Как узнать сопротивление провода. Как измерить сопротивление провода: удельное сопротивление, реостаты и другие аспекты

Как измерить сопротивление провода мультиметром. Что такое удельное сопротивление материала. Как работают реостаты. Какие факторы влияют на сопротивление проводника. Как рассчитать сопротивление по формуле.

Что такое электрическое сопротивление провода

Электрическое сопротивление провода — это его способность препятствовать прохождению электрического тока. Чем выше сопротивление, тем труднее току протекать по проводнику.

Основные факторы, влияющие на сопротивление провода:

• Материал провода. Разные металлы имеют разное удельное сопротивление.
• Длина провода. Чем длиннее провод, тем выше его сопротивление.
• Площадь поперечного сечения. Чем толще провод, тем ниже сопротивление.
• Температура. При нагревании сопротивление большинства металлов увеличивается.

Как измерить сопротивление провода мультиметром

Измерить сопротивление провода можно с помощью мультиметра, выполнив следующие шаги:

1. Переведите мультиметр в режим измерения сопротивления (обозначается символом Ω).
2. Выберите подходящий диапазон измерения.
3. Подсоедините щупы мультиметра к концам измеряемого провода.
4. Считайте показания с дисплея прибора.

При измерении важно помнить, что провод должен быть отключен от цепи. Также следует учитывать погрешность измерения, указанную в инструкции к мультиметру.

Понятие удельного сопротивления материала

Удельное сопротивление — это характеристика материала, показывающая его способность препятствовать прохождению электрического тока. Оно не зависит от размеров и формы проводника.

Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ (ро) и измеряется в Ом·м (ом-метр). Чем ниже удельное сопротивление, тем лучше материал проводит электрический ток.

Типичные значения удельного сопротивления для некоторых материалов при 20°C:

• Серебро: 1.59 × 10^-8 Ом·м
• Медь: 1.68 × 10^-8 Ом·м
• Алюминий: 2.82 × 10^-8 Ом·м
• Вольфрам: 5.60 × 10^-8 Ом·м
• Железо: 9.71 × 10^-8 Ом·м

Расчет сопротивления провода по формуле

Сопротивление однородного цилиндрического проводника можно рассчитать по формуле:

R = ρL / A

где:

• R — сопротивление провода (Ом)
• ρ — удельное сопротивление материала (Ом·м)
• L — длина провода (м)
• A — площадь поперечного сечения (м²)

Эта формула показывает, что сопротивление провода прямо пропорционально его длине и удельному сопротивлению материала, и обратно пропорционально площади поперечного сечения.

Как работают реостаты

Реостат — это переменный резистор, позволяющий плавно изменять сопротивление в электрической цепи. Он состоит из проводящего элемента (обычно провода или ленты) и подвижного контакта (ползунка).

Принцип работы реостата:

1. При перемещении ползунка изменяется длина проводника между точками подключения.
2. Изменение длины приводит к изменению сопротивления согласно формуле R = ρL / A.
3. Это позволяет регулировать силу тока или напряжение в цепи.

Реостаты широко применяются в различных электрических устройствах для регулировки яркости света, громкости звука, скорости вращения электродвигателей и т.д.

Влияние температуры на сопротивление проводника

Температура оказывает существенное влияние на сопротивление проводников. Для большинства металлов сопротивление увеличивается с ростом температуры. Это объясняется тем, что при нагревании усиливаются колебания атомов, что затрудняет движение электронов.

Зависимость сопротивления от температуры описывается формулой:

R = R₀(1 + αΔT)

где:

• R — сопротивление при температуре T
• R₀ — сопротивление при начальной температуре
• α — температурный коэффициент сопротивления
• ΔT — изменение температуры

Температурный коэффициент сопротивления α показывает, на какую долю изменяется сопротивление при изменении температуры на 1°C. Для чистых металлов α обычно положительно и составляет около 0.004 °C^-1.

Применение знаний о сопротивлении проводников

Понимание принципов электрического сопротивления проводников имеет широкое практическое применение:

• Проектирование электрических цепей и выбор проводников
• Расчет потерь энергии в линиях электропередач
• Создание нагревательных элементов
• Разработка измерительных приборов (термометры сопротивления)
• Оптимизация работы электронных устройств

Зная, как измерять и рассчитывать сопротивление проводников, можно эффективно решать различные задачи в области электротехники и электроники.

Заключение

Измерение сопротивления провода — важная задача в электротехнике. Понимание факторов, влияющих на сопротивление, таких как материал, геометрия проводника и температура, позволяет правильно выбирать и использовать проводники в различных приложениях. Мультиметр — удобный инструмент для практических измерений, а формулы расчета сопротивления помогают в теоретическом анализе электрических цепей.

Как измерить сопротивление мультиметром

Мультиметры широко используются не только профессиональными электриками, но и домашними мастерами. С помощью них возможно измерить все известные электрические величины, применяемые на практике в различных электрических сетях. В статье рассмотрим как измерить сопротивление мультиметром. Для подобных целей существует встроенный омметр, который дает возможность проверить этот параметр и получить определенное значение у трансформаторов, катушек, конденсаторов, различных элементов радиоэлектроники, а также у кабелей и проводов.

Содержание

Мультиметры аналоговые и цифровые

В основе работы измерительных приборов лежит закон Ома. В нем определяется понятие сопротивления, представленного в виде отношения напряжения в проводнике к силе тока, протекающего в этом же проводнике (R = U/I). Таким образом, сопротивление в 1 Ом соответствует силе тока в 1 А с напряжением 1 В. Следовательно, если напряжение и ток заранее известны, то рассчитать и померить сопротивление совсем не сложно. Простейший омметр по сути является одновременно источником тока и амперметром со шкалой, где нанесена градуировка в Омах.

Первоначально приборы для замеров сопротивления могли выполнять лишь одну функцию. Измерение проводилось в максимально короткие сроки и давало точные результаты. Впоследствии появились универсальные измерительные устройства – мультиметры, где омметр является лишь одной из составных частей, включаемый в нужный режим. Аналоговыми приборами тоже необходимо уметь правильно пользоваться, начиная от подключения и заканчивая обработкой полученных данных.

Внешний вид цифровых и аналоговых устройств заметно отличается. В первом случае результаты измерений отображаются на дисплее в виде конкретных цифровых показателей. В аналоговых приборах вместо табло используется проградуированный циферблат, где стрелка останавливается возле нужного значения. Таким образом, цифровые мультиметры сразу позволяют определить и выдать готовые данные, а в аналоговых требуется дополнительная обработка полученных результатов.

Цифровые мыльтиметры оборудованы датчиком, указывающим на степень разрядки источника питания. При недостаточной силе тока прибор просто не будет работать. Аналоговые устройства в подобных ситуациях никак не сигнализируют, а начинают выдавать неправильную информацию. Как правило, в быту могут использоваться любые мультиметры с достаточными значениями пределов измеряемого сопротивления. Они позволяют выполнять любые задачи, в том числе измерить сопротивление резистора.

Однако, данные устройства не подходят для замеров больших величин по причине малой мощности и слабых источников питания. Для этих целей применяются мегаомметры, работающие от мощной батареи с повышающим трансформатором или генератора тока.

Подготовка к проведению измерений

Точность результатов во многом зависит от правильной настройки измерительного прибора. Мультиметр управляется круглой ручкой поворотного типа. Вокруг нее размечена шкала, состоящая из нескольких секторов, разделенных между собой линиями или разными цветами.

Прибор переводится в режим замера сопротивления путем поворота ручки и перевода ее в положение напротив значка «Ω». Конкретные режимы работы в разных устройствах выставляются по-своему:

• Значки Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. Располагаются на шкале любого аналогового тестера. Показания, отмеченные стрелкой, переводятся в более современный формат. При нанесении на шкале градуировки, например, 1-10 для каждого режима потребуется умножение полученного результата на этот коэффициент.
• Символы 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Наносятся на шкалу электронного прибора (мультиметра) и обозначают определенный диапазон, в котором возможно делать замеры сопротивления. Буква k указывает на приставку «кило» эквивалентной 1000 определяемой для расчетов единой измерительной системой. Например, если мультиметр выставлен в положение «200k», а на табло высветится цифра 178, то сопротивление составит 178 х 1000 = 178000 Ом, а предельно допустимое для измерений – 200000 Ом.
• Значок «Ω», нанесенный на корпус, означает возможность автоматического определения диапазона. На циферблатах подобных устройств имеются не только цифровые, но и буквенные обозначения – 15 кОм, 2 Мом и т.д.

Два первых варианта шкалы предполагают прямую зависимость между степенью достоверности отображаемых результатов и погрешностью измерений. При первом включении устройства в максимальном диапазоне, небольшие сопротивления в 100-200 Ом в большинстве случаев отображаются неправильно. Поэтому перед проведением замеров неопытным электрикам рекомендуется еще раз ознакомиться с инструкцией, определяющей порядок действий.

Порядок работы с мультиметром при замере сопротивлений

После изучения инструкции и подготовки мультиметра к работе, можно приступать к непосредственному проведению измерений. Все действия в целом выполняются одинаково, независимо от измеряемого объекта.

Черный измерительный провод нужно вставить в гнездо СОМ, а конец проводника красного цвета – в гнездо VΩmA. Далее путем поворота переключателя диапазонов мультиметр необходимо включить.

Перед замерами небольших параметров сопротивления переключатель нужно установить в секторе «Ω». Его окончательное положение фиксируется напротив цифры «200». Таким образом, возможность измерений будет находиться в диапазоне от 0,1 до 200 Ом. Далее измерительную цепь нужно проверить на наличие замыканий. Для этого щупы касаются друг друга, а на экране появляются цифры от 0,3 до 0,7, показывающие величину сопротивления в измерительных проводах. Данное значение следует проверять при каждом включении мультиметра. Если провода разомкнуты, то на левом крае дисплея высветится цифра 1.

При выполнении замера нужно одновременно коснуться контактов на участке. В случае исправного состояния потребителя или самой цепи показания прибора будут отличаться, поскольку у всех элементов разное сопротивление. Если проверяется целостность предохранителя, шнура или провода, сопротивление находится в диапазоне низких значений, примерно 0,7-1,5 Ом. Подключение к потребителям тока дает результат уже в пределах 150-200 Ом. Становится заметной зависимость мощности от сопротивления: чем выше мощность потребителя, тем ниже его сопротивление.

Когда показания мультиметра остаются неизменными, диапазон измерений необходимо переключить на цифру 2000, что дает возможность делать замеры в промежутке от 0 до 2000 Ом. При отсутствии результата нужно переключиться на следующее значение и вновь провести измерение. Следует помнить о высокой чувствительности мультиметра в положении «2000к». В случае одновременного касания руками щупов, устройство покажет сопротивление человеческого тела и полученные данные будут искаженными.

Сопротивление изоляции и прозвонка проводов

Обычный порядок измерений не подходит для определения сопротивления изоляции кабелей и проводов. Решая проблему, как правильно измерить сопротивление изоляции, следует учитывать правила и особенности этого процесса, несоблюдение которых может вызвать серьезные негативные последствия.

Основное требование обязательное к выполнению заключается в проведении подобных замеров лишь в теплых помещениях с устойчивой положительной температурой. Если такие работы будут проводиться на улице в условиях низких температур, то внутри оплетки провода с высокой вероятностью могут образоваться небольшие льдинки. В данном случае вода выступает в качестве диэлектрика с минимальной проводимостью. Мультиметр не в состоянии определить эти частицы воды. В дальнейшем, при повышении температуры воздуха, внутри кабеля может образоваться влага.

Измерение сопротивления мультиметром, выполняется в определенном порядке. Оба щупа устанавливаются на концах фазного и нулевого проводов, предварительно отсоединенных от клемм. Далее с помощью переключателя выставляется нужный диапазон измерений и определяется показатель сопротивления. Полученные данные сравниваются с эталонными значениями, находящимися в ПУЭ. Приведенные таблицы учитывают марку, сечение кабеля и другие факторы. Если результат замеров в целом совпадает с данными таблиц, значит проводка не нарушена и находится в исправном состоянии.

Прозвонка проводов может выполняться в звуковом и беззвучном вариантах. Во многих мультиметрах имеется звуковой сигнал, обозначенный значком в виде трех полукругов. В зависимости от модели, он может располагаться в разных местах. Когда прибор включается в режим прозвонки, то при сопротивлении провода ниже 50 Ом происходит подача звукового сигнала. В некоторых устройствах этот показатель составляет 100 Ом, поэтому перед работой нужно лишний раз заглянуть в технический паспорт.

Сама прозвонка не представляет какой-либо сложности: переключатель выставляется возле значка звука, а щупы прикасаются к измеряемому проводнику. Целостность провода будет подтверждена звуковым сигналом. Если сопротивление будет выше нормы из-за большой длины цельного провода, на экране отобразится цифра с его реальным значением.

Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром

Как измерить силу тока мультиметром — инструкция с видео

Как измерить силу постоянного и переменного тока мультиметром

Как мультиметром измерить силу тока

Как измерить сопротивление заземления

Как проверить аккумулятор автомобиля мультиметром на работоспособность дома без приборов: как узнать заряд и ёмкость тестером, измерить напряжение и силу тока

Выбираем пусковые провода для прикуривания авто

Одна из типичных проблем автомобилистов — неожиданно севшая аккумуляторная батарея. Впрочем, это знакомо и любому владельцу смартфона: разрядился аккумулятор — пора искать зарядку и провод. А какие провода искать водителю?

Классический способ оживления севшей АКБ — прикуривание, то есть подключение дополнительного аккумулятора (обычно от другого автомобиля). По этой процедуре у нас есть подробная пошаговая инструкция. Но для прикуривания обязательно нужны качественные пусковые провода. Разберёмся, как их выбрать.

Как правильно использовать провода прикуривания. Пошаговая инструкция

Материал жил пусковых проводов

Токопроводящим элементом пусковых проводов являются жилы, спрятанные под изоляционной оболочкой. Чаще всего они выполнены из алюминия, меди или алюминия с медным напылением.

Медь обеспечивает пусковым проводам наилучшую электрическую проводимость. Удельное сопротивление меди — 0,017 Ом·мм²/м, в то время как у алюминия — 0,028 Ом·мм²/м. То есть электропроводность алюминия составляет лишь 65% проводимости меди. Но и цена меди заметно выше, поэтому найти в продаже действительно медные провода непросто, и они дорогие. Кроме того, удельный вес меди выше, поэтому медные провода довольно тяжёлые.

Алюминий проводит электричество хуже меди, поэтому провода из него приходится делать толще. Это не так критично для бытовой электропроводки, которая стационарно проложена в квартире. Но очень чувствительно для автомобильных пусковых проводов, которые должны быть гибкими. Кроме того, алюминий легче ломается и плавится. Поэтому провода для прикуривания из чистого алюминия почти не делают.

Алюминий с медным напылением (покрытием) — это компромисс, сочетание токопроводящих характеристик и прочности меди с доступностью и лёгкостью алюминия. Такой повод имеет алюминиевый сердечник с медной наружной частью (омеднённый алюминий). Большинство автомобильных пусковых проводов сейчас производятся именно по такой технологии.

Максимальный ток

Провода для прикуривания автомобиля могут выдержать лишь определённое количество пропускаемых через них ампер, и этот параметр очень важен. Минимальный ток, необходимый для запуска двигателя малолитражки: 150–200А. Чему обычно и соответствуют самые дешёвые провода начального уровня.

Владельцам автомобилей с аккумулятором со стандартными (толстыми) клеммами Т2 и пусковые провода нужны потолще: способные передать ток 350–400А, а лучше больше. Одно дело — прикуривать машину летом, когда штатная АКБ подсела из-за включенной магнитолы. И совсем другое — пытаться завести машину зимой, с полностью севшей батареей. Здесь понадобятся все доступные от автомобиля-донора амперы, и нужно, чтобы пусковые провода смогли передать их.

Типы автомобильных аккумуляторов. Как правильно выбрать АКБ

Например, стандартный аккумулятор ёмкостью 60 А·ч (используются на крупных легковых авто и кроссоверах) выдаёт ток 550–600А. Соответственно, получить от него максимум энергии позволят пусковые провода, рассчитанные на 500А и выше.

Сечение пусковых проводов

Откуда берутся эти заявленные амперы максимального тока? Помимо материала, электрическую проводимость пусковых проводов определяет площадь их сечения. И здесь принцип простой: чем больше — тем лучше. Ведь пусковой ток, необходимый стартеру автомобиля, — несколько сотен ампер, а напряжение аккумулятора всего 12 вольт. С таким низким напряжением электричеству очень сложно преодолеть сопротивление проводов. Если бы в машине были бытовые 220 В, то с прикуриванием справился бы и шнур от настольной лампы. Но с 12 вольтами сопротивление проводов должно быть очень низким, а оно тем ниже, чем больше их сечение.

Оценить сечение пусковых проводов на глаз можно лишь косвенно, по их толщине. Но немалую часть толщины составляет изоляция, которая на электропроводность никак не влияет. И внушительный внешне провод может иметь внутри тонкую жилу под толстым слоем изоляции. Поэтому остаётся верить написанному — правда, придётся читать мелкий шрифт на упаковке.

Производители всегда заявляют максимальный ток крупными цифрами на лицевой стороне, а вот показатель сечения нужно искать. И не спутайте площадь сечения с диаметром, то есть с толщиной жилы. Если производитель указал диаметр, то сечение можно вычислить по формуле площади круга: P=¼πd². Например, площадь сечения провода толщиной 6 мм равна 0,25 × 3,14 × 62 = 28,3 мм².

Какой должна быть площадь сечения пусковых проводов? У каждого производителя свой ответ на этот вопрос. В среднем цифры такие:

• До 8 мм² — тонкие провода, рассчитанные на ток 150–200А. Подходят для прикуривания мотоцикла или малолитражки с компактным аккумулятором.
• От 10 до 20 мм² — стандартные провода, рассчитанные на ток 350–500А. Подходят большинству автомобилистов.
• Более 25 мм² — мощные провода, рассчитанные на ток от 600А. Нужны владельцам машин с кубатурными двигателями или несколькими АКБ.

Если взять несколько пусковых проводов с одинаковым заявленным максимальным током, то их сечение наверняка будет отличаться. Почему? Особенности технологии изготовления, а также честности производителя при оценке максимального тока. Поэтому обращайте внимание на площадь сечения — и выбирайте пусковые провода с наибольшим сечением при прочих равных условиях.

Длина пусковых проводов

В продаже обычно представлены пусковые провода длиной от 2 до 5 метров. Но здесь, в отличие от сечения проводов, принцип «чем больше, тем лучше» не работает. Ведь чем длиннее провод, тем больше его сопротивление и потери электричества. Поэтому исходить нужно из разумной достаточности.

Если в вашем автомобиле аккумулятор установлен стандартно — в передней части капота, сразу за фарой, — то коротких проводов длиной 2–3 м будет вполне достаточно. Они и работают эффективнее, и стоят дешевле, и занимают меньше места.

Но если АКБ расположена в глубине моторного отсека, под жабо, под сиденьем или в багажнике — лучше купить пусковые провода увеличенной длины (3,5–5 м), чтобы их точно хватило до машины-донора при прикуривании.

«Крокодилы» пусковых проводов

Рабочая часть пусковых проводов — это зубчатые захваты-«крокодилы», которые подключают к клеммам аккумуляторов. Качество изготовления «крокодилов» сильно влияет на передачу проводом тока и успешность прикуривания.

На что нужно обратить внимание при осмотре «крокодилов»:

1. Материал — либо целиком медь (омеднённый алюминий), либо составная конструкция из стального корпуса и медных зубьев. В некачественных «крокодилах» зубцы зачастую изготовлены из стали и гальванически покрыты тонким медным напылением, которое быстро сотрётся.
2. Ухватистость — «крокодилы» должны плотно и цепко захватывать клеммы аккумулятора. Чем больше площадь соприкосновения, тем лучше.
3. Соединение провода с «крокодилом». Снимите пластиковую рукоять и осмотрите заделку контакта. В некачественных «крокодилах» провод обжат прямо через изоляцию, что крайне ненадёжно. Выбирайте «крокодилы» с жёсткой завальцовкой непосредственно самих жил, либо с пайкой.
4. Двойная разводка жилы к обеим частям «крокодила» (либо их соединение отдельным куском провода). Не является обязательной, но обеспечивает равномерность электрического контакта.
5. Изоляция рукоятей. Резиновые или пластиковые ручки снижают риск случайного замыкания при прикуривании.

Помимо основной задачи — изоляции токопроводящих жил — внешняя оболочка пусковых проводов защищает их от механических повреждений. Важное требование к ней — морозостойкость, поскольку пусковые провода часто хранятся и применяются на морозе. Чтобы комфортно пользоваться проводами зимой, изоляция должна сохранять эластичность при минусовых температурах.

Изоляция проводов для прикуривания выполняется из морозостойкого термопласта, резины или «силикона» (по факту — поливинилхлорида, ПВХ). Минимальная рабочая температура почти всех пусковых проводов заявлена в диапазоне −35…−40 °C. Но некачественный термопласт или ПВХ могут «задубеть» раньше. Если зимы в вашем регионе суровые, лучше выбрать пусковые провода с изоляцией из термопластичной резины или настоящего силикона.

Резюме

Пусковые провода обязательно должны быть в багажнике, даже если у вас хороший аккумулятор, а машина ночует в тепле. Оставить в салоне включенный свет и посадить АКБ может каждый, и это всегда происходит в самый неподходящий момент. В такой ситуации пусковые провода сэкономят много времени и нервов.

Альтернатива пусковым проводам — бустер (портативное пусковое устройство), который позволяет самостоятельно прикурить автомобиль без посторонней помощи. Безусловно, вещь эффективная и полезная, но одно не отменяет другое. Бустер может оказаться разряженным, его можно забыть дома. А пусковые провода просто лежат в машине на экстренный случай — и когда-нибудь обязательно пригодятся.

Пусковые устройства: прикуриваем машину от бустера

Калькулятор сопротивления проводов

| Формулы проводимости и сопротивления

С помощью Калькулятора сопротивления проводов вы можете найти сопротивление и проводимость определенного провода за меньшее время. Этот инструмент принимает тип материала, длину, площадь и производит расчеты быстрее отображать электрические свойства провода за короткий промежуток времени. время после нажатия кнопки расчета.

Калькулятор сопротивления проводов: Вы хотите вычислить электрические свойства конкретного провода легко? Если да, то пользуйтесь этого удобного калькулятора. Он дает точные значения сопротивления и проводимость для данного типа материала провода. Здесь вы можете увидеть простой пошаговый процесс расчета сопротивления провода, проводимость и формула. Кроме того, знать об удельном сопротивлении и электропроводность материалов. Проверьте решенные примеры на проводе сопротивление.

Ниже приведены простые шаги, чтобы найти проводимость провода и сопротивление. Соблюдайте эти правила и положения и получите результат за ваш материал за доли секунды.

• Узнайте тип материала провода, его длину и площадь.
• Умножьте удельное сопротивление материала на его длину.
• Разделите произведение на площадь провода, чтобы получить его сопротивление.
• Найдите обратную величину сопротивления, чтобы проверить проводимость провода. ценить.

Сопротивление провода определяется как свойство провода, противодействующее протекание электрического тока. Удельное сопротивление есть не что иное, как сопротивление предлагаемый материал на единицу длины для единицы поперечного сечения область. Чем выше удельное сопротивление материала, тем труднее его течение тока.

Электропроводность определяется как величина напряжения, необходимо для того, чтобы протекал электрический ток.

Формулы для получения сопротивления и проводимости следующие:

R = ρL/A

G = σA/L

R = 1/G

Где

3 R 90 сопротивление

ρ — удельное сопротивление материала

σ — проводимость

L — длина провода

A — площадь поперечного сечения провода

G — проводимость

Пример

Вопрос: Рассчитайте сопротивление и проводимость материала удельное сопротивление которого составляет 3,5 Ом·м, а проводимость – 0,28 См/м. Алюминий длина провода 10 м, сечение 2 м ²

.

Решение:

Учитывая, что

Удельное сопротивление провода ρ = 3,5 Ом·м

Проводимость провода σ = 0,28 См/м ²

Сопротивление материала r = ρl/a

r = (3,5 x 10)/2

= 17,5 Ом

Проводимость g = 1/r

= 1/17,5

= 0,057

= 1/17,5

= 0,057

= 1/17,5

= 0,057

Следовательно, сопротивление и проводимость провода составляют 17,5 Ом и 0,057 с.

Хотите изучить больше концепций и сделать все свои расчеты намного проще и быстрее тогда посмотрите на Physicscalc.Com и нажмите кнопку доступны различные физические калькуляторы ссылки для доступа.

1. Что понимают под сопротивлением и проводимостью провода?

Сопротивление провода — это то, насколько сильно кабель сопротивляется электрическому току. поток и проводимость — это количество способности провода проводить его.

---

2. Что такое единицы сопротивления и проводимости?

Единицей сопротивления в системе СИ является ом (Ом). Единицей проводимости является Сименс С.

---

3. Что влияет на сопротивление провода?

Одним из важных факторов, влияющих на сопротивление провода, является длина, толщина и температура проволоки. За счет увеличения длины провода, сопротивление также увеличивается. Проволока меньшей толщины будет имеют большее сопротивление, а высокая температура приводит к более высокому сопротивление.

---

4. Каково удельное сопротивление и проводимость меди?

Такие материалы, как медь и алюминий, всегда будут иметь меньше удельное сопротивление. Таким образом, их лучше использовать в качестве электрического кабеля и проволока. Удельное электрическое сопротивление меди при 20°C составляет 1,68 x 10 ^-8 . Ом·м. Электропроводность меди 5,95 х 10 ⁷ См/м.

---

15.3 Сопротивление и удельное сопротивление — Douglas College Physics 1104 Пользовательский учебник — зима и лето 2020 г.

Глава 15 Электрический ток, сопротивление и закон Ома

Резюме

• Объясните понятие удельного сопротивления.
• Используйте удельное сопротивление для расчета сопротивления определенных конфигураций материала.
• Используйте термический коэффициент удельного сопротивления для расчета изменения сопротивления в зависимости от температуры.

Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор на рис. 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] прямо пропорционально его длине [латекс]\жирный символ{L}[/латекс], аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. . Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же аналогично потоку жидкости по трубе). На самом деле, [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] обратно пропорциональна площади поперечного сечения цилиндра [латекс]\жирный символ{А}[/латекс].

Рисунок 1. Однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A . Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше его площадь поперечного сечения A , тем меньше его сопротивление.

Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы оказывают различное сопротивление потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление  [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] вещества, так что сопротивление  [латекс]\жирныйсимвол{R}[/латекс] объекта прямо пропорционально [латекс]\жирныйсимвол{ \ро}[/латекс]. Удельное сопротивление [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] — это внутреннее свойство материала, не зависящее от его формы или размера. Сопротивление [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] однородного цилиндра длиной [латекс]\boldsymbol{L}[/латекс], площадью поперечного сечения [латекс]\boldsymbol{A}[/латекс] , и изготовлен из материала с удельным сопротивлением [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс], составляет

[латекс]\boldsymbol{R =}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{\frac{\rho L}{A}}[/латекс].

В таблице 1 приведены репрезентативные значения [латекс]\жирныйсимвол{\ро}[/латекс]. Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельного сопротивления. Проводники имеют наименьшее удельное сопротивление, а изоляторы — наибольшее; полупроводники имеют промежуточное сопротивление. Проводники имеют разную, но большую плотность свободного заряда, в то время как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут свободно перемещаться. Полупроводники занимают промежуточное положение, имея гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладая свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников используются в современной электронике, что будет рассмотрено в последующих главах. 9{11}}[/латекс] Таблица 1. Удельное сопротивление [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] различных материалов при 20ºC

Пример 1: Расчет диаметра резистора: нить накала фары

Нить накала автомобильной фары изготовлена ​​из вольфрама и имеет морозостойкость [латекс]\boldsymbol{0,350 \;\Omega}[/латекс]. Если нить представляет собой цилиндр длиной 4,00 см (можно свернуть в спираль для экономии места), то каков ее диаметр?

Стратегия

Мы можем преобразовать уравнение [латекс]\boldsymbol{R = \frac{\rho L}{A}}[/latex], чтобы найти площадь поперечного сечения [латекс]\boldsymbol{A}[/latex] нить из предоставленной информации. Тогда его диаметр можно найти, предполагая, что он имеет круглое поперечное сечение.

Решение

Площадь поперечного сечения, полученная перестановкой выражения сопротивления цилиндра, приведенного в [латекс]\жирный символ{R = \frac{\rho L}{A}}[/latex],

[латекс]\boldsymbol{A =}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{\frac{\rho L}{R}}[/латекс] 9{-5} \;\textbf{m}} \end{array}.[/latex]

Обсуждение

Диаметр чуть меньше одной десятой миллиметра. Он заключен в кавычки только до двух цифр, потому что [латекс]\жирныйсимвол{\ро}[/латекс] известен только до двух цифр.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. рис. 2.) И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы вибрируют быстрее и преодолевают большие расстояния при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, что фактически увеличивает удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около 100ºC или меньше) удельное сопротивление [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] зависит от изменения температуры [латекс]\жирныйсимвол{\Delta T}[/латекс], как это выражается в следующем уравнении

[латекс]\boldsymbol{ \rho = \rho_{0} (1 + \alpha \Delta T)},[/latex]

, где [latex]\boldsymbol{\rho_0}[/latex] — исходное удельное сопротивление, а [latex]\boldsymbol{\alpha}[/latex] — температурный коэффициент удельного сопротивления . (См. значения [латекс]\жирныйсимвол{\альфа}[/латекс] в таблице 2 ниже.) Для больших изменений температуры [латекс]\жирныйсимвол{\альфа}[/латекс] может меняться, или нелинейное уравнение может быть нужно найти [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс]. Обратите внимание, что [латекс]\жирныйсимвол{\альфа}[/латекс] положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Манганин (состоящий из меди, марганца и никеля), например, имеет [латекс]\boldsymbol{\alpha}[/латекс] близок к нулю (до трех цифр по шкале в таблице 2), поэтому его удельное сопротивление лишь незначительно меняется с температурой. Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.

Рис. 2. Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает резкий скачок, а затем увеличивается почти линейно с температурой. 9{-3}}[/латекс]

Таблица 2: Температурные коэффициенты удельного сопротивления [латекс]\boldsymbol{\alpha}[/латекс]

Обратите внимание, что [латекс]\жирныйсимвол{\альфа}[/латекс] имеет отрицательное значение для полупроводников, перечисленных в таблице 2, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшаться [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как [латекс]\boldsymbol{R_0}[/латекс] прямо пропорционально [латекс]\жирныйсимвол{\ро}[/латекс]. Для цилиндра мы знаем [латекс]\boldsymbol{R = \rho L/A}[/latex], и поэтому, если [латекс]\boldsymbol{L}[/латекс] и [латекс]\boldsymbol{A}[ /латекс] не сильно меняются с температурой, [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] будет иметь ту же температурную зависимость, что и [латекс]\жирныйсимвол{\rho}[/латекс]. (Изучение коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на [латекс]\boldsymbol{L}[/латекс] и [латекс]\boldsymbol {A}[/latex] примерно на два порядка меньше, чем на [latex]\boldsymbol{\rho}[/latex]. ) Таким образом,

[латекс]\boldsymbol{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[/latex]

— зависимость сопротивления объекта от температуры, где [latex]\boldsymbol{R_0}[/latex] — исходное сопротивление, а [latex]\boldsymbol{R}[/latex] — сопротивление после изменения температуры [ латекс]\boldsymbol{\Delta T}[/латекс]. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры. Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Рисунок 3. Эти известные термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры. (кредит: Biol, Wikimedia Commons)

Пример 2: Расчет сопротивления: сопротивление горячей нити

Хотя следует соблюдать осторожность при применении [латекс]\boldsymbol{ \rho = \rho_0(1 + \alpha \Delta T)}[ /latex] и [latex]\boldsymbol{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[/latex] для изменений температуры более 100ºC, для вольфрама уравнения работают достаточно хорошо при очень больших изменениях температуры. Каково же тогда сопротивление вольфрамовой нити в предыдущем примере, если ее температуру повысить с комнатной (20°С) до типичной рабочей температуры 2850°С? 9{\circ}C)]} \\[1em] & \boldsymbol{4.8 \;\Omega} \end{array}.[/latex]

Обсуждение

Это значение согласуется с примером сопротивления фары в Пример 1 Глава 20.2 Закон Ома: сопротивление и простые цепи.

Исследования PhET: сопротивление в проводе

Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

Рис. 4. Сопротивление в проводе

• Сопротивление [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] цилиндра длиной [латекс]\boldsymbol{L}[/латекс] и площадью поперечного сечения [латекс]\boldsymbol{A}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{R = \frac{\rho L}{A}}[/latex], где [латекс]\boldsymbol{\rho}[/латекс] — удельное сопротивление материала.
• Значения [латекс]\жирныйсимвол{\rho}[/латекс] в таблице 1 показывают, что материалы делятся на три группы: проводники, полупроводники и изоляторы .
• Температура влияет на удельное сопротивление; для относительно небольших изменений температуры [латекс]\boldsymbol{\Delta T}[/латекс], удельное сопротивление равно [латекс]\boldsymbol{\rho = \rho_0(1 + \alpha \Delta T)}[/латекс], где [ латекс]\boldsymbol{\rho_0}[/латекс] — исходное удельное сопротивление, а αα — температурный коэффициент удельного сопротивления.
• В таблице 2 приведены значения [латекс]\жирныйсимвол{\альфа}[/латекс], температурный коэффициент удельного сопротивления.
• Сопротивление [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс] объекта также зависит от температуры: [латекс]\жирный символ{R = R_0(1 + \alpha \Delta T)}[/латекс], где [латекс ]\boldsymbol{R_0}[/latex] — исходное сопротивление, а [latex]\boldsymbol{R}[/latex] — сопротивление после изменения температуры.

Задачи и упражнения

1: Чему равно сопротивление отрезка медной проволоки 12-го калибра диаметром 2,053 мм длиной 20,0 м?

2: Диаметр медной проволоки 0-го калибра 8,252 мм. Найти сопротивление такого провода длиной 1,00 км, по которому осуществляется передача электроэнергии.

3: Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление [латекс]\boldsymbol{0,200 \;\Омега}[/латекс] при 20,0ºC, какой длины она должна быть? 93 \;\textbf{V}}[/latex] применяется к нему? (Такой стержень можно использовать, например, для изготовления детекторов ядерных частиц). в габаритах? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

7: Резистор из нихромовой проволоки используется в тех случаях, когда его сопротивление не может измениться более чем на 1,00% от его значения при 20,0ºC. В каком диапазоне температур его можно использовать?

8: Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление при 100°С на 40,0% больше, чем при 20,0°С?

9: Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10,0ºC до 55,0ºC, содержит чисто углеродные резисторы. Во сколько раз увеличивается их сопротивление в этом диапазоне?

10: (а) Из какого материала изготовлена ​​проволока, если она имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление [латекс]\boldsymbol{77,7 \;\Омега}[/латекс] при 20,0ºС? б) Каково его сопротивление при 150°С?

11: При постоянном температурном коэффициенте удельного сопротивления, каково максимальное уменьшение сопротивления константановой проволоки в процентах, начиная с 20,0ºC?

12: Проволоку протягивают через матрицу, растягивая ее в четыре раза по сравнению с первоначальной длиной. Во сколько раз увеличивается его сопротивление?

13: Медная проволока имеет сопротивление [латекс]\boldsymbol{0,500 \;\Омега}[/латекс] при 20,0ºC, а железная проволока имеет сопротивление [латекс]\boldsymbol{0,525 \; \Omega}[/latex] при той же температуре. При какой температуре их сопротивления равны? 9{\circ} \textbf{C}}[/latex]), когда он имеет ту же температуру, что и пациент.