Визначення питомого опору провідника. Як визначити опір провідника

⁰

Прилади та приладдя, що використовуються в роботі:

1.Амперметр.

2.Вольтметр.

3. Джерело струму.

4.Провідник металевий R.

5.Реостат R1.

6.Сполучні дроти.

Мета роботи:

Навчитися досвідченим шляхом визначати величину питомого опорупровідника.

1.ТЕОРЕТИЧНЕ ВСТУП.

Коли по металевому провіднику, що є ділянкою замкненого ланцюга, протікає струм, то між силою струму I у провіднику та напругах на його затискачі U існує прямо пропорційна залежність, що виражається законом Ома , Який говорить, що сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на його кінцях і обернено пропорційна його опору:

Величина R називається електричним опором або просто опором провідника. Аналогічно тому, як тертя в механіці створює протидію руху тіла і призводить до перетворення механічної енергії на внутрішню енергію тіла, опір провідника характеризує протидію струму в провіднику, яке обумовлено внутрішньою будовою провідника та хаотичним рухом його частинок.

Опір ділянки ланцюга вимірюється напругою на цій ділянці, необхідною для отримання в ньому струму, що дорівнює одиниці.

У СІ за одиницю опору приймається Ом. Омом називається опір такого провідника, яким тече струм в 1 А при напрузі на його кінцях в 1 В. Опір провідника залежить від матеріалу провідника, тобто будови його кристалічної решітки, а також його форми і розмірів. Для однорідного циліндричного провідника (дроту) довжиною та площею поперечного перерізу S опір визначається за формулою:

Величина, що характеризує залежність опору провідника від матеріалу, з якого він зроблено, і від зовнішніх умов, називається питомим опором речовини.

Одиницею питомого опору в СІ є 1 Ом.

З формул (2) та (3) можна отримати робочу формулу для визначення величини дослідним шляхом:

(4)

Оскільки провідник має циліндричну форму, то площа його перерізу визначається за формулою , де d- Діаметр поволоки.

Тоді остаточна робоча формула набуде вигляду:

2. ХІД РОБОТИ.

1. Зібрати ланцюг за наступною схемою:

2. Виміряйте амперметром 5 значень сили струму, поточного через досліджуваний опір R і напругою вольтметром на його затискачах.

3. Змінюючи реостатом опір R1, силу струму та напругу, отримайте ще 6 значень струму та напруги.

4. Обчисліть за формулою (5) питомий опір для кожної пари значень сили струму та напруги.

5. Визначити речовину, з якої зроблено провідник (див. додаток).

6. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці.

7. Зробити висновок про виконану роботу.

В таблиці Справ- Число поділів, на яке відхилилася стрілка амперметра або вольтметра при черговому вимірі.

У наступну колонку після Справзаписується сила струму або напруга ланцюга, які обчислюються за формулою:

(ціна поділу);

U = n V × (ціна поділу).

ТАБЛИЦЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРІВ І ВИРАХУВАНЬ

Ціна одного поділу амперметра = ...

Ціна одного поділу вольтметра =...

Додаток: Питомий опір

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ПЕРШОГО РІВНЯ.

1.Як записують і формулюють закон Ома для однорідної ділянки ланцюга постійного струму?

2. Встановіть в СІ одиниці опору та провідності та сформулюйте визначення цих одиниць

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДРУГОГО РІВНЯ.

3. Від чого залежить опір провідника (формула залежності).

4. Що називається питомим опором? Який фізичний зміст цієї величини?

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ТРЕТЬОГО РІВНЯ.

5. Як досвідченим шляхом визначити величину питомого опору провідника?

Тема називається: Електричний опірпровідника. Що це таке. У ній я постараюся освіжити Ваші знання (хто призабув) і розкрити секретну інформацію (для тих, хто зовсім не знав) про це просте, основне і повсюдно поширене поняття.

Як Ви знаєте, у нашому світі на будь-яку дію є своя протидія. Наприклад, на машину, що рухається, буде діяти сила тертя (про повітря, про поверхню дороги, тертя внутрішніх частин і т.д.), при нагріванні, будь-якого предмета на нього обов'язково буде впливати нижча температура довкілля, яка після припинення нагрівання поверне предмету колишню температуру. У сфері електрики подібний зворотний вплив (стосовно протікання електричного струму) буде чинити електричний опір.

Електричний опір провідника, це деяка здатність матеріалів (точніше, речовин з яких і зроблено сам провідник) протидіяти руху заряджених частинок усередині цього провідника. Причому, слід зазначити, що з цьому протидії відбувається деяке перетворення електричної енергії на інший її вид (переважно, електроенергія перетворюється на тепло).

Електричний опір має власну одиницю виміру під назвою «Ом». 1 Ом – це опір, який матиме стовп ртуті з висотою – 106,3 см; поперч. січ. - 1 кв.мм. та температурою - 0 град. Опір прийнято позначати буквою R або r. Назва величин опору: Ом, кОм (1 кілоом = 1000 Ом), мОм (1 мегаом = 1000000 Ом).

Щоб краще зрозуміти суть опору (як і через що воно виникає), слід згадати шкільні уроки хімії та фізики, на яких розповідали про структуру речовин. Тверді речовини є безліч атомів (молекул). Вони міцно пов'язані між собою полями і утворюють структуру як кристалічної решітки. Навколо кожного атома (за його орбітами) обертаються електрони. Електрони, що розташовані далі від атома, здатні відриватися і перелітати на сусідні атоми. Такі електрони називаються вільними і завдяки ним матеріали (провідники) можуть проводити через себе електричний струм.

При підключенні зовнішнього постійного джерелаелектроживлення (електричного поля) вільні електрони впорядковано починають переміщатися з одного кінця провідника до іншого. Якби при їх переміщенні їм нічого не заважало, то і про провідник можна сказати, що він має нульовий опір (надпровідність мають деякі матеріали при наднизьких температурах = -273 град.). При нормальних температурах електричні провідники мають ряд перешкод для проходу електронів, звідки і виникає цей електричний опір провідника.

Що породжує та впливає на електричний опір? Як не дивно, однак, це самі атоми, оскільки вони і заважають електронам на їхньому шляху. Електрону, що мчить на великій швидкості, постійно доводиться натикатися на атоми, втрачаючи при цьому свою внутрішню енергію, яка, в свою чергу, перетворюється на тепло. Отже, що довша шлях (провідник), то більше в нього внутрішній опір. Чим більше перетинпровідника, то навпаки, електричний опір його зменшуватиметься (більше електронів пройде через нього).

Оскільки у різних матеріалів(речовин) різні структури кристалічних решіток, отже, і опір вони будуть теж різне. Це ще називається питомим опором матеріалу. Тобто, питомий опір, це певне значення електричного опору, яке точно відповідає певному матеріалу (провіднику), при довжині в 1 метр і поперечним перетином в 1 кв.мм. Питомий опір позначається буквою "p". Нижче наведено таблицю питомого опору провідників.

Для розрахунку електричного опору певної довжини та перерізу того чи іншого матеріалу використовують таку формулу: R=p*L/S

R = електричний опір;

p = питомий опір матеріалу;

L = Довжина провідника;

S = поперечний переріз провідника.

Слід (але не обов'язково) враховувати, що значення температури впливає на загальний електричний опір провідника. При нагріванні провідника у ньому відбувається збільшення хаотичного руху атомів речовини. Це у свою чергу ускладнює протікання електронів по цьому провіднику, що збільшує загальний опір цього матеріалу. При простому (особлива точність непотрібен) розрахунку електричного опору, зазвичай температура не враховується, оскільки її вплив незначно. Приблизне значення залежності температури на опір: 0,4% на 1 град.

На цьому завершу тему: Електричний опір провідника. Що це таке.

P.S. Незважаючи на те, що мідь та алюміній не найкращі провідники електричного струму (срібло краще проводить електрику), їх широке застосування обумовлено відносною дешевизною та великою кількістю природи.

1-02-2012, 14:02 |

Тема називається: Електричний опір провідника. Що це таке. У ній я постараюся освіжити Ваші знання (хто призабув) і розкрити секретну інформацію (для тих, хто зовсім не знав) про це просте, основне і повсюдно поширене поняття.

Як Ви знаєте, у нашому світі на будь-яку дію є своя протидія. Наприклад, на машину, що рухається, діятиме сила тертя (про повітря, про поверхню дороги, тертя внутрішніх частин і т.д.), при нагріванні, якогось предмета на нього обов'язково буде впливати нижча температура навколишнього середовища, яка після припинення нагрівання, поверне предмету попередню температуру. У сфері електрики подібний зворотний вплив (стосовно протікання електричного струму) чинитиме електричний опір.

При підключенні зовнішнього постійного джерела електроживлення (електричного поля) вільні електрони впорядковано переміщуються з одного кінця провідника в інший. Якби при їх переміщенні їм нічого не заважало, то і про провідник можна сказати, що він має нульовий опір (надпровідність мають деякі матеріали при наднизьких температурах = -273 град.). При нормальних температурах електричні провідники мають ряд перешкод для проходу електронів, звідки і виникає цей електричний опір провідника.

Що породжує та впливає на електричний опір? Як не дивно, однак, це самі атоми, оскільки вони і заважають електронам на їхньому шляху. Електрону, що мчить на великій швидкості, постійно доводиться натикатися на атоми, втрачаючи при цьому свою внутрішню енергію, яка, в свою чергу, перетворюється на тепло. Отже, що довший шлях (провідник), то більше в нього внутрішній опір. Чим більший перетин провідника, то навпаки, електричний опір його зменшуватиметься (більше електронів пройде через нього).

Оскільки в різних матеріалів (речовин) різні структури кристалічних ґрат, отже, і опір у них буде різний. Це ще називається питомим опором матеріалу. Тобто, питомий опір, це певне значення електричного опору, яке точно відповідає певному матеріалу (провіднику), при довжині в 1 метр і поперечним перетином в 1 кв.мм. Питомий опір позначається буквою "p". Нижче наведено таблицю питомого опору провідників.