Электрическое сопротивление проводников

• Название: Электрическое сопротивление проводников
• Дата: 04.04.2022
• Размер: 2.36 Mb.
• Имя файла: resistance.ppt
• Тип: Документы; #439767

Электрическое сопротивление проводников

Гришина Л.А., учитель физики
МКС(К) ОУ С (К) ОШ 37 I II вида
г. Новосибирск

Проведем опыт

Соберем электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника тока, амперметра, лампы и ключа.
При замыкании цепи лампочка начинает ярко светить, а амперметр показывает некоторое значение силы тока.

Далее

1.Подключим последовательно с лампочкой никелиновую проволоку.
2.Вместо никелиновой проволоки включим в цепь такую же по размерам проволоку из нихрома.
3. Включим катушку с большим числом витков тонкой медной проволоки.

Что видим?

В первом случае лампочка светит более тускло, а сила тока в цепи уменьшается.
Во втором случае лампочка светит совсем тускло, а амперметр показывает еще меньшую силу тока.
В третьем случае лампочка светит тускло, а сила тока становится меньше.

О чем же говорит этот опыт?

Как видно, включение последовательно с лампочкой дополнительных проводников приводит к уменьшению силы тока в цепи.

Определение

Свойство проводников ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением.

Обозначение сопротивления

Электрическое сопротивление обозначают буквой R.


Опыты говорят не только о том, что проводники обладают сопротивлением, но и о том, что сопротивление разных проводников разное. 

В чем причина сопротивления?

Электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки металла. При этом замедляется упорядоченное движение электронов и сквозь поперечное сечение проводника проходит за 1 с меньшее их число. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока.


Таким образом, каждый проводник как бы противодействует электрическому току, оказывает ему сопротивление.

Экспериментальное исследование

Выясним, как зависит сила тока от:
длины проводника;
площади поперечного сечения (толщины) проводника;
материала, из которого изготовлен проводник.

Будем изменять длину проводника

Измеряем силу тока и напряжение в первом случае, затем при увеличении длины проводника в два раза, а затем при увеличении длины в три раза и в четыре раза

Вывод:

увеличение длины, проводника в несколько раз при одинаковом напряжении приводит к уменьшению силы тока во столько же раз. Отсюда следует, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

Будем менять толщину (площадь поперечного сечения) проводника

1. Берем никелиновый проводник длиной 1 м и включим его в цепь.
2. Затем подключим проводник такой же длины из того же материала, но с площадью поперечного сечения в 2 раза больше. Видим: сила тока стала в 2 раза больше.
3. Подключив точно такой же третий проводник, но с площадью поперечного сечения больше уже в 3 раза, убеждаемся, что и сила тока стала в 3 раза больше.

Вывод:

чем больше площадь поперечного сечения проводника (при одинаковой длине и одинаковом материале), тем слабее он ограничивает силу тока, т. е. его сопротивление становится меньше. Итак, из опыта следует, что сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

Будем брать проводники из железа, алюминия и нихрома

Включаем их в цепь и видим, что они по-разному ограничивают силу тока, т. е. у них сопротивления разные. Следовательно, сопротивление зависит и от материала, из которого сделан проводник. 

Вывод:

Объединив результаты проведенного экспериментального исследования, можно сказать, что сопротивление проводника прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от материала, из которого он изготовлен. 

Формула для определения сопротивления:

где l - длина проводника ( м ),
S - площадь поперечного сечения (кв.м ),
ρ ( ро) - удельное сопротивление (Ом м ).

Удельное сопротивление

Буквой ρ мы обозначили величину, характеризующую материал проводника. Эта величина называется удельным сопротивлением. Оно равно сопротивлению проводника, изготовленного из данного материала, длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 квадратный метр.

Формула для определения удельного сопротивления

где l - длина проводника ( м ),
S - площадь поперечного сечения (кв.м ),
R - сопротивление (Ом).

Единицы измерения удельного сопротивления

Единица измерения удельного сопротивления в системе СИ: 1 Ом * м
Однако, на практике толщина проводов значительно меньше 1 м кв,  поэтому чаще используют внесистемную единицу измерения удельного сопротивления:

Вещества с наименьшим удельным сопротивлением

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь - лучшие проводники электричества. При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Вещества с большим удельным сопротивлением

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. В них используют специально созданные сплавы - вещества с большим удельным сопротивлением. Например, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз большее, чем алюминий.

Вещества с самым большим удельным сопротивлением

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

Будем нагревать проводник

 с повышением температуры проводника сила тока на участке цепи убывает, а следовательно, возрастает его сопротивление.

Причина такого явления заключается в следующем:

при повышении температуры проводника усиливаются колебания ионов в узлах кристаллической решетки. В результате свободные электроны будут чаще сталкиваться с ионами, что значительно мешает дрейфу электронов и тем самым ограничивает силу тока. 

Единица измерения сопротивления

За единицу сопротивления в международной системе единиц (СИ) принимают 1 Ом - сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу.
Кратко это записывают так:
 1 Ом=1 В / 1А

Применяют и другие единицы сопротивления:

миллиом (мОм),
килоом (кОм),
мегаом (МОм).
1 мОм =0,001 Ом; 1 кОм = 1000 Ом; 1 МОм = 1000 000 Ом.
В той же системе единиц удельное сопротивление выражается в
ом-метрах (Ом • м).

Ответим на вопросы!

Что называют электрическим сопротивлением?
Какой буквой обозначают электрическое сопротивление?
От чего зависит электрическое сопротивление?
В каких единицах измеряют электрическое сопротивление?
Какие металлы обладают наименьшим удельным сопротивлением?

Домашнее задание

§ 43, упражнение 18 стр. 99

Литература

Перышкин А. В. Физика. 8 кл.: Учебник для общеобразовательных учебных заведений– М.: Дрофа, 2012
http://fizika-class.narod.ru/
Картинки со страниц свободного доступа сети интернет