Сопротивление и проводимость
Направленному движению электрических зарядов в любом проводнике препятствуют его молекулы и атомы. Величина, характеризующая противодействие электрической цепи прохождению электрического тока, называется электрическим сопротивлением (сопротивлением).
Сопротивление обозначается буквой R, единица измерения 1 Ом.
Для оценки электрических свойств материала проводника служит удельное сопротивление ρ – это сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2.
Сопротивление проводника зависит от материала (удельного сопротивления), длины Lи поперечного сечения S, а также температуры. В металлических проводниках с ростом температуры сопротивление увеличивается.
Электропроводность вещества (проводимость) – это свойство вещества проводить электрический ток. Это величина обратная сопротивлению, обозначается g, измеряется в сименсах, См.
В зависимости от электропроводности все вещества делятся на:
проводники (хорошо проводят электрический ток) – металлы, растворы солей, кислот, щелочей, уголь, графит. В электротехнике для изготовления проводов используют алюминий и медь;
диэлектрики (изоляторы) – практически не проводят электрический ток. к ним относятся: воздух, газы, слюда, пластмассы, фарфор, лаки, эмали, каучук и т.д.
полупроводники – по проводимости занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками (кремний, германий)
Закон Ома
Закон Ома выражает соотношение между ЭДС (напряжением), сопротивлением и силой тока.
Закон
Ома для участка цепи
Сила тока на участке электрической цепи равна напряжению на зажимах этого участка, деленному на его сопротивление.
Закон
Ома для электрической цепи (замкнутой)
Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Полное сопротивление равно сумме внешнего R и внутреннего r сопротивлений. Внутреннее сопротивление – это сопротивление источника электрического тока.
Для измерения силы тока в цепи используется амперметр, он включается в цепь последовательно (цепь тока разрывается и в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра).
Для измерения напряжения применяют вольтметр, он включается параллельно.
Схема включения амперметра и вольтметра
Работа и мощность электрического тока
Проходя по проводнику, электрический ток совершает работу, которую обычно называют электрической энергией.
Электрическая энергия (W) или работа (A), совершаемая электрическим током, равна произведению напряжения, силы тока в цепи и времени его прохождения.
Работа
измеряется в джоулях,
Дж,
электрическую энергию обычно измеряют
в киловатт-часах,
кВт*ч,
т.к. джоуль очень маленькая единица
измерения.
1 кВт*ч=3600000 Дж
Мощностью называется работа, производимая (или потребляемая) в одну секунду.
Мощность обозначается буквой Р и измеряется в ваттах, Вт.
Для измерения мощности применяются ваттметры, а для измерения электрической энергии – электрические счетчики.
Тепловое действие тока. Закон Джоуля - Ленца.
При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновения с атомами проводник нагревается. Количество тепла, выделяемого в проводнике при прохождении электрического тока, определяется законом Джоуля – Ленца.
Количество выделенного тепла Q, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока через проводник.
Количество тепла измеряется в джоулях, Дж.
Закон Кирхгофа
Сумма токов, входящих в узел равна сумме токов, выходящих из узла.
Узел – это точка. в которой соединяются три и более проводов.