Электрическая цепь и электрическое сопротивление

Электрической цепью называется путь, по которому проходит электрический ток. Чтобы по электрической цепи проходил ток, она должна быть замкнутой. Простейшая электрическая цепь состоит из трех основных частей: источника электрического тока, приемника (потребителя) электрического тока и системы соединительных проводов с вспомогательными приборами (включатели и переключатели тока, измерительные приборы и т. п.).

В качестве источников электрического тока могут служить: механические — электрические генераторы, в которых механи¬ческая энергия преобразуется в электрическую; химические— гальванические элементы и аккумуляторы, в которых химическая энергия преобразуется в электрическую; тепловые — термоэлементы, преобразующие тепловую энергию в электрическую; лучевые — фотоэлементы, преобразующие световую энергию в электрическую.

Приемниками электрического тока могут служить электродвигатели, электролампы, электронагревательные приборы и т. п. Часть электрической цепи, состоящая из приемников электрической энергии и соединительных проводов, называется внешней цепью. Токопроводящие пути самого источника электрической энергии называются внутренней цепью.

Если оборвать электрическую цепь на каком-либо участке, то ток по всей цепи прекращается. Замыкание и размыкание цепи осуществляется выключателем или рубильником.

Для измерения величин, характеризующих электрический ток, в цепь могут быть включены измерительные приборы.

Все вещества обладают различной способностью оказывать сопротивление прохождению электрического тока. Эта способность веществ оказывать сопротивление прохождению электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Величина сопротивления измеряется в омах и обозначается буквой R или r. За 1 ом принято сопротивление ртутного столба длиной 106,3 см и поперечным сечением 1 мм² при 0°С.

В практике применяются также единицы электрического сопротивления килоом (1 ком=1000 ом) и мегом (1 Мом=1 000 000 ом).

Величина сопротивления зависит от длины, поперечного сечения и материала, из которого изготовлен проводник. Эта зависимость выражается следующей формулой:

где R — сопротивление проводника, ом;

р — удельное сопротивление материала проводника, ом • мм

2/м;

I — длина проводника, м;

S — поперечное сечение проводника, мм².

Как видно из формулы, чем длиннее проводник и меньше его поперечное сечение, тем больше его сопротивление.

Удельным сопротивлением материала называется сопротивление проводника из данного материала длиной в 1 м и поперечным сечением 1 мм² при 0°С. Обычно различные проводники сравниваются по этому показателю. Например, серебро, медь, алюминий обладают небольшим сопротивлением, а такие сплавы, как константан (сплав меди, никеля и марганца), нихром (сплав никеля, хрома, железа, марганца), никелин и другие обладают сопротивлением значительно большим.

Помимо размеров и материала, на сопротивление проводника влияет его температура. Так, почти у всех металлических проводников при повышении температуры сопротивление увеличивается. И только вышеперечисленные сплавы: константан, нихром, никелин и другие практически почти не изменяют своего сопротивления при нагревании и способны выдерживать высокие температуры, благодаря чему эти сплавы и получили широкое применение в электротехнике.

Закон ома. Соединение сопротивлений

Зависимость между величинами, характеризующими электрическую цепь, т.е. силой тока, э. д. с. и сопротивлением, устанавливается законом Ома, который формулируется следующим образом:

сила тока в замкнутой неразветвленной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.

Закон Ома выражается формулой:

где I — сила тока, а;
Е — э. д. с. источника электрической энергии, в;
R — сопротивление внешнего участка цепи, ом;
r— сопротивление внутреннего участка цепи, ом.
Эта формула может быть записана и в таком виде:

т. е. электродвижущая сила, создаваемая источником электрической энергии, равна величине тока, умноженной на общее сопротивление цепи, и складывается из двух слагаемых, из которых первое (IR) представляет собой разность потенциалов на зажимах внешнего сопротивления, называется напряжением на зажимах внешней цепи и обозначается через U, а второе слагаемое (Ir) носит название падения напряжения на внутреннем участке цепи.

Для внешней цепи и для отдельных ее участков закон Ома обычно записывается в следующем виде:

т. е. сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи.

Различные сопротивления в электрическую цепь можно включить последовательно, параллельно и смешанным способом (рис. 159).

Последовательным соединением сопротивлений называют такое соединение, когда конец одного сопротивления соединяют с началом второго, конец второго с началом третьего и т. д., а конец последнего и начало первого сопротивлений подключаются к зажимам источника тока (см. 159, а). Основным свойством последовательного соединения является то, что при таком соединении сила тока во всех сопротивлениях внешней и внутренней цепи одинакова и согласно закону Ома

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех соединенных сопротивлений, т. е.

Напряжение на зажимах источника тока при последовательно соединенных сопротивлениях равно произведению величины тока на сопротивление внешнего участка цепи. Обозначив через U

1, U₂, U₃, U₄, напряжения на концах каждого сопротивления, получим:

а следовательно,

Напряжение на полюсах источника тока при последовательном соединении сопротивлений равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

Параллельным, соединением сопротивлений называется такое соединение, при котором начала всех сопротивлений соединяются в один общий узел, а концы — в другой. При этом зажимы источника тока включаются к узлам цепи А и В (рис. 159, б).

Если напряжение между точками А и В равно U, то такое же напряжение будет между началом и концом каждого сопротивления. Тогда для каждого участка цепи по закону Ома можно написать:

т. е. при параллельно соединенных сопротивлениях ток будет больше там, где меньше сопротивление.

Основным свойством параллельного соединения является то, что в каждом разветвлении цепи устанавливается своя сила тока, обратно пропорциональная сопротивлению данного участка цепи.

В точке В ток разветвляется в нескольких направлениях (на несколько ветвей), а в сумме он равен I. Поэтому при параллельном соединении нескольких сопротивлений ток, подведенный к этим сопротивлениям, равен сумме токов во всех сопротивлениях:

Для определения общего сопротивления параллельной цепи пользуются следующим соотношением: общая проводимость (обратная величина сопротивлению) параллельной цепи равна сумме проводимостей отдельных разветвлений цепи, т. е.

Если в электрической цепи часть сопротивлений включена последовательно, а часть параллельно, то такое соединение называется смешанным. На рис. 159, в сопротивления R ₁и R₂ соединены последовательно, a R₃ и R₄ — параллельно.

Похожие статьи

Удельное электрическое сопротивление — это… Что такое Удельное электрическое сопротивление?

Удельное электрическое сопротивление, или просто удельное сопротивление вещества характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока.

Единица измерения удельного сопротивления в Международной системе единиц (СИ) — Ом·м; также измеряется в Ом·см и Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в СИ: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 м².

В технике часто применяется в миллион раз меньшая производная единица: Ом·мм²/м, равная 10⁻⁶ от 1 Ом·м: 1 Ом·м = 1·10⁶ Ом·мм²/м. Физический смысл удельного сопротивления в технике: сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 кв.мм.

Величина удельного сопротивления обозначается греческой буквой .

Сопротивление проводника с удельным сопротивлением , длиной и площадью сечения может быть рассчитано по формуле

Обобщение понятия удельного сопротивления

Удельное сопротивление можно определить также для неоднородного материала, свойства которого меняются от точки к точке. В этом случае оно является не константой, а скалярной функцией — коэффициентом, связывающим напряжённость электрического поля и плотность тока в данной точке

Эта формула справедлива для неоднородного, но изотропного вещества. Вещество может быть и анизотропно (большинство кристаллов, намагниченная плазма и т. д.), то есть его свойства зависят от направления (вообще говоря, в нём векторы тока и напряжённости электрического поля в данной точке не сонаправлены). В этом случае удельное сопротивление является зависящим от координат тензором второго ранга:

Удельное электрическое сопротивление металлов и сплавов, применяемых в электротехнике

Металл ρ, Ом·мм2/м Серебро 0,016 Медь 0,0175 Золото 0,023 Алюминий 0,0271 Иридий 0,0474 Молибден 0,054 Вольфрам 0,055 Цинк 0,059 Никель 0,087 Железо 0,098 Платина 0,107 Олово 0,12 Свинец 0,205 Титан 0,5562 — 0,7837 Висмут 1,2

Сплав ρ, Ом·мм2/м Сталь 0,1400 Никелин 0,42 Константан 0,5 Манганин 0,43…0,51 Нихром 1,05…1,4 Фехраль 1,15…1,35 Хромаль 1,3…1,5 Латунь 0,07…0,08

Значения даны при температуре t = 20° C. Сопротивления сплавов зависят от их точного состава и могут варьироваться.

Тонкие плёнки

Удельное сопротивление в тонких плёнках (когда толщина образца много меньше расстояния между контактами) характеризуется «удельным сопротивлением на квадрат», . В этом случае удельное сопротивление не зависит от линейных размеров образца если он имеет форму прямоугольника, а только от отношения (длины к ширине) L/W: , где R — измеренное сопротивление. В случае если форма образца отличается от прямоугольной используют метод ван дер Пау.

См. также

Ссылки

Конвертер удельного электрического сопротивления • Электротехника • Определения единиц • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Random converter

Определения единиц конвертера «Конвертер удельного электрического сопротивления» Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева Определения единиц конвертера «Конвертер удельного электрического сопротивления» на русском и английском языках ом метр Ом метр (Ом·м) — производная единица удельного электрического сопротивления системы СИ. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один Ом·м, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 метр имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, обладающего хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. ом сантиметр Ом метр (Ом·см) — производная дольная единица удельного электрического сопротивления системы СИ. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один Ом·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. ом дюйм Ом дюйм (Ом·дюйм) — внесистемная единица удельного электрического сопротивления. 1 Ом·дюйм = 0,0254 Ом·м. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один Ом·дюйм, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 дюйм имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противоположных гранях куба. В США в технике чаще применяется единица круговая тысячная Ом на фут. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 фут и площадью токоведущего сечения 1 круговая тысячная дюйма (20 AWG) равно 1 круговой тысячной Ом на фут, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. микроом сантиметр Микроом сантиметр (мкОм·см) — производная дольная единица удельного электрического сопротивления системы СИ. 1 мкОм·см = 10⁻⁸ Ом·м. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один мкОм·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 мкОм при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. микроом дюйм Микроом дюйм (мкОм·дюйм) — внесистемная единица удельного электрического сопротивления. 1 мкОм·дюйм = 2.54·10⁻⁸ Ом·м. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один мкОм·дюйм, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 дюйм имеет сопротивление 1 мкОм при измерении на противоположных гранях куба. В США в технике чаще применяется единица круговой мил Ом на фут. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 фут и площадью токоведущего сечения 1 круговой мил (круговая тысячная дюйма, 20 AWG или диаметром 0,8 мм) равно 1 круговой тысячной Ом на фут, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. абом сантиметр Абом сантиметр (абОм·см) — единица удельного электрического сопротивления системы СГСМ (абсолютная электромагнитная система сантиметр-грамм-секунда). 1 абОм·см = 10⁻¹¹ Ом·м. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один абОм·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 абОм при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. статом на сантиметр Статом сантиметр (статОм·см) — единица удельного электрического сопротивления системы СГСЭ (абсолютная электростатическая система сантиметр-грамм-секунда). 1 абОм·см = 8,987 ГОм·м. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один статОм·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 статОм при измерении на противоположных гранях куба. В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 1,6·10⁻⁸ Ом·м. В то же время, удельное сопротивление фторопласта, который обладает хорошими диэлектрическими свойствами, равно 10²³ Ом·м. круговой мил ом на фут Круговой мил Ом на фут единица измерения удельного сопротивления в американской системе единиц. Называется также круговая тысячная Ом на фут. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 фут и площадью токоведущего сечения 1 круговая тысячная дюйма (20 AWG или диаметр 0,8 мм) равно 1 круговой тысячной Ом на фут, если его сопротивление равно 1 Ом. ом кв. миллиметр на метр Ом кв. миллиметр на метр (Ом•мм²/м) — производная метрическая единица удельного электрического сопротивления, применяемая в технике. Удельное сопротивление характеризует способность вещества проводить электрический ток и не зависит от формы и размеров вещества. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 м и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом•мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом. Пример: удельное сопротивление серебра, которое является лучшим проводником, равно 0,016 Ом•мм²/м. Преобразовать единицы с помощью конвертера «Конвертер удельного электрического сопротивления» Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

формула, проводников, от чего зависит и в чем измеряется

Проведем простейший эксперимент. К автомобильному аккумулятору с помощью двух коротких проводов подключим лампочку из фары машины. Лампочка светится, и довольно ярко. А теперь ту же лампу подключим гораздо более длинными соединителями. Свет явно стал слабее. В чем дело? В сопротивлении проводов.

Что такое электрическое сопротивление

Существуют разные формулировки описания этого явления. Воспользуемся одной из них:

«Электрическое сопротивление – физическая величина, которое характеризует свойство проводника противодействовать протеканию электротока».

В нашем эксперименте провода, подводящие напряжение от аккумулятора к лампочке, оказывают электросопротивление току, протекающему через замкнутую цепь. От источника напряжения – аккумулятора, через провода – проводники, к нагрузке – лампе.

Физическая сущность явления

При подключении нагрузки к источнику напряжения соединителями, возникает замкнутая цепь, в которой появляется электрическое поле, вызывающее направленное движение электронов металла проводов от отрицательного полюса аккумулятора к положительному. Электроны доставляют электроэнергию от источника к нагрузке, и вызывают свечение спирали лампы. На пути своего движения электроны ударяются об ионы кристаллической решетки проводника, теряют часть энергии, которая идет на нагрев материала соединителей.

Еще одно определение: «Причиной появления электросопротивления является результат взаимодействия потока электронов с молекулами (ионами) из которых состоит проводник».

Важное замечание! Хотя электроны движутся от минуса источника напряжения к плюсу, направление электрического тока исторически считается противоположным — от плюса к минусу.

Ток может протекать не только в твердых материалах, металлах, но и в жидких веществах, растворах солей, кислот, щелочей. Там основным переносчиком энергии являются ионы положительного и отрицательного заряда. Например, в автомобильных аккумуляторах ток проходит через водный раствор серной кислоты.

Измерение сопротивления проводников

За единицу электросопротивления в системе СИ принят 1 Ом. Если воспользоваться законом Ома для участка электрической цепи:

I = U / R,

где:

• I – ток, протекающий в цепи;
• U – напряжение;
• R – электросопротивление.

преобразуя формулу R = U / I, можно сказать, что 1 Ом равен отношению напряжения в 1 Вольт к току в 1 Ампер.

R в данной формуле величина постоянная и не зависит от величин напряжения и тока.

Для более крупных значений применяются единицы:

• 1 кОм = 1 000 Ом;
• 1 МОм = 1 000 000 Ом;
• 1 ГОм = 1 000 000 000 Ом.

От чего зависит электросопротивление проводника

В первую очередь оно зависит от материала, из которого сделан соединитель. Разные металлы по-разному препятствуют прохождению электрического тока.  Известно, что серебро, медь, алюминий хорошо проводят электроток, а сталь значительно хуже.

Существует понятие удельного электросопротивления материала, которое обозначили греческой буквой р (ро).  Эта характеристика зависит только от внутренних свойств вещества, из которого изготовлен проводник. Но его полное сопротивление будет зависть еще и от длины и площади сечения. Вот формула, которая связывает все эти величины:

R = р * L /S,

где:

• р – удельное сопротивление материала;
• L — длина ;
• S – площадь поперечного сечения.

Площадь сечения S в практической электротехнике принято считать в кв.мм., тогда размерность р выражается, как Ом*кв.мм/метр.

Вывод: для уменьшения электросопротивления, а значит и потерь в электроцепи, материал должен иметь минимальное удельное сопротивление, а сам проводник быть, как можно короче и иметь достаточно большое поперечное сечение.

Показатели для твердотельных материалов

Материал	Удельное электросопротивление (Ом*кв.мм/м)	Материал	Удельное электросопротивление (Ом*кв.мм/м)
Серебро	0,016	Никелин (сплав)	0,4
Медь	0,017	Манганин (сплав)	0,43
Золото	0,024	Константан (сплав)	0,5
Алюминий	0,028	Ртуть	0,98
Вольфрам	0,055	Нихром (сплав)	1,1
Сталь	0,1	Фехраль(сплав)	1,3
Свинец	0,21	Графит	13

Из таблицы видно, что для изготовления соединителей, на которых будет теряться минимальное количество электроэнергии, лучше всего подойдут серебро, медь и алюминий, а вот из фехрали и нихрома изготовят термоэлектронагреватели (ТЭНы).

Следует отметить, что все эти значения справедливы для температуры 20⁰ С. При повышении температуры удельное электросопротивление металлов растет, при понижении падает, исключение составляет Константан, его удельная характеристика меняется незначительно.

При сильном понижении температуры, близком к абсолютному нулю, сопротивление металлов может стать нулевым, наступает явление сверхпроводимости. Объясняется это тем, что ионы кристаллической решетки «замерзают», перестают колебаться, и не оказывают электронам помех в их движении.

Показатели для жидких проводников

Удельные электросопротивления растворов солей, кислот и щелочей зависят не только от их химического состава, но и от концентрации раствора. Зависимость от температуры обратная, чем у металлов. При нагреве удельное сопротивление падает, при охлаждении растет. Жидкость может замерзнуть при низких температурах и перестать проводить ток.

Наглядный пример – поведение автомобильных аккумуляторов в сильный мороз. Электролит — раствор серной кислоты, при значительных минусовых температурах (-20, -30С⁰) увеличивает внутреннее электросопротивление аккумулятора, и полноценная отдача тока стартеру становится невозможной.

Электропроводимость

В некоторых случаях удобнее пользоваться понятием проводимости электротока. Это характеристика измеряется в Сименсах (См):

G = 1/ R,

где:

• G – проводимость;
• R – сопротивление,
• а 1 См = 1/ Ом.

Пример из практики

Получив некоторые сведения об электросопротивлении, стоит провести несложный расчет, и выяснить, как влияют характеристики соединителей на параметры электрических цепей.

Вернемся к простейшей электрической схеме, состоящей из аккумулятора, лампочки и проводов:

• Напряжение аккумулятора 12,5 В.
• Лампа имеет мощность 21 Вт.
• Соединители медные, длина 1 метр х 2 шт., сечение 1,5 кв.мм.

Найдем электросопротивление проводов: R = р* L/S. Подставляем наши данные: R = 0,017*2/1,5 = 0,023 Ом.

Найдем сопротивление лампы. Ее электрическая мощность 21 Вт, при подключении к источнику питания 12,5 В. ток в цепи будет равен:

I = P/U,

где:

• I – искомый ток;
• P – мощность лампы;
• U – напряжение источника.

Подставляем числа: I = 21/12,5 = 1,68 А.

Сопротивление лампы находим по закону Ома для участка цепи. Если I = U/R, то R = U/I. Или: R = 12,5/1,68 = 7,44 Ом.

В расчете мы пренебрегли сопротивлением проводов, оно более чем в 300 раз меньше электросопротивления нагрузки.

Найдем потери мощности на проводах и сравним ее с полезной мощностью нагрузки. Нам известен ток в цепи, известны параметры соединителей, найдем мощность, теряющуюся на проводах:

P = U*I,

заменяем в формуле напряжение согласно закону Ома: U = I*R, подставляем в формулу мощности:

P = I*R*I = I² *R.

После подстановки чисел: P = 1,68² *0,023 = 0,065 Вт.

Результат отличный, соединители отнимают у нагрузки всего 0,3% мощности.

Но если подключить лампу через длинные провода, (20 метров), да еще и тонкие, сечение 0,75 кв.мм., то картина изменится. Не повторяя здесь весь расчет, можно отметить, что при таких соединителях эффективная мощность лампы снизится почти на 11%, а потери энергии на проводниках составят уже 6%.

Запомним правило — для уменьшения потерь в электрических сетях необходимо снижать электросопротивление проводов, применять медь или алюминий, по возможности сокращать длину и увеличивать сечения проводников.

Что такое сопротивление: видео

Читайте также:

Основы радиотехники — электрическое сопротивление. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

26 Декабря 2016

3821

И так, мы теперь знаем, как протекает электрический ток. Рассмотрели что такое сила и напряжение тока.
Еще раз  повторим:
Сила тока. Условное обозначение: I. Измеряется в амперах (А).
Напряжение тока. Условное обозначение: U. Измеряется в вольтах (В).

Давайте рассмотрим пример, замкнутой цепи:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Если вы заметили, на этот раз мы добавили в цепь «нагрузку». Нагрузкой может быть любое устройство или элемент (например: лампочка, электродвигатель и т.д.). В этой замкнутой цепи, мы наблюдаем электрический ток, то есть движение заряженных частиц.
А так же есть, какие-то количественные показатели силы тока и напряжения.

При движение через проводник, заряженные частицы встречают сопротивление. Отсюда мы получаем новую для нас величину – сопротивление проводника или электрическое сопротивление.

Исходя из этого, сопротивление проводника – это физическая величина, которая характеризует свойство проводника препятствовать проводить электрический ток. Более простыми словами это величина, которая мешает проводить электрический ток.
Условное обозначение сопротивления: R.
Единица измерения сопротивления – это Ом.

Сопротивление проводника зависит от его материала, длины и площади поперечного сечения. Так же на сопротивление материала может повлиять окружающая среда (температура, свет и т.д.)

Давайте рассмотрим как взаимосвязаны сила тока, напряжение и сопротивление в замкнутой цепи. Мы видим как протекает ток по проводнику через нагрузку, цепь замкнутая. Сопротивление проводника на всем участке одинаковая, а сопротивление нагрузки отличается, оно выше чем у проводника. То есть движению заряженных частиц, в нагрузке препятствии больше, чем в проводнике.

Обратим внимание на движению частиц через проводник и нагрузку:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Можно отметить, что движущихся частиц, через поперечное сечение нагрузки (за определенное время), проходит меньше, чем через проводник. Другими словами, чем больше сопротивление тем меньше сила тока. Что такое сила тока, мы рассмотрели в предыдущей статье.

Обратную картинку можно наблюдать с напряжением, сила с которой происходит движение частиц больше на участке нагрузки, чем в проводнике. Из этого мы получаем, что чем больше сопротивление, тем больше напряжение на участке этой нагрузке:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Зависимость тока и напряжения от сопротивления нагрузки в последующих статьях будут рассмотрены подробнее.

Электрическое сопротивление проводников. Единицы сопротивления

Мы уже говорили о том, что существуют хорошие и плохие проводники. Через некоторые материалы ток идет лучше, т.е. при использовании одного и того же источника, в разных материалах возникает различная сила тока. Поэтому, сила тока в проводнике зависит не только от напряжения, но и от самого проводника. Например, электрическое сопротивление железа больше, чем электрическое сопротивление меди. Поэтому, сила тока в медной проволоке будет больше, чем сила тока в железной проволоке, подключенной к тому же источнику. Единицей измерения электрического сопротивления является ом.

Эта единица измерения была названа в честь ученого Георга Ома, который сформулировал закон, связывающий силу тока, напряжение и сопротивление.

1 Ом — это сопротивление проводника, сила тока в котором составляет 1 А при напряжении 1 В.

Очевидно, что если бы движению электронов ничего не препятствовало, то достаточно было бы один раз подключить проводник к источнику, и ток существовал бы в нем бесконечно долго. Дело в том, что электроны взаимодействуют с ионами внутри проводника, из-за чего их движение замедляется. Соответственно, в единицу времени через поперечное сечение проходит меньший заряд, т.е. уменьшается сила тока. Электрическое сопротивление можно сравнить с трением, которое всегда препятствует движению. Как мы знаем, любое тело быстрее скатится с гладкой поверхности, чем с шершавой. Подобно этому, электроны в плохом проводнике двигаются медленнее, чем в хорошем. Это можно расценивать так: в хорошем проводнике сопротивление относительно мало, а в плохом проводнике — оно относительно велико. В непроводниках, электрическое сопротивление бесконечно большое, поэтому непроводники не проводят ток.

Упражнения.

Задача 1. На рисунке показана схема подключения лампочки к источнику тока. Что произойдёт, если лампочку подключить к этому же источнику, используя более хороший проводник?

Итак, более хороший проводник имеет меньшее сопротивление. Значит, сила тока в этом проводнике будет больше при использовании одного и того же источника. Поскольку напряжение не изменилось, а сила тока возросла — возросла и работа, которую совершает ток в единицу времени. Следовательно, лампочка станет отдавать больше энергии, т.е. станет гореть ярче.

Задача 2. Известно, что через цепь проходит ток силой 3 А. С помощью вольтметра студент измеряет напряжение на концах резистора и получает 6 В. Каково сопротивление этого резистора?

что это такое, единицы измерения, формула расчёта

Что такое удельное сопротивление

Удельное сопротивление (УС) — это свойство вещества оказывать сопротивление электротоку в момент прохождения через него.

Все вещества по способности проводить электрический ток делятся на:

1. Проводники. Проводниками называют вещества, в которых находится большое количество свободных заряженных частиц — электронов. Благодаря наличию таких заряженных частиц, свободно перемещающихся по всему металлическому проводнику, электрическое поле внутри таких веществ отсутствует. Отличными проводниками, например, являются металлы.
2. Полупроводники. Полупроводниками называют такие вещества, которые способны изменять удельное сопротивление в широких пределах и быстро уменьшать его значение с повышением температуры. 

Как образуется в материале проводимость

Причина того, что вещества оказывают сопротивление электрическому току, кроется в том, что движению электрического тока, представляющему собой направленное движение электрических зарядов, мешают ионы кристаллической решетки вещества, движущиеся беспорядочно. Это препятствие или сопротивление электротоку влияет на его скорость — она уменьшается.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Единицы измерения

В физике символом р принято обозначать удельную проводимость вещества.2/м\).

Формула расчета удельного сопротивления

Удельное сопротивление рассчитывается по формуле:

\(p=\frac{R\times S}l\)

Где R — сопротивление проводника, S — площадь его поперечного сечения, l — его длина.

От чего зависит сопротивление

УС зависит от температуры в различных материалах. Но меняется оно по-разному: 

1. В проводниках p с повышением температуры увеличивается.
2. В полупроводниках и диэлектриках p с повышением температуры уменьшается. 

Температурный коэффициент электрического сопротивления — величина, которая учитывает изменение электрического сопротивления от температуры. 

Связь с удельной проводимостью

Удельной электропроводностью называют величину, обратную удельному сопротивлению. Она обозначается символом k и измеряется в сименс/м.

Взаимосвязь двух величин выражает формула:

\(p=\frac1k\)

Электрическое сопротивление является свойством проводника и зависит от материала, размеров и формы вещества. 

Удельное электрическое сопротивление — это свойство только вещества.

Удельное сопротивление различных материалов

В таблице приведены значения УС некоторых веществ:

Опытным путём было установлено, что у металлов удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается. Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.

Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.

Электрическое сопротивление — обзор

1.3.3 Термометры сопротивления (XBT)

Поскольку электрическое сопротивление металлов и других материалов изменяется в зависимости от температуры, эти материалы можно использовать в качестве датчиков температуры. Сопротивление (R) большинства металлов зависит от температуры ( T ) и может быть выражено как полином

(1,4) R = R0 (1 + aT + bT2 + cT3 +…)

, где a , b и c — константы, а R ₀ — сопротивление при T = 0 ° C.На практике обычно предполагается, что реакция линейна в некотором ограниченном диапазоне температур, а пропорциональность может быть задана значением коэффициента a (называемого коэффициентом температурного сопротивления). Наиболее часто используемые металлы — это медь, платина и никель, которые имеют температурные коэффициенты и , равные 0,0043, 0,0039 и 0,0066 / ° C соответственно. Из них медь имеет наиболее линейный отклик, но ее сопротивление низкое, поэтому для теплового элемента потребуется много витков тонкой проволоки и, следовательно, его производство будет дорогостоящим.Никель обладает очень высоким сопротивлением, но резко отклоняется от линейности. Платина, имеющая относительно высокий уровень сопротивления, очень стабильна и имеет относительно линейное поведение. По этим причинам платиновые термометры сопротивления стали стандартом, по которому определяется международная шкала температуры. Платиновые термометры также широко используются в качестве лабораторных калибровочных эталонов и имеют точность 0,001 ° C.

Полупроводники образуют еще один класс резистивных материалов, используемых для измерения температуры.Это смеси оксидов металлов, таких как никель, кобальт и марганец, которые формуются при высоком давлении с последующим спеканием (т.е. нагреванием до начала плавления). Типы полупроводников, используемых для океанографических измерений, обычно называют термисторами. Эти термисторы имеют следующие преимущества: (1) коэффициент температурного сопротивления -0,05 / ° C примерно в 10 раз больше, чем у меди; и (2) термисторы могут быть изготовлены с высоким сопротивлением для очень малых физических размеров.

Температурный коэффициент термисторов отрицательный, что означает, что сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Этот температурный коэффициент не является постоянным, за исключением очень малых температурных диапазонов; следовательно, изменение сопротивления с температурой не является линейным. Вместо этого связь между сопротивлением и температурой определяется выражением

(1,5) R (T) = R0exp [β (T − 1 − T0−1)]

, где R ₀ = R ( T ₀ ) — условный температурный коэффициент сопротивления, T и T ₀ — абсолютные температуры (K) с соответствующими значениями сопротивления R ( T ) и R ₀ , а постоянная β определяется энергией, необходимой для генерации и перемещения носителей заряда, ответственных за электрическую проводимость.(По мере увеличения β материал становится более проводящим.) Таким образом, мы имеем соотношение, согласно которому температура T может быть вычислена из измерения сопротивления R ( T ).

Термисторы чаще всего используются в океанографии в XBT. XBT был разработан, чтобы обеспечить устройство для профилирования температуры в верхних слоях океана, которое работало во время движения корабля. Решающим событием стала концепция измерения глубины с использованием затраченного времени для известной скорости падения «свободно падающего» зонда.Для обеспечения «свободного падения», независимо от движения корабля, кабель передачи данных изготовлен из тонкой медной проволоки с катушками подачи как в датчике, так и в спусковом контейнере (рис. 1.5). Детали возможности измерения глубины с помощью XBT будут обсуждаться и оцениваться в разделе, посвященном измерениям глубины / давления.

РИСУНОК 1.5. Покомпонентное изображение XBT Sippican Oceanographic, Inc., показывающее катушку и канистру. XBT, Раздвижной батитермограф.

В датчиках XBT используется термистор, помещенный в носик датчика в качестве чувствительного к температуре элемента.По данным производителя (Sippican Corp .; Марион, Массачусетс, США), точность этой системы составляет ± 0,1 ° C. Этот показатель определяется на основе характеристик партии полупроводникового материала, который имеет известные температурно-резистивные ( R – T ) свойства. Чтобы обеспечить заданное сопротивление при стандартной температуре, отдельные термисторы прецизионно заземлены, а термисторы зонда XBT заземлены таким образом, чтобы обеспечить сопротивление 5000 Ом (здесь Ω — символ единицы Ом) при 25 ° C (Георги и др., 1980). Если основной источник изменчивости XBT от датчика к датчику можно отнести к неточному измельчению, то калибровки по одной точке должно быть достаточно, чтобы уменьшить эту изменчивость в результирующих температурах. Такая калибровка была проведена Георгием и др. (1980) как в море, так и в лаборатории.

Чтобы оценить влияние случайных ошибок на процедуру калибровки, 12 датчиков были откалиброваны повторно. Средняя разница между измеренной температурой и температурой ванны составила ± 0,045 ° C со стандартным отклонением 0.01 ° С. Для общего калибровочного сравнения было исследовано 18 случаев зондов (12 зондов в коробке). Шесть ящиков T7 (пригодных для 800 м и скорости судна до 30 узлов) и два ящика T6 (пригодных для 500 м и менее 15 узлов) были недавно закуплены у Sippican, а оставшиеся 10 ящиков T4 (пригодны для 500 м до 30 узлов) были получены из большого пула зондов XBT, изготовленных в 1970 году для ВМС США. Общее среднее стандартное отклонение для датчиков составляло 0,023 ° C, которое затем снижается до 0.021 ° C, если принять во внимание вариативность, присущую процедуре калибровки.

Было проведено отдельное исследование взаимосвязи R – T путем изучения характеристик отклика для девяти зондов. Был сделан вывод о том, что различия R – T находились в диапазоне от +0,011 ° C до -0,014 ° C, что означает, что измеренные зависимости находились в пределах ± 0,014 ° C от опубликованной зависимости и что расчет новых коэффициентов после Стейнхарта и Hart (1968), не оправдан.Более того, окончательные выводы Георги и др. (1980) предполагают, что общая точность термисторов XBT составляет ± 0,06 ° C при уровне достоверности 95%, и что согласованность между термисторами достаточно высока, поэтому калибровка отдельного датчика не требуется для этого уровня точности.

Другой метод оценки производительности системы XBT — это сравнение температурных профилей XBT с профилями, снятыми одновременно с профилировщиком более высокой точности, таким как система CTD. Такие сравнения обсуждаются Heinmiller et al.(1983) для данных, собранных как в Атлантическом, так и в Тихом океане с использованием откалиброванных систем CTD. В этих сравнениях всегда возникает проблема достижения истинной синоптичности при сборе данных, поскольку зонд XBT падает намного быстрее, чем рекомендуемая скорость падения около 1 м / с для зонда CTD. Большинство более ранних сравнений между профилями XBT и CTD (Flierl, Robinson, 1977; Seaver, Kuleshov, 1982) проводились с использованием профилей температуры XBT, собранных между станциями CTD, расположенными на расстоянии 30 км.Для целей взаимного сравнения профили XBT и CTD лучше собирать как можно одновременно.

Основная ошибка, обсуждаемая Heinmiller et al. (1983) заключается в измерении глубины, а не температуры. Однако наблюдались значительные различия между температурами, измеренными на глубинах, где вертикальный градиент температуры был небольшим, а ошибка глубины не должна вносить значительный вклад. Здесь было обнаружено, что температуры XBT были систематически выше, чем зарегистрированные CTD.Сравнения образцов были разделены по типу зонда и эксперименту. Зонды T4 (как определено выше) дали среднюю разницу XBT – CTD около 0,19 ° C, в то время как T7s (определенные выше) имели более низкую среднюю разницу температур 0,13 ° C. Соответствующие стандартные отклонения разницы температур составляли 0,23 ° C для T4s и 0,11 ° C для T7s. Взятые вместе, эти статистические данные показывают, что точность XBT меньше ± 0,1 ° C, указанной производителем, и намного меньше 0,06 ° C, указанной Георги и др.(1980) по их калибровкам.

Из этих расходящихся результатов трудно решить, где находится истинная точность измерения температуры XBT. Поскольку Heinmiller et al. (1983) сравнения были сделаны на месте, есть много источников ошибок, которые могут способствовать большей разнице температур. Несмотря на то, что большинство CTD-слепков было выполнено с помощью откалиброванных инструментов, ошибки в операционных процедурах во время сбора и архивирования могут добавить значительные ошибки к полученным данным. Кроме того, нелегко найти участки температурных профилей без вертикального градиента температуры, и поэтому трудно игнорировать влияние ошибки измерения глубины на температурный след.Кажется справедливым сделать вывод, что лабораторные калибровки представляют собой идеальную точность, возможную с системой XBT (т.е. лучше, чем ± 0,1 ° C). Однако в полевых условиях следует ожидать других влияний, которые снизят точность измерений XBT, и общая точность, немного превышающая ± 0,1 ° C, возможно, вполне реальна. Некоторые из источников этих ошибок могут быть легко обнаружены, например, нарушение изоляции в медном проводе, которое приводит к одношаговым сдвигам в результирующем температурном профиле.Другими возможными источниками температурных ошибок являются помехи из-за судовой радиопередачи (которая проявляется как высокочастотный шум в вертикальном температурном профиле) или проблемы с системой регистрации. Будем надеяться, что эти проблемы будут обнаружены до того, как данные будут заархивированы в файлы исторических данных.

В заключение этого раздела отметим, что до недавнего времени большая часть данных XBT оцифровывалась вручную. Недостатком этой процедуры является то, что при записи на диаграммную бумагу не полностью реализуется потенциальная цифровая точность сенсорной системы, и что возможности для ошибок записи оператором значительны.Опять же, следует проявлять некоторую осторожность при исправлении этих больших ошибок, которые обычно возникают из-за неправильной записи вручную температуры, даты, времени или положения. Все более популярными становятся использование цифровых записывающих систем XBT, которые повышают точность записи и исключают возможность неправильного ввода температурной кривой. Такие системы описаны, например, в Stegen et al. (1975) и Эмери и др. (1986). Сегодня практически все исследовательские данные XBT собираются с помощью цифровых систем, в то время как аналоговые системы преимущественно используются различными международными военно-морскими силами.

Факты об электрическом сопротивлении для детей

Электрическое сопротивление электрического проводника является мерой трудности прохождения электрического тока через вещество. Он объясняет взаимосвязь между напряжением (величиной электрического давления) и током (потоком электричества). Чем больше сопротивление в цепи, тем меньше электричества будет проходить через цепь. Сопротивление, обратное сопротивлению, — это проводимость, а этот показатель мало используется. Сопротивлением обладают все объекты, кроме сверхпроводников.

Сопротивление, обнаруженное Георгом Симоном Омом в 1827 году, представляет собой соотношение между напряжением и током. Закон Ома гласил, что напряжение между любыми двумя точками проводника изменяется напрямую, как и ток между двумя точками, при условии, что температура остается неизменной. Он описал это уравнением:

, который моделирует соотношение, где:

— сопротивление объекта, измеренное в Ом (Ом)

— напряжение на объекте, измеренное в вольтах (В)

— ток, протекающий через объект, измеряется в амперах (А)

Расчет сопротивления

Длинный и тонкий провод имеет большее сопротивление, чем короткий и толстый.Простая аналогия — это дорога: чем больше полос, тем больше машин может проехать. Следовательно, сопротивление R провода постоянной ширины можно рассчитать как:

где — длина проводника, измеренная в метрах [м], — это площадь поперечного сечения проводника, измеренная в квадратных метрах [м²], а ρ (греч .: rho) — удельное электрическое сопротивление (также называемое удельным сопротивлением . электрическое сопротивление ) материала, измеренное в ом-метрах (Ом · м).

Пример. Рассчитайте сопротивление медного провода радиусом 2 мм и длиной 5 метров.

Решение:

Удельное сопротивление () меди составляет Ом · м.

Площадь поперечного сечения () квадратных метров

Длина () метров

Потому что:

Приложения

Резисторы

используются в электрических цепях для обеспечения электрического сопротивления.

Картинки для детей

• Резистор 75 Ом, что определяется его электронным цветовым кодом (фиолетовый – зеленый – черный – золотой – красный).Для проверки этого значения можно использовать омметр.

• Кусок резистивного материала с электрическими контактами на обоих концах.

• Пропускание тока через материал с сопротивлением создает тепло, что называется джоулевым нагревом. На этом снимке патронный нагреватель, нагретый джоулевым нагревом, раскален докрасна.

Электрическое сопротивление | Психология Вики

Оценка | Биопсихология | Сравнительный | Познавательная | Развивающий | Язык | Индивидуальные различия | Личность | Философия | Социальные |
Методы | Статистика | Клиническая | Образовательная | Промышленное | Профессиональные товары | Мировая психология |

Биологический: Поведенческая генетика · Эволюционная психология · Нейроанатомия · Нейрохимия · Нейроэндокринология · Неврология · Психонейроиммунология · Физиологическая психология · Психофармакология (Указатель, Схема)

---

Эту статью нужно переписать, чтобы повысить ее актуальность для психологов..
Пожалуйста, помогите улучшить эту страницу самостоятельно, если можете ..

Электрическое сопротивление — это мера степени, в которой объект препятствует прохождению электрического тока. Единица измерения электрического сопротивления в системе СИ — ом. Его обратная величина — , электрическая проводимость , измеренная в сименсах.

Величина сопротивления в электрической цепи определяет количество тока, протекающего в цепи для любого заданного напряжения, приложенного к цепи.

где

R — сопротивление объекта, обычно измеряемое в Ом, эквивалентное Дж · с / К ²

ΔV — разность потенциалов на объекте, обычно измеряемая в вольтах

I — это ток, проходящий через объект, обычно измеряемый в амперах.

Для самых разных материалов и условий электрическое сопротивление не зависит от величины протекающего тока или величины приложенного напряжения. В можно измерить непосредственно на объекте или рассчитать путем вычитания напряжений относительно контрольной точки. Первый метод проще для одного объекта и, вероятно, будет более точным. Также могут возникнуть проблемы с последним методом, если напряжение питания переменного тока и два измерения от опорной точки не совпадают по фазе друг с другом.

Когда ток I протекает через объект с сопротивлением R , электрическая энергия преобразуется в тепло со скоростью (мощностью), равной

где

P — мощность, измеренная в ваттах

I — ток, измеренный в амперах

R — сопротивление, измеренное в Ом освещение и электрическое отопление, но нежелательно при передаче энергии.Обычные способы борьбы с резистивными потерями включают использование более толстого провода и более высоких напряжений. Сверхпроводящий провод используется в специальных приложениях.

Сопротивление постоянному току [править | править источник]

Пока плотность тока в проводнике полностью однородна, сопротивление R постоянному току проводника с регулярным поперечным сечением можно вычислить как

где

l — длина проводника, измеренная в метрах

A — площадь поперечного сечения, измеренная в квадратных метрах

ρ (греч. Rho) — удельное электрическое сопротивление ( также называют удельным электрическим сопротивлением () материала, измеряемым в Ом · метр.Удельное сопротивление — это мера способности материала противодействовать прохождению электрического тока.

По практическим соображениям почти любое подключение к реальному проводнику почти наверняка будет означать, что плотность тока не является полностью однородной. Однако эта формула по-прежнему дает хорошее приближение для длинных тонких проводников, таких как провода.

Сопротивление переменного тока [править | править источник]

Если по проводу проходит высокочастотный переменный ток, то эффективная площадь поперечного сечения провода уменьшается.Это из-за скин-эффекта.

Эта формула применима к изолированным проводам. В проводнике, расположенном рядом с другими, фактическое сопротивление выше из-за эффекта близости.

В металлах [править | править источник]

Металл состоит из решетки атомов, каждый из которых имеет оболочку из электронов. Это также можно назвать решеткой положительных ионов. Внешние электроны могут диссоциировать от своих родительских атомов и путешествовать по решетке, создавая «море» электронов, делая металл проводником.Когда к металлу прикладывается разность электрических потенциалов (напряжение), электроны дрейфуют от одного конца проводника к другому под действием электрического поля.

В металле тепловое движение ионов является основным источником рассеяния электронов (из-за деструктивной интерференции волны свободных электронов на некоррелирующие потенциалы ионов) — таким образом, первопричина сопротивления металла. Дефекты решетки также вносят свой вклад в сопротивление, хотя их вклад в чистых металлах незначителен.

Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше электронов может переносить ток, и тем ниже сопротивление. Чем длиннее проводник, тем больше случаев рассеяния происходит на пути каждого электрона через материал, поэтому тем выше сопротивление. [1]

В полупроводниках и изоляторах [редактировать | править источник]

В металлах уровень Ферми находится в зоне проводимости, в которой возникают свободные электроны проводимости. Однако в полупроводниках положение уровня Ферми находится внутри запрещенной зоны, точно посередине между минимумом зоны проводимости и максимумом валентной зоны для собственных (нелегированных) полупроводников.Это означает, что при 0 Кельвина нет свободных электронов проводимости и сопротивление бесконечно. Однако по мере того как сопротивление будет продолжать уменьшаться, так как плотность носителей заряда в зоне проводимости увеличивается. В примесных (легированных) полупроводниках атомы примеси увеличивают основной носитель заряда, отдавая электроны зоне проводимости или принимая дырки в валентной зоне. Для обоих типов донорных и акцепторных атомов увеличение плотности примеси приводит к снижению сопротивления.Следовательно, высоколегированные полупроводники ведут себя как металлические. При очень высоких температурах вклад термически генерируемых носителей будет преобладать над вкладом атомов примеси, и сопротивление будет экспоненциально уменьшаться с температурой.

В ионных жидкостях / электролитах [править | править источник]

В электролитах электропроводность осуществляется не зонными электронами или дырками, а движущимися целыми частицами атомов (ионами), каждый из которых несет электрический заряд. Удельное сопротивление ионных жидкостей сильно зависит от концентрации соли — в то время как дистиллированная вода является почти изолятором, соленая вода является очень эффективным проводником электричества.В биологических мембранах токи переносятся ионными солями. Небольшие отверстия в мембранах, называемые ионными каналами, избирательны по отношению к определенным ионам и определяют сопротивление мембраны.

Сопротивление различных материалов [править | править источник]

Теория лент [править | править источник]

Уровни энергии электронов в изоляторе.

Квантовая механика утверждает, что энергия электрона в атоме не может быть произвольной величиной. Скорее, существуют фиксированные уровни энергии, которые могут занимать электроны, и значения между этими уровнями невозможны.Уровни энергии сгруппированы в две полосы: валентная зона , и зона проводимости , (последняя обычно выше первой). Электроны в зоне проводимости могут свободно перемещаться по веществу в присутствии электрического поля.

В изоляторах и полупроводниках атомы вещества влияют друг на друга, так что между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещенная зона энергетических уровней, которую электроны не могут занять.Для протекания тока электрону необходимо передать относительно большое количество энергии, чтобы он перепрыгнул через этот запрещенный промежуток и попал в зону проводимости. Таким образом, большие напряжения дают относительно небольшие токи.

Когда сопротивление может зависеть от напряжения и тока, дифференциальное сопротивление , инкрементное сопротивление или наклонное сопротивление определяется как наклон графика V-I в определенной точке, таким образом:

Эту величину иногда называют просто сопротивлением , хотя эти два определения эквивалентны только для омического компонента, такого как идеальный резистор.Если график V-I не является монотонным (т.е. имеет пик или впадину), дифференциальное сопротивление будет отрицательным для некоторых значений напряжения и тока. Это свойство часто называют отрицательным сопротивлением , , хотя правильнее его называть отрицательным дифференциальным сопротивлением , поскольку абсолютное сопротивление В, /, все еще является положительным.

Около комнатной температуры электрическое сопротивление типичного металлического проводника увеличивается линейно с температурой:

,

где a — коэффициент термического сопротивления.

Электрическое сопротивление типичного собственного (нелегированного) полупроводника экспоненциально уменьшается с температурой:

Внешние (легированные) полупроводники имеют гораздо более сложный температурный профиль. При повышении температуры, начиная с абсолютного нуля, их сопротивление сначала резко падает, поскольку носители покидают доноры или акцепторы. После того, как большинство доноров или акцепторов потеряли свои носители, сопротивление снова начинает немного увеличиваться из-за уменьшения подвижности носителей (как в металле).При более высоких температурах он будет вести себя как собственные полупроводники, поскольку носители от доноров / акцепторов становятся незначительными по сравнению с носителями, генерируемыми термически.

Электрическое сопротивление электролитов и изоляторов сильно нелинейно и зависит от конкретного случая, поэтому обобщенные уравнения не приводятся.

Определение электрического сопротивления — Химический словарь

Что такое сопротивление?

Электрическое сопротивление — это противодействие протеканию тока в электрической цепи: сопротивление преобразует электрическую энергию в тепловую, и в этом отношении аналогично механическому трению.Считается, что сопротивления рассеивают электрическую энергию в виде тепла.

Источник сопротивления

Металлы можно рассматривать как решетку положительно заряженных ионов металлов, окруженную «морем» мобильных электронов, не связанных с каким-либо конкретным ядром металла. Эти электроны описываются как занимающие зону проводимости металла.

Когда разность потенциалов — другими словами, напряжение — прикладывается к металлу в цепи, это вызывает чистое движение электронов в зоне проводимости металла.

Движению электронов препятствует вибрация атомов в металлической решетке, которая вызывает потерю части электрической энергии электрического тока — это сопротивление. Поскольку колебания решетки увеличиваются при повышении температуры, сопротивление металлов также увеличивается при повышении температуры.

Проводники и изоляторы

Электрические проводники, например, металлы, имеют низкое сопротивление. Идеальный проводник имел бы нулевое сопротивление.

Электрические изоляторы обладают очень высоким сопротивлением.Идеальный изолятор имел бы бесконечное сопротивление: он не будет рассеивать энергию, потому что через него не может протекать ток.

Нулевое сопротивление

При очень низких температурах сопротивление некоторых металлов и материалов падает до нуля: ток течет без рассеивания электрической энергии в виде тепла. Это явление называется сверхпроводимостью.

Закон Ома

Для многих материалов электрическое сопротивление R определяется законом Ома:

R = V / I

где V — напряжение в вольтах, I — ток в амперах.Единицей измерения сопротивления является ом, символ Ω.

Например, если на устройство подается напряжение 9,0 В, а измеренный ток составляет 2,0 А, тогда значение сопротивления составляет 4,5 Ом.

Материалы, которые подчиняются закону Ома, называются омическими резисторами. Как правило, металлы являются омическими резисторами, а металлоидные полупроводники — нет.

Использование сопротивления

В реальном мире электрическое сопротивление можно использовать в потребительских устройствах, таких как чайники, электрические тостеры и погружные нагреватели, для преобразования электрической энергии в тепло.

Выходная электрическая мощность резистора определяется умножением (проходящего через него тока) на x (напряжения на нем).

P = I V

где P — мощность в ваттах, I — ток в амперах, а V — напряжение в вольтах.

Сопротивление против импеданса

Сопротивление идеального резистора не зависит от частоты электричества. Если отношение напряжения к току изменяется с частотой, то противодействие току описывается как импеданс, а не как сопротивление.

Удельное сопротивление — ключ к измерению электрического сопротивления

Когда к материалу или устройству прикладывается напряжение, через него протекает ток. Сколько тока будет протекать, зависит от сопротивления, которое материал прикладывает к цепи. Сопротивление материала зависит от ряда факторов, наиболее важным из которых является его удельное сопротивление. Сопротивление и удельное сопротивление часто используются как синонимы, но имеют несколько разное значение. Знание разницы поможет вам понять, как будут течь электроны.

Основы физики и закон Ома учит нас, что сопротивление ( R ) материала или устройства является фактором напряжения, также называемого электромагнитной силой или электродвижущей силой ( E ), приложенного к цепи, разделенной на результирующий ток ( I ). ) по цепи. Путем простой подстановки закона Ома ( I = E / R ) сопротивление равно

R = E / I

В общих чертах, сопротивление — это способность цепи или материала противодействовать прохождению электрического тока и обозначается как Ом (Ом). Удельное сопротивление — это измерение сопротивления устройства. Как и все единицы в метрической системе, сопротивление чистого элемента выражается в стандартных единицах (Ом-м) при комнатной температуре. Например, удельное сопротивление чистой меди составляет 1,68Е-8 Ом-м.

Элементы, обладающие высокой устойчивостью к потоку электронов, считаются изоляторами. Изоляторы обычно проверяются на их сопротивление, а также на их электрическую прочность. Элементы, расположенные ниже в периодической таблице, являются проводниками.

Твердые элементы классифицируются как изоляторы, полуизоляторы или проводники по их «статическому сопротивлению» в периодичности элементов.Сопротивление изолятора, полупроводника или проводящего материала является основным атрибутом свойства, который необходимо учитывать в любом приложении.

Измеренное удельное сопротивление образца материала зависит от его размера и толщины. Температура, влажность и время электризации, среди других факторов, также влияют на удельное сопротивление. Как правило, когда сравниваются два идентичных образца материала из одного и того же образца и все другие факторы одинаковы, сопротивление более широкого образца меньше, чем меньшего образца, а сопротивление более длинного образца больше, чем более короткого образца.Сопротивление зависит от размера образца, а удельное сопротивление — нет.

Измерения общего сопротивления

Три наиболее распространенных измерения удельного сопротивления:

• Удельное сопротивление поверхности
• Объемное или объемное удельное сопротивление и
• Удельное сопротивление контактов

Удельное сопротивление поверхности — это измерение сопротивления поверхности материала, контактирующего с электродами.

Рисунок 1.Измерьте удельное сопротивление материала с помощью двух 1-дюймовых. электроды расположены на расстоянии 1 дюйм. раздельно.

Для измерения удельного сопротивления поверхности плоского материала используйте набор электродов одинакового размера, расположенных в хорошем контакте с поверхностью материала и разделенных пространством, равным ширине электрода. На рис. 1 оба датчика имеют размер 1 дюйм. широкие и разделенные изоляцией толщиной 1 дюйм. Поскольку один разделенный на один равен единице, длина, разделенная на ширину области, нивелирует влияние размера измеряемой области.

Единицы измерения удельного поверхностного сопротивления выражаются в единицах сопротивления на квадрат (Ом / квадрат) независимо от размера электрода:

R x (Д / Ш) = Ом / квадрат

A Измерение удельного поверхностного сопротивления плоского материала с высокой проводимостью из однородного вещества также является измерением сопротивления объема между электродами, поскольку путь электрода включает глубину или толщину испытуемого образца.

Объемное удельное сопротивление — это измерение сопротивления (R), умноженное на поперечное сечение образца (ширина x толщина), деленное на длину материала между электродами. На рисунке 2 показана полоса ASTM D 257

.

Рис. 2. Пара полосковых электродов измеряет объемное удельное сопротивление материала, пересекающего их.

Электрод, предназначенный для измерения объемного удельного сопротивления через ленту или плоский твердый образец. В этом случае электроды контактируют с обеими сторонами материала на каждом конце.

Единицы объемного удельного сопротивления обычно выражаются в Ом-сантиметрах (Ом-см).Длина, ширина и толщина материала указаны в сантиметрах. Объемное сопротивление также известно как объемное сопротивление.

R (Ш x Т) / Д = Ом · см

Контактное удельное сопротивление — это мера сопротивления материала или композита. На самом деле это не измерение самого материала, а мера качества электрического соединения.

Рисунок 3 имеет два 1-дюймовых. квадратные блоки из нержавеющей стали с зажатым между ними исследуемым материалом. Контактное сопротивление — это величина сопротивления току, протекающему по контактной поверхности или стыку композитного материала или выводов устройства, которая вносит вклад в общее сопротивление цепи.Вы можете рассчитать сопротивление контакта, вычтя собственное сопротивление каждого проводника или изолятора в наборе из

.

Рисунок 3. Два 1 дюйм. квадратные блоки позволяют измерять удельное сопротивление материала между ними.

полное сопротивление цепи. Единицы сопротивления контактов указаны в миллиомах (мОм), потому что сопротивление внутри цепи относительно минимально. Иногда это измерение также называют сопротивлением оси Z.

Каким образом измерено сопротивление?

На сопротивление

влияет ряд факторов, включая чистоту поверхности, влажность, температуру, приложенное напряжение или приложенный ток. Показания температуры и относительной влажности являются неотъемлемой частью испытания. Некоторые измерители имеют автоматическое изменение диапазона напряжения и даже настройки малой мощности для очень низких и чувствительных измерений удельного сопротивления. Ом нельзя измерить напрямую никаким измерителем; это расчетное значение, полученное путем деления приложенного напряжения на ток через проводник.Обычный омметр или мультиметр подает слабый ток через материал; измеряет напряжение и отображает сопротивление в Ом (Ом).

Многие инструменты могут измерять сопротивление в сочетании с другим инструментом или как отдельный инструмент. Точность и чувствительность зависят от условий тестирования, частоты дискретизации и разрешения измерителя.

Очень низкие значения сопротивления и очень высокие сопротивления обычно измеряются различными типами измерителей и датчиков. Измерения высокого удельного сопротивления обычно выполняются с помощью мегомметра или ИК-измерителя (сопротивления изоляции).Очень низкие значения сопротивления измеряются несколькими различными комбинациями инструментов и, в некоторых случаях, очень точными специальными приборами.

Fabrico’s Lab имеет несколько измерителей сопротивления, в том числе для очень высоких значений сопротивления и для значений низкого сопротивления. Мы используем нановольтный / микроомметр Agilent Technologies 34420AN, который имеет разрешение и точность, необходимые для измерений низкого сопротивления. Мы также используем универсальный лабораторный мультиметр Fluke8846A и прибор AEMC IRmeter / Hipot для измерений очень высокого сопротивления.

Два или четыре провода?

Для измерения сопротивления или удельного сопротивления требуется два или четыре провода. Двухпроводное измерение сопротивления максимально

Рис. 4. Двухпроводное измерение сопротивления просто и достаточно точное для многих приложений.

общепринятый метод, обычно выполняется с помощью портативного мультиметра ( Рисунок 4 ). Современные цифровые мультиметры достаточно точны для большинства приложений.

Мультиметр прикладывает очень небольшой постоянный ток к неизвестному сопротивлению и измеряет падение напряжения на сопротивлении, отображая результаты в Ом. Выводы и контакты имеют некоторое сопротивление, которое в результате учитывается. Если сопротивление проводов и контактов ниже, чем сопротивление измеряемого образца, вы можете игнорировать сопротивление проводов или контактов, и измеренное сопротивление будет соответствовать сопротивлению образца.

Для большей точности при двухпроводной установке лабораторный мультиметр может измерять сопротивление проводов и контактов в цепи с удаленным образцом.Затем измеритель может обнулить это значение при измерении испытуемого образца, чтобы получить фактическое значение образца. См. Рисунок 5.

Рис. 5. При четырехпроводном измерении ток источника отделен от считывающих проводов, что устраняет влияние сопротивления проводов при измерении.

Четырехпроводное измерение сопротивления — самый точный способ измерения очень малых сопротивлений. Ток и напряжение подаются в двух отдельных цепях, также называемых цепями источника и считывания.Это называется мостом Кельвина, и часто используются специальные зажимы Кельвина. Зажимы Кельвина обычно позолочены, и два положительных провода электрически разделены в точке контакта, а два отрицательных провода электрически разделены в точке контакта. Цепь источника подает на испытуемый образец известный ток. Схема считывания измеряет напряжение на образце. Зная ток от источника, измеритель может затем рассчитать и отобразить сопротивление. Это позволяет устранить большую часть сопротивления в выводах и контактах.Если испытательное приспособление используется с четырехпроводной схемой, сопротивление в приспособлении все же может потребоваться обнулить. Полупроводниковые материалы часто требуют специального измерения, в котором используется четырехточечный зонд с позолоченными нажимными штифтами, последовательно расположенными вместе с четырехполюсным. проводная цепь.

Сопротивление контакта можно определить, измерив тестовый образец на одной и той же площади сначала двухпроводным датчиком, а затем четырехпроводным мостом Кельвина, а затем вычтя разницу. Разница равна контактному сопротивлению в соединении.

Важные факторы

Подготовка образцов для электрических испытаний описана в соответствующем методе испытаний. Любое загрязнение, окисление или неровности поверхности могут повлиять на результаты теста. Также необходимо учитывать температуру. Электроны движутся с разной скоростью при разных температурах. Температурный эффект различен для разных элементов. Металлы повышают удельное сопротивление при нагревании. Полупроводники обычно теряют удельное сопротивление при повышении температуры.

Композитные материалы и ламинаты представляют особые трудности при испытаниях на удельное сопротивление. Влажность, безусловно, оказывает влияние на измерения удельного сопротивления поверхности, и, в зависимости от тенденции материала к гигроскопичности, могут изменяться как размеры, так и значения сопротивления.

В некоторых материалах, таких как прокладки и клеи, хотя соединение может быть очень проводящим через материал, относительная изоляция проводящих взвешенных частиц препятствует линейным измерениям сопротивления.Эти материалы считаются анизотропными. Эти клеи широко используются для гибких схем и в некоторых приложениях солнечных батарей. Для этих материалов методы истинного объемного сопротивления неприменимы.

В цепи или когда несколько резисторов или токопроводящих материалов соединены одним путем обратно к земле или измерителю, измерение называется последовательным измерением сопротивления. Сопротивление рассчитывается путем суммирования всех резисторов. Солнечная батарея является примером последовательной схемы.В этом случае единицы выражаются как Î © -cm ² .

Примеры измерения удельного сопротивления

Менее 25 лет назад, когда большинство электротехнических изделий было высоким напряжением и громоздкими, сопротивление и проводимость материалов не нуждались в высокой точности. Повышенная миниатюризация и низкая энергоэффективность в современных электронных приложениях стимулируют измерения удельного сопротивления. Вы не можете автоматически предполагать, что листы спецификаций предоставляют точную информацию, необходимую для каждого приложения.Типичное испытание может начинаться с измерения поверхностного или объемного удельного сопротивления известного изолятора в ряде случайных мест, чтобы подтвердить, что образец поставщика находится в пределах диапазона, указанного в техническом паспорте, и что материал правильный.

Сопротивление — критически важный показатель для производителя солнечных батарей. Солнечная панель оценивается в зависимости от того, сколько энергии она может производить. Каждый компонент в цепи солнечной панели, начиная от фотоэлектрического коллектора до концевых клемм, либо вносит свой вклад в проводимость электрического тока, либо в изоляцию тока, который переносит эту мощность.Общее измерение этого в готовой панели называется последовательным измерением сопротивления. Каждый компонент способствует кумулятивному эффекту этого сопротивления.

Чем выше сопротивление в цепи, тем больше энергии рассеивает панель и тем меньше мощности она производит. Последовательное сопротивление в цепи включает в себя как собственное «объемное» сопротивление проводников, плюс ленты шины, так и «контактное» сопротивление между компонентами. Это соответствует нижнему пределу измерения сопротивления.Что касается верхнего сегмента, то изоляторы, включая корпус и другие части панели, которые содержат проводящие компоненты солнечной панели, также должны быть измерены, чтобы гарантировать, что они предотвращают утечку тока и, следовательно, потерю мощности. Изолятор часто измеряется по его «удельному поверхностному сопротивлению».

Еще одно применение, в котором измерение удельного сопротивления является критичным, — это защита от электростатического разряда (ESD). Определенная электроника, транспорт и военные / аэрокосмические приложения требуют, чтобы материал был проводящим, чтобы он мог отводить ток, производимый электростатическим разрядом, от критических схем с низким энергопотреблением.Тест на объемное или поверхностное сопротивление позволяет измерить способность материала предотвращать повреждение цепи от электростатического разряда. Кроме того, измерение может выявить проблему или решение проблемы, которую можно решить путем выбора более подходящего материала, особенно с точки зрения выбора ламината или прокладки для электронного корпуса.

Для дальнейшего чтения
Электропроводящие клеи — промышленность клеев и герметиков, Брайан Дж. Толено PH.D. и Роберт Чу, Henkel Technologies.1 июля 2004 г.

Кельвина (4-проводное) измерение сопротивления: DC MeteringCircuits, http://allaboutcircuits.com/vol_1_/chpt_8/9.html.

Стандартные методы испытаний ASTM D1000-10 для чувствительных к давлению лент с клеевым покрытием, используемых в электрических и электронных устройствах

ASTM D257-07 Стандартные методы испытаний сопротивления постоянному току или проводимости изоляционных материалов

ASTM D991-89 Стандартный метод испытаний свойств резины — объемное сопротивление электропроводных и антистатических продуктов

«Электропроводность и удельное сопротивление», Национальный научный фонд.

ClemensBak — это LabManager возможностей тестирования Fabrico, который работает в Fabrico с 1989 года. Клеменс имеет опыт работы в качестве инженера-технолога, ответственного за проектирование и создание производственных систем. Кроме того, он работал машинистом в Sonoco, Fruehauf и Harley-Davidson. Клеменс можно добраться по адресу.

Эксперимент по электрическому сопротивлению — 2180 слов

Эксперимент по электрическому сопротивлению

Электрическое сопротивление материала — это его сопротивление потоку

электрического тока (замедляющему поток электронов).Сопротивление

возникает, когда электроны, движущиеся по проволоке, сталкиваются с

атомами проволоки. Эти столкновения замедляют поток электронов

, вызывая сопротивление. Сопротивление — это мера того, насколько сложно переместить

электронов по проводу.

А ток — это скорость потока заряда (электронов), а сопротивление

контролирует количество протекающего тока. Если мы хотим, чтобы

вычислил ток, протекающий по цепи, нам нужно знать, какое сопротивление у

.Резистор с большим сопротивлением

пропускает через себя небольшой ток, а небольшое сопротивление пропускает через себя большой ток

. Резисторы обычно представляют собой длинные катушки из проволоки или

небольших кусочков материала, которые не очень хорошо проводят электричество,

, поэтому проводимость металлов влияет на сопротивление. Поскольку

разность потенциалов (напряжение) между концами проводника увеличивается на

, ток, проходящий через него, увеличивается.Если температура

проводника не изменяется, протекающий ток равен

, пропорциональному приложенному напряжению. Это называется законом Ома.

Закон

Ом = разность потенциалов x ток или

Разница потенциалов

= сопротивление x ток или

Единица измерения сопротивления измеряется в Ом (Вт).

Измерение сопротивления

Напряжение на резисторе измеряется с помощью вольтметра. Ток

, протекающий через резистор, измеряется амперметром.

Сопротивление можно рассчитать по формуле: Сопротивление =

Напряжение

Ток

Ширина, длина, материал и температура являются факторами, которые влияют на

сопротивление провода.

Температура: Если проволока нагревается, атомы в проволоке

начнут вибрировать из-за увеличения их энергии. Это вызывает еще

столкновений между электронами и атомами, поскольку атомы перемещаются на

по пути электронов.Это увеличение количества столкновений означает, что

будет увеличиваться сопротивление.

Материал: Тип материала влияет на количество свободных

Единица сопротивления Ом — PTB.de

Единицей измерения электрического сопротивления при постоянном токе является ом (сокращенно Ω), названный в честь немецкого физик и математик Георг Симон Ом (1789-1854). Согласно закону Ома, сопротивление R представляет собой отношение напряжения U на проводнике и протекающего по нему тока I :

Отсюда следует: 1 Ом = 1 В / А.Это определение СИ-ома действительно не может быть реализовано.

Благодаря исключительной воспроизводимости квантового сопротивления Холла, его безупречной долговременной стабильности и всемирной однородности, ом может быть реализован как некоторая часть постоянной фон-Клитцинга. Уже с 1990 года, на основании рекомендации CIPM ( Comité International des Poids et Mesures ), сравнения сопротивления и калибровки во всем мире должны были относиться к фиксированному числовому значению постоянной фон-Клитцинга, R _К-90 = 25812.807 Ом _{90 900 22. Введение этого условного эталонного значения для постоянной фон Клитцинга имело значительные практические преимущества с точки зрения сохранения и распространения единицы Ом. В то же время, однако, это также означало, что условная единица Ω 90 не соответствовала действующей в то время Международной системе единиц (СИ). SI-реализация ома была возможна, например, с конденсатором Томпсона-Лэмпарда (расчетная емкость; из-за сложности соответствующей измерительной установки достижимая точность была ниже воспроизводимости квантовых резисторов Холла.}

20 мая 2019 г. вступила в силу редакция SI, согласно которой значение SI для постоянной фон Клитцинга R _K = h / e ² может быть получено с использованием точно определенные значения для элементарного заряда e и постоянной Планка h . Это позволило реализовать сопротивление за счет использования квантовых резисторов Холла в СИ.

В PTB единица сопротивления реализована из квантового холловского сопротивления.Для этого в нашей рабочей группе используется криостат со сверхпроводящим соленоидом. Чтобы гарантировать, что сопротивление Холла принимает точно рассчитанное значение, должны быть выполнены некоторые международно признанные критерии [Delahaye, Jeckelmann, Metrologia 40, 217-223 (2003)]. Во-первых, продольное сопротивление должно быть равно нулю, потому что исчезающее продольное сопротивление является мерой для полного квантования (в противном случае необходимо применить поправку). Кроме того, все контактные сопротивления квантового устройства Холла должны быть достаточно малыми.Перед каждой калибровкой эти критерии необходимо проверять экспериментально. Кроме того, значения сопротивления, откалиброванные в PTB и других национальных метрологических институтах, необходимо время от времени сравнивать, чтобы гарантировать всемирную однородность единицы сопротивления в омах.

Для распространения блока оказалось целесообразным калибровать обычный резистор 100 Ом с известным поведением дрейфа примерно два раза в год, используя криогенный компаратор тока. С этим рабочим резистором 100 Ом калибровка для клиентов PTB выполняется Рабочей группой 2.11. Только в случае специальных калибровок, требующих относительной погрешности 10 ^-9 (или меньше), калибруемый резистор непосредственно измеряется относительно квантового сопротивления Холла (то есть без промежуточной ступени с резистором 100 Ом). Примером может служить прецизионное измерение графена в рамках исследовательского проекта.