Cтраница 1

Удельное сопротивление проводника зависит от температуры, давления, материала и др., вследствие чего от этих же факторов зависит и сопротивление проводника. Наибольшее практическое значение имеет зависимость удельного сопротивления, а следовательно, и сопротивления проводника, от температуры. В общем случае эта зависимость достаточно сложна.  

Удельное сопротивление проводников является величиной не постоянной, а зависящей от температуры. Для всех металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры. При небольших колебаниях температуры зависимость удельного сопротивления от температуры следует линейному закону. Для каждого металла существует определенный температурный коэффициент сопротивления а, который определяет собой изменение удельного сопротивления проводника, отнесенное к одному ому при повышении температуры на ГС.  

Удельное сопротивление проводников лежит в пределах от 10 - 6 до 10 - 2 ом-см, а технических диэлектриков от 109 до 1020 ом-см. Эти пределы в известной мере условны, но приближенно отражают установившиеся в технике представления.  

Удельное сопротивление проводника представляет собой сопротивление провода длиной I м и площадью поперечного сечения 1 мм2 при температуре 20 С.  

Удельное сопротивление проводников и непроводников зависит от температуры.  

Удельное сопротивление проводников первого рода зависит от температуры. Как правило, с ростом температуры оно повышается. Исключение составляют графит и уголь.  

Чем меньше удельное сопротивление проводника, тем меньшее количество тепла (при том же токе) в нем выделяется. При состоянии сверхпроводимости, когда удельное сопротивление становится неизмерим э малым, в проводнике при прохождении тока не выделяется сколько-нибудь заметного количества тепла. Так как при этом энергия тока никуда не тратится, то раз возбужденный в замкнутом сверхпроводнике то; поддерживается в нем неопределенно долго без затраты энергии извне.  

Изменение удельного сопротивления проводника под действием растягивающих или сжимающих усилий называют тензорезистивным эффектом. Он характеризуется тензочувст-вительностью, устанавливающей связь между относительным изменением сопротивления и относительной деформацией.  

Здесь р - удельное сопротивление проводника, остальные обозначения расшифрованы в предыдущей задаче.  

От чего зависит удельное сопротивление проводника.  

Если бы величина удельного сопротивления проводника р не зависела от его температуры, соотношение между допустимой плотностью тока / 1ДОп и допустимым превышением температуры проводника при коротком замыкании было бы относительно простым. В действительности удельное сопротивление р изменяется с нагревом проводника, и соотношение между плотностью тока и превышением температуры получается более сложным.  

Чтобы повысить величину удельного сопротивления проводников, применяют сплавы нескольких металлов. Установлено, что только сплавы с неупорядоченной структурой обладают повышенными значениями удельного сопротивления и малыми значениями температурного коэффициента сопротивления. Сплавами с неупорядоченной структурой называются такие, в кристаллической решетке которых нет правильного чередования атомов металлов, составляющих сплав. Эти сплавы составляют группу проводниковых материалов с большим удельным сопротивлением и малыми значениями температурного коэффициента удельного сопротивления. Все перечисленные группы проводников обладают высокой пластичностью, позволяющей получать провода диаметром до 0 01 мм и ленты толщиной 0 05 - 0 1 мм.  

Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен.

Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине ℓ и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

где ρ - удельное электрическое сопротивление, характеризующее материал проводника.

§ 13.4 Параллельное и последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников

а) сила тока на всех участках цепи одинакова, т.е.

б) общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на отдельных её участках:

в) общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

или

(13.23)

При параллельном соединении проводников выполняются следующие три закона:

а) общая сила тока в цепи равно сумме сил токов в отдельных проводниках:

б) напряжение на всех параллельно соединённых участках цепи одно и то же:

в) величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого из проводников в отдельности:

или

(13.24)

§ 13.5 Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа

При решении задач, наряду с законом Ома, удобно использовать два правила Кирхгофа. При сборке сложных электрических цепей в некоторых точках сходятся несколько проводников. Такие точки называют узлами.

Первое правило Кирхгофа основано на следующих соображениях. Токи, втекающие в данный узел, приносят в него заряд. Токи, вытекающие из узла, уносят заряд. Заряд в узле накапливаться не может, поэтому величина заряда, поступающего в данный узел за некоторое время, в точности равна величине уносимого из узла заряда за то же самое время. Токи, втекающие в данный узел, считаются положительными, токи, вытекающие из узла, считаются отрицательными.

Согласно первому правилу Кирхгофа , алгебраическая сумма сил токов в проводниках, соединяющихся в узле, равна нулю .

(13.25)

I 1 + I 2 + I 3 +….+ I n =0

I 1 +I 2 =I 3 + I 4

I 1 + I 2 - I 3 - I 4 =0

Второе правило Кирхгофа: алгебраическая сумма произведений сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока на этом участке равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура .

(13.26)

Это правило особенно удобно применять в том случае, когда проводящем контуре содержится не один, а несколько источников тока (рис.13.8).

При использовании этого правила направления токов и обхода выбираются произвольно. Токи, текущие вдоль выбранного направления обхода контура, считаются положительными, а идущие против направления обхода –отрицательными. Соответственно положительными считаются ЭДС тех источников, которые вызывают ток, совпадающий по направлению с обходом контура.

ε 2 –ε 1 =Ir 1 +Ir 2 +IR (13.27)

Cтраница 2

Температурная зависимость сопротивления металлических проводников широко используется в технике для создания термометров сопротивления. Помещая в печь спираль известного сопротивления 7.0 и измеряя ее сопротивление Rt, можно согласно (15.10) определить температуру i печи. С другой стороны, эта температурная зависимость оказывает вредное влияние на работу точных электроизмерительных приборов, меняя сопротивление последних при изменении внешних условий.  

Согласно электронной теории сопротивление металлических проводников электрическому току возникает вследствие того, что носители тока - электроны проводимости при своем движении испытывают соударения с ионами кристаллической решетки. При этом движущиеся электроны передают ионам часть своей энергии, приобретенной ими при свободном пробеге в электрическом поле. Различие в сопротивлении различных металлов объясняется различием величины среднего свободного пробега электронов и количества свободных электронов в единице объема металла.  

С повышением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается, а с понижением - уменьшается.  

При изменении температуры сопротивление металлических проводников меняется (при обычных температурах) по закону R Ro (1 - f - 0 004&), где / 4 - сопротивление при 0 С и & - температура по Цельсию. Этот закон справедлив для большинства чистых металлов. Проводник, сопротивление которого при 0 С равно 10 ом, равномерно нагревается от 8j 20 до 02 200 в течение 10 мин. В это время по нему идет ток под напряжением в 120 в.  

Согласно электронной теории сопротивление металлических проводников электрическому току возникает вследствие того, что носители тока - электроны проводимости при своем движений испытывают соударения с ионами кристаллической решетки. При этом движущиеся электроны передают ионам часть своей энергии, приобретенной ими при свободном пробеге в электрическом поле. Различие в сопротивлении различных металлов объясняется различием величины среднего свободного пробега электронов и количества свободных электронов в единице объема металла.  

От чего зависит сопротивление металлического проводника.  

При изменении температуры сопротивление металлических проводников меняется (при обычных температурах) по закону R RQ (l 0 0040), где Д0 - сопротивление при 0 С и 9 - температура по Цельсию. Этот закон справедлив для большинства чистых металлов. Проводник, сопротивление которого при 0 С равно 100м, равномерно нагревается от 0г 20 до 02 200 в течение 10 мин.  

С увеличением температуры сопротивление металлических проводников увеличивается, а при уменьшении - уменьшается.  

При изменении температуры сопротивление металлических проводников меняется (при обычных температурах) по закону R - R0 (l - f 0 0046), где Ro - сопротивление при О GC и 6 - температура по Цельсию. Этот закон справедлив для большинства чистых металлов. Проводник, сопротивление которого при 0 С равно 10 Ом, равномерно нагревается от 8i 20 до 62 200Э в течение 10 мин. В это время по нему идет ток под напряжением в 120 В.  

Опыты показывают, что сопротивление металлических проводников зависит от размеров проводника и материала, из которого изготовлен проводник.  

Какое явление приводит к увеличению сопротивления данного металлического проводника.  

АР и КР, определяется соотношением сопротивлений металлических проводников между рамой и катодом, с одной стороны, и между рамой и анодом, с другой стороны. Если подобрать сопротивление проводника, соединяющего раму с анодом, так, чтобы каждое из значений АР и КР находилось в пределах 0 8 - 1 5 в (при напряжении на ячейке 2 3 в), то рама не сможет участвовать в электрохимическом процессе и на ее поверхности не будут выделяться газообразные водород или кислород. Если же соединить раму с анодом при помощи проводника малого сопротивления, потенциал рамы может настолько сдвинуться в анодную сторону, что поверхность рамы включится в электрохимическую работу в качестве анода с выделением кислорода в катодное пространство и загрязнением водорода кислородом.  

Метод сопротивления основан на учете изменения сопротивления металлического проводника от его температуры.  

Общее сопротивление заземляющего устройства складывается из сопротивлений металлических проводников, заземляющих спусков и сопротивления, которое земля оказывает растеканию электрического тока. Активное сопротивление металлических проводников и заземляющих спусков настолько мало по сравнению с сопротивлением растеканию, что им, как правило, пренебрегают. Поэтому термин сопротивление заземляющего устройства означает не что иное, как сопротивление, которое оказывает прохождению электрического тока земля, окружающая металлические проводники. В процессе стекания тока в землю за-землитель приобретает по отношению к удаленным точкам земли потенциал, равный по своей величине падению напряжения, которое вызывается проходящим в земле током.