Velikost elektrického proudu vznikajícího ve vzorku látky vlivem elektrického pole závisí na geometrických rozměrech vzorku a na hodnotě elektrického měrného odporu látky. Odpor charakterizuje schopnost různých látek vést elektrický proud odlišně. Čím větší je měrný odpor látky, tím menší bude hodnota elektrického proudu procházejícího vzorkem (drátem) při stejných hodnotách elektrického pole a rozměrech vzorku.

Napětí, proud, odpor

Síla proudu Iproudící částí obvodu, na kterou je přivedeno elektrické napětí U, je určeno vzorcem Ohmova zákona:

Měření proudově-napěťových charakteristik na vzorcích z různých materiálů I(U)Německý fyzik Georg Ohm zjistil, že hodnota odporu R různé pro stejně velké vzorky vyrobené z různých materiálů. Kvantitativní charakteristika látky udávající tuto vlastnost se nazývá elektrický odpor.

Proudově-napěťové charakteristiky vodičů

Rýže. 1. Proudově-napěťové charakteristiky vodičů.

Jak vypočítat odpor

Experimentální data na velkém počtu vzorků ukázala, že:

  • Odpor R , nepřímo úměrné příčné ploše vzorku S, to znamená $ R ~ < 1 přes s>$;
  • Odpor R je přímo úměrná délce vzorku, to znamená, čím delší je délka vzorku L, tím větší je jeho odpor, to znamená $ R~ L$;
  • Od hodnot R pro vzorky vyrobené z různých materiálů se stejnými rozměry S и L se lišila, byla zavedena nová fyzikální veličina, nazývaná elektrický odpor ρ.

Získaná data byla dobře popsána vzorcem:

Z rovnice (2) vyplývá vzorec pro elektrický odpor:

Hodnoty ρ pro většinu látek lze nalézt pomocí referenčních knih v tištěné nebo elektronické podobě.

Rýže. 2. Tabulka elektrických odporů různých látek při teplotě 20 0 C.

Jednotky odporu

Z rovnice (3) vyplývá, že v mezinárodní soustavě SI je jednotkou měření ρ bude (Ohm*m), protože odpor se měří v ohmech a délka a plocha se měří v metrech a čtverečních metrech. To znamená, že jednotka odporu se rovná odporu vzorku o ploše 1 m2 a délce 1 m. V praxi se však tato jednotka ukázala jako ne příliš vhodná kvůli příliš velkým číselným hodnotám. Proto se pro elektrické výpočty častěji používá nesystémová jednotka (Ohm * mm 2 / m), pro kterou je plocha průřezu brána v mm 2. Charakteristické rozměry průřezu propojovacích vodičů a kabelů se pohybují v rozmezí 1-15 mm2, což vysvětluje jednoduchost použití mimosystémové jednotky.

ČTĚTE VÍCE
Jak daleko od dna studny by mělo být čerpadlo?

Hliníkové dráty jsou odolné vůči korozi, mají nízký měrný odpor 0,026 (Ohm*mm 2 /m) a nízkou hmotnost na metr délky, díky čemuž je tento materiál velmi oblíbený při výrobě drátů a kabelů provozovaných venku. Nevýhodou čistě hliníkové elektroinstalace je ztráta pevnosti (celistvosti) při ohýbání a kroucení. Řešení tohoto problému bylo nalezeno vetknutím malého množství vodivých ocelových nití, které mají vysokou pevnost pro všechny typy zátěží, do drátů vysokonapěťových elektrických vedení. To je důležité zejména při silných poryvech větru a když se v zimě tvoří led na drátech.

Vodiče, polovodiče, dielektrika

Na základě hodnoty měrného odporu jsou všechny látky rozděleny do tří hlavních typů: vodiče, polovodiče a dielektrika. Kromě výrazného rozdílu ve velikosti ρ, látky patřící k různým typům mají různé teplotní závislosti ρ(T). Hlavní body obsažené v každém typu látky jsou uvedeny v tabulce:

Vodiče (kovy)

Polovodiče

Dielektrika (izolátory)

Mít nízké hodnoty ρ (dobře vede elektřinu)

Velikostně zaujměte střední polohu ρ

mezi vodiči a dielektriky

Mít vysoké hodnoty ρ

(prakticky nevedou proud)

Kovy: hliník, stříbro,

Měď, železo, kovové slitiny (mosaz, bronz atd.) atd.

Křemík, germanium, selen, indium, arsen atd.

Plasty, sklo, porcelán,

Papír, dřevo (suché) atd.

S rostoucí teplotou vodiče vykazují nárůst měrného odporu, zatímco polovodiče a dielektrika vykazují pokles. Ozařování polovodičů a dielektrik elektromagnetickým zářením vede k poklesu ρa u vodičů se měrný odpor během ozařování nemění.

Rýže. 3. Teplotní závislosti měrného odporu vodičů, polovodičů a dielektrik.

co jsme se naučili?

Zjistili jsme, že elektrický odpor charakterizuje schopnost látek a materiálů procházet elektrickým proudem. Je uveden vzorec pro výpočet měrného odporu. Vodiče, polovodiče a dielektrika se od sebe liší hodnotami měrného odporu a chováním této hodnoty pod vlivem vnějších faktorů (teplota, záření).