إحدى الخصائص الفيزيائية للمادة هي قدرتها على توصيل التيار الكهربائي. تعتمد الموصلية الكهربائية (مقاومة الموصل) على عدة عوامل: طول الدائرة الكهربائية، والخصائص الهيكلية، ووجود الإلكترونات الحرة، ودرجة الحرارة، والتيار، والجهد، والمادة، ومنطقة المقطع العرضي.

يؤدي تدفق التيار الكهربائي عبر موصل إلى حركة اتجاهية للإلكترونات الحرة. يعتمد وجود الإلكترونات الحرة على المادة نفسها وهو مأخوذ من جدول D.I. Mendeleev، أي من التكوين الإلكتروني للعنصر. تبدأ الإلكترونات بالضرب شعرية الكريستالالعنصر ونقل الطاقة إلى الأخير. في هذه الحالة، يحدث التأثير الحراري عندما يؤثر التيار على الموصل.

خلال هذا التفاعل، تتباطأ سرعتها، ولكن بعد ذلك، تحت تأثير المجال الكهربائي، الذي يسرعها، تبدأ في التحرك بنفس السرعة. تتصادم الإلكترونات عددًا كبيرًا من المرات. وتسمى هذه العملية مقاومة الموصل.

وبالتالي فإن المقاومة الكهربائية للموصل تعتبر كمية فيزيائية تميز نسبة الجهد إلى التيار.

ما هي المقاومة الكهربائية: قيمة تشير إلى خاصية الجسم المادي لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية نتيجة تفاعل طاقة الإلكترون مع الشبكة البلورية للمادة. طبيعة الموصلية تختلف:

1. الموصلات (قادرة على توصيل التيار الكهربائي بسبب وجود الإلكترونات الحرة).
2. أشباه الموصلات (يمكنها توصيل التيار الكهربائي، ولكن في ظل ظروف معينة).
3. العوازل أو العوازل (تتمتع بمقاومة هائلة وتفتقر إلى الإلكترونات الحرة، مما يجعلها غير قادرة على توصيل التيار).

يتم الإشارة إلى هذه الخاصية بالحرف R و تقاس بالأوم (أوم). يعد استخدام هذه المجموعات من المواد مهمًا جدًا لتطوير مخططات الدوائر الكهربائية للأجهزة.

لفهم اعتماد R على شيء ما بشكل كامل، عليك أن تولي اهتمامًا خاصًا لحساب هذه القيمة.

حساب الموصلية الكهربائية

لحساب R للموصل، يتم استخدام قانون أوم، الذي ينص على أن التيار (I) يتناسب طرديًا مع الجهد (U) ويتناسب عكسيًا مع المقاومة.

صيغة العثور على خاصية التوصيل للمادة R (نتيجة لقانون أوم لقسم من الدائرة): R = U / I.

بالنسبة لقسم كامل من الدائرة، تأخذ هذه الصيغة الشكل التالي: R = (U / I) - Rin، حيث Rin هو R الداخلي لمصدر الطاقة.

تعتمد قدرة الموصل على حمل التيار الكهربائي على عوامل عديدة: الجهد والتيار والطول ومساحة المقطع والمادة الموصلة، بالإضافة إلى درجة الحرارة المحيطة.

في الهندسة الكهربائية، لإجراء العمليات الحسابية وتصنيع المقاومات، يتم أخذ المكون الهندسي للموصل بعين الاعتبار أيضًا.

على ماذا تعتمد المقاومة: طول الموصل - l، المقاومة - p ومنطقة المقطع العرضي (مع نصف القطر r) - S = Pi * r * r.

صيغة موصل R: R = p * l / S.

من الصيغة يمكنك أن ترى ما يعتمد عليه مقاومة الموصل: R، l، S. ليست هناك حاجة لحسابها بهذه الطريقة، لأن هناك طريقة أفضل بكثير. يمكن العثور على المقاومة في الكتب المرجعية المقابلة لكل نوع من الموصلات (p هي كمية فيزيائية تساوي R لمادة طولها متر واحد ومساحة مقطع عرضي تساوي 1 متر مربع.

ومع ذلك، هذه الصيغة ليست كافية لحساب المقاوم بدقة، لذلك يتم استخدام الاعتماد على درجة الحرارة.

تأثير درجة الحرارة المحيطة

لقد ثبت أن لكل مادة مقاومة تعتمد على درجة الحرارة.

لإثبات ذلك، يمكن إجراء التجربة التالية. خذ دوامة مصنوعة من نيتشروم أو أي موصل (المشار إليه في الرسم البياني كمقاوم)، ومصدر للطاقة ومقياس التيار العادي (يمكن استبداله بمصباح وهاج). تجميع الدائرة وفقا للرسم البياني 1.

المخطط 1 - الدائرة الكهربائية للتجربة

من الضروري تزويد المستهلك بالطاقة ومراقبة قراءات مقياس التيار الكهربائي بعناية. بعد ذلك، يجب عليك تسخين R دون إيقاف تشغيله، وستبدأ قراءات الأميتر في الانخفاض مع ارتفاع درجة الحرارة. يمكن تتبع الاعتماد وفقًا لقانون أوم لقسم من الدائرة: I = U / R. في هذه الحالة، يمكن إهمال المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة: لن يؤثر هذا على إثبات اعتماد R على درجة الحرارة . ويترتب على ذلك أن هناك اعتماد R على درجة الحرارة.

يرجع المعنى المادي للزيادة في قيمة R إلى تأثير درجة الحرارة على سعة اهتزازات (زيادة) الأيونات في الشبكة البلورية. ونتيجة لذلك، تصطدم الإلكترونات في كثير من الأحيان وهذا يؤدي إلى زيادة R.

وبالصيغة: R = p * l / S نجد المؤشر الذي يعتمد على درجة الحرارة(S وL مستقلان عن درجة الحرارة). ما تبقى هو موصل p. وبناء على ذلك، يتم الحصول على صيغة الاعتماد على درجة الحرارة: (R - Ro) / R = a * t، حيث Ro عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، t هي درجة الحرارة المحيطة و a هو معامل التناسب (معامل درجة الحرارة) .

بالنسبة للمعادن "a" يكون دائمًا أكبر من الصفر، وبالنسبة للمحاليل الكهربائية يكون معامل درجة الحرارة أقل من 0.

صيغة إيجاد p المستخدمة في الحسابات هي: p = (1 + a * t) * po، حيث po هي قيمة المقاومة المحددة المأخوذة من الكتاب المرجعي لموصل معين. في هذه الحالة، يمكن اعتبار معامل درجة الحرارة ثابتا. يعتمد اعتماد الطاقة (P) على R على صيغة الطاقة: P = U * I = U * U / R = I * I * R. وتعتمد قيمة المقاومة المحددة أيضًا على تشوه المادة، مما يعطل البلورة بنية.

عندما تتم معالجة المعدن في بيئة باردة عند ضغط معين، يحدث تشوه البلاستيك. في هذه الحالة، يتم تشويه الشبكة البلورية ويزداد R لتدفق الإلكترون. وفي هذه الحالة، تزداد المقاومة أيضًا. هذه العملية قابلة للعكس وتسمى التلدين بإعادة البلورة، مما يؤدي إلى تقليل بعض العيوب.

عندما تؤثر قوى الشد والضغط على المعدن، يتعرض الأخير لتشوهات تسمى المرونة. تتناقص المقاومة النوعية أثناء الضغط، مع انخفاض سعة الاهتزازات الحرارية. توجيه الجسيمات المشحونة يصبح من الأسهل التحرك. عند التمدد، تزداد المقاومة بسبب زيادة سعة الاهتزازات الحرارية.

هناك عامل آخر يؤثر على الموصلية وهو نوع التيار الذي يمر عبر الموصل.

تتصرف المقاومة في الشبكات ذات التيار المتردد بطريقة مختلفة إلى حد ما، لأن قانون أوم ينطبق فقط على الدوائر ذات الجهد الثابت. ولذلك، ينبغي إجراء الحسابات بشكل مختلف.

يُشار إلى المعاوقة بالحرف Z وتتكون من المجموع الجبري للمفاعلات النشطة والسعوية والحثية.

عندما يتم توصيل R النشط بدائرة تيار متردد، تحت تأثير فرق الجهد، يبدأ تيار جيبي بالتدفق. في هذه الحالة، تبدو الصيغة كما يلي: Im = Um / R، حيث Im وUm هما قيمتا سعة التيار والجهد. تأخذ صيغة المقاومة الشكل التالي: Im = Um / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Pi * r * r).

السعة (Xc) ترجع إلى وجود المكثفات في الدوائر. تجدر الإشارة إلى أن التيار المتردد يمر عبر المكثفات، وبالتالي يعمل كموصل ذو سعة.

يتم حساب Xc على النحو التالي: Xc = 1 / (w * C)، حيث w هو التردد الزاوي وC هي سعة المكثف أو مجموعة المكثفات. يتم تعريف التردد الزاوي على النحو التالي:

1. يتم قياس تردد التيار المتردد (عادة 50 هرتز).
2. يضرب بـ 6.283.

المفاعلة الحثي (Xl) - تعني وجود الحث في الدائرة (مغوي، مرحل، دائرة، محول، وما إلى ذلك). ويتم حسابه على النحو التالي: Xl = wL، حيث L هو الحث وw هو التردد الزاوي. لحساب الحثتحتاج إلى استخدام الآلات الحاسبة المتخصصة عبر الإنترنت أو كتاب مرجعي في الفيزياء. لذلك، يتم حساب جميع الكميات باستخدام الصيغ وكل ما تبقى هو كتابة Z: Z * Z = R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl).

لتحديد القيمة النهائية، من الضروري استخراج الجذر التربيعي للتعبير: R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl). يترتب على الصيغ أن تردد التيار المتردد يلعب دورًا كبيرًا، على سبيل المثال، في دائرة من نفس التصميم، مع زيادة التردد، يزداد أيضًا Z. ويجب إضافة أنه في الدوائر ذات الجهد المتردد Z يعتمد على المؤشرات التالية:

1. أطوال الموصلات.
2. منطقة مقطعية - س.
3. درجات الحرارة.
4. نوع من المواد.
5. حاويات.
6. الحث.
7. الترددات.

وبالتالي، فإن قانون أوم لقسم من السلسلة له شكل مختلف تمامًا: أنا = ش / ي. يتغير أيضًا قانون السلسلة الكاملة.

تتطلب حسابات المقاومة قدرًا معينًا من الوقت، لذلك يتم استخدام أدوات قياس كهربائية خاصة تسمى الأومومتر لقياس قيمها. يتكون جهاز القياس من مؤشر الاتصال الذي يتصل به مصدر الطاقة على التوالي.

قياس ر جميع الأدوات مجتمعة، مثل أجهزة الاختبار وأجهزة القياس المتعددة. نادرًا ما يتم استخدام أدوات منفصلة لقياس هذه الخاصية فقط (مقياس ميغامتر لفحص عزل كابل الطاقة).

يتم استخدام الجهاز لاختبار الدوائر الكهربائية لمعرفة مدى تلف مكونات الراديو وصلاحيتها للخدمة، وكذلك لاختبار عزل الكابلات.

عند قياس R، من الضروري إلغاء تنشيط قسم الدائرة بالكامل لتجنب فشل الجهاز. للقيام بذلك، يجب عليك اتخاذ الاحتياطات التالية:

تحتوي أجهزة القياس المتعددة باهظة الثمن على وظيفة استمرارية الدائرة، وتكرارها بواسطة إشارة صوتية، لذلك ليست هناك حاجة للنظر إلى شاشة الجهاز.

وبالتالي، تلعب المقاومة الكهربائية دورًا مهمًا في الهندسة الكهربائية. في الدوائر الدائمة يعتمد ذلك على درجة الحرارة، والتيار، والطول، نوع المادة والمساحةمستعرض المقطع العرضي للموصل. في دارات التيار المتردد، يتم استكمال هذا الاعتماد بكميات مثل التردد والسعة والمحاثة. بفضل هذا الاعتماد، من الممكن تغيير خصائص الكهرباء: الجهد والتيار. لقياس قيم المقاومة، يتم استخدام أجهزة قياس المقاومة، والتي تستخدم أيضًا لتحديد مشاكل الأسلاك واختبارات الاستمرارية لمختلف الدوائر ومكونات الراديو.

- الكمية الكهربائية التي تميز خاصية المادة في منع سريان التيار الكهربائي. اعتمادًا على نوع المادة، يمكن أن تميل المقاومة إلى الصفر - تكون ضئيلة (ميل/ميكرو أوم - الموصلات والمعادن)، أو تكون كبيرة جدًا (جيجا أوم - العزل والعوازل). مقلوب المقاومة الكهربائية هو .

وحدةالمقاومة الكهربائية - أوم. يتم تحديده بالحرف R. يتم تحديد اعتماد المقاومة على التيار في دائرة مغلقة.

مقياس المقاومة- جهاز للقياس المباشر لمقاومة الدائرة. اعتمادًا على نطاق القيمة المقاسة، يتم تقسيمها إلى مقاييس جيجا أوم (للمقاومات الكبيرة - عند قياس العزل)، ومقاييس ميكرو/ميلي أوم (للمقاومات الصغيرة - عند قياس مقاومة الانتقال للملامسات، ولفات المحرك، وما إلى ذلك).

هناك مجموعة واسعة من أجهزة قياس الأومتر حسب التصميم من مختلف الشركات المصنعة، بدءًا من الأجهزة الكهروميكانيكية وحتى الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. تجدر الإشارة إلى أن مقياس الأومتر الكلاسيكي يقيس الجزء النشط من المقاومة (ما يسمى بالأوم).

أي مقاومة (معدنية أو شبه موصلة) في دائرة التيار المتردد لها مكون نشط ومتفاعل. مجموع المقاومة النشطة والمتفاعلة هو مقاومة دائرة التيار المترددويتم حسابها بواسطة الصيغة:

حيث Z هي المقاومة الكلية لدائرة التيار المتردد؛

R هي المقاومة النشطة لدائرة التيار المتردد؛

Xc هي المفاعلة السعوية لدائرة التيار المتردد؛

(C - السعة، ث - السرعة الزاوية للتيار المتردد)

Xl هي المفاعلة الحثية لدائرة التيار المتردد؛

(L هو الحث، w هو السرعة الزاوية للتيار المتردد).

المقاومة النشطة- هذا جزء من المقاومة الكلية للدائرة الكهربائية، والتي يتم تحويل طاقتها بالكامل إلى أنواع أخرى من الطاقة (الميكانيكية والكيميائية والحرارية). الخاصية المميزة للمكون النشط هي الاستهلاك الكامل لكل الكهرباء (لا يتم إرجاع أي طاقة إلى الشبكة)، وتعيد المفاعلة جزءًا من الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة (خاصية سلبية للمكون التفاعلي).

المعنى المادي للمقاومة النشطة

كل بيئة تمر فيها الشحنات الكهربائية تخلق عقبات في طريقها (يُعتقد أن هذه هي عقد الشبكة البلورية)، والتي يبدو أنها تصطدم بها وتفقد طاقتها، والتي يتم إطلاقها على شكل حرارة.

وهكذا يحدث هبوط (فقدان الطاقة الكهربائية) يفقد جزء منه بسبب المقاومة الداخلية للوسط الموصل.

تسمى القيمة العددية التي تميز قدرة المادة على منع مرور الشحنات بالمقاومة. ويقاس بالأوم (أوم) ويتناسب عكسيا مع التوصيل الكهربائي.

العناصر المختلفة في الجدول الدوري لمندليف لها مقاومات كهربائية مختلفة (ع)، على سبيل المثال، الأصغر. تتمتع الفضة (0.016 أوم*مم2/م)، والنحاس (0.0175 أوم*مم2/م)، والذهب (0.023) والألمنيوم (0.029) بمقاومة. يتم استخدامها في الصناعة باعتبارها المواد الرئيسية التي بنيت عليها جميع الهندسة الكهربائية والطاقة. على العكس من ذلك، فإن المواد العازلة لها قيمة صدمة عالية. المقاومة وتستخدم للعزل.

يمكن أن تختلف مقاومة الوسط الموصل بشكل كبير اعتمادًا على المقطع العرضي ودرجة الحرارة وحجم وتردد التيار. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي البيئات المختلفة على حاملات شحن مختلفة (الإلكترونات الحرة في المعادن، والأيونات في الإلكتروليتات، و"الثقوب" في أشباه الموصلات)، وهي العوامل المحددة للمقاومة.

المعنى الفيزيائي للتفاعل

في الملفات والمكثفات، عند تطبيقها، تتراكم الطاقة في شكل مجالات مغناطيسية وكهربائية، الأمر الذي يستغرق بعض الوقت.

تتغير المجالات المغناطيسية في شبكات التيار المتردد تبعًا لتغير اتجاه حركة الشحنات، مع توفير مقاومة إضافية.

وبالإضافة إلى ذلك، تحدث مرحلة مستقرة وتحول التيار، وهذا يؤدي إلى خسائر إضافية في الكهرباء.

المقاومة النوعية

كيف يمكننا معرفة مقاومة مادة ما إذا لم يكن هناك تدفق خلالها وليس لدينا جهاز قياس الأومتر؟ هناك قيمة خاصة لهذا - المقاومة الكهربائية للمادة الخامس

(هذه هي القيم الجدولية التي يتم تحديدها تجريبيا لمعظم المعادن). باستخدام هذه القيمة والكميات الفيزيائية للمادة، يمكننا حساب المقاومة باستخدام الصيغة:

أين، ص— المقاومة (وحدات أوم*م/مم2);

ل - طول الموصل (م)؛

S - المقطع العرضي (مم 2).

تعليمات

أوجد قوة مقاومة الحركة المؤثرة على جسم يتحرك بشكل منتظم في خط مستقيم. للقيام بذلك، استخدم مقياس القوة أو أي طريقة أخرى لقياس القوة التي يجب تطبيقها على الجسم بحيث يتحرك بالتساوي وفي خط مستقيم. ووفقا لقانون نيوتن الثالث، فإنها ستكون مساوية عدديا لقوة مقاومة حركة الجسم.

تحديد قوة المقاومة لحركة الجسم الذي يتحرك على سطح أفقي. في هذه الحالة، تتناسب قوة الاحتكاك بشكل مباشر مع قوة رد الفعل للدعم، والتي بدورها تساوي قوة الجاذبية المؤثرة على الجسم. ولذلك فإن قوة مقاومة الحركة في هذه الحالة أو قوة الاحتكاك Ftr تساوي حاصل ضرب كتلة الجسم m، والتي تقاس بمقاييس بالكيلوجرام، بتسارع السقوط الحر g≈9.8 م/ث² ومعامل التناسب μ، Ftr = μ∙m∙g. الرقم μ يسمى معامل الاحتكاك ويعتمد على الأسطح التي تتلامس أثناء الحركة. على سبيل المثال، بالنسبة للاحتكاك بين الفولاذ والخشب، يكون هذا المعامل 0.5.

احسب قوة المقاومة لحركة الجسم المتحرك. بالإضافة إلى معامل الاحتكاك μ، وكتلة الجسم m وتسارع الجاذبية g، يعتمد ذلك على زاوية ميل المستوى إلى الأفق α. للعثور على قوة مقاومة الحركة في هذه الحالة، عليك إيجاد حاصل ضرب معامل الاحتكاك، وكتلة الجسم، وتسارع الجاذبية، وجيب تمام الزاوية التي يكون عندها المستوى مع الأفق Ftr = μ∙m∙g ∙كوس(α).

عندما يتحرك جسم في الهواء بسرعات منخفضة، فإن قوة المقاومة Fс تتناسب طرديًا مع سرعة الجسم v، Fc=α∙v. يعتمد المعامل α على خصائص الجسم ولزوجة الوسط ويتم حسابه بشكل منفصل. عند التحرك بسرعات عالية، على سبيل المثال، عندما يسقط جسم من ارتفاع كبير أو تتحرك سيارة، فإن قوة المقاومة تتناسب طرديًا مع مربع السرعة Fc=β∙v². يتم حساب المعامل β أيضًا للسرعات العالية.

مصادر:

• 1 الصيغة العامة لقوة مقاومة الهواء في الشكل

لتحديد قوة مقاومة هواءتهيئة الظروف التي يبدأ فيها الجسم بالتحرك بشكل منتظم وخطي تحت تأثير الجاذبية. احسب قيمة الجاذبية، وستكون مساوية لقوة مقاومة الهواء. إذا تحرك جسم في الهواء، فاكتسب سرعة، يتم إيجاد قوة مقاومته باستخدام قوانين نيوتن، كما يمكن إيجاد قوة مقاومة الهواء من قانون حفظ الطاقة الميكانيكية والصيغ الديناميكية الهوائية الخاصة.

سوف تحتاج

• محدد المدى، المقاييس، عداد السرعة أو الرادار، المسطرة، ساعة التوقيت.

تعليمات

قبل القياس مقاومةبالنسبة للمقاوم المستخدم، تأكد من فكه من اللوحة أو الكتلة القديمة. وإلا فقد يتم تجاوزها من قبل أجزاء أخرى من الدائرة، وسوف تحصل على قراءات غير صحيحة منها. مقاومة.

فيديو حول الموضوع

للعثور على المقاومة الكهربائية للموصل، استخدم الصيغ المناسبة. تم العثور على مقاومة قسم الدائرة وفقًا لقانون أوم. إذا كانت الأبعاد المادية والهندسية للموصل معروفة، فيمكن حساب مقاومته باستخدام صيغة خاصة.

سوف تحتاج

• - اختبار؛
• - الفرجار
• - مسطرة.

تعليمات

تذكر ماذا يعني مفهوم المقاوم. في هذه الحالة، ينبغي فهم المقاوم على أنه أي موصل أو عنصر في الدائرة الكهربائية له مقاومة مقاومة نشطة. من المهم الآن أن نسأل كيف يؤثر التغير في قيمة المقاومة على القيمة الحالية وما الذي تعتمد عليه. جوهر ظاهرة المقاومة هو أن المقاومات تشكل نوعا من الحاجز أمام مرور الشحنات الكهربائية. كلما زادت مقاومة المادة، زادت كثافة الذرات الموجودة في شبكة المادة المقاومة. يشرح هذا النمط قانون أوم لجزء من السلسلة. كما تعلم، فإن قانون أوم لقسم من الدائرة هو كما يلي: القوة الحالية في قسم من الدائرة تتناسب طرديًا مع الجهد في القسم وتتناسب عكسيًا مع مقاومة قسم الدائرة نفسها.

ارسم على قطعة من الورق رسمًا بيانيًا يوضح اعتماد التيار على الجهد عبر المقاومة، وكذلك على مقاومته، بناءً على قانون أوم. سوف تحصل على رسم بياني للقطع الزائد في الحالة الأولى ورسم بياني لخط مستقيم في الحالة الثانية. وبالتالي، كلما زاد الجهد عبر المقاومة، وانخفضت المقاومة، زادت قوة التيار. علاوة على ذلك، فإن الاعتماد على المقاومة يكون أكثر وضوحًا هنا، لأنه يبدو مبالغًا فيه.

لاحظ أن مقاومة المقاومة تتغير أيضًا مع تغير درجة حرارتها. إذا قمت بتسخين عنصر مقاوم ولاحظت التغير في قوة التيار، فسوف تلاحظ كيف يتناقص التيار مع زيادة درجة الحرارة. ويفسر هذا النمط بحقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة، تزداد اهتزازات الذرات في عقد الشبكة البلورية للمقاوم، مما يقلل من المساحة الحرة لمرور الجزيئات المشحونة. سبب آخر يقلل من قوة التيار في هذه الحالة هو حقيقة أنه مع زيادة درجة حرارة المادة، تزداد الحركة الفوضوية للجزيئات، بما في ذلك الجزيئات المشحونة. وبالتالي فإن حركة الجزيئات الحرة في المقاوم تصبح أكثر فوضوية من الحركة الموجهة، مما يؤثر على انخفاض قوة التيار.

فيديو حول الموضوع

الكهرباء نفسها غير مرئية، على الرغم من أن هذا يجعلها أقل خطورة. على العكس من ذلك: وهذا هو بالضبط سبب خطورة الأمر. بعد كل شيء، إذا رأينا ذلك، كما نرى، على سبيل المثال، الماء يتدفق من الصنبور، فسنتجنب بالتأكيد الكثير من المتاعب.

ماء. ها هو أنبوب الماء، وها هو الصنبور المغلق. لا شيء يتدفق، لا شيء يقطر. لكننا نعرف على وجه اليقين: يوجد ماء بالداخل. وإذا كان النظام يعمل بشكل صحيح، فإن الماء هناك تحت الضغط. 2، 3 أجواء، أو كم هناك؟ لا يهم. ولكن هناك ضغط هناك، وإلا فإن النظام لن يعمل. في مكان ما، تطن المضخات، وتضخ المياه إلى النظام، مما يخلق نفس الضغط.

لكن الأسلاك الكهربائية لدينا. وفي مكان ما بعيدًا، على الطرف الآخر، تعمل المولدات أيضًا، وتولد الكهرباء. وهناك أيضًا ضغط في السلك من هذا... لا، لا، ليس ضغطًا، بالطبع، هنا في هذا السلك الجهد االكهربى. ويقاس أيضًا، ولكن بوحدات خاصة به: الفولت.

يضغط الماء الموجود في الأنابيب على الجدران، ولا يتحرك في أي مكان، في انتظار العثور على مخرج حتى يتمكن من الاندفاع إلى هناك في تيار قوي. وفي السلك، ينتظر الجهد بصمت حتى يغلق المفتاح حتى يتمكن تدفق الإلكترونات من التحرك لتحقيق غرضه.

وبعد ذلك فُتح الصنبور وتدفق تيار من الماء. يتدفق في جميع أنحاء الأنبوب، وينتقل من المضخة إلى صمام التدفق. وبمجرد إغلاق اتصالات التبديل، تدفقت الإلكترونات إلى الأسلاك. أي نوع من الحركة هذا؟ هذا حاضِر. الإلكترونات تدفق. وهذه الحركة، وهذا التيار، له أيضًا وحدة قياس خاصة به: الأمبير.

وهناك المزيد مقاومة. بالنسبة للمياه، فإن هذا، بالمعنى المجازي، هو حجم الثقب الموجود في الصنبور. كلما زاد حجم الحفرة، قلت مقاومة حركة الماء. الأمر نفسه تقريبًا في الأسلاك: كلما زادت مقاومة السلك، قل التيار.

هذا شيء من هذا القبيل، إذا كنت تتخيل مجازيا الخصائص الرئيسية للكهرباء. لكن من وجهة نظر العلم، كل شيء صارم: هناك ما يسمى بقانون أوم. يقرأ كما يلي: أنا = ش/ر.
أنا- القوة الحالية. تقاس بالأمبير.
ش- الجهد االكهربى. تقاس بالفولت.
ر- مقاومة. تقاس بالأوم.

هناك مفهوم آخر - القوة، W. وهو أيضًا بسيط: ث = يو*أنا. تقاس بالواط.

في الواقع، هذه هي النظرية الضرورية والكافية بالنسبة لنا. ومن وحدات القياس الأربع هذه، ووفقاً للصيغتين المذكورتين أعلاه، يمكن استخلاص عدد من الوحدات الأخرى:

№	مهمة	معادلة	مثال
1	معرفة القوة الحالية إذا كان الجهد والمقاومة معروفة.	أنا = ش/ر	أنا = 220 فولت / 500 أوم = 0.44 أ.
2	معرفة الطاقة إذا كان التيار والجهد معروفين.	ث = يو*أنا	واط = 220 فولت * 0.44 أمبير = 96.8 واط.
3	معرفة المقاومة إذا كان الجهد والتيار معروفين.	ص = ش/أنا	ص = 220 فولت / 0.44 أ = 500 أوم.
4	معرفة الجهد إذا كان التيار والمقاومة معروفة.	يو = أنا*ر	U = 0.44 أ * 500 أوم = 220 فولت.
5	معرفة القوة إذا كان التيار والمقاومة معروفين.	ث = أنا 2 * ر	ث = 0.44 أ * 0.44 أ * 500 أوم = 96.8 واط.
6	معرفة القوة إذا كان الجهد والمقاومة معروفين.	ث=U2/ر	واط = 220 فولت * 220 فولت / 500 أوم = 96.8 واط.
7	معرفة القوة الحالية إذا كانت القوة والجهد معروفة.	أنا = ث / ش	أنا = 96.8 واط / 220 فولت = 0.44 أمبير.
8	معرفة الجهد إذا كانت القوة والتيار معروفة.	ش = ث/أنا	U = 96.8 واط / 0.44 أمبير = 220 فولت.
9	معرفة المقاومة إذا كانت القوة والجهد معروفة.	ص = يو 2 /ث	R = 220 فولت * 220 فولت / 96.8 وات = 500 أوم.
10	معرفة المقاومة إذا كانت القوة والتيار معروفة.	ص = ث/أنا 2	R = 96.8 وات / (0.44 أ * 0.44 أ) = 500 أوم.

تقول: - لماذا أحتاج كل هذا؟ الصيغ والأرقام... لن أقوم بإجراء الحسابات.

وسأجيب على هذا: - أعد قراءة المقال السابق. فكيف يمكنك التأكد دون معرفة أبسط الحقائق والحسابات؟ على الرغم من أنه في الواقع، من الناحية العملية اليومية، فإن الصيغة 7 فقط هي الأكثر إثارة للاهتمام، حيث يتم تحديد القوة الحالية بجهد وقوة معروفين. كقاعدة عامة، هاتان الكميتان معروفتان، والنتيجة (القوة الحالية) ضرورية بالتأكيد لتحديد المقطع العرضي المسموح به للسلك واختيار الحماية.

هناك ظرف آخر يجب ذكره في سياق هذه المقالة. في صناعة الطاقة الكهربائية، يتم استخدام ما يسمى بالتيار المتردد. أي أن تلك الإلكترونات نفسها لا تتحرك دائمًا في نفس الاتجاه في الأسلاك، بل تغيره باستمرار: إلى الأمام إلى الخلف إلى الأمام إلى الخلف... وهذا التغيير في اتجاه الحركة يكون 100 مرة في الثانية.

انتظر، ولكن في كل مكان يقولون أن التردد هو 50 هرتز! نعم، هذا هو بالضبط ما هو عليه. يتم قياس التردد بعدد الدورات في الثانية، ولكن في كل دورة يتغير اتجاه التيار مرتين. بمعنى آخر، يوجد في فترة واحدة قمتان تميزان القيمة القصوى للتيار (الإيجابي والسالب)، وعند هذه القمم يتغير الاتجاه.

لن نتعمق أكثر في التفاصيل، لكن مع ذلك: لماذا التيار المتردد وليس التيار المباشر؟

المشكلة برمتها هي نقل الكهرباء لمسافات طويلة. هذا هو المكان الذي يدخل فيه قانون أوم حيز التنفيذ. تحت الأحمال الثقيلة، إذا كان الجهد 220 فولت، يمكن أن يكون التيار مرتفعًا جدًا. لنقل الكهرباء بمثل هذا التيار، ستكون هناك حاجة إلى أسلاك ذات مقطع عرضي كبير جدًا.

لا يوجد سوى مخرج واحد: زيادة الجهد. الصيغة السابعة تقول: أنا = ث / ش. من الواضح تمامًا أنه إذا قمنا بتزويد جهد ليس 220 فولتًا، بل 220 ألف فولت، فإن القوة الحالية ستنخفض ألف مرة. هذا يعني أنه يمكن أخذ المقطع العرضي للأسلاك أصغر بكثير.

بحث الموقع.
يمكنك تغيير عبارة البحث الخاصة بك.

أنشأ أوم بشكل تجريبي القانون الذي بموجبه تتناسب قوة التيار المتدفق عبر موصل معدني متجانس (بمعنى عدم وجود قوى خارجية) مع انخفاض الجهد V عبر الموصل:

تذكر أنه في حالة الموصل المتجانس، فإن الجهد U يتزامن مع فرق الجهد (انظر (33.6)).

تسمى الكمية المشار إليها في الصيغة (34.1) بالحرف R بالمقاومة الكهربائية للموصل. وحدة المقاومة تساوي مقاومة الموصل الذي يتدفق فيه تيار قدره 1 أمبير عند جهد 1 فولت.

يعتمد مقدار المقاومة على شكل الموصل وحجمه، وكذلك على خصائص المادة التي صنع منها. للحصول على موصل أسطواني متجانس

حيث l هو طول الموصل، وS هي مساحة مقطعه، وهو معامل يعتمد على خصائص المادة، ويسمى المقاومة الكهربائية للمادة. إذا كان R يساوي عدديًا. في SI يتم قياسه بالأوم متر (Ohm-m).

لنجد العلاقة بين المتجهين j وE في نفس النقطة من الموصل. في الموصل الخواص، تحدث الحركة المنظمة للحاملات الحالية في اتجاه المتجه E.

ولذلك فإن اتجاهي المتجهين j وE يتطابقان، فلنختار ذهنيًا، بالقرب من نقطة معينة، حجمًا أسطوانيًا أوليًا به مولدات موازية للمتجهين j وE (الشكل 34.1). يتدفق تيار من القوة عبر المقطع العرضي للأسطوانة. الجهد المطبق على الاسطوانة يساوي حيث E هي شدة المجال عند موقع معين. وأخيرا فإن مقاومة الاسطوانة حسب الصيغة (34.2) تساوي . بتعويض هذه القيم في الصيغة (34.1)، نصل إلى العلاقة

وبالاستفادة من حقيقة أن المتجهين j وE لهما نفس الاتجاه، يمكننا الكتابة

تعبر هذه الصيغة عن قانون أوم بشكل تفاضلي.

وتسمى الكمية المتبادلة التي تظهر في (34.3) بالتوصيل الكهربائي النوعي للمادة. ويسمى مقلوب الأوم سيمنز (Sm). وبناء على ذلك، فإن الوحدة o هي سيمنز لكل متر (S/m).

لنفترض من أجل التبسيط أن الموصل يحتوي على حاملات لعلامة واحدة فقط. ووفقا للصيغة (31.5)، فإن كثافة التيار في هذه الحالة تساوي

تؤدي مقارنة هذا التعبير بالصيغة (34.3) إلى استنتاج مفاده أن سرعة الحركة المنظمة للموجات الحاملة الحالية تتناسب مع شدة المجال E، أي القوة التي تنقل الحركة المنظمة إلى الموجات الحاملة. يتم ملاحظة تناسب السرعة مع القوة المطبقة على الجسم في الحالات التي تعمل فيها قوة مقاومة الوسط، بالإضافة إلى القوة التي تسببت في الحركة، على الجسم. تنتج هذه القوة عن تفاعل حاملات التيار مع الجزيئات التي تتكون منها المادة الموصلة. إن وجود قوة مقاومة للحركة المطلوبة للحاملات الحالية يحدد المقاومة الكهربائية للموصل.

تتميز قدرة المادة على توصيل التيار الكهربائي بمقاومتها أو موصليتها.

وتتحدد قيمتها حسب الطبيعة الكيميائية للمادة والظروف، وخاصة درجة الحرارة التي توجد فيها.

بالنسبة لمعظم المعادن عند درجات حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة، فإنه يتغير بشكل متناسب مع درجة الحرارة المطلقة T:

في درجات حرارة منخفضة، لوحظت الانحرافات عن هذا النمط (الشكل 34.2). في معظم الحالات، يتبع الاعتماد على T منحنى. يعتمد حجم نمو المقاومة المتبقية بقوة على نقاء المادة ووجود الضغوط الميكانيكية المتبقية في العينة. لذلك، بعد التلدين، يتناقص النمو بشكل ملحوظ. معدن نقي تمامًا مع شبكة بلورية منتظمة تمامًا عند الصفر المطلق

بالنسبة لمجموعة كبيرة من المعادن والسبائك، عند درجة حرارة تصل إلى عدة درجات كلفن، تصبح مقاومة الصدمات صفرًا (المنحنى 2 في الشكل 34.2). تم اكتشاف هذه الظاهرة، التي تسمى الموصلية الفائقة، لأول مرة في عام 1911 من قبل كامرلينج أونز للزئبق. وفي وقت لاحق، تم اكتشاف الموصلية الفائقة في الرصاص والقصدير والزنك والألمنيوم والمعادن الأخرى، وكذلك في عدد من السبائك. كل موصل فائق لديه درجة حرارة حرجة خاصة به T والتي يمر عندها إلى حالة التوصيل الفائق. عندما يتعرض الموصل الفائق لمجال مغناطيسي، تتعطل حالة الموصلية الفائقة. إن حجم المجال الحرج الذي يدمر الموصلية الفائقة هو صفر ويزداد مع انخفاض درجة الحرارة.

تم تقديم شرح نظري كامل للموصلية الفائقة من قبل الأكاديمي N. N. Bogolyubov وبشكل مستقل بواسطة J. Bardeen وL. Cooper وJ.Schrieffer (انظر الفقرة 56 من المجلد 3).

إن اعتماد المقاومة الكهربائية على درجة الحرارة هو أساس موازين الحرارة المقاومة. مقياس الحرارة هذا عبارة عن سلك معدني (عادةً بلاتيني) ملفوف على إطار من البورسلين أو الميكا. يسمح لك مقياس حرارة المقاومة الذي تمت معايرته عند نقاط درجة حرارة ثابتة بقياس درجات الحرارة المنخفضة والعالية مع وجود خطأ يصل إلى عدة أجزاء من المئات من الدرجة. في الآونة الأخيرة، تم استخدام موازين الحرارة المقاومة المصنوعة من أشباه الموصلات بشكل متزايد.