Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 29 января 2022 года; проверки требуют 6 правок.
| Электрическое сопротивление | |
|---|---|
 |
|
| Размерность |
L2MT −3I −2 (СИ); TL −1 (СГСЭ, гауссова система); LT −1 (СГСМ) |
| Единицы измерения | |
| СИ | Ом |
| СГСЭ | статом, с/см |
| СГСМ | абом, см/с |
| Классическая электродинамика |
|---|
 |
| Электричество · Магнетизм |
|
Электростатика Закон Кулона |
|
Магнитостатика Закон Био — Савара — Лапласа |
|
Электродинамика Векторный потенциал |
|
Электрическая цепь Закон Ома |
|
Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля |
| См. также: Портал:Физика |
Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему[1]
Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления. Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.
Сопротивление (часто обозначается буквой R или r) считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как
где
- R — сопротивление, Ом (Ω);
- U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, Вольт (В);
- I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, Ампер (А).
История[править | править код]
В 1826 г. Георг Ом экспериментальным путем открыл основной закон электрической цепи, научился вычислять сопротивление металлических проводников и вывел закон Ома. Таким образом, в первом периоде развития электротехники (1800 –1831 годы) были созданы предпосылки для ее развития, для последующих применений электрического тока.
Само понятие «сопротивление» появилось задолго до изысканий Георга Ома. Впервые этот термин применил и употребил русский ученый Василий Владимирович Петров. Он установил количественную зависимость силы тока от площади поперечного сечения проводника: он утверждал, что при использовании более толстой проволоки происходит «более сильное действие… и весьма скорое течение гальвани-вольтовской жидкости». Кроме того, Петров четко указал на то, что при увеличении сечения проводника (при употреблении одной и той же гальванической батареи) сила тока в нем возрастает.[2]
Единицы и размерности[править | править код]
Размерность электрического сопротивления в Международной системе величин: dim R = L2MT −3I −2. В Международной системе единиц (СИ), основанной на Международной системе величин, единицей сопротивления является ом (русское обозначение: Ом; международное: Ω). В системе СГС как таковой единица сопротивления не имеет специального названия, однако в её расширениях (СГСЭ, СГСМ и гауссова система единиц) используются[3]:
- статом (в СГСЭ и гауссовой системе, 1 statΩ = (109 c−2) с/см = 898 755 178 736,818 Ом (точно) ≈ 8,98755·1011 Ом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 статвольт течёт ток 1 статампер);
- абом (в СГСМ, 1 abΩ = 1·10−9 Ом = 1 наноом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 абвольт течёт ток 1 абампер).
Размерность сопротивления в СГСЭ и гауссовой системе равна TL−1 (то есть совпадает с размерностью обратной скорости, с/см), в СГСМ — LT−1 (то есть совпадает с размерностью скорости, см/с)[4].
Обратной величиной по отношению к сопротивлению является электропроводность, единицей измерения которой в системе СИ служит сименс (1 См = 1 Ом−1), в системе СГСЭ (и гауссовой) статсименс и в СГСМ — абсименс[5].
Физика явления[править | править код]
Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.
В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях.
Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит.
Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле:
где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, Ом·м, l — длина проводника, м, а S — площадь сечения, м².
Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры.
Удельное сопротивление — скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения.
Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры (в некотором диапазоне) растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник.
Зависимость сопротивления от материала, длины и площади поперечного сечения проводника[править | править код]
В металле подвижными носителями зарядов являются свободные электроны. Можно считать, что при своем хаотическом движении они ведут себя подобно молекулам газа. Поэтому в классической физике свободные электроны в металлах называют электронным газом и в первом приближении считают, что к нему применимы законы, установленные для идеального газа.
Плотность электронного газа и строение кристаллической решетки зависят от рода металла. Поэтому сопротивление проводника должно зависеть от рода его вещества. Кроме того, оно должно еще зависеть от длины проводника, площади его поперечного сечения и от температуры.
Влияние сечения проводника на его сопротивление объясняется тем, что при уменьшении сечения поток электронов в проводнике при одной и той же силе тока становится более плотным, поэтому и взаимодействие электронов с частицами вещества в проводнике становится сильнее.
Из формулы
видно, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Величину ρ, характеризующую зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он сделан, и от внешних условий, называют удельным сопротивлением вещества. Удельное сопротивление различных веществ при расчетах берут из таблиц.
Величину, обратную удельному сопротивлению, называют удельной проводимостью вещества и обозначают σ.
Сопротивление тела человека[править | править код]
- Для расчёта опасной величины силы тока, протекающего через человека при попадании его под электрическое напряжение частотой 50 Герц (Гц), сопротивление тела человека условно принимается равным 1 кОм[6] . Эта величина имеет малое отношение к реальному сопротивлению человеческого тела. В реальности сопротивление человека не является омическим, так как эта величина, во-первых, нелинейна по отношению к приложенному напряжению, во-вторых, меняется во времени, в-третьих, гораздо меньше у человека, который волнуется и, следовательно, потеет и т. д.
- Серьёзные поражения тканей человека наблюдаются обычно при прохождении тока силой около 100 мА. Совершенно безопасным считается ток силой до 1 мА. Удельное сопротивление тела человека зависит от состояния кожных покровов. Сухая кожа обладает удельным сопротивлением порядка 10000 Ом·м, поэтому опасные токи могут быть достигнуты только при значительном напряжении. Однако при наличии сырости сопротивление тела человека резко снижается и безопасным может считаться напряжение только ниже 12 В. Удельное сопротивление крови 1 Ом·м при 50 Гц[7].
Метрологические аспекты[править | править код]
Приборы для измерения сопротивления[править | править код]
- Омметр
- Измерительный мост
- Амперметр и вольтметр (сопротивление находится по формуле)
Средства воспроизведения сопротивления[править | править код]
- Магазин сопротивлений — набор резисторов
- Катушки электрического сопротивления
Государственный эталон сопротивления[править | править код]
- ГЭТ 14-91 Государственный первичный эталон единицы электрического сопротивления. Институт-хранитель: ВНИИМ.
Статическое и динамическое сопротивление[править | править код]
В теории нелинейных цепей используются понятия статического и динамического сопротивлений. Статическим сопротивлением нелинейного элемента электрической цепи в заданной точке его ВАХ называют отношение напряжения на элементе к току в нем. Динамическим сопротивлением нелинейного элемента электрической цепи в заданной точке его ВАХ называют отношение бесконечно
малого приращения напряжения к соответствующему приращению тока.
См. также[править | править код]
- Сверхпроводимость
- Закон Ома
- Закон Барлоу
- Удельное электрическое сопротивление
- Электрическая проводимость
- Отрицательное сопротивление
- Внутреннее сопротивление
- Импеданс
- Волновое сопротивление
- Активное сопротивление
- Реактивное сопротивление
Примечания[править | править код]
- ↑ Электрическое сопротивление — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ Василий Петров – основоположник отечественной электротехники // /infourok.ru.
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics, 92nd Edition. — Ed. William M. Haynes. — 2011. — ISBN 978-1-4398-5511-9
- ↑ Б. М. Яворский, А. А. Детлаф. — Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. — М.: Наука, 1968. — 939 с.
- ↑ Иногда в англоязычной литературе сименс называют mho («перевёрнутое» название обратной единицы ohm), соответственно для СГСЭ и СГСМ — statmho (=statsiemens) и abmho (=absiemens).
- ↑ 1 кОм в модели, принятой в стандарте IEEE Std 80 Архивная копия от 23 августа 2011 на Wayback Machine
- ↑ Новиков С. Г. Действие электрического тока на человека. Московский энергетический институт. Дата обращения: 2013-25-04. Архивировано из оригинала 19 июня 2014 года.
Ссылки[править | править код]
- Таблица удельного сопротивления проводников
- Электрическое сопротивление проводников
Литература[править | править код]
- В. Г. Герасимов, Э. В. Кузнецов, О. В. Николаева. Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи. — М.: Энергоатомиздат, 1996. — 288 с. — ISBN 5-283-05005-X.
Электрическое сопротивление характеризует свойство проводника оказывать противодействие направленному движению заряженных частиц.
Влияние электрического сопротивления на электрический ток можно представить следующим образом:
- Движение свободных носителей электрического заряда внутри проводника приводит к тому, что свободные носители заряда сталкиваются с атомами и нарушают их поток.
- Этот эффект называется сопротивлением, которое обладает свойством ограничивать электрический ток в электрической цепи.
- Столкновение носителей электрического заряда с атомами также имеет тепловой эффект. Соответствующий элемент электрической цепи становится теплым или даже горячим. Если он перегреется, он может выйти из строя.
Электрическое сопротивление говорит о том, какое напряжение U необходимо, чтобы заставить электрический ток определенной силы тока I протекать через проводник. В физике для обозначения электрического сопротивления в формуле используется прописная буква R (от английского слова «Resistor» или «Resistance»).
Аналогия с потоком воды
Когда речь идет об электрическом сопротивлении в физике, необходимо различать два случая:
- Электрические сопротивления как элементы электрической цепи (см. пример на рисунке 2). То есть, если вы называете элемент в электротехнике резистором, то вы имеете в виду конкретный элемент, предназначенный для целей ограничения протекания электрического тока в электрической цепи.
- Электрическое сопротивление как физическая величина. Вы также можете спросить, насколько сильно тот или иной элемент препятствует протеканию электрического тока или вообще как можно рассчитать электрическое сопротивление. Здесь вы говорите об электрическом сопротивлении как о физической величине.
Примечание. Резистор — это прибор с постоянным сопротивлением. Если необходимо регулировать силу тока в электрической цепи, то используют для этой цели реостаты — приборы с переменным сопротивлением. В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина участка, включённого в цепь. Реостат используется, например, в регуляторах громкости радиоприёмников.
Вы можете проиллюстрировать работу резистора как элемента (т.е. случай 1) с помощью модели протекания воды в трубе.
Если представить поток электрического тока как поток воды через трубу, то резистор, имеющий электрическое сопротивление R, выполняет функцию сужения трубы. Сужение в трубе препятствует потоку воды, подобно тому, как резистор препятствует потоку электрического тока. Если вы сильнее сузите трубу, то сопротивление потоку воды увеличится. Тем самым труба будет больше препятствовать потоку воды.
Формулы для определения электрического сопротивления
Согласно закона Ома для участка электрической цепи следует, что если вы измеряете напряжение U на проводнике и через него течет ток силой I, то проводник имеет электрическое сопротивление R, равное U, деленное на I, т.е. R = U / I. Единицей измерения электрического сопротивления в СИ является Ом, которая названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома. То есть, 1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток силой 1 А. Поэтому, иногда, электрическое сопротивление ещё могут называть «омическим сопротивлением».
Для очень малых или очень больших сопротивлений используются такие дополнения, как милли-, кило- или мегаом. Применяются следующие отношения:
- 1 Миллиом = 1 мОм = 1*10-3 Ом;
- 1 Килоом = 1 кОм = 1*103 Ом;
- 1 Мегаом = 1 МОм = 1*106 Ом.
Интересный факт! Электрическое сопротивление человеческого тела может изменяться от 20000 Ом до 1800 Ом.
Также вы можете рассчитать электрическое сопротивление проводников с помощью их геометрических характеристик. Формула для этого следующая (см. также рисунок 3):
R = (ρ * l) / S, где
- R — электрическое сопротивление проводника;
- l — длина проводника;
- S — площадь поперечного сечения проводника;
- ρ — удельное сопротивление вещества проводника (выбирается по таблицам).
Другими словами, чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Весомое значение имеет также материал, из которого изготовлен проводник.
Как измерять электрического сопротивление?
Для измерения электрического сопротивления необходимо придерживаться следующих правил:
- Измерение проводить нужно параллельно элементу электрического цепи;
- Элемент должен быть обесточен;
- Элемент не должен быть подключен к электрической цепи;
- Измерение имеет смысл только для обычного резистора.
Значение омического сопротивления лучше всего определять с помощью цифрового мультиметра, чтобы избежать ошибок и неточностей в показаниях.
При измерении с помощью измерительного прибора измеряемый элемент не должен быть подключен к источнику напряжения во время измерения. Измеряемый элемент должен быть отпаян от электрической цепи, по крайней мере, с одной стороны. В противном случае расположенные параллельно элементы будут влиять на результат измерения.
Электрическое сопротивление характеризует способность электрического проводника препятствовать прохождению электрического тока.
Электрическое сопротивление обозначается буквой R. Единицей сопротивления является ом (Ом).
Закон Ома
Сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U). Это означает следующее: во сколько раз изменяется напряжение, во столько раз изменяется и сила тока.
Сила тока (I) обратно пропорциональна электрическому сопротивлению (R). Поэтому чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, протекающего в проводнике.
I=UR
Причиной электрического сопротивления является тепловое движение образующих материал атомов или молекул. Частицы колеблются около своих мест и мешают перемещению электронов. Это можно сравнить с длинным коридором, в котором одновременно перемещается много людей. И насколько быстро можно двигаться вперед, зависит от различных причин.
Электрическое сопротивление характерно для всех веществ и зависит от:
| Материала проводника тока ρ | Длины проводника (l) | Площади поперечного сечения проводника (S) |
| Для каждого материала характерно его удельное сопротивление, которое обозначают буквой ρ и которое можно найти в таблице удельных сопротивлений. | Чем длиннее проводник электричества, тем больше его электрическое сопротивление. | Чем меньше площадь поперечного сечения проводника электричества, тем больше электрическое сопротивление. |
| Пример с коридором: движение вперёд зависит от того, сколько людей в нём находится, как каждый из них двигается, насколько они полные или худые. |
Пример с коридором: чем длиннее коридор, тем дольше и труднее путь. |
Пример с коридором: чем уже коридор, тем труднее пробираться сквозь толпу людей. |
Удельное сопротивление металлов небольшое, а изоляторов — очень большое. В цепях, в которых электрический ток должен производить большую теплоту (например, в обогревателях), используют проводники с большим удельным сопротивлением, например, нихром. Току труднее течь, увеличивается тепловое движение частиц, в результате проводник нагревается. У алюминия низкое удельное сопротивление, поэтому его можно использовать для передачи электроэнергии.
Электрическое сопротивление человеческого тела может изменяться от 20000 Ом до 1800 Ом.
Чтобы электрическая цепь обеспечивала необходимую силу тока, в неё включают резисторы.
Резистор — прибор с постоянным сопротивлением.
Резисторы имеются во всех телевизорах, компьютерах, радиоприёмниках и т.д.
Чтобы изменить силу тока в электрической цепи, используют реостаты.
Реостат — прибор с переменным сопротивлением.
В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина участка, включённого в цепь.
Реостат используется, например, в регуляторах громкости радиоприёмников.
Содержание
- 1 Как узнать R в физике?
- 2 Как найти I в физике?
- 3 Как найти P по физике?
- 4 Что такое R маленькая в физике?
- 5 Чему равна постоянная R в физике?
- 6 Что такое R по физике?
- 7 Как найти начальную скорость в физике?
- 8 Как найти ку в физике?
- 9 Что означает буква А в физике?
- 10 Как найти МЮ по физике?
- 11 Как найти объем по физике?
- 12 Что такое P по физике?
- 13 Что такое R в физике 8 класс?
- 14 Что означает буква N в физике?
По закону Ома для однородной цепи I=U/R R- электрическое сопротивление. Так же R-газовая постоянная. R=k*Na.
Как найти I в физике?
Найти напряжение
Падение напряжение на проводнике равно произведению сопротивления проводника на силу тока в нем. Формула для нахождения напряжения по закону Ома, если известны сила тока и сопротивление: U = I ⋅ R {U= I cdot R} U=I⋅R, где U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление.
Как найти P по физике?
Чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности: давление = сила / площадь. Обозначим величины, входящие в это выражение: давление — p, сила, действующая на поверхность, — F и площадь поверхности — S.
Что такое R маленькая в физике?
Маленькая r в физике означает внутреннее сопротивление источника ЭДС. От большой R она отличается тем, что R это сопротивление на полной цепи без учёта источника ЭДС. Иногда маленькой r обозначают какое либо расстояние, например между двумя зарядами в законе Кулона.
Чему равна постоянная R в физике?
R = 8,314 462 618 153 24 Дж/(моль∙К). В системе СГС универсальная газовая постоянная равна R = 8,314 462 618 153 24·107 эрг/(моль∙К) (точно).
Что такое R по физике?
В физике: R — в физике: обозначение постоянной Ридберга. R — универсальная газовая постоянная. R — в физике: обозначение электрического сопротивления.
Как найти начальную скорость в физике?
Если известны пройденное расстояние, время и ускорение, для определения начальной скорости можно использовать следующее соотношение:
- Vi = (d / t) — [(a * t) / 2]
- В эту формулу входят следующие величины: Vi — начальная скорость d — пройденное расстояние a — ускорение t — время
Как найти ку в физике?
В физике q — символ электрического заряда, а Q — количества теплоты. В механике Q обозначает объёмный расход жидкости. В механике и радиотехнике Q обозначает добротность. В теоретической механике q обозначает обобщённые координаты.
Что означает буква А в физике?
A (ампер) — единица силы электрического тока в электротехнике. … a- (атто-) — приставка, означает 10−18. a — ар, мера площади. An — нормальное атмосферное давление (на широте 45°, при t = 0°, на уровне моря), равное 1,0333 кг/см³ или 1,0132 мегадин на 1 см².
Как найти МЮ по физике?
Формула для нахождения коэффициента трения по силе трения и массе тела: μ = F т р m g {mu= dfrac{F_{тр}}{m g}} μ=mgFтр, где μ — коэффициент трения, Fтр — сила трения, m — масса тела, g — ускорение свободного падения.
Как найти объем по физике?
Отсюда видно, что для определения объема тела надо массу этого тела разделить на его плотность. Чтобы определить массу тела, надо плотность тела умножить на его объем. 1.
Что такое P по физике?
P, p — 16-я буква базового латинского алфавита, в латинском и большинстве языков называется «пэ». … В физике буквой P обозначают давление, вес, мощность и вектор электрической поляризации. В медицине буквой P обозначают один из витаминов. В экономике буквой P обозначают цену.
Что такое R в физике 8 класс?
R – сопротивление, [Ом].
Что означает буква N в физике?
В физике величина концентрации частиц обозначается латинской буквой «n». Рассчитывается через отношение количества частиц (N) к объему (V), в котором они находятся. Имеет размерность в СИ — 1/м3 — единица деленная на метр в кубе.
какой буквой обозначается электрическое сопротивление в физике?
Ученик
(33),
закрыт
9 лет назад
Дополнен 13 лет назад
а также сечение проводника, не знаю как эти данные в столбике “дано” записать
Marina Crow
Просветленный
(40701)
13 лет назад
Сопротивлений много разных
Просто сопротивление (или активное) R
Внутреннее сопротивление источника тока r
Реактивное X(L) – индуктивное, X(C) – емкостное
Z – полное сопротивление
Добавляю
Сечение или площадь сечения S, тогда понятно, в таких задачах R – сопротивление
