интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

Активное сопротивление цепи переменного тока. Сопротивление тока


Сопротивление электрическому току. - Основы электроники

Свободные электроны в проводнике, перемещаясь по цепи, сталкиваются с атомами, которые в свою очередь препятствуют потоку электронов, тем самым уменьшая значение электрического тока. Это препятствие называется сопротивлением электрическому току, и обозначается буквой R. Любой материал имеет свое сопротивление электрическому току или электрическую проводимость (величина обратная сопротивлению).Сопротивление подобно тому, что мы в знакомой нам схеме потока воды движущегося из бака А в бак В, заменим участок трубопровода на более тонкий, что конечно уменьшит общий поток воды приходящий в бак В.

 

Сопротивление электрическому току

Любой материал обладает сопротивлением, которое зависит от свойств самого материала: температуры, размера, формы и др.Материалы, имеющие низкое сопротивление электрическому току называются проводниками. Мы с вами помним, что проводники имеют много свободных электронов, тем самым оказывают малое сопротивление току. Примером хороших проводников являются: золото, медь, серебро, алюминий, платина.В свою очередь материалы, имеющие большое сопротивление току, называются диэлектриками или изоляторами. Диэлектрики имеют малое количество свободных электронов, чем и обусловлено их высокое сопротивление электрическому току. Здесь же примерами хороших изоляторов могут служить: пластмасса, резина, стекло, слюда.Единица измерения сопротивления является Ом. Названа эта единица измерения в честь немецкого ученого-физика Георга Симона Ома.Один Ом – это такое сопротивление материала, которое при приложенном напряжения в один вольт, позволяет протекать току равному один ампер. Обычно для обозначения символа Ом используют греческую букву омега

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

 

Добавить комментарий

www.sxemotehnika.ru

притяжение ядер, проводники и непроводники

 

Как устроено внутри твердое вещество, в частности, металл? Атомы металла представляют собой кристаллическую решетку из положительно заряженных ионов, между которыми свободно движутся отрицательно заряженные электроны.

Электроны практически не связаны со своими атомами, и, вследствие этого, возможно существование электрического тока в металле, т.е. проводнике. Под действием электрического поля электроны могут перемещаться вдоль проводника. Это понятно. Но возникает вопрос – раз электроны не связаны с ядрами атомов, почему они вообще не вылетают прочь из тела, а продолжают оставаться внутри?

Притяжение ядер атомов

Очевидно, что их что-то удерживает. И удерживает их притяжение ядер атомов. Оно позволяет им почти свободно перемещаться внутри вещества, но ограничивает свободу границами самого тела. Это же притяжение сковывает их передвижение внутри проводника под действием электрического поля. И притяжение это различается у разных веществ, вследствие различий в строении кристаллической решетки.

Соответственно, одни вещества пропускают ток лучше, другие хуже. Поэтому все вещества разделяются на проводники и непроводники тока. Однако, все без исключения вещества все равно противодействуют, как бы сопротивляются прохождению тока через них. Величина, характеризующая это противодействие, называется сопротивлением электрическому току.

Сопротивление электрического тока

Сопротивление проходят в курсе физики восьмого класса. Сопротивление току зависит от структуры вещества, а также от его температуры. При увеличении температуры сопротивление увеличивается.  Силу сопротивления в физике измеряют в единицах, называемых Ом. Обозначается сопротивление буквой R. Сопротивление проводника в один Ом – это такое сопротивление, при котором при напряжении на концах проводника в один вольт сила тока равна одному амперу.

Сопротивление проводников различается. Есть проводники, которые проводят ток лучше, как например, серебро или медь, или хуже, как например, железо. От этого зависят потери тока при прохождении через проводник. У некоторых веществ сопротивление току настолько сильно, что они не способны его проводить в обычных условиях. Такие вещества называют непроводниками. Их используют в качестве изоляторов. Это такие вещества, как фарфор, резина, эбонит и так далее. Величина, характеризующая сопротивление вещества, называется удельным сопротивлением. Удельные сопротивления различных веществ можно найти из специальных таблиц.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Электрическое напряжение: определение, формула, вольтметр Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЗакон Ома для участка цепи: формулировка и формула, применение

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Сопротивление

Господа, и снова всем здрастье! Мы с вами уже обсудили ток. Обсудили и напряжение. Осталась последняя сторона бермудского треугольника. Как многие уже догадались, речь сегодня пойдет про электрическое сопротивление. Что же это такое? От чего зависит? Как его рассчитать? Обо всем этом речь пойдет в сегодняшней статье!

А начиналось все это достаточно давно. В далекие и лихие 1800-е уважаемый господин Георг Ом игрался в своей лаборатории с напряжением и током, пропуская его через различные штуки, какие только могли его проводить. Будучи человеком наблюдательным, он установил одну интересную зависимость. А именно, что если взять один и тот же проводник, то сила тока в нем прямо пропорциональна приложенному напряжению. Ну, то есть если увеличить приложенное напряжение в два раза, то в два раза возрастет и сила тока. Соответственно, никто не мешает взять и ввести какой-нибудь коэффициент пропорциональности:

Где G – это и есть коэффициент, который называется проводимостью проводника. На практике же чаще люди оперируют с величиной, обратной проводимости. Она называется как раз-таки электрическое сопротивление и обозначается буковкой R:

Для случая электрического сопротивления, зависимость, полученная Георгом Омом выглядит так:

Господа, по большому секрету, мы только что написали закон Ома. Но не будем пока на этом концентрироваться. Для него у меня уже практически готова отдельная статья, в ней и поговорим об этом. Сейчас же более подробно остановимся именно на третьей составляющей этого выражения – на сопротивлении.

Во первых, это характеристика проводника. Сопротивление не зависит от тока с напряжением, кроме отдельных случаев типа нелинейных устройств. До них обязательно доберемся, но позже, господа. Сейчас мы рассматриваем обычные металлы и прочие милые и простые – линейные – штуки.

Измеряется сопротивление в Омах. Вполне логично – кто открыл, тот и назвал в честь себя. Отличный стимул для открытий, господа! Но помните, мы начали с проводимости? Которая у нас обозначается буковкой G? Так вот, она тоже имеет свою размерность – Сименсы. Но обычно на это всем пофиг, с ними почти никто не работает.

Пытливый ум непременно задастся вопросом – сопротивление, это конечно здорово, а от чего оно, собственно говоря, зависит? Ответы имеются. Давайте по пунктам. Опыт показывает, что сопротивление зависит по крайней мере от:

  • геометрических размеров и формы проводника;
  • материала;
  • температуры проводника.

А теперь давайте подробнее по каждому из пунктов.

Господа, опыт показывает, что при постоянной температуре сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально  площади его поперечного сечения. Ну, то есть чем проводник толще и короче, тем меньше его сопротивление. И наоборот, длинные и тонкие проводники имеют относительно высокое сопротивление. Это иллюстрирует рисунок 1. Данное утверждение понятно и по уже приводимой ранее аналогии электрического тока и водопровода: через толстую короткую трубу воде течь легче, чем через тонкую и длинную и возможна передача больших объемов жидкости за то же самое время.

сопротивление, электрическое сопротивление, толщины проводника

 

Рисунок 1 – Толстый и тонкий проводники

Выразим это математическими формулами:

Здесь R – сопротивление, l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Когда мы говорим, что кто-то кому-то пропорционален, всегда можно ввести коэффициент и заменить значок пропорциональности на значок равенства:

Как видим, здесь у нас появился новый коэффициент . Он называется удельным сопротивлением проводника.

Что же это такое? Господа, очевидно, что это то значение сопротивления, которое будет иметь проводник длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 м2. А что там с его размерностью? Выразим  из формулы:

Величина это табличная и она зависит от материала проводника.

Таким макаром мы плавно перешли ко второму пункту нашего перечня. Да, два проводника одинаковой формы и размеров, но из разного материала будут иметь разное сопротивление. И обусловлено это исключительно тем, что у них будет разное удельное сопротивление проводника. Приведем табличку со значением удельного сопротивления ρ для некоторых широко распространенных материалов.

удельное сопротивление Господа, видим, что меньше всех сопротивляется электрическому току у серебра, а у диэлектриков напротив, оно весьма большое. Это и понятно. Диэлектрики на то и диэлектрики, что бы ток не проводить.

Теперь, используя приведенную мною табличку (или гугл, если там нет нужного материала) вы легко сможете рассчитать себе провод с необходимым  сопротивлением или же оценить, какое сопротивление будет у вашего провода с заданными площадью сечения и длиной.

Помнится, в моей инженерной практике был один подобный случай. Мы делали мощную установку для питания лампы накачки лазера. Мощности там были какие-то просто сумасшедшие. И для поглощения всей этой мощности на случай «если что-то пойдет не так surprised»,  было принято решение изготовить резистор сопротивлением 1 Ом из какой-нибудь надежной проволоки. Почему именно 1 Ом и куда именно он устанавливался, мы сейчас не будем рассматривать. Это разговор для совсем другой статьи. Достаточно знать, что этот резистор должен был в случае чего принять в себя десятки мегаватт мощности и десятки килоджоулей энергии и желательно остаться при этом живым. Проштудировав списки доступных материалов, я выбрал два: нихром и фехраль. Они были жаростойкими, выдерживали высокие температуры, а кроме того обладали относительно высоким удельным электрическим сопротивлением, что позволяло с одной стороны брать не очень тонкие (они сразу перегорят) и не очень длинные (надо было влезть в разумные габариты) провода, а с другой – получить требуемые 1 Ом. В результате итеративных расчетов и анализа предложений рынка проволочной промышленности России (вот так термин), я-таки остановился на фехрали. Получилось, что проволока должна иметь диаметр несколько миллиметров и длиной в единицы метров. Точные цифры называть не буду, они мало кому из вас будут интересны, а мне лень искать эти выкладки в недрах архива. Был также рассчитан перегрев проволоки на случай (по формулам термодинамики), если действительно через нее пропустить десятки килоджоулей энергии. Он получился пара сотен градусов, что нас устраивало.

В заключении скажу, что данные самодельные резисторы были изготовлены и успешно прошли испытания, что подтверждает правильность приведенной формулы.

Однако мы слишком увлеклись лирическими отступлениями о случаях из жизни, совершенно забыв, что нам надо еще рассмотреть зависимость электрического сопротивления от температуры.

Давайте порассуждаем – а как теоретически может зависеть сопротивление проводника от температуры? Что нам известно про повышением температуры? Как минимум два факта.

Первое: с ростом температуры все атомы вещества начинают быстрее колебаться и с большей амплитудой. Это приводит к тому, что направленный поток заряженных частиц чаще и сильнее сталкивается с неподвижными частицами. Одно дело пробраться через толпу людей, где все стоят, и совсем другое – через такую, где все бегают, как сумасшедшие. Из-за этого средняя скорость направленного движения уменьшается, что эквивалентно уменьшению силы тока. Ну, то есть к росту сопротивления проводника току.

Второе: с ростом температуры увеличивается число свободных заряженных частиц в единице объема. Из-за большей амплитуды тепловых колебаний атомы легче ионизируются. Больше свободных частиц – больше сила тока. То есть сопротивление падает.

Итого в веществах с ростом температуры борются два процесса: первый и второй. Вопрос в том, кто победит. Практика показывает, что в металлах чаще победу одерживает первый процесс, а в электролитах – второй. Ну, то есть у металла сопротивление с ростом температуры растет.  А если взять электролит (например, водичку с раствором медного купороса), то в нем сопротивление уменьшается при росте температуры.

Возможны случаи, когда первый и второй процессы полностью уравновешивают друг друга и сопротивление практически не зависит от температуры.

Итак, сопротивление имеет свойство меняться в зависимости от температуры. Пусть при температуре  t1, было сопротивление R1. А при температуре t2 стало R2. Тогда что для первого случая, что для второго, можно записать следующее выражение:

Величина α,  господа, называется температурным коэффициентом сопротивления. Этот коэффициент показывает относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 градус. Например, если сопротивление какого-либо проводника при 10 градусах равно 1000 Ом, а при 11 градусах – 1001 Ом, то в этом случае 

Величина это табличная. Ну то есть зависит от того, что именно за материал перед нами. Для железа, например, будет одно значение , а для меди – другое. Ясно, что для случая металлов (сопротивление с ростом температуры растет) α>0, а для случая электролитов (сопротивление с ростом температуры падает) α<0.

Господа, у нас за сегодняшний урок есть уже аж две величины, которые влияют на результирующее сопротивление проводника и при этом зависят от того, что же это за материал перед нами. Это ρ, которое удельное сопротивление проводника и α, которое температурный коэффициент сопротивления. Логично попытаться их свести между собой. Так и сделали! Что же в итоге получилось? А вот это:

Величина  ρ0 не совсем однозначная. Это значение удельного сопротивления проводника при Δt=0. А поскольку  не привязана ни к каким конкретным цифрам, а целиком и полностью определяется нами – пользователями – то и ρ получается тоже относительная величина. Оно равно значению удельного сопротивления проводника при некоторой температуре, которую мы примем за нулевую точку отсчета.

Господа, возникает вопрос – а где сие использовать? А, например, в термометрах. Например, есть такие платиновые термометры сопротивления. Принцип работы заключается в том, что мы измеряем сопротивление платиновой проволоки (оно, как мы сейчас выяснили, зависит от температуры). Эта проволока является датчиком температуры. И на основании измеренного сопротивления мы можем сделать вывод о том, какая температура окружающей среды. Эти термометры хороши тем, что позволяют работать в очень широком диапазоне температур. Скажем, при температурах в несколько сотен градусов. Мало какие термометры там еще смогут работать.

И просто как интересный факт – обычная лампа накаливания имеет в выключенном состоянии значение сопротивления гораздо меньшее, чем при работе.  Скажем, у обычной 100-вт лампы сопротивление нити в холодном состоянии может быть примерно 50 – 100 Ом. Тогда как при штатной работе оно вырастает до величин порядка 500 Ом. Сопротивление вырастает почти в 10 раз! Но и нагрев тут в районе 2000 градусов! Кстати, вы можете на основании приведенных формул и измерения тока в сети попробовать более точно оценить температуру нити. Как? Подумайте сами smile. То есть при включении лампы через нее сначала течет ток, в несколько раз превышающий рабочий, особенно если момент включении попадет на пик синуса в розетке. Правда сопротивление мало весьма недолго, пока лампа не разогреется. Потом все выходит в режим и ток становится штатным. Однако такие броски тока являются одной из причин, почему лампы часто перегорают именно при включении.

На этом предлагаю закончить, господа. Статья получилась чуть больше, чем обычно. Надеюсь, вы не очень устали smile. Огромной вам всем удачи и до новых встреч!

Вступайте в нашу группу Вконтакте

Вопросы и предложения админу: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

myelectronix.ru

Сопротивление тока. Что такое электрическое сопротивление, его суть.

 

 

 

Тема: Суть электрического сопротивления. Что такое сопротивление тока.

 

Многие слышали о таком понятии, встречаемом и широко используемом в сфере электричества, как электрическое сопротивление. Но не все знают, какова же природа его. В чём заключается суть, и что вообще оно собой представляет, от чего зависит. Предлагаю в этой статье разобраться, что же такое сопротивление тока. И так, под электрическим сопротивлением подразумевают две вещи. В одном понимании это физическая величина, в другом же, это электрический компонент, деталь, элемент.

 

Теперь про то, в чём именно заключается суть сопротивления тока. А начнём мы с основы, строения атома, его кристаллической решетки, и движения электричества внутри электрического проводника. Напомню, что атом является мельчайшей частицей вещества. Он устроен следующим образом: в центре находится так называемое ядро, состоящее из более мелких частиц, протонов и нейтронов. Вокруг этого атомного ядра с огромной скоростью вращаются еще одни частицы, называемые электронами (по размерам они гораздо меньше ядра).

 

Ядро атома имеет положительный электрический заряд (плюс), а электроны, соответственно, отрицательный заряд (минус). Любое вещество представлено множеством атомов, которые имеют свою определенную структурированность, именуемая таким понятием как кристаллическая решётка (если говорить о твердом состоянии вещества). Но перед тем как перейти к сути сопротивления тока стоит ещё добавить, что то пространство, по которому носятся электроны называется орбитой электрона (орбиталями). У разных веществ количество орбит может быть разным, и располагаются они одна выше другой (как луковица).

 

 

На самой отдалённой электронной орбите сила притяжения электрона к ядру атома минимально, что способствует легкому отрыву электрона от неё и перехода его к соседнему атому. В этом заключается суть движения электрических зарядов внутри вещества (проводника тока). Когда мы подключаем к проводнику источник тока, прилаживая к его концам определенную разность потенциалов (электрическое напряжение), мы заставляем электроны упорядоченно двигаться с одного полюса источника энергии к другому. Возникает электрический ток зарядов внутри проводника, его кристаллической решетки.

 

А теперь уж можно перейти к вопросу о электрическом сопротивлении тока, его сути. И так, при прохождении электрических зарядов внутри проводника электроном не приходится двигаться по прямой траектории, их движения скорей напоминает перескоки с одного атома на другой. Естественно, что при таком движении будет расходоваться некоторая энергия (на преодоление препятствий). Кроме этого стоит учесть, что атомы не стоят на месте, они имеют свое внутреннее хаотическое движение внутри кристаллической решетки вещества. А чем больше это движение (зависящае также от температуры, чем она выше, тем движение атомов интенсивнее), тем большее препятствие возникает перед перемещением зарядов. Именно это препятствие движению тока и называется электрическим сопротивлением.

 

Также существует такое понятие как сверхпроводимость. Это когда электрическое сопротивление тока приравнивается к нулю. Электрический ток бежит по проводнику без потерь. Так сказать идеальный проводник. Этого эффекта можно достичь если определённые вещества довести до температуры абсолютного нуля (273 градуса по Цельсию). А как известно из физики, при сверхнизких температурах движения атома внутри кристаллической решетки вещества практически прекращается. На пути движения электронов, электрического тока заряженных частиц нет препятствий, что и дает эффект сверхпроводимости.

 

 

Электрическое сопротивление зависит от таких фундаментальных электрических величин как сила тока и напряжение. Все эти три электрические характеристики объединены общим законом, который называется закон Ома (сила тока равна напряжение деленное на сопротивление). Зависимость этой троицы следующая: чем больше сопротивление электрической цепи, тем меньше будет сила тока, при равном напряжении питания. Чем больше напряжение мы прилаживаем к цепи, тем больше сила тока будет протекать, при равном сопротивлении цепи. То есть, чем больше сопротивление, тем меньше сила тока, и наоборот. У сопротивления тока имеется своя единица измерения, это Ом (1 килоом равен 1000 ом). 1 Ом равен 1 Вольт поделить на 1 Ампер.

 

 

Это мы разобрали суть электрического сопротивления тока, как физической величины. Но очень часто говоря о сопротивлении подразумевается конкретная материальная вещь, деталь, функциональный элемент. То есть, обычный электрический резистор называют сопротивлением, поскольку прямое назначение этой детали заключается именно в образовании электрического сопротивления в определенной части цепи. Электрическое сопротивление тока ещё бывает активным и реактивным. Активное сопротивление существует у всех резистивных элементах (проводники имеющие нагревательную способность). Реактивным сопротивлением обладают различные катушки и емкости. Но про это уже в другой теме.

P.S. У новичка может возникнуть такой закономерный вопрос. Зачем нужно специально ставить сопротивление в электрическую цепь, ведь его суть заключается в препятствии движению тока? Нужно, даже необходимо, Так же, как и наличие у машины тормозов. Когда возникает необходимость снижению скорости или остановки без тормозов просто не обойтись. Примерно также, и в сфере электрики, электроники. В некоторых местах электрической цепи нужно наличие именно меньшего напряжения и тока, чем на входе источника питания, что и делает резистор (сопротивление).

 

electrohobby.ru

.:Все о радиоэлектронике:.

Главная >> Курс радиоэлектроники >> Ток, напряжение, сопротивление...

Что такое электрический ток? Вот интересно как бы вы ответили на такой вопрос? Те из вас кто еще не все позабыл из школьного курса, ответили бы «Ток – это упорядоченное движение электронов». Спорить с этим определением глупо, но мы и не собирались этого делать, давайте лучше разберёмся с этим простеньким выражением. Для полных «чайников» сразу же скажу что в данном случае «электрон» - это не марка телевизора, а малейшая отрицательно заряженная частица. Итак, если таких частиц насобирать много (например, несколько миллиардов, потому что заряд электрона ничтожно мал), и заставить их упорядоченно двигаться, тогда что мы получим то, что называем током. Хочу обратить внимание на фразу «упорядоченное движение» потому что электроны двигаются постоянно, но чтобы их движение вызвало ток, они должны двигаться одновременно в одном направлении. Все вещества в мире делятся на три вида, которые по разному «относятся» к электрическому току. Первые проводники – это вещества, которые пропускают ток. В этих веществах электроны могут двигаться. К ним относятся, например металлы. Вторая группа веществ – непроводники. Эти вещества не пропускают ток. Примером непроводников может послужить пластмасса, стекло, резина. Ну и третий тип веществ полупроводники. Вы наверняка сражу же прикинули: «проводники – вещества проводящие ток, непроводники – вещества не проводящие, значит полупроводники – вещества которые плохо проводят ток!». Если вы так подумали, поспешу вас обрадовать – неправильно!!! Плохо проводящие ток вещества это тоже проводники, а полупроводник – это вещество, которое может проводить или не проводить электричество в зависимости от конкретных условий и факторов воздействующих на него. Таких как температура, освещение и т. п. Причем полупроводников существует намного больше, чем и проводников и непроводников вместе взятых. Но о них мы поговорим позже.

Понятие сопротивления Итак, мы уже знаем, что ток может проходить через вещества называемые проводниками. Но здесь, как и в жизни не все всегда гладко. Проводник всегда создает сопротивление току. Как это понять. Возьмем за пример не ток, который проходит через проводник, а воду, которая протекает по трубе. Представили? Если диаметр трубы достаточно большого диаметра то вода может безо всяких трудностей протекать по ней, а если диаметр очень маленький, а напор воды большой. Тогда получается, что труба создает некое сопротивление воде. Точно также и с током! Сопротивление проводника (провода) зависит от: его толщины (диаметра), длинны, материала из которого он сделан и даже температуры (в очень небольшой степени). Для того чтобы сопротивление было как можно меньше, провод должен быть как можно короче, большого диаметра, и из материала с хорошей проводимостью. На практике в подавляющем большинстве случаев обычный медный провод вполне удовлетворяет эти требования. Величина сопротивления измеряется в Ом (Омах) и обозначается буквой R. Очень часто требуется создать «штучное» сопротивление току. Эту задачу решают с помощью такой радиодетали как резистор (также его часто так и называют - сопротивление). О самом резисторе мы поговорим попозже. Стоит только добавить что сопротивление в 1 Ом относительно маленькое, потому часто используются такие величины как кОм - килоОм (1кОм = 1000 Ом), и Мом – мегаОм (1Мом = 1000 кОм = 1000000 Ом).

Понятие напряжения и закон Ома. Давайте вспомним, что такое ток, если вспомнили, тогда подумайте, от чего он может возникать. Не получается? Ну что же тогда давайте подумаем, от чего может возникать протекание воды в трубе. Здесь все просто, если на одном конце трубы имеется давление больше чем на другом. То вода потечет по направлении к концу, где давление меньше. И опять точно также и с током. Когда на одном выводе проводника будет много электронов, а на втором меньше, то тогда они (электроны) «побегут» туда, где для них имеется свободное место, создавая при этом ток. Другими словами для создания тока необходима разность потенциалов, которая называется напряжением, которое измеряется в вольтах и обозначается буквой U. Допустим, у вас есть батарейка и лампочка, если соединить выводы батарейки через лампочку, то у нас получится электрическая цепь, по которой пройдет ток. Лампочка здесь играет роль сопротивления, которое нужно для ограничения тока. Судить о том, что ток проходит через провода и лампочку можно из свечения лампочки (если конечно напряжение, которое создается батарейкой, и напряжение, указанное на лампочке, хотя бы приблизительно совпадают). Величина силы тока измеряется в Амперах и обозначается буквой I. На практике используются также значительно меньшие величины – mA (миллиампер = 0,001 Ампера). Ток, который проходит по цепи зависит от напряжения на контактах батарейки (чем оно выше, тем и выше ток), сопротивления нагрузки – в данном случае лампочки (чем выше сопротивление, тем меньший ток будет проходить через него, и наоборот – чем меньше сопротивление, тем больше становится ток). А что произойдет, если цепь, в каком ни будь месте оборвется? Тогда ток пропадет, поскольку сопротивление станет «бесконечно» большим, но напряжение на контактах батарейки ни куда не денется оно останется прежним. Хочу заметить такую особенность, что напряжение может существовать без тока, но ток не может существовать без напряжения. Все выше сказанное называется Закон Ома. И в математическом виде выглядит так:

U = I * R R = U / I I = U / R

Где U – напряжение в Вольтах, R – Сопротивление нагрузки в Омах, I – Сила тока в Амперах. Например, у нас имеется источник питания с напряжением 12 Вольт и сопротивление нагрузки 20 Ом то можно посчитать, силу тока: 12 вольт / 20 Ом = 0,6 Ампер (или 600 mA). Наверх

radio-electro.narod.ru

Сопротивление тока | Учеба-Легко.РФ - крупнейший портал по учебе

Как устроено внутри твердое вещество, в частности, металл? Атомы металла представляют собой кристаллическую решетку из положительно заряженных ионов, между которыми свободно движутся отрицательно заряженные электроны.

Электроны практически не связаны со своими атомами, и, вследствие этого, возможно существование электрического тока в металле, т.е. проводнике. Под действием электрического поля электроны могут перемещаться вдоль проводника. Это понятно. Но возникает вопрос – раз электроны не связаны с ядрами атомов, почему они вообще не вылетают прочь из тела, а продолжают оставаться внутри?

Притяжение ядер атомов

Очевидно, что их что-то удерживает. И удерживает их притяжение ядер атомов. Оно позволяет им почти свободно перемещаться внутри вещества, но ограничивает свободу границами самого тела. Это же притяжение сковывает их передвижение внутри проводника под действием электрического поля. И притяжение это различается у разных веществ, вследствие различий в строении кристаллической решетки.

Соответственно, одни вещества пропускают ток лучше, другие хуже. Поэтому все вещества разделяются на проводники и непроводники тока. Однако, все без исключения вещества все равно противодействуют, как бы сопротивляются прохождению тока через них. Величина, характеризующая это противодействие, называется сопротивлением электрическому току.

Сопротивление электрического тока

Сопротивление проходят в курсе физики восьмого класса. Сопротивление току зависит от структуры вещества, а также от его температуры. При увеличении температуры сопротивление увеличивается.  Силу сопротивления в физике измеряют в единицах, называемых Ом. Обозначается сопротивление буквой R. Сопротивление проводника в один Ом – это такое сопротивление, при котором при напряжении на концах проводника в один вольт сила тока равна одному амперу.

Сопротивление проводников различается. Есть проводники, которые проводят ток лучше, как например, серебро или медь, или хуже, как например, железо. От этого зависят потери тока при прохождении через проводник. У некоторых веществ сопротивление току настолько сильно, что они не способны его проводить в обычных условиях. Такие вещества называют непроводниками. Их используют в качестве изоляторов. Это такие вещества, как фарфор, резина, эбонит и так далее. Величина, характеризующая сопротивление вещества, называется удельным сопротивлением. Удельные сопротивления различных веществ можно найти из специальных таблиц.

uclg.ru

Активное сопротивление цепи переменного тока

Активным или ваттным сопротивлением называется всякое сопротивление, поглощающее электрическую энергию или вернее превращающее ее в другой вид энергии, например в тепловую, световую или химическую.

Потери энергии, а, следовательно, и активное сопротивление в электрической цепи при переменном токе всегда больше потерь энергии в этой же цепи при постоянном токе. Причина этого заключается в том, что в цепях переменного тока потери энергии обусловлены не только обычным омическим сопротивлением проводников, но и многими другими причинами.

Рассмотрим некоторые из этих.

Так, например, наличие конденсатора в цепи переменного тока связано с дополнительными потерями энергии в результате периодического (с частотой переменного тока) изменения поляризации диэлектрика или, попросту говоря, в результате непрерывного переворачивания взад и вперед молекулярных парных зарядов. При этом происходит нагревание диэлектрика, т. е. электрическая энергия превращается в тепловую. Эти потери энергии называются диэлектрическими потерями.

Кроме диэлектрических потерь, как уже говорилось раньше, происходят потери энергии из-за утечки тока вследствие несовершенства изоляции между пластинами конденсаторов. Эти потери называются потерями утечки.

Вокруг всякого переменного тока существует переменное магнитное поле. Следовательно, во всех окружающих железных предметах происходит непрерывное переворачивание молекулярных магнитиков в такт с частотой переменного тока. В результате железные предметы, находящиеся в поле переменного тока, нагреваются, т. е электрическая энергия превращается в тепловую. Эти потери называются потерями на гистерезис.

Благодаря электромагнитной индукции переменный электрический ток наводит в близлежащих замкнутых электрических цепях индукционные токи, что связано с нагреванием этих цепей, т. е. с дополнительными потерями энергии.

Кроме того, такие же индукционные круговые токи возникают не только в замкнутых электрических цепях, но и в близлежащих металлических предметах и нагревают их. Эти токи называются токами Фуко. Возникновение токов Фуко также сопряжено с потерями электрической энергии.

Токи Фуко не всегда являются вредными. Например, на принципе токов Фуко основана защита радиоприборов медными или алюминиевыми экранами от переменных магнитных полей высокой частоты.

Наконец, при очень высоких частотах цепь переменного тока может излучать электромагнитные волны (радиоволны), что связано с потерями на излучение.

Наличие всех этих потерь увеличивает активное сопротивление цепи переменному току.

Опыт показывает, что при высоких частотах и омическое сопротивление проводника оказывается значительно большим, чем при постоянном токе.

Для объяснения этого явления увеличим мысленно сечение проводника (рис. 1) и посмотрим, что происходит в нем при прохождении по нему переменного тока. Вдоль проводника взад и вперед с частотой переменного тока движется огромное количество электронов.

Активное сопротивление цепи переменного тока

Рисунок 1. Поверхностный эффект, как фактрор увеличения активного сопротивления в цепи переменного тока. Ток вытесняется магнитным полем на поверхность проводника (а), поэтому у поверхности проводника плотность тока больше, чем внутри проводника (б).

До сих пор нам было известно, что движущийся по проводнику переменный поток электронов создает вокруг него переменное магнитное поле. Теперь же, когда мы заглянем внутрь проводника, мы увидим, что магнитное поле имеется и внутри проводника. Это вызвано тем, что каждый электрон при движении создает вокруг себя магнитное поле, а так как часть электронов движется вблизи оси проводника, то они создают магнитное поле не только во вне, но и внутри проводника.

Продолжая присматриваться к происходящему внутри проводника, мы заметим, что наиболее быстро движутся электроны, находящиеся у поверхности проводника, а по мере приближения к середине проводника амплитуда (размах) колебаний электронов становится все меньше и меньше.

Почему же электроны колеблются с различными амплитудами в разных точках сечения проводника?

Это явление также имеет свое объяснение. Вспомним, что при всяком изменении скорости движения электрона на него действует ЭДС самоиндукции, противодействующая этому изменению. Вспомним также, что ЭДС самоиндукции зависит от числа магнитных силовых линий вокруг движущегося электрона. Чем большим числом магнитных силовых линий охватывается электрон, тем труднее ему совершать колебательное движение.

Теперь становится ясным, почему электроны, находящиеся у поверхности проводника, колеблются с большой амплитудой, а электроны, находящиеся глубоко внутри проводника, — с малой. Ведь первые охватываются только теми магнитными силовыми линиями, которые расположены вне проводника, а вторые охватываются и внешними и внутренними магнитными силовыми линиями.

Таким образом, плотность переменного тока получается большей у поверхности проводника и меньшей внутри его.

На рис. 1,б плотность тока характеризуется количеством красных точек. Как видим, наибольшая плотность тока получается около самой поверхности проводника.

При очень высоких частотах противодействие ЭДС самоиндукции внутри проводника становится настолько сильным, что все электроны движутся только по поверхности проводника. Это явление и называется поверхностным эффектом. Так как активное сопротивление проводника зависит от его сечения, а полезным сечением при токе высокой частоты оказывается только тонкий наружный слой проводника, то вполне понятно, что его активное сопротивление увеличивается с повышением частоты переменного тока.

Для уменьшения поверхностного эффекта проводники, по которым протекают токи высокой частоты, делают трубчатыми и покрывают их слоем хорошо проводящего металла, например серебра.

В целях борьбы с явлением поверхностного эффекта применяют также провода специальной конструкции, так называемый литцендрат.

литцендрат

Такой проводник свивают из отдельных тонких медных жилок, имеющих эмалевую изоляцию, причем скрутка жилок производится таким образом, чтобы каждая из них проходила поочередно то внутри проводника, то снаружи его.

Явление поверхностного эффекта особенно сильно сказывается в железных проводах, в которых вследствие большой магнитной проницаемости железа внутренний магнитный поток оказывается особенно большим и поэтому явление поверхностного эффекта становится очень заметным даже при сравнительно низких (звуковых) частотах.

 

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

www.sxemotehnika.ru


Каталог товаров