Как нагряването влияе на стойността на съпротивлението? Електрическо съпротивление Влияние на температурата върху съпротивлението

Често служителите се съпротивляват на промяната без видима причина. Съпротивата срещу промяната е отношение или поведение, което демонстрира нежелание за прилагане или подкрепа на промяната. На първо място, промените засягат нагласите на всеки служител и предизвикват определени реакции, определени от отношението към промените. Един вид психологически защитни механизми са стереотипи,предотвратяване на правилното възприемане на иновациите. Формите на тези стереотипи са такива, че могат да осигурят на своите носители неуязвимост от общественото мнение:

„вече имаме това“:

„Няма да можем да направим това“:

„Това не решава основните ни проблеми

„това се нуждае от подобрение“:

„тук не всичко е еднакво“:

„Има и други предложения

Групата прави опити, независимо от настъпилите промени, да поддържа целостта на нагласите и оценките по всякакъв начин. Следователно всяко външно влияние предизвиква противопоставяне в групата. Тази характеристика на организациите се нарича хомеостаза.

Нека изброим още няколко типични фрази:

„търпението и труда ще смелят всичко“ (отказ от промяна);

„да започнем нов живот в понеделник“ (отлагане „за по-късно“);

„не би играл играта“ (несигурност);

„нов вик разруши парализата“ (липса на реализация);

„Колкото повече боя хабим, толкова по-малко вярваме в приказки“ (стр

техническа неефективност);

„от което шефът не знае, той не страда“ (саботаж);

„да се върнем към истинската работа“ (отклонение).

Видове съпротива срещу организационни промени.За да разберем причините, поради които хората трудно приемат промяната, е необходимо да изследваме видовете съпротива срещу промяната в организацията.

Съпротивата на служителите срещу промените в организацията може да бъде под формата на логични рационални възражения, психологически емоционални нагласи, социологически фактори и групови интереси.

Логическо съпротивление- означава, че служителите не са съгласни с фактите, рационалните аргументи и логиката. Възниква поради реалното време и усилия, необходими за адаптиране към промените, включително овладяване на нови работни отговорности. Това са реални разходи, които служителите поемат, въпреки че в дългосрочен план говорим за промени, които са изгодни за тях, което означава, че ръководството трябва да ги компенсира по един или друг начин.

Психологическа съпротива- обикновено се базира на емоции, чувства и нагласи. Вътрешно е „логичен“ от гледна точка на нагласите на служителя Ичувствата му за промяната. Служителите може да се страхуват от неизвестното, да не се доверяват на мениджърите и да се чувстват заплаха за тяхната безопасност. Дори ако мениджърът смята, че подобни чувства са неоправдани, те са много реални, което означава, че той трябва да ги вземе предвид.

Социологическа съпротива- резултат от предизвикателството, което промените поставят пред груповите интереси, норми и ценности. Тъй като обществените интереси (политическите коалиции, ценностите на синдикатите и различните общности) са много важен фактор във външната среда, ръководството трябва внимателно да обмисли отношението на различните коалиции и групи към промяна. На ниво малка група промяната застрашава ценностите на приятелството и статуса на членовете на екипа.

Провеждането на промени предполага, че ръководството се е подготвило да преодолее и трите вида съпротива, още повече, че нейните психологически и социологически форми не са нещо ирационално и нелогично, а напротив, отговарят на логиката на различните ценностни системи. В конкретни работни ситуации най-вероятно е умерена подкрепа за промяна или опозиция.

Задачата на ръководството е да създаде среда на доверие в предложенията на ръководството, осигурявайки положително възприемане от служителите на повечето промени и чувство за сигурност. В противен случай ръководството е принудено да използва власт, твърде честото използване на която е изпълнено с тяхното „изтощение“.

Заплахата от промяна може да бъде реална или въображаема, пряка или непряка, значителна или незначителна. Независимо от естеството на промяната, служителите се стремят да се предпазят от нейните последици чрез оплаквания, пасивна съпротива, която може да прерасне в неразрешено отсъствие от работното място, саботаж и намаляване на интензивността на работа.

Причинисъпротивата може да бъде заплаха за нуждите на служителите от безопасност, социални взаимоотношения, статус, компетентност или самочувствие.

Три основни причини за съпротивата на персонала срещу промяна:

1) несигурност - възниква, когато няма достатъчно информация за последствията от промените;

2) чувство за загуба - възниква, когато вярването е, че иновациите намаляват правомощията за вземане на решения, формалната или неформална власт и достъпа до информация;

3) убеждението, че промените няма да донесат очакваните резултати.

Основната причина за съпротивата срещу промяната е свързаната с нея психологическа цена. Както висшите ръководители на компанията, така и преките мениджъри може да се съпротивляват на промените, но постепенно, с възприемането на нови ползи, това противопоставяне може да изчезне. Разбира се, не всички промени срещат съпротива от служителите, някои от тях се възприемат предварително като желани; други промени могат да бъдат толкова леки и незабележими, че съпротивлението, ако има такова, ще бъде много слабо. Мениджърите трябва да осъзнаят, че отношението към промяната се определя основно от това колко добре мениджърите на организацията са свели до минимум неизбежната съпротива.

Промените и усещането за заплаха, произтичащо от тях, могат да предизвикат ефект на верижна реакция, т.е. ситуации, при които промяна, пряко засягаща индивид или малка група от хора, води до пряка или косвена реакция на много поради факта, че всички те са заинтересовани от едно или друго развитие на събитията.

Причините за съпротивата срещу промяната обикновено са:

Усещането за дискомфорт на служителите, причинено от самата природа

промени, когато служителите показват несигурност относно коректността

взетите технически решения се възприемат негативно

произтичащата несигурност;

Страх от неизвестното, заплаха за безопасността на тяхната работа;

Техники за извършване на промени, когато служителите са недоволни

Служителите се чувстват несправедливи, защото някой друг се възползва от промените, които правят;

Чувството, че промените ще доведат до лични загуби, т.е. по-малка степен на задоволяване на всяка нужда. По този начин работниците могат да решат, че иновациите в технологиите и високите нива на автоматизация ще доведат до съкращения или нарушаване на социалните отношения, намалявайки тяхната власт за вземане на решения, формалната и неформална власт, достъпа до информация, автономността и привлекателността на възложената им работа.

Убеждението, че промяната не е необходима или желателна за организацията. По този начин мениджърът може да реши, че предложената автоматизирана информационна система за управление е твърде сложна за потребителите или че ще генерира грешен тип информация; той също може да реши, че проблемът засяга не само неговата функционална област, но и друга - така че нека направят промени в този отдел.

По този начин, когато започва да прилага планираните промени в работата на екипа, лидерът трябва първо да определи дали те ще предизвикат съпротива, какъв вид съпротива ще бъде и как да промени линията си на поведение, за да я преодолее или премахне. Опитът показва, че най-често съпротивата на служителите срещу иновациите възниква в случаите, когато:

1) целите на промените не се обясняват на хората. Мистерията и неяснотата винаги създават несигурност и безпокойство. Страхът от неизвестното може да накара служителите да бъдат враждебни към нещо ново точно толкова, колкото естеството на новото нещо. Като цяло хората се съпротивляват много повече на общите реформи, отколкото на честите промени в работния процес;

2) самите служители не са участвали в планирането на тези промени. Хората са склонни да подкрепят всякакви реформи, ако са участвали в подготовката им - в крайна сметка всеки е готов да следва собствените си препоръки;

3) реформите са мотивирани от лични причини. По този начин мениджър, който поиска да помогне на служител да обработва документи, може да бъде сигурен, че другите веднага ще имат въпроси за това какво ще се възползва този служител и защо трябва да му се помогне. Солидарността е прекрасна черта, но само малцина са способни да се откажат от нещо лично и да се съгласят на иновации заради това чувство. Хората трябва да се уверят, че това наистина помага за решаването на проблема, постигането на желаната цел и че също така им е от полза;

4) пренебрегват се традициите на екипа и техния обичаен стил и начин на работа. Много други формални и неформални групи упорито ще се съпротивляват на иновациите, които заплашват техните познати отношения;

5) на подчинените им се струва, че е допусната грешка при подготовката на реформите. Това усещане е особено засилено, ако хората подозират, че има заплаха от намаляване на заплатата, понижение или загуба на благоволението на мениджъра;

6) перестройката заплашва подчинените с рязко увеличаване на обема на работа. Подобна заплаха възниква, ако мениджърът не си направи труда да планира промените достатъчно рано;

7) на хората им се струва, че всичко е наред така, както е („Няма нужда да си подавате врата“, „Защо да излагате врата си на удар“, „Нещата никога не са вървели толкова добре за нас“, „Инициативата е наказуема, ” и т.н.);

8) инициаторът на реформите не е уважаван и няма авторитет. За съжаление, антипатията към автора на проекта несъзнателно се пренася върху неговите предложения, независимо от истинската им стойност;

9) когато планира реформи, екипът не вижда крайния резултат (какво ще даде това на екипа?);

10) служителят не знае каква ще бъде личната му полза;

11) подчиненият не се чувства уверен или убеден от лидера;

12) реформите се предлагат и провеждат в категорична форма, с административни методи;

13) иновациите могат да доведат до намаляване на персонала;

14) хората вярват, че промените могат да доведат до нарушаване на принципа на социалната справедливост;

15) екипът не знае колко ще струва (разходи, усилия);

16) реформата не носи бързи резултати;

17) реформите ще донесат ползи за тесен кръг от хора;

18) напредъкът на реформата рядко се обсъжда в екипа;

19) липсва атмосфера на доверие в екипа;

20) под прикритието на реформата всъщност предлагат старото, което не се е оправдало;

21) в екипа има силни групи от хора, които са доволни от старата, текуща ситуация (групов егоизъм);

22) известни са неуспешни примери за такава реформа;

23) неформалният лидер на екипа е против промяната.

Също така е необходимо да се говори за предимствата на съпротивата срещу промяната. В определени ситуации това води до това ръководството отново да анализира внимателно предложените планове, оценявайки тяхната адекватност спрямо реалната ситуация. Работниците действат като част от система за контрол на реалността на плановете и поддържане на баланс. Съпротивата може да помогне за идентифициране на специфични проблемни области, да предостави на мениджърите информация за нагласите на служителите по определени въпроси и да предостави на служителите възможност да излеят емоциите си и да ги насърчи да разберат природата на промяната.

Методи за преодоляване на съпротивата срещу организационните промени са: предоставяне на информация, участие и въвличане, преговори и споразумения, манипулация, принуда.

1) образование и комуникация - открито обсъждане на идеи и дейности, които ще помогнат на персонала да се убеди в необходимостта от промяна, преди тя да бъде осъществена;

2) включване на подчинени във вземането на решения. Позволява на служителите, които може да са резистентни, да изразят свободно отношението си към иновациите;

3) облекчение и подкрепа - средства, чрез които персоналът по-лесно се вписва в новата среда. Възможно е да има допълнително обучение и повишаване на квалификацията на персонала, за да може да се справи с новите изисквания;

4) материални и морални стимули. Включва увеличение на заплатите, ангажимент да не се освобождават служители и др.;

5) кооптация. Означава да се даде на лицето, което се съпротивлява, водеща роля при вземането на решения за въвеждане на иновации;

6) маневриране - селективно използване на информацията, предоставена на служителите, изготвяне на ясен график на дейностите;

7) постепенна трансформация, която дава възможност за постепенно свикване с нови условия;

8) принуда - заплаха за лишаване от работа, повишение, професионално развитие, заплати или назначаване на нова длъжност.

Електрическо съпротивление -физическа величина, която показва какъв вид препятствие се създава от тока, докато преминава през проводника. Мерните единици са омове в чест на Георг Ом. В своя закон той извежда формула за намиране на съпротивление, която е дадена по-долу.

Нека разгледаме съпротивлението на проводниците, използвайки метали като пример. Металите имат вътрешна структура под формата на кристална решетка. Тази решетка има строг ред и нейните възли са положително заредени йони. Носителите на заряд в метала са „свободни“ електрони, които не принадлежат към конкретен атом, но се движат произволно между местата на решетката. От квантовата физика е известно, че движението на електрони в метал е разпространението на електромагнитна вълна в твърдо тяло. Тоест електронът в проводник се движи със скоростта на светлината (на практика) и е доказано, че проявява свойства не само като частица, но и като вълна. И съпротивлението на метала възниква в резултат на разсейването на електромагнитни вълни (т.е. електрони) от топлинни вибрации на решетката и нейните дефекти. Когато електрони се сблъскат с възли на кристална решетка, част от енергията се прехвърля към възлите, в резултат на което се освобождава енергия. Тази енергия може да се изчисли при постоянен ток, благодарение на закона на Джаул-Ленц - Q=I 2 Rt. Както можете да видите, колкото по-голямо е съпротивлението, толкова повече енергия се освобождава.

Съпротивление

Има такава важна концепция като съпротивление, това е същото съпротивление, само в единица дължина. Всеки метал има свой собствен, например за мед е 0,0175 Ohm*mm2/m, за алуминий е 0,0271 Ohm*mm2/m. Това означава, че меден прът с дължина 1 m и площ на напречното сечение от 1 mm2 ще има съпротивление от 0,0175 Ohm, а същият прът, но изработен от алуминий, ще има съпротивление от 0,0271 Ohm. Оказва се, че електропроводимостта на медта е по-висока от тази на алуминия. Всеки метал има свое специфично съпротивление и съпротивлението на целия проводник може да се изчисли с помощта на формулата

Където стр– съпротивление на метала, l – дължина на проводника, s – площ на напречното сечение.

Стойностите на съпротивлението са дадени в таблица за метално съпротивление(20°C)

вещество	стр, Ohm*mm 2 /2	α,10 -3 1/K
Алуминий	0.0271
Волфрам	0.055
Желязо	0.098
злато	0.023
Месинг	0.025-0.06
Манганин	0.42-0.48	0,002-0,05
Мед	0.0175
никел
Константан	0.44-0.52	0.02
нихром		0.15
Сребро	0.016
Цинк	0.059

В допълнение към съпротивлението, таблицата съдържа стойности на TCR; повече за този коефициент малко по-късно.

Зависимост на съпротивлението от деформация

По време на студено формоване на метали, металът изпитва пластична деформация. По време на пластичната деформация кристалната решетка се изкривява и броят на дефектите се увеличава. С увеличаване на дефектите на кристалната решетка, съпротивлението на потока от електрони през проводника се увеличава, следователно съпротивлението на метала се увеличава. Например, телта се прави чрез изтегляне, което означава, че металът претърпява пластична деформация, в резултат на което съпротивлението се увеличава. На практика за намаляване на съпротивлението се използва рекристализиращо отгряване, това е сложен технологичен процес, след който кристалната решетка изглежда се „изправя“ и броят на дефектите намалява, а следователно и устойчивостта на метала.

Когато се разтяга или компресира, металът изпитва еластична деформация. По време на еластична деформация, причинена от разтягане, амплитудите на топлинните вибрации на възлите на кристалната решетка се увеличават, следователно електроните изпитват големи затруднения и във връзка с това съпротивлението се увеличава. По време на еластична деформация, причинена от компресия, амплитудите на топлинните вибрации на възлите намаляват, следователно е по-лесно за електроните да се движат и съпротивлението намалява.

Влияние на температурата върху съпротивлението

Както вече разбрахме по-горе, причината за съпротивлението в метала са възлите на кристалната решетка и техните вибрации. Така че, когато температурата се повишава, топлинните вибрации на възлите се увеличават, което означава, че съпротивлението също се увеличава. Има такова количество като температурен коефициент на съпротивление(TKS), което показва колко се увеличава или намалява съпротивлението на метала при нагряване или охлаждане. Например, температурният коефициент на медта при 20 градуса по Целзий е 4.1 · 10 − 3 1/градус. Това означава, че когато например медна жица се нагрее с 1 градус по Целзий, нейното съпротивление ще се увеличи с 4.1 · 10 − 3 ома. Съпротивлението при температурни промени може да се изчисли с помощта на формулата

където r е съпротивлението след нагряване, r 0 е съпротивлението преди нагряване, a е температурният коефициент на съпротивление, t 2 е температурата преди нагряване, t 1 е температурата след нагряване.

Замествайки нашите стойности, получаваме: r=0,0175*(1+0,0041*(154-20))=0,0271 Ohm*mm 2 /m. Както можете да видите, нашият меден прът с дължина 1 m и площ на напречното сечение 1 mm 2, след нагряване до 154 градуса, ще има същото съпротивление като същия прът, само изработен от алуминий и при температура от 20 градуса по Целзий.

Свойството за промяна на съпротивлението с температурни промени се използва в съпротивителните термометри. Тези устройства могат да измерват температура въз основа на показанията на съпротивлението. Съпротивителните термометри имат висока точност на измерване, но малки температурни диапазони.

На практика свойствата на проводниците да предотвратяват преминаванетотекущ се използват много широко. Пример за това е лампа с нажежаема жичка, при която волфрамова нишка се нагрява поради високата устойчивост на метала, неговата голяма дължина и тясно напречно сечение. Или всяко отоплително устройство, при което намотката се нагрява поради високо съпротивление. В електротехниката елемент, чието основно свойство е съпротивлението, се нарича резистор. Резисторът се използва в почти всяка електрическа верига.

Основните и най-важни източници на индивидуална резистентност са представени на фигура 1.

Фигура 1. Източници на индивидуална резистентност

Нека разгледаме фигура 1 по-подробно:

• Възприятие.

Основният източник на съпротива е перцептивният защитен механизъм. Всички хора възприемат околната среда по различен начин, така че всички са склонни да избират и възприемат онези неща, които изглеждат най-подходящи. След като човек започне да възприема обект, е невъзможно да промени това възприятие без съпротива. Друг източник на грешка във възприятието са стереотипите. Например стереотипът, че промените винаги са нещо лошо, което води до съкращения.

• Личност.

Всеки от нас има определен набор от лични качества, които могат да се превърнат в пречка за промяна. Тук също говорим за зависимости. Съпротивата срещу промяната сред служителите може да продължи, докато промяната не бъде приета от тези, от които зависят - мениджър, ръководител на отдел или цех.

• навици.

Това е уникален начин на реакция и поведение, докато ситуацията се промени критично. Навикът е в основата на комфорта и безопасността. Възприемането на промяната в този случай зависи от възприятието на индивида за ползите от тези промени.

• Страх от загуба на власт и влияние.

Много служители, особено тези на ръководни позиции, възприемат промяната като заплаха за техния статус и власт.

• Страх от неизвестното.

Хората често не могат да предвидят последствията от промяната, така че всяка промяна включва елемент на несигурност, който създава съмнение.

• Икономически причини.

Често хората се съпротивляват на промяната, когато тя води до намаляване на доходите им или увеличаване на разходите. Промяната на предишния ритъм на работа ги плаши от гледна точка на икономическата сигурност.

Организационна съпротива срещу промяна

Източниците на организационна съпротива са показани на фигура 2.

Фигура 2. Източници на организационна съпротива

Нека да разгледаме фигура 2.

Бележка 1

Трябва да разберем, че една организация, както и нейните отделни членове, могат да устоят на промяната. Ако всички процеси в една организация са рационализирани, тогава резултатът е добър. Понякога обаче, за да останат конкурентоспособни, организациите трябва да внедрят промени, които първоначално могат да намалят оперативната ефективност. Това обяснява инстинктивното желание на организацията да запази позицията си и да се противопостави на промяната. Това често се случва, когато някои нежизнени функции се възлагат на външни изпълнители.

Така че организационната структура като източник на съпротива трябва да се разглежда от гледна точка на стабилност. Всеки има свои собствени роли, процесът на изпълнение на които е рационализиран и всички процеси са ефективни. Задачата на организацията е да поддържа такава стабилност възможно най-дълго.

Една организация може да има силно специализирани области на работа, строга йерархия и ясно дефинирани отговорности и ограничени потоци от информация отгоре надолу. Следователно, колкото по-гъвкава е организационната структура, толкова по-лесно ще се толерират промените.

Следващият източник на съпротива е организационна култура.Колкото по-доверителна е атмосферата и колкото по-висока е степента на зрялост както на културата, така и на служителите, толкова по-лесно ще настъпят промени. Важно е работниците лесно да се адаптират и променят навиците си.

Ограничени ресурси.Една организация може да прави промени само ако има достатъчно ресурси за това. Всяка промяна води до голяма загуба не само на пари, но и на време.

Междуорганизационни споразумения.Споразуменията и споразуменията между организациите обикновено налагат определени задължения на хората, които регулират или ограничават тяхното поведение. Преговорите със синдикатите и сключването на колективен трудов договор са най-ярките примери в тази област.

Преодоляване на съпротивата срещу промяната

Въпреки че съпротивата срещу промяната не може да бъде напълно премахната, има някои методи, които могат да помогнат за изглаждане на нейната тежест.

Психолог Кърт Люинразглежда съпротивлението като баланс на силите, действащи в различни посоки. Този подход се нарича анализ на силовото поле (фиг. 3). Левин предложи във всяка ситуация да се опита да осигури баланс и равновесие на тези сили.

За да промените позицията на властта, а именно да започнете да правите промени, трябва да предприемете следните стъпки:

• увеличаване на силите, действащи за промяна;
• намаляване на силите, действащи срещу промяната;
• трансформира силите, действащи срещу промяната, в позиция на сили, действащи за промяна.

Фигура 3. Подходът на Kurt Lewin – анализ на силовото поле

Следните фактори могат да повлияят на премахването на пречките:

• внимание и подкрепа. Важно е промените да се съобщават открито и да се подкрепят всички служители.
• комуникация. Отворен достъп до информация за промените;
• участие и въвличане. Колкото повече служители са включени в процеса на промяна, толкова повече от тях започват да разбират необходимостта от подобни действия и престават да се съпротивляват.

Тези и други подходи за прилагане на промяна и техните характеристики са представени в таблица 1.

Фигура 4. Методи за преодоляване на съпротивата срещу промяната

Какво е? От какво зависи? Как да го изчислим? Всичко това ще бъде обсъдено в днешната статия!

И всичко започна доста отдавна. През далечната и стремглава 1800 г. уважаваният г-н Георг Ом си играеше в своята лаборатория с напрежение и ток, пропускайки го през различни неща, които можеха да го проведат. Като наблюдателен човек, той установи една интересна връзка. А именно, че ако вземем един и същ проводник, тогава силата на тока в него е право пропорционална на приложеното напрежение. Е, това е, ако удвоите приложеното напрежение, тогава силата на тока ще се удвои. Съответно никой не си прави труда да вземе и въведе някакъв коефициент на пропорционалност:

Където G е извиканият коефициент проводимостдиригент. На практика по-често хората оперират с реципрочната проводимост. Нарича се по същия начин електрическо съпротивлениеи се обозначава с буквата R:

За случая на електрическо съпротивление зависимостта, получена от Георг Ом, изглежда така:

Господа, с голямо доверие току-що написахме закона на Ом. Но нека засега не се концентрираме върху това. Почти имам готова отделна статия за него и ще говорим за това в нея. Сега нека се спрем по-подробно на третия компонент на този израз - съпротивлението.

Първо, това са характеристиките на проводника. Съпротивлението не зависи от тока с напрежението, с изключение на определени случаи като нелинейни устройства. Определено ще стигнем до тях, но по-късно, господа. Сега разглеждаме обикновени метали и други хубави, прости - линейни - неща.

Съпротивлението се измерва в Омаха. Съвсем логично - който го е открил, го е кръстил на себе си. Страхотен стимул за открития, господа! Но не забравяйте, че започнахме с проводимостта? Кое се обозначава с буквата G? Така че, той също има свое измерение - Siemens. Но обикновено никой не се интересува от това; почти никой не работи с тях.

Един любознателен ум със сигурност ще зададе въпроса - съпротивата, разбира се, е голяма, но от какво всъщност зависи? Има отговори. Да вървим точка по точка. Опитът показва това съпротивлението зависи най-малко от:

• геометрични размери и форма на проводника;
• материал;
• температура на проводника.

Сега нека разгледаме по-отблизо всяка точка.

Господа, опитът показва, че при постоянна температура Съпротивлението на проводника е право пропорционално на неговата дължина и обратно пропорционално на неговата площ неговият напречно сечение. Е, това е, колкото по-дебел и по-къс е проводникът, толкова по-ниско е съпротивлението му. Обратно, дългите и тънки проводници имат относително високо съпротивление.Това е илюстрирано на фигура 1.Това твърдение е разбираемо и от цитираната по-рано аналогия с електрически ток и водоснабдяване: по-лесно е водата да тече през дебела къса тръба, отколкото през тънка и дълга, и предаването е възможно. Опо-големи обеми течност за същото време.

Фигура 1 - Дебели и тънки проводници

Нека изразим това в математически формули:

Тук Р- устойчивост, л- дължина на проводника, С- неговата площ на напречното сечение.

Когато кажем, че някой е пропорционален на някого, винаги можем да въведем коефициент и да заменим символа за пропорционалност със знак за равенство:

Както можете да видите, тук имаме нов коефициент. Нарича се съпротивление на проводника.

Какво е? Господа, очевидно е, че това е стойността на съпротивлението, която ще има проводник с дължина 1 метър и площ на напречното сечение от 1 m 2. Какво ще кажете за размера му? Нека го изразим от формулата:

Стойността е таблична и зависи от проводников материал.

Така плавно преминахме към втория елемент от нашия списък. Да, два проводника с еднаква форма и размер, но направени от различни материали, ще имат различно съпротивление. И това се дължи единствено на факта, че те ще имат различно съпротивление на проводника. Ето таблица със стойността на съпротивлението ρ за някои широко използвани материали.

Господа, виждаме, че среброто има най-малко съпротивление на електрически ток, докато диелектриците, напротив, имат много високо съпротивление. Това е разбираемо. Диелектриците затова са си диелектрици, за да не провеждат ток.

Сега, използвайки табелата, която предоставих (или Google, ако необходимият материал не е там), можете лесно да изчислите проводник с необходимото съпротивление или да прецените какво съпротивление ще има вашият проводник с дадена площ и дължина на напречното сечение.

Спомням си, че имаше един подобен случай в моята инженерна практика. Правехме мощна инсталация за захранване на лампа с лазерна помпа. Силата там беше просто луда. И за да се абсорбира цялата тази мощност в случай, че „ако нещо се обърка“, беше решено да се направи резистор от 1 Ohm от някакъв надежден проводник. Защо точно 1 Ohm и къде точно е инсталиран, няма да разглеждаме сега. Това е разговор за съвсем различна статия. Достатъчно е да се знае, че този резистор трябваше да абсорбира десетки мегавати мощност и десетки килоджаули енергия, ако нещо се случи, и би било желателно да остане жив. След като проучих списъците с налични материали, избрах два: нихром и фехрал. Те бяха топлоустойчиви, можеха да издържат на високи температури и освен това имаха относително високо електрическо съпротивление, което позволяваше, от една страна, да се вземат не много тънки (те веднага биха изгорели) и не много дълги (имахте за да се поберат в разумни размери) проводници, а от друга - вземете необходимия 1 ом. В резултат на итеративни изчисления и анализ на пазарни предложения за руската промишленост с тел (това е терминът), най-накрая се спрях на фехрала. Оказа се, че жицата трябва да има диаметър няколко милиметра и дължина няколко метра. Няма да дам точни цифри, малко от вас ще се интересуват от тях и ме мързи да търся тези изчисления в дълбините на архива. Прегряването на жицата също беше изчислено в случай (с помощта на термодинамични формули), ако през нея действително преминаха десетки килоджаули енергия. Оказа се няколкостотин градуса, което ни устройваше.

В заключение ще кажа, че тези домашни резистори са произведени и преминаха успешно тестове, което потвърждава правилността на дадената формула.

Въпреки това бяхме твърде увлечени от лирични отклонения за случаи от живота, напълно забравяйки, че трябва да вземем предвид и зависимостта на електрическото съпротивление от температурата.

Нека спекулираме - колко теоретично може да зависи съпротивлението на проводника спрямо температурата? Какво знаем за повишаването на температурите? Поне два факта.

Първо: с повишаване на температурата всички атоми на веществото започват да вибрират по-бързо и с по-голяма амплитуда. Това води до факта, че насоченият поток от заредени частици се сблъсква по-често и по-силно с неподвижни частици. Едно е да преминеш през тълпа от хора, където всички стоят, и съвсем друго е да минеш през такава, в която всички тичат като луди. Поради това средната скорост на насоченото движение намалява, което е еквивалентно на намаляване на силата на тока. Е, това е до увеличаване на съпротивлението на проводника към ток.

Второ: с повишаване на температурата броят на свободните заредени частици в единица обем се увеличава. Поради по-голямата амплитуда на топлинните вибрации атомите се йонизират по-лесно. Повече свободни частици - повече ток. Тоест съпротивлението пада.

Общо два процеса се борят във вещества с повишаване на температурата: първият и вторият. Въпросът е кой ще спечели. Практиката показва, че в металите първият процес често печели, а в електролитите вторият процес печели. Е, това означава, че съпротивлението на метала се увеличава с повишаване на температурата. И ако вземете електролит (например вода с разтвор на меден сулфат), тогава неговата устойчивост намалява с повишаване на температурата.

Възможно е да има случаи, когато първият и вторият процес напълно се балансират и съпротивлението е практически независимо от температурата.

Така че съпротивлението има тенденция да се променя в зависимост от температурата. Оставете на температура т 1, имаше съпротива R 1. И при температура t 2стана R 2. Тогава както за първия, така и за втория случай можем да напишем следния израз:

Величината α, господа, се нарича температурен коефициент на съпротивление.Този коефициент показва относителна промяна в съпротивлениетопри промяна на температурата с 1 градус. Например, ако съпротивлението на проводник при 10 градуса е 1000 ома, а при 11 градуса - 1001 ома, тогава в този случай

Стойността е таблична. Е, това е, зависи от това какъв вид материал е пред нас. За желязото например ще има една стойност, а за медта - друга. Ясно е, че в случай на метали (съпротивлението се увеличава с повишаване на температурата) α>0 и за случая на електролити (съпротивлението намалява с повишаване на температурата) α<0.

Господа, за днешния урок вече имаме две величини, които влияят на резултантното съпротивление на проводника и в същото време зависят от това какъв вид материал е пред нас. Това са ρ, което е съпротивлението на проводника, и α, което е температурният коефициент на съпротивление. Логично е да се опитаме да ги съберем. И така направиха! Какво стана накрая? И ето го:

Стойността на ρ 0 не е напълно еднозначна. Това е стойността на съпротивлението на проводника при Δt=0. И тъй като не е обвързано с някакви конкретни числа, а се определя изцяло от нас - потребителите - то ρ също е относителна величина. То е равно на стойността на съпротивлението на проводника при определена температура, която ще приемем за нулева референтна точка.

Господа, възниква въпросът - къде да използвате това? И, например, в термометри. Например, има такива платинени съпротивителни термометри. Принципът на работа е, че измерваме съпротивлението на платинена жица (както вече разбрахме, зависи от температурата). Този проводник е температурен сензор. И по измереното съпротивление можем да заключим каква е околната температура. Тези термометри са добри, защото ви позволяват да работите в много широк температурен диапазон. Да кажем при температури от няколкостотин градуса. Малко термометри все още ще могат да работят там.

И само като интересен факт - обикновената лампа с нажежаема жичка има много по-ниска стойност на съпротивление, когато е изключена, отколкото когато е включена. Да кажем, че за обикновена 100-W лампа съпротивлението на нишката в студено състояние може да бъде приблизително 50 - 100 ома. Докато при нормална работа той нараства до стойности от порядъка на 500 ома. Съпротивлението се увеличава почти 10 пъти! Но отоплението тук е около 2000 градуса! Между другото, въз основа на горните формули и измерване на тока в мрежата, можете да опитате да оцените по-точно температурата на нишката. как? Мисли за себе си. Тоест, когато включите лампата, през нея първо протича ток, който е няколко пъти по-висок от работния ток, особено ако моментът на включване пада върху пика на синусоидата в гнездото. Вярно, съпротивлението е ниско само за кратко време, докато лампата загрее. След това всичко се нормализира и токът става нормален. Такива скокове на тока обаче са една от причините, поради които лампите често изгарят, когато са включени.

Предлагам да приключим тук, господа. Статията се оказа малко по-дълга от обикновено. Надявам се, че не си много уморен. Успех на всички вас и до нови срещи!

Присъединете се към нашата

1.5. Теорема на Остроградски-Гаус за електрическо поле във вакуум

1.6. Работата на електрическо поле за преместване на електрически заряд. Циркулация на вектора на напрегнатост на електрическото поле

1.7. Енергия на електрически заряд в електрическо поле

1.8. Потенциал и потенциална разлика на електричното поле. Връзка между напрегнатостта на електричното поле и неговия потенциал

1.8.1. Потенциал на електрическото поле и потенциална разлика

1.8.2. Връзка между напрегнатостта на електричното поле и неговия потенциал

1.9. Еквипотенциални повърхности

1.10. Основни уравнения на електростатиката във вакуум

1.11.2. Поле на безкрайно разширена, равномерно заредена равнина

1.11.3. Поле от две безкрайно разширени, равномерно заредени равнини

1.11.4. Поле на заредена сферична повърхност

1.11.5. Поле на обемно заредена топка

Лекция 2. Проводници в електрично поле

2.1. Проводници и тяхната класификация

2.2. Електростатично поле в кухината на идеален проводник и на повърхността му. Електростатична защита. Разпределение на зарядите в обема на проводника и по повърхността му

2.3. Електрически капацитет на самотен проводник и неговото физическо значение

2.4. Кондензатори и техния капацитет

2.4.1. Капацитет на кондензатор с паралелни пластини

2.4.2. Капацитет на цилиндричен кондензатор

2.4.3. Капацитет на сферичен кондензатор

2.5. Кондензаторни връзки

2.5.1. Серийно свързване на кондензатори

2.5.2. Паралелно и смесено свързване на кондензатори

2.6. Класификация на кондензаторите

Лекция 3. Статично електрическо поле в материята

3.1. Диелектрици. Полярни и неполярни молекули. Дипол в еднородни и нехомогенни електрически полета

3.1.1. Дипол в еднородно електрическо поле

3.1.2. Дипол в нееднородно външно електрическо поле

3.2. Свободни и свързани (поляризационни) заряди в диелектриците. Поляризация на диелектрици. Поляризационен вектор (поляризация)

3.4. Условия на границата между два диелектрика

3.5. Електрострикция. Пиезоелектричен ефект. Сегнетоелектрици, техните свойства и приложения. Електрокалоричен ефект

3.6. Основни уравнения на електростатиката на диелектриците

Лекция 4. Енергия на електрическото поле

4.1. Енергия на взаимодействие на електрически заряди

4.2. Енергия на заредени проводници, дипол във външно електрическо поле, диелектрично тяло във външно електрическо поле, зареден кондензатор

4.3. Енергия на електрическото поле. Обемна плътност на енергията на електрическото поле

4.4. Сили, действащи върху макроскопични заредени тела, поставени в електрическо поле

Лекция 5. Постоянен електрически ток

5.1. Постоянен електрически ток. Основни действия и условия за съществуване на постоянен ток

5.2. Основните характеристики на постоянен електрически ток: величина / сила / ток, плътност на тока. Външни сили

5.3. Електродвижеща сила (емс), напрежение и потенциална разлика. Техният физически смисъл. Връзка между ЕДС, напрежение и потенциална разлика

Лекция 6. Класическа електронна теория на проводимостта на металите. DC закони

6.1. Класическа електронна теория за електропроводимостта на металите и нейната експериментална обосновка. Законът на Ом в диференциална и интегрална форма

6.3. Съпротивителни връзки: последователни, паралелни, смесени. Маневриране на електроизмервателни уреди. Допълнителни съпротивления на електрически измервателни уреди

6.3.1. Последователно свързване на съпротивления

6.3.2. Паралелно свързване на съпротивления

6.3.3. Маневриране на електроизмервателни уреди. Допълнителни съпротивления на електрически измервателни уреди

6.4. Правила (закони) на Кирхоф и тяхното приложение при изчисляване на прости електрически вериги

6.5. Законът на Джаул-Ленц в диференциална и интегрална форма

Лекция 7. Електрически ток във вакуум, газове и течности

7.1. Електрически ток във вакуум. Термионна емисия

7.2. Вторични и автоелектронни емисии

7.3. Електрически ток в газ. Процеси на йонизация и рекомбинация

7.3.1. Несамостоятелна и независима проводимост на газовете

7.3.2. Законът на Пашен

7.3.3. Видове разряди в газовете

7.3.3.1. Светещ разряд

7.3.3.2. Искров разряд

7.3.3.3. Коронен разряд

7.3.3.4. Дъгов разряд

7.4. Концепцията за плазма. Плазмена честота. Дължина на Дебай. Електрическа проводимост на плазмата

7.5. Електролити. Електролиза. Закони на електролизата

7.6. Електрохимични потенциали

7.7. Електрически ток през електролити. Законът на Ом за електролитите

7.7.1. Приложение на електролизата в техниката

Лекция 8. Електрони в кристали

8.1. Квантова теория за електропроводимостта на металите. ниво на Ферми. Елементи на лентовата теория на кристалите

8.2. Феноменът на свръхпроводимостта от гледна точка на теорията на Ферми-Дирак

8.3. Електрическа проводимост на полупроводници. Концепцията за дупковата проводимост. Собствени и примесни полупроводници. Концепцията за p-n преход

8.3.1. Собствена проводимост на полупроводниците

8.3.2. Примесни полупроводници

8.4. Електромагнитни явления на границата между медиите

8.4.1. P-n – преход

8.4.2. Фотопроводимост на полупроводниците

8.4.3. Луминесценция на вещество

8.4.4. Термоелектрични явления. Законът на Волта

8.4.5. Ефект на Пелтие

8.4.6. Феноменът на Зеебек

8.4.7. Феноменът на Томсън

Заключение

Основна библиография

Допълнителен

6.2. Електрическо съпротивление на проводниците. Промени в съпротивлението на проводника в зависимост от температурата и налягането. Свръхпроводимост

От израза става ясно, че електрическата проводимост на проводниците и, следователно, електрическото съпротивление и съпротивление зависят от материала на проводника и неговото състояние. Състоянието на проводника може да се променя в зависимост от различни фактори на външно налягане (механични напрежения, външни сили, компресия, напрежение и т.н., т.е. фактори, влияещи върху кристалната структура на металните проводници) и температура.

Електрическото съпротивление на проводниците (съпротивление) зависи от формата, размера, материала на проводника, налягането и температурата:

В този случай зависимостта на електрическото съпротивление на проводниците и съпротивлението на проводниците от температурата, както е установено експериментално, се описва от линейни закони:

; (6.22)

, (6.23)

където  t и  o, R t и R o са съответно специфични съпротивления и съпротивления на проводника при t = 0 o C;

или

. (6.24)

От формула (6.23), температурната зависимост на съпротивлението на проводниците се определя от отношенията:

, (6.25)

където Т е термодинамична температура.

Ж Зависимостта на съпротивлението на проводника от температурата е показана на фигура 6.2. Графика на зависимостта на съпротивлението на металите от абсолютната температура T е представена на фигура 6.3.

СЪС Според класическата електронна теория на металите, в идеална кристална решетка (идеален проводник) електроните се движат, без да изпитват електрическо съпротивление ( = 0). От гледна точка на съвременните концепции, причините, причиняващи появата на електрическо съпротивление в металите, са чужди примеси и дефекти в кристалната решетка, както и топлинното движение на металните атоми, чиято амплитуда зависи от температурата.

Правилото на Матисен гласи, че зависимостта на електрическото съпротивление от температурата (T) е сложна функция, която се състои от два независими члена:

, (6.26)

където  ost – остатъчно съпротивление;

 id е идеалното съпротивление на метала, което съответства на съпротивлението на абсолютно чист метал и се определя само от топлинните вибрации на атомите.

Въз основа на формули (6.25), съпротивлението на идеалния метал трябва да клони към нула, когато T  0 (крива 1 на фиг. 6.3). Но съпротивлението като функция на температурата е сумата от независими членове  id и  rest. Следователно, поради наличието на примеси и други дефекти в кристалната решетка на метала, съпротивлението (T) с понижаване на температурата клони към някаква постоянна крайна стойност res (крива 2 на фиг. 6.3). Понякога преминавайки минимума, той леко се увеличава с по-нататъшно понижаване на температурата (крива 3 на фиг. 6.3). Стойността на остатъчното съпротивление зависи от наличието на дефекти в решетката и съдържанието на примеси и се увеличава с увеличаване на тяхната концентрация. Ако броят на примесите и дефектите в кристалната решетка се намали до минимум, тогава остава още един фактор, влияещ върху електрическото съпротивление на металите - топлинната вибрация на атомите, която според квантовата механика не спира дори при абсолютна нула температура. В резултат на тези вибрации решетката престава да бъде идеална и в пространството възникват променливи сили, чието действие води до разсейване на електрони, т.е. поява на резистентност.

Впоследствие беше открито, че съпротивлението на някои метали (Al, Pb, Zn и др.) И техните сплави при ниски температури T (0,1420 K), наречено критично, характерно за всяко вещество, рязко намалява до нула, т.е. . металът става абсолютен проводник. Това явление, наречено свръхпроводимост, е открито за първи път през 1911 г. от G. Kamerlingh Onnes за живак. Установено е, че при T = 4,2 K живакът очевидно напълно губи устойчивост на електрически ток. Намаляването на съпротивлението става много рязко в интервала от няколко стотни от градуса. Впоследствие се наблюдава загуба на устойчивост в други чисти вещества и в много сплави. Температурите на преход към свръхпроводящо състояние варират, но винаги са много ниски.

Чрез възбуждане на електрически ток в пръстен от свръхпроводящ материал (например чрез електромагнитна индукция) може да се наблюдава, че силата му не намалява в продължение на няколко години. Това ни позволява да намерим горната граница на съпротивлението на свръхпроводниците (по-малко от 10 -25 Ohmm), което е много по-малко от съпротивлението на медта при ниски температури (10 -12 Ohmm). Следователно се приема, че електрическото съпротивление на свръхпроводниците е нула. Съпротивлението преди прехода към свръхпроводящо състояние може да бъде много различно. Много от свръхпроводниците имат доста високо съпротивление при стайна температура. Преходът към свръхпроводящо състояние винаги става много рязко. В чистите монокристали той заема температурен диапазон, по-малък от една хилядна от градуса.

СЪС Сред чистите вещества алуминият, кадмият, цинкът, индият и галият проявяват свръхпроводимост. По време на изследването се оказа, че структурата на кристалната решетка, хомогенността и чистотата на материала оказват значително влияние върху характера на прехода към свръхпроводящо състояние. Това може да се види например на фигура 6.4, която показва експериментални криви на преход към свръхпроводящо състояние на калай с различна чистота (крива 1 - монокристален калай; 2 - поликристален калай; 3 - поликристален калай с примеси).

През 1914 г. K. Onnes открива, че свръхпроводящото състояние се унищожава от магнитно поле, когато магнитната индукция бнадхвърля някаква критична стойност. Критичната стойност на индукцията зависи от материала на свръхпроводника и температурата. Критичното поле, което разрушава свръхпроводимостта, може да бъде създадено и от самия свръхпроводящ ток. Следователно има критична сила на тока, при която свръхпроводимостта се унищожава.

През 1933 г. Майснер и Оксенфелд откриват, че вътре в свръхпроводящо тяло няма магнитно поле. При охлаждане на свръхпроводник, намиращ се във външно постоянно магнитно поле, в момента на преминаване в свръхпроводящо състояние, магнитното поле се измества напълно от неговия обем. Това отличава свръхпроводника от идеалния проводник, в който, когато съпротивлението падне до нула, индукцията на магнитното поле в обема трябва да остане непроменена. Явлението на изместване на магнитно поле от обема на проводник се нарича ефект на Майснер. Ефектът на Майснер и липсата на електрическо съпротивление са най-важните свойства на свръхпроводника.

Отсъствието на магнитно поле в обема на проводника ни позволява да заключим от общите закони на магнитното поле, че в него съществува само повърхностен ток. Той е физически реален и следователно заема тънък слой близо до повърхността. Магнитното поле на тока разрушава външното магнитно поле вътре в проводника. В това отношение свръхпроводникът формално се държи като идеален диамагнетик. Той обаче не е диамагнитен, тъй като неговата вътрешна намагнитност (вектор на намагнитване) е нула.

Чистите вещества, при които се наблюдава явлението свръхпроводимост, са малко на брой. Свръхпроводимостта се наблюдава най-често в сплавите. В чистите вещества възниква само ефектът на Майснер, а в сплавите магнитното поле не се изхвърля напълно от обема (наблюдава се частичен ефект на Майснер).

Веществата, при които се наблюдава пълният ефект на Майснер, се наричат ​​свръхпроводници от първи род, а частичните - свръхпроводници от втори род.

Свръхпроводниците от втория тип имат в обема си кръгови токове, които създават магнитно поле, което обаче не изпълва целия обем, а се разпределя в него под формата на отделни нишки. Що се отнася до съпротивлението, то е равно на нула, както при свръхпроводниците от първи тип.

По своята физическа природа свръхпроводимостта е свръхтечност на течност, състояща се от електрони. Свръхфлуидността възниква поради прекратяване на обмена на енергия между свръхфлуидния компонент на течността и другите й части, което води до изчезване на триенето. Съществена в този случай е възможността за „кондензация“ на течни молекули на най-ниското енергийно ниво, отделено от другите нива с доста широка енергийна празнина, която силите на взаимодействие не могат да преодолеят. Това е причината за изключването на взаимодействието. За да можете да намерите много частици на най-ниското ниво, е необходимо те да се подчиняват на статистиката на Бозе-Айнщайн, т.е. имаше цяло числово завъртане.

Електроните се подчиняват на статистиката на Ферми-Дирак и следователно не могат да „кондензират“ на най-ниското енергийно ниво и да образуват свръхфлуидна електронна течност. Силите на отблъскване между електроните до голяма степен се компенсират от силите на привличане на положителните йони на кристалната решетка. Въпреки това, поради топлинните вибрации на атомите във възлите на кристалната решетка, между електроните може да възникне сила на привличане и след това те се комбинират в двойки. Двойките електрони се държат като частици с цял спин, т.е. подчиняват се на статистиката на Бозе-Айнщайн. Те могат да кондензират и да образуват поток от свръхтечна течност от електронни двойки, която образува свръхпроводящ електрически ток. Над най-ниското енергийно ниво има енергийна празнина, която електронната двойка не е в състояние да преодолее поради енергията на взаимодействие с други заряди, т.е. не може да промени енергийното си състояние. Следователно няма електрическо съпротивление.

Възможността за образуване на електронни двойки и тяхната свръхфлуидност се обяснява с квантовата теория.

Практическото използване на свръхпроводящи материали (в намотките на свръхпроводящи магнити, в компютърни системи с памет и др.) е трудно поради ниските им критични температури. Понастоящем са открити керамични материали, които показват свръхпроводимост при температури над 100 K (високотемпературни свръхпроводници) и се изследват активно. Феноменът свръхпроводимост се обяснява от квантовата теория.

Зависимостта на съпротивлението на проводника от температурата и налягането се използва в технологията за измерване на температура (съпротивителни термометри) и големи, бързо променящи се налягания (електрически тензодатчици).

В системата SI електрическото съпротивление на проводниците се измерва в Ohmm, а съпротивлението се измерва в Ohms. Един ом е съпротивлението на проводник, в който протича постоянен ток от 1А при напрежение 1V.

Електрическата проводимост е величина, определена по формулата

. (6.27)

Единицата SI за проводимост е сименс. Един сименс (1 cm) – проводимостта на участък от верига със съпротивление 1 Ohm.

При нагряване се увеличава в резултат на увеличаване на скоростта на движение на атомите в материала на проводника с повишаване на температурата. Специфичното съпротивление на електролитите и въглищата при нагряване, напротив, намалява, тъй като в тези материали, в допълнение към увеличаването на скоростта на движение на атомите и молекулите, се увеличава броят на свободните електрони и йони на единица обем.

Някои сплави, които имат повече от съставните си метали, почти не променят своето съпротивление при нагряване (константан, манганин и др.). Това се обяснява с неправилната структура на сплавите и късия среден свободен път на електроните.

Стойността, показваща относителното увеличение на съпротивлението, когато материалът се нагрява с 1° (или намалява при охлаждане с 1°), се нарича.

Ако температурният коефициент се означи с α, съпротивлението при to = 20 o с ρ o, тогава, когато материалът се нагрее до температура t1, неговото съпротивление p1 = ρ o + αρ o (t1 - to) = ρ o(1 + (α (t1 -to))

и съответно R1 = Ro (1 + (α (t1 - до))

Температурният коефициент a за мед, алуминий, волфрам е 0,004 1/deg. Следователно при нагряване със 100° съпротивлението им се увеличава с 40%. За желязо α = 0,006 1/deg, за месинг α = 0,002 1/deg, за фехрал α = 0,0001 1/deg, за нихром α = 0,0002 1/deg, за константан α = 0,00001 1/deg, за манганин α = 0,00004 1/град. Въглищата и електролитите имат отрицателен температурен коефициент на съпротивление. Температурният коефициент за повечето електролити е приблизително 0,02 1/deg.

Използва се свойството на проводниците да променят съпротивлението си в зависимост от температурата съпротивителни термометри. Чрез измерване на съпротивлението температурата на околната среда се определя чрез изчисление.Константан, манганин и други сплави с много малък температурен коефициент на съпротивление се използват за производството на шунтове и допълнителни съпротивления към измервателни уреди.

Пример 1. Как ще се промени съпротивлението Ro на желязна тел, когато се нагрее до 520 °? Температурният коефициент a на желязото е 0,006 1/deg. Според формулата R1 = Ro + Ro α (t1 - to) = Ro + Ro 0,006 (520 - 20) = 4Ro, тоест съпротивлението на желязната тел при нагряване с 520 ° ще се увеличи 4 пъти.

Пример 2. Алуминиевите проводници при температура -20° имат съпротивление 5 ома. Необходимо е да се определи устойчивостта им при температура 30°.

R2 = R1 - αR1 (t2 - t1) = 5 + 0,004 x 5 (30 - (-20)) = 6 ома.

Свойството на материалите да променят своето електрическо съпротивление при нагряване или охлаждане се използва за измерване на температури. Така, термична устойчивост, които представляват проводници от платина или чист никел, претопени в кварц, се използват за измерване на температури от -200 до +600°. Полупроводникови термични съпротивления с голям отрицателен коефициент се използват за точно определяне на температури в по-тесни диапазони.

Полупроводниковите термични съпротивления, използвани за измерване на температури, се наричат ​​термистори.

Термисторите имат висок отрицателен температурен коефициент на съпротивление, тоест при нагряване съпротивлението им намалява. направени от оксидни (подложени на окисляване) полупроводникови материали, състоящи се от смес от два или три метални оксида. Най-разпространени са медно-мангановите и кобалтово-мангановите термистори. Последните са по-чувствителни към температурата.

Говорейки за закона на Ом (§ 1.7), ние подчертахме изискването физическите условия като температура и налягане да останат постоянни. Факт е, че обикновено съпротивлението на проводниците зависи от температурата:

Съпротивлението на металните проводници се увеличава с нагряване.

За медни проводници всяко повишаване на температурата с 2,5°C причинява увеличение на съпротивлението с приблизително 1% (една стотна от първоначалното им съпротивление) или съпротивлението се увеличава с 0,4% за всяко повишаване на температурата с 1°C. Стойностите на съпротивлението, дадени по-горе, съответстват на температура от 20 °C.

Нека, например, искате да определите съпротивлението на медта при температура 45 °.

Знаем, че при 20 °C то е равно на 0,0178 Ohm на 1 m дължина с напречно сечение 1 mm2. Знаем, че на всеки 2,5 ° се увеличава с 1%, т.е.

Новата температура надвишава 20°C с 25°C.

Това означава, че желаното съпротивление е с 10% по-голямо от 0,0178: съпротивлението при 45° е равно на Ohm на 1 m с напречно сечение от 1 mm2.

Зависимостта на съпротивлението от температурата често се използва за определяне на температурата на медните проводници в електрическите машини.

Същата зависимост на съпротивлението от температурата се използва за проектиране на електрически термометри, базирани на измерване на съпротивлението на парче тел (често навито във формата на спирала), разположено в стаята, чиято температура искат да определят.

С този тип измерване на температурата е лесно да се концентрира на едно място наблюдението на температурата на различни части на помещението (например в хладилници) или различни части на промишлени инсталации.

В този случай можете да използвате измервателно устройство с една стрелка, като преместите превключвателя на различни позиции: с всяка нова позиция телените спирали, разположени например на различни етажи на хладилника, се включват за измерване.

Пример 2. Съпротивлението на намотката на електрическа машина при 20 ° C е равно на 60 ома. След работа на машината в продължение на един час съпротивлението на намотката се увеличи до 69,6 ома. Определете колко гореща е намотката, ако за всеки 10 °C повишаване на температурата съпротивлението се увеличава с 4%. ,

Първо, търсим колко процента се е увеличило съпротивлението:

Сега лесно установяваме, че температурата се е увеличила с 40°C, т.е. става равна на 20 + 40 = 60°C.

Естествено, сега трябва да възникне въпросът: променя ли се съпротивлението на електрическите лампи, когато нишката се нагрява в тях? Отговор: да, разбира се, съпротивлението на нишката на студена лампа е по-малко от съпротивлението в работно състояние. Това е свързано с нашата бележка в § 1.7.

Отбелязваме само, че много често нелинейността на характеристиката се обяснява с чисто електрически явления. Такъв е случаят с варистор, чиито характеристики са показани на фиг. 1.14.

В редица измервателни уреди и в специално оборудване често се изисква тяхното съпротивление да не се променя с температурата. За такива продукти са разработени сплави, чиято устойчивост практически не зависи от температурата.

От тези сплави най-често се използват манганин и константан.

Много проводници забележимо променят съпротивлението си, когато са разтегнати или компресирани. Това свойство на проводниците също намери важно техническо приложение: в днешно време наляганията и малките движения, които възникват, например при натоварване на греди, релси, машинни части и др., Често се оценяват по промените в електрическото съпротивление на специално произведени елементи.

Частиците на проводника (молекули, атоми, йони), които не участват в образуването на ток, са в топлинно движение, а частиците, които образуват ток, са в топлинно и насочено движение едновременно под въздействието на електрическо поле. Поради това възникват множество сблъсъци между частици, които образуват тока, и частици, които не участват в неговото образуване, при което първите предават част от енергията, която пренасят от източника на ток към втория. Колкото повече сблъсъци, толкова по-ниска е скоростта на подреденото движение на частиците, които образуват тока. Както се вижда от формулата I = enνS, намаляването на скоростта води до намаляване на тока. Нарича се скаларна величина, характеризираща свойството на проводника да намалява тока съпротивление на проводника.От формулата на закона на Ом, съпротивление Ом - съпротивлението на проводника, в който се получава ток със сила 1 ас напрежение в краищата на проводника 1 V.

Съпротивлението на проводника зависи от неговата дължина l, напречно сечение S и материала, който се характеризира със съпротивление Колкото по-дълъг е проводникът, толкова повече сблъсъци за единица време на частици, които образуват тока с частици, които не участват в неговото образуване, и следователно толкова по-голямо е съпротивлението на проводника. Колкото по-малко е напречното сечение на проводника, толкова по-плътен е потокът от частици, които образуват тока, и толкова по-често се сблъскват с частици, които не участват в неговото образуване, и следователно толкова по-голямо е съпротивлението на проводника.

Под въздействието на електрическо поле частиците, които образуват тока, се движат ускорено между сблъсъци, увеличавайки кинетичната си енергия поради енергията на полето. При сблъсък с частици, които не образуват ток, те им предават част от кинетичната си енергия. В резултат на това вътрешната енергия на проводника се увеличава, което се проявява външно в неговото нагряване. Нека помислим дали съпротивлението на проводника се променя, когато се нагрява.

Електрическата верига съдържа намотка от стоманена тел (низ, фиг. 81, а). След като затворихме веригата, започваме да загряваме жицата. Колкото повече го нагряваме, толкова по-малък ток показва амперметърът. Намаляването му се случва, защото когато металите се нагряват, тяхното съпротивление се увеличава. По този начин съпротивлението на косъм от електрическа крушка, когато не свети, е приблизително 20 ома, а когато изгори (2900° C) - 260 ома. Когато металът се нагрява, топлинното движение на електроните и скоростта на вибрациите на йоните в кристалната решетка се увеличават, в резултат на което се увеличава броят на сблъсъци на електрони, които образуват ток с йони. Това води до увеличаване на съпротивлението на проводника *. В металите несвободните електрони са много тясно свързани с йони, така че когато металите се нагряват, броят на свободните електрони практически не се променя.

* (Въз основа на електронната теория е невъзможно да се изведе точен закон за зависимостта на съпротивлението от температурата. Такъв закон е установен от квантовата теория, в която електронът се разглежда като частица с вълнови свойства, а движението на електрон на проводимост през метал се разглежда като процес на разпространение на електронни вълни, чиято дължина се определя от отношението на де Бройл.)

Експериментите показват, че когато температурата на проводници, направени от различни вещества, се промени с еднакъв брой градуси, тяхното съпротивление се променя неравномерно. Например, ако меден проводник имаше съпротивление 1 ом, след което след нагряване до 1°Cтой ще има съпротива 1,004 омаи волфрам - 1,005 ома.За да се характеризира зависимостта на съпротивлението на проводника от неговата температура, беше въведена величина, наречена температурен коефициент на съпротивление. Скаларна величина, измерена чрез промяната в съпротивлението на проводник в 1 ом, взето при 0° C, от промяна в неговата температура с 1° C, се нарича температурен коефициент на съпротивление α. И така, за волфрама този коефициент е равен на 0,005 градуса -1, за мед - 0,004 градуса -1.Температурният коефициент на съпротивление зависи от температурата. За металите тя се променя малко с температурата. За малък температурен диапазон тя се счита за постоянна за даден материал.

Нека изведем формула, която изчислява съпротивлението на проводник, като вземе предвид неговата температура. Да приемем, че R0- съпротивление на проводника при 0°C, при нагряване до 1°Cще се увеличи с αR 0, а при нагряване до t°- На αRt°и става R = R 0 + αR 0 t°, или

Зависимостта на съпротивлението на металите от температурата се взема предвид, например, при производството на спирали за електрически нагреватели и лампи: дължината на спиралния проводник и допустимият ток се изчисляват от тяхното съпротивление в нагрято състояние. Зависимостта на съпротивлението на металите от температурата се използва в съпротивителните термометри, които се използват за измерване на температурата на топлинни двигатели, газови турбини, метал в доменни пещи и др. Този термометър се състои от тънка платинена (никелова, желязна) спирала върху порцеланова рамка и поставена в защитен калъф. Краищата му са свързани към електрическа верига с амперметър, чиято скала е градуирана в температурни градуси. Когато бобината се загрее, токът във веригата намалява, това води до движение на стрелката на амперметъра, което показва температурата.

Реципрочната стойност на съпротивлението на дадена секция или верига се нарича електрическа проводимост на проводника(електропроводимост). Електрическа проводимост на проводник Колкото по-голяма е проводимостта на един проводник, толкова по-ниско е неговото съпротивление и толкова по-добре той провежда тока. Име на единицата за електрическа проводимост Съпротивление на проводимост на проводника 1 омНаречен Siemens.

С понижаването на температурата съпротивлението на металите намалява. Но има метали и сплави, чието съпротивление при ниска температура, специфична за всеки метал и сплав, рязко намалява и става изчезващо малко - почти равно на нула (фиг. 81, b). идвам свръхпроводимост- проводникът практически няма съпротивление и веднъж възбуденият в него ток съществува дълго време, докато проводникът е при свръхпроводяща температура (в един от експериментите токът се наблюдава повече от година). При преминаване на плътност на тока през свръхпроводник 1200 а/мм2не се наблюдава отделяне на топлина. Едновалентните метали, които са най-добрите проводници на ток, не преминават в свръхпроводящо състояние до изключително ниските температури, при които са проведени експериментите. Например, в тези експерименти медта беше охладена до 0,0156°K,злато - до 0,0204° К.Ако беше възможно да се получат сплави със свръхпроводимост при обикновени температури, това би било от голямо значение за електротехниката.

Според съвременните концепции основната причина за свръхпроводимостта е образуването на свързани електронни двойки. При температурата на свръхпроводимост обменните сили започват да действат между свободните електрони, карайки електроните да образуват свързани електронни двойки. Такъв електронен газ от свързани електронни двойки има различни свойства от обикновения електронен газ - той се движи в свръхпроводник без триене по възлите на кристалната решетка.

Задача 24.За да направи спиралите на електрическата печка, работилницата получи намотка от нихромова тел, на етикета на която беше написано: „Тегло 8,2 кг, диаметър Λ 0,5 мм". Определете колко спирали могат да бъдат направени от този проводник, ако съпротивлението на спиралата, която не е включена в мрежата, трябва да бъде 22 ома. Плътност на нихром 8200 kg/m3.

Оттук Където S = πr 2; S = 3,14*0,0625 mm 2 ≈ 2*10 -7 m 2.

Тегло на телта m = ρ 1 V, или m = ρ 1 lS, оттук

Отговор: n = 1250 спирали.

Задача 25.При температура 20°C волфрамовата жичка на електрическата крушка има съпротивление 30 ома;когато го свържете към DC мрежа с напрежение 220vтокът тече спираловидно 0,6 а.Определете температурата на нажежаемата жичка на нишката на електрическата крушка и интензитета на стационарното електрическо поле в нишката на лампата, ако нейната дължина 550 мм.

Съпротивлението на спиралата, когато лампата гори, се определя от формулата на закона на Ом за участък от веригата:

Тогава

Стационарна напрегнатост на полето в нажежаема жичка на лампа

Отговор: t 0 Г = 2518°C; E = 400 v/m.