Електричний опір формула одиниця виміру. Електричний опір

Не маючи певних початкових знань про електрику, важко уявити, як працюють електричні прилади, чому взагалі вони працюють, чому треба включати телевізор у розетку, щоб він запрацював, а ліхтарику вистачає маленької батарейки, щоб він світив у темряві.

І так розбиратимемося у всьому по порядку.

Електрика

Електрика– це природне явище, що підтверджує існування, взаємодію та рух електричних зарядів. Електрика вперше було виявлено ще у VII столітті до н. грецьким філософом Фалесом. Фалес звернув увагу, що якщо шматочок бурштину потерти об шерсть, він починає притягувати до себе легкі предмети. Бурштин давньогрецькою – електрон.

Ось так і уявляю собі, сидить Фалес, третій шматок бурштину про свій гіматій (це вовняний верхній одяг у стародавніх греків), а потім із спантеличеним виглядом дивиться, як до бурштину притягується волосся, уривки ниток, пір'я та шматки паперу.

Дане явище називається статичною електрикою. Ви можете повторити цей досвід. Для цього добре потріть вовняною тканиною звичайну пластмасову лінійку і піднесіть її до дрібних паперових шматочків.

Слід зазначити, що тривалий час це не вивчалося. І лише в 1600 році у своєму творі «Про магніт, магнітні тіла і про великий магніт – Землю» англійський дослідник природи Вільям Гілберт ввів термін – електрику. У своїй роботі він описав свої досліди з наелектризованими предметами, а також встановив, що наелектризуватися можуть і інші речовини.

Далі протягом трьох століть найпередовіші вчені світу досліджують електрику, пишуть трактати, формулюють закони, винаходять електричні машини і лише 1897 року Джозеф Томсон відкриває перший матеріальний носій електрики – електрон, частинку, завдяки якій можливі електричні процеси в речовинах.

Електрон– це елементарна частка, що має негативний заряд приблизно рівний -1,602 · 10 -19Кл (Кулон). Позначається еабо е –.

Напруга

Щоб змусити переміщатися заряджені частинки від одного полюса до іншого, необхідно створити між полюсами різницю потенціалівабо – Напруга. Одиниця виміру напруги – Вольт (Уабо V). У формулах та розрахунках напруга позначається буквою V . Щоб отримати напругу величиною 1 потрібно передати між полюсами заряд в 1 Кл, здійснивши при цьому роботу в 1 Дж (Джоуль).

Для наочності представимо резервуар з водою, розташований на деякій висоті. З резервуару виходить труба. Вода під природним тиском залишає резервуар через трубу. Давайте домовимося, що вода – це електричний заряд, висота водяного стовпа (тиск) – це напруга, а швидкість потоку води – це електричний струм.

Таким чином, чим більше води в баку, тим вищий тиск. Аналогічно з електричної точки зору, чим більше заряд, тим вища напруга.

Почнемо зливати воду, тиск при цьому зменшуватиметься. Тобто. рівень заряду опускається – величина напруги зменшується. Таке явище можна спостерігати у ліхтарику, лампочка світить все тьмяніше в міру того, як батареї розряджаються. Зверніть увагу, що менше тиск води (напруга), тим менший потік води (струм).

Електричний струм

Електричний струм– це фізичний процес спрямованого руху заряджених частинок під дією електромагнітного поля від одного полюса замкнутого електричного кола до іншого. Як частинок, що переносять заряд, можуть виступати електрони, протони, іони та дірки. За відсутності замкненого ланцюга струм неможливий. Частки здатні переносити електричні заряди існують не у всіх речовинах, ті в яких вони є, називаються провідникамиі напівпровідниками. А речовини, в яких таких частинок немає діелектриками.

Одиниця виміру сили струму – Ампер (А). У формулах та розрахунках сила струму позначається буквою I . Струм в 1 Ампер утворюється при проходженні через точку електричного ланцюга заряду в 1 Кулон (6,241 10 18 електронів) за 1 секунду.

Знову звернемося до нашої аналогії вода – електрика. Тільки тепер візьмемо два резервуари і наповнимо їх рівною кількістю води. Відмінність між баками у діаметрі вихідної труби.

Відкриємо крани і переконаємося, що потік води з лівого бака більший (діаметр труби більший), ніж із правого. Такий досвід – очевидний доказ залежності швидкості потоку від діаметра труби. Тепер спробуємо зрівняти два потоки. Для цього додамо у правий бак води (заряд). Це дасть більший тиск (напруга) та збільшить швидкість потоку (струм). В електричному ланцюзі в ролі діаметра труби виступає опір.

Проведені експерименти наочно демонструють взаємозв'язок між напругою, струмомі опором. Докладніше про опір поговоримо трохи пізніше, а зараз ще кілька слів про властивості електричного струму.

Якщо напруга не змінює свою полярність плюс на мінус і струм тече в одному напрямку, то це постійний струмі відповідно постійна напруга. Якщо джерело напруги змінює свою полярність і струм тече то одному напрямі, то іншому – це вже змінний струмі змінна напруга. Максимальні та мінімальні значення (на графіку позначені як Io ) – це амплітуднічи пікові значення сили струму. У домашніх розетках напруга змінює свою полярність 50 на секунду, тобто. Струм коливається то туди, то сюди, виходить, що частота цих коливань становить 50 Герц або скорочено 50 Гц. У деяких країнах, наприклад, у США прийнято частоту 60 Гц .

Опір

Електричний опір- фізична величина, що визначає властивість провідника перешкоджати (опиратися) проходженню струму. Одиниця виміру опору – Ом(позначається Омабо грецькою літерою омега Ω ). У формулах та розрахунках опір позначається буквою R . Опіром в 1 Ом володіє провідник до полюсів якого прикладена напруга 1 і протікає струм 1 А.

Провідники по-різному проводять струм. Їх провідністьзалежить, в першу чергу, від матеріалу провідника, а також від перерізу та довжини. Чим більший переріз, тим вища провідність, але чим більше довжина, тим провідність нижча. Опір – це зворотне поняття провідності.

На прикладі водопровідної моделі опір можна як діаметр труби. Чим він менший, тим гірша провідність і вищий опір.

Опір провідника проявляється, наприклад, у нагріванні провідника при протіканні струму. Причому, чим більший струм і менший переріз провідника – тим сильніше нагрівання.

Потужність

Електрична потужність- Це фізична величина, що визначає швидкість перетворення електроенергії. Наприклад, ви не раз чули: «лампочка на стільки ват». Це потужність споживана лампочкою за одиницю часу під час роботи, тобто. перетворення одного виду енергії в інший з деякою швидкістю.

Джерела електроенергії, наприклад генератори, також характеризується потужністю, але виробляється в одиницю часу.

Одиниця виміру потужності – Ватт(позначається Втабо W). У формулах та розрахунках потужність позначається буквою P . Для ланцюгів змінного струму застосовується термін Повна потужність, одиниця виміру - Вольт-ампер (В·Аабо V·A), позначається літерою S .

І на завершення про Електричний ланцюг. Даний ланцюг є деяким набором електричних компонентів, здатних проводити електричний струм і з'єднаних між собою відповідним чином.

Що ми бачимо на цьому зображенні – елементарний електроприлад (ліхтарик). Під дією напруги U(В) джерела електроенергії (батарейки) по провідникам та іншим компонентам, що володіють різними опорами 4.59 (220 Голосів)

У фізиці електричним опором називається фізична величина, що характеризує здатність провідника перешкоджати перебігу електричного струму.

Що таке електричний опір

Кожне тіло, кожна речовина має електричний опір. Якщо докласти те саме напруження до різних тіл, струм через них потече різний, т.к. у них різний опір. Є речовини, якими струм взагалі не потече. Такі речовини називаються діелектриками, а речовини, що пропускають електричний струм, називаються провідниками.

Як відомо, струм – це спрямований рух електронів. Електрони з негативного полюса джерела напруги надходять у провідник, там вони вибивають із молекули провідника інші електрони, займаючи їхнє місце. Електрони хіба що передають естафету від молекули до молекули.

Крім того, у провідниках є й власні вільні електрони, не пов'язані з жодним певним атомом. Всі ці частинки рухаються провідником. Оскільки вільні електрони є у всьому обсязі провідника, при додатку напруги електрони моментально досягають позитивного полюса.

Молекули різних речовин із різною силою утримують свої електрони. Наприклад, у золота вибити частинки простіше, ніж у міді, і вільних електронів у ньому більше, отже, опір золота менший. Молекули діелектриків свої електрони віддають дуже неохоче, тому струм через них не тече.

Як визначити величину опору

Здатність провідника чинити опір проходженню струму називається опором і позначається буквою R. Опір жорстко пов'язаний із струмом і напругою. Якщо до кінців провідника з опором R докласти напругу U, то через неї потече струм I. R = U/ I. Це називається законом Ома.

в Омах. 1 Ом - це такий опір, через яке при напрузі 1 Вольт тече струм в 1 Ампер.

Будь-який провідник характеризується питомим опором ρ. Для кожного провідника це величина стала, вона вказується в довідниках. Питомий опір - це такий опір, який має провідник довжиною l=1 м і площею перерізу S=1 кв.м. Отже, опір R=ρl/S. Чим довше провідник, тим опір більший, і зі збільшенням площі перерізу опір падає.

Слід пам'ятати, що з нагріванні провідника опір зростає, а при охолодженні, навпаки, падає. При абсолютному нулі (-273 ° С) опір близько до нуля. Це називається надпровідністю. Питома опір, що вказують у довідниках, вимірюється у нормальних умовах, тобто. за кімнатної температури.

Внутрішній та зовнішній опір

Опір мають не тільки провідники та елементи електричних схем, а й джерела напруги. Власний опір джерела r називається внутрішнім, а опір навантаження R – зовнішнім. Струм I через навантаження від джерела тече від мінусу до плюсу, а всередині джерела від плюса до мінусу, тобто. Струм навантаження дорівнює струму всередині джерела.

Якщо на полюсах джерела є напруга Е, його можна визначити за формулою Е=IR+Ir. Звідси можна вирахувати і внутрішній, і зовнішній опір.

При замиканні електричного ланцюга, на затискачах якого є різниця потенціалів, виникає електричний струм. Вільні електрони під впливом електричних сил поля переміщуються вздовж провідника. У своєму русі електрони натрапляють на атоми провідника і віддають їм запас своєї кінетичної енергії. Швидкість руху електронів постійно змінюється: при зіткненні електронів з атомами, молекулами та іншими електронами вона зменшується, потім під дією електричного поля збільшується і знову зменшується при новому зіткненні. В результаті цього в провіднику встановлюється рівномірний рух потоку електронів зі швидкістю кількох частин сантиметра в секунду. Отже, електрони, проходячи провідником, завжди зустрічають з його боку опір своєму руху. При проходженні електричного струму через останній провідник нагрівається.

Електричний опір

Електричним опором провідника, що позначається латинською літерою rназивається властивість тіла або середовища перетворювати електричну енергію на теплову при проходженні по ньому електричного струму.

На схемах електричний опір позначається так, як показано на малюнку 1, а.

Змінний електричний опір, що служить для зміни струму в ланцюзі, називається реостатом. На схемах реостати позначаються як показано малюнку 1, б. Загалом реостат виготовляється з дроту того чи іншого опору, намотаної на ізолюючій підставі. Повзунок або важіль реостату ставиться у певне положення, внаслідок чого в ланцюг вводиться необхідний опір.

Довгий провідник малого поперечного перерізу створює струму великий опір. Короткі провідники великого поперечного перерізу надають току малого опору.

Якщо взяти два провідники з різного матеріалу, але однакової довжини та перерізу, то провідники будуть проводити струм по-різному. Це свідчить, що опір провідника залежить від матеріалу самого провідника.

Температура провідника також впливає його опір. З підвищенням температури опір металів збільшується, а опір рідин та вугілля зменшується. Тільки деякі спеціальні металеві сплави (манганін, констаїтан, нікелін та інші) із збільшенням температури свого опору майже не змінюють.

Отже, бачимо, що електричний опір провідника залежить від: 1) довжини провідника, 2) поперечного перерізу провідника, 3) матеріалу провідника, 4) температури провідника.

За одиницю опору прийнято один Ом. Ом часто позначається грецькою літерою Ω (омега). Тому замість того щоб писати "Опір провідника дорівнює 15 Ом", можна написати просто: r= 15 Ω.
1000 Ом називається 1 кілоом(1кОм, або 1кΩ),
1 000 000 Ом називається 1 мегаом(1мгОм, або 1МΩ).

При порівнянні опору провідників із різних матеріалів необхідно брати для кожного зразка певну довжину та переріз. Тоді ми зможемо судити про те, який матеріал краще чи гірше проводить електричний струм.

Відео 1. Опір провідників

Питомий електричний опір

Опір в омах провідника довжиною 1 м, перетином 1 мм² називається питомим опоромі позначається грецькою літерою ρ (Ро).

У таблиці 1 подано питомі опори деяких провідників.

Таблиця 1

Питомий опір різних провідників

З таблиці видно, що залізний дріт довжиною 1 м і перерізом 1 мм² має опір 0,13 Ом. Щоб отримати 1 Ом опору, потрібно взяти 7,7 м такого дроту. Найменший питомий опір має срібло. 1 Ом опору можна отримати, якщо взяти 62,5 м срібного дроту перерізом 1 мм2. Срібло – найкращий провідник, але вартість срібла унеможливлює його масове застосування. Після срібла в таблиці йде мідь: 1 м мідного дроту перетином 1 мм² має опір 0,0175 Ом. Щоб отримати опір 1 Ом, потрібно взяти 57 м такого дроту.

Хімічно чиста, отримана шляхом рафінування, мідь знайшла собі повсюдне застосування в електротехніці виготовлення проводів, кабелів, обмоток електричних машин і апаратів. Широко застосовують також як провідники алюміній і залізо.

Опір провідника можна визначити за такою формулою:

де r- Опір провідника в омах; ρ - Питомий опір провідника; l- Довжина провідника в м; S– переріз провідника у мм².

приклад 1.Визначити опір 200 м залізного дроту перетином 5 мм.

приклад 2.Обчислити опір 2 км алюмінієвого дроту перетином 2,5 мм.

З формули опору легко можна визначити довжину, питомий опір та переріз провідника.

приклад 3.Для радіоприймача необхідно намотати опір 30 Ом з нікелінового дроту перерізом 0,21 мм². Визначити необхідну довжину дроту.

приклад 4.Визначити перетин 20 м ніхромового дроту, якщо опір його дорівнює 25 Ом.

Приклад 5.Дріт перетином 0,5 мм і довжиною 40 м має опір 16 Ом. Визначити матеріал дроту.

Матеріал провідника характеризує його питомий опір.

За таблицею питомих опорів знаходимо, що такий опор має свинець.

Вище було зазначено, що опір провідників залежить від температури. Зробимо наступний досвід. Намотаємо у вигляді спіралі кілька метрів тонкого металевого дроту та включимо цю спіраль у ланцюг акумулятора. Для вимірювання струму в ланцюг вмикаємо амперметр. При нагріванні спіралі в полум'ї пальника можна побачити, що показання амперметра зменшуватимуться. Це показує, що з нагріванням опір металевого дроту збільшується.

У деяких металів при нагріванні на 100 ° опір збільшується на 40 - 50%. Є сплави, які трохи змінюють свій опір з нагріванням. Деякі спеціальні сплави практично не змінюють опору за зміни температури. Опір металевих провідників при підвищенні температури збільшується, опір електролітів (рідких провідників), вугілля та деяких твердих речовин, навпаки, зменшується.

Здатність металів змінювати свій опір із зміною температури використовується для влаштування термометрів опору. Такий термометр є платиновим дротом, намотаним на слюдяний каркас. Поміщаючи термометр, наприклад, у піч і вимірюючи опір платинового дроту до і після нагрівання, можна визначити температуру печі.

Зміна опору провідника при його нагріванні, що припадає на 1 Ом початкового опору та на 1° температури, називається температурним коефіцієнтом опорута позначається буквою α.

Якщо за температури t 0 опір провідника дорівнює r 0 , а при температурі tодно r t, то температурний коефіцієнт опору

Примітка.Розрахунок за цією формулою можна проводити лише у певному інтервалі температур (приблизно до 200°C).

Наводимо значення температурного коефіцієнта опору для деяких металів (таблиця 2).

Таблиця 2

Значення температурного коефіцієнта для деяких металів

З формули температурного коефіцієнта опору визначимо r t:

r t = r 0 .

Приклад 6.Визначити опір залізного дроту, нагрітого до 200°C, якщо опір його при 0°C було 100 Ом.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 Ом.

Приклад 7.Термометр опору, виготовлений із платинового дроту, у приміщенні з температурою 15°C мав опір 20 Ом. Термометр помістили в піч і через деякий час виміряли його опір. Воно виявилося рівним 29,6 Ом. Визначити температуру печі.

Електрична провідність

Досі ми розглядали опір провідника як перешкоду, яку чинить провідник електричного струму. Але все ж таки струм по провіднику проходить. Отже, крім опору (перешкоди), провідник має здатність проводити електричний струм, тобто провідністю.

Чим більшим опором має провідник, тим меншу він має провідність, тим гірше він проводить електричний струм, і, навпаки, чим менше опір провідника, тим більшою провідністю він володіє, тим легше струму пройти провідником. Тому опір і провідність провідника є зворотні величини.

З математики відомо, що число, обернене 5, є 1/5 і, навпаки, число, обернене 1/7, є 7. Отже, якщо опір провідника позначається буквою r, то провідність визначається як 1/ r. Зазвичай провідність позначається літерою g.

Електрична провідність вимірюється в (1/Ом) або сименсах.

Приклад 8.Опір провідника дорівнює 20 Ом. Визначити його провідність.

Якщо r= 20 Ом, то

Приклад 9.Провідність провідника дорівнює 0,1 (1/Ом). Визначити його опір,

Якщо g = 0,1 (1/Ом), то r= 1/0,1 = 10 (Ом)

- Електротехнічна величина, яка характеризує властивість матеріалу перешкоджати перебігу електричного струму. Залежно від виду матеріалу, опір може прагнути до нуля – бути мінімальним (милі/мікро оми – провідники, метали), або бути дуже великим (гіга оми – ізоляція, діелектрики). Величина зворотна електричного опору - це.

Одиниця виміруелектричного опору - Ом. Позначається літерою R. Залежність опору від струму і замкнутої ланцюга визначається .

Омметр- Прилад для прямого вимірювання опору ланцюга. Залежно від діапазону вимірюваної величини, поділяються на гігаомметри (для великих опір - при вимірюванні ізоляції), і на мікро/міліомметри (для маленьких опорів - при вимірюванні перехідних опорів контактів, обмоток двигунів та ін).

Існує велика різноманітність омметрів за конструктивом різних виробників, від електромеханічних до мікроелектронних. Варто зазначити, що класичний омметр вимірює активну частину опору (звані омики).

Будь-який опір (метал або напівпровідник) у ланцюгу змінного струму має активну та реактивну складову. Сума активного та реактивного опору становлять повний опір ланцюга змінного струмуі обчислюється за такою формулою:

де Z - повний опір ланцюга змінного струму;

R - активний опір ланцюга змінного струму;

Xc - ємнісний реактивний опір ланцюга змінного струму;

(Земність, w - кутова швидкість змінного струму)

Xl - індуктивний реактивний опір ланцюга змінного струму;

(L-індуктивність, w - Кутова швидкість змінного струму).

Активний опір- Це частина повного опору електричного ланцюга, енергія якого повністю перетворюється на інші види енергії (механічну, хімічну, теплову). Відмінною властивістю активної складової - повне споживання всієї електроенергії (у мережу назад у мережу енергія не повертається), а реактивний опір повертає частину енергії назад у мережу (негативна властивість реактивної складової).

Фізичний сенс активного опору

Кожне середовище, де проходять електричні заряди, створює на їхньому шляху перешкоди (вважається, що це вузли кристалічної решітки), в які вони ніби ударяються і втрачають свою енергію, яка виділяється у вигляді тепла.

Таким чином, відбувається падіння (втрата електричної енергії), частина якого втрачається через внутрішній опір провідного середовища.

Чисельну величину, що характеризує здатність матеріалу перешкоджати проходженню зарядів і називають опором. Вимірюється воно в Омах (Ом) і є обернено пропорційною електропровідності величиною.

Різні елементи періодичної системи Менделєєва мають різні питомі електричні опори (р), наприклад найменшим уд. опір мають срібло (0,016 Ом*мм2/м), мідь (0,0175 Ом*мм2/м), золото (0,023) та алюміній (0,029). Саме вони застосовуються в промисловості як основні матеріали, на яких будується вся електротехніка та енергетика. Діелектрики, навпаки, мають високий уд. опором та використовуються для ізоляції.

Опір провідного середовища може значно змінюватись в залежності від перерізу, температури, величини та частоти струму. До того ж, різні середовища мають різні носії зарядів (вільні електрони в металах, іони в електролітах, «дірки» в напівпровідниках), які є визначальними факторами опору.

Фізичний сенс реактивного опору

У котушках та конденсаторах при подачі відбувається накопичення енергії у вигляді магнітних та електричних полів, що потребує певного часу.

Магнітні поля в мережах змінного струму змінюються слідом за змінним напрямом руху зарядів, при цьому чинячи додатковий опір.

Крім того, виникає стійке зрушення фаз і сили струму, а це призводить до додаткових втрат електроенергії.

Питомий опір

Як дізнатися опір матеріалу, якщо по ньому не тече і ми не маємо омметра? Для цього існує спеціальна величина. питомий електричний опір матеріал в

(це табличні значення, які визначені дослідним шляхом для більшості металів). За допомогою цього значення та фізичних величин матеріалу, ми можемо обчислити опір за формулою:

де, p- Питомий опір (одиниці вимірювання ом * м / мм 2);

l - Довжина провідника (м);

S – поперечний переріз (мм 2).

Проведемо найпростіший експеримент. До автомобільного акумулятора за допомогою двох коротких дротів підключимо лампочку з фари машини. Лампочка світиться і досить яскраво. А тепер ту саму лампу підключимо набагато довшими з'єднувачами. Світло явно послабшало. В чому справа? У опорі дротів.

Що таке електричний опір

Існують різні формулювання опису цього явища. Скористаємося однією з них:

«Електричний опір – фізична величина, що характеризує властивість провідника протидіяти протіканню електроструму».

У нашому експерименті дроти, що підводять напругу від акумулятора до лампочки, надають електроопір струму, що протікає через замкнутий ланцюг. Від джерела напруги – акумулятора, через дроти – провідники, до навантаження – лампи.

Фізична сутність явища

При підключенні навантаження до джерела напруги з'єднувачами виникає замкнутий ланцюг, в якому з'являється електричне поле, що викликає спрямований рух електронів металу проводів від негативного полюса акумулятора до позитивного. Електрони доставляють електроенергію від джерела до навантаження і викликають свічення спіралі лампи. На шляху свого руху електрони ударяються об іони кристалічних ґрат провідника, втрачають частину енергії, яка йде на нагрівання матеріалу з'єднувачів.

Ще одне визначення: "Причиною появи електроопору є результат взаємодії потоку електронів з молекулами (іонами) з яких складається провідник".

Важливе зауваження! Хоча електрони рухаються від мінусу джерела напруги до плюсу, напрямок електричного струму історично вважається протилежним — від плюса до мінуса.

Струм може протікати у твердих матеріалах, металах, а й у рідких речовинах, розчинах солей, кислот, лугів. Там основним переносником енергії є іони позитивного та негативного заряду. Наприклад, в автомобільних акумуляторах струм проходить через водний розчин сірчаної кислоти.

Вимір опору провідників

За одиницю електроопору в системі СІ прийнято 1 Ом. Якщо скористатися законом Ома для ділянки електричного кола:

I = U/R,

• I - Струм, що протікає в ланцюгу;
• U – напруга;
• R – електроопір.

перетворюючи формулу R = U/I, можна сказати, що 1 Ом дорівнює відношенню напруги в 1 Вольт до струму в 1 Ампер.

R у цій формулі величина постійна і залежить від величин напруги і струму.

Для більших значень застосовуються одиниці:

• 1 ком = 1 000 Ом;
• 1 МОм = 1000000 Ом;
• 1 ГОм = 1 000 000 000 Ом.

Від чого залежить електроопір провідника

Насамперед воно залежить від матеріалу, з якого зроблено з'єднувач. Різні метали по-різному перешкоджають проходженню електричного струму. Відомо, що срібло, мідь, алюміній добре проводять електрострум, а сталь значно гірша.

Існує поняття питомого електроопору матеріалу, яке позначили грецькою літерою р (ро). Ця характеристика залежить від внутрішніх властивостей речовини, з якого виготовлений провідник. Але його повний опір буде заздрість ще й від довжини та площі перетину. Ось формула, яка пов'язує всі ці величини:

R = р * L / S,

• р - питомий опір матеріалу;
• L - Довжина;
• S – площа поперечного перерізу.

Площа перерізу S у практичній електротехніці прийнято вважати в кв.мм., тоді розмірність р виражається, як Ом * кв.мм / метр.

Висновок: для зменшення електроопору, а значить і втрат в електроланцюзі, матеріал повинен мати мінімальний питомий опір, а сам провідник бути якомога коротшим і мати досить великий поперечний переріз.

Показники для твердотільних матеріалів

З таблиці видно, що для виготовлення з'єднувачів, на яких губиться мінімальна кількість електроенергії, найкраще підійдуть срібло, мідь та алюміній, а ось з фехралі та ніхрому виготовлять термоелектронагрівачі (ТЕНи).

Слід зазначити, що це значення справедливі для температури 20 0 З. У разі підвищення температури питома електроопір металів зростає, при зниженні падає, виняток становить Константан, його питома характеристика змінюється незначно.

При сильному зниженні температури, близькому до абсолютного нуля, опір металів може стати нульовим, настає явище надпровідності. Пояснюється це тим, що іони кристалічних ґрат «замерзають», перестають вагатися, і не надають електронам перешкод у їхньому русі.

Показники для рідких провідників

Питомі електроопір розчинів солей, кислот та лугів залежать не тільки від їх хімічного складу, а й від концентрації розчину. Залежність температури зворотна, ніж в металів. При нагріванні питомий опір падає, при охолодженні зростає. Рідина може замерзнути за низьких температур і перестати проводити струм.

Наочний приклад – поведінка автомобільних акумуляторів у сильний мороз. Електроліт - розчин сірчаної кислоти, при значних мінусових температурах (-20, -30С 0) збільшує внутрішній опір електроакумулятора, і повноцінна віддача струму стартеру стає неможливою.

Електропровідність

У деяких випадках зручніше користуватися поняттям провідності електроструму. Ця характеристика вимірюється в Сіменсах:

• G – провідність;
• R - опір,
• а 1 Див = 1/ Ом.

Приклад із практики

Отримавши деякі відомості про опір, варто провести нескладний розрахунок, і з'ясувати, як впливають характеристики з'єднувачів на параметри електричних кіл.

Повернемося до найпростішої електричної схеми, що складається з акумулятора, лампочки та проводів:

• Напруга акумулятора 12,5 Ст.
• Лампа має потужність 21 Вт.
• З'єднувачі мідні, довжина 1 метр х 2 шт., Розтин 1,5 кв.мм.

Знайдемо електроопір проводів: R = р * L/S. Підставляємо наші дані: R = 0,017 * 2/1,5 = 0,023 Ом.

Знайдемо опір лампи. Її електрична потужність 21 Вт, при підключенні до джерела живлення 12,5 В. Струм в ланцюгу дорівнюватиме:

I = P/U,

• I – струм, що шукається;
• P – потужність лампи;
• U – напруга джерела.

Підставляємо числа: I = 21/12,5 = 1,68 А.

Опір лампи знаходимо за законом Ома для ділянки ланцюга. Якщо I = U/R, R = U/I. Або: R = 12,5 / 1,68 = 7,44 Ом.

У розрахунку ми знехтували опором проводів, він більш ніж у 300 разів менший за електроопір навантаження.

Знайдемо втрати потужності на проводах та порівняємо її з корисною потужністю навантаження. Нам відомий струм у ланцюгу, відомі параметри з'єднувачів, знайдемо потужність, що губиться на дротах:

P = U * I,

замінюємо у формулі напругу згідно із законом Ома: U = I*R, підставляємо у формулу потужності:

P = I * R * I = I 2 * R.

Після підстановки чисел: P = 1,68 2 * 0,023 = 0,065 Вт.

Результат відмінний, з'єднувачі забирають у навантаження лише 0,3% потужності.

Але якщо підключити лампу через довгі дроти (20 метрів), та ще й тонкі, перетин 0,75 кв.мм., то картина зміниться. Не повторюючи тут весь розрахунок, можна відзначити, що за таких з'єднувачів ефективна потужність лампи знизиться майже на 11%, а втрати енергії на провідниках становитимуть уже 6%.

Запам'ятаймо правило - для зменшення втрат в електричних мережах необхідно знижувати електроопір проводів, застосовувати мідь або алюміній, по можливості скорочувати довжину та збільшувати переріз провідників.

Що таке опір: відео