Reja: I. Kirish II. Asosiy qisim

Haroratning qarshilikka ta'siri
Yuqorida bilib olganimizdek, metalldagi qarshilikning sababi kristall panjaraning tugunlari va ularning tebranishlari. Shunday qilib, haroratning oshishi bilan tugunlarning termal tebranishlari kuchayadi, ya'ni qarshilik ham oshadi. kabi miqdor mavjud qarshilikning harorat koeffitsienti(TCS), bu qizdirilganda yoki sovutilganda metallning qarshiligi qanchalik ortishi yoki kamayishini ko'rsatadi. Misol uchun, misning 20 daraja Selsiydagi harorat koeffitsienti 4.1 · 10 - 3 1 / daraja. Bu shuni anglatadiki, masalan, mis simni 1 daraja Selsiyga qizdirganda, uning qarshiligi oshadi. 4.1 · 10 - 3 ohm. Haroratning o'zgarishi bilan qarshilik formula bo'yicha hisoblanishi mumkin
Bu erda r - isitishdan keyingi qarshilik, r 0 - isitishdan oldingi qarshilik, a - qarshilikning harorat koeffitsienti, t 2 - isitishdan oldingi harorat, t 1 - isitishdan keyingi harorat.
Bizning qiymatlarimizni almashtirib, biz olamiz: r = 0,0175 * (1 + 0,0041 * (154-20)) = 0,0271 Ohm * mm 2 / m. Ko'rib turganingizdek, uzunligi 1 m va tasavvurlar maydoni 1 mm 2 bo'lgan mis barimiz 154 darajaga qizdirilgandan so'ng, xuddi alyuminiydan yasalgan va 20 ° C haroratda bir xil novda kabi qarshilikka ega bo'ladi. Selsiy bo'yicha daraja.
Harorat o'zgarganda qarshilikning o'zgarishi xossasi, qarshilik termometrlarida qo'llaniladi. Ushbu asboblar qarshilik ko'rsatkichlari asosida haroratni o'lchashi mumkin. Qarshilik termometrlari yuqori o'lchov aniqligiga ega, ammo kichik harorat oralig'i.
Amalda, o'tkazgichlarning xususiyatlari o'tishiga to'sqinlik qiladi joriy juda keng foydalaniladi. Misol tariqasida cho'g'lanma chiroqni keltirish mumkin, bu erda volfram filamenti metallning yuqori qarshiligi, uzun uzunligi va tor qismi tufayli qizib ketadi. Yoki batareyaning yuqori qarshiligi tufayli qizib ketadigan har qanday isitish moslamasi. Elektrotexnikada asosiy xususiyati qarshilik bo'lgan element rezistor deb ataladi. Rezistor deyarli har qanday elektr pallasida qo'llaniladi.
Bu nima? Bu nimaga bog'liq? Uni qanday hisoblash mumkin? Bularning barchasi bugungi maqolada muhokama qilinadi!
Va hammasi uzoq vaqt oldin boshlangan. 1800-yillarning uzoq va dahshatli janoblari hurmatli janob Georg Om o'z laboratoriyasida kuchlanish va oqim bilan o'ynab, uni o'tkaza oladigan turli xil narsalardan o'tkazdi. Kuzatuvchi shaxs sifatida u qiziqarli munosabatlarni topdi. Ya'ni, agar biz bir xil o'tkazgichni olsak, unda undagi oqim qo'llaniladigan kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir... Xo'sh, ya'ni qo'llaniladigan kuchlanish ikki baravar oshirilsa, oqim kuchi ham ikki baravar ko'payadi. Shunga ko'ra, hech kim qandaydir mutanosiblik koeffitsientini olish va joriy etish bilan bezovta qilmaydi:
Bu erda G koeffitsienti deyiladi o'tkazish dirijyor. Biroq, amalda odamlar ko'pincha o'tkazuvchanlikka teskari qiymat bilan ishlaydi. U xuddi shunday deb ataladi elektr qarshilik va R harfi bilan belgilanadi:
Elektr qarshiligi uchun Georg Ohm tomonidan olingan bog'liqlik quyidagicha ko'rinadi:
Janoblar, umuman olganda, biz Ohm qonunini yozdik. Ammo keling, hali bunga e'tibor bermaylik. Uning uchun menda alohida maqola deyarli tayyor, unda biz bu haqda gaplashamiz. Keling, ushbu iboraning uchinchi komponenti - qarshilik haqida batafsilroq to'xtalib o'tamiz.
Birinchidan, bu dirijyorning o'ziga xos xususiyati. Qarshilik kuchlanish bilan oqimga bog'liq emas, chiziqli bo'lmagan qurilmalar kabi ba'zi holatlar bundan mustasno. Biz ularga albatta etib boramiz, lekin keyinroq, janoblar. Endi biz oddiy metallar va boshqa yoqimli va oddiy chiziqli narsalarni ko'rib chiqmoqdamiz.
Qarshilik bilan o'lchanadi Oma... Bu juda mantiqiy - kim kashf etgan, u o'z nomini oldi. Kashfiyot uchun ajoyib rag'bat, janoblar! Ammo biz dirijyorlik bilan boshlaganimizni eslaysizmi? Qaysisini G harfi bilan belgiladik? Demak, uning ham o'ziga xos o'lchami bor - Siemens. Lekin, odatda, bu haqda hech kim g'amxo'rlik qilmaydi, ular bilan deyarli hech kim ishlamaydi.
Qiziquvchan ong, albatta, savol beradi - qarshilik, albatta, ajoyib, lekin u aslida nimaga bog'liq? Javoblar bor. Keling, nuqtama-nuqtaga o'taylik. Tajriba shuni ko'rsatadi qarshilik hech bo'lmaganda bog'liq:

• 
  o'tkazgichning geometrik o'lchamlari va shakli;
  
• 
  material;
  
• 
  Supero'tkazuvchilar harorati.
  

Keling, har bir nuqtani batafsil ko'rib chiqaylik.
Janoblar, tajriba shuni ko'rsatadiki, doimiy haroratda o'tkazgichning qarshiligi uning uzunligiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va maydonga teskari proportsionaldir uning ko'ndalang kesim... Ya'ni, o'tkazgich qanchalik qalinroq va qisqaroq bo'lsa, uning qarshiligi shunchalik past bo'ladi. Aksincha, uzun va ingichka o'tkazgichlar nisbatan yuqori qarshilikka ega.Bu 1-rasmda tasvirlangan.Bu bayonot, shuningdek, ilgari berilgan elektr toki va suv ta'minoti tizimining o'xshashligi bilan ham tushunarli: suvning qalin qisqa quvur orqali oqishi ingichka va uzun quvurdan ko'ra osonroqdir va uzatish mumkin. O bir vaqtning o'zida katta hajmdagi suyuqlik.
Buni matematik formulalar bilan ifodalaylik:
Bu yerda R- qarshilik, l- o'tkazgich uzunligi, S- uning ko'ndalang kesimi maydoni.
Kimdir kimgadir proportsional deb aytsak, siz har doim koeffitsientni kiritishingiz va proportsionallik belgisini teng belgi bilan almashtirishingiz mumkin:
Ko'rib turganingizdek, bu erda bizda yangi koeffitsient mavjud. U deyiladi o'tkazgichning qarshiligi.
Bu nima? Janoblar, bu 1 metr uzunlikdagi va 1 m 2 tasavvurlar maydoniga ega bo'lgan o'tkazgichning qarshilik qiymatiga ega bo'lishi aniq. Va uning o'lchami haqida nima deyish mumkin? Formuladan ifodalaymiz:
Qiymat jadvalli va u bog'liq Supero'tkazuvchilar material.
Shunday qilib, biz muammosiz ro'yxatimizning ikkinchi bandiga o'tdik. Ha, ikkita o'tkazgichning shakli va o'lchami bir xil, ammo turli materiallardan tayyorlangan turli qarshilikka ega bo'ladi. Va bu faqat ular o'tkazgichning turli qarshiligiga ega bo'lishi bilan bog'liq. Mana, ba'zi bir keng tarqalgan materiallar uchun qarshilik qiymati r bo'lgan plastinka.
Janoblar, biz kumushning elektr tokiga nisbatan eng kam qarshilikka ega ekanligini ko'ramiz, dielektriklarda esa, aksincha, u juda katta. Bu tushunarli. Dielektriklar dielektriklar bo'lib, tok o'tkazmaydi.
Endi men bergan plastinadan (yoki Google, agar u yerda kerakli material boʻlmasa) foydalanib, siz oʻzingiz uchun kerakli qarshilikka ega simni osongina hisoblashingiz yoki maʼlum bir tasavvurlar maydoni va simingiz bilan qanday qarshilikka ega boʻlishini taxmin qilishingiz mumkin. uzunligi.
Muhandislik amaliyotimda shunday bir holat bo'lganini eslayman. Biz nasosli lazer chiroqni quvvatlantirish uchun kuchli o'rnatishni amalga oshirdik. U erdagi imkoniyatlar aqldan ozgan edi. Va agar biror narsa noto'g'ri bo'lsa, bu barcha quvvatni o'zlashtirish uchun ishonchli simdan 1 ohm rezistor yasashga qaror qilindi. Nima uchun aynan 1 Ohm va u qaerda o'rnatilgan, biz hozir ko'rib chiqmaymiz. Bu juda boshqacha maqola uchun suhbat. Bu qarshilik, agar biror narsa yuz bersa, o'nlab megavatt quvvat va o'nlab kilojoul energiya olishi kerakligini bilish kifoya va bir vaqtning o'zida tirik qolish maqsadga muvofiqdir. Mavjud materiallar ro'yxatini o'rganib chiqib, ikkitasini tanladim: nikrom va fechral. Ular issiqlikka chidamli, yuqori haroratga bardosh berar edilar va bundan tashqari, ular nisbatan yuqori elektr qarshiligiga ega edilar, bu esa, bir tomondan, unchalik nozik bo'lmagan (ular darhol yonib ketadi) va unchalik uzoq bo'lmagan (bu shunday edi) oqilona o'lchamlarga mos kelish uchun zarur) simlar, ikkinchisida esa - kerakli 1 ohmni oling. Takroriy hisob-kitoblar va Rossiya sim sanoati bozorining takliflarini tahlil qilish natijasida (bu atama) men nihoyat fehraliga qaror qildim. Ma'lum bo'lishicha, simning diametri bir necha millimetr va uzunligi bir necha metr bo'lishi kerak. Men aniq raqamlarni aytmayman, ular ko'pchiligingizni qiziqtirmaydi va men bu hisob-kitoblarni arxivdan qidirishga dangasaman. Simning haddan tashqari qizishi, agar u orqali o'nlab kilojoul energiya o'tgan bo'lsa (termodinamika formulalariga muvofiq) ham hisoblab chiqilgan. Bu bizga mos keladigan bir necha yuz daraja bo'lib chiqdi.
Xulosa qilib aytamanki, bu uy qurilishi rezistorlari ishlab chiqarilgan va muvaffaqiyatli sinovdan o'tgan, bu yuqoridagi formulaning to'g'riligini tasdiqlaydi.
Biroq, biz elektr qarshiligining haroratga bog'liqligini hisobga olishimiz kerakligini unutib, hayotdagi voqealar haqida lirik chekinishlarga juda berilib ketdik.
Keling, taxmin qilaylik - bu nazariy jihatdan qanchalik bog'liq bo'lishi mumkin o'tkazgichning haroratga chidamliligi? Haroratning ko'tarilishi haqida nima bilamiz? Kamida ikkita fakt.
Birinchisi: haroratning oshishi bilan moddaning barcha atomlari tezroq va katta amplituda bilan tebranishni boshlaydi.... Bu zaryadlangan zarrachalarning yo'naltirilgan oqimining statsionar zarralar bilan tez-tez va kuchliroq to'qnashishiga olib keladi. Hamma tik turgan olomondan o‘tish boshqa narsa, va hamma telbalardek yugurib yuradigan odamlardan o‘tish boshqa narsa. Shu sababli, yo'nalishli harakatning o'rtacha tezligi pasayadi, bu oqim kuchining pasayishiga teng. Xo'sh, ya'ni o'tkazgichning oqimga qarshiligining oshishiga.
Ikkinchi: harorat oshishi bilan birlik hajmdagi erkin zaryadlangan zarralar soni ortadi... Issiqlik tebranishlarining katta amplitudasi tufayli atomlarni ionlash osonroq bo'ladi. Ko'proq erkin zarralar - ko'proq amper. Ya'ni qarshilik pasayadi.
Hammasi bo'lib, moddalardagi haroratning oshishi bilan ikkita jarayon kurashadi: birinchi va ikkinchi. Gap shundaki, kim g'alaba qozonadi. Amaliyot shuni ko'rsatadiki, metallarda birinchi jarayon tez-tez yutadi, elektrolitlarda esa ikkinchisi. Xo'sh, ya'ni metallda qarshilik harorat oshishi bilan o'sib boradi. Va agar siz elektrolit (masalan, mis sulfat eritmasi bilan suv) olsangiz, unda harorat oshishi bilan undagi qarshilik pasayadi.

4.