Электрическое сопротивление r. Электрическое сопротивление

Электрическим током (I) называется направленное движение электрических зарядов (ионов - в электролитах, электронов проводимости в металлах).
Необходимым условием для протекания электрического тока является замкнутость электрической цепи.

Электрический ток измеряется в амперах (А) .

Производными единицами измерения тока являются:
1 килоампер (кА) = 1000 А;
1 миллиампер (мА) 0,001 А;
1 микроампер (мкА) = 0,000001 А.

Человек начинает ощущать проходящий через его тело ток в 0,005 А. Ток больше 0,05 А опасен для жизни человека.

Электрическим напряжением (U) называется разность потенциалов между двумя точками электрического поля.

Единицей разности электрических потенциалов является вольт (В).
1 В = (1 Вт) : (1 А).

Производными единицами измерения напряжения являются:

1 киловольт (кВ) = 1000 В;
1 милливольт (мВ) = 0,001 В;
1 микровольт (мкВ) = 0,00000 1 В.

Сопротивлением участка электрической цепи называется величина, зависящая от материала проводника, его длины и поперечного сечения.

Электрическое сопротивление измеряется в омах (Ом).
1 Ом = (1 В) : (1 А).

Производными единицами измерения сопротивления являются:

1 килоОм (кОм) = 1000 Ом;
1 мегаОм (МОм) = 1 000 000 Ом;
1 миллиОм (мОм) = 0,001 Ом;
1 микроОм (мкОм) = 0,00000 1 Ом.

Электрическое сопротивление тела человека в зависимости от ряда условий колеблется от 2000 до 10 000 Ом.

Удельным электрическим сопротивлением (ρ) называется сопротивление проволоки длиной 1 м и сечением 1 мм2 при температуре 20 °С.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической проводимостью (γ).

Мощностью (Р) называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование энергии, или скорость, с которой совершается работа.
Мощностью генератора называется величина, характеризующая скорость, с которой механическая или другая энергия преобразуется в генераторе в электрическую.
Мощностью потребителя называется величина, характеризующая скорость, с которой происходит преобразование электрической энергии в отдельных участках цепи в другие полезные виды энергии.

Системной единицей мощности в СИ является ватт (Вт). Он равен мощности, при которой за 1 секунду выполняется работа в 1 джоуль:

1Вт = 1Дж/1сек

Производными единицами измерения электрической мощности являются:

1 киловатт (кВт) = 1000 Вт;
1 мегаватт (МВт) = 1000 кВт = 1 000 000 Вт;
1 милливатт (мВт) = 0,001 Вт; о1i
1 лошадиная сила (л. с.) = 736 Вт = 0,736 кВт.

Единицами измерения электрической энергии являются:

1 ватт-секунда (Вт сек) = 1 Дж = (1 Н) (1 м);
1 киловатт-час (кВт ч) = 3,б 106 Вт сек.

Пример. Ток, потребляемый электродвигателем, присоединенным к сети 220 В, составлял 10 А в течение 15 минут. Определить энергию, потребленную двигателем.
Вт*сек, или, разделив эту величину на 1000 и 3600, получим энергию в киловатт-часах:

W = 1980000/(1000*3600) = 0,55кВт*ч

Таблица 1. Электрические величины и единицы

Для безопасной работы на сетях электроснабжения, а также элементарного понимания законов работы электрического поля необходимо обладать хотя бы первичными знаниями основных законов физики и знать определение напряжения тока и сопротивления материалов. В данной статье рассмотрены препятствия для прохождения тока, что такое сопротивление, и основная формула для его вычисления, а также, что такое резистор, и для чего он необходим.

Определение сопротивления

В пособиях по физике приводится следующее определение указанному явлению. Электрическое сопротивление проводника – это физическая величина, которая указывает на свойства материала препятствовать свободному прохождению тока от исходной точки на потребителя. Данный показатель равен отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по кабелю. Существует несколько видов сопротивления на основании свойств материала, к таким типам относятся:

1. Сопротивление проводников, близкое к нулю. В данном случае способность препятствовать свободному движению тока по кабелю очень низкая, к материалам с подобными характеристиками можно отнести металлическую проводку, выполненную из цветмета;
2. Минимальное сопротивление проводника. Ток по такому материалу протекает, но встречает определенную преграду, которая понижает напряжение и затрудняет бесперебойную работу электрического поля. Как правило, это не предназначенные для использования в качестве проводника предметы, например, металлические инструменты или стройматериалы, имеющие различную конфигурацию и сечение;
3. Высокое электросопротивление предмета. Подобные изделия называют полностью диэлектрическими, так как их материал обладает свойствами полной сопротивляемости протеканию тока по своей поверхности. Часто указанными свойствами обладают пластиковые и резиновые детали, изоляция кабеля или деревянные рукоятки инструмента. Ток по данным предметам не проходит, но его напряжение остается неизменным.

Все перечисленные виды сопротивления являются основными и, опираясь на них, производители какой-либо продукции указывают в паспорте изделия уровень защищенности проводника от действия тока. Это необходимо для соблюдения правил безопасности во время использования таких предметов и инструментов в строительстве и быту.

В чем измеряется сопротивление проводника

Электрическое сопротивление обозначается буквой R и измеряется в Омах. Показатель сопротивления, зависящего от типа тока и его напряжения в замкнутой цепи, основывается на законе Ома, который позволяет вычислить реальное значение проходящего по проводнику тока. Таким образом, чтобы вычислить сопротивление, необходимо подставить данные под основную формулу:

• R – это обозначение сопротивления;
• U – напряжение в Вольтах;
• I – сила тока в Амперах.

Чем измеряется сопротивление

Прибор для измерения сопротивления электрического называется Омметр, он подключается к проводнику с включенным питанием и автоматически замеряет показатели сопротивления. Как правило, при измерении сопротивления прибор преобразует переменный ток в постоянный и только после этого выполняет остальные действия. Для профессионального использования часто применяются многофункциональные инструменты, в набор которых входят сразу несколько приборов, замеряющих напряжение, силу тока и сопротивление материала.

Также существует классификация диагностических приборов по критерию мобильности. На основании такого показателя бывают:

1. Стационарные омметры – часто используются в лабораториях или в укомплектованных электрических шкафах, с многочисленным оборудованием. Такие приборы показывают данные постоянно и могут быть подключены к аварийной сигнализации, которая оповестит обслуживающий персонал об угрозе безопасности;
2. Мобильные комплексы или инструменты – чаще всего используются при проведении ремонтных или монтажных работ на линии для определения класса проводника и его целостности.

Несмотря на кажущуюся простоту, данный прибор требует внимательности и соблюдения правил безопасности при его использовании. Так как все действия осуществляются на рабочей сети, то необходимо внимательно изучить инструкцию по эксплуатации инструмента и не пытаться подключить его с нарушением схемы.

Резисторы в электрической цепи

Резистор с различным сопротивлением – это прибор электрической сети с пассивным действием, который призван поглощать определенную энергию и удерживать ее неограниченное время. Данное изделие не проводит никакой работы, поэтому считается пассивной деталью, но ее использование необходимо практически на всех схемах питания, а также в закрытых проводниках. Резистор – наиболее распространённый элемент, применяется чаще всех остальных комплектующих в большинстве микросхем.

Резисторы бывают различной маркировки, которая наносится краской на наружный корпус. Чем выше цифра на оболочке, тем большим сопротивлением обладает изделие. Принцип работы детали основан на свойствах материала поглощать заряд и рассеивать его в виде электрического поля, не повышая напряжения внутри сети проводников.

Резистор на основании рабочего материала бывает нескольких видов, но схема его действия принципиально не меняется. Существуют фоторезисторы, приборы переменного и постоянного тока, каждый из типов деталей выполняет свою функцию и обеспечивает нормальную работу закольцованной электрической цепи.

Данный тип изделий, в зависимости от необходимости, может комплектоваться по последовательной или параллельной схеме. При последовательном расположении общее сопротивление будет равно их сумме, а при параллельном – сопротивлением будет сумма показателей всех резисторов, находящихся в цепи.

Что влияет на показатели сопротивления

Существует несколько факторов, которые влияют на уровень сопротивления того или иного проводника. По этому принципу можно выделить три основных показателя:

1. Длина проводника. Чем больше кабель, тем выше будет его сопротивление, причем это касается и материалов с нулевым показателем, и проводника со средней сопротивляемостью;
2. Площадь поперечного сечения. В отличие от длины сети, площадь материала влияет в обратную сторону: чем она больше, тем меньше сопротивление проводника;
3. Характеристики материала кабеля. Существует такое понятие, как проводимость или удельное сопротивление материала, на основании этого параметра тот или иной кабель одинаковой площади и длины может обладать различной сопротивляемостью, в зависимости от примесей в составе металла.

Данные факторы являются основными, но иногда к ним можно отнести и наружную температуру среды, в которой находится проводник, так как при значительном холоде электрическое поле имеет свойство рассеиваться, отчего теряется напряженность, следовательно, и сопротивление будет колебаться.

Таким образом, при понимании основных законов физики и определения напряжения и сопротивления материалов электрическому току даже начинающий мастер сможет выполнять работы по монтажу и обслуживанию сетей, ремонту оборудования и успешно применять полученные знания на практике.

Видео

Сопротивление происходит от слова “сопротивляться”. В электронике есть такое понятие, как Ом. Что это такое и с чем его едят? Для более развернутого ответа, давайте рассмотрим вот такую схему:

Буквы в кружочках – это измерительные приборы

Вольтметр служит для измерения напряжения , а амперметр – для измерения силы тока . Как ими правильно пользоваться читаем в этой статье.

Итак, если пропустить по проводу электрический ток с силой тока в 1 Ампер, а на концах этого провода у нас появится напряжение в 1 Вольт, это значит, что наш провод обладает сопротивлением в 1 Ом.

В электротехнике и электронике сопротивление обозначается буквой R . Например, тело человека имеет сопротивление от нескольких сотен Ом и до 100 кОм. Для расчетов берут 1 кОм. Это зависит от многих факторов, таких как пол, возраст, состояние кожи, сила прикосновения проводников к коже, уровень алкоголя в крови и тд. Медный провод длиной в метр и сечением в 1 мм 2 имеет сопротивление 0,1 Ом.

От чего зависит сопротивление

Какой из предметов будет оказывать большее сопротивление электрическому току?

Садовый шланг

или нефтяная магистраль?

Конечно же садовый шланг. Почему? Да потому что его диаметр намного меньше, чем у нефтяной магистрали.

А теперь ответьте на такой вопрос, какой шланг будет обладать большим сопротивлением, с учетом того, что их длины и диаметры равны?

Гофрированный

или гладкий?

Разумеется гофрированный. Его стенки будут препятствовать потоку воды.

И еще один нюанс. У нас есть садовый гофрированный шланг. Мы обрезали от него небольшую длину, но все равно остался еще большой моток шланга

У какого шланга будет большее сопротивление потоку воды? Думаю, у того, который длиннее.

Формула сопротивления

Как ни странно, но дела с проводом обстоят точно также. Чем тоньше и длиннее провод, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен. Различные материалы по разному проводят электрический ток. Есть те, которые замечательно проводят ток, типа серебра, а есть те, которые почти не пропускают через себя электрический ток, типа фарфора.

Поэтому, формула будет иметь такой вид:

В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом х мм 2 /м. Чтобы перевести в Ом х м , достаточно умножить на 10 -6 , так как 1 мм 2 =10 -6 м 2 .

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником в конструировании радиоэлектронных устройств. Ну а самым распространенными и дешевыми – медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками , а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками . Между ними стоит класс полупроводников .

Резисторы

В электронике уже имеются специальные радиоэлектронные компоненты. Их называют .

Существуют постоянные резисторы, у которых сопротивление практически не меняется:

а есть также и переменные резисторы:

С помощью них можно изменять сопротивление в каком-либо определенном диапазоне.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

В электрических схемах постоянные резисторы обозначаются так:

переменные выглядят немного по-другому

Все вышеописанные резисторы можно соединять параллельно или последовательно. При параллельном соединении выводы резисторов соединятся в общих точках.

В этом случае, чтобы узнать общее сопротивление всех резисторов в цепи, достаточно будет воспользоваться формулой, где значение между точками А и В (R AB) и есть то самое R общее:

При последовательном соединении номиналы резисторов просто суммируются

В этом случае

Резюме

Сопротивление играет главную роль в электронике и электротехнике. Любой материал во Вселенной обладает сопротивлением электрическому току. Некоторые материалы очень плохо пропускают через себя электрический ток, а некоторые материалы, такие как серебро и медь, обладают очень малым сопротивлением и отлично пропускают через себя электрический ток.

На сопротивление влияют также такие параметры, как материал, площадь поперечного сечения материала, а также его длина. Материалы, которые отлично проводят через себя электрический ток называются проводниками, а которые препятствую протеканию электрического тока – диэлектриками.

Резисторы – специальные радиоэлементы в электронике, которые обладают определенным номиналом сопротивления и выполняют различные функции.

Физика полна понятий, которые сложно представить. Яркий пример этого — тема про электричество. Почти все встречающиеся там явления и термины сложно увидеть или представить.

Что такое электрическое сопротивление? Откуда оно появляется? Почему возникает напряжение? И почему у тока есть сила? Вопросов бесконечное количество. Стоит разобраться во всем по порядку. И начать хорошо бы с сопротивления.

Что происходит в проводнике, когда по нему идет ток?

Бывают ситуации, когда материал, который обладает проводящей способностью, оказывается между двумя полюсами электрического поля: положительным и отрицательным. И тогда по нему идет электрический ток. Это проявляется в том, что свободные электроны начинают направленное движение. Поскольку они имеют отрицательный заряд, то их перемещение осуществляется в одну сторону - к плюсу. Интересно, что за направление электрического тока принято указывать другое - от плюса к минусу.

Во время движения электроны ударяются об атомы вещества и передают им часть своей энергии. Этим объясняется то, что включенный в сеть проводник нагревается. А сами электроны замедляют свое движение. Но электрическое поле их снова ускоряет, поэтому они вновь устремляются к плюсу. Этот процесс происходит бесконечно, пока вокруг проводника имеется электрическое поле. Получается, что именно электроны испытывают сопротивление электрического тока. То есть чем больше препятствий они встречают, тем выше значение этой величины.

Что такое электрическое сопротивление?

Ему можно дать определение исходя из двух позиций. Первая связана с формулой для закона Ома. И звучит оно так: электрическое сопротивление — это физическая величина, которая определяется как отношение напряжения в проводнике к силе тока, протекающего в нем. Математическая запись приведена немного ниже.

Вторая основывается на свойствах тела. Электрическое сопротивление проводника — это физическая величина, которая указывает на свойство тела преобразовывать энергию электричества в тепло. Оба этих утверждения верны. Только в школьном курсе чаще всего останавливаются на запоминании первого. Обозначается изучаемая величина буквой R. Единицы, в которых измеряется электрическое сопротивление, — Ом.

По каким формулам его можно найти?

Самая известная вытекает из закона Ома для участка цепи. Она объединяет электрический ток, напряжение, сопротивление. Выглядит так:

Удельное электрическое сопротивление — это физическая величина, которая равна сопротивлению материала длиной в 1 м и с площадью сечения в 1 м 2 .

В таблице указана системная единица измерения удельного сопротивления. В реальных ситуациях не бывает такого, чтобы сечение измерялось в квадратных метрах. Почти всегда это квадратные миллиметры. Поэтому и удельное электрическое сопротивление удобнее брать в Ом * мм 2 / м, а площадь подставлять в мм 2 .

От чего и как зависит сопротивление?

Во-первых, от вещества, из которого изготовлен проводник. Чем больше значение, которое имеет удельное электрическое сопротивление, тем хуже он будет проводить ток.

Во-вторых, от длины провода. И здесь зависимость прямая. С увеличением длины сопротивление возрастает.

В-третьих, от толщины. Чем толще проводник, тем меньше у него сопротивление.

И наконец, в-четвертых, от температуры проводника. И здесь все не так однозначно. Если речь идет о металлах, то их электрическое сопротивление возрастает по мере нагревания. Исключение составляют некоторые специальные сплавы - их сопротивление практически не изменяется при нагревании. К ним относятся: константан, никелин и манганин. Когда же нагреваются жидкости, то их сопротивление уменьшается.

Какие существуют резисторы?

Это элемент, который включается в электрическую цепь. Он имеет вполне конкретное сопротивление. Именно это и используется в схемах. Принято разделять резисторы на два вида: постоянные и переменные. Их название связано с тем, можно ли изменить их сопротивление. Первые — постоянные — не позволяют каким-либо образом изменить номинальное значение сопротивления. Оно остается неизменным. Вторые — переменные — дают возможность производить регулировку, изменяя сопротивление в зависимости от потребностей конкретной схемы. В радиоэлектронике выделяют еще один вид — подстроечные. Их сопротивление изменяется только в тот момент, когда нужно настроить прибор, а потом остается постоянным.

Как на схемах выглядит резистор?

Прямоугольник с двумя выходами из узких его сторон. Это постоянный резистор. Если с третьей стороны к нему пририсована стрелка, то он уже переменный. К тому же на схемах еще подписывается и электрическое сопротивление резистора. Прямо внутри этого прямоугольника. Обычно просто цифры или с наименованием, если они очень большие.

Для чего существует изоляция и зачем ее нужно измерять?

Ее назначение - обеспечение электрической безопасности. Электрическое сопротивление изоляции является главной характеристикой. Оно не позволяет протекать через тело человека опасному значению тока.

• рабочая - ее назначение в том, чтобы обеспечить нормальное функционирование оборудования, поэтому она не всегда обладает достаточным уровнем защиты человека;
• дополнительная является дополнением к первому виду и защищает людей;
• двойная объединяет два первых вида изоляции;
• усиленная, которая представляет собой усовершенствованный вид рабочей, она так же надежна, как дополнительная.

Все устройства, которые имеют бытовое назначение, обязаны быть оборудованы двойной или усиленной изоляцией. Причем она должна обладать такими характеристиками, чтобы выдерживать любые механические, электрические и тепловые нагрузки.

С течением времени изоляция стареет, и ее параметры ухудшаются. Этим объясняется то, что она требует регулярного профилактического осмотра. Его целью является устранение дефектов, а также измерение ее активного сопротивления. Для этого используется специальный прибор — мегаомметр.

Примеры задач с решениями

Условие 1: требуется определить электрическое сопротивление железной проволоки, которая имеет длину, равную 200 м, и площадь поперечного сечения в 5 мм².

Решение. Нужно воспользоваться второй формулой. В ней неизвестно только удельное сопротивление. Но его можно посмотреть в таблице. Оно равно 0,098 Ом * мм / м 2 . Теперь нужно только подставить значения в формулу и сосчитать:

R = 0,098 * 200 / 5 = 3,92 Ом.

Ответ: сопротивление приблизительно равно 4 Ом.

Условие 2: вычислить электрическое сопротивление проводника, изготовленного из алюминия, если его длина равна 2 км, а площадь сечения — 2,5 мм².

Решение. Аналогично первой задаче, удельное сопротивление — 0,028 Ом * мм / м 2 . Чтобы получить верный ответ, потребуется перевести километры в метры: 2 км = 2000 м. Теперь можно считать:

R = 0,028 * 2000 / 2,5 = 22,4 Ом.

Ответ : R = 22,4 Ом.

Условие 3: какой длины потребуется проволока, если ее сопротивление должно быть равно 30 Ом? Известна площадь ее сечения — 0,2 мм², и материал — никелин.

Решение. Из той же формулы сопротивления можно получить выражение для длины проволоки:

l = (R * S) / ρ. Известно все, кроме удельного сопротивления, которое нужно взять из таблицы: 0,45 Ом * мм 2 / м. После подстановки и расчетов получается, что l = 13,33 м.

Ответ: приблизительное значение длины равно 13 м.

Условие 4: определить материал, из которого изготовлен резистор, если его длина равна 40 м, сопротивление — 16 Ом, сечение — 0,5 мм².

Решение. Аналогично третьей задаче, выражается формула для удельного сопротивления:

ρ = (R * S) / l. Подстановка значений и расчеты дают такой результат: ρ = 0,2 Ом * мм 2 / м. Данное значение удельного сопротивления характерно для свинца.

Ответ : свинец.

Сопротивление измеряется в Омах (Ом).

Ом является единицей измерения сопротивления, получившей свое название в честь известного немецкого физика Георга Ома, который открыл закон Ома .

В России единица измерения электрического сопротивления обозначается, как Ом, в международной классификации обозначается Омегой: Ω.

В Международную систему единиц (СИ) Ом был введен в 1960 году. В России также действует ГОСТ 8.417-2002 , который устанавливает единицы физических единиц, применяемых в нашей стране, их наименование, обозначение и определение, в данном государственном стандарте также указана единица измерения электрического сопротивления Ом (Таблица №3 ГОСТ 8.417-2002).

Многие люди по ошибке спрашивают, в каких единицах измеряется сопротивление тока? Однако такой вопрос является некорректным так как у электрического тока отсутствует такое свойство, как сопротивление. Скорей всего человек имеет в виду сопротивление проводника, оно же электрическое сопротивление. Поэтому правильно задавать вопрос так: В каких единицах измеряется сопротивление проводника? Правильный ответ: Сопротивление проводника измеряется в Омах (Ом).

Каким прибором измеряется сопротивление

Прибор, которым измеряется электрическое сопротивление носит название – Омметр.