Закон Ома. Сопротивление проводников

Сила тока в металлическом проводнике пропорциональна напряжению на концах проводника:

.

Коэффициент пропорциональности между током и напряжением называется проводимостью:

(16.11)

где проводимость G измеряется в сименсах: [G] = См.

Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

Сопротивление измеряется в Омах: [R] = Ом.

Закон Ома

Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

(16.12)

Ом Георг Симон (1787 – 1854), немецкий физик, родился в Эрлангене. Учился в Эрлангенском ун-те. Экспериментально открыл основной закон электрической цепи (закон Ома) Ввел понятия «электродвижущая сила», «падение напряжения», «проводимость».

Закон Ома справедлив только для линейных элементов электрической цепи и не является фундаментальным законом. Он выполняется только при движении зарядов в металлических проводниках и нарушается при распространении тока в нелинейных элементах электрической цепи: электронных лампах, в газоразрядных трубках и т.д. Сопротивление проводников R обозначается на принципиальных электрических схемах как показано на рис. 16.2. Источник тока также обладает сопротивлением , которое называется внутренним. Внутреннее сопротивление, как правило, не обозначается на схемах и обычно является малым по сравнению с внешним сопротивлением R. При последовательном соединении сопротивлений полное сопротивление равно сумме отдельных сопротивлений:

(16.13)

При параллельном соединении сопротивлений величина, обратная полному сопротивлению, равна сумме обратных сопротивлений:

(16.14)

Если длина l проводника велика по сравнению с его поперечным размером d, то проводник называется цилиндрическим. Сопротивление цилиндрического проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади сечения проводника S:

(16.15)

где r - удельное сопротивление проводника, {r} = Ом м.

Наименьшим удельным сопротивлением из металлов обладают: платина, золото, серебро. Электрические провода, как правило, делают из меди или алюминия.

Удельное сопротивление зависит от температуры:

(16.16)

где r₀ - удельное сопротивление при температуре t = 0 С;

a - температурный коэффициент сопротивления.

Удельное сопротивление металлов возрастает с увеличением температуры проводников, так как атомы вещества движутся с большей скоростью. При этом увеличивается число соударений электронов с атомами. Поскольку сопротивление материала определенным образом зависит от температуры, для измерения температуры применяют термисторы - оксидные или полупроводниковые резисторы. Полупроводники могут иметь сопротивление, которое уменьшается с увеличением температуры. В термометрах сопротивления обычно применяют платину.

Удельной проводимостью g называется величина, обратная удельному сопротивлению:

(16.17)

Размерность удельной проводимости:

При низких температурах, Т 0 К, сопротивление металлов уменьшается до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. В настоящее время найдены керамические материалы, обладающие сверхпроводимостью при температурах Т 100 К. Применение сверхпроводников в электрической промышленности позволит уменьшить потери электроэнергии при передаче ее на большие расстояния от электростанции до потребителя.