Električni upor žic
Pojem električnega upora in prevodnosti
Vsako telo, skozi katerega teče električni tok, ima proti njemu določen upor. Lastnost prevodnega materiala, da prepreči prehod električnega toka skozenj, se imenuje električni upor.
Elektronska teorija na ta način pojasnjuje naravo električnega upora kovinskih prevodnikov. Prosti elektroni, ko se premikajo po žici, na svoji poti neštetokrat naletijo na atome in druge elektrone in v interakciji z njimi neizogibno izgubijo del svoje energije. Elektroni vseeno doživljajo upor pri svojem gibanju. Različni kovinski vodniki z različno atomsko strukturo imajo različno odpornost proti električnemu toku.
Popolnoma enako pojasnjuje odpornost tekočih prevodnikov in plinov na prehod električnega toka. Vendar ne smemo pozabiti, da v teh snoveh med gibanjem ne naletijo na upor elektroni, temveč nabiti delci molekul.
Odpornost označujemo z latiničnimi črkami R ali r.
Ohm je vzet kot enota električnega upora.
Ohm je upornost stebra živega srebra z višino 106,3 cm s presekom 1 mm2 pri temperaturi 0 ° C.
Če je na primer električni upor žice 4 ohme, potem je zapisan takole: R = 4 ohme ali r = 4 ohme.
Za merjenje uporov velikih vrednosti se uporablja enota, imenovana megohm.
En megohm je enak milijonu ohmov.
Čim večji je upor žice, tem slabše prevaja električni tok, in nasprotno, čim manjši je upor žice, tem lažje prehaja električni tok skozi to žico.
Zato je za značilnosti prevodnika (z vidika prehoda električnega toka skozi njega) mogoče upoštevati ne le njegov upor, temveč tudi vrednost, inverzno od upora in imenovano prevodnost.
Električna prevodnost se imenuje sposobnost materiala, da skozi sebe prepušča električni tok.
Ker je prevodnost recipročna vrednost upora, jo izražamo kot 1 /R, prevodnost označujemo z latinsko črko g.
Vpliv materiala prevodnika, njegovih dimenzij in temperature okolja na vrednost električnega upora
Odpornost različnih žic je odvisna od materiala, iz katerega so izdelane. Za karakterizacijo električnega upora različnih materialov je koncept tako imenovanega Odpornost.
Odpornost se imenuje upor žice z dolžino 1 m in površino prečnega prereza 1 mm2. Upornost označujemo z grško črko r. Vsak material, iz katerega je izdelan prevodnik, ima svoj specifični upor.
Na primer, upornost bakra je 0,017, kar pomeni, da ima bakrena žica dolžine 1 m in preseka 1 mm2 upornost 0,017 ohmov. Upornost aluminija je 0,03, upornost železa je 0,12, upornost konstantana je 0,48 in upornost nikroma je 1-1,1.
Več o tem preberite tukaj: Kaj je električni upor?
Upor žice je neposredno sorazmeren z njeno dolžino, to je, daljša kot je žica, večji je njen električni upor.
Upor žice je obratno sorazmeren s površino njenega preseka, to je, da debelejša je žica, manjši je njen upor in obratno, tanjša kot je žica, večji je njen upor.
Da bi bolje razumeli to razmerje, si predstavljajte dva para povezanih žil, pri čemer ima en par posod tanko povezovalno cev, drugi pa debelo. Jasno je, da ko je ena od posod (vsak par) napolnjena z vodo, bo njen prenos v drugo posodo skozi debelo cev potekal veliko hitreje kot skozi tanko, tj. debela cev bo imela manjši upor proti toku vode. Podobno je, da električni tok lažje prehaja skozi debelo žico kot skozi tanko, to pomeni, da ima prva manjši upor kot druga.
Električna upornost prevodnika je enaka specifični upornosti materiala, iz katerega je ta prevodnik izdelan, pomnoženi z dolžino prevodnika in deljeni s površino prečnega prereza dirigent:
R = p l / S,
kjer - R - odpornost žice, ohm, l - dolžina v žici v m, C - površina prečnega prereza žice, mm2.
Površina prečnega prereza okrogle žice, izračunana po formuli:
S = Pi xd2 / 4
kjer je Pi konstantna vrednost, enaka 3,14; d - premer žice.
In tako je določena dolžina žice:
l = S R / p,
Ta formula omogoča določitev dolžine žice, njenega preseka in odpornosti, če so znane druge količine, vključene v formulo.
Če je treba določiti površino prečnega prereza žice, potem formula vodi do naslednje oblike:
S = p l / R
S pretvorbo iste formule in reševanjem enakosti glede na p najdemo upor žice:
R = R S / l
Slednjo formulo je treba uporabiti v primerih, ko so upornost in dimenzije prevodnika znani, njegov material pa ni znan, poleg tega pa ga je težko določiti po videzu. Da bi to naredili, je potrebno določiti odpornost žice in s pomočjo tabele poiskati material s takšno odpornostjo.
Drugi dejavnik, ki vpliva na odpornost žic, je temperatura.
Ugotovljeno je bilo, da se s povišanjem temperature odpornost kovinskih žic poveča, z znižanjem pa zmanjša. To povečanje ali zmanjšanje upora za vodnike iz čiste kovine je skoraj enako in v povprečju znaša 0,4 % na 1 °C ... Upornost tekočih vodnikov in premoga se zmanjšuje z naraščajočo temperaturo.
Elektronska teorija strukture snovi daje naslednjo razlago za povečanje upora kovinskih prevodnikov z naraščajočo temperaturo.Pri segrevanju prevodnik prejme toplotno energijo, ki se neizogibno prenaša na vse atome snovi, zaradi česar se intenzivnost njihovega gibanja poveča. Povečano gibanje atomov ustvarja večji upor proti usmerjenemu gibanju prostih elektronov, zato se poveča upor prevodnika. Z nižanjem temperature se ustvarijo boljši pogoji za usmerjeno gibanje elektronov in zmanjša se upor prevodnika. To pojasnjuje zanimiv pojav - superprevodnost kovin.
Superprevodnost Zmanjšanje odpornosti kovin na nič se pojavi pri ogromni negativni temperaturi -273 ° ° Tako imenovana absolutna ničla. Pri temperaturi absolutne ničle se zdi, da kovinski atomi zmrznejo na mestu, popolnoma nemoteno zaradi gibanja elektronov.