Расчет сопротивления проводника, 8 класс

16.   Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление. Реостаты       Каждое   тело   обладает   сопротивлением.   Это   свойство обнаруживается,   когда   по   телу   идет   ток.     Опыт   показывает,   что сопротивления разных тел очень сильно отличаются друг от друга :   у одних оно составляет доли Ома,  у других­ миллионы Ом.          На практике чаще всего в качестве проводника используют металлическую   проволоку,   из   которой   изготавливают   соединительные провода, резисторы, спирали, нити накаливания разных приборов.    От чего же зависит сопротивление металлического проводника?     Для ответа на этот вопрос проделаем несколько опытов.   Опыт   1.   Попробуем   выяснить:   зависит   ли   сопротивление проволочного проводника от его длины?   Соберем электрическую цепь. Вместо   резистора   включим   проволоку   длиной   1   м   и   определим сопротивление. Напряжение равно 2В, сила тока 1А, значит сопротивление равно 2 Ом. Затем   отрежем   половину   проволоки   (0,5   м)   и   вновь   измерим сопротивление. Напряжение остается такое же 2В, а вот сила тока стала больше 2А. Следовательно, сопротивление проводника стало меньше, оно равно 1Ом. Еще раз уменьшим проволоку в 2  раза и сделаем новое измерение. Результаты опыта внесем в таблицу: Длина  l (м) Сопротивление R(Ом) 1 2 0,5 1 0,25 0,5 Во сколько раз уменьшается длина проводника, во столько же раз уменьшается   сопротивление.   Такая   зависимость   называется   прямая пропорциональность. Сделаем   вывод:   сопротивление   проволочного   металлического проводника прямо пропорционально его длине.   Опыт 2. В опыте 1 у нас менялась только длина проволоки, а сечение и материал оставались прежними. Теперь возьмем три проволоки из одного и того же материала, длиной по 1 м, но разного сечения: 1 кв.мм, 2 кв.мм и 4 кв. мм. Будем подключать по очереди: сначала подключим проволоку   сечением   1кв.мм   и   определим   сопротивление   –   4Ом,   потом подключим проволоку  сечением 2 кв.мм, определим сопротивление – 2 Ом. Подключим проволоку сечением 4кв.мм, сопротивление равно 1 Ом.  Площадь сечения (мм2) Сопротивление (Ом) 1 4 2 2 4 1 Сделаем   вывод:   сопротивление   проводника   обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Чем больше площадь поперечного   сечения   проводника,   тем   меньше   его   сопротивление.   Если площадь сечения уменьшить в 2 раза, то сопротивление увеличится в 2 раза.   В ходе третьего опыта выясним, как зависит сопротивление от материала проводника. Используем   все   ту   же   электрическую   цепь.   Разместим горизонтально   с   клеммами   слева   и   справа   четыре   проволоки:   медную, алюминиевую, стальную и нихромовую.  Длина каждой проволоки  ­  1 м и сечение ­   1 кв.мм. Подключая по очереди каждую проволоку, замеряем каждый раз сопротивление. Результаты опыта внесем в таблицу:  медная проволока – сопротивление 0,017 Ом;  алюминиевая проволока – сопротивление 0,02 Ом;  стальная проволока – сопротивление 0,1 Ом;  проволока из нихрома  – сопротивление 1 Ом. Вещество Медь Алюминий Сталь Нихром    Сделаем вывод: наименьшим сопротивлением обладает медная Сопротивление (Ом) 0,017 0,02 0,1 1 проволока, а самым большим – проволока из нихрома.  Значит сопротивление проводника зависит от материала.  Физическая величина, равная сопротивлению проводника длиной 1   м   и   площадью   поперечного   сечения   1кв.мм,   называется   удельным сопротивлением вещества.  Эту величину можно измерить опытным путем и   составить   специальные   таблицы.     Удельное   сопротивление   вещества обозначается буквой «ро» и на практике измеряется в Ом умноженное на миллиметр в квадрате, деленое на метр.   Например,   удельное   сопротивление   меди   равно   0,017   Ом* кв.мм/м.    В   системе   СИ     удельное   сопротивление   измеряется   в   Ом умноженное на метр. Например, удельное сопротивление меди в системе СИ будет равно 0, 000000017 Ом*м. Опыты   показали,   что   сопротивление   металлического проволочного     проводника   прямо   пропорционально   его   длине,   обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от  вещества, из которого изготовлен проводник.   Если обозначить   буквой  l  «эль»–   длину проводника, буквой  S «эс»  –   площадь   поперечного   сечения   проводника,   а   буквой     «ро»­ удельное   сопротивление   проводника,   то   можно   написать   формулу,   по которой   можно   вычислить   величину   сопротивлении   проводника,   если известно вещество проводника, его длина и площадь поперечного сечения проводника: Теперь,   когда   мы   знаем,   от   чего   зависит   сопротивление   можно   познакомиться   с   наиболее металлического   проводника, распространенными устройствами электрической цепи.   Поэтому,   Ни одна цепь не может обойтись без соединительных проводов. В большинстве   случаев   необходимо,   чтобы   провода   имели   малое сопротивление.   соединительные   провода   целесообразно изготавливать   из   меди.   Часто   используются   алюминиевые   провода, например,   электропроводка   в   квартирах.   Это   обусловлено   тем,   что материал   хорошо   проводит   ток,   не   дорогой   и   удобен     в   различных соединениях. Алюминий значительно дешевле меди, поэтому для проводки в жилых помещениях используют алюминиевые провода. Но у них есть большой недостаток: они ломкие. Поэтому, в конструкциях, где провода будут часто сгибаться, используют медные провода.   Другой   элемент   электрической   цепи   носит   название   резистор. Изготавливают резисторы из проволоки, которую наматывают на каркас из негорючего   материала.   Резисторы   чаще   всего   используют,   чтобы ограничить силу тока в цепи.  Часто при составлении электрической цепи требуется устройство с   переменным   сопротивлением.   Мы   уже   понимаем,   чтобы   менять сопротивление,   удобнее   всего   менять   его   длину.   Именно   так   меняют сопротивление   в   ползунковых   реостатах.   Рассмотрим   его   устройство. Длина всей проволоки, намотанной на керамический цилиндр, не меняется, а   длина   части,   включенной   в   цепь,   может   меняться   от   нуля   до максимального   значения.   Нужно   только   подсоединить   один   конец   к клемме,   соединенной   с   подвижным   контактом   или   ползунком.   Провод намотан виток к витку и имеет довольно большую длину, поэтому можно менять  сопротивление   в  большом   диапазоне.  На   экране  вы   видите,  как изображается реостат на схемах.  Сегодня мы рассмотрели, что сопротивление зависит от длины, от поперечного сечения и от вещества, из которого сделан проводник.  Кроме того,   мы   рассмотрели   различные   виды   сопротивлений,   в   том   числе   и переменные для прерывистого и плавного регулирования сопротивления в цепи.   Некоторые   переменные   сопротивления   используются   для регулирования громкости воспроизведения звуковых передач.