Ом — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ом (русское обозначение: Ом; международное обозначение: Ω) — единица измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ). Ом равен электрическому сопротивлению участка электрической цепи, между концами которого протекает постоянный электрический ток силой 1 ампер при напряжении на концах цепи 1 вольт[1].
Единица названа в честь немецкого учёного Георга Симона Ома. В Международную систему единиц (СИ) ом введён решением XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году одновременно с принятием системы СИ в целом[2].
В соответствии с правилами СИ, касающимися производных единиц, названных по имени учёных, наименование единицы ом пишется со строчной буквы, а её обозначение — с заглавной.
Через основные единицы ом выражается:
- Ом=кг⋅м2А2⋅с3.{\displaystyle {\mbox{Ом}}={\dfrac {{\mbox{кг}}\cdot {\mbox{м}}^{2}}{{\mbox{А}}^{2}\cdot {\mbox{с}}^{3}}}.}
Единицей, обратной ому, является сименс — единица измерения электрической проводимости в СИ.
Хотя в Юникоде и присутствует значок ома (Ω, Ohm sign, U+2126), но его каноническим разложением[3] является заглавная греческая буква омега (Ω, U+03A9), то есть эти два символа должны быть неразличимы с точки зрения пользователя. Рекомендуется для обозначения ома использовать омегу.[4]
Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.
| Кратные | Дольные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| величина | название | обозначение | величина | название | обозначение | ||
| 101 Ом | декаом | даОм | daΩ | 10−1 Ом | дециом | дОм | dΩ |
| 102 Ом | гектоом | гОм | hΩ | 10−2 Ом | сантиом | сОм | cΩ |
| 103 Ом | килоом | кОм | kΩ | 10−3 Ом | миллиом | мОм | mΩ |
| 106 Ом | мегаом | МОм | MΩ | 10−6 Ом | микроом | мкОм | µΩ |
| 109 Ом | гигаом | ГОм | GΩ | 10−9 Ом | наноом | нОм | nΩ |
| 1012 Ом | тераом | ТОм | TΩ | 10−12 Ом | пикоом | пОм | pΩ |
| 10 | петаом | ПОм | PΩ | 10−15 Ом | фемтоом | фОм | fΩ |
| 1018 Ом | эксаом | ЭОм | EΩ | 10−18 Ом | аттоом | аОм | aΩ |
| 1021 Ом | зеттаом | ЗОм | ZΩ | 10−21 Ом | зептоом | зОм | zΩ |
| 1024 Ом | иоттаом | ИОм | YΩ | 10−24 Ом | иоктоом | иОм | yΩ |
| применять не рекомендуется не применяются или редко применяются на практике | |||||||
Реактивное сопротивление — Википедия
В электрических и электронных системах реактивное сопротивление (также реактанс) — это сопротивление элемента схемы, вызванное изменением тока или напряжения из-за индуктивности или ёмкости этого элемента. Понятие реактивного сопротивления аналогично электрическому сопротивлению, но оно несколько отличается в деталях.
В векторном анализе реактивное сопротивление используется для вычисления амплитудных и фазовых изменений синусоидального переменного тока, проходящего через элемент цепи. Обозначается символом X{\displaystyle \scriptstyle {X}}. Идеальный резистор имеет нулевое реактивное сопротивление, тогда как идеальные катушки индуктивности и конденсаторы имеют нулевое сопротивление — то есть, реагируют на ток только по наличию реактивного сопротивления. Величина реактивного сопротивления индуктора увеличивается пропорционально увеличению частоты, в то время как величина реактивного сопротивления конденсатора уменьшается пропорционально увеличению частоты.
Конденсатор состоит из двух проводников, разделённых изолятором, также известным как диэлектрик.
Ёмкостное сопротивление — это сопротивление изменению напряжения на элементе. Ёмкостное сопротивление XC{\displaystyle \scriptstyle {X_{C}}} обратно пропорционально частоте сигнала f{\displaystyle \scriptstyle {f}} (или угловой частоты ω) и ёмкости C{\displaystyle \scriptstyle {C}}
В литературе существует два варианта определения реактивного сопротивления для конденсатора. Одним из них является использование единого понятия реактивного сопротивления в качестве мнимой части полного сопротивления, и, в этом случае, реактивное сопротивление конденсатора является отрицательным числом[1][2][3]:
- XC=−1ωC=−12πfC{\displaystyle X_{C}=-{\frac {1}{\omega C}}=-{\frac {1}{2\pi fC}}}.
Другой выбор состоит в том, чтобы определить ёмкостное сопротивление как положительное число[4][5][6],
- XC=1ωC=12πfC{\displaystyle X_{C}={\frac {1}{\omega C}}={\frac {1}{2\pi fC}}}.
В этом случае нужно помнить о добавлении отрицательного знака к импедансу то есть Zc=−jXc{\displaystyle Z_{c}=-jX_{c}}.
На низких частотах конденсатор эквивалентен разомкнутой цепи, если в диэлектрике ток не течёт.
Постоянное напряжение, приложенное к конденсатору, вызывает накопление положительного заряда на одной обкладке и накопление отрицательного заряда на другой обкладке; электрическое поле за счёт накопленного заряда является источником который противодействует току. Когда потенциал, связанный с зарядом, точно уравновешивает приложенное напряжение, ток падает до нуля.
Приводимый в действие источником переменного тока (идеальный источник переменного тока), конденсатор будет накапливать только ограниченное количество заряда, прежде чем разность потенциалов изменит полярность и заряд вернётся к источнику. Чем выше частота, тем меньше накапливается заряд и тем меньше противодействие току.
Индуктивное реактивное сопротивление — это свойство, проявляемое индуктивностью, и индуктивное реактивное сопротивление существует благодаря тому, что электрический ток создаёт вокруг него магнитное поле. В контексте цепи переменного тока (хотя эта концепция применяется при любом изменении тока), это магнитное поле постоянно изменяется в результате изменения тока, который меняется во времени. Именно это изменение магнитного поля создаёт другой электрический ток в том же проводе (противо-ЭДС), в направлении, противоположном потоку тока, изначально ответственного за создание магнитного поля. Это явление известно как закон Ленца. Следовательно,
Для идеальной катушки индуктивности в цепи переменного тока сдерживающее влияние на изменение протекания тока приводит к задержке или сдвигу фаз переменного тока относительно переменного напряжения. В частности, идеальная индуктивность (без сопротивления) вызовет отставание тока от напряжения на четверть цикла или на 90°.
В электроэнергетических системах индуктивное реактивное сопротивление (и ёмкостное реактивное сопротивление, однако индуктивное реактивное сопротивление более распространено) может ограничивать пропускную способность линии электропередач переменного тока, поскольку мощность не передаётся полностью, когда напряжение и ток находятся в противофазе (подробно описано выше). То есть ток будет течь для противофазной системы, однако реальная мощность в определённые моменты времени не будет передаваться, потому что будут моменты, в течение которых мгновенный ток будет положительным, а мгновенное напряжение отрицательным, или наоборот, подразумевая отрицательную мощность передачи. Следовательно, реальная работа не выполняется, когда передача энергии является «отрицательной». Однако ток всё ещё течёт, даже когда система находится в противофазе, что приводит к нагреву линий электропередачи из-за протекания тока. Следовательно, линии электропередачи могут только сильно нагреваться (иначе они физически сильно прогибаются из-за тепла, расширяющего металлические линии электропередачи), поэтому операторы линий электропередачи имеют «потолок» в отношении величины тока, который может протекать через данную линию, и чрезмерное индуктивное сопротивление ограничивает мощность линии. Поставщики электроэнергии используют конденсаторы для сдвига фазы и минимизации потерь в зависимости от схемы использования.
Индуктивное реактивное сопротивление XL{\displaystyle \scriptstyle {X_{L}}} пропорционально частоте синусоидального сигнала f{\displaystyle \scriptstyle {f}} и индуктивности L{\displaystyle \scriptstyle {L}}, которая зависит от геометрических размеров и формы индуктивности.
- XL=ωL=2πfL{\displaystyle X_{L}=\omega L=2\pi fL}
Средний ток, протекающий через индуктивность L{\displaystyle \scriptstyle {L}} последовательно с синусоидальным источником переменного напряжения среднеквадратичной амплитуды A{\displaystyle \scriptstyle {A}} и частоты f{\displaystyle \scriptstyle {f}} равен:
- IL=AωL=A2πfL{\displaystyle I_{L}={A \over \omega L}={A \over 2\pi fL}}.
Поскольку прямоугольная волна (источник прямоугольного сигнала) имеет несколько амплитуд на синусоидальных гармониках (согласно теореме Фурье), средний ток, протекающий через индуктивность L{\displaystyle \scriptstyle {L}}, включенную последовательно с прямоугольным источником переменного напряжения среднеквадратичной амплитуды A{\displaystyle \scriptstyle {A}} и частоты f{\displaystyle \scriptstyle {f}}, равен:
- IL=Aπ28ωL=Aπ16fL{\displaystyle I_{L}={A\pi ^{2} \over 8\omega L}={A\pi \over 16fL}}
создавая иллюзию как если бы реактивное сопротивление прямоугольной волны на 19 % меньше XL=16πfL{\displaystyle X_{L}={16 \over \pi }fL} , чем реактивное сопротивление синусоидального сигнала с той же частотой:
Любой проводник конечных размеров имеет индуктивность; индуктивность обычно делается из электромагнитных катушек, состоящих из множества витков провода. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея возникает противоэдс E{\displaystyle \scriptstyle {\mathcal {E}}} (ток, противоположный напряжению) в проводнике из-за скорости изменения плотности магнитного потока B{\displaystyle \scriptstyle {B}} через токовую петлю.
- E=−dΦBdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-{{d\Phi _{B}} \over dt}}
А для индуктивности состоящей из N{\displaystyle \scriptstyle N} витков соответственно
- E=−NdΦBdt{\displaystyle {\mathcal {E}}=-N{d\Phi _{B} \over dt}}
Противо-ЭДС — это источник противодействия току. Постоянный ток имеет нулевую скорость изменения и рассматривает катушку индуктивности как обычный проводник (так как она сделано из материала с низким удельным сопротивлением). Переменный ток имеет усреднённую по времени скорость изменения, которая пропорциональна частоте, что вызывает увеличение индуктивного сопротивления с частотой.
Как реактивное сопротивление X{\displaystyle \scriptstyle {X}} так и обычное сопротивление R{\displaystyle \scriptstyle {R}} компоненты импеданса Z{\displaystyle \scriptstyle {Z}}.
- Z=R+jX{\displaystyle Z=R+jX}
где:
Когда и конденсатор и индуктор соединены последовательно в цепь, их вклады к полному импедансу цепи противоположны. Ёмкостное сопротивление XC{\displaystyle \scriptstyle {X_{C}}}, и индуктивное сопротивление XL{\displaystyle \scriptstyle {X_{L}}},
вносят свой вклад в общее реактивное сопротивление X{\displaystyle \scriptstyle {X}} в виде суммы
- X=XL+XC=ωL−1ωC{\displaystyle {X=X_{L}+X_{C}=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}}}
где:
- XL{\displaystyle \scriptstyle {X_{L}}} — индуктивное сопротивление, измеряемое в омах;
- XC{\displaystyle \scriptstyle {X_{C}}} — ёмкостное сопротивление, измеряемое в омах;
- ω{\displaystyle \omega } — угловая частота, 2π{\displaystyle 2\pi } умноженная на частоту в Гц.
Отсюда:[3]
- if X>0{\displaystyle \scriptstyle X>0}, то реактанс имеет вид индуктивности;
- if X=0{\displaystyle \scriptstyle X=0}, импеданс чисто реальный;
- if X<0{\displaystyle \scriptstyle X<0}, то реактанс имеет вид ёмкости.
Замечание, в случае определения XL{\displaystyle \scriptstyle {X_{L}}} и XC{\displaystyle \scriptstyle {X_{C}}} как положительный величин, то формула меняет знак на отрицательный:[5]
- X=XL−XC=ωL−1ωC{\displaystyle {X=X_{L}-X_{C}=\omega L-{\frac {1}{\omega C}}}},
но конечное значение одинаково.
Фазовые отношения[править | править код]
Фаза напряжения на чисто реактивном устройстве (конденсатор с бесконечным сопротивлением или индуктивности с нулевым сопротивлением) отстаёт от тока на π/2{\displaystyle \scriptstyle {\pi /2}} радиан для ёмкостного сопротивления и опережает ток на π/2{\displaystyle \scriptstyle {\pi /2}} радиан для индуктивного сопротивления. Без знания сопротивления и реактивного сопротивления невозможно определить соотношение между напряжением и током.
- Z~C=1ωCej(−π2)=j(−1ωC)=jXCZ~L=ωLejπ2=jωL=jXL{\displaystyle {\begin{aligned}{\tilde {Z}}_{C}&={1 \over \omega C}e^{j(-{\pi \over 2})}=j\left({-{\frac {1}{\omega C}}}\right)=jX_{C}\\{\tilde {Z}}_{L}&=\omega Le^{j{\pi \over 2}}=j\omega L=jX_{L}\quad \end{aligned}}}
Для реактивной компоненты синусоидальное напряжение на компоненте находится в квадратуре (разность фаз π/2{\displaystyle \scriptstyle {\pi /2}}) с синусоидальным током через компонент. Компонент попеременно поглощает энергию из контура и затем возвращает энергию в контур, таким образом, чистое реактивное сопротивление не рассеивает мощность.
- Shamieh C. и McComb G., Electronics for Dummies, John Wiley & Sons, 2011.
- Мид Р., Основы электроники, Cengage Learning, 2002.
- Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949]. Сирс и Земанский университет физики (11-е изд.). Сан-Франциско : Эддисон Уэсли . ISBN Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949]. Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2004) [1949].
- ↑ 1 2 Irwin, D. (2002). Basic Engineering Circuit Analysis, page 274. New York: John Wiley & Sons, Inc.
- ↑ Hayt, W.H., Kimmerly J.E. (2007). Engineering Circuit Analysis, 7th ed., McGraw-Hill, p. 388
- ↑ 1 2 Glisson, T.H. (2011). Introduction to Circuit Analysis and Design, Springer, p. 408
- ↑ Horowitz P., Hill W. (2015). The Art of Electronics, 3rd ed., p. 42
- ↑ 1 2 Hughes E., Hiley J., Brown K., Smith I.McK., (2012). Hughes Electrical and Electronic Technology, 11th edition, Pearson, pp. 237—241
- ↑ Robbins, A.H., Miller W. (2012). Circuit Analysis: Theory and Practice, 5th ed., Cengage Learning, pp. 554—558
Конспект «Электрическое сопротивление» — УчительPRO
«Электрическое сопротивление.
Удельное электрическое сопротивление»
Собрав электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, амперметра, вольтметра, ключа, можно показать, что сила тока (I), протекающего через резистор, прямо пропорциональна напряжению (U) на его концах: I — U. Отношение напряжения к силе тока U/I — есть величина постоянная.
Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника (резистора), по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника, или просто сопротивлением. Обозначается сопротивление буквой R.
Электрическое сопротивление (R) – это физическая величина, равную отношению напряжения (U) на концах проводника к силе тока (I) в нём. R = U/I. Единица измерения сопротивления – Ом (1 Ом).
Один Ом — сопротивление такого проводника, в котором сила тока равна 1А при напряжении на его концах 1В: 1 Ом = 1 В / 1 А.
Причина того, что проводник обладает сопротивлением, заключается в том, что направленному движению электрических зарядов в нём препятствуют ионы кристаллической решетки, совершающие беспорядочное движение. Соответственно, скорость направленного движения зарядов уменьшается.
Удельное электрическое сопротивление
Электрическое сопротивление (R) прямо пропорционально длине проводника (l), обратно пропорционально площади его поперечного сечения (S) и зависит от материала проводника. Эта зависимость выражается формулой: R = p*l/S
р — это величина, характеризующая материал, из которого сделан проводник. Она называется удельным сопротивлением проводника, её значение равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2.
Единицей удельного сопротивления проводника служит: [р] = 1 0м • 1 м2 / 1 м. Часто площадь поперечного сечения измеряют в мм2, поэтому в справочниках значения удельного сопротивления проводника приводятся как в Ом • м так и в Ом • мм2 / м.
Изменяя длину проводника, а следовательно его сопротивление, можно регулировать силу тока в цепи. Прибор, с помощью которого это можно сделать, называется реостатом.
Конспект урока «Электрическое сопротивление. Удельное электрическое сопротивление».
Следующая тема: «Закон Ома. Соединение проводников».
Показать резисторы на схеме. | Весёлый Карандашик
Стремление к большим познаниям окружающего мира у современного человека вызывает желание к получению полной информации о неизвестном. Вся информация о мире нашем доступна нам никогда не будет, с каким бы напором мы к этому не стремились. Сама природа не хочет этого. Как бы между нами и ней установлено некое сопротивление, изменяющее ход и направление нашего мышления.
Подобные обстоятельства наблюдаются при движении электрического тока по проводнику, которое стремится достигнуть своей цели по пути наименьшего сопротивления с выделением энергии во внешнюю среду или для совершения какой-либо работы. Ограничить движение электрического тока можно, установив на его пути участок электрической цепи, обладающим большим электрическим сопротивлением, нежели вся электрическая цепь в целом.
Электрическое сопротивление характеризует свойство электрического проводника в проводимости электрического тока через себя и напрямую зависит от свойства материала, из которого изготовлено это сопротивление, от приложенного к нему электрического напряжения и геометрической формы самого сопротивления, именуемого в электрике резистором (от от лат. resisto — сопротивляюсь и англ. resistor).
Обратная величина сопротивлению — это электропроводность. Лучшей проводимостью электрического тока пока что обладает золото и платина. Но не весело будет смотреться, к примеру, когда электросистема автомобиля будет начинёна проводами из золота и платины. Наилучшей альтернативой таким материалам являются алюминий и медь.
Какие материалы используют для изготовления резисторов?
В качестве материалов используют сплавы высоко сопротивления, напыление материала на керамическую основу и уголь. Резисторы могут использоваться дискретно, как отдельный элемент, так и в составе интегральных электросхем.
В одном компьютере около нескольких тысяч резисторов и отобразить их все на схеме весьма сложно.
Как отличить резисторы на электросхемах?
Любой тип резистора на схемах отечественных производителей отображается в виде прямоугольника. На некоторых зарубежных схемах в виде зигзагообразной линии. Подключение к схеме указывается линиями, нарисованными от середины сторон прямоугольника. Если резистор меняет своё сопротивление от воздействия внешних факторов (управление оператором или действие окружающей среды), то на схеме добавляется дополнительная линия или отрезок со стрелкой на конце или без, расположенный к середине прямоугольника или пересекает его.
Но есть ещё резисторы, изменяющие свои характеристики, которые можно использовать для своих целей. Когда в качестве материала для изготовления резистора используют высокотемпературные сплавы и подают на него напряжение, то такой резистор превращается в источник тепла. Как правило, такие элементы всегда проволочные и могут быть открытого и закрытого типа, то есть помещаться внутрь полости, изолирующей его от внешней среды.
Самый широко распространённый подобный элемент — это трубчатый электронагреватель (ТЭН). Используется везде, где требуется получить тепло. Ну, да. Вы догадались. Это бойлер, котёл, плита, чайник и многие другие электронагревательные приборы.
На схемах такие сопротивления обозначаются прямоугольником, разделённым внутри на четыре равные части. Буквенное обозначение термоэлемента всегда одно — EK.
Основными характеристиками резистора являются: указанное на нём величина сопротивления, которая является его номинальным значением; номинальная мощность рассеяния и возможные отклонения действительного значения сопротивления от номинального, указанного на корпусе.
Мощность электрического тока, которую резистор может длительное время выдержать и рассеивать в виде тепла без ущерба для его работы, принято называть мощностью рассеяния и обозначать её в ваттах.
К примеру: резистор с сопротивлением 100 Ом пропускающий через себя электрический ток силой 0,1А, рассеивает мощность в виде тепла около 1Вт. При меньшей расчётной характеристике мощности рассеяния резистора и большем токе, проходящем через него, данный резистор быстро сгорает, то есть электрически недостаточно прочен.
Обозначение мощности на рисунке с резистором наносится непосредственно в значок, отображающий резистор или рядом с ним и выражается в виде римских цифр, за исключением указанной мощности 0,5Вт — поперечная черта, 0,25Вт — одна косая черта, 0,125Вт — две косые черты.
Отклонение действительного сопротивления от номинального выражают в процентах. К примеру: номинал резистора 100Ом с допуском 10% означает, что фактическое — действительное сопротивление может находится в пределах от 90Ом до 110Ом. Чем меньше величина процента указана на корпусе резистора, тем более близка действительная величина сопротивления к указанной.
Как понять какой резистор?
Когда на схеме обозначены два вывода, это значит, что резистор постоянный и рабочее сопротивление его не изменяется в нормальном режиме. А вот третий вывод или пересекаемая линия говорят о переменном, подстроечном или нелинейном сопротивлении (зависит от внешних факторов: свет, влага, температура, магнитное поле, напряжение, освещённость).
Обозначение у каждого типа своё: на рисунке постоянных, переменных и подстроечных резисторов рядом наносится буква R; нелинейные — обозначаются буквой R с добавленным буквенного символом, в зависимости от типа воздействия физического фактора (температура — t, напряжение — u и т.д.). Пример: Ru, Rt. Символ может стоять рядом и может указываться на дополнительной линии, пересекаемой изображение резистора.
Варистор (сопротивление зависит от приложенного напряжения) — Ru.
Термистор (сопротивление зависит от температуры) — Rt.
Фоторезистор (сопротивление зависит от его освещённости) — Rf.
Величина сопротивления резисторов указывается на рисунке рядом с изображением резистора, в изображении или в специальной таблице величин, приложенной к схеме.
Маркировка на корпусе резисторов наносится цифровая или цветовая, которая более удобна при определении всех величин сопротивления.
Скачать программу для определения номинала резистора по цветовым меткам и программу для вывода цветовой маркировки резистора по указанному номиналу сопротивления.
Поделись с другими. Возможно, они тоже ищут.
|
Физическая величина |
Символ |
Единица измерения физической величины |
Ед. изм. физ. вел. |
Описание |
Примечания |
Сила тока |
I |
ампер |
А |
Протекающий в единицу времени заряд. |
|
|
Плотность тока |
j |
ампер на квадратный метр |
А/м2 |
Сила электрического тока, протекающего через элемент поверхности единичной площади. |
Векторная величина |
|
Электрический заряд |
Q, q |
кулон |
Кл = (А·с) |
Способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. |
экстенсивная, сохраняющаяся величина |
|
Электрический дипольный момент |
p |
кулон-метр |
Кл•м |
Электрические свойства системы заряженных частиц в смысле создаваемого ею поля и действия на неё внешних полей. |
|
|
Поляризованность |
P |
кулон на квадратный метр |
Кл/м2 |
Процессы и состояния, связанные с разделением каких-либо объектов, преимущественно в пространстве. |
|
|
Напряжение |
U |
вольт |
В |
Изменение потенциальной энергии, приходящееся на единицу заряда. |
скаляр |
|
Потенциал, ЭДС |
φ, σ |
вольт |
В |
Работа сторонних сил (некулоновских) по перемещению заряда. |
|
|
Напряженность электрического поля |
E |
вольт на метр |
В/м |
Отношение силы F, действующей на неподвижный точечный заряд, помещённый в данную точку поля, к величине этого заряда q |
|
|
Электрическая емкость |
C |
фарад |
Ф |
Мера способности проводника накапливать электрический заряд |
|
|
Электрическое сопротивление |
R, r |
ом |
Ом = (м2·кг/(с3·А2)) |
сопротивление объекта прохождению электрического тока |
|
|
Удельное электрическое сопротивление |
ρ |
ом-метр |
Ом•м |
Способность материала препятствовать прохождению электрического тока |
|
|
Электрическая проводимость |
G |
сименс |
См |
Способность тела (среды) проводить электрический ток |
|
|
Магнитная индукция |
B |
тесла |
Тл |
Векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля |
Векторная величина |
|
Магнитный поток |
Ф |
вебер |
Вб = (кг/(с2·А)) |
Величина, учитывающая интенсивность магнитного поля и занимаемую им область. |
|
|
Напряженность магнитного поля |
H |
ампер на метр |
А/м |
Разность вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M |
Векторная величина |
|
Магнитный момент |
pm |
ампер-квадратный метр |
А•м2 |
Величина, характеризующая магнитные свойства вещества |
|
|
Намагниченность |
J |
ампер на метр |
А/м |
Величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. |
векторная величина |
|
Индуктивность |
L |
генри |
Гн |
Коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и полным магнитным потоком |
|
|
Электромагнитная энергия |
N |
джоуль |
Дж = (кг·м2/с2) |
Энергия, заключенная в электромагнитном поле |
|
|
Объемная плотность энергии |
w |
джоуль на кубический метр |
Дж/м3 |
Энергия электрического поля конденсатора |
|
|
Активная мощность |
P |
ватт |
Вт |
Мощность в цепи переменного тока |
|
|
Реактивная мощность |
Q |
вар |
вар |
Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока |
|
|
Полная мощность |
S |
ватт-ампер |
Вт•А |
Суммарная мощность с учетом активной и реактивной ее составляющих, а также отклонения формы тока и напряжения от гармонической |
| Символ | Значение и происхождение |
|---|---|
| Площадь (лат. area), векторный потенциал[1], работа (нем. Arbeit), амплитуда (лат. amplitudo), параметр вырождения, работа выхода (нем. Austrittsarbeit), коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения, массовое число | |
| Ускорение (лат. acceleratio), амплитуда (лат. amplitudo), активность (лат. activitas), коэффициент температуропроводности, вращательная способность, радиус Бора | |
| Вектор магнитной индукции[1], барионный заряд (англ. baryon number), удельная газовая постоянная, вириальний коэффициент, функция Бриллюэна (англ. Brillion function), ширина интерференционной полосы (нем. Breite), яркость, постоянная Керра, коэффициент Эйнштейна для вынужденного излучения, коэффициент Эйнштейна для поглощения, вращательная постоянная молекулы | |
| Вектор магнитной индукции[1], красивый кварк (англ. beauty/bottom quark), постоянная Вина, ширина (нем. Breite) | |
| электрическая ёмкость (англ. capacitance), теплоёмкость (англ. heatcapacity), постоянная интегрирования (лат. constans), обаяние (англ. charm), коэффициенты Клебша-Гордана (англ. Clebsch-Gordan coefficients), постоянная Коттона-Мутона (англ. Cotton-Mouton constant), кривизна (лат. curvatura) | |
| Скорость света (лат. celeritas), скорость звука (лат. celeritas), теплоемкость (англ. heat capacity), волшебный кварк (англ. charm quark), концентрация (англ. concentration), первая радиационная постоянная, Вторая радиационная постоянная | |
| Вектор электрической индукции[1] (англ. electric displacement field), коэффициент диффузии (англ. diffusion coefficient), оптическая сила (англ. dioptric power), коэффициент прохождения, тензор квадрупольного электрического момента, угловая дисперсия спектрального прибора, линейная дисперсия спектрального прибора, коэффициент прозрачности потенциального барьера, де-плюс мезон (англ. Dmeson), де-ноль мезон (англ. Dmeson), диаметр (лат. diametros, др.-греч. διάμετρος) | |
| Расстояние (лат. distantia), диаметр (лат. diametros, др.-греч. διάμετρος), дифференциал (лат. differentia), нижний кварк (англ. down quark), дипольный момент (англ. dipole moment), период дифракционной решётки, толщина (нем. Dicke) | |
| Энергия (лат. energīa), напряжённость электрического поля[1] (англ. electric field), электродвижущая сила (англ. electromotive force), магнитодвижущая сила, освещенность (фр. éclairement lumineux), излучательная способность тела, модуль Юнга | |
| 2.71828…, электрон (англ. electron), элементарный электрический заряд (англ. elementaty electric charge), константа электромагнитного взаимодействия | |
| Сила (лат. fortis), постоянная Фарадея (англ. Faraday constant), свободная энергия Гельмгольца (нем. freie Energie), атомный фактор рассеяния, тензор напряженности электромагнитного поля, магнитодвижущая сила, модуль сдвига | |
| Частота (лат. frequentia), функция (лат. functia), летучесть (нем. Flüchtigkeit), сила (лат. fortis), фокусное расстояние (англ. focal length), сила осциллятора, коэффициент трения | |
| Гравитационная постоянная (англ. gravitational constant), тензор Эйнштейна, свободная энергия Гиббса (англ. Gibbs free energy), метрика пространства-времени, вириал, парциальная мольная величина, поверхностная активность адсорбата, модуль сдвига, полный импульс поля, глюон (англ. gluon), константа Ферми, квант проводимости, электрическая проводимость, вес (нем. Gewichtskraft) | |
| Ускорение свободного падения (англ. gravitational acceleration), глюон (англ. gluon), фактор Ланде, фактор вырождения, весовая концентрация, гравитон (англ. graviton), константа Калибровочные взаимодействия | |
| Напряжённость магнитного поля[1], эквивалентная доза, энтальпия (англ. heat contents или от греческой буквы «эта», H — ενθαλπος[2]), гамильтониан (англ. Hamiltonian), функция Ганкеля (англ. Hankel function), функция Хевисайда (англ. Heaviside step function), бозон Хиггса (англ. Higgs boson), экспозиция, полиномы Эрмита (англ. Hermite polynomials) | |
| Высота (нем. Höhe), постоянная Планка (нем. Hilfsgröße[3]), спиральность (англ. helicity) | |
| cила тока (фр. intensité de courant), интенсивность звука (лат. intēnsiō), интенсивность света (лат. intēnsiō), cила излучения, сила света, момент инерции, вектор намагниченности | |
| Мнимая единица (лат. imaginarius), единичный вектор | |
| Плотность тока, момент импульса, функция Бесселя, момент инерции, полярный момент инерции сечения, внутреннее квантовое число, вращательное квантовое число, сила света, J/ψ-мезон | |
| Мнимая единица, плотность тока, единичный вектор, внутреннее квантовое число, 4-вектор плотности тока | |
| Каона (англ. kaons), термодинамическая константа равновесия, коэффициент электронной теплопроводности металлов, модуль всестороннего сжатия, механический импульс, постоянная Джозефсона | |
| Коэффициент (нем. Koeffizient), постоянная Больцмана, теплопроводность, волновое число, единичный вектор | |
| Момент импульса, индуктивность, функция Лагранжа (англ. Lagrangian), классическая функция Ланжевена (англ. Langevin function), число Лоренца (англ. Lorenz number), уровень звукового давления, полиномы Лагерра (англ. Laguerre polynomials), орбитальное квантовое число, энергетическая яркость, яркость (англ. luminance) | |
| Длина (англ. length), длина свободного пробега (англ. length), орбитальное квантовое число, радиационная длина | |
| Момент силы, вектор намагниченности (англ. magnetization), крутящий момент, число Маха, взаимная индуктивность, магнитное квантовое число, молярная масса | |
| Масса (лат. massa), магнитное квантовое число (англ. magnetic quantum number), магнитный момент (англ. magnetic moment), эффективная масса, дефект массы, масса Планка | |
| Количество (лат. numerus), постоянная Авогадро, число Дебая, полная мощность излучения, увеличение оптического прибора, концентрация, мощность | |
| Показатель преломления, количество вещества, нормальный вектор, единичный вектор, нейтрон (англ. neutron), количество (англ. number), основное квантовое число, частота вращения, концентрация, показатель политропы, постоянная Лошмидта | |
| Начало координат (лат. origo) | |
| Мощность (лат. potestas), давление (лат. pressūra), полиномы Лежандра, вес (фр. poids), сила тяжести, вероятность (лат. probabilitas), поляризуемость, вероятность перехода, 4-импульс | |
| Импульс (лат. petere), протон (англ. proton), дипольный момент, волновой параметр | |
| Электрический заряд (англ. quantity of electricity), количество теплоты (англ. quantity of heat), обобщенная сила, энергия излучения, световая энергия, добротность (англ. quality factor), нулевой инвариант Аббе, квадрупольный электрический момент (англ. quadrupole moment), энергия ядерной реакции | |
| Электрический заряд, обобщенная координата, количество теплоты (англ. quantity of heat), эффективный заряд, добротность | |
| Электрическое сопротивление (англ. resistance), газовая постоянная, постоянная Ридберга (англ. R ydberg constant), постоянная фон Клитцинга, коэффициент отражения, сопротивление излучения (англ. resistance), разрешение (англ. resolution), светимость, пробег частицы, расстояние | |
| Радиус (лат. radius), радиус-вектор, радиальная полярная координата, удельная теплота фазового перехода, удельная теплота плавления, удельная рефракция (лат. rēfractiō), расстояние | |
| Площадь поверхности (англ. surface area), энтропия[4], действие, спин (англ. spin), спиновое квантовое число (англ. spin quantum number), странность (англ. strangeness), главная функция Гамильтона, матрица рассеяния (англ. scattering matrix), оператор эволюции, вектор Пойнтинга | |
| Перемещение (итал. ь s’postamento), странный кварк (англ. strange quark), путь, пространственно-временной интервал (англ. spacetime interval), оптическая длина пути | |
| Температура (лат. temperātūra), период (лат. tempus), кинетическая энергия, критическая температура, терм, период полураспада, критическая энергия, изоспин | |
| Время (лат. tempus), истинный кварк (англ. true quark), правдивость (англ. truth), планковское время | |
| Внутренняя энергия, потенциальная энергия, вектор Умова, потенциал Леннард-Джонса, потенциал Морзе, 4-скорость, электрическое напряжение | |
| Верхний кварк (англ. up quark), скорость, подвижность, удельная внутренняя энергия, групповая скорость | |
| Объём (фр. volume), напряжение (англ. voltage), потенциальная энергия, видность полосы интерференции, постоянная Верде (англ. Verdet constant) | |
| Скорость (лат. vēlōcitās), фазовая скорость, удельный объём | |
| Механическая работа (англ. work), работа выхода, W бозон, энергия, энергия связи атомного ядра, мощность | |
| Скорость, плотность энергии, коэффициент внутренней конверсии, ускорение | |
| Реактивное сопротивление, продольное увеличение | |
| Переменная, перемещение, декартова координата, молярная концентрация, постоянная ангармоничности, расстояние | |
| Гиперзаряд, силовая функция, линейное увеличение, сферические функции | |
| декартова координата | |
| Импеданс, Z бозон, атомный номер или зарядовое число ядра (нем. Ordnungszahl), статистическая сумма (нем. Zustandssumme), вектор Герца, валентность, полное электрическое сопротивление, угловое увеличение, волновое сопротивление вакуума | |
| декартова координата | |
| Символ | Значение |
| Коэффициент теплового расширения, альфа-частицы, угол, постоянная тонкой структуры, угловое ускорение, матрицы Дирака, коэффициент расширения, поляризованность, коэффициент теплоотдачи, коэффициент диссоциации, удельная термоэлектродвижущая сила, угол Маха, коэффициент поглощения, натуральный показатель поглощения света, степень черноты тела, постоянная затухания | |
| Угол, бета-частицы, скорость частицы разделена на скорость света, коэффициент квазиупругой силы, матрицы Дирака, изотермическая сжимаемость, адиабатическая сжимаемость, коэффициент затухания, угловая ширина полос интерференции, угловое ускорение | |
| Гамма-функция, символы Кристофеля, фазовое пространство, величина адсорбции, циркуляция скорости, ширина энергетического уровня | |
| Угол, фактор Лоренца, фотон, гамма-лучи, удельный вес, матрицы Паули, гиромагнитное отношение, термодинамический коэффициент давления, коэффициент поверхностной ионизации, матрицы Дирака, показатель адиабаты | |
| Изменение величины (напр. ), оператор Лапласа, дисперсия, флуктуация, степень линейной поляризации, квантовый дефект | |
| Небольшое перемещение, дельта-функция Дирака, дельта Кронекера | |
| Электрическая постоянная, угловое ускорение, единичный антисимметричной тензор, энергия | |
| Дзета-функция Римана | |
| КПД, динамический коэффициент вязкости, метрический тензор Минковского, коэффициент внутреннего трения, вязкость, фаза рассеяния, эта-мезон | |
| Статистическая температура, точка Кюри, термодинамическая температура, момент инерции, функция Хевисайда | |
| Угол к оси X в плоскости XY в сферической и цилиндрической системах координат, потенциальная температура, температура Дебая, угол нутации, нормальная координата, мера смачивания, угол Каббибо, угол Вайнберга | |
| Коэффициент экстинкции, показатель адиабаты, магнитная восприимчивость среды, парамагнитная восприимчивость | |
| Космологическая постоянная, Барион, оператор Лежандра, лямбда-гиперон, лямбда-плюс-гиперон | |
| Длина волны, удельная теплота плавления, линейная плотность, средняя длина свободного пробега, комптоновского длина волны, собственное значение оператора, матрицы Гелл-Мана | |
| Коэффициент трения, динамическая вязкость, магнитная проницаемость, магнитная постоянная, химический потенциал, магнетон Бора, мюон , возведённая масса, молярная масса, коэффициент Пуассона, ядерный магнетон | |
| Частота, нейтрино, кинематический коэффициент вязкости, стехиометрический коэффициент, количество вещества, ларморова частота, колебательное квантовое число | |
| Большой канонический ансамбль, кси-нуль-гиперон, кси-минус-гиперон | |
| Длина когерентности, коэффициент Дарси | |
| Произведение, коэффициент Пельтье, вектор Пойнтинга | |
| 3.14159…, пи-связь, пи-плюс мезон, пи-ноль мезон | |
| Удельное сопротивление, плотность, плотность заряда, радиус в полярной системе координат, сферической и цилиндрической системах координат, матрица плотности, плотность вероятности | |
| Оператор суммирование, сигма-плюс-гиперон, сигма-нуль-гиперон, сигма-минус-гиперон | |
| Электропроводность, механическое напряжение (измеряемое в Па), постоянная Стефана-Больцмана, поверхностная плотность, поперечное сечение реакции, сигма-связь, секторная скорость, коэффициент поверхностного натяжения, удельная фотопроводимость, дифференциальное сечение рассеяния, постоянная экранирования, толщина | |
| Время жизни, тау-лептон, интервал времени, время жизни, период, линейная плотность зарядов, коэффициент Томсона, время когерентности, матрица Паули, тангенциальный вектор | |
| Y-бозон | |
| Магнитный поток, поток электрического смещения, работа выхода, язь, диссипативная функция Рэлея, свободная энергия Гиббса, поток энергии волны, оптическая сила линзы, поток излучения, световой поток, квант магнитного потока | |
| Угол, электростатический потенциал, фаза, волновая функция, угол, гравитационный потенциал, функция, Золотое сечение, потенциал поля массовых сил | |
| X-бозон | |
| Частота Раби, температуропроводность, диэлектрическая восприимчивость, спиновая волновая функция | |
| Волновая функция, апертура интерференции | |
| Волновая функция, функция, функция тока | |
| Ом, телесный угол, количество возможных состояний статистической системы, омега-минус-гиперон, угловая скорость прецессии, молекулярная рефракция, циклическая частота | |
| Угловая частота, мезон, вероятность состояния, ларморова частота прецессии, Боровская частота, телесный угол, скорость течения |
Удельное сопротивление. Реостаты — урок. Физика, 8 класс.
Соберём цепь, изображённую на рисунке. Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение — вольтметром. Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нём, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.
В цепь источника тока по очереди будем включать различные проводники, например, никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины. Выполнив указанные опыты, мы установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление.
В следующем эксперименте по очереди будем включать никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения). Установим, что из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока, поперечное сечение которой меньше.
В третьем эксперименте по очереди будем включать никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины. Установим, что никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.
Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом. Он установил:
Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.
Обрати внимание!
Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т.е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.
Причиной наличия сопротивления у проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки проводника. Из-за различия в строении кристаллической решётки у проводников, выполненных из различных веществ, сопротивления их отличаются друг от друга. Для характеристики материала вводят величину, которую называют удельным сопротивлением.
Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной \(1\) м и площадью поперечного сечения \(1\) м².
Введём буквенные обозначения: \(ρ\) — удельное сопротивление проводника, \(l\) — длина проводника, \(S\) — площадь его поперечного сечения. Тогда сопротивление проводника \(R\) выразится формулой:
R=ρ⋅lS.
Из этой формулы можно выразить и другие величины:
l=R⋅Sρ, S=ρ⋅lR, ρ=R⋅Sl.
Из последней формулы можно определить единицу удельного сопротивления. Так как единицей сопротивления является \(1\) Ом, единицей площади поперечного сечения — \(1\) м², а единицей длины — \(1\) м, то единицей удельного сопротивления будет:
1 Ом ⋅1м21 м=1 Ом ⋅1 м, т.е. Ом⋅м.
Удобнее выражать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах, так как она чаще всего бывает небольшой. Тогда единицей удельного сопротивления будет:
1 Ом ⋅1мм21 м, т.е. Ом⋅мм2м.
В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при \(20\) °С.
Обрати внимание!
Удельное сопротивление с изменением температуры меняется.
Опытным путём было установлено, что у металлов, например, удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.
Обрати внимание!
Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь — лучшие проводники электричества.
При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.
Во многих случаях нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов — веществ с большим удельным сопротивлением. Например, как видно из таблицы, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в \(40\) раз большее, чем алюминий.
Обрати внимание!
Стекло и дерево имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток и являются изоляторами.
На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая её то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприёмника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.
Для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы — реостаты.
Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включённого в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.
Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением. Один из реостатов (ползунковый реостат) изображён на рисунке.
В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки. От трения ползунка о витки слой окалины под его контактами стирается, и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим \(1\). С помощью этого зажима и зажима \(2\), соединённого с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.
Условное обозначение реостата в схемах показано на рисунке:
Каждый реостат рассчитан на определённое сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на нём.
Обрати внимание!
Реостат нельзя полностью выводить, так как сопротивление его при этом становится равным нулю, и если в цепи нет других приёмников тока, то сила тока может оказаться очень большой и амперметр испортится.
На рисунке изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками, т.к. каждая спираль реостата имеет определённое сопротивление.
Источники:
Пёрышкин А.В. Физика. 8 класс// ДРОФА, 2013.
http://class-fizika.narod.ru/8_31.htm
http://electricalschool.info/main/osnovy/394-jelektricheskojj-soprotivlenie.html
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%BE%D0%B5-%D1%81%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5/
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/%D1%83%D1%80%D0%BE%D0%BA-38-%D1%80%D0%B5%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8B/
http://mugo.narod.ru/Fiziks/15.html