Электрическое сопротивление проводника. Чем больше сопротивление тем больше нагревСопротивлениеСила тока в проводнике зависит не только от напряжения электрического поля в нём. Она зависит ещё от самого проводника: от его формы, размеров, от того, из какого материала он сделан. При одном и том же напряжении поля токи в разных проводниках будут различными. Возьмём кусок медной проволоки длиной в 100 метров с поперечным сечением в 4 квадратных миллиметра. Создадим на концах её напряжение в один вольт. Амперметр покажет в этом случае силу тока в 2,2 ампера. При том же напряжении, в таком же куске железной проволоки ток будет равен только 0,44 ампера, а в такой же проволоке, но сделанной из нихрома (сплав никеля, железа и хрома) — всего лишь 0,03 ампера. Медь, железо и нихром обладают различным электрическим сопротивлением. Сопротивление меди мало, железа — больше, а нихрома — очень велико. Сопротивление зависит не только от материала проводника, но и от формы и размеров его. У толстой проволоки сопротивление меньше, чем у тонкой, у длинной — больше, чем у короткой. Чтобы понять, почему это так, надо выяснить, чем вызвано сопротивление проводников электрическому току. Об этом мы расскажем дальше. За единицу сопротивления принято сопротивление такого проводника, в котором напряжение в один вольт создаёт ток в один ампер. Такое сопротивление называется один ом. Итак, сила тока в проводнике зависит от напряжения поля на концах его и от сопротивления проводника. Чем больше напряжение, тем больше сила тока. Чем больше сопротивление, тем сила тока меньше. Чтобы узнать, какова сила тока, надо разделить напряжение, созданное полем на концах проводника, на сопротивление этого проводника. На практике силу тока обычно не вычисляют, а измеряют амперметром. Напряжение тоже измеряют. А зная напряжение и силу тока, не трудно уже вычислить сопротивление проводника. Так как напряжение сила т о к а = напряжение /сопротивление ,
ТО сопротивление =напряжение / сила т о к а ,
На зажимах дугового фонаря, изображённого на рис. 12, создано напряжение в 55 вольт. Через дугу идёт ток в 5 ампер. Значит, сопротивление горящей дуги равно 55 / 5 = 11 ом.
Электрическим сопротивлением обладают не только металлы, но и все другие тела. Особенно велико сопротивление изоляторов (кварц, резина, стекло, фарфор и др.). Если бы в изоляторах абсолютно не было свободных зарядов (электронов, ионов), то сопротивление их было бы бесконечным. Самое высокое напряжение не вызывало бы в изоляторах тока. На самом деле таких идеальных изоляторов не существует. В любом изоляторе имеется небольшое число оторвавшихся от своих мест электронов и ионов. Поэтому и в изоляторах при наложении поля возникает ток. Токи в изоляторах так малы, что даже при высоких напряжениях их удаётся обнаружить лишь с помощью специальных, Страница 1 of 212»www.hep.by Электрическое сопротивление проводникаЭлектрическое сопротивление - физическая величина, которая показывает, какое препятствие создается току при его прохождении по проводнику. Единицами измерения служат Омы, в честь Георга Ома. В своем законе он вывел формулу для нахождения сопротивления, которая приведена ниже.
Удельное сопротивлениеСуществует такое важное понятие как удельное сопротивление, это тоже самое сопротивление, только в единице длины. У каждого металла оно свое, например у меди оно равно 0,0175 Ом*мм2/м, у алюминия 0,0271 Ом*мм2/м . Это значит, брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2 будет иметь сопротивление 0,0175 Ом, а такой же брусок, но из алюминия будет иметь сопротивление 0,0271 Ом. Выходит что электропроводность меди выше чем у алюминия. У каждого металла удельное сопротивление свое, а рассчитать сопротивление всего проводника можно по формуле
где p – удельное сопротивление металла, l – длина проводника, s – площадь поперечного сечения. Значения удельных сопротивлений приведены в таблице удельных сопротивлений металлов (20°C)
Кроме удельного сопротивления в таблице есть значения ТКС, об этом коэффициенте чуть позже. Зависимость удельного сопротивления от деформацийПри холодной обработке металлов давлением, металл испытывает пластическую деформацию. При пластической деформации кристаллическая решетка искажается, количество дефектов становится больше. С увеличением дефектов кристаллической решетки, сопротивление течению электронов по проводнику растет, следовательно, удельное сопротивление металла увеличивается. К примеру, проволоку изготавливают методом протяжки, это значит, что металл испытывает пластическую деформацию, в результате чего, удельное сопротивление растет. На практике для уменьшения сопротивления применяют рекристаллизационный отжиг, это сложный технологический процесс, после которого кристаллическая решетка как бы, “расправляется” и количество дефектов уменьшается, следовательно, и сопротивление металла тоже. При растяжении или сжатии, металл испытывает упругую деформацию. При упругой деформации вызванной растяжением, амплитуды тепловых колебаний узлов кристаллической решетки увеличиваются, следовательно, электроны испытывают большие затруднения, и в связи с этим, увеличивается удельное сопротивление. При упругой деформации вызванной сжатием, амплитуды тепловых колебаний узлов уменьшаются, следовательно, электронам проще двигаться, и удельное сопротивление уменьшается. Влияние температуры на удельное сопротивлениеКак мы уже выяснили выше, причиной сопротивления в металле являются узлы кристаллической решетки и их колебания. Так вот, при увеличении температуры, тепловые колебания узлов увеличиваются, а значит, удельное сопротивление также увеличивается. Существует такая величина как температурный коэффициент сопротивления (ТКС), который показывает насколько увеличивается, или уменьшается удельное сопротивление металла при нагреве или охлаждении. Например, температурный коэффициент меди при 20 градусах по цельсию равен 4.1 · 10 − 3 1/градус. Это означает что при нагреве, к примеру, медной проволоки на 1 градус цельсия, её удельное сопротивление увеличится на 4.1 · 10 − 3 Ом. Удельное сопротивление при изменении температуры можно вычислить по формуле
где r это удельное сопротивление после нагрева, r0 – удельное сопротивление до нагрева, a – температурный коэффициент сопротивления, t2 – температура до нагрева, t1 - температура после нагрева. Подставив наши значения, мы получим: r=0,0175*(1+0.0041*(154-20))=0,0271 Ом*мм2/м. Как видите наш брусок из меди длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, после нагрева до 154 градусов, имел бы сопротивление, как у такого же бруска, только из алюминия и при температуре равной 20 градусов цельсия. Свойство изменения сопротивления при изменении температуры, используется в термометрах сопротивления. Эти приборы могут измерять температуру основываясь на показаниях сопротивления. У термометров сопротивления высокая точность измерений, но малые диапазоны температур. На практике, свойства проводников препятствовать прохождению тока используются очень широко. Примером может служить лампа накаливания, где нить из вольфрама, нагревается за счет высокого сопротивления металла, большой длины и узкого сечения. Или любой нагревательный прибор, где спираль разогревается благодаря высокому сопротивлению. В электротехнике, элемент главным свойством которого является сопротивление, называется – резистор. Резистор применяется практически в любой электрической схеме. electroandi.ru сопротивление проводника при нагреве увеличиватся или уменьшается? ку!))увеличивается! увеличивается Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается в результате увеличения скорости движения атомов в материале проводника с возрастанием температуры. увеличивается! смотря как проводник разогрелся. обычно он уже не сопротивляется а сам идет в атаку При нагреве всё увеличивается. Удельное сопротивление металлов при нагревании увеличивается в результате увеличения скорости движения атомов в материале проводника с возрастанием температуры. Удельное сопротивление электролитов и угля при нагревании, наоборот, уменьшается, так как у этих материалов, кроме увеличения скорости движения атомов и молекул, возрастает число свободных электронов и ионов в единице объема. Некоторые сплавы, обладающие большим удельным сопротивлением, чем составляющие их металлы, почти не меняют удельного сопротивления с нагревом (константан, манганин и др.) . Это объясяняется неправильной структурой сплавов и малым средним временем свободного пробега электронов. Величина, показывающая относительное увеличение сопротивления при нагреве материала на 1° (или уменьшение при охлаждении на 1°), называется температурным коэффициентом сопротивления. Например, для вольфрама он равен 0,004 1/град. Поэтому при нагреве на 100° их сопротивление возрастает на 40%. Для железа α = 0,006 1/град, для латуни α = 0,002 1/град, для фехрали α = 0,0001 1/град, для нихрома α = 0,0002 1/град, для константана α = 0,00001 1/град, для манганина α = 0,00004 1/град. Уголь и электролиты имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Температурный коэффициент для большинства электролитов равен примерно 0,02 1/град. Свойство проводников изменять свое сопротивления в зависимости от температуры используется в термометрах сопротивления. Измеряя сопротивление, определяют расчетным путем окружающую температуру. Константан, манганин и другие сплавы, имеющие очень небольшой температурный коэффициент сопротивления применяют для изготовления шунтов и добавочных сопротивлений к измерительным приборам. Свойство материалов изменять свое электрическое сопротивление при нагреве или охлаждении используется для измерения температур. Так, термосопротивления, представляющие собой проволоку из платины или чистого никеля, вплавленные в кварц, применяются для измерения температур от -200 до +600°. Полупроводниковые термосопротивления с большим отрицательным коэффициентом применяются для точного определения температур в более узких диапазонах. Термисторы имеют высокий отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть при нагреве их сопротивление уменьшается. Термисторы выполняют из оксидных (подвергнутых окислению) полупроводниковых материалов, состоящих из смеси двух или трех окислов металлов. Наибольшее распространение имеют медно-марганцевые и кобальто-марганцевые термисторы. Последние более чувствительны к температуре. Я просто знаю, что при охлаждении до критических температур сопротивление резко падает, что очень благоприятно для электроники. А значит при увеличении температуры что происходит? Правильно - увеличение сопротивления. Методом от обратного, так сказать.)) Ну да при нагреве на счет сопротевления точно не знаю, может измняется вниз за счет атомов, а вот при этом же нагреве от расширения и движени малекул может ток вырабатываться. Это электроные термометры сделанны по технологии 2х пластин разного метала при малейшем нагревании дает миливольты. Даже к обычному ампервольтометру можно подключить провод (термопана называется) на конце которого капля сплава металов и всё, подключаешь к измерению миливольтом, берешь в руки становится теплее миливольта на экране добавляются и наоборот если приложешь к холодному чему нибуть, а если к огню так вообще много покажет) ) Сам так делать пробовал)) touch.otvet.mail.ru Ответы@Mail.Ru: Почему плохой контакт греется?Почему греется плохой контакт? Плохой контакт - это тот у которого увеличилось сопротивление, грубо говоря. Тепло выделяемое на проводнике с током определяется простой формулой, как написал Вам Сергей Гаврилов Q = I^2 R t, где Q - тепло в Джоулях, I - ток в амперах, t - время в секундах. Формула называется - закон Джоуля-Ленца. Ну и в ней все видно: чем больше ток - тем больше нагрев, чем больше сопротивление - тоже больше нагрев, и время также - чем дольше ток протекает, тем больше тепла выделится. Всё достаточно просто. :-) потому что между контактами проскакивает искра, под воздействием чего он и греется Потому что в этом месте повышенное сопротивление. Выделяется мощность, равная P=I^2 R - в виде тепла. В месте плохого контакта даже может зажечься электрическая дуга. что такое ток ? -количество электричества! и если большое кол-во попрёт, будет большое трение - оно и греет . В плохом контакте увеличивается переходное сопротивление и на нём получается падение напряжения. Закон Джоуля-Ленца. Q=I^R*t. где Q-количество теплоты, I-ток, t-время, r -сопротивление. Плохой контакт означает, во-первых, повышенное сопротивление из-за загрязненности самого металла, а во-вторых, уменьшенную площадь контакта, которая, в свою очередь, тоже увеличивает сопротивление. Если есть сопротивление, то есть и падение напряжения. А если есть папдение напряжения и ток, то есть выделение мощности в виде тепла. А тепло, в свою очередь, ускоряет окисление, которое еще больше увеличивает сопротивление. потому, как там выделяется энергия переноса touch.otvet.mail.ru Почему нагревается проводник с током: разберем подробности Разбираем, почему и как нагревается проводник при прохождении через него электрического тока Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос крайне важен при выборе материалов и сечения проводников, а также в контексте борьбы с последствиями токов короткого замыкания. Поэтому в нашей статье мы постараемся максимально подробно, но при этом на доступном языке, разобраться с причинами нагрева, его этапами и использовании этого свойства проводников на практике. Причины нагрева проводников и их этапыТак почему при прохождении тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос независимо друг от друга дали Джеймс Джоуль в 1841 году, и Эмиль Ленц в 1842 году. В связи с этим. открытый ими закон получил название Джоуля-Ленца. Закон Джоуля-Ленца Джеймс Джоуль  Эмиль Ленц Звучит этот закон, как: мощность тепла, выделяемого в единице объема проводника, равна произведению напряженности электрического тока к его плотности. Если из этого определения вам сразу все стало понятно, то наша статья не для вас. Мы поговорим с теми, кто, как и я, когда услышал первый раз это определение, удивленно хлопал глазами. Поэтому мы будем по минимуму использовать формулы, а постараемся на пальцах объяснить, что значит этот закон:
Соответственно, чем большее количество времени протекает ток по проводнику, чем большее сопротивление проводника, чем больший ток протекает по проводнику, тем быстрее и больше он нагревается. Вот так характеризует нагревание проводников электрическим током закон Джоуля-Ленца. Обратите внимание! Электрическая проводимость, а соответственно и сопротивление проводника, напрямую зависит от его температуры. Чем она выше, тем больше сопротивление проводника. Поэтому получается лавинообразный процесс. Проводник греется, его сопротивление растет, и он греется еще больше. В связи с этим, процессу отвода тепла от проводника следует уделять самое пристальное внимание. Отвод тепла от проводника и этапы нагреваВ связи с приведенным выше свойством, с нагревом проводников нужно бороться. Достигается это за счет выбора оптимального сечения провода, а также материала. То есть, сечение провода должно соответствовать максимально допустимому току, который может протекать в нем, а также нормально выдерживать кратковременные перегрузки.
 Площадь проводника
 Теплоотдача различных материалов
 Температура установившегося режима
 Рабочая температура проводника с ПВХ изоляцией
Например, для ПВХ-изоляции она не должна превышать 70⁰С, а разнообразные материалы с пропиткой лаком способны выдерживать температуры до 120⁰С и выше. Выбор проводниковКак вы можете понять из всего выше написанного, проводники следует выбирать из условий нагрева. Дабы при определённом токе их температура не превышала максимально допустимую. Сделать это можно своими руками, благодаря таблицам в ПУЭ. Но и в этом вопросе сначала необходимо разобраться.
 Допустимые перегрузки для кабелей в бумажной изоляции
 На фото поправочные температурные коэффициенты
Обратите внимание! В табл. 1.3.12 ПУЭ имеется отдельный поправочный коэффициент при монтаже проводников пучками. Ведь если у нас рядом проложено сразу несколько проводников, то они вполне могут нагревать друг друга и заметно хуже остывать. И это так же должно учитываться.  Выбор сечения проводников в резиновой и ПВХ изоляции
Обратите внимание! Если вы выбираете проводник для жилого помещения, то сразу должны исключить провода и кабели, выполненные из алюминия. Ведь согласно новых норм ПУЭ от 2001 года, такой материал в электропроводках жилых зданий запрещен.  Таблица экономической плотности тока
Из этого видео Вы узнаете о требованиях к проводникам. Использование нагрева материалов при прохождении тока на практикеНо далеко не всегда нагрев проводников электрическим током является негативным фактором. Люди научились применять этот закон и себе на пользу. И примеров такого применения масса. Мы приведем лишь некоторые из них.  Простейшая электрическая печь
 Лампа накаливания
 Принцип работы предохранителя И это только несколько примеров на скорую руку. На самом деле их на порядок больше. Поэтому нагрев проводников при протекании по ним электрического тока это далеко не всегда «зло». ВыводМы очень надеемся, что теперь вы знаете, как можно объяснить нагревание проводника электрическим током, и понимаете сам процесс. Так же вы должны понимать, с чем связаны определенные ограничения при выборе сечения проводников, и не будет ли слишком велика цена игнорирования этих правил. Ведь все из них основаны на реальных практических и научных обоснованиях, а электротехника очень жестоко наказывает тех, кто их игнорирует. elektrik-a.su Ответы@Mail.Ru: Физики,помогите,срочно!!!1) кол-во теплоты равно сила тока в квадрате умножить на сопротивление и на время. Время нужно в секунды перевести 2) посмотри в таблице удельное сопротивление всех веществ. Чем больше сопротивление, тем больше выделится кол-во теплоты 3) снова нужно посмотреть удельное сопротивление веществ. Но т. к. здесь проволоки соединены параллельно, то чем больше сопротивление, тем меньше кол-во теплоты выделится Q=Pt; P=UI; U=RI ⇒ Q=RI²t Q=100*3²*10*60=5,4×10⁵ Дж При последовательном соединении больше всего нагреется железная проволока, меньше алюминиевая, еще меньше серебряная, т. к. серебро имеет наименьшее сопротивление. Ток будет везде одинаковым, падение напряжения больше на проволоке с большим удельным сопротивлением, а мощность это напряжение, умноженное на ток. Нагрев больше при большей выделяемой мощности, значит при одинаковых токах он будет больше там, где больше падение напряжения. При параллельном соединении падения напряжения на проволоках одинаковые, и больше тепла выделится наоборот на проволоке, которая имеет меньшее удельное сопротивление, т. к. при одинаковом падении напряжения сила тока в ней будет больше по закону Ома I=U/R, соответственно больше нагреется медная проволока, имеющая меньшее сопротивление. touch.otvet.mail.ru почему проводник, по которому идёт электрический ток, нагревается?потому что движение электронов в проводнике вызывает трение о частицы, из которых состоит проводник. потри ладоши.. . тепло? вот так и в проводнике электроны, движущиеся под действием электрического поля разгоняются и приобретают кинетическую энергию, которую они отдают атомам кристаллической решетки при соударениях. Атомы приходят в колебательное движение, повышается внутр\енняя энергия вещества, что внешне проявляется как нагрев проводника. ток- это направленное движение заряженных частиц от их движения проводник и греется. по- моему так возникает трение Ток проходя по проводнику преодолевает его электрическое сопротивление. При этом происходит множество столкновений электронов с атомами вещества, в результате чего выделяется тепло и проводник нагревается. Количество тепла выделяемое при нагревании проводника током пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождению электрического тока через проводник - это закон Джоуля-Ленца. То есть проводник нагревается тем больше, чем больше ток в цепи и чем больше сопротивление проводника. touch.otvet.mail.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Рассмотрим сопротивление проводников на примере металлов. Металлы имеют внутреннее строение в виде кристаллической решетки. Эта решетка имеет строгую упорядоченность, а её узлами являются положительно заряженные ионы. Носителями заряда в металле выступают “свободные” электроны, которые не принадлежат определенному атому, а хаотично перемещаются между узлами решетки. Из квантовой физики известно, что движение электронов в металле это распространение электромагнитной волны в твердом теле. То есть электрон в проводнике движется со скоростью света (практически), и доказано, что он проявляет свойства не только как частица, но еще и как волна. А сопротивление металла возникает в результате рассеяния электромагнитных волн (то есть электронов) на тепловых колебаниях решетки и её дефектах. При столкновении электронов с узлами кристаллической решетки часть энергии передается узлам, вследствие чего выделяется энергия. Эту энергию можно вычислить при постоянном токе, благодаря закону Джоуля-Ленца – Q=I2Rt. Как видите чем больше сопротивление, тем больше энергии выделяется. 
