Что такое удельное сопротивление

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.

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.

Сопротивление проводника

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.

Анимация сопротивления
@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.

Зависимость сопротивления от температуры

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

Индуктивное сопротивление

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Комментарии : 1
  1. Сергей

    Да… я когда-то все это изучал, но потом сменил профессию и со временем все позабыл, очень много времени прошло с тех пор. Аж моя молодость вспомнилась, как статью прочитал…

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить