"Elektr qarshiligi. Maxsus elektr qarshiligi. Elektr qarshiligi va o'tkazuvchanligi

Ohm qonuni elektr zanjirlarining asosiy qonunidir. Shu bilan birga, ko'plab tabiat hodisalarini tushuntirishga imkon beradi. Misol uchun, nima uchun elektr toki simlarda o'tirgan qushlarni "urmasligini" tushunishingiz mumkin. Fizika uchun Ohm qonuni juda muhim. Uning bilimisiz barqaror elektr zanjirlarini yaratish mumkin emas yoki umuman elektronika bo'lmaydi.

Bog'liqlik I = I(U) va uning ma'nosi

Materiallarning qarshiligini kashf qilish tarixi to'g'ridan-to'g'ri oqim kuchlanishining xarakteristikasi bilan bog'liq. Bu nima? O'zgarmas elektr toki bo'lgan zanjirni olaylik va uning biron bir elementini ko'rib chiqamiz: chiroq, gaz trubkasi, metall o'tkazgich, elektrolit kolbasi va boshqalar.

Ko'rib chiqilayotgan elementga berilgan U kuchlanishini (ko'pincha V deb belgilanadi) o'zgartirib, biz u orqali o'tadigan oqim kuchining (I) o'zgarishini kuzatamiz. Natijada, biz "elementning volt-amper xarakteristikasi" deb ataladigan va uning elektr xususiyatlarining bevosita ko'rsatkichi bo'lgan I = I (U) shakliga bog'liqlikni olamiz.

Turli elementlar uchun oqim kuchlanishining xarakteristikasi boshqacha ko'rinishi mumkin. Uning eng oddiy shakli metall o'tkazgichni tekshirish orqali olinadi, bu Georg Om (1789 - 1854) qilgan.

Oqim kuchlanishining xarakteristikasi chiziqli bog'liqlik. Shuning uchun uning grafigi to'g'ri chiziqdir.

Oddiy shaklda qonun

O'tkazgichlarning oqim kuchlanish xususiyatlariga oid Ohm tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, metall o'tkazgich ichidagi oqim kuchi uning uchlaridagi potentsial farqga (I ~ U) proportsional va ma'lum bir koeffitsientga teskari proportsionaldir, ya'ni I ~ 1/R. Ushbu koeffitsient "o'tkazgichning qarshiligi" deb nomlandi va elektr qarshiligini o'lchash birligi Ohm yoki V / A dir.

Shuni ta'kidlash kerakki, yana bir narsa. Om qonuni ko'pincha zanjirlardagi qarshilikni hisoblash uchun ishlatiladi.

Qonun bayonoti

Ohm qonuni shuni ko'rsatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan bir qismidagi oqim kuchi (I) bu qismdagi kuchlanish bilan proportsional va uning qarshiligiga teskari proportsionaldir.

Shuni ta'kidlash kerakki, bu shaklda qonun faqat zanjirning bir hil bo'limi uchun haqiqiy bo'lib qoladi. Bir hil - bu elektr zanjirining oqim manbai bo'lmagan qismi. Bir hil bo'lmagan zanjirda Ohm qonunidan qanday foydalanish quyida muhokama qilinadi.

Keyinchalik, qonun elektr zanjiridagi elektrolitlar eritmalari uchun o'z kuchida qolishi eksperimental ravishda aniqlandi.

Qarshilikning jismoniy ma'nosi

Qarshilik - bu elektr tokining o'tishini oldini olish uchun materiallar, moddalar yoki vositalarning xususiyati. Miqdoriy jihatdan 1 ohm qarshilik, uning uchlarida 1 V kuchlanishli o'tkazgich o'tishga qodir ekanligini anglatadi. elektr toki quvvat 1 A.

Elektr qarshiligi

O'tkazgichning elektr tokining qarshiligi uning o'lchamlariga bog'liqligi eksperimental ravishda aniqlandi: uzunlik, kenglik, balandlik. Va shuningdek, uning shakli (shar, silindr) va u tayyorlangan material bo'yicha. Shunday qilib, masalan, bir hil silindrsimon o'tkazgichning qarshiligi formulasi quyidagicha bo'ladi: R = p * l / S.

Agar bu formulada s = 1 m 2 va l = 1 m ni qo'ysak, u holda R son jihatdan p ga teng bo'ladi. Bu erdan SIda o'tkazgichning qarshilik koeffitsienti uchun o'lchov birligi hisoblanadi - bu Ohm * m.

Qarshilik formulasida p - tomonidan aniqlanadigan qarshilik koeffitsienti kimyoviy xossalari o'tkazgich ishlab chiqarilgan material.

Ohm qonunining differentsial shaklini ko'rib chiqish uchun yana bir nechta tushunchalarni ko'rib chiqish kerak.

Ma'lumki, elektr toki har qanday zaryadlangan zarrachalarning qat'iy tartibli harakatidir. Masalan, metallarda tok tashuvchilar elektronlar, o'tkazuvchi gazlarda esa ionlardir.

Keling, barcha tok tashuvchilari bir hil bo'lganda, arzimas holatni olaylik - metall o'tkazgich. Keling, ushbu o'tkazgichdagi cheksiz kichik hajmni aqliy ravishda tanlaymiz va bu hajmdagi elektronlarning o'rtacha (drift, tartibli) tezligini u bilan belgilaymiz. Keyinchalik, n hajm birligiga tok tashuvchilarning konsentratsiyasini belgilaymiz.

Endi u vektorga perpendikulyar cheksiz kichik dS maydonni chizamiz va tezlik bo'ylab balandligi u*dt bo'lgan cheksiz kichik silindrni quramiz, bu erda dt ko'rib chiqilayotgan hajmdagi barcha oqim tezligi tashuvchilari dS maydondan o'tish vaqtini bildiradi. .

Bunday holda, elektronlar zaryadni q = n * e * u * dS * dt ga teng bo'lgan maydon orqali o'tkazadi, bu erda e elektronning zaryadidir. Shunday qilib, elektr tokining zichligi j = n * e * u vektor bo'lib, birlik maydoni orqali birlik vaqtga o'tkaziladigan zaryad miqdorini bildiradi.

Ohm qonunining differentsial ta'rifining afzalliklaridan biri shundaki, ko'pincha qarshilikni hisoblamasdan qilish mumkin.

Elektr zaryadi. Elektr maydon kuchi

Maydon kuchi elektr zaryadi bilan birga elektr nazariyasining asosiy parametridir. Bundan tashqari, ular haqida miqdoriy fikrni olish mumkin oddiy tajribalar maktab o'quvchilari uchun mavjud.

Fikrlashning soddaligi uchun biz elektrostatik maydonni ko'rib chiqamiz. Bu elektr maydoni, bu vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi. Bunday maydonni statsionar elektr zaryadlari yaratish mumkin.

Bizning maqsadlarimiz uchun sinov to'lovi ham zarur. Biz zaryadlangan jismdan foydalanamiz - shunchalik kichikki, u atrofdagi ob'ektlarda hech qanday buzilishlarni (zaryadlarni qayta taqsimlashga) qodir emas.

Keling, elektrostatik maydon ta'sirida bo'lgan fazoning bir nuqtasida ketma-ket joylashtirilgan ikkita olingan sinov zaryadini ko'rib chiqaylik. Ma'lum bo'lishicha, ayblovlar vaqt o'tishi bilan uning tomonidan doimiy ta'sirga duchor bo'ladi. F 1 va F 2 zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchlar bo'lsin.

Eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirish natijasida F 1 va F 2 kuchlari bir yoki qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilganligi va ularning F 1 / F 2 nisbati sinov zaryadlari bo'lgan fazodagi nuqtaga bog'liq emasligi aniqlandi. navbat bilan joylashtirilgan. Binobarin, F 1 / F 2 nisbati faqat zaryadlarning o'ziga xos xususiyati bo'lib, hech qanday holatda maydonga bog'liq emas.

Bu faktning kashf etilishi jismlarning elektrlanishini tavsiflash imkonini berdi va keyinchalik elektr zaryadi deb nomlandi. Shunday qilib, ta'rifga ko'ra, q 1 / q 2 = F 1 / F 2 chiqadi, bu erda q 1 va q 2 - maydonning bir nuqtasida joylashgan zaryadlarning kattaligi va F 1 va F 2 - ta'sir qiluvchi kuchlar. maydondan olingan ayblovlar bo'yicha.

Shunga o'xshash mulohazalar asosida turli zarrachalarning zaryadlari eksperimental tarzda aniqlandi. Sinov to'lovlaridan birini shartli ravishda bittaga teng nisbatda qo'yish orqali siz F 1 / F 2 nisbatini o'lchash orqali boshqa zaryadning qiymatini hisoblashingiz mumkin.

Har qanday elektr maydoni ma'lum zaryad orqali tavsiflanishi mumkin. Shunday qilib, tinch holatda birlik sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuch kuchlanish deb ataladi elektr maydoni va E bilan belgilanadi. Zaryadning ta'rifidan biz kuchlanish vektorining quyidagi shaklga ega ekanligini topamiz: E = F / q.

j va E vektorlari orasidagi munosabat. Om qonunining yana bir shakli

Shuni ham yodda tutingki, silindrning qarshiligining ta'rifi bir xil materialdan tashkil topgan simlar uchun umumlashtirilishi mumkin. Bunday holda, hudud ko'ndalang kesim qarshilik formulasidan simning kesimiga teng bo'ladi va l - uning uzunligi.

Elektr qarshiligi va o'tkazuvchanligi haqida tushuncha

Elektr toki o'tadigan har qanday jism unga ma'lum qarshilik ko'rsatadi. Supero'tkazuvchilar materialning u orqali elektr tokining o'tishiga yo'l qo'ymaslik xususiyatiga elektr qarshilik deyiladi.

Elektron nazariya metall o'tkazgichlarning elektr qarshiligining mohiyatini tushuntiradi. Erkin elektronlar o'tkazgich bo'ylab harakatlanayotganda, atomlar va boshqa elektronlarga son-sanoqsiz marta duch kelishadi va ular bilan o'zaro ta'sirlashib, muqarrar ravishda o'z energiyasining bir qismini yo'qotadilar. Elektronlar o'zlarining harakatiga qandaydir qarshilik ko'rsatadilar. Turli xil atom tuzilmalariga ega bo'lgan turli metall o'tkazgichlar elektr tokiga turli qarshilik ko'rsatadi.

Xuddi shu narsa suyuq o'tkazgichlar va gazlarning elektr tokining o'tishiga qarshiligini tushuntiradi. Ammo shuni unutmasligimiz kerakki, bu moddalarda elektronlar emas, balki molekulalarning zaryadlangan zarralari ularning harakati davomida qarshilikka duch keladi.

Qarshilik lotincha R yoki r harflari bilan belgilanadi.

Elektr qarshiligining birligi ohmdir.

Ohm - balandligi 106,3 sm bo'lgan simob ustunining qarshiligi 0 ° S haroratda 1 mm2 kesim.

Agar, masalan, o'tkazgichning elektr qarshiligi 4 ohm bo'lsa, u shunday yoziladi: R = 4 ohm yoki r = 4 ohm.

Katta qarshiliklarni o'lchash uchun megohm deb ataladigan birlik ishlatiladi.

Bir megohm bir million ohmga teng.

Supero'tkazuvchilar qarshiligi qanchalik katta bo'lsa, u elektr tokini shunchalik yomon o'tkazadi va aksincha, o'tkazgichning qarshiligi qanchalik past bo'lsa, elektr tokining bu o'tkazgich orqali o'tishi osonroq bo'ladi.

Binobarin, o'tkazgichni tavsiflash uchun (u orqali elektr tokining o'tishi nuqtai nazaridan) nafaqat uning qarshiligini, balki qarshilikning o'zaro va o'tkazuvchanligini ham hisobga olish mumkin.

Elektr o'tkazuvchanligi- materialning o'zidan elektr tokini o'tkazish qobiliyati.

O'tkazuvchanlik qarshilikning o'zaro nisbati bo'lgani uchun u 1/R bilan ifodalanadi va o'tkazuvchanlik lotincha g harfi bilan belgilanadi.

Supero'tkazuvchilar materialning, uning o'lchamlari va atrof-muhit haroratining elektr qarshiligining qiymatiga ta'siri

Turli o'tkazgichlarning qarshiligi ular ishlab chiqarilgan materialga bog'liq. Elektr qarshiligini tavsiflash turli materiallar qarshilik deb atalmish tushuncha kiritildi.

Qarshilik uzunligi 1 m va tasavvurlar maydoni 1 mm2 bo'lgan o'tkazgichning qarshiligi. Qarshilik yunon alifbosining r harfi bilan belgilanadi. Supero'tkazuvchilar ishlab chiqarilgan har bir material o'z qarshiligiga ega.

Misol uchun, misning qarshiligi 0,017, ya'ni 1 m uzunlikdagi va 1 mm2 kesimdagi mis o'tkazgich 0,017 ohm qarshilikka ega. Alyuminiyning qarshiligi 0,03, temirning qarshiligi 0,12, konstantanning qarshiligi 0,48, nikromning qarshiligi 1-1,1 ga teng.

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi uning uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir, ya'ni o'tkazgich qanchalik uzun bo'lsa, uning elektr qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi uning tasavvurlar maydoniga teskari proportsionaldir, ya'ni o'tkazgich qanchalik qalin bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik past bo'ladi va aksincha, o'tkazgich qanchalik nozik bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik katta bo'ladi.

Ushbu munosabatni yaxshiroq tushunish uchun ikkita juft aloqa tomirlarini tasavvur qiling, bir juft tomirda ingichka birlashtiruvchi trubka, ikkinchisi esa qalin. Ko'rinib turibdiki, tomirlardan biri (har bir juft) suv bilan to'ldirilgan bo'lsa, uning qalin trubka orqali boshqa idishga o'tishi ingichka trubkadan ko'ra tezroq sodir bo'ladi, ya'ni qalin naycha oqimga nisbatan kamroq qarshilikka ega bo'ladi. suvdan. Xuddi shu tarzda, elektr tokining qalin o'tkazgichdan yupqa o'tkazgichdan o'tishi osonroq, ya'ni birinchisi ikkinchisiga qaraganda kamroq qarshilik ko'rsatadi.

Elektr qarshiligi Supero'tkazuvchilarning o'tkazuvchanligi o'tkazgich ishlab chiqarilgan materialning qarshiligiga teng, o'tkazgich uzunligiga ko'paytiriladi va o'tkazgichning tasavvurlar maydoniga bo'linadi.:

R = r l/S,

Qaerda - R - o'tkazgichning qarshiligi, ohm, l - o'tkazgichning uzunligi m, S - o'tkazgichning tasavvurlar maydoni, mm 2.

Dumaloq o'tkazgichning ko'ndalang kesimi maydoni formula bo'yicha hisoblanadi:

S = p d 2/4

Qayerda p - doimiy qiymat 3,14 ga teng; d - o'tkazgichning diametri.

Va o'tkazgichning uzunligi shunday aniqlanadi:

l = S R / p,

Ushbu formula, agar formulaga kiritilgan boshqa miqdorlar ma'lum bo'lsa, o'tkazgichning uzunligini, uning kesimini va qarshiligini aniqlash imkonini beradi.

Agar o'tkazgichning tasavvurlar maydonini aniqlash kerak bo'lsa, formula quyidagi shaklni oladi:

S = r l / R

Xuddi shu formulani o'zgartirib, p ga nisbatan tenglikni yechib, o'tkazgichning qarshiligini topamiz:

R = R S / l

Oxirgi formula o'tkazgichning qarshiligi va o'lchamlari ma'lum bo'lgan, lekin uning materiali noma'lum bo'lgan va bundan tashqari, aniqlash qiyin bo'lgan hollarda qo'llanilishi kerak. ko'rinish. Buning uchun siz o'tkazgichning qarshiligini aniqlashingiz va jadvaldan foydalanib, bunday qarshilikka ega bo'lgan materialni topishingiz kerak.

Supero'tkazuvchilar qarshiligiga ta'sir qiluvchi yana bir sabab - bu harorat.

Haroratning oshishi bilan metall o'tkazgichlarning qarshiligi ortib borishi va haroratning pasayishi bilan u pasayishi aniqlandi. Sof metall o'tkazgichlar uchun qarshilikning bu o'sishi yoki kamayishi deyarli bir xil va 1 ° S uchun o'rtacha 0,4% ni tashkil qiladi. Suyuq o'tkazgichlar va uglerodning qarshiligi harorat oshishi bilan kamayadi.

Moddalar tuzilishining elektron nazariyasi harorat oshishi bilan metall o'tkazgichlarning qarshiligini oshirish uchun quyidagi tushuntirishni beradi. Isitilganda o'tkazgich qabul qiladi issiqlik energiyasi, bu muqarrar ravishda moddaning barcha atomlariga uzatiladi, buning natijasida ularning harakatining intensivligi oshadi. Atomlarning kuchayishi erkin elektronlarning yo'nalishli harakatiga katta qarshilik ko'rsatadi, shuning uchun o'tkazgichning qarshiligi ortadi. Haroratning pasayishi bilan, Yaxshiroq sharoitlar elektronlarning yo'nalishli harakati uchun va o'tkazgichning qarshiligi pasayadi. Bu qiziqarli hodisani tushuntiradi - metallarning o'ta o'tkazuvchanligi.

Supero'tkazuvchanlik, ya'ni metallarning qarshiligining nolga kamayishi juda katta salbiy harorat- 273° S, mutlaq nol deb ataladi. Mutlaq nol haroratda metall atomlari elektronlar harakatiga hech qanday xalaqit bermasdan, o‘z o‘rnida muzlab qolgandek tuyuladi.

Bugun biri eng muhim xususiyatlar Har qanday material uning elektr qarshiligidir. Bu haqiqat insoniyat tarixida misli ko'rilmagan elektr mashinalarining tarqalishi bilan izohlanadi, bu bizni atrofdagi materiallarning sun'iy va tabiiy xususiyatlariga boshqacha qarashga majbur qildi. "Elektr qarshiligi" tushunchasi issiqlik quvvati va boshqalar kabi muhim bo'lib qoldi. Bu bizni o'rab turgan mutlaqo hamma narsaga tegishli: suv, havo, metall, hatto vakuum.

Har zamonaviy odam materiallarning ushbu xususiyati haqida tushunchaga ega bo'lishi kerak. "Elektr qarshiligi nima" degan savolga faqat "elektr toki" atamasining ma'nosi ma'lum bo'lsa, javob berish mumkin. Keling, bundan boshlaylik ...

Energiyaning moddiy ko'rinishi atomdir. Hamma narsa ulardan iborat, guruhlarga bog'langan. Hozirgi jismoniy modelda aytilishicha, atom yulduz tizimining miniatyura modeliga o'xshaydi. Markazda ikki turdagi zarrachalarni o'z ichiga olgan yadro joylashgan: neytronlar va protonlar. Proton musbat elektr zaryadini olib yuradi. Yadrodan turli masofalarda manfiy zaryadga ega bo'lgan boshqa zarralar - elektronlar aylana orbitalarida aylanadi. Protonlar soni har doim elektronlar soniga to'g'ri keladi, shuning uchun umumiy zaryad nolga teng. Elektronning orbitasi (valentligi) yadrodan qanchalik uzoqda bo'lsa, uni atom tuzilishida ushlab turadigan tortishish kuchi shunchalik zaif bo'ladi.

Tok hosil qiluvchi mashinada magnit maydon uni orbitalardan chiqarib yuboradi, chunki elektronni yo'qotgan protonda "qo'shimcha" proton qolganligi sababli, tortishish kuchi qo'shnisining tashqi orbitasidan boshqa valent elektronni "yirtib tashlaydi". atom. Jarayonda materialning butun tuzilishi ishtirok etadi. Natijada, zaryadlangan zarrachalarning (musbat zaryadli atomlar va manfiy zaryadli erkin elektronlar) harakati paydo bo'ladi, bu elektr toki deb ataladi.

Tashqi orbitadagi elektronlar atomni osongina tark etadigan strukturasidagi materialga o'tkazgich deyiladi. Uning elektr qarshiligi past. Bu metallar guruhi. Misol uchun, alyuminiy va mis asosan simlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ohm qonuniga ko'ra, elektr - generator tomonidan yaratilgan kuchlanishning o'tadigan oqim kuchiga nisbati. Aytgancha, Omaxada.

Valentlik elektronlari juda kam bo'lgan yoki atomlari bir-biridan (gaz) juda uzoqda joylashgan materiallar mavjudligini taxmin qilish oson. ichki tuzilishi oqimning o'tishini ta'minlay olmaydi. Ular dielektriklar deb ataladi va elektrotexnikada o'tkazuvchan chiziqlarni izolyatsiya qilish uchun ishlatiladi. Ularning elektr qarshiligi juda yuqori.

Har bir inson nam dielektrik elektr tokini o'tkaza boshlaganini biladi. Ushbu haqiqatni hisobga olgan holda, "suvning elektr qarshiligi bormi" degan savol alohida qiziqish uyg'otadi. Bunga javob qarama-qarshidir: ha ham, yo'q ham. Yuqorida aytib o'tilganidek, agar materialda valentlik elektronlari deyarli bo'lmasa va strukturaning o'zi zarrachalardan ko'ra ko'proq bo'shliqdan iborat bo'lsa (davriy jadvalni va orbitada bitta elektronli vodorodni eslang), u holda normal sharoitlar o'tkazuvchanlik mavjud bo'lishi mumkin emas. Suv bu tavsifga juda mos keladi: biz suyuqlik deb ataydigan ikkita gazning birikmasi. Va haqiqatan ham, erigan aralashmalardan butunlay tozalangan, bu juda yaxshi dielektrik. Ammo tuz eritmalari tabiatda doimo suvda bo'lganligi sababli, ular tomonidan ta'minlanadi. Uning darajasiga eritmaning to'yinganligi va harorat ta'sir qiladi, shuning uchun savolga aniq javob bo'lishi mumkin emas, chunki suv har xil bo'lishi mumkin.

Elektr haqida ba'zi asosiy bilimlarsiz, ular qanday ishlashini tasavvur qilish qiyin elektr asboblari, nima uchun ular umuman ishlaydi, nima uchun u ishlashi uchun televizorga ulashingiz kerak, lekin chiroq qorong'ida porlashi uchun faqat kichik batareya kerak.

Va shuning uchun biz hamma narsani tartibda tushunamiz.

Elektr

Elektr- Bu tabiiy hodisa, elektr zaryadlarining mavjudligi, o'zaro ta'siri va harakatini tasdiqlovchi. Elektr birinchi marta miloddan avvalgi 7-asrda kashf etilgan. Yunon faylasufi Thales. Thales payqadiki, agar amber parchasi junga surtilsa, u engil narsalarni o'ziga jalb qila boshlaydi. Qadimgi yunoncha amber elektrondir.

Men Thalesni o'tirganini, uning gimatsiyasiga amber bo'lagini ishqalayotganini shunday tasavvur qilaman (bu jun ustki kiyim Qadimgi yunonlar orasida), keyin esa sochlar, ip parchalari, patlar va qog'oz parchalari amberga jalb qilinganidek, hayratlanarli ko'rinishga ega.

Bu hodisa deyiladi statik elektr. Ushbu tajribani takrorlashingiz mumkin. Buning uchun oddiy plastik o'lchagichni jun mato bilan yaxshilab silang va uni kichik qog'oz bo'laklariga keltiring.

Shuni ta'kidlash kerak uzoq vaqt bu hodisa o'rganilmagan. Va faqat 1600 yilda ingliz tabiatshunosi Uilyam Gilbert o'zining "Magnit, magnit jismlar va buyuk magnit - Yer haqida" inshosida elektr atamasini kiritdi. U o'z ishida elektrlashtirilgan ob'ektlar bilan o'tkazgan tajribalarini tasvirlab berdi, shuningdek, boshqa moddalarning elektrlanishi mumkinligini aniqladi.

Bundan tashqari, uch asr davomida eng ilg'or jahon olimlari Ular elektrni o'rganadilar, risolalar yozadilar, qonunlarni tuzadilar, elektr mashinalarini ixtiro qiladilar va faqat 1897 yilda Jozef Tomson elektr tokining birinchi moddiy tashuvchisi - elektronni, moddalardagi elektr jarayonlarini mumkin bo'lgan zarrachani kashf etadi.

Elektron- Bu elementar zarracha, taxminan teng manfiy zaryadga ega -1,602·10 -19 Cl (kulon). Belgilangan e yoki e -.

Kuchlanishi

Zaryadlangan zarralar bir qutbdan ikkinchi qutbga o'tishi uchun qutblar orasida hosil qilish kerak potentsial farq yoki - Kuchlanishi. Voltaj birligi - Volt (IN yoki V). Formulalar va hisob-kitoblarda kuchlanish harf bilan belgilanadi V . 1 V kuchlanishni olish uchun 1 J (Joule) ishni bajarayotganda qutblar orasiga 1 C zaryad o'tkazish kerak.

Aniqlik uchun ma'lum bir balandlikda joylashgan suv idishini tasavvur qiling. Tankdan quvur chiqadi. Tabiiy bosim ostida suv tankni quvur orqali tark etadi. Keling, suv ekanligiga rozi bo'laylik elektr zaryadi, suv ustunining balandligi (bosim) hisoblanadi Kuchlanishi, va suv oqimining tezligi elektr toki.

Shunday qilib, nisbatan ko'proq suv tankda, bosim qanchalik baland bo'lsa. Xuddi shunday, elektr nuqtai nazaridan, zaryad qancha ko'p bo'lsa, kuchlanish ham shunchalik yuqori bo'ladi.

Keling, suvni to'kishni boshlaylik, bosim pasayadi. Bular. Zaryad darajasi tushadi - kuchlanish pasayadi. Bu hodisani chiroqda kuzatish mumkin, chunki batareyalar tugashi bilan lampochka xiralashadi. E'tibor bering, suv bosimi (kuchlanish) qanchalik past bo'lsa, suv oqimi (oqim) shunchalik past bo'ladi.

Elektr toki

Elektr toki ta'sir ostida zaryadlangan zarralarning yo'naltirilgan harakatining fizik jarayonidir elektromagnit maydon yopiq elektr zanjirining bir qutbidan ikkinchisiga. Zaryad tashuvchi zarralar elektronlar, protonlar, ionlar va teshiklarni o'z ichiga olishi mumkin. Yopiq kontaktlarning zanglashiga olib bo'lmasa, oqim mumkin emas. Elektr zaryadlarini ko'tarish qobiliyatiga ega bo'lgan zarralar barcha moddalarda mavjud emas o'tkazgichlar Va yarimo'tkazgichlar. Va bunday zarrachalar bo'lmagan moddalar - dielektriklar.

Joriy birlik - Amper (A). Formulalar va hisob-kitoblarda oqim kuchi harf bilan ko'rsatilgan I . Elektr zanjiridagi nuqtadan 1 sekundda 1 kulonlik (6,241·10 18 elektron) zaryad o'tganda 1 Amperlik tok hosil bo'ladi.

Keling, suv-elektr o'xshashligini yana bir bor ko'rib chiqaylik. Faqat endi ikkita tankni olib, ularni teng miqdorda suv bilan to'ldiramiz. Tanklar orasidagi farq - chiqish trubasining diametri.

Keling, kranlarni ochamiz va chap tankdan suv oqimi o'ngdan ko'ra ko'proq (quvurning diametri kattaroq) ekanligiga ishonch hosil qilamiz. Ushbu tajriba oqim tezligining quvur diametriga bog'liqligining aniq dalilidir. Endi ikkita oqimni tenglashtirishga harakat qilaylik. Buning uchun o'ng tankga suv (zaryad) qo'shing. Bu ko'proq bosim (kuchlanish) beradi va oqim tezligini oshiradi (oqim). Elektr zanjirida quvur diametri qarshilik.

O'tkazilgan tajribalar o'rtasidagi bog'liqlikni aniq ko'rsatib turibdi Kuchlanishi, elektr toki urishi Va qarshilik. Qarshilik haqida biroz keyinroq gaplashamiz, lekin endi elektr tokining xususiyatlari haqida yana bir necha so'z.

Agar kuchlanish o'z polaritesini ortiqcha minusga o'zgartirmasa va oqim bir yo'nalishda oqsa, bu D.C. va mos ravishda doimiy bosim. Agar kuchlanish manbai o'z polaritesini o'zgartirsa va oqim avval bir yo'nalishda, keyin boshqa yo'nalishda oqsa, bu allaqachon o'zgaruvchan tok Va AC kuchlanish. Maksimal va minimal qiymatlar (grafikda quyidagicha ko'rsatilgan Io ) - Bu amplituda yoki eng yuqori oqim qiymatlari. Uy rozetkalarida kuchlanish o'z polaritesini sekundiga 50 marta o'zgartiradi, ya'ni. oqim u erda va u erda tebranadi, ma'lum bo'lishicha, bu tebranishlarning chastotasi 50 Gerts yoki qisqacha 50 Hz. Ba'zi mamlakatlarda, masalan, AQShda, chastota 60 Gts ni tashkil qiladi.

Qarshilik

Elektr qarshiligi – jismoniy miqdor, bu oqimning o'tishiga to'sqinlik qilish (qarshilik) uchun o'tkazgichning xususiyatini belgilaydi. Qarshilik birligi - ohm(belgilangan ohm yoki yunoncha omega harfi Ω ). Formulalar va hisob-kitoblarda qarshilik harf bilan ko'rsatilgan R . Supero'tkazuvchilar 1 V kuchlanish qo'llaniladigan va 1 A oqim oqadigan qutblariga 1 ohm qarshilikka ega.

Supero'tkazuvchilar tokni boshqacha o'tkazadilar. Ularning o'tkazuvchanlik birinchi navbatda o'tkazgichning materialiga, shuningdek, kesma va uzunlikka bog'liq. Kesma qanchalik katta bo'lsa, elektr o'tkazuvchanligi shunchalik yuqori bo'ladi, lekin uzunligi qanchalik uzun bo'lsa, o'tkazuvchanlik shunchalik past bo'ladi. Qarshilik o'tkazuvchanlikning teskari tushunchasidir.

Misol sifatida sanitariya-tesisat modelini ishlatib, qarshilik trubaning diametri sifatida ifodalanishi mumkin. U qanchalik kichik bo'lsa, o'tkazuvchanlik qanchalik yomon bo'lsa va qarshilik shunchalik yuqori bo'ladi.

Supero'tkazuvchilarning qarshiligi, masalan, oqim orqali o'tayotganda o'tkazgichning isishida namoyon bo'ladi. Bundan tashqari, oqim qanchalik katta bo'lsa va o'tkazgichning kesimi qanchalik kichik bo'lsa, isitish shunchalik kuchli bo'ladi.

Quvvat

Elektr quvvati elektr energiyasini konvertatsiya qilish tezligini belgilovchi fizik miqdordir. Misol uchun, siz bir necha marta eshitgansiz: "Lampochka juda ko'p vatt". Bu lampochkaning ish paytida vaqt birligi uchun iste'mol qiladigan quvvati, ya'ni. ma'lum tezlikda bir turdagi energiyani boshqasiga aylantirish.

Elektr energiyasi manbalari, masalan, generatorlar ham quvvat bilan tavsiflanadi, lekin allaqachon vaqt birligida ishlab chiqariladi.

Quvvat bloki - vatt(belgilangan V yoki V). Formulalar va hisob-kitoblarda kuch harf bilan ko'rsatilgan P . Muqobil oqim davrlari uchun atama ishlatiladi To'liq quvvat, birlik - Volt-amperlar (VA yoki V·A), harf bilan belgilanadi S .

Va nihoyat, taxminan Elektr zanjiri . Ushbu sxema elektr tokini o'tkazishga qodir va shunga mos ravishda o'zaro bog'langan elektr komponentlarining ma'lum bir to'plamidir.

Ushbu rasmda biz ko'rib turganimiz asosiy elektr moslamasi (chiroq). Past kuchlanish U(B) turli qarshilikka ega bo'lgan o'tkazgichlar va boshqa komponentlar orqali elektr energiyasi (batareyalar) manbai 4,59 (220 ovoz)

Fizikada elektr qarshilik - bu o'tkazgichning elektr tokining oqishini oldini olish qobiliyatini tavsiflovchi jismoniy miqdor.

Elektr qarshiligi nima

Har bir tananing, har bir moddaning elektr qarshiligi bor. Agar siz bir xil kuchlanishni turli jismlarga qo'llasangiz, ular orqali turli xil oqimlar oqadi, chunki ular turli qarshilikka ega. Shunday moddalar mavjudki, ular orqali oqim umuman o'tmaydi. Bunday moddalar dielektriklar, elektr tokini o'tkazuvchi moddalar esa o'tkazgichlar deyiladi.

Ma'lumki, oqim elektronlarning yo'naltirilgan harakatidir. Kuchlanish manbasining manfiy qutbidan elektronlar o'tkazgichga kiradi va u erda o'tkazgich molekulasidan boshqa elektronlarni urib, o'z o'rnini egallaydi. Elektronlar tayoqchani molekuladan molekulaga o'tayotganga o'xshaydi.

Bundan tashqari, o'tkazgichlarda ham biron bir maxsus atom bilan bog'liq bo'lmagan o'zlarining erkin elektronlari mavjud. Bu barcha zarralar o'tkazgich bo'ylab harakatlanadi. Supero'tkazuvchilar bo'ylab erkin elektronlar mavjud bo'lganligi sababli, kuchlanish qo'llanilganda, elektronlar bir zumda musbat qutbga etib boradi.

Molekulalar turli moddalar elektronlarini har xil kuchga ega tutadi. Masalan, misdan ko'ra oltindan zarrachalarni urib tushirish osonroq va unda ko'proq erkin elektronlar mavjud, ya'ni oltinning qarshiligi kamroq. Dielektrik molekulalar o'z elektronlarini juda istaksiz ravishda beradilar, shuning uchun ular orqali oqim o'tmaydi.

Qarshilik qiymatini qanday aniqlash mumkin

Supero'tkazuvchilarning oqim o'tishiga qarshilik ko'rsatish qobiliyati qarshilik deb ataladi va R harfi bilan belgilanadi. Qarshilik oqim va kuchlanish bilan qattiq bog'liq. Agar qarshilik R bo'lgan o'tkazgichning uchlariga U kuchlanish qo'llanilsa, u orqali I oqim o'tadi R = U/ I. Bu Ohm qonuni deb ataladi.

Omaha shahrida. 1 Ohm - bu 1 Volt kuchlanishda 1 Amperlik oqim o'tadigan qarshilik.

Har qanday o'tkazgich qarshilik r bilan tavsiflanadi. Har bir o'tkazgich uchun bu qiymat ma'lumotnomalarda ko'rsatilgan; O'ziga xos qarshilik - uzunligi l = 1 m va tasavvurlar maydoni S = 1 kv.m bo'lgan o'tkazgich ega bo'lgan qarshilik. Bu qarshilik R=rl/S ekanligini bildiradi. Supero'tkazuvchilar qanchalik uzun bo'lsa, qarshilik shunchalik katta bo'ladi va tasavvurlar maydoni oshgani sayin qarshilik kamayadi.

Shuni yodda tutish kerakki, o'tkazgich qizdirilganda qarshilik kuchayadi, soviganida esa, aksincha, kamayadi. Mutlaq nol (-273 ° C) da qarshilik nolga yaqin. Bu hodisa supero'tkazuvchanlik deb ataladi. Ma'lumotnomalarda ko'rsatilgan qarshilik bilan o'lchanadi normal sharoitlar, ya'ni. xona haroratida.

Ichki va tashqi qarshilik

Faqat o'tkazgichlar va elementlar qarshilikka ega emas elektr diagrammalari, balki kuchlanish manbalari ham. Manbaning o'z qarshiligi r ichki deb ataladi va yuk qarshiligi R tashqi deb ataladi. Manbadan yuk orqali oqim I minusdan plyusga, manba ichida esa ortiqcha dan minusga o'tadi, ya'ni. yuk oqimi manba ichidagi oqimga teng.

Agar manbaning qutblarida E kuchlanish mavjud bo'lsa, u holda uni E = IR + Ir formulasi bilan aniqlash mumkin. Bu yerdan siz ham ichki, ham tashqi qarshilikni hisoblashingiz mumkin.