Электрическое сопротивление

Любое тело сопротивляется прохождению электрического заряда сквозь себя. Разберёмся, почему это происходит. Для примера возьмём типичный проводник — металлический провод. Внутренняя структура металла — металлическая (ионная) решётка, т.е. атомы (ионы) металла в теле находятся на строго определённых местах (на самом деле, колеблются вокруг них) и достаточно строго упорядочены ионными связями (рис. 1).

Электрическое сопротивление

Рис. 1. Электрическое сопротивление

Пусть по металлу бежит поток электронов, тогда они могут удариться с атомами кристаллической решётки и не участвовать в дальнейшем токе. Также ионы в узлах решётки положительно заряжены, т.е. по закону Кулона могут притягивать электроны, меняя их траекторию и уменьшая количество прошедших далее электронов. Таким образом, сам проводник сопротивляется прохождению электронов сквозь себя. Совокупность описанных процессов образует электрическое сопротивление проводника.

Электрическое сопротивление – характеристика электрических свойств участка цепи, определяющая упорядоченное перемещение носителей тока на этом участке. Обозначение — \displaystyle R, размерность \displaystyle \left[ R \right] — Ом.

Электрическое сопротивление проводника зависит от длины проводника (чем длиннее провод, тем больше электронов «потеряются» при прохождении сквозь него), также от площади сечения проводника (чем площадь больше, тем больше вероятность электронам пройти «препятствия») и от материала проводника. Тогда:

\displaystyle R=\rho \frac{l}{S} (1)

  • где
    • \displaystyle R — сопротивление проводника,
    • \displaystyle \rho — удельное сопротивление проводника (табличное значение),
    • \displaystyle l — длина проводника,
    • \displaystyle S — площадь поперечного сечения проводника.

Немного об удельном сопротивлении:

Удельное сопротивление, как параметр, является характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник, и является табличной величиной. Но в ряде задач (и это физически обосновано), данный параметр зависит от температуры:

\displaystyle \rho ={{\rho }_{0}}(1+\alpha t) (2)

  • где
    • \displaystyle \rho — удельное сопротивление проводника при температуре \displaystyle t,
    • \displaystyle {{\rho }_{0}} — удельное сопротивление проводника при температуре \displaystyle {{0}^{\circ }}C,
    • \displaystyle \alpha — температурный коэффициент сопротивления,
    • \displaystyle t — текущая температура проводника в градусах Цельсия.

Также иногда в задачах встречается параметр, обратный удельному сопротивлению, — удельная проводимость:

\displaystyle \lambda =\frac{1}{\rho } (3)

  • где
    • \displaystyle \lambda — удельная проводимость.

Тогда:

Удельная проводимость — параметр, значение которого описывает насколько легко ток проходит по проводу из конкретного вещества.

Удельное сопротивление — параметр, значение которого описывает насколько тяжело ток проходит по проводу из конкретного вещества.

Вывод: сопротивление, как параметр, чаще всего присутствует в законе Ома для участка цепи. Ряд задач связаны с параллельным и последовательным подключением.

Добавить комментарий