Электрическая характеристика материалов

По своей электрической характеристике материалы можно разделить на следующие группы:

· проводниковые материалы, например, медь, алюминий;

· изоляционные материалы, например, пластмассы, фарфор;

· полупроводниковые материалы, например, кремний, селен.

Металлические проводниковые материалы. Очень хорошо проводят электрический ток, так как содержат очень большое количество свободных электронов. Они оказывают лишь незначительное сопротивление протекающему по ним току.

Изоляционные материалы. Это – материалы, которые почти не проводят электрический ток. Они оказывают очень большое сопротивление электрическому току, т.е. обладают электрической проводимостью, стремящейся к нулю. К изоляционным характеристикам материала относятся:

· объемное сопротивление (сопротивление изоляции);

· прочность на пробой.

Полупроводниковые материалы. По своей электрической проводимости существенно уступает проводникам электричества, но значительно превосходит диэлектрики. Их электрическое сопротивление сильно понижается при температурах выше комнатной температуры.

ВОПРОСЫ НА ПОВТОРЕНИЕ

1. Назовите буквенные обозначения и единицы измерения напряжения, силы тока и плотности тока!

2. Что понимается под электрическим напряжением?

3. Чем отличается постоянный ток от переменного тока?

4. Каково предназначение предохранителей?

5. Что понимается под плотностью тока?

6. Каковы последствия слишком высокой плотности тока в электрическом проводе?

7. Каково определение удельного электрического сопротивления?

8. Как изменяется сопротивление позисторов при увеличении температуры?

Закон Ома

В замкнутой электрической цепи приложенное напряжение U создает ток I, протекающий через сопротивление R (рис. 1). Сопротивление R в омах есть отношение напряжения U в вольтах к току I в амперах. Эта закономерность называется законом Ома.

Рис. 1. Измеряемые величины электрической цепи

Если на резисторы R₁ = 2 Ом и R₂ = 1 Ом подать регулируемое постоянное напряжение U,то при соответственно равном напряжении U величина силы тока, протекающего через каждый резистор, будет разной: I₁ и I₂.

Таблица 1

Если отметить на графике точки, соответствующие токам I₁ и I₂ при напряжении U, и провести через них линии, то получатся две прямые, имеющие разный угол подъема (рис. 2). Из графика следует, что:

· сила тока пропорциональна напряжению U (I ~ U).

· в результате при одном и том же напряжении меньшему сопротивлению соответствует больший ток; т.е. нарастание тока происходит резче.

Рис. 2. Зависимость силы тока I от напряжения U

Если на переменные резисторы R₁ и R₂ подать соответственно постоянное по величине постоянное напряжение U₁ = 5 V и U₂ = 10 V, то при соответственно равных сопротивлениях R₁ и R₂ получатся разные по величине токи I₁ и I₂.

Таблица 2

Если отметить на графике точки, соответствующие токам I₁ и I₂ при сопротивлении R, и провести через них линии, то получатся две гиперболы (рис. 3). Из графика следует, что:

· чем больше сопротивление R при постоянном напряжении U, тем меньше сила тока I.

· сила тока I обратно пропорциональна сопротивлению R (I ~ 1/R).

Рис. 3. Зависимость силы тока I от сопротивления R