Сопротивление, удельное сопротивление и закон Ома
Введено| English | Значение |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | сопротивление |
| resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ | удельное сопротивление |
| ohms/əʊmz/ | ом |
Почему тонкий провод нагревается, а толстый остается холодным?
- Пропустите тот же ток через тонкий провод, и он быстро нагреется.
- Тонкий провод сильнее препятствует потоку — у него больше сопротивления.
- Сопротивление — это то, насколько компонент затрудняет прохождение заряда.
- Две концепции лежат в основе этого урока: закон Ома и удельное сопротивление.
Закон Ома: V = IR
- Для многих материалов напряжение и ток пропорциональны: $V = IR$.
- Константа $R$ — это сопротивление, измеряемое в омах ($\Omega$).
- На графике $I$–$V$ это прямая линия, проходящая через начало координат.
- Преобразованная формула: большее сопротивление означает меньший ток при данном напряжении.
Отследите линию I–V
Изменяйте напряжение на резисторе и наблюдайте, как ток следует прямой линией.
Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление как:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$V = IR$ для омического прибора.
Источник $9\ \text{V}$ вызывает ток $3\ \text{A}$ через резистор. Найдите $R$ (в Ом).
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$R = V/I = 9/3 = 3\ \Omega$.
Удельное сопротивление: материал и форма
- Сопротивление зависит от формы провода и его материала: $R = \dfrac{\rho L}{A}$.
- Удельное сопротивление $\rho$ — это собственное opposition материала потоку.
- Длиннее провод → больше сопротивления; толще провод (больший $A$) → меньше.
- Медь имеет низкое $\rho$ (хороший проводник); нихром имеет высокое $\rho$ (нагревательный элемент).
При использовании $R = \rho L/A$ более длинный и тонкий провод имеет:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Большая длина и меньшая площадь сечения оба увеличивают $R = \rho L/A$.
Собственное сопротивление материала току, обозначаемое $\rho$, — это его ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Удельное сопротивление $\rho$ — свойство материала в $R = \rho L/A$.
Омические и неомические устройства
- Омические устройства сохраняют постоянное $R$ — прямая $I$–$V$ линия.
- Неомические устройства (лампочка, диод) искривляют линию.
- Нить лампы нагревается, поэтому ее сопротивление возрастает с ростом тока.
- Всегда проверяйте, является ли $R$ действительно постоянным, прежде чем слепо использовать $V = IR$.
Нить накала лампы неомическая — её сопротивление растет при нагреве.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Горячая нить имеет большее сопротивление, поэтому её линия I–V изогнута.
Выберите все верные утверждения о сопротивлении.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Омическое V=IR, R=ρL/A, у металлов растет с температурой. Лампы и диоды — неомические.
Температура имеет значение
- В металлах более горячие атомы сильнее толкают электроны.
- Поэтому сопротивление металла увеличивается с температурой.
- Именно поэтому холодное сопротивление лампы значительно ниже, чем сопротивление светящейся нити.
- Некоторые материалы ведут себя наоборот, а некоторые теряют всё сопротивление (сверхпроводники).
Батарея $12\ \text{V}$ вызывает ток $3\ \text{A}$ через резистор. Найдите $R$.
- $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega$.
- Удвойте напряжение, и (если устройство омическое) ток тоже удвоится.
Закон Ома $V = IR$ справедлив только для омических устройств с постоянным $R$. Лампочка или диод являются неомическими — их сопротивление меняется, поэтому график $I$–$V$ представляет собой кривую, а не прямую. Не предполагайте фиксированного $R$ для таких устройств.
Сопротивление противодействует току: Закон Ома $V = IR$ (омы), прямая $I$–$V$ линия для омических устройств. Удельное сопротивление дает $R = \rho L/A$ — длиннее и тоньше означает больше сопротивления. В металлах сопротивление возрастает с температурой.