Измерение удельного сопротивления материала.

Удельное сопротивление материала определяют по сопротивлению проводника и его геометрическим размерам по формуле

R= * l/S (1)

Где R- сопротивление проводника, Ом.

- удельное сопротивление материала проводника, Ом мм²/м.

l- длина проводника. м;

S- площадь поперечного сечения проводника, мм²;

Перед началом работы необходимо установить, какой ток допустим в испытуемых образцах, и проверить соответствие ему амперметра и регулировочного реостата. Реостат должен быть таким, чтобы при введении не более четверти его устанавливался допустимый ток, в то же время ток, на который рассчитан реостат, должен быть не меньше тока, допустимого в образцах. Амперметр нужно брать рассчитанный на ток не менее допустимого в образцах. Номинальное напряжение вольтметра должно быть примерно равным падению напряжения на образце при максимальном токе в цепи.

Рис.1

После проверки цепи мастером, введя реостат полностью, подключить цепь к источнику тока. Уменьшая сопротивление реостата, установить ток, несколько меньший допустимого. Измерив напряжение на участке l образца и ток в нем, определить сопротивление этого участка. Повторить опыт два-три раза притом же токе, но других значениях длины l. Подсчитать среднее значение удельного сопротивления образца, а по нему определить материал последнего. Опыты повторить еще раз для двух-трех образцов.

Показания приборов и результаты расчетов записать в таблицу 1.

№ п/п	U	I	R	l	d	S	p (pср)	материал
в	а	ом	м	мм	мм2	ом*мм2 м

Таблица.№1

Электрическое сопротивление и проводимость. Понятие об электрическом сопротивлении. Свободные электроны, перемещаясь в проводнике, сталкиваются с атомами и молекулами вещества, т.е. проводник как бы препятствует прохождению электрического тока. При этих столкновениях электроны отдают часть своей энергии атомам и молекулам вещества и проводник нагревается.

Свойство проводника препятствовать прохождению по нему электрического тока называется ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ. Обозначается сопротивление латинскими буквами R или r. Если у двух проводников создать на концах одинаковые разности потенциалов, то по проводнику с большим сопротивлением пойдет меньший ток, чем по проводнику с меньшим сопротивлением.

Единицы измерения сопротивления.

Электрическое сопротивление измеряется в Омах (сокращенное обозначение Ом). Ом – сопротивление проводника, между концами которого при силе тока 1 А возникает напряжение 1 в (Вольт).

При измерении электрических сопротивлений часто используется более крупными единицами – кило Омами (кОм) и мега Омами (МОм)

1кОм = 10³ Ом. 1 Мом. =10⁶ Ом.

Электрическая проводимость. Электрической проводимостью - называется способность вещества пропускать через себя электрический ток.

Электрическая проводимость (обычно обозначается латинскими буквами G или g) – величина, обратная электрическому сопротивлению. Чем больше сопротивление проводника, тем меньше его проводимость.

Наибольшей проводимостью обладают металлы (серебро, медь, алюминий и др.), их сплавы, растворы кислот, солей и другие проводники электрического тока. Наименьшую проводимость имеют изоляторы (фарфор, резина, слюда, стекло и т.п.) У полупроводников проводимость более высокая, чем у изоляторов, но более низкая, чем у проводников. Величина проводимости полупроводников в широких пределах изменяется под действием света, нагревания, радиоактивности, электрических и магнитных полей, а также от наличия постоянных примесей.

За единицу проводимости принята проводимость проводника с сопротивлением 1 Ом. Измеряется проводимость в СИМЕНСАХ (сим).

Зная сопротивление проводника, легко определить его проводимость, и наоборот. Например, если проводник имеет сопротивление R = 100 Ом, то его проводимость G= 1/1R =1\100= 0,01 сим.

Удельное сопротивление. Электрическое сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен. Эта зависимость учитывается так называемым УДЕЛЬНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ ПРОВОДНИКА.- Сопротивлением проводника длиной 1 м. И сечением 1 мм ² .

Измеряется удельное сопротивление Ом мм ² /м.

В таблице 2 приведены примеры удельные сопротивления некоторых материалов.

Таблица № 2.

Расчет сопротивления проводника.

Если увеличивать длину проводника, то число столкновений электронов с атомами и молекулами вещества

будет возрастать, а значит, будет увеличиваться электрическое сопротивление проводника. Мы говорим, что электрическое сопротивление прямо пропорционально длине проводника.

При увеличении поперечного сечения проводника, его сопротивление уменьшается. Это и понятно: с ростом сечения свободным электронам становиться «просторней», число столкновений уменьшается. Таким, образом, электрическое сопротивление обратно пропорционально сечению проводника S.

Математически указанные выше зависимости выражаются формулой

R= * l/S (1)

Где R- сопротивление проводника, Ом.

- удельное сопротивление материала проводника, Ом мм²/м.

l- длина проводника,м;

S- площадь поперечного сечения проводника, мм²;

Напомним, что площадь поперечного сечения круглого проводника

S=πD ²/4;

Где π=3,14

D- диаметр проводника.

Полезно запомнить и следствия из формул для электрического сопротивления,

L=RS/ρ; S=Lρ/1; ρ=RS/E;

Зависимость сопротивления от температуры.С повышением температуры металлических проводников (проводников первого рода) их сопротивление возрастает в среднем на 0,4 % на 1С. С понижением температуры сопротивление на такую же величину уменьшается. Сопротивление проводников второго рода и полупроводников с ростом температуры уменьшается.

При нагревании металлического проводника, возрастает интенсивность хаотического движения атомов вещества, а значит и вероятность столкновения с ними свободных элементов, т.е. увеличивается электрическое сопротивление.

Нерегулируемые и регулируемые резисторы.В электротехнике и радиоаппаратуре широко применяются нерегулируемые и регулируемые резисторы – детали, обладающие определенным постоянным или регулируемым сопротивлением. К ним относятся, например, реостаты, регулируемые непроволочные и непроволочные резисторы.