Elektrický odpor vodičů

Pojem elektrického odporu a vodivosti

Každé těleso, kterým protéká elektrický proud, má vůči němu určitý odpor. Vlastnost vodivého materiálu bránit průchodu elektrického proudu skrz něj se nazývá elektrický odpor.

Elektronická teorie tímto způsobem vysvětluje povahu elektrického odporu kovových vodičů. Volné elektrony se při pohybu po drátu nesčetněkrát setkávají s atomy a jinými elektrony a při interakci s nimi nevyhnutelně ztrácejí část své energie. Elektrony stejně pociťují odpor vůči svému pohybu. Různé kovové vodiče s různými atomovými strukturami mají různou odolnost vůči elektrickému proudu.

Přesně totéž vysvětluje odpor kapalných vodičů a plynů proti průchodu elektrického proudu. Nesmíme však zapomínat, že v těchto látkách nenarážejí při svém pohybu na odpor elektrony, ale nabité částice molekul.

Odpor se označuje latinskými písmeny R nebo r.

Ohm se bere jako jednotka elektrického odporu.

Ohm je odpor rtuťového sloupce vysokého 106,3 cm o průřezu 1 mm2 při teplotě 0 °C.

Je-li např. elektrický odpor drátu 4 ohmy, pak se zapíše takto: R = 4 ohmy nebo r = 4 tis.

Pro měření odporů velké hodnoty se používá jednotka nazývaná megohm.

Jeden megohm se rovná jednomu milionu ohmů.

Čím větší je odpor drátu, tím hůře vede elektrický proud a naopak, čím nižší je odpor drátu, tím snáze elektrický proud tímto drátem prochází.

Pro charakteristiky vodiče (z hlediska průchodu elektrického proudu jím) lze tedy vzít v úvahu nejen jeho odpor, ale také hodnotu převrácenou k odporu a nazývané vodivost.

Elektrická vodivost se nazývá schopnost materiálu procházet skrz sebe elektrický proud.

Protože vodivost je převrácená hodnota odporu, vyjadřuje se jako 1 /R, vodivost se označuje latinským písmenem g.

Vliv materiálu vodiče, jeho rozměrů a okolní teploty na hodnotu elektrického odporu

Odpor různých drátů závisí na materiálu, ze kterého jsou vyrobeny. Pro charakterizaci elektrického odporu různých materiálů se používá pojem tzv Odpor.

Odpor se nazývá odpor drátu o délce 1 m a ploše průřezu 1 mm2. Odpor se označuje řeckým písmenem r. Každý materiál, ze kterého je vodič vyroben, má svůj specifický odpor.

Například odpor mědi je 0,017, to znamená, že měděný drát o délce 1 m a průřezu 1 mm2 má odpor 0,017 ohmů. Odpor hliníku je 0,03, odpor železa je 0,12, odpor konstantanu je 0,48 a odpor nichromu je 1-1,1.

Přečtěte si o tom více zde: Co je elektrický odpor?

Odpor drátu je přímo úměrný jeho délce, to znamená, že čím delší drát, tím větší je jeho elektrický odpor.

Odpor drátu je nepřímo úměrný jeho průřezové ploše, to znamená, že čím je drát silnější, tím je jeho odpor nižší, a naopak, čím tenčí drát, tím vyšší je jeho odpor.

Pro lepší pochopení tohoto vztahu si představte dva páry komunikujících cév, jeden pár cév má tenkou spojovací trubici a druhý tlustou. Je jasné, že když je jedna z nádob (každý pár) naplněna vodou, její přenos do jiné nádoby tlustou trubkou proběhne mnohem rychleji než tenkým, tzn. tlustá trubka bude mít menší odpor vůči proudění vody. Podobně je pro elektrický proud snazší procházet tlustým drátem než tenkým, to znamená, že první má menší odpor než druhý.

Elektrický odpor vodiče se rovná měrnému odporu materiálu, ze kterého je tento vodič vyroben, vynásobený délkou vodiče a dělený plochou průřezu vodiče. dirigent:

R = p l / S,

kde — R — odpor drátu, ohm, l — délka drátu vm, C — plocha průřezu drátu, mm2.

Plocha průřezu kulatého drátu vypočtená podle vzorce:

S = Pi xd2/4

kde Pi je konstantní hodnota rovna 3,14; d – průměr drátu.

A takto se určuje délka drátu:

l = S R / p,

Tento vzorec umožňuje určit délku drátu, jeho průřez a odpor, pokud jsou známy další veličiny zahrnuté ve vzorci.

Pokud je nutné určit plochu průřezu drátu, vzorec vede k následujícímu tvaru:

S = pl/R

Transformací stejného vzorce a vyřešením rovnosti z hlediska p zjistíme odpor drátu:

R = RS/1

Posledně jmenovaný vzorec by měl být použit v případech, kdy je znám odpor a rozměry vodiče, ale není znám jeho materiál a navíc je obtížné určit z jeho vzhledu. K tomu je nutné určit odpor drátu a pomocí tabulky najít materiál s takovým odporem.

Dalším faktorem, který ovlivňuje odpor vodičů, je teplota.

Bylo zjištěno, že se zvýšením teploty se odpor kovových drátů zvyšuje a se snížením se snižuje. Toto zvýšení nebo snížení odporu u čistých kovových vodičů je téměř stejné a průměrně 0,4 % na 1 °C... Odpor kapalných vodičů a uhlí klesá s rostoucí teplotou.

Elektronová teorie struktury hmoty dává následující vysvětlení pro nárůst odporu kovových vodičů s rostoucí teplotou.Při zahřívání vodič přijímá tepelnou energii, která se nevyhnutelně přenáší na všechny atomy látky, v důsledku čehož se zvyšuje intenzita jejich pohybu. Zvýšený pohyb atomů vytváří větší odpor proti usměrněnému pohybu volných elektronů, proto se zvyšuje odpor vodiče. S klesající teplotou se vytvářejí lepší podmínky pro směrový pohyb elektronů a klesá odpor vodiče. To vysvětluje zajímavý jev — supravodivost kovů.

SupravodivostSnížení odporu kovů k nule nastává při obrovské záporné teplotě -273°° Takzvaná absolutní nula. Při teplotě absolutní nuly se zdá, že atomy kovů zamrznou na místě, zcela nerušené pohybem elektronů.