Co to jest opór elektryczny?

Fizyka jest pełna pojęć, które trudno sobie wyobrazić. Żywym tego przykładem jest temat elektryczności. Niemal wszystkie zjawiska i terminy tam występujące są trudne do zobaczenia lub wyobrażenia.

Co to jest opór elektryczny? Skąd się bierze? Dlaczego występuje stres? I dlaczego prąd ma moc? Istnieje nieskończona liczba pytań. Konieczne jest zrozumienie wszystkiego w porządku. I dobrze byłoby zacząć od oporu.

Co dzieje się w przewodniku, gdy przepływa przez niego prąd?

Istnieją sytuacje, w których materiał o zdolności przewodzącej znajduje się między dwoma biegunami pola elektrycznego: dodatnim i ujemnym. A potem idzie prąd elektryczny. Przejawia się to w fakcie, że wolne elektrony rozpoczynają ruch kierunkowy. Ponieważ mają ładunek ujemny, ich ruch odbywa się w jednym kierunku - do plusa. Co ciekawe, dla kierunku prądu elektrycznego zwyczajowo wskazuje się inny - od plusa do minus. Podczas ruchu elektrony uderzają w atomy materii i przekazują im część swojej energii. To wyjaśnia, że ​​przewodnik zawarty w sieci się nagrzewa. A same elektrony zwalniają. Ale pole elektryczne przyspiesza je ponownie, więc znowu pędzą do plusa. Proces ten odbywa się w nieskończoność, o ile pole elektryczne wokół dyrygenta. Okazuje się, że to elektrony doświadczają oporu prądu elektrycznego. Oznacza to, że im więcej napotykają przeszkód, tym wyższa wartość tej ilości.

Co to jest opór elektryczny?

Można ją określić na podstawie dwóch pozycji. Pierwsza związana jest z formułą dotyczącą prawa Ohma. I brzmi to tak: oporność elektryczna jest wielkością fizyczną, którą określa się jako stosunek napięcia w przewodzie do natężenia płynącego w nim prądu. Notacja matematyczna jest trochę niższa.

Drugi opiera się na właściwościach ciała. Opór elektryczny przewodnika jest wielkością fizyczną, która wskazuje na właściwość ciała do zamiany energii elektrycznej na ciepło. Oba te stwierdzenia są prawdziwe. Tylko w szkolnym kursie najczęściej zatrzymują się na zapamiętywaniu pierwszego. Ilość do zbadania jest oznaczona literą R. Jednostki, w których mierzy się rezystancję elektryczną, to Ohm.

Przez jakie formuły można je znaleźć?

Najsłynniejszy wywodzi się z prawa Ohma dla łańcucha. Łączy w sobie prąd elektryczny, napięcie, rezystancję. Wygląda to tak:

To jest wzór 1.
Drugi bierze pod uwagę fakt, że opór zależy od parametrów przewodnika:

Ta formuła ma numer 2. Zawiera następujący zapis:

Rezystywność elektryczna jest wielkością fizyczną, która jest równa oporowi materiału o długości 1 mi powierzchni przekroju 1 m2.

Tabela pokazuje jednostkę systemu rezystywności. W rzeczywistych sytuacjach nie ma czegoś takiego, że sekcja jest mierzona w metrach kwadratowych. Prawie zawsze milimetry kwadratowe. Dlatego rezystywność jest wygodniejsza w przyjęciu Ohma * mm ² / m, a powierzchnia jest zamieniana w mm ² .

Na czym i w jaki sposób zależy opór?

Po pierwsze, od substancji, z której wykonany jest przewodnik. Im większa wartość oporu elektrycznego, tym gorszy będzie prąd.

Po drugie, długość drutu. I tutaj zależność jest bezpośrednia. Wraz ze wzrostem długości wzrasta opór.

Po trzecie, na grubości. Im grubszy przewód, tym mniejszy opór.

I wreszcie, czwarty, o temperaturze przewodnika. I tutaj wszystko nie jest tak jasne. Jeśli mówimy o metalach, ich oporność elektryczna wzrasta w miarę ich ogrzewania. Wyjątek stanowią niektóre specjalne stopy - ich oporność praktycznie nie zmienia się po podgrzaniu. Należą do nich: constantan, nickeline i manganin. Gdy ciecze się nagrzewają, ich opór maleje.

Jakie są rezystory?

To jest przedmiot zawarty w obwód elektryczny. Ma bardzo specyficzny opór. To właśnie wykorzystuje się w schematach. Obowiązuje zwykle podział rezystorów na dwa typy: stały i zmienny. Ich nazwa jest związana z tym, czy można zmienić ich opór. Pierwszy - stały - nie pozwala w żaden sposób zmienić wartości nominalnej oporu. Pozostaje niezmieniony. Drugi - zmienne - umożliwiają dokonywanie regulacji, zmieniając opór w zależności od potrzeb danego obwodu. W elektronice jest inny typ - trymery. Ich opór zmienia się tylko w momencie, gdy trzeba wyregulować urządzenie, a następnie pozostaje stały.

Jak wygląda rezystor na obwodach?

Prostokąt z dwoma wyjściami z wąskich boków. To jest stały rezystor. Jeśli na trzeciej stronie zostanie narysowana strzałka, to jest już zmienna. Ponadto rezystor jest również podpisany na obwodach. Wewnątrz tego prostokąta. Zwykle po prostu liczby lub z nazwą, jeśli są bardzo duże.

Czym jest izolacja i dlaczego powinna być mierzona?

Jego celem jest zapewnienie bezpieczeństwa elektrycznego. Podstawową cechą charakterystyczną jest rezystancja izolacji elektrycznej. Nie pozwala na przepływ niebezpiecznego prądu przez ludzkie ciało.

Istnieją cztery rodzaje izolacji:

• działa - jego celem jest zapewnienie normalnego funkcjonowania sprzętu, dlatego nie zawsze zapewnia on wystarczający poziom ochrony człowieka;
• dodatek jest dodatkiem do pierwszego gatunku i chroni ludzi;
• podwójny łączy dwa pierwsze rodzaje izolacji;
• wzmocniony, który jest ulepszoną formą pracy, jest równie niezawodny jak dodatkowy.

Wszystkie urządzenia, które mają cel domowy, muszą być wyposażone w podwójną lub wzmocnioną izolację. Ponadto musi mieć takie cechy, aby wytrzymać wszelkie obciążenia mechaniczne, elektryczne i termiczne.

Z biegiem czasu izolacja starzeje się, a jej parametry ulegają pogorszeniu. To wyjaśnia fakt, że wymaga regularnych kontroli. Jego celem jest eliminacja defektów, a także pomiar ich aktywnego oporu. Aby to zrobić, użyj specjalnego urządzenia - megaomomierza.

Przykłady problemów z rozwiązaniami

Warunek 1: Wymagane jest określenie oporu elektrycznego drutu żelaznego, który ma długość 200 mi przekrój poprzeczny 5 mm².

Decyzja. Musisz użyć drugiej formuły. Jest tylko nieznany rezystywność. Ale widać to w tabeli. Jest równa 0,098 oma * mm / m ² . Teraz wystarczy tylko podstawić wartości w formule i liczyć:

R = 0,098 * 200/5 = 3,92 oma.

Odpowiedź: opór wynosi około 4 omy.

Warunek 2: obliczyć opór elektryczny przewodu wykonanego z aluminium, jeżeli jego długość wynosi 2 km, a powierzchnia przekroju poprzecznego wynosi 2,5 mm².

Decyzja. Podobnie jak w przypadku pierwszego zadania, rezystywność wynosi 0,028 oma * mm / m ² . Aby uzyskać właściwą odpowiedź, musisz przeliczyć kilometry na metry: 2 km = 2000 m. Teraz możemy założyć:

R = 0,028 * 2000 / 2,5 = 22,4 oma.

Odpowiedź : R = 22,4 oma.

Warunek 3: Jak długo potrzebny jest drut, jeśli jego rezystancja powinna wynosić 30 omów? Znany z obszaru przekroju - 0,2 mm², a materiał jest niklem.

Decyzja. Z tej samej formuły oporu można uzyskać wyrażenie długości drutu:

l = (R * S) / ρ. Wszystko jest znane, z wyjątkiem oporności, którą należy pobrać ze stołu: 0,45 Ω * mm ² / m. Po podstawieniu i obliczeniach okazuje się, że l = 13,33 m.

Odpowiedź: przybliżona długość wynosi 13 m.

Warunek 4: określić materiał, z którego wykonany jest rezystor, jeżeli jego długość wynosi 40 m, rezystancja wynosi 16 omów, a przekrój 0,5 mm².

Decyzja. Podobnie jak w przypadku trzeciego problemu, wzór na rezystywność wyraża się:

ρ = (R * S) / l. Podstawienie wartości i obliczeń daje następujący wynik: ρ = 0,2 Ω * mm ² / m. Ta konkretna wartość rezystancji jest typowa dla ołowiu.

Odpowiedź brzmi : ołów.