Содержание
Расчет ⭐ сопротивления проводника в физике: формула, закон Ома
От чего зависит сопротивление проводника
Сопротивление проводника зависит от его длины, площади поперечного сечения и характеристик материала, из которого он изготовлен. Зависимость сопротивления от длины проводника прямо пропорциональная, а от площади его сечения — обратно пропорциональная.
Удельное сопротивление
Определение
Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, характеризующая вещество, из которого состоит проводник, способность материала противостоять прохождению электрического тока.
Удельное сопротивление обозначается греческой буквой ρ (ро) и является табличной величиной.
Единицей измерения удельного сопротивления является Ом·м или Ом·мм2м. 1 Ом·м равен такому удельному сопротивлению вещества, при котором проводник длиной 1 м и площадью сечения 1м2 имеет сопротивление 1 Ом. Соответственно, указанная в таблице величина удельного сопротивления материала — это сопротивление проводника из данного материала длиной 1 м и с площадью поперечного сечения 1м2.
Удельное сопротивление вещества зависит также от температуры проводника. В следующих таблицах даны значения удельного сопротивления некоторых материалов при t=20 °С.
Удельное сопротивление металлов
| Металл | ρ, Ом·мм2м |
| серебро | 0,016 |
| медь | 0,0175 |
| золото | 0,023 |
| алюминий | 0,026-0,029 |
| вольфрам | 0,054 |
| цинк | 0,059 |
| железо | 0,099 |
| олово | 0,12 |
| свинец | 0,22 |
Удельное сопротивление сплавов
| Сплав металлов | ρ, Ом·мм2м |
| сталь | 0,103-0,137 |
| латунь | 0,025-0,108 |
| бронза | 0,095-0,1 |
Расчет сопротивления проводника
Формула 1
R=ρlS
где R — сопротивление проводника,
ρ — удельное сопротивление материала, из которого состоит проводник,
S — площадь поперечного сечения проводника,
l — длина проводника.
Расчет удельного сопротивления
Зная сопротивление проводника и его размеры, можно вычислить удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник:
Формула 2
ρ=RSl
Расчет длины и площади сечения проводника
Из этой же формулы выводим формулы для нахождения длины и площади сечения проводника.
Формула 3
l=RSρ
Формула 4
S=ρlR
Закон Ома
Сопротивление можно узнать, если известны напряжение и сила тока в проводнике.
В соответствии с законом Ома для участка цепи сила тока имеет прямую зависимость от напряжения и обратную от сопротивления. Следовательно, сопротивление равно отношению напряжения к силе тока.
Формула 5
R=UI
где R — сопротивление проводника,
U — напряжение,
I — сила тока.
Примеры решения задач
Задача 1
Дано: по алюминиевому кабелю длиной 1500 м пущен ток. Площадь поперечного сечения кабеля равна 8мм2.
Найти: сопротивление кабеля.
Решение:
Удельное сопротивление алюминия равно 0,028 Ом·мм2м.R=ρlS=0,028 Ом·мм2м·1500 м8мм2=5,25 Ом.
Ответ: сопротивление кабеля 5,25 Ом.
Задача 2
Дано: площадь поперечного сечения провода из меди — 1,7мм2, сопротивление проводника — 8 Ом.
Найти: длину медного провода.
Решение:
Удельное сопротивление меди равно 0,017 Ом·мм2м.
Длина провода l=RSρ=8 Ом·1,7мм20,017 Ом·мм2м=800 м.
Ответ: 800 м.
Как обозначается индукция магнитного поля в физике? Формула и теория / Справочник :: Бингоскул
Как обозначается индукция магнитного поля в физике? Формула и теория
добавить в закладки удалить из закладок
Содержание:
Магнитное поле относится к силовым физическим величинам – воздействует на проводник, пропускающий электрический ток. Зависит от активной длины проводника, силы Ампера и протекающего тока.
Ознакомимся подробнее с понятием магнитная индукция, формулой для её вычисления, причинами появления, практическим использованием.
Теория
Магнитное поле относится к силовым, значит, его характеризуют индукцией. Последняя обнаруживается двумя путями:
- по наличию силы Ампера, оказывающей воздействие на прямой проводник, пропускающий электрический ток;
- пиковым вращающим моментом, действующим на закрытый контур с магнитным моментом.
Исследуя магнитные поля посредством проводящего электричество проводника, модуль их индукции вычисляется как отношение пикового значения силы Ампера FA, оказывающей воздействие на проводник к произведению силы проходящего по нему тока, умноженную на активную длину проводящего ток провода. Магнитное поле относится к однородным, если в его точках вектор B одинаков по модулю и направлению.
Направление индукции определяется по следующему алгоритму:
- Прямолинейный проводник ориентируется в поле так, чтобы действовала как можно большая сила FA.
- Левая рука с раскрытой ладонью помещается у проводника.
- Четыре пальца указывают на направление протекания тока.
- Большой палец отгибается на 90°, указывает направление FA.
- Вектор индукции направлен в раскрытую ладонь под углом 90°.
Алгоритм называется правилом левой руки.
Вектор индукции для соленоида входит в катушку со стороны, где ток двигается по ходу часовой стрелки.
Силовые линии обнаруживаются и при помощи металлических опилок.
Изменяя параметры поля и соленоида, формируют интересные узоры.
Магнитная индукция: формула, единица измерения
В физике индукция магнитного поля обозначается буквой B. Вычисляется по формуле:
B= F / Il, здесь:
- F – максимальная сила Ампера;
- I – значение тока;
- l – длина проводника.
Единица измерения B: Н / (А*м) = 1 Тл – Тесла. Названа в честь югославского физика и изобретателя Никола Тесла.
Исследуя магнитную составляющую проводника при помощи замкнутого контура, направление вектора B принимают за направление, расположенное под 90° к плоскости, где установлен вращающийся контур.
По модулю B также равняется отношению пикового момента сил M, оказывающего воздействие на контур с током, к величине тока, протекающего по рамке, и её площади:
B = M / IS.
Единица измерения совпадает с описанной ранее: Н*м /А*м2 = Н / А* м = 1 Тл.
Задача
Вычислить индукцию куска провода длиной 10 см, расположенного в магнитном поле 50 мН, если по нему протекает ток 5 А.
B = F / Il. Всё известно, подставляем значения в формулу.
B = 0,05 / (5*0,1) = 0,2 Тл.
Ответ: индукция равняется 0,02 Тл.
Поделитесь в социальных сетях:
24 октября 2021, 21:03
Физика
Could not load xLike class!
Учебник по физике: электрическое сопротивление
Электрон, путешествуя по проводам и нагрузкам внешней цепи, встречает сопротивление.
Сопротивление — препятствие потоку заряда. Для электрона путешествие от терминала к терминалу не является прямым маршрутом. Скорее, это зигзагообразный путь, возникающий в результате бесчисленных столкновений с неподвижными атомами внутри проводящего материала. Электроны встречают сопротивление — помеху их движению. В то время как разность электрических потенциалов, установленная между двумя клеммами поощряет движение заряда, это сопротивление, которое препятствует этому. Скорость, с которой заряд течет от клеммы к клемме, является результатом совместного действия этих двух величин.
Переменные, влияющие на электрическое сопротивление
Поток заряда по проводам часто сравнивают с потоком воды по трубам. Сопротивление потоку заряда в электрической цепи аналогично эффектам трения между водой и поверхностью трубы, а также сопротивлению, оказываемому препятствиями, присутствующими на его пути. Именно это сопротивление препятствует течению воды и снижает как скорость ее течения, так и ее дрейф скорость.
Подобно сопротивлению потоку воды, на общее сопротивление потоку заряда внутри провода электрической цепи влияют некоторые четко определяемые переменные.
Во-первых, общая длина проводов влияет на величину сопротивления. Чем длиннее провод, тем больше будет сопротивление. Существует прямая зависимость между величиной сопротивления, с которым сталкивается заряд, и длиной провода, по которому он должен пройти. Ведь если сопротивление возникает в результате столкновений носителей заряда с атомами провода, то в более длинном проводе столкновений, вероятно, будет больше. Больше столкновений означает большее сопротивление.
Во-вторых, площадь поперечного сечения проводов влияет на величину сопротивления. Более широкие провода имеют большую площадь поперечного сечения. Вода будет течь по более широкой трубе с большей скоростью, чем по узкой. Это может быть связано с меньшим сопротивлением, которое присутствует в более широкой трубе. Таким же образом, чем шире провод, тем меньше сопротивление будет потоку электрического заряда.
Когда все остальные переменные одинаковы, заряд будет течь с большей скоростью по более широким проводам с большей площадью поперечного сечения, чем по более тонким проводам.
Третьей переменной, которая, как известно, влияет на сопротивление потоку заряда, является материал, из которого сделан провод. Не все материалы созданы равными с точки зрения их проводящей способности. Некоторые материалы являются лучшими проводниками, чем другие, и оказывают меньшее сопротивление потоку заряда. Серебро — один из лучших проводников, но в проводах бытовых цепей его никогда не используют из-за его дороговизны. Медь и алюминий относятся к числу наименее дорогих материалов с подходящей электропроводностью, позволяющей использовать их в проводах бытовых цепей. Проводящая способность материала часто определяется его удельное сопротивление . Удельное сопротивление материала зависит от электронной структуры материала и его температуры. Для большинства (но не для всех) материалов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.
В таблице ниже приведены значения удельного сопротивления для различных материалов при температуре 20 градусов Цельсия.
|
Материал |
|
|
Серебро |
|
|
Медь |
|
|
Золото |
|
|
Алюминий |
|
|
Вольфрам |
|
|
Железо |
|
|
Платина |
|
|
Свинец |
|
|
Нихром |
|
|
Углерод |
|
|
Полистирол |
|
|
Полиэтилен |
|
|
Стекло |
|
|
Твердая резина |
|
Как видно из таблицы, существует широкий диапазон значений удельного сопротивления для различных материалов.
Те материалы с более низким удельным сопротивлением оказывают меньшее сопротивление потоку заряда; они лучшие проводники. Материалы, показанные в последних четырех строках вышеприведенной таблицы, обладают таким высоким удельным сопротивлением, что их даже нельзя считать проводниками.
Посмотри вверх!
Используйте виджет Удельное сопротивление материала для поиска удельного сопротивления данного материала. Введите название материала и нажмите кнопку Submit , чтобы найти его удельное сопротивление.
Математическая природа сопротивления
Сопротивление — это числовая величина, которую можно измерить и выразить математически. Стандартной метрической единицей сопротивления является ом, обозначаемый греческой буквой омега — . Электрическое устройство, имеющее сопротивление 5 Ом, будет представлено как Р = 5 . Уравнение, представляющее зависимость сопротивления ( R ) проводника цилиндрической формы (например, провода) от переменных, влияющих на него, имеет вид
, где L представляет длину провода (в метрах), представляет собой площадь поперечного сечения провода (в метрах 2 ) и представляет собой удельное сопротивление материала (в ом•метрах).
В соответствии с обсуждением выше, это уравнение показывает, что сопротивление провода прямо пропорционально длине провода и обратно пропорционально площади поперечного сечения провода. Как показывает уравнение, зная длину, площадь поперечного сечения и материал, из которого сделан провод (и, следовательно, его удельное сопротивление), можно определить сопротивление провода.
Расследуй!
Резисторы являются одним из наиболее распространенных компонентов электрических цепей. На большинстве резисторов нарисованы полосы или полосы цветов. Цвета отображают информацию о значении сопротивления. Возможно, вы делаете лабораторную работу и вам нужно знать сопротивление резистора, используемого в лаборатории. Используйте виджет ниже, чтобы определить значение сопротивления по цветным полоскам.
Проверьте свое понимание
1. Бытовые цепи часто подключаются проводами двух разных размеров: 12-го и 14-го калибра.
Проволока 12-го калибра имеет диаметр 1/12 дюйма, а проволока 14-го калибра имеет диаметр 1/14 дюйма. Таким образом, провод 12-го калибра имеет большее сечение, чем провод 14-го калибра. Цепь на 20 А, используемая для настенных розеток, должна быть подключена с использованием провода калибра 12, а цепь на 15 А, используемая для цепей освещения и вентиляторов, должна быть подключена с помощью провода калибра 14. Объясните физику такого электрического кода.
2. Основываясь на информации, изложенной в предыдущем вопросе, объясните риск, связанный с использованием провода 14-го калибра в цепи, которая будет использоваться для питания 16-амперной пилы.
3. Определите сопротивление 1-мильной медной проволоки 12-го калибра. Дано: 1 миля = 1609 метров и диаметр = 0,2117 см.
4. Два провода — А и В — круглого сечения имеют одинаковую длину и изготовлены из одного материала.
Тем не менее, провод А имеет в четыре раза большее сопротивление, чем провод В. Во сколько раз диаметр провода В больше диаметра провода А?
Следующий раздел:
Перейти к следующему уроку:
Как рассчитать сопротивление, используя удельное сопротивление | Физика
Произошла ошибка при загрузке этого видео.
Попробуйте обновить страницу или обратитесь в службу поддержки.
Чтобы продолжить просмотр, необходимо создать учетную запись
Зарегистрируйтесь, чтобы получить доступ к этому и тысячам других видео
Вы студент или преподаватель?
Попробуйте Study.com, без риска
Как участник вы также получите неограниченный доступ к более чем 88 000
уроки математики, английского языка, науки, истории и многое другое. Кроме того, получите практические тесты, викторины и индивидуальное обучение, которые помогут вам
преуспевать.
Получите неограниченный доступ к более чем 88 000 уроков.
Попробуйте без риска
Настройка занимает всего несколько минут, и вы можете отменить ее в любое время.
Это займет всего лишь несколько минут. Отменить в любое время.
Уже зарегистрированы? Войдите здесь для
доступ
Назад
Что учителя говорят об Study.com
Попробуйте без риска в течение 30 дней
Уже зарегистрирован?
Войдите здесь для доступа
- 00:04 Как считать…
- 03:34 Как считать…
Перейти к конкретному примеру
Скорость
Скорость
Дэниел Сабрсула, Кирстен Вордеман
-
Инструкторы
Даниэль Сабрсула
Даниэль Сабрсула имеет степень бакалавра наук в области физики Рочестерского технологического института.
По окончании учебы они получили награду бакалавра-исследователя за свою работу и приверженность физическому факультету.
Посмотреть биографию
-
Кирстен Вордеман
Кирстен преподавала в средней школе биологию, химию, физику и генетику/биотехнологию в течение трех лет. Она имеет степень бакалавра биохимии Университета Маунт-Юнион и степень магистра биохимии Университета штата Огайо. Имеет сертификаты преподавателя биологии и химии.
Посмотреть биографию
По окончании учебы они получили награду бакалавра-исследователя за свою работу и приверженность физическому факультету.
Как рассчитать сопротивление с помощью удельного сопротивления 92
{/экв}.
Шаг 3: Рассчитайте сопротивление (R) провода, используя формулу для сопротивления: {eq}R=\frac{\rho L}{A}
{/экв}.
Что такое удельное сопротивление?
Удельное сопротивление: Все объекты имеют характеристику, известную как удельное сопротивление, которая описывает, насколько хорошо материал может проводить электричество. Предметы с высоким удельным сопротивлением, такие как дерево или пластик, являются плохими проводниками.
Добавить комментарий