4. Электрическое сопротивление.

Э лектроны в проводниках движутся не свободно, а испытывают соударения с ионами кристаллической решетки, что тормозит их поступательное движение. Это противодействие проводника направленному движению зарядов, т.е. электрическому току, называется сопротивлением проводника.

Оно обозначается буквой R.

Различные вещества неодинаково проводят электрический ток и поэтому разделяются на проводники, полупроводники и диэлектрики. Сопротивление зависит от размеров проводника, температуры и его материала.

R=ρ·

где: ρ - удельное сопротивление (Ом·мм²/м); - длина проводника (м); S – сечение проводника (мм²)

Упрощенно сопротивление можно представить так: свободные электроны, движущиеся вдоль проводника, сталкиваются с атомами, молекулами и другими электронами самого проводника, при этом скорость движения электронов уменьшается, но под действием электрического поля она вновь увеличивается. И в результате проводник нагревается.

Чем длиннее провод и чем меньше площадь его поперечного сечения, тем больше его сопротивление.

Единицей измерений сопротивления служит ом (Ом), названный в честь немецкого ученого Г. Ома. Применяются также единицы килоом (кОм), равный тысяче ом, и мегаом (МОм), равный миллиону ом. На резисторах ом, килоом и мегаом обозначают соответственно Ω, к Ω и MΩ.

Сопротивлением в 1 Ом обладает медная проволока длиной 1 метр и диаметром 0,15 мм. У медных соединительных проводов сопротивление составляет малые доли ома.

Электронагревательные приборы имеют сопротивление порядка десятков ом, нити различных электроламп обладают сопротивлением от десятков до сотен ом, диэлектрики - сотни и тысячи мегаом. В радиоаппаратуре используются различные резисторы с сопротивлением от нескольких ом до нескольких мегаом.

В радиоэлектронной аппаратуре для создания того или иного сопротивления широко применяются резисторы (устройство, обладающее сопротивлением и используемое для ограничения тока в электрической цепи или в приемнике электроэнергии). Они представляют собой важные элементы электрических цепей.

Резисторы бывают с постоянным и с переменным (регулируемым) сопротивлением.

Внешний вид некоторых резисторов и их изображение на схемах

Если необходимо создать большое сопротивление, то используют провода из специальных сплавов, имеющих высокое сопротивление. К ним относятся никелин, константан, манганин, нихром др. Эти сплавы иногда называют реостатными, так как провода из них применяются для изготовления реостатов (резисторов, служащих для регулировки тока в цепи).

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

Следовательно резисторы обладающие одним и тем же сопротивлением можно изготовить из разных материалов и отличаться они будут размерами.

Для характеристики материала из которого изготовлен проводник, существует величина называемая удельным сопротивлением -ρ

За удельное сопротивление материала принята величина сопротивления провода изготовленного из данного материала длиной 1 метр и сечением 1мм².

Удельные сопротивления материалов определены опытным путём и содержатся в справочной литературе. Некоторые из них приведены в таблице № 1

Таблица № 1

МАТЕРИАЛ	Удельное сопротивление ρ (Ом · м) ·10	Температурный коэффициент сопротивления, α (1/град)
Серебро	1,6	0,0035
Медь	1,7-1,8	0,0041
Алюминий	2,95	0,0040
Сталь	12,5-14,6	0,0057
Железо	9-11	0,0060
Свинец	22,1	0,0039
Вольфрам	5,3	0,0048
Константан	44-50	0,00005
Нихром	100-110	0,0001

Мы видим, что наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро, медь и алюминий. Поэтому для изготовления электрических проводов используют медь и алюминий (серебро из-за его высокой стоимости используется только для тонкослойного покрытия проводов в высокочастотной электронике). Для изготовления нагревательных приборов используются сплавы с высоким удельным сопротивлением, например нихром.

В некоторых случаях пользуются величиной, обратной сопротивлению. Она называется проводимостью и обозначается буквой G или g. Таким образом, можно написать:

g =

П роводимость и сопротивление обратно пропорциональны друг другу. Чем больше сопротивление, тем меньше проводимость, и наоборот. Единица проводимости называется сименс (См)

Для измерения сопротивления применяют приборы называемые омметрами Ω , килоомметрами к Ω

и мегоомметрами MΩ

Основным препятствием дрейфу электронов в проводнике являются колеблющиеся ионы. Поскольку амплитуда колебаний ионов зависит от температуры, то и сопротивление проводников также должно зависеть от температуры.

В расчётах по технике безопасности сопротивление тела человека принимается равным 1000 (Ом), хотя в нормальных условиях оно в десятки раз больше. Сопротивление заземляющего контура должно быть не более 4 (Ом), а сопротивление изоляции проводов не меньше 5 Мом (5 000000 Ом)