42. Сопротивление проводников. Зависимость сопротивления проводников от температуры.
Определений сопротивления много. В зависимости, что является проводником. Самое распространенное определение: Сопротивление электрическое - это величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току. Электрическое сопротивление обусловлено преобразованием электрической энергии в другие виды энергии; при необратимом преобразовании (преимущественно в теплоту).
Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.
Термическое сопротивление — тепловое сопротивление, способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул.
Чем меньше температура, тем меньше сопротивление. В рамках школьной программы объясняется, тем что атомы кристалической решетки проводника меньше колебаются и тем самым меньше препятствую прохождению заряженных частиц.
Сопротивление R однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины и сечения следующим образом:
Величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной проводимостью. Эта величина связана с температурой формулой Нернст-Эйнштейна:
где
T — температура проводника;
D — коэффициент диффузии носителей заряда;
Z — количество электрических зарядов носителя;
e — элементарный электрический заряд;
C — Концентрация носителей заряда;
kB — постоянная Больцмана.
Следовательно, сопротивление проводника связано с температурой следующим соотношением:
Сопротивление
также может зависеть от параметров S
и
,
поскольку сечение и длина проводника
также зависят от температуры.
43. Сторонние силы. Эдс источника тока. Циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил.
Сторонние силы, т. е. силы неэлектростатического происхождения. Они действуют лишь внутри источника тока. Разделяя заряды, эти силы создают разность потенциалов между концами остальной части цепи. В этой части движение зарядов обусловлено электрическим полем, возникающим в проводнике вследствие разности потенциалов между его концами.
Перемещение заряда участках возможно лишь с помощью сил неэлектрического происхождения (сторонних сил): химические процессы, диффузия носителей заряда, вихревые электрические поля. Аналогия: насос, качающий воду в водонапорную башню, действует за счет негравитационных сил (электромотор).
Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда в цепи, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в цепи:
|
|
|
|
.Как видно из формулы,размерность ЭДС совпадает с размерностью потенциала, т.е. измеряется в вольтах.
Стороннюю силу, действующую на заряд, можно представить в виде:
|
|
|
|
Работа сторонних сил на участке 1 – 2:
|
тогда |
|
|
Для замкнутой цепи:
|
|
|
|
Циркуляция вектора напряженности сторонних сил равна ЭДС, действующей в замкнутой цепи (алгебраической сумме ЭДС).
При этом необходимо помнить, что поле сторонних сил не является потенциальным, и к нему нельзя применять термин разность потенциалов или напряжение.