Справочник мастера-электрика. Проводка, розетки, техника безопасности, инструмент

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, то есть толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, то есть первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Вывод. Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь поперечного сечения проводника:

R = ρl / S,

где ρ — удельное сопротивление проводника, Ом × м; l — длина в проводника, м; S — площадь поперечного сечения проводника, м².

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

S = πd2 / 4,

где π — постоянная величина, равная 3,14; d — диаметр проводника, м.

А так определяется длина проводника:

l = SR / ρ

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 = ρl / R

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно ρ, найдем удельное сопротивление проводника:

ρ = RS / l

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудноопределим по внешнему виду. Для этого, вычислив значение удельного сопротивления проводника и пользуясь таблицей, нужно 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.

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 и ионам в узлах кристаллической решетки, в результате чего возрастает интенсивность их колебаний, что непосредственно создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры интенсивность тепловых колебаний частиц падает, поэтому создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается.

Сила тока

Электрический ток представляет собой направленное движение зарядов. Величина тока определяется количеством электричества, проходящего через поперечное сечение проводника.

Однако одним количеством электричества, проходящим по проводнику, мы еще не можем полностью охарактеризовать электрический ток. Действительно, количество электричества, равное одному кулону (1 Кл), может проходить по проводнику в течение одного часа, и то же самое количество электричества может быть пропущено по нему в течение одной секунды.

Интенсивность электрического тока во втором случае значительно больше, чем в первом, так как то же самое количество электричества проходит в значительно меньший промежуток времени. Для характеристики интенсивности электрического тока количество электричества, проходящее по проводнику, принято относить к единице времени (секунде).

Количество электричества, проходящее по проводнику в одну секунду, называется силой тока.

Сила тока — количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в одну секунду.

Сила тока обозначается английской буквой I.

Ампер — единица силы электрического тока (одна из основных единиц СИ), обозначается А. 1 А — это сила тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового сечения, расположенным на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, вызвал бы на участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2 × 10–7 Н.

Или иначе. 1 Ампер — сила электрического тока, при которой через поперечное сечение проводника каждую секунду проходит количество электричества, равное одному кулону: 1 ампер = 1 кулон/1 секунду.

Часто применяют вспомогательные единицы: 1 миллиампер (мА) = 1/1000 ампер = 10–3 ампер, 1 микроампер (мкА) = 1/1000000 ампер = 10–6 ампер.

Если известно количество электричества, прошедшее через сечение проводника за некоторый промежуток времени, то силу тока можно найти по формуле: I = q / t