Rezistenţa electrică. Legea Ohm.

încet de 5-a lecție despre curentul

electric continuăm vom discuta

despre rezistența electrică și

despre legea om rezistența electrică

a unui conductor se notează cu

r și măsoară proprietatea lui de

a se opune trecerii curentului

electric unitatea de măsură pentru

rezistență este omul și se notează

cu Omega mare în lecția trecută

am discutat despre generarea curentului

electric și am dezvoltat un model

simplu pentru structura metalelor

în particular am discutat despre

Metalul zinc lecția trecută prin

care să explicăm această generare

și am spus că la temperaturi normale

atomi de metale sau poseda șa Numiți

electroni de valență zincul avea

doi electroni de valență care se

pot desprinde de atomi de care

aparțin și în felul acesta formează

așa numitul gaz electronic un gaz

de electronice se mișcă liber prin

volumul metalului Deci avem aceste

mișcări haotice ale electronilor

de valență prin volume metal dacă

totuși aplicăm o diferență de potențial

la capetele metalului Spre exemplu

dacă conectăm Această baterie la

capetele metalului vom obține un

pol pozitiv al metalului și un

pol negativ și atunci toți electronii

vor începe să se miște în comun

Deci o mișcare comună a lor Bineînțeles

către Polul pozitiv această mișcare

ordonată comună a tuturor electronilor

din metal generează curentul electric

notat cu i și vă reamintesc că

prin convenție acesta este sensul

de deplasare a sarcinilor pozitive

Deci nu are electronilor care sunt

încărcați negativ Am discutat despre

această convenție lecția trecută

Revenim la rezistența electrică

și semnificația ei în cadrul acestui

model putem spune că ea este proprietatea

atomilor din structura metalului

care între timp au devenit Ioni

e sunt încărcați pozitiv deoarece

și au pierdut doi electroni Și

de ce este proprietatea acestora

Ioni da interacționa cu curentul

de electroni și el de el frâna

în mișcarea lui către Polul pozitiv

la nivel macroscopic această proprietate

se înglobează între o mărime unică

numită rezistența electrică a conductor

experimental ia depinde de proprietățile

conductorului grupate în două tipuri

de proprietăți depinde de proprietățile

geometrice lungimea conductorului

și aria secțiunii transversale

Dar bineînțeles depinde și de structura

lui prin rezistivitatea electrică

ce va fi discutată imediat De ce

experimental se stabilește că rezistența

electrică aer este rezistivitatea

electrică ro înmulțită cu lungimea

conductorului și împărțită la aria

transversală a conductor rezistivitate

electrică e mărimea ce cuprinde

factorii de structură al unui conductor

care contribuie la rezistența lui

electrică aer mai exact ne referim

la intensitatea Câmpului electromagnetic

atomic și la structura rețelei

atomice Bineînțeles că această

proprietate a rețelei de Ion de

a se opune trecerii curentului

de electroni depinde de intensitatea

Câmpului din fiecare nod al rețelei

depinde de asemeni de orientarea

de aranjarea în spațiu a 500r atomi

putem avea o structură cubică de

tetraedru și așa mai departe hexagonală

deci putem avea vrej metri ale

structurii atomilor din rețeaua

conductorului și în funcție de

această structură rezistența la

trecerea curentului electric variaza

un ultim parametru de care depinde

rezistivitatea electrică este temperatura

temperatura conductorului intervine

și Acest lucru se poate ține foarte

simplu odată cu creșterea temperaturii

atomi Ce se află în nodurile rețelei

vor vibrat din ce în ce mai tare

Pe măsură ce vibrația lor crește

crește și gradul de opunere la

mișcarea electronilor Deci va fi

egal cu un Rose 0 care este rezistivitatea

electrică la 0 grade Celsius înmulțită

cu 1 plus o constantă și munții

cu temperatura deci temperatura

intervine în această poziție în

din ecuație Alfa se numește coeficientul

termic al rezistivității și pentru

toate Metalele Pure ia această

valoare pentru aliaje de metale

ia valori mai mici dar pozitiv

se introduce și așa numita conductanța

electrică și conductivitate electrică

care sunt pur și simplu inversul

rezistenței și rezistivității ele

vor fi legate prin ecuația G G

este egal cu Sigma înmulțit cu

s împărțit la el iar semnificația

lor este cea evidentă cu cât crește

conductivitatea electrică a unui

conductor cu atât el devine un

conductor mai bun izolatorii materiale

izolatoare sunt grupate în această

plajă de Valori pentru conductivitate

unde își foarte mici valori pentru

stigma conductorii la frânse în

această plajă de Valori pentru

conductivitate între ei se află

între conductori și izolatori se

află materialele semiconductoare

care au conductivitate nici foarte

mică dar nici foarte mare Mall

Vitan supraconductibilitatea Este

proprietatea materialelor conductoarelor

da avea o temperatură critică De

ce cu o valoare foarte mică sub

care ele își pierd rezistența electrică

Deci conductivitatea electrică

pentru temperaturi sub De ce devine

egală cu zero Aceasta este o proprietate

foarte interesantă a conductoarelor

prin care sub anumită temperatură

natura interacție electromagnetice

dintre atomii substanței și din

nodurile rețelei și electroni de

conducție își se schimbă Deci natura

aceste interacțiuni se schimbă

și devine identic egală cu 0 mult

timp după descoperirea ei a fost

o proprietate pur teoretică adică

fără aplicabilitate practică tocmai

datorită valorii foarte mici a

acestor temperaturi critice Spre

exemplu plumbul are o valoare a

temperaturii critice de 7 Kelvin

și în general toate Metalele și

sau aliajele au temperaturi critice

apropiate de zero absolut la ce

este temperaturi sunt greu de obținut

în situații practice totuși de

curând au fost descoperite așa

numitele supraconductoare de temperatură

înaltă și voi pune între ghilimele

cu cuvântul înaltă veți vedea De

ce pentru această descoperire în

1987 sa acordat premiul Nobel mai

exact cercetătorii au descoperit

substanțe cu conductoare cu un

structuri foarte complicate dar

care au temperaturi critice mult

mai înalte decât aceste valori

în particular o astfel de substanță

are formula complicat următoare

bismut 2 stronțiu 2 calciu 2 cupru

3 oxigen 10 plus n unde n ia valori

1 2 3 pentru că avem o clasă de

astfel de materiale Deci o structură

complicată A moleculei dar temperatura

critică acestui material este în

jur de 138 de grade Kelvin Care

este încă o temperatură scăzută

în grade Celsius înseamnă minus

135 de grade Celsius totul suficient

de mare pentru a putea fi folosite

în aplicații practice Spre exemplu

magneții supraconductori care generează

câmpuri magnetice extrem de intense

folosesc astfel de material această

imagine Vă arată o poză a unui

a unei bucăți de astfel de material

bineînțeles la ora actuală în cercetare

se investesc foarte multe eforturi

și bani pentru descoperirea unor

așa numite supraconductoare de

temperaturi normale Adică care

să aibă temperatura critică în

jur de 0 Celsius dacă dacă și când

aceste materiale ar fi descoperite

aplicațiile practice în tehnologiile

de zi cu zi ale lor fiind foarte

important să trecem acum la rezistențe

variabile primul instrument ce

folosește o rezistență variabilă

este rostul dispar și simplu avem

o rezistență această acest dreptunghi

care are un contact notat Cu ce

Cu restul circuitului ce se poate

deplasa în felul acesta putem stabili

ce porțiune din conductor din consumator

participă la circula curentul electric

Deci în felul acesta obținem foarte

simplu o rezistență variabilă mai

exact numai această porțiune va

genera o rezistență pentru că numai

prin ia va trece curentul electric

un consumator un bec Spre exemplu

va sesiza această variație de rezistență

care se va transforma între o variația

curentul dacă rezistența la trecerea

curentului scade sau crește atunci

curentul general prin circuit va

scădea sau va crește o variantă

o altă variantă a acestui instrument

se numește potențiometrul în care

consumatorul bec un bec Spre exemplu

este mutat în partea direct conectată

la Rio stat De ce avem același

rezultat dar becul se află conectat

direct la Rio stat și în acest

caz prin mișcarea contactului ce

se variază direct diferența de

potențial după cum vom vedea de

lege om diferența de potențial

u este egală cu produsul dintre

a și r iar e este curentul prin

rezistență Deci variind rezistența

aer prin mișcarea contactului se

variază o și felul acesta va m

diferența de potențial de la bornele

becului o aplicație practică foarte

cunoscută fiind întrerupătorul

variabil acela folosește un potențiometru

să continuăm cu legea om în această

schemă vedeți un circuit cu elementele

de bază precum la în prezentat

și în lecția trecută am adică un

generator și un consumator cu anumită

rezistență er în plus bineînțeles

avem și firele conductoare care

sunt considerate ideale Deci singura

lor proprietate este de a permite

trecerea curentului electric având

rezistență sau alte efecte colaterale

notăm cu diferența de potențial

sau tensiunea electrică de la bornele

sau capetele Consumatorului cu

rezistență R atunci legea prima

lege om stabilit experimental este

pentru o porțiune de circuit și

spune că intensitatea curentului

printrun pentru o porțiune de circuit

este egală cu raportul dintre tensiunea

sau diferența de potențial de la

capetele acelei porțiune circuit

împărțită la rezistența porțiunii

de circuit în particular când spunem

porțiune de circuit ne referim

bineînțeles în acest caz la o porțiune

a circuitului Ce conține un consumator

cu anumită rezistență și nu sursa

există bineînțeles o a doua variantă

a legii om pentru întreg circuitul

care arată în felul următor de

Ce legi au în pentru întregul circuit

spune că intensitatea curentului

electric aceeași curent electric

și aceeași intensitate este egală

cu tensiunea electromotoare a sursei

sau generatorului împărțită la

rezistența totală a circuitului

care conține o rezistență externă

sursei în cazul nostru consumatorul

adunată cu o rezistență internă

notată cu l mic Acer în general

generatoarele sau sursele sunt

construite în așa fel încât rezistența

lor să fie cât mai mică totuși

Ea este nenul Dar în general aer

mic este semnificativ mai mic decât

aer mare numim regim de funcționare

în scurtcircuit ASUS se cazul în

care rezistența externă este zero

ce mai întâlnit caz este cazul

în care pur și simplu scurtcircuit

am adică conectăm direct bornele

sursei cu un conductor Care este

ideal De ce are rezistență 0 putem

foarte ușor vedea că în acest caz

intensitatea de scurtcircuit adică

din nou în care bornele scuzați

în care bornele sursei sunt legate

direct pentru un fir este egală

cu tensiunea electromotoare împărțită

la rezistența internă deoarece

după cum am spus chiar în general

este semnificativ mai mai mic decât

Ar Mare prin scurtcircuitarea sursei

creștem semnificativ valoarea curentului

ce trece prin ea De ce este un

regim de funcționare deficitara

sus se în care curentul este mare

și potențial poate duce la defectarea

sus un alt regim particular de

funcționare a unei surse este în

gol prin care rezistența externă

este infinită Ce înseamnă asta

în practică este că pur și simplu

consumatorul nostru de obicei se

arde și dispare din circuit Deci

acesta este cazul în care bornele

sursei numai sunt legate între

ele prin dispariția acestui consumator

putem vedea că în acest caz tensiunea

de la bornele sursei ua este egală

cu erori De ce este egală cu aer

înmulțită cu e împărțită la mare

plus cel mic din folosind cea de

a doua lege om care poate fi rescrisă

ca wiggle cu împărțit la 1 plus

cel mic împărțit la IRE mare dar

R Mare este infinit de ceea ce

report este zero nici avem aici

egal cu zero și Deci obținem că

tensiunea la bornele sursei în

cazul funcționării în gol adică

în care nu mai avem niciun consumator

sau conductor între bornele a este

egală cu tensiunea electromotoare