Електричний опір провідника і струму

 

Електрична величина сили струму в тому чи іншому провіднику залежить не тільки від прикладеної напруги (різниці потенціалів електричного поля) в ньому. Вона також ще залежить від конкретного провідника: від його розмірів, форми, матеріалу. При однаковій напрузі сила струму в різних провідниках теж будуть різною.

Давайте подивимося на наступний приклад електричного опору Ом провідника (струму). Припустимо, у нас є мідний дріт, у якій довжина 100 метрів, і поперечний переріз 4 кв.мм. Підключимо до її кінців електричну напругу з величиною в 1 вольт. Сила струму в цьому ланцюзі буде близько 2,2 ампера. Разом із тим і напрузі, в подібній дроті, але зробленої з заліза, сила струму вже буде 0,44 ампера, а з ніхрому (сплав заліза, нікелю і хрому) – 0,03 ампера. Як ми бачимо мідь, ніхром і залізо мають різне електричний опір Ом (струму). Опір провідника, такого як мідь – мало, заліза – більше, ніхрому – ще більше.

За основну одиницю виміру електричного опору прийнято вважати такий опір провідника, в якому створюється сила струму в 1 ампер при величині напруги в 1 вольт. Це електричний опір провідника називається 1 Ом. Ми з’ясували, що сила струму прямо залежить від прикладеної напруги на кінці провідника і від самого електричного опору Ом провідника. Врахуйте, чим більше різниця потенціалів (прикладена напруга), тим вище струм, а чим вище опір Ом, тим ток буде менше.

Для того щоб дізнатися величину сили електричного струму, слід поділити чинне напруга (на клемах електричного опору провідника, ділянки кола, елемента і т.д.) на наявне опір даного провідника. На практиці, як правило, струм і напругу не підраховують (хіба що для порівняння або зразкового значення), а безпосередньо вимірюють тестером (амперметром і вольтметром). Ну, а знаючи силу струму і напругу, неважко вирахувати електричний опір провідника Ом.

Електричний опір (Ом) = напруга (В) / ток (А)

Електричний опір мають не тільки одні метали, а також і всі інші тіла. Найбільшим опором володіє гума, кварц, фарфор, скло і т.д. З цих матеріалів роблять електричні ізолятори. У випадку, якби в цих ізоляторах зовсім не було вільних електричних зарядів (іонів і електронів), то електричний опір струму їх було б абсолютно нескінченним. Навіть найвище значення напруги в ізоляторах не викликало б струму. Насправді таких ідеальних ізоляторів не існує.

У будь-якому діелектричному ізоляторі є деяка кількість відірвалися електронів та іонів від своїх місць. З цієї причини при накладенні електричного поля на ізолятори з’являється струм. Токи в діелектричних ізоляторах настільки малі, що навіть при дуже високих електричній напрузі їх можна виявити тільки за допомогою дуже чутливих пристроїв. Кількість вільних електричних зарядів в ізоляторах набагато менше, ніж в напівпровідниках, і ще менше, ніж в металах.

В електротехніці використовуються і провідники, і напівпровідники, і ізолятори. Метали застосовуються як провідники електричного струму. Але для передачі електричної енергії буде недостатньо просто зв’язати електростанцію і споживача енергії металевим дротом. Необхідно ще закрити для електричних зарядів різні обхідні шляхи. В іншому випадку струм потече через наявні опорні стовпи ліній, через саму землю, через різні металеві корпуси установок, двигунів і т.д. Для того щоб все-таки цього уникнути, ланцюг слід ізолювати діелектриками. Напівпровідники широко використовуються в електроніки та радіотехніки.

Посилання на основну публікацію