Сопротивление проводников: физическая природа и измерение

                    Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

                     профессионального образования 

Волжский государственный  инженерно-педагогический

                                  Университет 

                            КУРСОВАЯ РАБОТА

            Кафедра Естественно - научных  дисциплин

Тема: «Сопротивление проводников: физическая природа и измерение»

                                                                     Выполнила студентка

                                                                     Группы ЭО-09-1 курс 1

                                                                     Специальности: экономист

                                                                                                    Малахова Елена Сергеевна

                                                                      Приняла: доктор                              

                                                                      педагогических наук

                                                                      Толстенева А.А. 

                               Нижний Новгород

                                          2010 год

                                                       

                                                    1

                                      Содержание

Введение……………………………………………………………………3-4

1.1 Электрическое сопротивление различных веществ…………………5-8

1.2 Удельное сопротивление……………………………………………...9-10

1.3 Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температуры…………………………………………………………………11-12

1.4 Последовательное и параллельное соединение проводников………..13-15

2.1 Сверхпроводимость………………………………………………………16

2.2 Сверхпроводники первого рода………………………………………….17

2.3 Сверхпроводники второго рода……………………………………………18

2.4 Практическое применение сверхпроводимости…………………………..19

Приложение:

Измерение сопротивлений (приборы)……………………………20-21

Экспериментальная часть..........................................................................22-23

Заключение..................................................................................................24

Список  литературы...................................................................................25 
 
 
 
 

                                                     2

                                 

                                    Введение

     В современной жизни электричество  применяется практически повсеместно, выступая посредником при передаче энергетических и информационных сигналов. Без электричества невозможно городское  хозяйство и обеспечение жизнедеятельности  людей. Без знания основ электротехники невозможно исследование природы Земли  и околоземного пространства. Без  электричества невозможно практически  ни одно производство. Без электричества  невозможно функционирование наземного  и воздушного транспорта. Без электричества  невозможны современные системы  связи коммуникаций. Без электричества  невозможны современные информационные технологии и internet.

     Электрическое сопротивление - величина, характеризующая  противодействие электрической  цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным.

     При постоянном токе Э с цепи (обозначается R) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

     При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное

                                                    3

     сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

     Активное  сопротивление элемента электрической  цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного  по составу элемента в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при  постоянном его сечении S и длине l, , где r - удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность.

     Целью данной работы является систематизация, накопление и закрепление знаний об электрическом сопротивлении различных веществ и их применении.

В соответствии с поставленной целью в работе предполагается решить следующие задачи:

     - изучить электрическое сопротивление  различных веществ и их применение;

     - охарактеризовать электрическое  сопротивление полупроводников,  жидкостей, металлов, твердых веществ,  газообразных веществ;

     - проанализировать применение электрического сопротивления

                                                            4

                 1.1 Электрическое сопротивление различных веществ

     Электрическое сопротивление — скалярная физическая величина, характеризующая свойства проводника и равная отношению напряжения на концах проводника к силе электрического тока, протекающему по нему.

     Электрическое сопротивление – 

     1) величина, характеризующая противодействие  электрической цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Электрическое сопротивление обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Электрическое сопротивление называется сопротивлением активным; Электрическое сопротивление, обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным.

     При постоянном токе Э с цепи (обозначается R) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

     При переменном токе (синусоидальном) Электрическое сопротивление цепи равно , где r - активное сопротивление, а x -реактивное сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости; величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

     Активное  сопротивление элемента электрической  цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного  по составу элемента в виде бруска, пластины,

                                                   5

трубки  или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, ,

где r - удельное сопротивление, характеризующее  материал элемента; измеряется в ом·м, ом·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники, полупроводники, изоляторы. При очень низких температурах Электрическое сопротивление некоторых металлов и сплавов падает до нуля. Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Электрическое сопротивление, вводят величину, обратную удельному Электрическое сопротивление,- электропроводность.

     2) Термин «Электрическое сопротивление» в обиходе часто употребляют применительно к резистору или какому-либо другому элементу, присоединяемому к электрической цепи, например для ограничения или регулирования силы тока в ней.

     Электрическое сопротивление — мера способности тел препятствовать прохождению через них электрического тока. В системе СИ единицей сопротивления является ом (Щ). Сопротивление тела (R) является постоянной величиной для данного проводника, которую можно определить как

     

     где

     R — сопротивление

     U — разность электрических потенциалов на концах объекта, измеряется в вольтах I — ток, протекающий между концами объекта под действием разности потенциалов.

                                                       6

     Обратной  величиной по отношению к сопротивлению  является электропроводность, единицей измерения которой служит сименс.

     Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется громадное количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому.