Сопротивление проводников

                                      Содержание

Введение……………………………………………………………………3-4

1.1 Электрическое сопротивление различных веществ…………………5-8

1.2 Удельное сопротивление……………………………………………...9-10

1.3 Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры…………………………………………………………………11-12

1.4 Последовательное и параллельное соединение проводников………..13-15

2.1 Сверхпроводимость………………………………………………………16

2.2 Сверхпроводники первого рода………………………………………….17

2.3 Сверхпроводники второго рода……………………………………………18

2.4 Практическое применение сверхпроводимости…………………………..19

Приложение:

Измерение сопротивлений (приборы)……………………………20-21

Экспериментальная часть..........................................................................22-23

Заключение..................................................................................................24

Список  литературы...................................................................................25 
 
 
 
 

                                                     2

                                 

                                    Введение

     В современной жизни электричество  применяется практически повсеместно, выступая посредником при передаче энергетических и информационных сигналов. Без электричества невозможно городское  хозяйство и обеспечение жизнедеятельности  людей. Без знания основ электротехники невозможно исследование природы Земли  и околоземного пространства. Без  электричества невозможно практически  ни одно производство. Без электричества  невозможно функционирование наземного  и воздушного транспорта. Без электричества  невозможны современные системы  связи коммуникаций. Без электричества  невозможны современные информационные технологии и internet.

     Электрическое сопротивление - величина, характеризующая  противодействие электрической  цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным.

     При постоянном токе Э с цепи (обозначается R) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

     При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное

                                                    3

     сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

     Активное  сопротивление элемента электрической  цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного  по составу элемента в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при  постоянном его сечении S и длине l, , где r - удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность.

     Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний об электрическом сопротивлении различных веществ и их применении.

В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи:

     - изучить электрическое сопротивление  различных веществ и их применение;

     - охарактеризовать электрическое  сопротивление полупроводников,  жидкостей, металлов, твердых веществ,  газообразных веществ;

     - проанализировать применение электрического сопротивления

                                                            4

                 1.1 Электрическое сопротивление различных веществ

     Электрическое сопротивление — скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему.

     Электрическое сопротивление – 

     1) величина, характеризующая противодействие  электрической цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным.

     При постоянном токе Э с цепи (обозначается R) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

     При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

     Активное  сопротивление элемента электрической  цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного  по составу элемента в виде бруска, пластины,

                                                   5

трубки  или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, ,

где r - удельное сопротивление, характеризующее  материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность.

     2) Термин «Электрическое сопротивление» в обиходе часто употребляют применительно к резистору или какому-либо другому элементу, присоединяемому к электрической цепи, например для ограничения или регулирования силы тока в ней.

     Электрическое сопротивление — мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока. В системе СИ единицей сопротивления является ом (Щ). Сопротивление тела (R) является постоянной величиной для данного проводника, которую можно определить как

     

     где

     R — сопротивление

     U — разность электрических потенциалов на концах объекта, измеряется в вольтах I — ток, протекающий между концами объекта под действием разности потенциалов.

                                                       6

     Обратной  величиной по отношению к сопротивлению  является электропроводность, единицей измерения которой служит сименс.

     Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется громадное 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. Данный эффект (свойство проводников) получил название сопротивление. Сопротивлением также называют деталь, оказывающую электрическое сопротивление току. Свойство проводников ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление проводника принято обозначать буквой R.

     От  чего зависит электрическое сопротивление?

Включите  в цепь последовательно с амперметром  кусок провода и измерьте проходящий через него ток. Потом возьмите кусок  такого же провода, но в два раза длиннее, и снова измерьте ток. Вы увидите, что он стал в два раза меньше.

                                                        7

Значит, сопротивление зависит от длины проводника и эта зависимость обратно пропорциональная.Если мы возьмем провод такой же длины и из такого же материала, но с площадью сечения в два раза больше, то ток через него тоже станет в два раза больше. Значит, сопротивление зависит от площади сечения проводника.

Наконец, возьмем несколько кусков провода  одинаковой длины и одинакового  сечения, но сделанных их разного  материала, и увидим, что ток через  них будет разным. Через медный провод ток будет самым большим, через алюминиевый - поменьше, еще  меньше - через железный, и совсем маленький - через нихромовый (нихром - сплав никеля и хрома). Значит сопротивление  зависит и от материала проводника.

     Эти экспериментальные зависимости  можно объединить в одной формуле.