiale som en leder er laget av har sin egen spesifikke motstand.

For eksempel er motstanden til kobber 0,017, det vil si at en kobbertråd med en lengde på 1 m og et tverrsnitt på 1 mm2 har en motstand på 0,017 ohm. Motstanden til aluminium er 0,03, motstanden til jern er 0,12, motstanden til konstantan er 0,48, og motstanden til nikrom er 1-1,1.

Les mer om det her: Hva er elektrisk motstand?

Motstanden til en ledning er direkte proporsjonal med dens lengde, det vil si at jo lengre ledningen er, desto større er dens elektriske motstand.

Motstanden til en ledning er omvendt proporsjonal med dens tverrsnittsareal, det vil si at jo tykkere ledningen er, desto lavere er motstanden, og omvendt, jo tynnere ledningen, desto høyere motstand.

For å bedre forstå dette forholdet, se for deg to par med kommunikerende kar, ett par kar har et tynt forbindelsesrør og det andre et tykt. Det er klart at når et av karene (hvert par) er fylt med vann, vil overføringen til et annet kar gjennom et tykt rør skje mye raskere enn gjennom et tynt, dvs. et tykt rør vil ha mindre motstand mot vannstrømmen. På samme måte er det lettere for en elektrisk strøm å passere gjennom en tykk ledning enn gjennom en tynn, det vil si at førstnevnte har mindre motstand enn sistnevnte.

Den elektriske motstanden til en leder er lik den spesifikke motstanden til materialet som denne lederen er laget av, multiplisert med lengden på lederen og delt på arealet av tverrsnittsarealet til dirigent:

R = p l / S,

hvor — R — motstanden til ledningen, ohm, l — lengden i ledningen i m, C — ledningens tverrsnittsareal, mm2.

Tverrsnittsareal av en rund ledning beregnet ved formelen:

S = Pi xd2 / 4

hvor Pi er en konstant verdi lik 3,14; d — diameteren på ledningen.

Og dette er hvordan lengden på ledningen bestemmes:

l = S R / p,

Denne formelen gjør det mulig å bestemme lengden på ledningen, dens tverrsnitt og motstand, hvis de andre mengdene som er inkludert i formelen er kjent.

Hvis det er nødvendig å bestemme tverrsnittsarealet til ledningen, fører formelen til følgende form:

S = p l / R

Ved å transformere den samme formelen og løse likheten i form av p, finner vi motstanden til ledningen:

R = R S / l

Sistnevnte formel bør brukes i tilfeller der lederens motstand og dimensjoner er kjent, men materialet er ukjent, og dessuten er det vanskelig å bestemme ut fra utseendet. For å gjøre dette er det nødvendig å bestemme motstanden til ledningen og ved å bruke tabellen finne et materiale med en slik motstand.

En annen faktor som påvirker motstanden til ledninger er temperatur.

Det er fastslått at med en økning i temperaturen øker motstanden til metalltråder, og med en nedgang reduseres den. Denne økningen eller reduksjonen i motstand for rene metallledere er nesten den samme og er i gjennomsnitt 0,4 % per 1 °C... Motstanden til væskeledere og kull avtar med økende temperatur.

Den elektroniske teorien om stoffets struktur gir følgende forklaring på økningen i motstanden til metallledere med økende temperatur.Ved oppvarming mottar lederen termisk energi, som uunngåelig overføres til alle atomer i stoffet, som et resultat av at intensiteten av bevegelsen deres øker. Den økte bevegelsen av atomer skaper større motstand mot den rettede bevegelsen av frie elektroner, og det er grunnen til at motstanden til lederen øker. Når temperaturen synker, skapes det bedre forhold for retningsbevegelsen av elektroner og motstanden til lederen avtar. Dette forklarer et interessant fenomen - superledning av metaller.

Superledning Reduksjon av motstanden til metaller til null skjer ved en enorm negativ temperatur -273° ° Såkalt absolutt null. Ved en temperatur på absolutt null ser det ut til at metallatomer fryser på plass, helt uforstyrret av elektronenes bevegelse.