Что такое сопротивление тока простыми словами. Электрическое сопротивление: что это такое и как работает

Что такое электрическое сопротивление. Как оно влияет на прохождение тока в цепи. Какие факторы определяют величину сопротивления проводника. От чего зависит удельное сопротивление материалов. Как рассчитать сопротивление участка цепи.

Содержание

Что такое электрическое сопротивление и как оно возникает

Электрическое сопротивление — это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Оно возникает из-за столкновений свободных электронов с ионами кристаллической решетки проводника. При движении электронов под действием электрического поля происходит их рассеяние на ионах, что приводит к потере энергии и нагреву проводника.

Величина сопротивления определяется следующими основными факторами:

Материалом проводника
Длиной проводника
Площадью поперечного сечения
Температурой

Чем больше длина проводника и меньше его сечение, тем выше сопротивление. Повышение температуры также увеличивает сопротивление большинства проводников.

Единицы измерения электрического сопротивления

Основной единицей измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ) является Ом. Он обозначается греческой буквой Ω (омега).

Один Ом — это сопротивление участка электрической цепи, на котором при силе тока 1 Ампер возникает напряжение 1 Вольт.

Используются также кратные единицы:

килоом (кОм) = 1000 Ом
мегаом (МОм) = 1 000 000 Ом
гигаом (ГОм) = 1 000 000 000 Ом

И дольные единицы:

миллиом (мОм) = 0,001 Ом
микроом (мкОм) = 0,000001 Ом

Формула для расчета сопротивления проводника

Сопротивление однородного проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения:

R = ρ * l / S

где:

R — сопротивление проводника (Ом)
ρ (ро) — удельное сопротивление материала (Ом·м)
l — длина проводника (м)

S — площадь поперечного сечения (м²)

Эта формула позволяет рассчитать сопротивление проводника, зная его геометрические размеры и материал. Как видно, удлинение проводника увеличивает сопротивление, а увеличение сечения — уменьшает.

Что такое удельное электрическое сопротивление

Удельное электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Оно обозначается греческой буквой ρ (ро) и измеряется в Ом·м.

Удельное сопротивление показывает, какое сопротивление оказывает проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м².

Величина удельного сопротивления зависит от:

Химического состава материала
Кристаллической структуры
Наличия примесей
Температуры

Материалы с низким удельным сопротивлением (медь, алюминий, серебро) являются хорошими проводниками. Материалы с высоким удельным сопротивлением (резина, стекло, фарфор) — диэлектриками.

Как температура влияет на электрическое сопротивление

Температура оказывает существенное влияние на электрическое сопротивление проводников. В большинстве металлов с ростом температуры сопротивление увеличивается. Это связано с усилением колебаний ионов кристаллической решетки, что приводит к более интенсивному рассеянию электронов.

Зависимость сопротивления от температуры для металлов можно выразить формулой:

R = R₀(1 + αt)

где:

R — сопротивление при температуре t
R₀ — сопротивление при 0°C
α — температурный коэффициент сопротивления
t — температура в градусах Цельсия

У полупроводников наблюдается обратная зависимость — с ростом температуры их сопротивление уменьшается. Это объясняется увеличением концентрации свободных носителей заряда при нагреве.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

При последовательном соединении резисторов их общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных резисторов:

R = R₁ + R₂ + R₃ + …

При параллельном соединении обратная величина общего сопротивления равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных резисторов:

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + …

Зная эти правила, можно рассчитать общее сопротивление сложных электрических цепей, состоящих из нескольких резисторов.

Применение электрического сопротивления в технике

Знание законов электрического сопротивления широко применяется в различных областях техники:

Расчет и проектирование электрических цепей
Создание нагревательных элементов
Разработка измерительных приборов

Производство резисторов и реостатов
Конструирование систем защиты от перегрузок

Например, в электрических обогревателях используются проводники с высоким сопротивлением, которые при прохождении тока сильно нагреваются. А в линиях электропередач применяются материалы с низким сопротивлением для минимизации потерь энергии.

Сверхпроводимость: когда сопротивление исчезает

Сверхпроводимость — это состояние некоторых материалов, при котором их электрическое сопротивление падает до нуля. Это явление наблюдается при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю.

В состоянии сверхпроводимости электрический ток может протекать без потерь энергии. Это открывает широкие перспективы для создания сверхмощных электромагнитов, линий передачи энергии без потерь, сверхбыстрых компьютеров.

Однако практическое применение сверхпроводимости пока ограничено необходимостью поддержания сверхнизких температур. Ученые ведут поиск материалов, способных проявлять сверхпроводящие свойства при более высоких температурах.

Закон Ома и его связь с электрическим сопротивлением

Закон Ома устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением в электрической цепи. Он формулируется следующим образом:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Математически закон Ома выражается формулой:

I = U / R

где:

I — сила тока (А)
U — напряжение (В)
R — сопротивление (Ом)

Закон Ома позволяет рассчитать любую из трех величин, зная две другие. Это делает его одним из фундаментальных законов электротехники, широко применяемым на практике.

Основы радиотехники — электрическое сопротивление. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

РадиоТехника

26 Декабря 2016

5931

И так, мы теперь знаем, как протекает электрический ток. Рассмотрели что такое сила и напряжение тока.

Еще раз повторим:
Сила тока. Условное обозначение: I. Измеряется в амперах (А).
Напряжение тока. Условное обозначение: U. Измеряется в вольтах (В).

Давайте рассмотрим пример, замкнутой цепи:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Если вы заметили, на этот раз мы добавили в цепь «нагрузку». Нагрузкой может быть любое устройство или элемент (например: лампочка, электродвигатель и т.д.). В этой замкнутой цепи, мы наблюдаем электрический ток, то есть движение заряженных частиц.
А так же есть, какие-то количественные показатели силы тока и напряжения.

При движение через проводник, заряженные частицы встречают сопротивление. Отсюда мы получаем новую для нас величину – сопротивление проводника или электрическое сопротивление.

Исходя из этого, сопротивление проводника – это физическая величина, которая характеризует свойство проводника препятствовать проводить электрический ток. Более простыми словами это величина, которая мешает проводить электрический ток.

Условное обозначение сопротивления: R.
Единица измерения сопротивления – это Ом.

Сопротивление проводника зависит от его материала, длины и площади поперечного сечения. Так же на сопротивление материала может повлиять окружающая среда (температура, свет и т.д.)

Давайте рассмотрим как взаимосвязаны сила тока, напряжение и сопротивление в замкнутой цепи. Мы видим как протекает ток по проводнику через нагрузку, цепь замкнутая. Сопротивление проводника на всем участке одинаковая, а сопротивление нагрузки отличается, оно выше чем у проводника. То есть движению заряженных частиц, в нагрузке препятствии больше, чем в проводнике.

Обратим внимание на движению частиц через проводник и нагрузку:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Можно отметить, что движущихся частиц, через поперечное сечение нагрузки (за определенное время), проходит меньше, чем через проводник. Другими словами, чем больше сопротивление тем меньше сила тока. Что такое сила тока, мы рассмотрели в предыдущей статье.

Обратную картинку можно наблюдать с напряжением, сила с которой происходит движение частиц больше на участке нагрузки, чем в проводнике. Из этого мы получаем, что чем больше сопротивление, тем больше напряжение на участке этой нагрузке:

наведите или кликните мышкой, для анимации

Зависимость тока и напряжения от сопротивления нагрузки в последующих статьях будут рассмотрены подробнее.

формула, определение простыми словами, задачи с решением

Физика — наука эмпирическая. Ее основные законы вытекают из практического опыта и частенько много лет не имеют теоретических обоснований. Именно так обстоит дело с главным законом электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.

Электрические явления люди наблюдали сотни лет. Но никак не связывали между собой заряженность потертого янтаря и молнию. Только на исходе XVIII столетия электричество стали внимательно исследовать. В 1795 году Алессандро Вольта изобрел «вольтов столб», химическую батарею, и обнаружил появление тока в проводнике, соединяющем ее полюса. Сферы применения электричества стремительно множились, и появилась острая необходимость в расчетных формулах для инженеров. Эту задачу решали многие ученые, но первым сформулировал главную формулу электротехники именно Георг Ом. Он ввел в обиход понятие сопротивления и опытным путем установил зависимость между основными характеристиками электрической цепи.

Определение закона Ома простыми словами

Электрическая цепь состоит из двухполюсного источника напряжения, то есть батареи, аккумулятора или генератора. Если полюса источника соединить проводами, то по ним потечет электрический ток. Его величина определяется сопротивлением проводников. Наглядное представление этой зависимости — обыкновенный водопровод. Аналогом источника напряжения является насос или водонапорная башня, создающая давление в магистрали, количество воды, прошедшее по трубе, — подобие силы тока, а кран соответствует сопротивлению. Полностью открытый, он не ограничивает поток, по мере закручивания отверстие для воды уменьшается, пока не закроется совсем.

Закон Ома для участка цепи

Опытным путем исследователь установил взаимосвязь характеристик электрической цепи. Классическая формулировка закона Ома звучит так:

«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению».

Формула закона Ома для участка цепи

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), U – напряжение, измеренное в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).

В таком виде закон Ома приведен в школьных учебниках физики. Согласно этой простой формуле, для определения уровня тока в проводнике достаточно величину напряжения на его сторонах разделить на некий условно постоянный коэффициент, то есть на сопротивление. Почему «условно»? Потому что величина сопротивления может меняться в зависимости от температуры. Поэтому, кстати, лампы накаливания чаще всего перегорают при включении. Сопротивление холодной спирали ниже, чем нагретой, скачок тока при подаче напряжения вызывает ее резкое расширение и разрыв. Но если этот момент преодолен и нить накала уцелела, то ее сопротивление растет, и ток ограничивается. А при температуре жидкого гелия, например, сопротивление падает до нуля, наступает сверхпроводимость.

Закон Ома для замкнутой полной цепи

Предыдущая формулировка годится только для участка цепи, где отсутствует сам источник электродвижущей силы. В реальности ток течет по замкнутому контуру, где обязательно есть батарея или генератор, имеющий собственное внутреннее сопротивление. Поэтому формула закона Ома для полной цепи выглядит несколько сложнее

Формула закона Ома для замкнутой полной цепи

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), Е – электродвижущая сила, измеренная в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом), r — внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Применение закона Ома

Георг Ом дал в руки инженеров средство для решения задач, связанных с электрическими цепями. Тепловые и световые приборы, электродвигатели, генераторы, линии электропередач, кабели связи рассчитываются на основе этой простой формулы. Нет такой области электротехники, где она не находит применения. Даже в радиотехнике используется закон Ома, но в дифференциальной форме. «Все гениальное — просто», как считали Еврипид, Леонардо да Винчи, Наполеон Бонапарт и Альберт Эйнштейн, несомненные гении. Закон Ома целиком и полностью подтверждает эту истину.

это интересно

Сила трения

Единицы измерения силы трения, от чего она зависит и какие виды существуют

подробнее

Задача на закон Ома с решением

Задача для участка электрической цепи

Электрочайник, включенный в сеть с напряжением 220 В, потребляет ток 1,1 А. Каково сопротивление электрочайника.

Дано:
U = 220 В
I = 1,1 А

Решение:
Согласно закону Ома для участка цепи:
R=U/I=220/1,1=200 Ом

Ответ: R = 200 Ом.

Задача для полной замкнутой цепи

Источник постоянного тока с ЭДС E = 24 В и внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 11 Ом. Определить силу тока в цепи.

Дано:
Е=24 В, r=1,5 Ом, R = 11 Ом

Решение:
По закону Ома для замкнутой цепи: I = E/(R + r) = 24/(11+1,5) = 1,92 А.

Ответ: I=1, 92 А.

Что такое сопротивление? | Определение из TechTarget

Участник TechTarget

Сопротивление — это сопротивление, которое вещество оказывает потоку электрического тока. Обозначается заглавной буквой R. Стандартной единицей сопротивления является ом, который иногда записывается как слово, а иногда обозначается заглавной греческой буквой омега Ω.

Когда электрический ток в один ампер проходит через компонент, на котором существует разность потенциалов (напряжение) в один вольт, тогда сопротивление этого компонента составляет один ом. (Для более подробного обсуждения взаимосвязи между током, сопротивлением и напряжением см. Закон Ома.)

Обычно, когда приложенное напряжение остается постоянным, ток в электрической цепи постоянного тока обратно пропорционален сопротивлению. Если сопротивление увеличить вдвое, ток уменьшится вдвое; если сопротивление уменьшить вдвое, ток удвоится. Это правило также справедливо для большинства низкочастотных систем переменного тока (AC), таких как бытовые коммунальные сети. В некоторых цепях переменного тока, особенно на высоких частотах, ситуация более сложная, поскольку некоторые компоненты этих систем могут накапливать и выделять энергию, а также рассеивать или преобразовывать ее.

Электрическое сопротивление на единицу длины, площади или объема вещества известно как удельное сопротивление. Значения удельного сопротивления часто указываются для медных и алюминиевых проводов в омах на километр.

Противодействие переменному току, но не постоянному току — это свойство, известное как реактивное сопротивление. В цепи переменного тока сопротивление и реактивное сопротивление векторно объединяются, чтобы получить импеданс.

Сопротивление контрастирует с проводимостью, которая является мерой легкости, с которой электрический ток протекает через вещество.

Последнее обновление: март 2019 г.

Продолжить чтение О сопротивлении
См. наш большой глоссарий терминов по электронике
В кабинете физики более подробно объясняется сопротивление
устойчивый искусственный интеллект
Устойчивый ИИ — это использование систем искусственного интеллекта, которые работают в соответствии с устойчивой деловой практикой.
Сеть
транспортный уровень
Транспортный уровень — это уровень 4 модели взаимодействия открытых систем (OSI). Отвечает за обеспечение…
сеансовый уровень
Сеансовый уровень — это уровень 5 модели связи OSI. Это долгоживущая логическая связь, которая сохраняется между .. .
полоса (полоса частот)
В телекоммуникациях полоса частот, иногда называемая полосой частот, относится к определенному диапазону частот в …
Безопасность
постквантовая криптография
Постквантовая криптография, также известная как квантовое шифрование, представляет собой разработку криптографических систем для классических компьютеров…
деинициализация
Деинициализация — это часть жизненного цикла сотрудника, в ходе которой лишаются прав доступа к программному обеспечению и сетевым службам.
Требования PCI DSS 12
Требования PCI DSS 12 представляют собой набор мер безопасности, которые предприятия должны внедрить для защиты данных кредитных карт и соблюдения …
ИТ-директор
Agile-манифест
Манифест Agile — это документ, определяющий четыре ключевые ценности и 12 принципов, которые его авторы считают разработчиками программного обеспечения. ..
Общее управление качеством (TQM)
Total Quality Management (TQM) — это система управления, основанная на вере в то, что организация может добиться долгосрочного успеха, …
системное мышление
Системное мышление — это целостный подход к анализу, который фокусируется на том, как взаимодействуют составные части системы и как…
HRSoftware
вовлечения сотрудников
Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.
кадровый резерв
Кадровый резерв — это база данных кандидатов на работу, которые могут удовлетворить немедленные и долгосрочные потребности организации.
разнообразие, равенство и инклюзивность (DEI)
Разнообразие, равенство и инклюзивность — термин, используемый для описания политики и программ, которые способствуют представительству и . ..
Служба поддержки клиентов
требующий оценки
Оценка потребностей — это систематический процесс, в ходе которого изучается, какие критерии должны быть соблюдены для достижения желаемого результата.
точка взаимодействия с клиентом
Точка соприкосновения с покупателем — это любой прямой или косвенный контакт покупателя с брендом.
устав обслуживания клиентов
Устав обслуживания клиентов — это документ, в котором описывается, как организация обещает работать со своими клиентами, а также …
Ток и сопротивление
Электрические цепи с движущимися зарядами — обычное дело в нашем технологическом обществе. Ток, сопротивление и электродвижущая сила — понятия, необходимые для описания этих цепей.

Текущий

Ток (I) — количество заряда за время, которое проходит через площадь, перпендикулярную потоку:
Ток измеряется в единицах СИ ампер (А) и
Это определение тока можно применить к зарядам, движущимся по проводу, в электролитической ячейке или даже в ионизированных газах.
При визуализации заряда, протекающего по цепи, это , а не , чтобы представить электроны, движущиеся очень быстро по цепи. Средняя скорость, или дрейфовая скорость ( v _b), отдельных зарядов мала; электроны проводимости в медной проволоке движутся со скоростью порядка 10 ⁻⁴ м/с. Формула

, где q — заряд электрона, A — площадь поперечного сечения провода, а n — количество электронов проводимости на кубический метр. При такой скорости время прохождения 10 см составляет около 11 минут. Из опыта очевидно, что лампочке не требуется так много времени, чтобы загореться после замыкания выключателя. Когда цепь замыкается, все распределение зарядов почти сразу реагирует на электрическое поле и почти одновременно приводится в движение, даже если отдельные заряды движутся медленно.
Аккумулятор обеспечивает напряжение (В) между своими клеммами. Электрическое поле, создаваемое в проводе, подключенном к клеммам батареи, вызывает протекание тока, что происходит, когда ток имеет полный проводящий путь от одной клеммы батареи к другой, что называется цепью . Условно направление тока во внешней цепи (не в аккумуляторе) совпадает с направлением движения положительных зарядов. В металлах движущимися зарядами являются электроны, поэтому определение направления тока противоположно реальному потоку отрицательных зарядов в проводе. (Примечание: электрические поля не существуют в проводниках со статическими зарядами, как это показано в законе Гаусса, но электрические поля могут существовать в проводнике, когда заряды находятся в движении.)
Разность потенциалов между клеммами батареи при отсутствии тока называется электродвижущей силой (ЭДС). Исторический термин emf является неправильным, потому что он измеряется в вольтах, а не в единицах силы, но эта терминология все еще широко используется.
Сопротивление и удельное сопротивление
Экспериментально установлено, что для проводников сила тока пропорциональна напряжению. Константа пропорциональности сопротивление в цепи. Это отношение называется законом Ома : В = IR . Сопротивление измеряется в омах ( Вт ): ом равен 1 вольт/1 ампер.
Сопротивление проводника зависит от его длины (l) , площади поперечного сечения (A) и удельного сопротивления ( r ). Удельное сопротивление для конкретного проводника можно найти в таблице свойств материалов. Единицей удельного сопротивления является омметр. Сопротивление току в проводнике возникает из-за того, что материал провода препятствует потоку движущихся зарядов. Интуитивно понятно, что сопротивление должно увеличиваться с увеличением длины провода, быть обратно пропорциональным площади поперечного сечения (меньшее сопротивление для большей площади) и зависеть от материала провода. Отношение между сопротивлением и удельным сопротивлением составляет
Примечание : Резистор представляет собой специальный электронный компонент, единственной функцией которого является сопротивление току. Сопротивление создается чем-либо, препятствующим току, например, лампочкой или нагревательным элементом.

Что такое электрическое сопротивление и как оно возникает

Единицы измерения электрического сопротивления

Формула для расчета сопротивления проводника

Что такое удельное электрическое сопротивление

Как температура влияет на электрическое сопротивление

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Применение электрического сопротивления в технике

Сверхпроводимость: когда сопротивление исчезает

Закон Ома и его связь с электрическим сопротивлением

Основы радиотехники — электрическое сопротивление. Simpleinfo – все сложное простыми словами!

Популярное