ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ПРОВОДИМОСТЬ
Поступательное движение электронов, дрейфующих под действием сил электрического поля и обеспечивающих в проводнике электрический ток, тормозится вследствие столкновений их с узлами электрической решетки проводника ( с ионами , атомами, молекулами проводника) (рис.6).
При столкновении электрона с узлом кристаллической решетки электроны теряют часть своей кинетической энергии, уменьшая свою скорость, которая в результате действия сил электрического поля снова увеличивается и т.д. Таким образом скорость движения электронов изменяется. В результате в проводнике устанавливается некоторая средняя скорость движения электронов. Электроны, двигаясь вдоль проводника, всегда встречают сопротивление своему движению. Частота столкновений зависит от структуры материала и его температуры. Это противодействие или торможение, направленному движению электронов, т.е. электрическому току, называется электрическим сопротивлением. Под электрическим сопротивлением проводника понимают величину противодействия, которое оказывает проводник перемещению электрических зарядов. Ток в твердых проводниках создается только движением электронов. Это проводники первого рода, обладающие электронной проводимостью. В жидкостях и газах носителями зарядов являются положительные и отрицательные ионы. Их движение – положительных ионов по направлению поля и отрицательных ионов против этого направления – создает электрический ток. Такие проводники обладают ионной проводимостью и называются проводниками второго рода. Сопротивление обозначается буквами Rили r .
Сопротивление проводника зависит от рода материала, его размеров (длины, сечения) и температуры проводника.
При температуре порядка 200С, численное значение сопротивления проводника определяется по формуле
(2-9)
где R -сопротивление проводника при комнатной температуре, ρ – удельное сопротивление проводника при 200С, - длина проводника, S -площадь сечения проводника.
Единица электрического сопротивления – ом (Ом).
Величину, обратную сопротивлению, называют электрической проводимостью
1/R = g(2-10)
Единица электрической проводимости – сименс (См)
[g] = Ом-1=См.
Понятие проводимости используется преимущественно при расчетах параллельного соединения приемников электрической энергии.
При нагревании проводника первого рода (металла) его сопротивление увеличивается по закону
Rτ = R0 ( 1+ α t ), (2-11)
где Rτ – сопротивление проводника при температуре t, R0 – сопротивление проводника при 00С, α – температурный коэффициент сопротивления, который показывает относительное изменение сопротивления проводника при изменении температуры на 10С.
Таблица 3.
Таблица удельных сопротивлений, проводимостей и температурных коэффициентов некоторых проводников
У чистых металлов коэффициент α положителен. У сплавов он может быть как положительным, так и отрицательным. В частности, для сплавов, применяемых при изготовлении реостатов, измерительных (эталонных) сопротивлений, значение α весьма мало. К таким сплавам принадлежит манганин (84%меди, 12% марганца,3% никеля), константан и др. Температурный коэффициент сопротивления для проводников второго рода (электролитов) и графита отрицателен, т.е. с повышением температуры их удельное сопротивление уменьшается.
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 3146;