Радио и телевидение?.. Это очень просто!
Шрифт:
Рис. 9. Направление движение электронов в электрическом элементе и вне его.
Н. — Почему ты акцентируешь мое внимание на выражении «вне источника напряжения»?
Л. — Потому что в самом элементе по раствору серной кислоты электроны перемещаются от медного стержня к цинковому. Ты видишь здесь полностью замкнутый путь, по
Незнайкин формулирует закон Ома
Н. — А какое количество электронов совершает эту прогулку?
Л. — Это количество зависит от двух факторов: от напряжения источника тока и от электрического сопротивления цепи. Количество электронов, проходящее в секунду, называется силой тока. Она измеряется в амперах (А).
Н. — Если я правильно понял, сила тока пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Л. — Браво, дорогой друг! Ты превосходно сформулировал закон Ома, этот основной закон всей науки об электричестве.
Действительно, для вычисления силы тока I достаточно разделить напряжение U на сопротивление R. Электрическое сопротивление выражается в омах (Ом). 1 Ом — это сопротивление проводника, который при напряжении 1 В пропускает ток силой 1 А.
Н. — Я думаю, что закон Ома можно выразить следующей простой математической формулой:
I = U/R,
т. е. сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. Мне хотелось бы понять, от чего зависит сопротивление проводника.
Сопротивление и удельное сопротивление
Л. — Сопротивление проводника зависит от его материала и размеров. Каждое вещество характеризуется так называемым удельным электрическим сопротивлением. Это сопротивление, которым обладает кубический сантиметр вещества при включении его в цепь двумя противоположными сторонами. Самое низкое удельное сопротивление из наиболее широко применяемых проводников у серебра: оно равно 0,000001492 Ом·см. Сопротивление меди чуть больше и составляет 0,000001584 Ом·см. Но у стали оно в 6, а у свинца — в 15 раз больше, чем у серебра.
Теперь ты можешь понять, почему чаще всего применяют проводники из меди — этот металл намного дешевле серебра.
Н. — Я предполагаю,
Л. — Разумеется. Удельное сопротивление стекла, пластмасс и резины — очень высокое.
Н. — Судя по тому, что ты сейчас сказал, сопротивление проводника зависит не только от его материала, т. е. от его удельного сопротивления, но и от его формы. Не ошибаюсь ли я, предполагая, что чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление?
Л. — Ты абсолютно прав. Сопротивление R пропорционально длине проводника L. Оно также зависит от его поперечного сечения S. Не догадываешься ли ты, каково это отношение?
Н. — Несомненно, чем больше сечение проводника, тем легче проходят через него электроны. Следовательно, R должно быть обратно пропорционально S.
Л. — Верно. А теперь, если мы обозначим удельное сопротивление греческой буквой (ро), сможешь ли ты составить формулу, позволяющую вычислить сопротивление проводника, имеющего длину L и сечение S?
Н. — Это не сложно. Достаточно умножить удельное сопротивление на длину и разделить на сечение:
При этом размеры должны быть выражены в сантиметрах.
Л. — Очень хорошо, Незнайкнн. Применяя эту формулу, ты рассчитаешь, что медный провод с сечением 1 мм2 при длине, равной протяженности земного экватора, составляющей 40 000 км, имеет сопротивление больше 600 000 Ом. Однако это составляет всего лишь 60 Ом км и только 0,06 Ом·м.
Н. — Если куском такого провода длиной в 1 м мы соединим оба полюса нашего цинково-медного элемента напряжением 1,5 В, то сила тока по закону Ома будет равна:
Л. — Это чрезвычайно большая величина для такого источника тока, как наш элемент. В таком случае говорят, что источник практически замкнут накоротко. Такое короткое замыкание может разрушить элемент.
Н. — Глубоко огорчен, дорогой Любознайкин. Я чувствую, что сопротивление моего мозга резко упало из-за обилия новых сведений, которые ты мне сообщил. Поэтому во избежание короткого замыкания в моей черепной коробке я предлагаю тебе отложить продолжение беседы до нашей следующей встречи.