Надо Знать

добавить знаний



Электрическое сопротивление



План:


Введение

Электрическое сопротивление - свойство проводника создавать помехи прохождению электрического тока.

Сказывается части латинской буквой R, единица сопротивления в СИ - Ом.

Электрическое сопротивление используется в случаях линейной зависимости электрического тока в проводнике от приложенного напряжения, и является коэффициентом пропорциональности между падением напряжения U и силой тока I

U = IR .



1. Физическая природа сопротивления

По величине сопротивления тела можно разделить на:

Отдельным классом стоят сверхпроводники, которые не создают сопротивления тока.

1.1. Причины возникновения сопротивления

Электроны проводника постоянно и хаотично движутся, но в случае, если проводника не приложено напряжение, хаотическое движение электронов в среднем не приводит к переносу заряда - электрический ток равен нулю [1] Электрический ток возникает тогда, когда существует преимущественное движение электронов в одном направлении. Такая ситуация возможна при наличии ЭДС, энергия которой расходуется на переориентацию теплового движения электронов.

Во время своего движения электрические заряды взаимодействуют с кристаллической решеткой : сталкиваются с атомами решетки (рассеются). При этом электроны отдают энергию, полученную от электрического поля источника э.д.с., решетке. Атомы, находящиеся в колебательном движении вокруг положения равновесия, увеличивают амплитуду колебания. То есть, энергия электрического поля превращается в энергию колебания атомов - в тепло.

В источнике э.д.с. результате кулоновского отталкивания электроны стремятся занять равновесное положение, соответствующее их наибольшей виддаленности друг от друга. Чтобы вызвать ток, нужно нарушить это равновесие и направить электроны в определенном направлении против сил поля (в источниках тока эту работу выполняют сторонние силы, например, химические). Рассмотрены процессы вызывают появление внутреннего сопротивления источника ЭДС.


1.2. Зависимость сопротивления от размеров проводника

Для проводника длиной l и поперечным сечением S сопротивление определяется по формуле

R = \ rho \ frac {l} {S} .

где ρ - удельное сопротивление - характеристика материала из которого изготовлен проводник. Удельное сопротивление - это сопротивление проводника кубической формы с единичными размерами. Наименьшее значение ρ для серебра и золота. Эти материалы используют для изготовления контактов в микросхемах.


1.3. Зависимость сопротивления от температуры

Причиной возникновения сопротивления является рассеяние (столкновение) носителей заряда на атомах решетки. При увеличении температуры, во-первых, увеличивается тепловая скорость электронов, во-вторых, увеличивается амплитуда колебания атомов относительно их равновесного положения. Необходимо отметить, что влияние первого процесса, а именно - увеличение тепловой скорости, в меньшей степени влияет на сопротивление проводника, чем колебания атомов, поскольку при комнатной температуре (20 o С) тепловая скорость составляет около 10 5 см / сек, или 100 км / сек. Поэтому повышение температуры, например на Δt = 40 - 60 o С, не приведет к существенному увеличению скорости. А вот амплитуда колебания атомов может увеличиться в несколько раз. Это вызовет увеличение эффективного сечения рассеяния носителей заряда на атомах и, как следствие, приведет к увеличению вероятности рассеяния. Указанные явления приводят к потерям энергии носителями заряда. Ток через проводник при этом уменьшится, т.е. сопротивление проводников при нагревании увеличивается.


1.4. Сопротивление полупроводников

В полупроводниках существует дополнительный фактор, зависит от температуры, а именно - может изменяться концентрация свободных носителей заряда, которыми в полупроводниках является электроны проводимости и дыры. Концентрация свободных носителей заряда возрастает при повышении температуры за экспоненциальному закону. Увеличение количества носителей, которые могут давать вклад в электрический ток, приводит к уменьшению сопротивления.

В зависимости от того, какая из причин в исследуемом материале доминирует, при повышении температуры сопротивление может увеличиваться (металлы), или уменьшается (полупроводники).


1.5. Контактный электрическое сопротивление

Контактный электрическое сопротивление - сопротивление, которое возникает в месте контакта проводов электрической цепи вследствие неплотного прилегания.

1.6. Внешнее сопротивление

Внешнее сопротивление - общее сопротивление всех участков электрической цепи, кроме сопротивления источника тока. Свойством проводника, от которой зависит сила тока в цепи.

См.. также

Источники

  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. т III. Электричество. - Москва: Наука, 1977.

Примечания

  1. Однако благодаря флуктуациям в проводниках возникают кратковременные токи, которые приводят к появлению шумов.
п ? в ? р Электромагнетизм
Електромагнетних спектр
Оптический спектр ? Спектр радиочастот
Электростатика
Магнетостатика
Электродинамика
Электрическая цепь
Электрическое сопротивление ? Электрическая емкость ? Индуктивность ? Импеданс ? Резонансная кривая ? Волновод


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам