Электрическое сопротивление | Частная школа. 8 класс
Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление». Что такое сопротивление. Каковы единицы сопротивления.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Если включать в цепь различные проводники, то сила тока будет различной. Выясним, почему так происходит.
ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ ВИДА ПРОВОДНИКА, ВКЛЮЧЕННОГО В ЦЕПЬ
Соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа, лампочки, и амперметра. Будем последовательно подсоединять проводники одинакового размера, но сделанные из различных материалов (например, железа, меди и никеля). При этом можно видеть, что показания амперметра и свечение лампочки при включении различных проводников изменяются. Так, свечение лампочки и сила тока при подключении железного проводника больше, чем при включении никелевого, но меньше, чем при подключении медного.
ПРИЧИНА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ТОКУ
Опыт показал, что при включении в цепь одного и того же источника сила тока зависит от свойств проводников, включённых в эту цепь.
Это означает, что разные проводники оказывают различное противодействие, или сопротивление, току. Это сопротивление возникает из-за взаимодействия движущихся электронов с положительными ионами кристаллической решётки металла. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока.
Вместе с тем в результате взаимодействия с электронами усиливается беспорядочное колебательное движение ионов. Это приводит к увеличению температуры проводника. Следовательно, энергия движущихся зарядов превращается во внутреннюю энергию проводника.
Разные проводники обладают различным сопротивлением электрическому току из-за особенностей в строении их кристаллической решётки.
Причиной сопротивления проводников электрическому току является взаимодействие движущихся электронов и ионов кристаллической решётки.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
Рассмотренные выше опыты по зависимости силы тока в цепи от свойств проводников касались только металлов.
Эта зависимость остаётся справедливой и для проводников другой природы, например электролитов.
Чтобы убедиться в этом, воспользуемся приведённой выше цепью. Только теперь вместо проводника в цепь включим сосуд для электролиза, который будем поочерёдно заполнять слабым водным раствором обычной соли, 10-процентным раствором медного купороса и 20-процентным раствором медного купороса.
Как свидетельствует опыт, в случае заполнения сосуда 20-процентным раствором медного купороса в начале наблюдения мы видим более яркое свечение лампочки, чем в случае заполнения 10-процентным раствором медного купороса или слабым соляным раствором. При этом более яркому свечению лампочки соответствуют большие показания амперметра.
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
Физическую величину, характеризующую способность проводника препятствовать протеканию электрического тока в этом проводнике, называют электрическим сопротивлением. Сопротивление обозначают буквой R.
Единицу сопротивления называют ом (1 Ом) в честь немецкого учёного Георга Ома, который впервые ввёл это понятие.
1 Ом — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А: 1 Ом = 1 В / 1 А.
Лампочка обладает более высоким сопротивлением электрическому току, чем проволока. Поэтому электрический ток в проволоке больше, чем в лампочке. Если к батарейке подсоединить лампочку, то батарейка разрядится не так быстро, как если бы к ней подсоединили обычный проводник.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое сопротивление».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Просмотров: 3 634
Обнаружена причина магнитосопротивления у полупроводников — Русский
Обнаружена причина магнитосопротивления у полупроводников
3 марта 2021.
3 марта 2021. Красноярские физики обнаружили, что электрическое сопротивление под действием магнитного поля в полупроводниковых структурах зависит от наличия примесей в кремниевых подложках. Ученые продемонстрировали, как добавки дополнительных примесей могут повысить эффективность и температурные условия проявления эффекта.
Результаты исследования опубликованы в журнале
В современной микроэлектронике широко используются устройства, изготовленные по кремниевым технологиям. В частности, многие полевые транзисторы, солнечные элементы и фотодетекторы сделаны в виде многослойных структур из металла, диэлектрика и полупроводника. Для таких композитных материалов характерно высокое магнитосопротивление — изменение электрического сопротивления под действием магнитного поля, которое расширяет функциональность полупроводниковых устройств.
Красноярские ученые определили, что проявление магнитосопротивления в структурах, состоящих из металла, диэлектрика и полупроводника, зависит от включенных в полупроводник примесей. Исследователи также научились искусственно создавать этот эффект при повышенных температурах, добавляя другие примеси в полупроводник, а также управлять им при помощи магнитного и электрического поля.
Ранее ученые фиксировали магнитосопротивление в полупроводниковых структурах. Но не знали, что его вызывает. Начав подробнее изучать подложки, входящие в эти структуры, они определили, что эффект проявлялся в виде скачкообразного увеличения электрического сопротивления материала при низкой температуре под действием магнитного поля. В новом исследовании физики рассмотрели образец кремния, в котором к стандартной примеси бора они добавили примесь галлия. В таком материале появился дополнительный «скачок» сопротивления при более высоких температурах.
«Мы уже давно исследуем магнитосопротивление в полупроводниках с примесями. Ранее мы обнаружили возникновение магнитосопротивления но его природа была нам не совсем ясна. Изучая структуры металл-диэлектрик-полупроводник, мы пришли к выводу, что сопротивление возникает из-за примеси в кремниевой подложке. Галлий, имплантированный в полупроводник, проявил себя наравне со стандартными примесями, которые уже были в подложке. Наши исследования показывают, что физические свойства не только привычной примеси бора, но и имплантированной примеси галлия зависят от магнитного поля, что и вызывает магнитосопротивление», — рассказал Антон Тарасов, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией радиоспектроскопии и спиновой электроники Института физики им Л.
Кроме того, физики обнаружили, что включение магнитного поля, параллельного плоскости образца, позволяет управлять эффектом. В этом случае он проявляется при более высоких температурах. К тому же, вторая примесь в подложке увеличивала магнитосопротивление до максимально возможного значения. Как отмечают ученые, возможность «настраивать» эффект важна для перспектив его применения.
«Появление второго пика показывает, что галлий, который мы добавили, работает аналогично изначальной примеси в кремниевой подложке. В этом и заключалось наше предположение, что различные примеси будут иметь свой пик сопротивления, зависящий от магнитного поля. В дальнейшем мы хотим использовать другие примеси или полупроводники и попробовать добиться эффекта при комнатной температуре. На данный момент он проявляется только при температурах ниже -200 градусов Цельсия», — пояснил Дмитрий Смоляков, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории радиоспектроскопии и спиновой электроники Института физики им Л.
Ученые отмечают, что эффект магнитосопротивления и обнаруженные эффекты можно применять при разработке и изготовлении электронных устройств, к примеру, датчиков и сенсоров магнитного поля, подобные устройства находятся в жестком диске памяти компьютера и в мобильных телефонах.
Исследование проведено при финансовой поддержке Мегагранта Правительства РФ на создание лабораторий мирового уровня (№ 075-15-2019-1886).
Имплантирование выполнено в Научно-исследовательском физико-техническом институте (НИФТИ) Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.
Пресс-релиз подготовлен группой научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
(http://ksc.krasn.ru/news/)»
Что вызывает сопротивление? | Электрические цепи
Сделать 3 мин. прочитать
Сопротивление
Сопротивление — это мера того, «насколько трудно» «протолкнуть» электричество через элемент цепи. Сопротивление также может относиться ко всей цепи.
Что вызывает сопротивление?
На микроскопическом уровне электроны, движущиеся по проводнику, сталкиваются (или взаимодействуют) с частицами, из которых состоит проводник (металл). При столкновении они передают кинетическую энергию. Поэтому электроны теряют кинетическую энергию и замедляются. Это приводит к сопротивлению. Передаваемая энергия заставляет резистор нагреваться. Вы можете почувствовать это непосредственно, если прикоснетесь к зарядному устройству мобильного телефона, когда заряжаете сотовый телефон — зарядное устройство нагревается, потому что в его цепях есть резисторы!Примеры резисторов
Фотография oskay на Flickr.com
Определение: Сопротивление
Сопротивление замедляет поток заряда в цепи. Единицей сопротивления является ом (Ом), который определяется как вольт на ампер тока.
Количество: сопротивление R Единица измерения: ом Обозначение единицы измерения: ω
\[1 \text{ Ом} = 1 \frac{\text{вольт}}{\text{ампер}}\]
Знаете ли вы?
В люминесцентных лампах не используются тонкие провода; они используют тот факт, что некоторые газы светятся, когда через них проходит ток.
Они намного эффективнее (гораздо меньше сопротивления), чем лампочки.
Нить накала лампочки
Фотография clagnut на Flickr.com
Все проводники имеют некоторое сопротивление. Например, кусок провода имеет меньшее сопротивление, чем лампочка, но оба имеют сопротивление.
Лампочка представляет собой очень тонкую проволоку, окруженную стеклянным корпусом Высокое сопротивление тонкой проволоки (нити) в лампочке заставляет электроны передавать большую часть своей кинетической энергии в виде тепла. Тепловой энергии достаточно, чтобы нить накала раскалилась добела, излучая свет.
Провода, соединяющие лампу с ячейкой или батареей, почти не нагреваются, проводя такой же ток. Это связано с их гораздо более низким сопротивлением из-за большего поперечного сечения (они толще).
Важным эффектом резистора является то, что он преобразует электрическую энергию в другие формы тепловой энергии. Свет Энергия является побочным продуктом производимого тепла.
Знаете ли вы?
Существует особый тип проводника, называемый сверхпроводник , у которого нет сопротивления, но материалы, из которых состоят все известные сверхпроводники, начинают сверхпроводить только при очень низких температурах. «Сверхвысокотемпературным» сверхпроводником является ртутно-барий-кальциево-медный оксид \((\text{HgBa}_{2}\text{Ca}_{2}\text{Cu}_{3}\text{O}_{\ text{x}})\), который является сверхпроводящим при температурах \(-\text{140}\) \(\text{℃}\) и ниже.
Продолжить работу с мобильным приложением | Доступно в Google Play
[Атрибуции и лицензии] 9{c}\)
\(a_{b}\)
\(\sqrt{a}\)
\(\sqrt[b]{a}\)
\(\frac{a}{ б}\)
\(\cfrac{a}{b}\)
\(+\)
\(-\)
\(\times\)
\(\div\)
\(\pm\)
\(\cdot\)
\(\amalg\)
\(\ast\)
\(\barwedge\)
\(\bigcirc\)
\( \bigodot\)
\(\bigoplus\)
\(\bigotimes\)
\(\bigsqcup\)
\(\bigstar\)
\(\bigtriangledown\)
\(\bigtriangleup\)
\(\blacklozenge\)
\(\blacksquare\)
\(\blacktriangle\)
2 \(\
3) \(\bullet\) \(\cap\)
\(\cup\)
\(\circ\)
\(\circledcirc\)
\(\dagger\)
\( \ddagger\)
\(\diamond\)
\(\dotplus\)
\(\lozenge\)
\(\mp\)
\(\ominus\)
\(\oplus \)
\(\oslash\)
\(\otimes\)
\(\setminus\)
\(\sqcap\)
\(\sqcup\)
\(\square\)
\(\star\)
\(\triangle\)
\(\triangledown\)
\(\triangleleft\)
\(\Cap\)
\(\Cup\)
\( \upplus\)
\(\vee\)
\(\veebar\)
\(\клин\)
\(\wr\)
\(\следовательно\)
\(\left ( a \right )\)
\(\left \| a \right \|\)
\(\влево [ a \вправо ]\)
\(\влево \{ a \вправо \}\)
\(\влево \lceil a \вправо \rceil\)
\(\влево \ lfloor a \right \rfloor\)
\(\left ( a \right )\)
\(\vert a \vert\)
\(\leftarrow\)
\(\leftharpoondown\)
\(\leftharpoonup\)
\(\leftrightarrow\)
\(\leftrightharpoons\)
\(\mapsto\)
\(\rightarrow\)
\(\rightharpoondown\)
\( \правый гарпунвверх\)
\(\rightleftharpoons\)
\(\to\)
\(\Leftarrow\)
\(\Leftrightarrow\)
\(\Rightarrow\)
\(\overset{a}{ \leftarrow}\)
\(\overset{a}{\rightarrow}\)
\(\приблизительно \)
\(\asymp\)
\(\cong \)
\(\dashv \)
\(\doteq \)
\(= \)
\(\equiv \)
\(\frown \)
\(\geq \)
\(\geqslant \)
\(\гг\)
\(\gt \)
\(| \)
\(\leq \)
\(\leqslant \)
\(\ll \)
\(\lt \)
\( \models\)
\(\neq \)
\(\ngeqslant \)
\(\ngtr \)
\(\nleqslant \)
\(\nless \)
\(\not \equiv \)
\(\overset{\underset{\mathrm{def}}{}}{=} \)
\(\parallel \)
\(\perp \)
\(\prec \)
\(\preceq \)
\(\сим\)
\(\simeq\)
\(\smile\)
\(\succ\)
\(\succeq\)
\(\vdash\)
\(\in\)
\ (\ni \)
\(\notin \)
\(\nsubseteq \)
\(\nsupseteq \)
\(\sqsubset \)
\(\sqsubseteq \)
\(\ sqsupset \)
\(\sqsupseteq \)
\(\subset \)
\(\subseteq \)
\(\subseteqq \)
\(\supset \)
\ \(\supseteq )
\(\supseteqq \)
\(\emptyset\)
\(\mathbb{N}\)
\(\mathbb{Z}\)
\(\mathbb{Q}\)
\(\mathbb{R}\)
\(\mathbb{C}\)
\(\alpha\)
\(\beta\)
\(\gamma\)
\(\delta \)
\(\эпсилон\)
\(\дзета\)
\(\эта\)
\(\тета\)
\(\йота\)
\(\каппа\)
\(\lambda\)
\(\mu\)
\(\nu\)
\(\xi\)
\(\pi\)
\(\rho\)
\(\sigma\)
\(\tau\)
\(\upsilon\)
\(\phi\)
\(\chi\)
\(\psi\)
\(\omega\)
\(\Gamma\)
\(\Delta\)
\(\Theta\)
\( \Lambda\)
\(\Xi\)
\(\Pi\)
\(\Sigma\)
\(\Upsilon\)
\(\Phi\)
\(\Psi \)
\(\Омега\)
\((а)\)
\([а]\) 9{} a\)
Редактировать математику с помощью TeX:
Предварительный просмотр математики:
Вопросы и ответы — Как объяснить электрическое сопротивление?
Предыдущий вопрос
(Что такое электрический ток?)
Вопросы и ответы
Основной индекс
Следующий вопрос
(Что такое электромагнит?)
Предыдущий вопрос
(Что такое электрический ток?)
Вопросы и ответы Основной индекс
Следующий вопрос
(Что такое электромагнит?)
Вопросы и ответы Основной индекс
Как объяснить электрическое сопротивление?
Я предполагаю, что вы спрашиваете совета, «как» объяснить сопротивление — возможно, школьному классу.
Во всяком случае, вот достаточно нетехническое описание, которое вы можете рассмотреть.
В металле атомы расположены в кристаллической конфигурации. Тип металла определяет, как устроены связи и насколько тесно сгруппированы атомы. Электроны могут обитать на энергетических уровнях. Как правило, только «внешние» электроны в атоме взаимодействуют, образуя связи с другими атомами. Эти внешние электроны удерживаются атомом с относительно небольшим количеством энергии. Обычно они обитают на энергетическом уровне, который мы называем валентной зоной. Это их «основное» состояние. Добавление энергии может вывести эти электроны из валентной зоны в зону «проводимости». В зоне проводимости они могут свободно перемещаться внутри кристаллической структуры. Приложение электрического потенциала заставит их двигаться в определенном направлении.
В металле валентная зона относительно близка к зоне проводимости, то есть требуется очень небольшая энергия, чтобы заставить электроны перейти из своего валентного состояния в зону проводимости. На самом деле, мы думаем, что металлы имеют большую популяцию свободных электронов в зоне проводимости все время. Таким образом, приложение электрического потенциала заставит их двигаться — течет ток. Итак, металлы вообще имеют относительно низкое (хотя и не нулевое) сопротивление. В таком материале, как стекло, существует большая энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости. Это означает, что для протекания тока доступно очень мало свободных электронов, и требуется большой вклад энергии, чтобы поднять любые электроны в зону проводимости.
В металлическом проводнике, несмотря на наличие свободных электронов, все же существует сопротивление току. Это можно описать простыми моделями, но, по-видимому, только квантовые электронные теории точно описывают поведение металлов в экстремальных условиях, таких как очень низкие температуры. Замена представления об электронах как частицах электронами как волнами решает проблемы более простых моделей. Вы можете представить себе, как эти электронные волны колеблются в металлической решетке (которую также можно изобразить как волнообразную структуру) — интерференция решетки с электронами вызывает сопротивление.
Основной индекс
Во всяком случае, вот достаточно нетехническое описание, которое вы можете рассмотреть.
На самом деле, мы думаем, что металлы имеют большую популяцию свободных электронов в зоне проводимости все время. Таким образом, приложение электрического потенциала заставит их двигаться — течет ток. Итак, металлы вообще имеют относительно низкое (хотя и не нулевое) сопротивление. В таком материале, как стекло, существует большая энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости. Это означает, что для протекания тока доступно очень мало свободных электронов, и требуется большой вклад энергии, чтобы поднять любые электроны в зону проводимости.
