Какая физическая величина характеризует электропроводность цепи

Какая физическая величина характеризует электропровод­ность цепи?

Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.

решение вопроса

Связанных вопросов не найдено

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

• Все категории
• экономические 43,679
• гуманитарные 33,657
• юридические 17,917
• школьный раздел 612,708
• разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

• Обратная связь
• Правила сайта

Лабораторная работа № 5

СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ И ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА НА ЕЕ УЧАСТКАХ Цель работы : измерение силы и определение сопротивления тока в собранных электрических цепях. Приборы и принадлежности : источник постоянного(переменного) тока, амперметр, резистор, лампочка, ключ, провода. Теоретические сведения Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Для возникновения и существования электрического тока в веществе (проводящей среде) необходимо: 1) наличие свободных носителей тока – заряженных частиц, способных перемещаться в проводящей среде упорядочено; 2) наличие электрического поля внутри проводника. Носителями тока могут быть электроны (в металлах), ионы (в электролитах) или другие частицы. За направление электрического тока принимают направление движения положительных зарядов. Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – это скалярная физическая величина, равная величине заряда dq , прошедшего через поперечное сечение проводника за единицу времени:

Электрический ток называется постоянным (стационарным), если сила тока и его направление не изменяются с течением времени. Переменным электрическим током называется ток, изменяющийся с течением времени. Для постоянного тока

=	(2)
		Единица силы тока в СИ – ампер (A). 1A=1Кл/1с. Прибором для измерения
силы тока в амперах является амперметр.			Шкалу амперметров градуируют в

микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора. Плотностью электрического тока называется сила тока, проходящая через единицу площади поперечного сечения проводника, перпендикулярного направлению тока:

Единица плотности тока в СИ – ампер на метр в квадрате (А/м 2 ). Вектор плотности тока характеризует направление электрического тока в разных точках рассматриваемой поверхности и распределение силы тока по этой поверхности. Для постоянного тока I, текущего перпендикулярно сечению S проводника, плотность тока выражается как

Источник тока – устройство, поддерживающее разность концентраций свободных зарядов на концах проводника. Напряжением U 12 на участке 1–2 называется физическая величина, численно равная суммарной работе, совершаемой электростатическими и сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда на данном участке цепи:

=	12	=	−		+	(8)
	12						1	2	12
Таким образом, напряжение	на концах				участка цепи равно		разности

потенциалов, если участок является однородным (т.е. на участке не действует ЭДС, сторонние силы отсутствуют: (9) Закон Ома для однородного участка (интегральная форма закона Ома): cила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику, пропорциональна напряжению U на конце проводника:

где R – электрическое сопротивление проводника. 2

Единица сопротивления в СИ – ом (Ом). 1 Ом – это сопротивление такого проводника, в котором течет постоянный ток 1 А при напряжении 1 В на его концах. Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Величина, обратная сопротивлению называется электрической проводимостью.

= 1 ⁄	(11)
Единица электрической проводимости ‒ сименс(См). 1 См ‒ проводимость
участка электрической цепи сопротивлением 1	Ом.

Для однородного цилиндрического проводника сопротивление определяется

как
=	(12)
		где l – длина проводника; S – площадь его поперечного сечения; ρ – удельное
электрическое сопротивление, характеризующее материал проводника.			Единица

удельного электрического сопротивления в СИ – Ом-метр (Ом·м). Для большинства металлов при не слишком низких температурах

~	(13)
Величина, обратная удельному электрическому сопротивлению, называется
удельной электрической проводимостью вещества проводника:
=	1	(14)
	Единица удельной электрической проводимости в СИ – сименс на метр
(См/м).

Закон Ома в дифференциальной форме (локальным законом Ома) устанавливает связь между плотностью тока и напряженностью электрического

поля в одной и той же точке пространства.
=	1	(15)
	=

Мощность постоянного тока – величина равна джоулеву теплу, выделяемому в проводнике за единицу времени. 3

[P]=Вт(Ватт) Внесистемные единицы работы тока: ватт час и киловатт час. 1 Вт ч ‒ работа тока мощностью 1 Вт в течении 1 ч. 1 Вт ч=3600 Вт с=3,6 ·10 3 Дж. Электрическая цепь — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. Электрическая цепь делится на внутреннюю и внешнюю части. К внутренней части электрической цепи относится сам источник электрической энергии. Во внешнюю часть цепи входят соединительные провода, потребители, рубильники, выключатели, электроизмерительные приборы, т. е. все то, что присоединено к зажимам источника электрической энергии. Электрический ток может протекать только по замкнутой электрической цепи. Разрыв цепи в любом месте вызывает прекращение электрического тока. Ход выполнения работы 1. Включите в сеть источник постоянного (переменного) тока. 2. Соберите электрическую цепь согласно схеме 1 (где 1–источник постоянного (переменного) тока, 2–лампочка, 3–ключ, 4–амперметр). Схема 1 3. Снимите показания амперметра (I 1 ). Данные занесите в таблицу. Измерения повторите 3 раза при различных значениях напряжения (дает преподаватель). 4

4. Соберите электрическую цепь согласно схеме 2. Для этого вместо лампочки(2) подключите резистор(5), снимите показания амперметра (I 2 ). Данные занесите в таблицу. Схема 2 5. Соберите электрическую цепь согласно схеме 3. Для этого подключите лампочку (2) параллельно резистору (5). Снимите показания амперметра (I 3 ). Данные занесите в таблицу. Схема 3 6. Соберите электрическую цепь согласно схеме 4. Для этого подключите лампочку последовательно, снимите показания амперметра (I 4 ). Данные занесите в таблицу. 5

Схема 4 Таблица 1

Измерения U, В I 1 , А I 2 , А

I 3 , А

I 4 , А

1 2 3 Среднее 7. Рассчитайте границы абсолютных погрешностей прямых измерений силы тока для каждой цепи. Абсолютная погрешность силы тока определяется по формуле 1 = 1 — ср , где ср = ( 1 + 2 + 3 ) / 3 . Данные занесите в таблицу. 8. Определите максимальную относительную погрешность измерений силы тока для каждой цепи. = ∆ ср ∙ 100% ср 9. Рассчитайте сопротивление для каждой цепи. 10. Рассчитайте среднюю мощность для каждой цепи. 11. По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения для каждой цепи. Контрольные вопросы: 1. Какие физические величины связывает закон Ома? 6

2. Как влияет увеличение напряжения на силу тока в цепи? 3. Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нём? 4. Как соотносятся между собой такие физические величины, как сопротивление и электропроводность? 7

От чего зависит удельное сопротивление проводника

Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, которая характеризует способность материала препятствовать прохождению электрического тока. Удельное сопротивление зависит от температуры, длины и площади поперечного сечения проводника.

Удельное сопротивление различных проводников может сильно отличаться. Например, у серебра, которое является самым лучшим проводником, удельное сопротивление равно 0,015 Ом·мм 2 /м, а у ртути, которая является самым плохим проводником, удельное сопротивление равно 0,94 Ом·мм 2 /м. В таблице ниже приведены значения удельных сопротивлений некоторых металлов при температуре 20 °C.

Металл	Удельное сопротивление, Ом·мм 2 /м
Серебро	0,015
Медь	0,0175
Золото	0,023
Алюминий	0,028
Магний	0,045
Цинк	0,054
Молибден	0,059
Вольфрам	0,05
Платина	0,107
Железо	0,1

Удельное сопротивление проводников меняется с температурой. Для большинства металлов удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры, так как тепловое движение атомов усиливает рассеяние электронов.

Для некоторых сплавов, таких как константан и манганин, удельное сопротивление практически не зависит от температуры, поэтому они используются для изготовления точных резисторов и термопар.

Для полупроводников и диэлектриков удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры, так как тепловое движение атомов увеличивает количество свободных носителей заряда.

Удельное сопротивление и обратная ей величина — электропроводность — для проводников из химически чистых металлов являются характерной физической величиной, но, несмотря на это, величины удельного сопротивления их известны сравнительно с малой точностью.

Объясняется это тем, что на величину удельного сопротивления металлов сильно влияют различные случайные, трудно контролируемые обстоятельства.

Прежде всего часто ничтожные примеси к чистому металлу увеличивают его удельное сопротивление.

Наиболее важный для электротехники металл — медь, из которого изготовливаются провода и кабели для распределения электрической энергии, оказывается особенно чувствительным в этом отношении.

Ничтожная примесь углерода в 0,05% повышает сопротивление меди на 33% сравнительно с сопротивлением химически чистой меди, примесь 0,13% фосфора увеличивает сопротивление меди на 48%, 0,5% железа — на 176%, следы цинка в количестве, трудно измеримом по своей малости, на 20%.

Влияние примесей на сопротивление других металлов менее значительно, чем в случае меди.

Удельное сопротивление металлов, химически чистых или вообще имеющих определенный химический состав, зависит от способа термической и механической обработки их.

Прокатка, протягивание, закалка и отжиг могут изменить удельное сопротивление металла на несколько процентов.

Объясняется это тем, что расплавленный металл при отвердевании кристаллизуется, образуя многочисленные и беспорядочно распределенные небольшие одиночные кристаллы.

Всякая механическая обработка частично разрушает эти кристаллы и сдвигает группы их одну относительно другой, вследствие чего общая электропроводность куска металла изменяется обычно в сторону увеличения сопротивления.

Длительный отжиг при благоприятной температуре, различной для различных металлов, сопровождается восстановлением кристаллов и обычно уменьшает сопротивление.

Существуют приемы, дающие возможность получать при застывании расплавленных металлов более или менее значительные одиночные кристаллы (монокристаллы).

Если металл дает кристаллы правильной системы, то удельное сопротивление одиночных кристаллов такого металла одинаково по всем направлениям. Если же кристаллы металла принадлежат к гексагональной, тетрагональной или тригональной системе, то величина удельного сопротивления монокристалла зависит от направления тока.

Предельные (экстремальные) значения получаются в направлении оси симметрии кристалла и в направлении, перпендикулярном оси симметрии, во всех других направлениях удельное сопротивление имеет промежуточные значения.

Куски металла, получаемые обычными способами, с беспорядочным распределением мелких кристаллов имеют удельное сопротивление, равное некоторой средней величине, если при затвердевании не устанавливается более или менее упорядоченное распределение кристаллов.

Из этого ясно, что удельное сопротивление образцов далее химически чистых металлов, кристаллы которых не принадлежат к правильной системе, не может иметь вполне определенных значений.

Значения удельных сопротивлений наиболее распространенных проводниковых металлов и сплавов при 20° С: Удельное сопротивление и электропроводность веществ

Влияние температуры на величину удельного сопротивления у различных металлов было предметом многочисленных и тщательных исследований, так как вопрос об этом влиянии имеет большое теоретическое и практическое значение.

У чистых металлов температурный коэффициент сопротивления, по большей части близок к температурному коэффициенту теплового линейного расширения газов, т. е. не очень отличается от 0,004, поэтому в промежутке от 0 до 100°С сопротивление приблизительно пропорционально абсолютной температуре.

При температурах ниже 0° сопротивление убывает быстрее, чем абсолютная температура, и тем быстрее, чем ниже температура. При температурах, близких к абсолютному нулю, сопротивление некоторых металлов делается практически равным нулю. При высоких температурах выше 100° у большинства металлов температурный коэффициент медленно растет, т. е. сопротивление увеличивается несколько быстрее, чем температура.

У так называемых ферромагнитных металлов (железо, никель и кобальт) сопротивление растет гораздо быстрее, чем температура. Наконец у платины и палладия наблюдается увеличение сопротивления, несколько отстающее от увеличения температуры.

Для измерения высоких температур применяют так называемый платиновый термометр сопротивления, состоящий из куска тонкой проволоки чистой платины, намотанный в виде спирали на трубку изолирующего вещества или даже вплавленную в стенки кварцевой трубки. Измеряя сопротивление проволоки, можно определить ее температуру по таблице или по кривой для промежутка температур от -40 до 1000°С.

Из других веществ, обладающих металлической проводимостью, следует отметить уголь, графит, антрацит, которые отличаются от металлов отрицательным температурным коэффициентом.

Сопротивление селена в одной из его модификаций (металлический, кристаллический селен, серый) изменяется в сторону значительного уменьшения при действии на него лучей света. Явление это относится к области фотоэлектрических явлений.

В случае селена и многих других, ему подобных, электроны, отрывающиеся от атомов вещества при поглощении им лучей света, не вылетают через поверхность тела наружу, а остаются внутри вещества, вследствие чего электропроводность вещества естественно возрастает. Явление носит название внутреннего фотоэлектрического явления.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Какая физическая величина характеризует электропроводность цепи?почему? А. сила тока Б. работа тока В. сопротивление Г. напряжение

Сопротивление это физическая величина характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока .

Соответственно чем больше сопротивление проводника тем меньше электронов пройдет по нему за единицу времени ( и наоборот ) .

Новые вопросы в Физика

Антрацит якої маси потрібно спалити, щоб отримати 600 МДж теплоти
Лабораторная работа Помогите
Лабораторна робота №4 Дослідження електричного кола з послідовним з’єднанням провідників
Як змінюється вертикальна складова швидкості при русі тіла, кинутого горизонтально?​

Мідний кубик із довжиною ребра 10 см підвішено за нитку і частково занурено у воду. Яка частина кубика перебуває над водою, якщо сила натягу нитки дор … івнює 81 Н? переведите пожалуйста в CI Формулу и решение пожалуйста даю 75!