Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление. – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

авторы: Любовь Владимировна Владимировна , учитель физики, Нижегородская область

Разработки уроков (конспекты уроков)

Линия УМК А.В. Перышкина. Физика (7-9)

Физика

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Цель: исследовать зависимость сопротивления проводника от его характеристик.

Задачи

обучающие:

• исследовать зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен;
• сформировать первичные представления знаний о новой физической величине « удельное электрическое сопротивление»;
• продолжить формирование умений решать задачи;

развивающие:

• работать над формированием исследовательских компетенций учащихся путем организации фронтального виртуального мини-исследования с использованием электронных ресурсов;
• работать над формированием умений учащихся воспринимать и представлять информацию в словесной и символической формах через обсуждение результатов демонстрационного эксперимента и самостоятельных виртуальных экспериментов;
• формировать умения делать выводы на основе проведенного анализа;
• работать над формированием коммуникативных компетенций учащихся;

воспитательные:

• знакомить с экспериментальным методом научного познания природы; создать условия для развития самостоятельности учащихся;
• развивать познавательный интерес учащихся к предмету.

Тип урока: комбинированный.

Формы работы учащихся:

• групповая (исследовательская самостоятельная работа с электронными ресурсами)
• коллективное обсуждение результатов виртуальных экспериментов;
• индивидуальная (текущий контроль, самостоятельная работа с ЭОР К-типа)

Методы обучения, используемые на уроке: словесные, наглядные, практические.

Демонстрационное оборудование: источник питания ВС-24М, лампочки на 3В и 12 В, ключ, цифровой амперметр, реохорд, соединительные провода.

Средства ИКТ: ПК (для учителя), видеопроектор, интерактивная доска, нетбук (на индивидуальном рабочем месте каждого учащегося). Презентация SMART Notebook по теме «Расчет сопротивления проводников. Удельное сопротивление».

1.Организационный этап 

Деятельность учителя	Деятельность ученика
Приветствует учащихся. Проверяет готовность учащихся к занятию.	Приветствуют учителя. Проверяют готовность к уроку.

2. Проверка домашнего задания

Деятельность учителя	Деятельность ученика
Проводит проверку домашнего задания. (Приложение 1)	Выполняют тест (варианты разного уровня сложности)

3.

Актуализация знаний 

Деятельность учителя	Деятельность ученика
Готовит учащихся к восприятию новых знаний. Предлагает разгадать анаграммы, сопоставить текст – изображение. Давайте вспомним, что является причиной сопротивления проводника? Зависит ли сила тока от сопротивления проводника? Как зависит? Зависит ли сопротивление от силы тока и напряжения?	Выполняют интерактивные задания. Составляют название приборов, правила их подключения для измерения физических величин. Сопоставляют условное обозначение прибора на схеме с его названием. Отвечают на вопросы учителя

4. Создание проблемной ситуации

Деятельность учителя	Деятельность ученика
1.Предлагает вниманию учащихся следующий эксперимент: К источнику тока с напряжением 3 В включают поочерёдно лампочки на 3В и 12 В. Почему лампочка на 12 В не светится. 2. Проверяет исправность лампы, увеличив напряжение источника тока.	Выдвигают предположения: неисправность лампы. большое сопротивление лампы.

5.

Постановка цели урока. Изучение новой темы

Деятельность учителя	Деятельность ученика
1.Подводит учащихся к цели урока. Разные потребители тока имеют разное сопротивление, что необходимо знать, чтобы изготовить проводник с необходимым сопротивлением? Зависимость сопротивления от геометрических размеров проводника (длины и площади поперечного сечения) и вещества, из которого он изготовлен, впервые установил Георг Ом.	1.Формулируют с учителем цель урока.
2. Выясните: от чего и зависит сопротивление проводника? Краткие рекомендации по работе над учебным модулем (Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление. Реостаты). Разделяет учащихся по группам и предлагает самостоятельно решить поставленную задачу, сделать выводы и поделиться выводами со всем классом.	2. Слушают рекомендации учителя для выполнения практического задания. Работают с учебным модулем (1-5 пункты). Проводят исследования и составляют краткий конспект. Делают выводы по результатам выполнения каждого задания в отдельности. Обобщают результаты трех виртуальных экспериментов и формулируют общий вывод.
3.Предлагает проверить результаты исследований на экспериментальной установке.	3.Совместно с учителем проводят эксперимент подтверждающий справедливость сделанных выводов.
4. Предлагает учащимся продолжить работу с учебным модулем. Выясните: какая физическая величина характеризует зависимость сопротивления проводника от материала, из которого изготовлен проводник.	4. Продолжают работу с учебным модулем (6 пункт) и выполняют записи в тетрадях.
5.Предлагает учащимся поработать с таблицей удельного сопротивления некоторых веществ(стр.105 учебник физика 8 класс, автор А.В.Пёрышкин) и ответить на вопросы: В каких единицах измерения представлены значения удельного сопротивления в таблице? Какое вещество имеет наибольшее удельное сопротивление? Какое вещество имеет наименьшее удельное сопротивление? Почему провода линий электропередач не изготовляют из золота и серебра, ведь у них малое значение удельного сопротивления? Какое вещество используется в проводах линий электропередач? Почему? Чему равно удельное сопротивление никелина? Что означает эта запись в таблице?	5. Работают с таблицей удельного сопротивления (учебник) и отвечают на вопросы учителя.
6. Предлагает учащимся обобщить полученные закономерности и составить формулу для нахождения сопротивления проводника. Провести проверку.	6. Анализируют полученные результаты и составляют формулу сопротивления. Используя, учебный модуль (7пункт) проводят проверку полученной формулы.
7. Предлагает получить дополнительные формулы.	7. Сравнивают полученные формулы.

6. Этап первичного освоения знаний

Деятельность учителя	Деятельность ученика
1. Дает задание учащимся по работе с тестом для первичной диагностики уровня освоения знаний. (Удельное электрическое сопротивление веществ) В практический модуль включены 7 интерактивных заданий различных типов с возможностью автоматизированной проверки для закрепления знаний. Модуль относится к II уровню интерактивности Отвечает на вопросы учащихся по разъяснению правил выполнения работы.	1.Слушают рекомендации учителя по выполнению задания. Задают организационные вопросы учителю. Выполняют практическое задание.
2.Определяет успешность выполнения задания. Интересуется возникшими трудностями. Определяет задания, с которыми учащиеся не смогли справиться.	2. Сообщают, какие задания теста вызвали затруднения.
3.Организует работу учащихся по демонстрации верных решений.	3.Объясняют решение заданий.

7. Этап закрепления полученного материала

Деятельность учителя	Деятельность ученика
1. Учитель приглашает ученика к доске записать решение задачи и проверить ответ. Чему равно сопротивление 100 м медного провода сечением 1 мм2? 2.Предлагает учащимся для закрепления нового материала выполнение практического модуля, для решения которого необходимы новые знания. Для сильных учащихся тестирование из 9 вопросов, для слабых учащихся – три расчетных задачи.	1.Учащиеся записывают условие и решение задачи в тетрадь.
2.Определяет успешность выполнения заданий. Фиксирует результаты. Отмечает (для себя) учащихся, которые наиболее (наименее) успешно справились с заданием.	2.Выполняют тест. Сообщают результаты учителю.

8. Рефлексия (Подведение итогов)

Деятельность учителя	Деятельность ученика
Предлагает учащимся вернуться к цели и задачам урока, проанализировать степень их достижения, объяснить результаты эксперимента, поставленного в начале урока с использованием новой терминологии, сделать выводы. Сообщает оценки за урок.	Вспоминают цель урока. Анализируют степень ее достижения. Формулируют выводы. Оценивают успешность своей работы на уроке и уровень усвоения знаний.

9. Домашнее задание

Деятельность учителя	Деятельность ученика
Сообщает домашнее задание: 1.§45, 46; упражнение 20 № 2 (а), 4. 2.Интерактивная лекция для тех, кто плохо разобрался с материалом 3.Тест	Записывают в дневниках домашнее задание.

Хотите сохранить материал на будущее? Отправьте себе на почту

в избранное

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять в избранное.

Войдите, пожалуйста.

Что такое удельное сопротивление — виды, формулы, калькулятор, видео

В статье разберём, что такое электрическое сопротивление, его виды, как образуется проводимость в материале и в чём измеряется, от чего зависит. Научимся рассчитывать сопротивление по формулам и рассмотрим, какое сопротивление у разных металлов.

Содержание

• 1 Что это такое удельное сопротивление
• 2 Что такое электрическое сопротивление
• 3 Понятие сопротивление доходчиво
• 4 Как образуется в материале проводимость?
• 5 В чём измеряется?
• 6 От чего зависит?
  • 6.1 Зависимость от температуры
  • 6.2 Удельное сопротивление разных материалов
  • 6. 3 Таблица для металлов
• 7 Как просто вычислить сопротивление по закону Ома из электрических величин
• 8 Формулировка закона Ома
  • 8.1 Закон Ома для участка цепи
  • 8.2 Закон Ома для полной цепи
  • 8.3 Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах
• 9 Формула расчета удельного сопротивления
• 10 Формулы расчёта электрического сопротивления
  • 10.1 Формула активного сопротивления
  • 10.2 Формула индуктивного сопротивления
  • 10.3 Формула ёмкостного сопротивления
  • 10.4 Определение полного сопротивления
• 11 Видео

Что это такое удельное сопротивление

Под определением понимается свойство вещества оказывать сопротивление электрическому потоку в тот момент, когда оно проходит через него. Выражается в значении Ом на метр. Показатель зависит от температуры.

Что такое электрическое сопротивление

Позиционируется как сопротивление некоторого элемента, служащего проводником. Он имеет единичную длину, показатель площади сечения. В этом заключается физический смысл. Электрическое сопротивление – это параметр проводника, опирающийся на зависимость от:

• структуры материала;
• параметра формы;
• габаритов изделия.

Понятие сопротивление доходчиво

Это величина, определяющая способность полупроводникового элемента пропускать сквозь себя электрический ток. Дать общее понятие можно опираясь на основы строения металлов. Состоит металл из кристаллической решётки, между элементами которой путешествуют электроны. Внешнее поле заставит их при перемещении создавать электрический ток. Решётка позволяет им двигаться по заданному объёму, а электроны будут тереться о её узлы и не смогут протиснуться. Данное явление и называется сопротивлением, а именно: сила, которая будет мешать перемещению.

Ещё проще можно представить на основе ситечка, на раковине. Вода будет проходить медленнее, чем если бы проходила без него.

@yaklass. ru

Как образуется в материале проводимость?

Причина образования сопротивления заключается в том, что протеканию тока мешают ионы кристаллической решётки. Они будут двигаться беспорядочно. Данное препятствие, а также сопротивление потоку будет влиять на его скорость, она уменьшается. Следовательно, изменяется и показатель проводимости.

Существуют виды сопротивлений:

• активное;
• индуктивное;
• омическое;
• ёмкостное.

В чём измеряется?

В СИ измеряется как Ом на метр. В данной системе единица измерения будет равна параметру проводника. При нём, проводник длиной 1 метр, площадь сечения которого составляет 1 кв. м, имеет значение равное 1 Ом.

В технике используется значение Ом на мм кв/м.

От чего зависит?

Зависит показатель от температуры и отличается в разных материалах.

Зависимость от температуры

В каждом наименовании материала он отличается, в частности:

1. В проводниковых элементах при увеличении показателя температуры, возрастает.
2. В то же время в полупроводниковых, а также диэлектриках на таких же условиях уменьшается.

Величину, которая учитывает параметр изменения, принято называть температурным коэффициентом.

Удельное сопротивление разных материалов

Рассмотрим показатель монокристаллов, при параметре температуры, равном 20 градусов.

Олово	9,9–14,3
Висмут	109–138
Кадмий	6,8–8,3
Цинк	5,91–6,13
Теллур	2,90х109–5,9х109

Таблица для металлов

В таблице приводятся показатели для металлов, а также отдельных сплавов. Разница параметров связана непосредственно с химической чистотой, методами отливки, непостоянством самого сплава.

Серебро	0,015–0,0162
Медь	0,01707–0,018
Золото	0,023
Алюминий	0,0262–0,0295
Иридий	0,0474
Натрий	0,0485
Молибден	0,054
Вольфрам	0,053–0,055
Цинк	0,059
Индий	0,0837
Никель	0,087
Железо	0,099
Платина	0,107
Олово	0,12
Свинец	0,217–0,227
Титан	0,5562–0,7837
Ртуть	0,958
Висмут	1,2

Как просто вычислить сопротивление по закону Ома из электрических величин

Закон нужен, чтобы понять, как по цепи проходит ток, каким является его параметр сопротивления и напряжения, сформулирован закон Ома.

Выражается он формулой:

\[ I=U/R \]

​Согласно утверждению, сопротивление будет зависеть от напряжения и мощности.

Формулировка закона Ома

Сила тока на конкретном участке цепи будет прямо пропорциональной напряжению и обратно пропорциональной сопротивлению.

Закон Ома для участка цепи

Приведён по классической формуле: ​\( I=U/R \)​

Здесь не учитывается сопротивление всей цепи, но допускается возможность измерить показатель сопротивления на каждом отдельном участке.

Закон Ома для полной цепи

Определяется формулой:

\[ I= E/R+r \]

Как определение, данная формулировка будет звучать как: сила тока прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна общему сопротивлению. Под общим сопротивлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах

• В дифференциальной форме применяется при необходимости определить параметры ничтожно малого участка цепи.
• В интегральной форме рассматривается цепь, с расчётом на наличие источника тока, а также без него.

Формула расчета удельного сопротивления

Данная величина характеризует некоторое свойство материала, которая препятствует прохождению тока.

Выглядит так:

\[ ρ=R⋅Sl \]

Формулы расчёта электрического сопротивления

Рассмотрим формулы для разных видов сопротивлений.

Формула активного сопротивления

Выглядит следующим образом:

\[ Im=Um/R \]

Формула индуктивного сопротивления

Выгляди как:

\[ Xl=2пFL \]

L представляет собой показатель переменного тока.

F представляет собой частоту

Формула ёмкостного сопротивления

Проводник, подключённый непосредственно к электрической цепи, который не имеет сопротивление, но предусматривает наличие ёмкости.

Выглядит формула так:

\[ Xc = 1/ωC \]

• ω показатель циклической частоты.
• C показатель ёмкости.

Определение полного сопротивления

Чтобы получить данное значение, потребуется учесть сопротивление всех участков.

Выглядит так:

\[ R=R1+R2 \]

При этом участков может быть несколько.

Видео

Сопротивление провода и падение напряжения

Полли Френдшух, инструктор отдела строительства и обслуживания электрооборудования Технологического колледжа Данвуди, объясняет, как рассчитать сопротивление провода и падение напряжения в электрической цепи в этих двух видеороликах. Полли учит принципу электрического сопротивления и факторам, которые могут влиять на сопротивление, шаг за шагом, приводя примеры.

В первом видео вы бы поняли расчет формулы сопротивления,

Сопротивление (Ом) = (K x L) / см , где;

1. K (постоянный ток)
   1. Температура: удельное сопротивление металла увеличивается с повышением температуры медь) ; K=21,2 (для алюминия)
       
2. L (длина провода в футах)
   1. Удельное сопротивление увеличивается с увеличением расстояния
       
3. CM (круговой мил, размер поперечного сечения провода)
   1. Размер провода (AWG: американский калибр провода) определяет значение CM.
   2. Чем меньше значение CM, тем тоньше проволока и выше номер калибра.
   3. Пожалуйста, посмотрите на таблицу внизу этой статьи.

 

 

Во втором видео Полли учит, как рассчитать падение напряжения по следующей формуле, приводя пример.

Vd (падение напряжения) = (2 x K x I x L) / CM , где;

1. K (постоянная тока) — Обсуждается выше
2. I (ток в ампер)
   1. Выше течения, большее время напряжения
3. л (длина провода в ногах) — обсуждается выше 9008
4. CM (круглые милы) – обсуждалось выше

Вот таблица значений CM (круглые милы) для размеров AWG:

American Wire Gauge AWG	Diameter (inch)	Circular Mil (CM)
4/0	0. 460	211,592
3/ 0	0.410	167,800
2/0	0.365	133,072
1/0	0.325	105,531
2	0.258	83,690
4	0.204	41,740
6	0.162	26,251
8	0.128	16,509
10	0.102	10,383
12	0,081	6530
14	0,064	4107

04

Опубликовано

12 лет назад

Тема поддержки

Продукты

BOS

Установка

Электропроводка и схемы

Сопротивление проводника

Хотя может использоваться провод любого размера или значения сопротивления, слово «проводник» обычно относится к материалам с низким сопротивлением протеканию тока, а слово «изолятор» описывает материалы с высоким сопротивлением Текущий. Четкой границы между проводниками и изоляторами нет; при надлежащих условиях все типы материалов проводят некоторый ток. Материалы, обладающие сопротивлением протеканию тока посередине между лучшими проводниками и самыми плохими проводниками (изоляторами), иногда называют «полупроводниками» и находят наибольшее применение в области транзисторов.

Лучшими проводниками являются материалы, главным образом металлы, которые обладают большим количеством свободных электронов; и наоборот, изоляторы — это материалы с небольшим количеством свободных электронов. Лучшими проводниками являются серебро, медь, золото и алюминий; но некоторые неметаллы, такие как углерод и вода, могут использоваться в качестве проводников. Такие материалы, как резина, стекло, керамика и пластик, являются такими плохими проводниками, что их обычно используют в качестве изоляторов. Течение тока в некоторых из этих материалов настолько мало, что его обычно считают нулевым. Единица, используемая для измерения сопротивления, называется ом. Символом ома является греческая буква омега (Ω). В математических формулах заглавная буква «R» относится к сопротивлению. Сопротивление проводника и приложенное к нему напряжение определяют количество ампер тока, протекающего по проводнику. Таким образом, сопротивление 1 Ом ограничивает протекание тока до 1 ампера в проводнике, к которому приложено напряжение 1 вольт.

Факторы, влияющие на сопротивление

• Сопротивление металлического проводника зависит от типа материала проводника. Было указано, что некоторые металлы обычно используются в качестве проводников из-за большого количества свободных электронов на их внешних орбитах. Медь обычно считается лучшим доступным материалом для проводников, поскольку медная проволока определенного диаметра оказывает меньшее сопротивление току, чем алюминиевая проволока того же диаметра. Однако алюминий намного легче меди, и по этой причине, а также из соображений стоимости алюминий часто используется, когда важен фактор веса.
• Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине. Чем больше длина провода данного сечения, тем больше сопротивление. На рис. 1 показаны две проволочные жилы разной длины. Если к двум концам проводника длиной 1 фут приложено электрическое давление 1 вольт, а сопротивление движению свободных электронов принимается равным 1 Ом, ток ограничивается 1 ампер. Если проводник того же размера удвоить в длину, те же самые электроны, приведенные в движение приложенным 1 вольтом, теперь обнаруживают удвоенное сопротивление; следовательно, текущий поток уменьшается наполовину.

Эта область может быть треугольной или даже квадратной, но обычно круглой. Если площадь поперечного сечения проводника увеличить вдвое, сопротивление току уменьшится вдвое. Это верно из-за увеличенной площади, в которой электрон может двигаться без столкновения или захвата атомом. Таким образом, сопротивление изменяется обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника. Четвертым основным фактором, влияющим на сопротивление проводника, является температура. Хотя некоторые вещества, такие как углерод, демонстрируют снижение сопротивления при повышении температуры окружающей среды, большинство материалов, используемых в качестве проводников, увеличивают сопротивление при повышении температуры. Сопротивление некоторых сплавов, таких как константан и манганин™, очень мало меняется при изменении температуры. Величина увеличения сопротивления образца проводника сопротивлением 1 Ом на градус повышения температуры выше 0° по Цельсию (C), принятого стандарта, называется температурным коэффициентом сопротивления. Для каждого металла это разное значение. Например, для меди это значение составляет примерно 0,00427 Ом. Так, медный провод, имеющий сопротивление 50 Ом при температуре 0 °С, имеет увеличение сопротивления на 50 × 0,00427, или 0,214 Ом, на каждый градус повышения температуры выше 0 °С. Температурный коэффициент сопротивления необходимо учитывать в тех случаях, когда во время работы происходит заметное изменение температуры проводника. Имеются таблицы температурного коэффициента сопротивления для различных материалов. На рис. 2 представлена ​​таблица удельного сопротивления некоторых распространенных электрических проводников. Первые три свойства связаны следующим уравнением при T = 20 °C (комнатная температура): Где R = сопротивление в омах ρ = удельное сопротивление материала в круговых миломах на фут l = длина образца в футах A = площадь в круговых милах Сопротивление и отношение к размеру провода Круглые проводники (провода/кабели) Поскольку известно, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, и если нам дано сопротивление единицы длины провода, мы можем легко вычислить сопротивление любой длины провода из этого конкретного материала, имеющего тот же диаметр. Кроме того, поскольку известно, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, и если нам дано сопротивление отрезка провода с единицей площади поперечного сечения, мы можем рассчитать сопротивление аналогичной длины из проволоки того же материала любой площади поперечного сечения. Следовательно, зная сопротивление данного проводника, мы можем рассчитать сопротивление любого проводника из того же материала при той же температуре. Из отношений: Можно также написать: Если у нас есть проводник длиной 1 метр (м) с площадью поперечного сечения 1 (миллиметр) мм 2  и сопротивлением 0,017 Ом, что сопротивление 50 м провода из того же материала, но сечением 0,25 мм 2 ? В то время как единицы СИ обычно используются при анализе электрических цепей, электрические проводники в Северной Америке все еще производятся с использованием фута в качестве единицы длины и мил (одна тысячная дюйма) в качестве единицы диаметра. Прежде чем использовать уравнение R = (ρ × l) ⁄A  для расчета сопротивления проводника определенного размера по американскому калибру проволоки (AWG) площадь поперечного сечения в квадратных метрах должна быть определена с использованием коэффициента преобразования 1 мил = 0,0254 мм. Наиболее удобной единицей длины проволоки является фут. Используя эти стандарты, единицей размера является мил-фут. Таким образом, провод имеет единичный размер, если он имеет диаметр 1 мил и длину 1 фут. В случае использования медных проводников мы избавлены от утомительных вычислений, используя таблицу, показанную на рис. 3. Обратите внимание, что размеры поперечного сечения, указанные в таблице, таковы, что каждое уменьшение на одно число калибра равно 25 процентное увеличение площади поперечного сечения. Из-за этого уменьшение калибра на три числа соответствует увеличению площади поперечного сечения примерно в 2:1. Точно так же изменение десяти номеров калибра провода представляет собой изменение площади поперечного сечения 10: 1, а при удвоении площади поперечного сечения проводника сопротивление уменьшается вдвое. Уменьшение на три номера сечения провода уменьшает сопротивление проводника данной длины вдвое. Рисунок 3. alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника