Урок 3. Розрахунок опору провідника. Питомий опір речовини. Реостати

Ми вже знаємо:

Електричний опір – це фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти проходженню електричного струму.

Коли в металевому провіднику йде струм, вільні електрони, рухаючись напрямлено, зіштовхуються з йонами кристалічної ґратки металу – провідник чинить опір електричному струмові.

Опір провідника залежить від:

·        довжини провідника

·        площі поперечного перерізу провідника

·        роду речовини

Опір провідника прямо пропорційний його довжині:

Тобто, у довшому провіднику частинки, що рухаються напрямлено, зазнають на своєму шляху більшої протидії.

Опір провідника обернено пропорційний площі його поперечного перерізу:

Збільшення товщини провідника рівнозначне «розширенню русла», яким рухаються заряди, тому й опір провідника зменшується.

Опір провідника залежить від речовини, з якої цей провідник виготовлений.

Це пояснюється тим, що провідники з різних металів мають різні кристалічні структури, отже, гальмівна дія зіткнень йонів і вільних електронів виявляється різною.
Підсумовуючи результати дослідів, можна записати формулу:

 

R – опір провідника;

l – довжина провідника;

S – площа поперечного перерізу провідника;

ρ – питомий опір речовини.

Питомий опір речовини – це фізична величина, яка характеризує електричні властивості даної речовини й чисельно дорівнює опору виготовленого з неї провідника завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1 м².

Одиниця питомого опору в СІ – ом-метр:

Зручніше виражати площу поперечного перерізу провідника у квадратних міліметрах. Тоді одиницею питомого опору буде:

Питомі опори речовин визначають дослідним шляхом і заносять у таблицю. Значення питомого опору істотно залежить від температури речовини, тому в таблицях обов’язково зазначають температуру, за якої справджуються подані значення.

Реостат – це пристрій зі змінним опором, призначений для регулювання сили струму в електричному колі.

Будова двоконтактного повзункового реостату:

1, 6 – клеми;

2 – керамічний циліндр;

3 – металевий дріт (обмотка);

4 – повзунок;

5 – металевий стрижень;

 – умовне позначення на схемах

Принцип дії повзункового реостата ґрунтується на залежності опору провідника від його довжини. Пересуваючи повзунок уздовж обмотки, плавно збільшують або зменшують довжину ділянки, в якій проходить струм. У результаті опір реостата так само плавно збільшується або зменшується, а це, згідно із законом Ома, приводить до плавної зміни сили струму (настроюють гучність звуку радіоприймача, регулюють яскравість світіння лампи).

РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Обчисліть опір алюмінієвого дроту довжиною 80 см і площею поперечного перерізу 0,4 мм².

2. В освітлювальній мережі будинку використали 100 м мідного дроту, опір якого 850 мОм. Яка площа поперечного перерізу цього дроту?

3. Ніхромова спіраль для нагрівника електроплитки повинна мати електричний опір 48 Ом. Якої довжини має бути ніхромовий дріт, площею перерізу 0,2 мм², щоб виготовити таку спіраль? 

4. У лабораторних роботах використовуються мідні з’єднувальні проводи, площа перерізу яких дорівнює 2 мм². Сила струму в них досягає 2 А. Яка напруга на такому проводі, якщо його довжина дорівнює 10 см? 

Дайте відповідь на запитання

1. Як довести, що опір провідника прямо пропорційний його довжині?

2. Як залежить опір провідника від площі його поперечного перерізу?

3. За якою формулою обчислюють опір провідника?

4. Що таке питомий опір речовини?

5. Що таке реостат?

6. Які види реостатів ви знаєте? Чим вони відрізняються один від одного?

 Домашнє завдання

Вивчити § 30, Вправа № 30 (2, 4)