Розрахунок опору провідника
Знаючи про причини електричного опору, можна зробити висновок, що опір залежить від розмірів провідника (довжини і товщини) і від матеріалу, з якого він виготовлений. Досвід підтверджує цей висновок.
На малюнку 262 зображено установка для проведення такого досвіду. У ланцюг джерела струму по черзі включають різні провідники, наприклад:
- нікелінові дроту однакової товщини, але різної довжини;
- нікелінові дроту однакової довжини, але різної товщини (різної площі поперечного перерізу);
- нікелінову і нихромовую дроту однакової довжини і товщини.
Силу струму в ланцюзі вимірюють амперметром, напруга - вольтметром.
Знаючи напругу на кінцях провідника і силу струму в ньому, згідно із законом Ома можна визначити опір кожного з провідників.
Залежність опору провідника від його розмірів і матеріалу вперше на дослідах вивчив Ом. Він встановив, що опір прямо пропорційно довжині провідника. обернено пропорційно площі його поперечного перерізу і залежить від матеріалу провідника.
Опір провідника довжиною 1 м, площею поперечного перерізу 1 м2 називається питомим опором. Введемо буквені позначення: р - питомий опір, I - довжина і S - площа поперечного перерізу провідника. Тоді опір провідника R виразиться формулою:
З цієї формули можна визначити одиницю питомого опору:
од. p = од. R * од. S / од. l
Так як од. R = 1 Ом, од. S = 1 м2, од. l = 1 м, то одиницею питомого опору буде:
1 Ом * 1 м2 / 1 м, або 1 Ом * м
Зручніше висловлювати площа поперечного перерізу провідника в квадратних міліметрах, так як вона найчастіше буває невеликий. Тоді одиницею питомого опору буде:
Цією одиницею ми і будемо користуватися надалі.
У таблиці 13 наведені значення питомих опорів деяких речовин при 20 ° С. (Температура вказана тому, що опір провідника зі зміною температури змінюється.)
З усіх металів найменшим питомим опором володіють срібло і мідь. Отже, срібло і мідь - кращі провідники електрики.
При проводці електричних ланцюгів використовують алюмінієві, мідні та залізні дроти.
Питання. 1. Як залежить опір провідника від його довжини і від площі поперечного перерізу? 2. Як показати на досвіді залежність опору провідника від його довжини, площі поперечного перерізу і матеріалу? 3. Що називається питомим опором провідника? 4. За якою формулою можна розраховувати опір провідників? 5. В яких одиницях вимірюється питомий опір провідника? 6. Які з металів, наведених у таблиці 13, володіють найменшим питомим опором? 7. З якого матеріалу виготовляють провідники, що застосовуються на практиці?