Законы удельного сопротивления и единица удельного сопротивления

Electrical4u

Поле: Основы электротехники

China

Удельное сопротивление или коэффициент сопротивления

Удельное сопротивление или коэффициент сопротивления — это свойство вещества, благодаря которому оно оказывает сопротивление прохождению через него электрического тока. Удельное 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.

Существует четыре основных закона сопротивления, по которым можно легко определить удельное сопротивление или специфическое сопротивление любого вещества.

Первый закон удельного сопротивления

Сопротивление вещества прямо пропорционально длине вещества. Электрическое сопротивление R вещества равно

где L — длина вещества.
Если длина вещества увеличивается, путь, который проходят электроны, также увеличивается. Если электроны проходят длинный путь, они сталкиваются чаще, и, следовательно, количество электронов, проходящих через вещество, уменьшается; таким образом, ток через вещество снижается. Другими словами, сопротивление вещества увеличивается с увеличением его длины. Эта зависимость также линейная.

Второй закон удельного сопротивления

Сопротивление вещества обратно пропорционально площади поперечного сечения вещества. Электрическое сопротивление R вещества равно

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 вещества больше, то через него могут пройти больше электронов. Прохождение большего числа электронов через поперечное сечение за единицу времени вызывает увеличение тока через вещество. При фиксированном напряжении, больший ток означает меньшее электрическое сопротивление и эта зависимость линейна.

Удельное сопротивление

Объединяя эти два закона, получаем,

где ρ (ро) — постоянная пропорциональности, известная 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 длиной 1 и с площадью поперечного сечения 1 равно его удельному сопротивлению или специфическому сопротивлению. Удельное сопротивление материала можно также определить как электрическое сопротивление между противоположными гранями куба объемом 1 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, сопротивление, которое оказывает вещество, изготовленное из этого материала, также будет высоким, и наоборот. Эта зависимость также линейна.

Четвертый закон удельного сопротивления

Температура вещества также влияет на сопротивление, которое оно оказывает. Это связано с тем, что тепловая энергия вызывает более интенсивные колебания атомов в металле, и, следовательно, электроны встречают больше препятствий при перемещении от конца с низким потенциалом к концу с высоким потенциалом. Таким образом, в металлических веществах сопротивление увеличивается с повышением температуры. Если вещество неметаллическое, с повышением температуры разрушаются больше ковалентных связей, что вызывает увеличение числа свободных электронов в материале. Следовательно, сопротивление уменьшается с увеличением температуры.
Поэтому указание сопротивления любого вещества без указания его температуры бессмысленно.

Единицы измерения удельного сопротивления

Единицы измерения удельного сопротивления можно легко определить из его уравнения