Навигация
Зависимость удельного сопротивления от температуры
49110
знаков
0
таблиц
19
изображений
1.4. Зависимость удельного сопротивления от температуры.
Сверхпроводимость.
С изменением температуры удельное сопротивление изменяется:
р=p0*(1+at),
гдер 0 — удельное сопротивление проводника при 0°С, ( температура по шкале Цельсия) — удельное сопротивление при температуре ^, а —. температурный коэффициент сопротивления. Этот коэффициент характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры.
Температурный коэффициент сопротивления равен относительному изменению сопротивления проводника при нагревании на 1°К. Его можно определить из условия:
R-R0/R=at,
если До — сопротивление проводника при 0°С, К — сопротивление проводника при температуре {.
Сопротивление проводника меняется за счет изменения удельного сопротивления, так как при нагревании геометрические размеры проводника меняются незначительно.
Для всех металлов к > 1 и мало меняется при изменении температуры проводника.
Удельное сопротивление проводника линейно зависит от температуры (рис. 61). У чистых металлов, а =1/273*K-1, для растворов электролитов, а < 0 и с увеличением температуры сопротивление уменьшается. ,
столкновении с ионами электроны теряют скорость направленного движения. Это и приводит
Возрастание удельного сопротивления можно объяснить тем, что с ростом температуры амплитуда колебаний ионов кристаллической решетки металлов увеличивается и возрастает вероятность их столкновения с электронами. Это и приводит к возрастанию удельного сопротивления. Столкновении с ионами электроны теряют скорость направленного движения.
Рис.2 Зависимость удельного сопротивления от температуры.
Рис.3 Зависимость удельного сопротивления от температуры для ртути.
Зависимость сопротивления металлов от температуры используется, например, в термометрах сопротивления.
Многие проводники обладают свойством сверхпроводимости, состоящей в том, что их сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определенной критической температуры Т^, характерной для данного материала. Такие вещества получили название сверхпроводники.
Впервые это явление наблюдал в 1911 г. нидерландский физик Гейке Камерлинг-Оннес (1853-1926). Он обнаружил, что ртуть при Т = 4,15°К переходит в новое состояние, названное сверхпроводящим (рис. 62). Позже им было установлено, что электрическое сопротивление ртути восстанавливается при T < Tk в достаточно сильном магнитном поле. Прохождение тока в сверхпроводниках происходит без потерь энергии, поэтому их используют в электромагнитах со сверхпроводящей обмоткой. На основе явления сверхпроводимости иногда работают элементы памяти счетно-вычислительных устройств. Устройство переключающих элементов электронных вычислительных машин иногда основано на принципе разрушения сверхпроводящего состояния магнитным полем.
Ведутся исследования по созданию сверхпроводящих линий электропередачи, но главная трудность здесь в необходимости глубокого охлаждения всей линии для перехода в сверхпроводящее состояние до температуры ниже 20°К.
1.5. Последовательное и параллельное соединение проводников.
На практике электрические цепи представляют собой совокупность различных проводников, соединенных между собой определенным образом. Наиболее часто встречающимися типами соединений проводников являются последовательное и параллельное соединения.
Последовательное соединение проводников
При таком соединении все проводники включаются в цепь поочередно друг за другом. Примером такого типа соединения проводников может быть соединение ламп в елочной гирлянде:
выход из строя одной лампы размыкает всю цепь.
Рассмотрим случай последовательного соединения трех проводников сопротивлениями J^, Д^, Ну подключенных к источнику постоянного тока. Схема такой электрической цепи представлена на рисунке.
Рис.
4
Амперметром А измеряют общую силу тока JT в цепи. Вольтметрами V1, V2, V3 измеряют напряжение на каждом проводнике, а вольтметром V — напряжение на всем участке цепи.
Расчет токов, напряжений и сопротивлений на участке цепи при таком соединении делают с помощью четырех правил.
а) Сила тока одинакова во всех участках цепи:
I1=I2=I3=I=const.
так как в случае постоянного тока через любое сечение проводника за определенный интервал времени проходит один и тот же заряд.
б) Падение напряжения в цепи равно сумме падений напряжений на отдельных участках:
U1+U2+U3=U
Это можно установить из опытов по показаниям вольтметров.
в) Падение напряжения на проводниках прямо пропорционально их сопротивлениям:
U1/U2=R1/R2
Согласно закону Ома для участка цепи и правилу (а):
I=U1/R1;
I2=U2/R2=>U1/R1=U1/R2, откуда
U1/U2=R1/R2
г) Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков:
R=R1+R2+R3
Воспользуемся законом Ома для участка цепи и правилами (а) и (б):
I=U/R=>U=I*R
Аналогично:
U1=I*R1, U2=I*R2, U3=I*R3
U=U1+U2+U3=I*R1+I*R2+I*R3=I*(R1+R2+R3)=I*R
Откуда получим формулу для общего сопротивления цепи:
R=R1+R2+R3
Параллельное соединение
Например, соединение приборов в наших квартирах, когда выход из строя какого-то прибора не отражается на работе остальных.
При параллельном соединении трех проводников сопротивлениями R1, R2 и R3 их начала, и концы имеют общие точки подключения к источнику тока. Все вместе параллельно соединенные проводники составляют разветвление, а каждый из них называется ветвью. Схема соединения изображена на рисунке.
Рис.5
Силу тока в каждой ветви измеряют амперметрами A1, A2 и A3. Для расчета токов, напряжений и сопротивлений также пользуются четырьмя правилами:
а) Падение напряжения в параллельно соединенных участках цепи одинаково:
U1=U2=U3=U=const.
так как во всех случаях падение напряжения измеряют между
одними и теми же точками.
б) Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов, текущих в разветвленных участках цепи:
I1=I2=I3=I
в) Сила тока в разветвленных участках цепи обратно пропорциональна их сопротивлениям:
I1:I2:I3=1/R1:1/R2:1/R3Воспользуемся законом Ома для участка цепи:
I1=U1/R1=>U1=I1*R1
Аналогично:
U2=I2*R2
U3=I3*R3
Согласно правилу (а):
U1=U2=U3=>I1*R1=I2*R2=I3*R3, откуда
I1:I2:I3=1/R1:1/R2:1/R3
г) Общее сопротивление цепи:
1/R=1/R1+1/R2+1/R3
Согласно закону Ома для участка цепи:
I=U/R
и для каждой ветви:
I1=U1/R1; I2=U2/R2; I3=U3/R3
Используя правила (а) и (б), получим:
I=I1+I2+I3=U/R1+U/R2+U/R3=U*(1/R1+1/R2+1/R3) =U/R,
откуда
1/R=1/R1+1/R2+1/R3
Похожие работы
... (10) Соберите цепи по схемам 8, 9, в которых реализуются обе схемы соединения. Рассчитайте и измерьте силу тока в цепи при этих соединениях. В выводе сравните расчетные и измеренные значения. Отчет по лабораторной работе № 3 Изучение применения закона Ома для расчета цепей постоянного тока выполненной учащимся школы «Поиск» ………………………………………………………………………………… «…….»………….. 200….
вях электрической цепи постоянного тока. Задание состоит из двух частей. Первая часть задания Рассчитать токи ветвей методом узловых напряжений: 1 нарисовать заданную вариантом схему электрической цепи. Указать положительные направления токов ветвей; 2 записать каноническую форму уравнений метода и определить коэффициенты этой формы; 3 рассчитать узловые напряжения; 4 рассчитать токи ветвей ...
чает в себя источники мощности (активные элементы) и приемники (пассивные элементы). В качестве пассивного линейного элемента в цепях постоянного тока выступает резистор, имеющий электрическое сопротивление R. Единица измерения Ом. Величина, обратная сопротивлению, называется электрической проводимостью: G = 1/R. Единица измерения См - сименс. В качестве активных элементов - источников ...
... один контурный ток, то действующий в ветви ток будет равен контурному: Составляем баланс мощности 227,0485=229,3138 ЗАДАНИЕ 3 СИМВОЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЦЕПИ СИНУСОИДАЛЬНОГО ТОКА Задача 1 По данным табл. 9,10,11 рассчитать токи в ветвях заданной цепи при f = 50 Гц. Используя данные расчета, записать мгновенное значение указанной в табл. 9 величины. Составить баланс мощностей. В ...
0 комментариев