§ 28. Електричний опір провідників. Одиниці опору

Ви вже знаєте, що електричний струм у колі - це впорядкований рух заряджених частинок в електричному полі. Що сильніша дія електричного поля на заряджені частинки, які в ньому рухаються, то більша сила струму в колі.

Водночас дія електричного поля характеризується напругою. Отже, постає запитання: чи залежить сила струму в провіднику від напруги на його кінцях?

Дослід 1. Складемо електричне коло, використовуючи гальванічний елемент, амперметр, спіраль від магазину опорів, до якої паралельно приєднано вольтметр, і ключ (мал. 171).

Замкнемо коло і зафіксуємо покази приладів (мал. 171, «). Потім до гальванічного елемента послідовно приєднаємо такий самий гальванічний елемент і знову замкнемо коло. Ми побачимо, що напруга на спіралі при цьому збільшилася вдвічі, й амперметр показує вдвічі більшу силу струму (мал. 171, б).

Якщо з’єднати послідовно три елементи, то напруга на спіралі збільшиться втричі, у стільки само разів збільшиться і сила струму в електричному колі.

Графічно це можна зобразити так (мал. 172). На горизонтальній осі у вибраному масштабі відкладемо значення напруги, а на вертикальній -відповідні їм значення сили струму. Нанесемо точки на площину і отримаємо графік лінійної залежності: що більша напруга прикладена до ділянки кола, то більший струм у колі.

Отже, сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника.

Дослід 2. Складемо електричне коло (мал. 173). Під час його замикання амперметр показує певне значення сили струму. Вимкнувши ключ, приєднаємо до лампи нікеліновий дріт завдовжки 1-2 м.

Знову замкнемо коло і побачимо, що сила струму в колі зменшилася. Якщо замість нікелінового дроту ввімкнути в коло такий самий за розмірами ніхромовий дріт, то амперметр покаже ще меншу силу струму. Якщо ввімкнути мідну дротину таких самих розмірів, то сила струму в колі збільшиться.

Якщо під час замикання кола щоразу приєднувати до кінців цих провідників вольтметр, то він показуватиме однакову напругу.

Отже, сила струму в колі залежить не тільки від напруги, а й від властивостей провідників, увімкнених у коло.

Залежність сили струму від властивостей провідника пояснюється тим, що напрямленому руху вільних електронів у металевому провіднику протидіють їхні хаотичні зіткнення з йонами кристалічних ґраток, що перебувають у стані теплового руху (теплових коливань). Ця протидія призводить до зменшення швидкості напрямленого руху заряджених частинок, тобто до зменшення сили струму в колі.

Величину, яка характеризує властивість провідника протидіяти напрямленому переміщенню вільних зарядів усередині нього, називають електричним опором провідника.

Провідники, що мають однакові геометричні розміри (довжину і площу поперечного перерізу), але виготовлені з різних металів, мають різні значення електричного опору, що пояснюється відмінностями в будові їхніх кристалічних ґраток.

Електричний опір позначають великою латинською літерою R. Одиницею електричного опору в CI є один ом (1 Ом), її названо так на честь німецького фізика Георга Ома за вагомий внесок у дослідження законів проходження струму в колах.

Електричний опір один ом (1 Ом) має такий провідник, у якому проходить струм силою один ампер (1 А) при напрузі один вольт (1 В) на його кінцях.

На практиці застосовують ще такі одиниці опору: міліом (мОм), кілоом (кОм), мегаом (МОм).

1 мОм = 1 · IO ³ Ом; 1 кОм = 1 · IO³ Ом; 1 МОм = 1 · 10^е Ом.

Схеми електричних і електронних приладів складаються із сукупності електричних кіл, сила струму і напруга в яких залежать від значень електричного опору спеціальних деталей - резисторів різних конструкцій. Значення опору резисторів становить від десятих часток ома до десяти тисяч мегаомів.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1.    Як залежить сила струму в провіднику від напруги на кінцях провідника?

2.    Опишіть досліди, які показують, що сила струму в електричному колі залежить від властивостей провідника.

3.    Який опір прийнято за одиницю опору провідника?

4.    Що є причиною електричного опору провідника?

5.    Яку властивість провідника характеризує його електричний опір?

Це матеріал з підручника фізика 8 клас Сиротюк