Сопротивление заңдары және сопротивтілік бірлігі
Сопротивление или коэффициент сопротивления
Сопротивление или коэффициент сопротивления — это свойство вещества, благодаря которому оно противодействует току, проходящему через него. Сопротивление или коэффициент сопротивления любого вещества можно легко рассчитать по формуле, выведенной из Законов сопротивления.
Законы сопротивления
Сопротивление любого вещества зависит от следующих факторов,
Длина вещества.
Поперечное сечение вещества.
Природа материала вещества.
Температура вещества.
Существуют четыре (4) закона сопротивления, из которых можно легко определить удельное сопротивление или специфическое сопротивление любого вещества.
Первый закон удельного сопротивления
Сопротивление вещества прямо пропорционально длине вещества. Электрическое сопротивление R вещества есть
где L — длина вещества.
Если длина вещества увеличивается, то и путь, пройденный электронами, также увеличивается. Если электроны проходят более длинный путь, они сталкиваются чаще, и, следовательно, количество электронов, проходящих через вещество, становится меньше; таким образом, ток через вещество уменьшается. Другими словами, сопротивление вещества увеличивается с увеличением его длины. Эта связь также линейная.
Второй закон удельного сопротивления
Сопротивление вещества обратно пропорционально площади поперечного сечения вещества. Электрическое сопротивление R вещества есть
где A — площадь поперечного сечения вещества.
Ток через любое вещество зависит от числа электронов, проходящих через поперечное сечение вещества за единицу времени. Поэтому, если поперечное сечение любого вещества больше, то через него может пройти больше электронов. Прохождение большего числа электронов через поперечное сечение за единицу времени вызывает больший ток через вещество. При фиксированном напряжении, больший ток означает меньшее электрическое сопротивление и эта связь линейная.
Удельное сопротивление
Объединяя эти два закона, получаем,
где ρ (ро) — коэффициент пропорциональности, известный как удельное сопротивление или специфическое сопротивление материала проводника или вещества. Теперь, если мы подставим L = 1 и A = 1 в уравнение, получим, R = ρ. Это означает, что сопротивление материала единичной длины с единичным поперечным сечением равно его удельному сопротивлению или специфическому сопротивлению. Удельное сопротивление материала можно также определить как электрическое сопротивление между противоположными гранями куба единичного объема этого материала.
Третий закон удельного сопротивления
Сопротивление вещества прямо пропорционально удельному сопротивлению материалов, из которых оно изготовлено. Удельное сопротивление всех материалов не одинаково. Оно зависит от числа свободных электронов, размера атомов материала, типа связи в материале и многих других факторов структуры материала. Если удельное сопротивление материала высокое, то сопротивление, оказываемое веществом, изготовленным из этого материала, также будет высоким, и наоборот. Эта связь также линейная.
Четвертый закон удельного сопротивления
Температура вещества также влияет на сопротивление, которое оно оказывает. Это происходит потому, что тепловая энергия вызывает больше межатомных колебаний в металле, и, следовательно, электроны сталкиваются чаще при перемещении от конца с меньшим потенциалом к концу с большим потенциалом. Поэтому, в металлическом веществе, сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Если вещество неметаллическое, с увеличением температуры разрушается больше ковалентных связей, что вызывает больше свободных электронов в материале. Таким образом, сопротивление уменьшается с увеличением температуры.
Поэтому указание сопротивления любого вещества без указания его температуры бессмысленно.
Единицы удельного сопротивления
Единицы удельного сопротивления можно легко определить из его уравнения
Единицы удельного сопротивления — Ω – м в системе МКС и Ω – см в системе СГС, и 1 Ω – м = 100 Ω – см.
Список удельных сопротивлений различных часто используемых материалов
