Resistenza elettrica dei fili
Il concetto di resistenza elettrica e conducibilità
Qualsiasi corpo attraverso il quale scorre una corrente elettrica ha una certa resistenza ad esso. La proprietà di un materiale conduttore di impedire il passaggio della corrente elettrica si chiama resistenza elettrica.
La teoria elettronica spiega in questo modo la natura della resistenza elettrica dei conduttori metallici. Gli elettroni liberi, quando si muovono lungo un filo, incontrano innumerevoli volte sulla loro strada atomi e altri elettroni e, interagendo con essi, perdono inevitabilmente parte della loro energia. Gli elettroni incontrano comunque resistenza al loro movimento. Diversi conduttori metallici con diverse strutture atomiche hanno una diversa resistenza alla corrente elettrica.
Esattamente lo stesso spiega la resistenza dei conduttori liquidi e dei gas al passaggio della corrente elettrica. Tuttavia, non dobbiamo dimenticare che in queste sostanze, non gli elettroni, ma le particelle cariche di molecole incontrano resistenza durante il loro movimento.
La resistenza è indicata dalle lettere latine R o r.
L'ohm è preso come unità di resistenza elettrica.
Ohm è la resistenza di una colonna di mercurio alta 106,3 cm con una sezione trasversale di 1 mm2 alla temperatura di 0°C.
Se, ad esempio, la resistenza elettrica del filo è di 4 ohm, allora è scritto così: R = 4 ohm o r = 4 th.
Per misurare resistenze di grande valore, viene adottata un'unità chiamata megaohm.
Un megaohm equivale a un milione di ohm.
Maggiore è la resistenza del filo, peggiore è la conduzione della corrente elettrica e, viceversa, minore è la resistenza del filo, più facile è il passaggio della corrente elettrica attraverso questo filo.
Pertanto, per le caratteristiche di un conduttore (dal punto di vista del passaggio di una corrente elettrica attraverso di esso), si può tener conto non solo della sua resistenza, ma anche del valore inverso della resistenza e chiamato conducibilità.
La conduttività elettrica è chiamata la capacità di un materiale di far passare una corrente elettrica attraverso se stesso.
Poiché la conduttanza è il reciproco della resistenza, è espressa come 1 /R, la conduttanza è indicata dalla lettera latina g.
Influenza del materiale del conduttore, delle sue dimensioni e della temperatura ambiente sul valore della resistenza elettrica
La resistenza dei diversi fili dipende dal materiale di cui sono fatti. Per caratterizzare la resistenza elettrica di vari materiali, il concetto del cosiddetto Resistenza.
Resistenza chiamata resistenza di un filo con una lunghezza di 1 me un'area della sezione trasversale di 1 mm2. La resistenza è indicata dalla lettera greca R. Ogni materiale di cui è fatto un conduttore ha la sua resistenza specifica.
Ad esempio, la resistenza del rame è 0,017, ovvero un filo di rame con una lunghezza di 1 me una sezione trasversale di 1 mm2 ha una resistenza di 0,017 ohm. La resistenza dell'alluminio è 0,03, la resistenza del ferro è 0,12, la resistenza della costantana è 0,48 e la resistenza del nicromo è 1-1,1.
Per saperne di più qui: Cos'è la resistenza elettrica?
La resistenza di un filo è direttamente proporzionale alla sua lunghezza, cioè più lungo è il filo, maggiore è la sua resistenza elettrica.
La resistenza di un filo è inversamente proporzionale alla sua sezione trasversale, cioè più spesso è il filo, minore è la sua resistenza e viceversa, più sottile è il filo, maggiore è la sua resistenza.
Per comprendere meglio questa relazione, immagina due coppie di vasi comunicanti, una coppia di vasi con un tubo di collegamento sottile e l'altra con uno spesso. È chiaro che quando una delle navi (ogni coppia) è piena d'acqua, il suo trasferimento in un'altra nave attraverso un tubo spesso avverrà molto più velocemente che attraverso uno sottile, ad es. un tubo spesso avrà meno resistenza al flusso dell'acqua. Allo stesso modo, è più facile che una corrente elettrica passi attraverso un filo spesso che attraverso uno sottile, cioè il primo ha meno resistenza del secondo.
La resistenza elettrica di un conduttore è pari alla resistenza specifica del materiale di cui è costituito tale conduttore, moltiplicata per la lunghezza del conduttore e divisa per l'area della sezione trasversale del conduttore:
R = p l / S,
dove - R - resistenza del filo, ohm, l - lunghezza del filo in m, C - sezione trasversale del filo, mm2.
Area della sezione trasversale di un filo tondo calcolata dalla formula:
S = Pi xd2 / 4
dove Pi è un valore costante pari a 3,14; d — diametro del filo.
Ed è così che viene determinata la lunghezza del filo:
l = S R / p,
Questa formula permette di determinare la lunghezza del filo, la sua sezione e la sua resistenza, se sono note le altre grandezze incluse nella formula.
Se è necessario determinare l'area della sezione trasversale del filo, la formula porta alla seguente forma:
S = p l / R
Trasformando la stessa formula e risolvendo l'uguaglianza in termini di p, troviamo la resistenza del filo:
R = R S / l
Quest'ultima formula dovrebbe essere utilizzata nei casi in cui la resistenza e le dimensioni del conduttore sono note, ma il suo materiale è sconosciuto, e inoltre è difficile da determinare dal suo aspetto. Per fare ciò è necessario determinare la resistenza del filo e, utilizzando la tabella, trovare un materiale con tale resistenza.
Un altro fattore che influisce sulla resistenza dei fili è la temperatura.
È stato stabilito che con un aumento della temperatura aumenta la resistenza dei fili metallici e, con una diminuzione, diminuisce. Questo aumento o diminuzione della resistenza per i conduttori di metallo puro è quasi lo stesso e in media dello 0,4% per 1 °C... La resistenza dei conduttori liquidi e del carbone diminuisce con l'aumentare della temperatura.
La teoria elettronica della struttura della materia fornisce la seguente spiegazione per l'aumento della resistenza dei conduttori metallici con l'aumentare della temperatura.Quando riscaldato, il conduttore riceve energia termica, che viene inevitabilmente trasmessa a tutti gli atomi della sostanza, a seguito della quale aumenta l'intensità del loro movimento. L'aumento del movimento degli atomi crea una maggiore resistenza al movimento diretto degli elettroni liberi, motivo per cui aumenta la resistenza del conduttore. Al diminuire della temperatura si creano condizioni migliori per il movimento direzionale degli elettroni e la resistenza del conduttore diminuisce. Questo spiega un fenomeno interessante: la superconduttività dei metalli.
SuperconduttivitàLa riduzione della resistenza dei metalli a zero avviene a un'enorme temperatura negativa -273° ° Il cosiddetto zero assoluto. A una temperatura di zero assoluto, gli atomi di metallo sembrano congelarsi sul posto, completamente indisturbati dal movimento degli elettroni.