Rintangan elektrik wayar

Konsep rintangan elektrik dan kekonduksian

Mana-mana badan di mana arus elektrik mengalir mempunyai rintangan tertentu kepadanya. Sifat bahan pengalir untuk menghalang arus elektrik daripada melaluinya dipanggil rintangan elektrik.

Teori elektronik menerangkan sifat rintangan elektrik konduktor logam dengan cara ini. Elektron bebas, apabila bergerak di sepanjang wayar, bertemu atom dan elektron lain dalam perjalanan mereka berkali-kali dan, berinteraksi dengan mereka, pasti kehilangan sebahagian daripada tenaga mereka. Elektron mengalami rintangan terhadap gerakan mereka pula. Konduktor logam yang berbeza dengan struktur atom yang berbeza mempunyai rintangan yang berbeza terhadap arus elektrik.

Tepat sama menerangkan tentang rintangan konduktor cecair dan gas kepada laluan arus elektrik. Walau bagaimanapun, kita tidak boleh lupa bahawa dalam bahan ini, bukan elektron, tetapi zarah molekul yang bercas menghadapi rintangan semasa pergerakannya.

Rintangan dilambangkan dengan huruf Latin R atau r.

Ohm diambil sebagai unit rintangan elektrik.

Ohm ialah rintangan tiang merkuri setinggi 106.3 cm dengan keratan rentas 1 mm2 pada suhu 0 ° C.

Jika, sebagai contoh, rintangan elektrik wayar ialah 4 ohm, maka ia ditulis seperti ini: R = 4 ohm atau r = 4 th.

Untuk mengukur rintangan bernilai besar, satu unit yang dipanggil megohm digunakan.

Satu megohm bersamaan dengan satu juta ohm.

Semakin besar rintangan wayar, semakin teruk ia mengalirkan arus elektrik, dan sebaliknya, semakin rendah rintangan wayar, semakin mudah arus elektrik melalui wayar ini.

Oleh itu, untuk ciri-ciri konduktor (dari sudut pandangan laluan arus elektrik melaluinya), seseorang boleh mengambil kira bukan sahaja rintangannya, tetapi juga nilai songsang rintangan dan dipanggil kekonduksian.

Kekonduksian elektrik dipanggil keupayaan bahan untuk mengalirkan arus elektrik melalui dirinya sendiri.

Oleh kerana kekonduksian adalah timbal balik rintangan, ia dinyatakan sebagai 1 / R, konduktans dilambangkan dengan huruf Latin g.

Pengaruh bahan konduktor, dimensi dan suhu persekitaran terhadap nilai rintangan elektrik

Rintangan wayar yang berbeza bergantung pada bahan yang diperbuat daripadanya. Untuk mencirikan rintangan elektrik pelbagai bahan, konsep yang dipanggil Rintangan.

Rintangan dipanggil rintangan dawai dengan panjang 1 m dan luas keratan rentas 1 mm2. Rintangan dilambangkan dengan huruf Yunani r. Setiap bahan dari mana konduktor dibuat mempunyai rintangan khusus tersendiri.

Sebagai contoh, rintangan kuprum ialah 0.017, iaitu dawai kuprum dengan panjang 1 m dan keratan rentas 1 mm2 mempunyai rintangan 0.017 ohm. Rintangan aluminium ialah 0.03, rintangan besi ialah 0.12, rintangan pemalar ialah 0.48, dan rintangan nichrome ialah 1-1.1.

Baca lebih lanjut mengenainya di sini: Apakah rintangan elektrik?

Rintangan wayar adalah berkadar terus dengan panjangnya, iaitu, semakin panjang wayar, semakin besar rintangan elektriknya.

Rintangan wayar adalah berkadar songsang dengan luas keratan rentasnya, iaitu, semakin tebal wayar, semakin rendah rintangannya, dan sebaliknya, semakin nipis wayar, semakin tinggi rintangannya.

Untuk lebih memahami hubungan ini, bayangkan dua pasang kapal berkomunikasi, satu pasang kapal mempunyai tiub penyambung nipis dan satu lagi tebal. Adalah jelas bahawa apabila salah satu kapal (setiap pasangan) diisi dengan air, pemindahannya ke kapal lain melalui paip tebal akan berlaku lebih cepat daripada melalui yang nipis, i.e. paip yang tebal akan mempunyai rintangan yang kurang terhadap aliran air. Begitu juga, lebih mudah untuk arus elektrik melalui wayar yang tebal daripada melalui wayar yang nipis, iaitu, yang pertama mempunyai rintangan yang kurang daripada yang kedua.

Rintangan elektrik konduktor adalah sama dengan rintangan khusus bahan dari mana konduktor ini dibuat, didarab dengan panjang konduktor dan dibahagikan dengan luas kawasan keratan rentas konduktor:

R = p l / S,

di mana - R - rintangan wayar, ohm, l - panjang dalam wayar dalam m, C - luas keratan rentas wayar, mm2.

Luas keratan rentas wayar bulat dikira dengan formula:

S = Pi xd2 / 4

di mana Pi ialah nilai malar bersamaan dengan 3.14; d - diameter wayar.

Dan ini adalah bagaimana panjang wayar ditentukan:

l = S R / p,

Formula ini memungkinkan untuk menentukan panjang wayar, keratan rentas dan rintangannya, jika kuantiti lain yang termasuk dalam formula diketahui.

Sekiranya perlu untuk menentukan luas keratan rentas wayar, maka formula membawa kepada bentuk berikut:

S = p l / R

Mengubah formula yang sama dan menyelesaikan kesamaan dari segi p, kita dapati rintangan wayar:

R = R S / l

Formula terakhir harus digunakan dalam kes-kes di mana rintangan dan dimensi konduktor diketahui, tetapi bahannya tidak diketahui, dan lebih-lebih lagi sukar untuk ditentukan dari penampilannya. Untuk melakukan ini, adalah perlu untuk menentukan rintangan wayar dan, menggunakan jadual, cari bahan dengan rintangan sedemikian.

Faktor lain yang mempengaruhi rintangan wayar ialah suhu.

Telah ditetapkan bahawa dengan peningkatan suhu, rintangan wayar logam meningkat, dan dengan penurunan, ia berkurangan. Peningkatan atau penurunan rintangan untuk konduktor logam tulen ini adalah hampir sama dan purata 0.4% setiap 1 °C... Rintangan konduktor cecair dan arang batu berkurangan dengan peningkatan suhu.

Teori elektronik struktur jirim memberikan penjelasan berikut untuk peningkatan rintangan konduktor logam dengan peningkatan suhu.Apabila dipanaskan, konduktor menerima tenaga haba, yang tidak dapat dielakkan dihantar ke semua atom bahan, akibatnya keamatan pergerakannya meningkat. Pergerakan atom yang meningkat menghasilkan rintangan yang lebih besar terhadap pergerakan elektron bebas yang diarahkan, itulah sebabnya rintangan konduktor meningkat. Apabila suhu menurun, keadaan yang lebih baik dicipta untuk pergerakan arah elektron dan rintangan konduktor berkurangan. Ini menerangkan fenomena menarik - superkonduktiviti logam.

SuperkonduktivitiPengurangan rintangan logam kepada sifar berlaku pada suhu negatif yang besar -273° ° Kononnya sifar mutlak. Pada suhu sifar mutlak, atom logam kelihatan membeku di tempatnya, sama sekali tidak terganggu oleh pergerakan elektron.