Vadu elektriskā pretestība

Elektriskās pretestības un vadītspējas jēdziens

Jebkuram ķermenim, caur kuru plūst elektriskā strāva, ir noteikta pretestība. Vadoša materiāla īpašību novērst elektriskās strāvas iekļūšanu caur to sauc par elektrisko pretestību.

Elektronikas teorija šādā veidā izskaidro metālisko vadītāju elektriskās pretestības būtību. Brīvie elektroni, pārvietojoties pa vadu, neskaitāmas reizes savā ceļā sastopas ar atomiem un citiem elektroniem un, mijiedarbojoties ar tiem, neizbēgami zaudē daļu savas enerģijas. Elektroni jebkurā gadījumā izjūt pretestību to kustībai. Dažādiem metāla vadītājiem ar atšķirīgu atomu struktūru ir atšķirīga pretestība pret elektrisko strāvu.

Tieši tas pats izskaidro šķidruma vadītāju un gāzu pretestību elektriskās strāvas pārejai. Tomēr nedrīkst aizmirst, ka šajās vielās pretestību to kustības laikā sastopas nevis elektroni, bet gan lādētas molekulu daļiņas.

Pretestību apzīmē ar latīņu burtiem R vai r.

Omu ņem par elektriskās pretestības vienību.

Oms ir 106,3 cm augstas dzīvsudraba kolonnas ar šķērsgriezumu 1 mm2 pretestība 0 ° C temperatūrā.

Ja, piemēram, stieples elektriskā pretestība ir 4 omi, tad to raksta šādi: R = 4 omi vai r = 4 omi.

Lielas vērtības pretestības mērīšanai tiek izmantota vienība, ko sauc par megohmu.

Viens megohms ir vienāds ar vienu miljonu omu.

Jo lielāka ir stieples pretestība, jo sliktāk tas vada elektrisko strāvu, un otrādi, jo mazāka ir vada pretestība, jo vieglāk elektriskā strāva iziet caur šo vadu.

Tāpēc vadītāja raksturlielumiem (no elektriskās strāvas caurlaidības viedokļa) var ņemt vērā ne tikai tā pretestību, bet arī pretestības apgriezto vērtību, ko sauc par vadītspēju.

Elektrisko vadītspēju sauc par materiāla spēju izlaist caur sevi elektrisko strāvu.

Tā kā vadītspēja ir pretestības apgrieztā vērtība, to izsaka kā 1 /R, vadītspēju apzīmē ar latīņu burtu g.

Vadītāja materiāla, tā izmēru un apkārtējās vides temperatūras ietekme uz elektriskās pretestības vērtību

Dažādu vadu pretestība ir atkarīga no materiāla, no kura tie ir izgatavoti. Lai raksturotu dažādu materiālu elektrisko pretestību, jēdziens t.s Pretestība.

Pretestību sauc par stieples, kuras garums ir 1 m un šķērsgriezuma laukums 1 mm2, pretestību. Pretestību apzīmē ar grieķu burtu r. Katram materiālam, no kura izgatavots vadītājs, ir sava specifiskā pretestība.

Piemēram, vara pretestība ir 0,017, tas ir, vara stieple, kuras garums ir 1 m un šķērsgriezums ir 1 mm2, ir 0,017 omi. Alumīnija pretestība ir 0,03, dzelzs pretestība ir 0,12, konstantāna pretestība ir 0,48 un nihroma pretestība ir 1-1,1.

Vairāk par to lasiet šeit: Kas ir elektriskā pretestība?

Vada pretestība ir tieši proporcionāla tā garumam, tas ir, jo garāks vads, jo lielāka ir tā elektriskā pretestība.

Stieples pretestība ir apgriezti proporcionāla tās šķērsgriezuma laukumam, tas ir, jo biezāks ir vads, jo mazāka ir tā pretestība, un otrādi, jo plānāks ir vads, jo lielāka ir tā pretestība.

Lai labāk izprastu šīs attiecības, iedomājieties divus kuģu pārus, kas savienojas, vienam asinsvadu pārim ir plāna savienojošā caurule, bet otram - bieza. Ir skaidrs, ka tad, kad viens no traukiem (katrs pāris) ir piepildīts ar ūdeni, tā pārnešana uz citu trauku pa biezu cauruli notiks daudz ātrāk nekā caur tievu, t.i. biezai caurulei būs mazāka pretestība ūdens plūsmai. Tāpat elektriskajai strāvai ir vieglāk iziet cauri biezai stieplei nekā caur tievu, tas ir, pirmajam ir mazāka pretestība nekā otrajam.

Vadītāja elektriskā pretestība ir vienāda ar materiāla īpatnējo pretestību, no kura šis vadītājs ir izgatavots, reizināts ar vadītāja garumu un dalīts ar vadītāja šķērsgriezuma laukumu. diriģents:

R = p l / S,

kur — R — stieples pretestība, omi, l — garums vadā m, C — stieples šķērsgriezuma laukums, mm2.

Apaļas stieples šķērsgriezuma laukums, ko aprēķina pēc formulas:

S = Pi xd2/4

kur Pi ir nemainīga vērtība, kas vienāda ar 3,14; d — stieples diametrs.

Un šādi tiek noteikts stieples garums:

l = S R / p,

Šī formula dod iespēju noteikt stieples garumu, šķērsgriezumu un pretestību, ja ir zināmi citi formulā iekļautie lielumi.

Ja nepieciešams noteikt stieples šķērsgriezuma laukumu, tad formula ved uz šādu formu:

S = p l / R

Pārveidojot to pašu formulu un atrisinot vienādību p izteiksmē, mēs atrodam stieples pretestību:

R = R S / l

Pēdējā formula ir jāizmanto gadījumos, kad ir zināma vadītāja pretestība un izmēri, bet nav zināms tā materiāls, turklāt to ir grūti noteikt pēc izskata. Lai to izdarītu, ir jānosaka stieples pretestība un, izmantojot tabulu, jāatrod materiāls ar šādu pretestību.

Vēl viens faktors, kas ietekmē vadu pretestību, ir temperatūra.

Ir konstatēts, ka, paaugstinoties temperatūrai, metāla stiepļu pretestība palielinās, bet, samazinoties, tā samazinās. Šis pretestības pieaugums vai samazinājums tīra metāla vadītājiem ir gandrīz vienāds un vidēji ir 0,4% uz 1 °C... Šķidrumu vadītāju un akmeņogļu pretestība samazinās, palielinoties temperatūrai.

Vielas struktūras elektroniskā teorija sniedz šādu skaidrojumu metāla vadītāju pretestības pieaugumam, palielinoties temperatūrai.Sildot, vadītājs saņem siltumenerģiju, kas neizbēgami tiek pārnesta uz visiem vielas atomiem, kā rezultātā palielinās to kustības intensitāte. Palielināta atomu kustība rada lielāku pretestību brīvo elektronu virzītai kustībai, tāpēc vadītāja pretestība palielinās. Temperatūrai pazeminoties, tiek radīti labāki apstākļi elektronu virzienam kustībai un samazinās vadītāja pretestība. Tas izskaidro interesantu parādību - metālu supravadītspēju.

Supravadītspēja Metālu pretestības samazināšana līdz nullei notiek pie milzīgas negatīvas temperatūras -273° ° Tā sauktā absolūtā nulle. Absolūtās nulles temperatūrā šķiet, ka metāla atomi sasalst savā vietā, tos pilnībā netraucē elektronu kustība.