Зависимость электрического сопротивления от сечения, длины и материала проводника
Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены.
Можно проверить это практически на следующем опыте.
Рисунок 1. Опыт, показывающий зависимость электрического сопротивления от материала проводника
Подберем два или три проводника из различных материалов, возможно меньшего, но одинакового поперечного сечения, например, один медный, другой стальной, третий никелиновый. Укрепим на планке два зажима а и б на расстоянии 1 —1,5 м один от другого (рис. 1) и подключим к ним аккумулятор через амперметр. Теперь поочередно между зажимами а и б будем на 1—2 сек включать сначала медный, потом стальной и, наконец, никелиновый проводник, наблюдая в каждом случае за отклонением стрелки амперметра. Нетрудно будет заметить, что наибольший по величине ток пройдет по медному проводнику, а наименьший — по никелиновому.
Из этого следует, что сопротивление медного проводника меньше, чем стального, а сопротивление стального проводника меньше, чем никелинового.
Таким образом, электрическое сопротивление проводника зависит от материала, из которою он изготовлен.
Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие о так называемом удельном сопротивлении.
Определение: Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной в 1 м и сечением в 1 мм2 при температуре +20 С°.
Удельное сопротивление обозначается буквой ρ («ро») греческого алфавита.
Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает определенным удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление меди равно 0,0175 Ом*мм
Ниже приводится таблица удельных сопротивлений материалов, наиболее часто применяемых в электротехнике.
Удельные сопротивления материалов, наиболее часто применяемых в электротехнике
| Материал | Удельное сопротивление, Ом*мм |
| Серебро | 0,016 |
| Медь | 0,0175 |
| Алюминий | 0,0295 |
| Железо | 0,09-0,11 |
| Сталь | 0,125-0,146 |
| Свинец | 0,218-0,222 |
| Константан | 0,4-0,51 |
| Манганин | 0,4-0,52 |
| Никелин | 0,43 |
| Вольфрам | 0,503 |
| Нихром | 1,02-1,12 |
| Фехраль | 1,2 |
| Уголь | 10-60 |
Любопытно отметить, что например, нихромовый провод длиною 1 м обладает примерно таким же сопротивлением, как медный провод длиною около 63 м (при одинаковом сечении).
Разберем теперь, как влияют размеры проводника, т. е. длина и поперечное сечение, на величину его сопротивления.
Воспользуемся для этого схемой, изображенной на рис. 1. Включим между зажимами а и б для большей наглядности опыта проволоку из никелина. Заметив показание амперметра, отключим от зажима
Рисунок 2. Опыт, показывающий зависимость электрического сопротивления от длины проводника
Это говорит о том, что с уменьшением длины проводника сопротивление его уменьшается. Если же перемещать конец проводника по никелиновой проволоке вправо, т.
Таким образом, сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление..
Выясним теперь, как зависит сопротивление проводника от его поперечного сечения, т. е. от толщины.
Подберем для этого два или три проводника из одного и того же материала (медь, железо или никелин), но различного поперечного сечения и включим их поочередно между зажимами а и б, как указано на рис. 1.
Наблюдая каждый раз за показаниями амперметра, можно убедиться, что 
Значит, сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.
Чтобы лучше уяснить эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов (рис. 3), причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая.
Рисунок 3. Вода по толстой трубке перейдет быстрее, чем по тонкой
Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой. Это значит, что толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.
Обобщая результаты произведенных нами опытов, можно сделать следующий общий вывод:
электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь его поперечного сечения.
.
Математически эта зависимость выражается следующей формулой:
где R—сопротивление проводника в Ом;
ρ — удельное сопротивление материала в Ом*мм2/м;
l — длина проводника в м;
S—площадь поперечного сечения проводника в мм2.
Примечание. Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле
где π—постоянная величина, равная 3,14;
d—диаметр проводника.
Указанная выше зависимость дает возможность определить длину проводника или его сечение, если известны одна из этих величин и сопротивление проводника.
Так, например, длина проводника определяется по формуле:
Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формула принимает следующий вид:
Решив это равенство относительно ρ, получим выражение для определения удельного сопротивления проводника:
Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду.
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Похожие материалы:
Добавить комментарий
Чем больше сечение тем меньше сопротивление
Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы – лидеры Магнитный воин -какие силы стоят за эффектом Джанибекова? Решите задачу по физике 1 ставка.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Зависимость электрического сопротивления от сечения, длины и материала проводника
- Провод сечением 0.
75
- Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.
- Полезные товары
- Какого сечения должен быть силовой кабель на усилитель или моноблок ?
- Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить
- От чего зависит сопротивление
- Электрическое сопротивление
- Почему греются провода?
75ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как определить сечение провода? Несколько способов, пример расчета
Зависимость электрического сопротивления от сечения, длины и материала проводника
Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на нем.
Это значит, что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока. Однако при одинаковом напряжении, но использовании разных проводников сила тока различна. Можно сказать по-другому. Если увеличивать напряжение, то хотя сила тока и будет увеличиваться, но везде по-разному, в зависимости от свойств проводника. Зависимость силы тока от напряжения для данного конкретного проводника представляет собой сопротивление этого проводника.
То есть сопротивление определяется как отношение напряжения к силе тока. Чем больше сила тока в проводнике при данном напряжении, тем меньше его сопротивление. Чем больше напряжение при данной силе тока, тем больше сопротивление проводника. В таком случае нагляднее, что чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.
Само сопротивление является характеристикой проводника. Оно не зависит от поданного на него напряжения. Чтобы связать вещество и его сопротивление, вводится такое понятие как удельное сопротивление вещества. Оно показывает, какое будет сопротивление в данном веществе, если проводник из него будет иметь длину 1 м и площадь поперечного сечения 1 м 2.
Проводники такой длины и толщины, изготовленные из разных веществ, будут иметь разные сопротивления.
Это связано с тем, что у каждого металла чаще всего именно они являются проводниками своя кристаллическая решетка, свое количество свободных электронов. Чем меньше удельное сопротивление вещества, тем лучшим проводником электрического тока оно является.
Маленьким удельным сопротивлением обладают, например, серебро, медь, алюминий; куда большее у железа, вольфрама; очень большое у различных сплавов. Чем длиннее проводник, тем большее сопротивление он имеет. Это становится понятно, если принять во внимание, что движению электронов в металлах мешают ионы, составляющие кристаллическую решетку.
Чем их больше, т. Однако увеличение площади поперечного сечения делает как бы дорогу шире. Электронам легче течь и не сталкиваться с узлами кристаллической решетки. Поэтому чем толще проводник, тем его сопротивление меньше. Получаем формулу сопротивления:. В этой формуле на первый взгляд не отражается зависимость сопротивления проводника от его температуры.
Поэтому температура учитывается. Для вычислений удельные сопротивления берут из специальных таблиц. Для металлических проводников чем больше температура, тем сопротивление больше.
Это связано с тем, что при повышении температуры ионы решетки начинают сильнее колебаться и больше мешать движению электронов.
Однако в электролитах растворах, где заряд несут ионы, а не электроны с повышением температуры сопротивление уменьшается. Здесь это связано с тем, что чем выше температура, тем больше происходит диссоциация на ионы, и они быстрее двигаются в растворе.
Провод сечением 0.75
Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией — это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля , иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.
Протекая по проводам, ток нагревает их.
Сопротивление Объяснить же его можно тем, что скорость дрейфа v_{др} больше там, где сечение меньше, а через большее сечение частицы.
Урок №2. Напряжение и сопротивление. Закон Ома. Мощность и работа.
В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители — розетки для временного как правило остающееся на постоянно включения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга с большими токами потребления. Кабель для этого удлинителя обычно выбирается по принципу — что попало под руку, а это не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам. В зависимости от диаметра или от поперечного сечения провода в мм. Чем больше поперечное сечение проводника , тем меньше его электрическое сопротивление, тем меньше падение напряжения на нем. Соответственно меньше потеря мощности в проводе на его нагрев. Проведем сравнительный анализ потери мощности на нагрев в проводе в зависимости от его поперечного сечения. Возьмем наиболее распространенные в быту кабели с паперечным сечением: 0,75; 1,5; 2,5 мм.
Из справочной литературы, возьмем данные сопротивлений 1 метра провода разных поперечных сечений. Провод изготовлен из меди.
Полезные товары
Нагрев провода или кабеля — весьма нежелательное явление. Постоянный нагрев провода в течении длительного времени вызывает разрушение изоляции, что в будущем чревато коротким замыканием и возгоранием. Кабели могут греться не обязательно в старых домах с алюминиевой проводкой. Даже при подключении новых электроустановок и электроприборов нагрев подводящей проводки частое явление.
В электротехнике сопротивление есть свойство проводника оказывать более или менее большое сопротивление току. Оно зависит от природы самого проводника, то есть от числа электронов, легкоотделяемых от его атомов.
Какого сечения должен быть силовой кабель на усилитель или моноблок ?
Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения. Проверочные работы. Отправить отзыв.
Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить
Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены.
Рисунок 1. Опыт, показывающий зависимость электрического сопротивления от материала проводника. Подберем два или три проводника из различных материалов, возможно меньшего, но одинакового поперечного сечения, например, один медный, другой стальной, третий никелиновый. Укрепим на планке два зажима а и б на расстоянии 1 —1,5 м один от другого рис. Теперь поочередно между зажимами а и б будем на 1—2 сек включать сначала медный, потом стальной и, наконец, никелиновый проводник, наблюдая в каждом случае за отклонением стрелки амперметра. Нетрудно будет заметить, что наибольший по величине ток пройдет по медному проводнику, а наименьший — по никелиновому. Из этого следует, что сопротивление медного проводника меньше , чем стального, а сопротивление стального проводника меньше , чем никелинового.
Напряжение, ток, мощность и сопротивление Чем больше длина и чем меньше площадь поперечного сечения, тем больше сопротивление.
От чего зависит сопротивление
В своей работе электрик часто сталкивается с вычислением различных величин и преобразований.
Так для корректного подбора кабеля приходится подбирать нужное сечение. Логика выбора сечения основана на зависимости сопротивления от длины линии и площади сечения проводника.
Электрическое сопротивление
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 45 Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление
В статье в доступной для понимания большинства читателей форме описано одно из важнейших свойств материалов – электрическое сопротивление. Из курса электротехники многим известно, что сила электрического тока зависит не только от напряжения в сети, но и от свойств самого проводника. Одним из этих свойств является его электрическое сопротивление – скалярная физическая величина, определяющая способность последнего препятствовать прохождению через него электрического тока. Буквенное обозначение этой величины – R, единица измерения – Ом. Его зависимость от напряжения и тока в цепи выражена Законом Ома.
Известно, что разные по материалу изготовления проводники будут по разному оказывать сопротивление току, то есть направленному движению заряженных частиц.
Как рассчитать кабель для удлинителя В каждом современном доме — квартире, конечно же, есть разветвленная электрическая сеть. В каждой комнате по одной или две розетки.
Почему греются провода?
Электрический ток , проходя через проводник, испытывает некоторое сопротивление. Например, если проводником является некий провод, то чем больше сечение этого провода, тем меньше электрическое сопротивление. Причиной того, что ток встречает сопротивление протеканию, является взаимодействие электронов с кристаллической решеткой материала, из которого сделан проводник. Поскольку различные материалы имеют разные кристаллические решетки, то и электрическое сопротивление у всех разное. Величина сопротивления для участка электрической цепи определяется отношением разности потенциалов в противоположных точках этой цепи приложенного напряжения к силе тока, проходящего через эту цепь.
Единица измерения — Ом. При передаче электроэнергии на расстояние, очень важна величина электрического сопротивления.
Вход Регистрация. Поиск по сайту. Учебные заведения.
электричества – Почему электрическое сопротивление уменьшается с увеличением площади поперечного сечения?
спросил
Изменено 2 года, 5 месяцев назад
Просмотрено 3к раз
$\begingroup$
С увеличением площади поперечного сечения в той же пропорции будет увеличиваться и число атомов, с которыми будут сталкиваться электроны. Таким образом, в основном сопротивление не должно меняться с увеличением толщины провода.
Тогда почему она обратно пропорциональна площади поперечного сечения?
- электричество
- электрические цепи
- электрический ток
- электрическое сопротивление
- столкновение
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Подумайте о площади поперечного сечения, состоящей из множества отдельных проводов, соединенных параллельно. Добавление большего количества проводов параллельно уменьшает сопротивление этой цепи. Таким образом, большая площадь поперечного сечения = больше параллельных проводов = меньшее сопротивление.
$\endgroup$
$\begingroup$
Вопрос указывает на различие между сопротивлением и сопротивлением . Удельное сопротивление характеризует материал и остается постоянным независимо от площади поперечного сечения.
Сопротивление характеризует общий поток электронов, который увеличивается пропорционально количеству отверстий между атомами , через которые могут проходить электроны (принимая простую модель сопротивления, подразумеваемую в вопросе).
Можно думать об этом как о воде, текущей по неровной поверхности: если плотность препятствий одинакова, плотность потока также будет постоянной, но общий поток тем больше, чем шире поток.
$\endgroup$
$\begingroup$
В грубом физическом смысле сопротивление можно определить как функцию числа столкновений электронов при движении по трем проводникам. Когда площадь поперечного сечения увеличивается, улица для электрона становится менее загроможденной и, следовательно, он может двигаться с меньшим количеством столкновений. Однако это очень наивное объяснение. Более общим объяснением было бы сказать, что по определению мы можем написать:
$R$= $ρl/a$
Отсюда соотношение обратной пропорциональности отвечает за увеличение площади, уменьшение сопротивления.
$\endgroup$
$\begingroup$
есть интуитивно понятный ответ, который почти не требует математики. Мы знаем, что электроны могут путешествовать по проводу. Для данного провода заданного диаметра (и заданной длины) мы можем измерить ток или количество электронов, проходящих через провод в единицу времени. Существует сила, управляющая этим движением электронов, которую мы называем разностью потенциалов между тем, где электроны входят в провод, и тем, где они выходят из провода.
Сопротивление — это просто отношение величины разности потенциалов к количеству электронов, покидающих провод в единицу времени. Независимо от какой-либо физики, определяющей это отношение (сопротивление), очевидно, что два одинаковых провода (одинакового материала, длины и диаметра) с одинаковой разницей напряжения на одном конце по сравнению с другим будут передавать одинаковое количество электронов за один раз.
единица времени. Очевидно, что два таких одинаковых провода имеют абсолютно одинаковый диаметр или площадь поперечного сечения. В этом случае два таких провода будут передавать вдвое больше электронов в единицу времени по сравнению с одним проводом.
Если предположить, что никакие другие физические явления, связанные с увеличением площади поперечного сечения, не влияют на передачу электронов через провод, то одиночный провод, диаметр или площадь поперечного сечения которого в два раза больше, чем у двух в остальном идентичных проводов, должен передавать в два раза больше электронов на единицу время. Другими словами, сопротивление провода должно уменьшаться прямо пропорционально диаметру или площади поперечного сечения провода.
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
электрических цепей – Почему сила тока увеличивается при увеличении площади поперечного сечения?
$\begingroup$
Когда мы увеличим площадь поперечного сечения провода, мы обнаружим, что при том же напряжении, если через резистор проходит в два раза больше тока, чем раньше.
Либо вы думаете, что “это из-за того, что сопротивление обратно пропорционально площади резистора”, либо что-то еще, объясните, почему это происходит.
Если ваш ответ такой же, как в цитате, тогда объясните, почему увеличение площади уменьшает сопротивление.
- электрические цепи
- электрические токовые
- электрические сопротивления
$\endgroup$
$\begingroup$
Простая интуиция состоит в том, что когда мы увеличиваем площадь поперечного сечения, большее количество электронов может пройти через площадь по сравнению с исходным проводом.
Больше электронов приводит к большему заряду, пересекающему поперечное сечение, и, следовательно, к большему току.
Теперь давайте посмотрим на это с помощью математики:
Сопротивление провода определяется как:
$$R = \rho \frac{l}{A}$$
$R$ = сопротивление провода
$\rho$ = удельное сопротивление провода (зависит от материала провода)
$l$ = длина провода
$A$ = площадь поперечного сечения
Если мы возьмем провод одинаковой длины и из того же материала, то есть с одинаковым удельным сопротивлением, то: $$R\propto \frac{1}{A}$$
Таким образом, если увеличить площадь поперечного сечения, то сопротивление провода (при неизменной длине и удельном сопротивлении) уменьшится.
Также из закона Ома ( $V=iR$ ) мы можем сказать, что ток будет увеличиваться, если разность потенциалов на проводе одинакова в обоих случаях.
$\endgroup$
1
$\begingroup$
Не профессионал.