Понятие об электронном сопротивлении и проводимости

Хоть какое тело, по которому протекает электронный ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электронного тока именуется электронным сопротивлением.

Электрическая теория так разъясняет суть электронного сопротивления железных проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бессчетное количество раз встречают на собственном пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, безизбежно теряют часть собственной энергии. Электроны испытывают вроде бы сопротивление собственному движению. Разные железные проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электронному току.

Точно этим же разъясняется сопротивление водянистых проводников и газов прохождению электронного тока. Но не стоит забывать, что в этих субстанциях не электроны, а заряженные частички молекул встречают сопротивление при собственном движении.

Сопротивление обозначается латинскими знаками Rлибо r.

За единицу электронного сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С.

Если, к примеру, электронное сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом либо r = 4ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, именуемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем ужаснее он проводит электронный ток, и, напротив, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электронному току пройти через этот проводник.

Как следует, для свойства проводника (исходя из убеждений прохождения через него электронного тока) можно рассматривать не только лишь его сопротивление, да и величину, оборотную сопротивлению и именуемую, проводимостью.

Электронной проводимостью именуется способность материала пропускать через себя электронный ток.

Потому что проводимость есть величина, оборотная сопротивлению, то и выражается она как 1/R,обозначается проводимость латинской буковкой g.

Воздействие материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электронного сопротивления

Сопротивление разных проводников находится в зависимости от материала, из которого они сделаны. Для свойства электронного сопротивления разных материалов введено понятие так именуемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением именуется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буковкой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

К примеру, удельное сопротивление меди равно 0,0175, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,0175 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,029, удельное сопротивление железа — 0,135, удельное сопротивление константана — 0,48, удельное сопротивление нихрома — 1-1,1.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электронное сопротивление.

Сопротивление проводника назад пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, напротив, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтоб лучше осознать эту зависимость, представьте для себя две пары сообщающихся сосудов, при этом у одной пары сосудов соединяющая трубка узкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой 1-го из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет еще резвее, чем по узкой, т. е. толстая трубка окажет наименьшее сопротивление течению воды. Точно так же и электронному току легче пройти по толстому проводнику, чем по узкому, т. е. 1-ый оказывает ему наименьшее сопротивление, чем 2-ой.

Электронное сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник изготовлен, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника:

R = р l / S,

где — R — сопротивление проводника, ом, l — длина в проводника в м, S — площадь поперечного сечения проводника, мм².

Площадь поперечного сечения круглого проводника рассчитывается по формуле:

S = πd² / 4

где π — неизменная величина, равная 3,14; d — поперечник проводника.

А так определяется длина проводника:

l = S R / p,

Эта формула дает возможность найти длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны другие величины, входящие в формулу.

Если же нужно найти площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к последующему виду:

S = р l / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

р = R S / l

Последней формулой приходится воспользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же тяжело определим по внешнему облику. Для этого нужно найти удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, отыскать материал, владеющий таким удельным сопротивлением.

Очередной предпосылкой, влияющей на сопротивление проводников, является температура.

Установлено, что с увеличением температуры сопротивление железных проводников растет, а с снижением миниатюризируется. Это повышение либо уменьшение сопротивления для проводников из незапятнанных металлов практически идиентично и в среднем равно 0,4% на 1°C. Сопротивление водянистых проводников и угля с повышением температуры миниатюризируется.

Электрическая теория строения вещества дает последующее разъяснение повышению сопротивления железных проводников с увеличением температуры. При нагревании проводник получает термическую энергию, которая безизбежно передается всем атомам вещества, в итоге чего растет интенсивность их движения. Возросшее движение атомов делает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и растет сопротивление проводника. С снижением же температуры создаются наилучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника миниатюризируется. Этим разъясняется увлекательное явление — сверхпроводимость металлов.

Сверхпроводимость, т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при большой отрицательной температуре —273° C, именуемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла вроде бы застывают на месте, совсем не препятствуя движению электронов.