§ 12. Электрическое сопротивление

На рисунке 33 изображена электрическая цепь, в которую включена панель с разными проводниками. Эти проводники отличаются друг от друга материалом, а также длиной и площадью поперечного сечения. Подключая по очереди эти проводники и наблюдая за показаниями амперметра, можно заметить, что при одном и том же источнике тока сила тока в разных случаях оказывается различной. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения сила тока в нем становится меньше. Уменьшается она и при замене никелиновой проволоки проволокой такой же длины и сечения, но изготовленной из нихрома. Это означает, что разные проводники оказывают различное противодействие току. Противодействие это возникает из-за столкновений носителей тока со встречными частицами вещества.

   Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току, обозначается буквой и называется электрическим сопротивлением(или просто сопротивлением) проводника:    R - сопротивление.    Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который впервые ввел это понятие в физику. 1 Ом - это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А. При сопротивлении 2 Ом сила тока при том же напряжении будет в 2 раза меньше, при сопротивлении 3 Ом - в 3 раза меньше и т. д.    На практике встречаются и другие единицы сопротивления, например килоOм (кОм) и мегаом (МОм):    1 кОм=1000 Ом, 1 МОм= 1 000 000 Ом.    Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материала проводника, его длины l и площади поперечного сечения S и может быть найдено по формуле   

где ρ - удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.    Удельное сопротивление вещества - это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает сделанный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.    Из формулы (12.1) следует, что  

Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади 1 м2, а единицей длины 1 м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм2). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом•мм2/м. Так как 1 мм2=0,000001 м2, то

   У разных веществ удельные сопротивления различны. Некоторые из них приведены в таблице 3. Таблица 3

  Приведенные в этой таблице значения соответствуют температуре 20°С. (c изменением температуры сопротивление вещества изменяется.) Например, удельное сопротивление железа равно 0,1 Ом•мм2/м. Это означает, что если изготовить из железа провод с площадью сечения 1 мм2 и длиной 1 м, то при температуре 20°С он будет обладать сопротивлением 0,1 Ом.    Из таблицы 3 видно, что наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Значит, именно эти металлы являются наилучшими проводниками электричества.    Из той же таблицы видно, что, наоборот, такие вещества, как фарфор и эбонит, обладают очень большим удельным сопротивлением. Это и позволяет использовать их в качестве изоляторов.