Električni otpor žica

Pojam električnog otpora i vodljivosti

Svako tijelo kroz koje teče električna struja ima prema njoj određeni otpor. Svojstvo vodljivog materijala da spriječi prolaz električne struje kroz njega naziva se električni otpor.

Elektronička teorija na ovaj način objašnjava prirodu električnog otpora metalnih vodiča. Slobodni elektroni, krećući se po žici, nebrojeno puta na svom putu susreću atome i druge elektrone i u interakciji s njima neizbježno gube dio svoje energije. Elektroni ionako doživljavaju otpor svom kretanju. Različiti metalni vodiči s različitim atomskim strukturama imaju različit otpor električnoj struji.

Točno isto objašnjava otpor tekućih vodiča i plinova na prolaz električne struje. Međutim, ne smijemo zaboraviti da u tim tvarima ne elektroni, već nabijene čestice molekula nailaze na otpor tijekom svog kretanja.

Otpor se označava latiničnim slovima R ili r.

Ohm se uzima kao jedinica za električni otpor.

Ohm je otpor živinog stupca visine 106,3 cm s presjekom od 1 mm2 na temperaturi od 0 °C.

Ako je, na primjer, električni otpor žice 4 oma, onda se piše ovako: R = 4 oma ili r = 4 oma.

Za mjerenje otpora velikih vrijednosti usvojena je jedinica koja se naziva megohm.

Jedan megohm jednak je milijun ohma.

Što je otpor žice veći, to lošije provodi električnu struju, i obrnuto, što je otpor žice manji, to je struja lakša za prolaz kroz ovu žicu.

Stoga se za karakteristike vodiča (s gledišta prolaska električne struje kroz njega) može uzeti u obzir ne samo njegov otpor, već i vrijednost inverzna otporu i nazvana vodljivost.

Električna vodljivost naziva se sposobnost materijala da kroz sebe propusti električnu struju.

Budući da je vodljivost recipročna vrijednost otpora, izražava se kao 1 /R, vodljivost se označava latiničnim slovom g.

Utjecaj materijala vodiča, njegovih dimenzija i temperature okoline na vrijednost električnog otpora

Otpor različitih žica ovisi o materijalu od kojeg su izrađene. Za karakterizaciju električnog otpora raznih materijala, koncept tzv Otpornost.

Otpor se naziva otpor žice duljine 1 m i površine poprečnog presjeka 1 mm2. Otpor se označava grčkim slovom r. Svaki materijal od kojeg je izrađen vodič ima svoj specifični otpor.

Na primjer, otpor bakra je 0,017, odnosno bakrena žica duljine 1 m i presjeka 1 mm2 ima otpor 0,017 ohma. Otpor aluminija je 0,03, otpor željeza je 0,12, otpor konstantana je 0,48, a otpor nikroma je 1-1,1.

Više o tome pročitajte ovdje: Što je električni otpor?

Otpor žice izravno je proporcionalan njezinoj duljini, odnosno što je žica duža, to je njezin električni otpor veći.

Otpor žice obrnuto je proporcionalan površini njezina presjeka, odnosno otpor je manji što je žica deblja, a otpor je veći što je žica tanja.

Da biste bolje razumjeli ovaj odnos, zamislite dva para povezanih žila, jedan par žila ima tanku spojnu cijev, a drugi debelu. Jasno je da kada se jedna od posuda (svaki par) napuni vodom, njezin prijenos u drugu posudu kroz debelu cijev odvijat će se puno brže nego kroz tanku, tj. debela cijev će imati manji otpor protoku vode. Slično tome, električna struja lakše prolazi kroz debelu žicu nego kroz tanku, odnosno prva ima manji otpor od druge.

Električni otpor vodiča jednak je specifičnom otporu materijala od kojeg je taj vodič izrađen, pomnoženom s duljinom vodiča i podijeljenom s površinom površine poprečnog presjeka dirigent:

R = p l / S,

gdje - R - otpor žice, ohm, l - duljina žice u m, C - površina poprečnog presjeka žice, mm2.

Površina poprečnog presjeka okrugle žice izračunata po formuli:

S = Pi xd2 / 4

gdje je Pi konstantna vrijednost jednaka 3,14; d — promjer žice.

I ovako se određuje duljina žice:

l = S R / p,

Ova formula omogućuje određivanje duljine žice, njezinog presjeka i otpora, ako su poznate druge veličine uključene u formulu.

Ako je potrebno odrediti površinu poprečnog presjeka žice, tada formula dovodi do sljedećeg oblika:

S = p l / R

Transformirajući istu formulu i rješavajući jednakost u smislu p, nalazimo otpor žice:

R = R S / l

Potonju formulu treba koristiti u slučajevima kada su otpor i dimenzije vodiča poznati, ali je nepoznat njegov materijal, štoviše, teško ga je odrediti prema njegovom izgledu. Da biste to učinili, potrebno je odrediti otpor žice i pomoću tablice pronaći materijal s takvim otporom.

Drugi faktor koji utječe na otpor žica je temperatura.

Utvrđeno je da s porastom temperature otpor metalnih žica raste, a sniženjem opada. Ovo povećanje ili smanjenje otpora za vodiče od čistog metala gotovo je isto i iznosi u prosjeku 0,4% po 1 °C... Otpor tekućih vodiča i ugljena opada s povećanjem temperature.

Elektronska teorija strukture tvari daje sljedeće objašnjenje za povećanje otpora metalnih vodiča s porastom temperature.Kada se zagrijava, vodič prima toplinsku energiju, koja se neizbježno prenosi na sve atome tvari, zbog čega se povećava intenzitet njihovog kretanja. Povećano kretanje atoma stvara veći otpor usmjerenom kretanju slobodnih elektrona, zbog čega raste otpor vodiča. Snižavanjem temperature stvaraju se bolji uvjeti za usmjereno kretanje elektrona i smanjuje se otpor vodiča. To objašnjava zanimljiv fenomen — supravodljivost metala.

SupravodljivostSmanjenje otpora metala na nulu događa se pri ogromnoj negativnoj temperaturi -273° ° Takozvana apsolutna nula. Na temperaturi od apsolutne nule, čini se da se atomi metala smrzavaju na mjestu, potpuno neometani kretanjem elektrona.