.   ГРУППА 303. ФИЗИКА. ТЕМА «Электрическое сопротивление проводников» Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением. Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току. .Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r. За единицу электрического сопротивления принят  Ом. Ом - сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С. Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 Ом, то записывается это так: R = 4 Ом или r = 4Ом. Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегаомом. Один мегом равен одному миллиону Ом. Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник. Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью. Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток. Выражается она как 1/R,обозначается проводимость латинской буквой g. Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления. Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1  мм 2 обладает сопротивлением 0,017 Ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа - 0,12, удельное сопротивление константана - 0,48, удельное сопротивление нихрома - 1-1,1. Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление. Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше. Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй. Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника: R = p l / S, где - R - сопротивление проводника, Ом, l - длина в проводника в м, S - площадь поперечного сечения проводника, мм2. Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле: S = π d2 / 4 где  π - постоянная величина, равная 3,14; d - диаметр проводника. А так определяется длина проводника: l = S R / p, Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу. Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду: S = p l / R Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника: р = R S / l Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением. Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура. Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1°C. Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается. Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов. Сверхпроводимость, т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре -273° C, называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов. ЗАДАНИЕ: Тест по теме «Электрическое сопротивление проводников» 1. От каких факторов зависит сопротивление проводника? 1) Его размеров и силы тока в нем 2) Его длины и площади поперечного сечения 3) Длины, площади поперечного сечения проводника и напря­жения на его концах 4) Длины, площади поперечного сечения и вещества, из кото­рого он изготовлен 2. Как сопротивление проводника зависит от его длины? 1) Чем больше длина проводника, тем больше его сопротивле­ние 2) Чем больше длина проводника, тем меньше его сопротивле­ние 3) Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине 4) Сопротивление проводника практически не зависит от его длины 3. Как сопротивление проводника зависит от площади его попе­речного сечения? 1) Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше его сопротивление 2) Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем меньше сопротивление 3) Сопротивление проводника обратно пропорционально пло­щади его поперечного сечения 4) Зависимость между сопротивлением и площадью попереч­ного сечения проводника практически отсутствует 4. Какая физическая величина характеризует зависимость со­противления проводника от вещества, из которого он состо­ит? 1) Количество электричества, проходящего через поперечное сечение проводника 2) Сила тока в проводнике 3) Напряжение на концах проводника 4) Удельное электрическое сопротивление вещества 5. По какой формуле, зная длину, площадь поперечного сечения проводника и материал, из которого он изготовлен, можно рассчитать его сопротивление? 1) R = U/I 2) R = ρl/S 3) U = A/q 4) I = q/t 6. Какое из приведенных ниже веществ наилучший проводник электричества? Какова особенность его удельного сопротивле­ния? 1) Алюминий; оно велико 2) Железо; оно мало 3) Серебро; оно имеет наименьшее значение 4) Ртуть; оно имеет наибольшее значение 7. Какой бы вы выбрали материал для изготовления нагрева­тельного элемента кипятильника? 1) Никелин 2) Вольфрам 3) Константан 4) Алюминий 8. Определите сопротивление алюминиевого провода длиной 100 м и площадью поперечного сечения 2,8 мм2. 1) 10 Ом 2) 1 Ом 3) 2,8 Ом 4) 28 Ом 9. Рассчитайте удельное сопротивление меди, провод из которой длиной 500 ми площадью поперечного сечения 0,1 мм2 имеет сопротивление 85 Ом.