Por la existencia corriente eléctrica debe existir dentro del conductor campo eléctrico, y para que exista un campo en un conductor es necesaria una diferencia de potencial. La diferencia de potencial se llama voltaje. Además, la corriente se dirige hacia potenciales decrecientes (la corriente, por acuerdo, se debe al movimiento de cargas positivas) y, en consecuencia, los electrones libres se mueven en reverso. Consideremos el movimiento de partículas en un conductor metálico.
Arroz. 1. Movimiento de partículas en un conductor metálico.
Digamos que en los extremos de una determinada sección del conductor hay potenciales y , y .
En este caso, el voltaje a través de la sección (o diferencia de potencial) es igual a.
Se ha demostrado experimentalmente que cuanto mayor es el voltaje en un área, mayor es la corriente que la atraviesa.
El científico alemán Georg Ohm realizó una serie de experimentos en 1826 y obtuvo una relación que más tarde se denominó ley de Ohm.
Arroz. 2. Georg Ohm
Para diferentes conductores, construyó las llamadas características corriente-voltaje: gráficos de la dependencia de la corriente del voltaje.
Arroz. 3. Gráfica de corriente versus voltaje
Como resultado, se descubrió una relación lineal entre corriente y voltaje: al aumentar el voltaje, también aumentamos la corriente, este aumento es directamente proporcional a: .
Sin embargo, como se puede observar en los gráficos, el coeficiente de proporcionalidad es diferente para cada conductor. Esto significa que cada conductor tiene una cierta medida de conductividad de corriente y es diferente para diferentes conductores. Esta cantidad se llamó resistencia electrica. La designación de resistencia es R.
Al mismo voltaje, los conductores con menos resistencia pasarán mayor corriente.
Utilizando resultados experimentales, Ohm formuló una ley, más tarde llamada ley de Ohm, para una sección de una cadena. Ley de Ohm para una sección de un circuito: La intensidad de la corriente para un conductor homogéneo en una sección de un circuito es directamente proporcional al voltaje en esta sección e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.
La resistencia es característica principal conductor. ¿Cuál es la naturaleza de la resistencia? ¿Qué determina la mejor o peor conductividad de la corriente por parte de los conductores? El hecho es que los electrones que se mueven en el metal bajo la influencia. campo eléctrico, no se mueven en un medio homogéneo, interactúan constantemente con los nodos red cristalina metal y átomos de diversas impurezas, desacelerando. En los intervalos entre impactos se mueven uniformemente acelerados.
Arroz. 4. Movimiento de electrones en un conductor metálico.
Los conductores pueden ser sólidos, líquidos, gaseosos, de plasma y todos ellos tienen su propia resistencia eléctrica.
Después de explicar el mecanismo de resistencia, resulta obvio que la resistencia depende únicamente de las propiedades del conductor, en particular del material, las dimensiones geométricas y la temperatura. ¿Qué es esta dependencia?
En este caso, es l - la longitud del conductor;
S es el área de la sección transversal del conductor;
Ρ - resistividad.
Cuanto más largo es el conductor, mayor es su resistencia eléctrica y cuanto mayor es el área de la sección transversal del conductor, menor es la resistencia eléctrica.
Resistividad- un valor tabular que caracteriza la capacidad de resistencia del material muestra qué resistencia tiene un conductor de 1 metro de largo, cuya sección transversal es de 1 m 2.
Unidad de resistencia - Ohmios:
Unidad de medida resistividad: . Por resistividad podemos juzgar el material y cómo se puede utilizar. Todas las resistividades de los materiales que conocemos se recogen en la tabla:
Arroz. 5. Resistividad de los metales.
Según la conductividad, todos los materiales se dividen en tres grupos: conductores (resistividad de aproximadamente 10 -8 ohmios m), semiconductores (aproximadamente 10 -4 -10 2 ohmios m) y aislantes (aproximadamente 10 8 -10 17 ohmios m).
La ley de Ohm para una sección de un circuito es importante para el cálculo de circuitos eléctricos.
En la próxima lección veremos cómo se conectan las resistencias eléctricas (resistencias).
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Física (nivel básico) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Física 10º grado. - M.: Ilexa, 2005.
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Física. Electrodinámica. - M., 2010.
Tarea
- Para fabricar una resistencia de 126 ohmios, se utilizó un cable de níquel con una sección transversal de 0,1 mm 2. ¿Cuál es la longitud de este cable?
- ¿Cómo cambiará la resistencia de un cable pelado si se dobla por la mitad?
- ¿De qué depende la resistencia?
- Portal de Internet Kakras.ru ().
- Portal de Internet Class-fizika.narod.ru ().
- Portal de Internet Uchifiziku.ru ().
- Portal de Internet Electromechanics.ru ().
Medida de resistencia del conductor: R =U/I→ 1 Ohm = 1 V/1 A.
La resistencia eléctrica (R) es la propiedad de un circuito eléctrico (conductor) de resistir la corriente eléctrica que fluye a través de él, medida en voltaje constante en sus extremos por la relación entre este voltaje y la corriente.
Naturaleza resistencia electrica basado en ideas electrónicas sobre la estructura de la materia: la "pérdida" del movimiento ordenado de partículas cargadas libres en un conductor durante su interacción con iones de la red cristalina.
Dependencia de la resistencia eléctrica de un conductor de su longitud (reóstatos), sección transversal y material. Resistencia específica del material conductor: .
Pregunta: ¿Por qué la resistencia de un conductor depende de su longitud, sección transversal y material?
Para alambre = 
, donde está la conductividad eléctrica específica.
- (Ley de Ohm en forma diferencial) - establece una conexión entre cantidades para cada punto del conductor.
Demostración de la dependencia de la resistencia del conductor de su temperatura (bajo calor). Coeficiente de temperatura de resistencia.
Límites de aplicabilidad de la ley de Ohm.
IV. Tareas:
- Definir carga electrica, pasando por la sección transversal de un conductor con una resistencia de 3 ohmios con un aumento uniforme de voltaje en los extremos del conductor de 2 V a 4 V durante 20 s.
2. Determine el área de la sección transversal y la longitud de un conductor de aluminio si su resistencia es de 0,1 ohmios y su masa es de 54 g.
Preguntas:
1. Explique que la resistencia de un cable depende de su material, longitud y área de sección transversal.
2. ¿Cómo cortar un trozo de cable con una resistencia de 5 ohmios?
3. Longitud alambre de cobre duplicado mediante estiramiento. ¿Cómo ha cambiado su resistencia?
4. ¿Por qué la resistencia de la piel humana depende de su condición, área de contacto, voltaje aplicado y duración del flujo de corriente?
5. ¿Cambiará la resistencia del filamento de tungsteno de una lámpara eléctrica de 120 V si se conecta a una fuente de corriente con un voltaje de 4 V?
6. Altura de la presa – voltaje electrico, el agua fluye desde el agujero en la base de la presa - fuerza de la corriente. ¿Es buena esta analogía?
V. § 54 Éx. 10 n° 3
1. Proponer un diseño y calcular los parámetros de un reóstato (material del cable, longitud, sección transversal), cuya resistencia se puede variar suavemente de 0 a 100 Ohmios con una corriente eléctrica máxima de hasta 2 A.
2. ¿Cómo cambia la resistencia de un cable cuando se estira? Intente establecer esta relación dentro de los límites de las deformaciones elásticas. Proponer un diseño y calcular los parámetros de un dispositivo (extensímetro) diseñado para medir tensiones mecánicas.
Información adicional: El efecto tensorresistivo es un cambio en la resistencia de un material durante la deformación.(Los materiales creados recientemente a partir de aluminio y silicio cambian su resistencia al impacto casi 900 veces).
3. Proponer un diseño y describir diagrama electrico un dispositivo para establecer la dependencia de la resistividad del conductor de la temperatura (posiblemente con un reóstato).
4. Mida la resistividad del agua a temperatura ambiente y a temperatura de ebullición.
"La experiencia directa es siempre obvia, y de ahí en adelante el tiempo más corto puede beneficiarse."
TRABAJO DE LABORATORIO N° 3 “MEDICIÓN DE RESISTENCIA DEL MATERIAL CONDUCTOR”
OBJETIVO: Enseñar a los estudiantes a medir la resistividad de un material conductor con una precisión determinada.
TIPO DE LECCIÓN: trabajo de laboratorio.
EQUIPO: Fuente de corriente, amperímetro y voltímetro de laboratorio, llave, reóstato, regla de estudiante, conductor en bloque, cables de conexión, calibre (micrómetro).
PLAN DE LECCIÓN: 1. Parte introductoria 1-2 min
2. Sesión informativa introductoria 5 min.
3. Finalización del trabajo 30 minutos.
4. Tarea 2-3 min
II. Diagrama de configuración de laboratorio en una pizarra. Cómo medir la resistencia del conductor; área de la sección transversal del cable; longitud del conductor?
Error relativo y absoluto al medir la resistividad:
III. Hacer el trabajo.
§ 16. LEY DE OMA
La relación entre e. d. con, la resistencia y la intensidad de la corriente en un circuito cerrado se expresan mediante la ley de Ohm, que se puede formular de la siguiente manera: La intensidad de la corriente en un circuito cerrado es directamente proporcional a la fuerza electromotriz e inversamente proporcional a la resistencia de todo el circuito..
La corriente en el circuito fluye bajo la influencia de e. d.s; cuanto más e. d.s. fuente de energía, mayor será la corriente en el circuito cerrado. La resistencia del circuito impide el paso de corriente, por lo tanto, que más resistencia circuito, menor será la corriente.
La ley de Ohm se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
donde r es la resistencia de la parte externa del circuito,
r 0 - resistencia de la parte interna del circuito.
En estas fórmulas, la intensidad de la corriente se expresa en amperios, p. d.s. - en voltios, resistencia - en ohmios.
Para expresar pequeñas corrientes, en lugar de un amperio, se utiliza una unidad mil veces menor que un amperio, llamada miliamperio ( mamá); 1 A - 1000 mamá.
Resistencia de todo el circuito:
Si está bajo la influencia de e. d.s. a las 1 V en un circuito cerrado fluye una corriente de 1 A, entonces la resistencia de dicho circuito es 1 ohm, es decir, 1 ohmio =
La ley de Ohm es válida no sólo para todo el circuito, sino también para cualquier sección del mismo.
Si una sección de un circuito no contiene una fuente de energía, entonces las cargas positivas en esa sección se mueven desde puntos de mayor potencial a puntos de menor potencial. La fuente de energía gasta una cierta cantidad de energía manteniendo una diferencia de potencial entre el inicio y el final de esta sección. Esta diferencia de potencial se denomina tensión entre el inicio y el final del tramo en cuestión.
Así, aplicando la ley de Ohm a una sección del circuito, obtenemos:
La ley de Ohm se puede formular de la siguiente manera: fuerza actual en el área circuito electrico igual al voltaje en los terminales de esta sección dividido por su resistencia.
El voltaje en una sección del circuito es igual al producto de la corriente por la resistencia de esta sección, es decir U = Ir.
De la expresión de la ley de Ohm para un circuito cerrado obtenemos
Dónde ir. - caída de voltaje en la resistencia r., es decir, en el circuito externo, o, en otras palabras, el voltaje en los terminales de la fuente de energía (generador) U,
ir 0 - caída de voltaje en la resistencia r 0., es decir dentro de la fuente de energía (generador); define parte de e. d. s, que se gasta en conducir corriente a través resistencia interna fuente de energía.
Para medir la corriente en un circuito, se utiliza un dispositivo llamado amperímetro(miliamperímetro). El voltaje, como se mencionó anteriormente, se mide con un voltímetro. El símbolo del amperímetro y del voltímetro se muestra en la figura. 15, a. Para encender el amperímetro, se interrumpe el circuito actual y en el punto de ruptura los extremos de los cables se conectan a los terminales del amperímetro (Fig. 15, b). Así, toda la corriente medida pasa a través del dispositivo; tal inclusión se llama coherente. Se conecta un voltímetro al principio y al final de una sección del circuito; esta conexión de un voltímetro se llama; paralelo. El voltímetro muestra la caída de voltaje en un área determinada. Si el voltímetro está conectado al principio. 
circuito externo - al polo positivo de la fuente de energía y al final del circuito externo - al polo negativo de la fuente de energía, entonces mostrará una caída de voltaje en todo el circuito externo, que al mismo tiempo será el voltaje en los terminales de la fuente de energía.
El voltaje en los terminales de la fuente de energía (generador) es igual a la diferencia entre las fem. y la caída de voltaje a través de la resistencia interna de esta fuente, es decir
U=E – Ir 0(25)
Si reducimos la resistencia del circuito externo r, entonces la resistencia de todo el circuito r + r 0 también disminuirá y la corriente en el circuito aumentará. A medida que aumenta la corriente, el voltaje cae dentro de la fuente de energía ( Ir 0) aumentará, ya que la resistencia interna r 0 fuente de energía permanece sin cambios. En consecuencia, a medida que disminuye la resistencia del circuito externo, también disminuye el voltaje en los terminales de la fuente de energía. Si los terminales de la fuente de energía están conectados con un conductor con una resistencia casi igual a cero, entonces la corriente en el circuito I = .
Esta expresión determina la corriente máxima que se puede obtener en el circuito de una fuente determinada.
Si la resistencia del circuito externo es prácticamente cero, entonces este modo se llama cortocircuito.
Para fuentes de energía con baja resistencia interna, por ejemplo para generadores eléctricos (máquinas eléctricas) y baterías ácidas, cortocircuito Es muy peligroso: puede desactivar estas fuentes.
Con bastante frecuencia se produce un cortocircuito, por ejemplo debido a una rotura del aislamiento de los cables que conectan el receptor a la fuente de alimentación. Privados de una cubierta aislante, los cables lineales de metal (generalmente cobre), cuando están en contacto mutuo, forman una resistencia muy pequeña que, en comparación con la resistencia del receptor, puede tomarse igual a cero.
Para proteger los equipos eléctricos de corrientes de cortocircuito, se utilizan varios dispositivos de seguridad.
Ejemplo 1. Batería recargable con e. d.s. 42 V y resistencia interna 0,2 ohm cerrado a un receptor de energía que tiene una resistencia de 4 ohm. Determine la corriente en el circuito y el voltaje en los terminales de la batería.
Ejemplo 2. La batería de ácido tiene e. d.s. 2 V y resistencia interna - r 0 =0.05 ohm Cuando se conecta una resistencia externa a la batería, se genera una corriente de 4 A. Determine la resistencia del circuito externo.
Ejemplo 3. Generador corriente continua tiene una resistencia interna de 0,3 ohm. Determinar e. d.s. generador, si cuando lo enciendes al receptor de energía con una resistencia de 27,5 ohm El voltaje se establece en los terminales del generador en 110 V.
La corriente que circula en un circuito cerrado se puede encontrar a partir de la siguiente expresión:
E, d.s. generador es igual a:
E=U+Ir=110+4 0,3=111,2 V.
Ejemplo 4. Batería de baterías ácidas con e. d.s. 220 V y resistencia interna 0,5 ohm resultó estar en cortocircuito. Determine la corriente en el circuito.
Dado que para el tipo de batería dado en el ejemplo, durante una descarga normal (diez horas), la corriente es 3,6 A, entonces la corriente es 440 A Es ciertamente peligroso para la integridad de la batería.
La conexión de elementos puede ser serie, paralelo y mixta. Calculemos los valores para las tres opciones. Para calcular los valores de estas cantidades aplicamos la ley de Ohm para un tramo del circuito, una ley muy conocida en la escuela: I=U/R; U=I*R; R=U/I.
circuito sencillo
Aquí, la ley de Ohm para una sección de un circuito considera los parámetros de un consumidor (ya sea un motor o una bombilla), que tiene resistencia R. Cuando la electricidad la encuentra, funciona. Es sobre esta barrera que se crea. diferencia de potencial. Tomemos como consumidor R=10 Ohm.
Al conectar una batería de 9 V a R, determinamos la intensidad actual: I=U/R=9/10=0,9A.
si se sabe R, midiendo I, puedes averiguar cuánto cae a través de la resistencia: I*R=0,9*10=9B. I*R llamado caída de voltaje.
R se puede calcular midiendo los voltios que lo atraviesan y los amperios que lo atraviesan. R=U/I=9B/0.9A=10.
A menudo es necesario determinar la potencia de entrada R para estar seguro de su capacidad para disipar el calor generado por la electricidad. Consumo de energía Р=I 2 *R=0,9 2 A*10=8,1 Peso. Es necesario seleccionar una potencia de disipación no inferior a la calculada, de lo contrario saldrá humo. En nuestro caso elegimos el estándar de 10 W, el más pequeño es de solo 7,5 W.
Conexión paralela
Ahora aumentemos la dificultad de la sección. Imaginemos a los consumidores como R1 (10 ohmios) y R2 (5 ohmios). El valor de R ha cambiado y han aparecido dos caminos. Sólo 9 V se mantuvieron sin cambios. 
Para calcular los amperios que llegan a las ramas, es necesario conocer el R total. Cuando conexión paralela R se calcula usando la fórmula 1/R=1/R1+1/R2+1/Rn... Para dos elementos se ve así: R=R1*R2/(R1+R2); R=10*5/(10+5)=3,3. Tenga en cuenta: en tal esquema, el R resultante siempre es menor que el más pequeño.
encontramos I=9/3,3=2,7A. La R total también se determina midiendo la corriente total (la medición mostró 2,7 A). Entonces R=9/2,7=3,3.
Calculemos cada rama por separado. Todas las resistencias son de 9 V. Sabiendo Rn, podemos calcular los amperios de la rama. Para la primera sucursal - I1=9V/R1=9/10=0,9A. Para el segundo - I2=9V/R2=9V/5=1,8. Detalle importante: la suma de las corrientes de todas las ramas es igual a la corriente total. Desde aquí, I1=I-I2. Los valores de R1 y R2 se determinan en función de los amperios que fluyen hacia ellos y los voltios conectados: R1=9V/I1 etc.
Ahora veamos cómo responde la ley a
Conexión serie de carga.
Para encontrar la corriente en un circuito en serie, ¿necesitas saber cuántos ohmios hay en él? Para una sección R dada encontramos esto: R=R1+R2; R=10+5=15. definimos I=U/R; I=9/15=0,6A. Ahora centrémonos en la caída de voltaje a través de las resistencias. En R1 - U1=I*R1=0,6*10=6V.
Mire: han caído 6 V en R1 y el total es 9 V. Esto significa que deben quedar 3 V en R2 (U2=9B-6B=3B). Revisemos la ley: U2=I*R2=0,6A*5=3V. Así es.
En el camino, aprendimos el valor del potencial en el punto A en relación con el suministro negativo: 3 V. Este circuito se llama divisor de voltaje: de uno obtenemos dos, y ambos pueden usarse para alimentar otros circuitos. Por supuesto, debemos tener en cuenta sus datos de entrada, pero eso es otra historia, aunque tampoco podemos prescindir de la ley de Ohm para una sección del circuito.
Conexión de carga mixta
Una conexión mixta es una combinación de paralelo y serie. Para los cálculos se utiliza el mismo algoritmo que se analizó en versiones anteriores. Solo necesitas dividir las ramas según las opciones adecuadas.
Se sigue la ley de Ohm para una sección del circuito.
Ley de Ohm para un circuito completo.
Requiere inclusión en los cálculos de parámetros. fuente de alimentación. Primero, veamos las características del dispositivo. Rectificador, batería, celda galvánica (batería ordinaria), fotocélula (base bateria solar) - todas las fuentes tienen resistencia interna. En el rectificador - los devanados del transformador y sus relacionados, en la batería - el electrolito y el grado de emisión de los electrodos. 
¿Alguna vez ha notado que la carga de la batería no se controla mediante un voltímetro común y corriente, sino mediante un enchufe de carga? ¿Para qué es este tenedor? La batería produce voltios, pero no se suministran en su totalidad: parte ( ir- leer más abajo) cae sobre su barrera interna. La horquilla de carga es algo así como nuestro circuito estudiado, que consta de una resistencia y un voltímetro conectados en paralelo. Por sí solo no es capaz de crear una caída en la resistencia interna de la batería. Por lo tanto, se le conecta una derivación de baja resistencia en paralelo, creando ir. Así es como podemos juzgar si la carga está completa. Midiendo la carga de la batería únicamente con un voltímetro, no obtendremos el resultado deseado, ya que no se tendrá en cuenta la pérdida de la batería.
Lo que cualquier generador es capaz de producir se llama fuerza electromotriz (EMF), y lo que entró red electrica — Voltaje. Las cantidades se relacionan de la siguiente manera: FEM=Ir+IR. r es la resistencia interna de la fuente; los valores restantes ya los conocemos. Obtuviste de aquí: U=EMF-Ir. Estas dos fórmulas definen la ley de Ohm para el circuito completo.
§ 2.4. Tensión en un tramo del circuito. Por voltaje en una determinada sección de un circuito eléctrico nos referimos a la diferencia de potencial entre los puntos extremos de esta sección.
En la figura. 2.5 muestra una sección de la cadena, cuyos puntos extremos están indicados por letras A Y b. deja que la corriente I fluye desde un punto A al punto b(de mayor potencial a menor). Por lo tanto, el potencial del punto A(φ a ) por encima del potencial del punto b( φ b ) por un valor igual al producto de la corriente I para la resistencia R: φ a = φ b+ infrarrojos.
Según la definición, el voltaje entre puntos. A Y b U ab = φ a - φ b .
Por lo tanto, U ab = IR, es decir, el voltaje a través de la resistencia es igual al producto de la corriente que fluye a través de la resistencia y el valor de esta resistencia.
En ingeniería eléctrica, la diferencia de potencial entre los extremos de una resistencia se denomina voltaje a través de la resistencia o caída de voltaje. Posteriormente, la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia, es decir, el producto IR, lo llamaremos caída de voltaje.
La dirección positiva de la caída de voltaje en cualquier sección (la dirección de lectura de este voltaje), indicada en las figuras por una flecha, coincide con la dirección positiva de lectura de la corriente que fluye a través de una resistencia determinada.
A su vez, la dirección positiva del conteo actual I(la corriente es un escalar algebraico) coincide con la dirección positiva de la normal a la sección transversal del conductor al calcular la corriente usando la fórmula, donde δ es la densidad de corriente; - elemento de área de sección transversal (para más detalles, ver § 20.1).
Consideremos la cuestión del voltaje en una sección de un circuito que contiene no solo resistencia, sino también fem.
En la figura. 2.6, a, b muestra secciones de algunos circuitos a través de los cuales fluye corriente I. Encontremos la diferencia de potencial (voltaje) entre los puntos. A Y Con para estas áreas. Por definición,
U ac = φ a - φ do (2.1)
Expresemos el potencial de un punto. A a través del potencial del punto Con. Al moverse desde un punto Con al punto b opuesto a la dirección del EMF mi(Fig. 2.6, a) potencial puntual b resulta ser menor (menor) que el potencial del punto Con, al valor EMF mi: φ b = φ do- mi. Al moverse desde un punto Con al punto b según la dirección del FEM mi(Fig. 2.6, b) potencial puntual b resulta ser mayor (mayor) que el potencial del punto Con, al valor EMF mi: φ b = φ do+ mi.
Dado que a lo largo del tramo de la cadena sin fuente de campos electromagnéticos La corriente fluye desde un potencial mayor a uno menor, en ambos circuitos Fig. Potencial de 2,6 puntos A potencial por encima del punto b al valor de la caída de voltaje a través de la resistencia R: φ a = φ b+ infrarrojos. Así, para la Fig. 2.6, un
φ a = φ do- E+IR ,
Ud. C.A = φ a - φ do= IR-E , (2.2)
para la figura. 2.6, segundo
φ a = φ do+ E + IR ,
Ud. C.A = φ a - φ do= IR + E. (2.2a)
Dirección de voltaje positivo Ud. C.A indicado por una flecha de A A Con. Según la definición, Ud. California = φ do - φ a , Es por eso Ud. California= - U C.A ,T. Es decir, un cambio en la alternancia (secuencia) de índices equivale a un cambio en el signo de este voltaje. Por tanto, el voltaje puede ser tanto positivo como negativo.