Cili është shkaku i rezistencës së përcjellësit. Rezistenca elektrike e përcjellësve

duke përfshirë qark elektrikçdo burim aktual, përcjellës të ndryshëm dhe një ampermetër, mund të vëreni se për përçues të ndryshëm leximet e ampermetrit janë të ndryshme, d.m.th. forca e rrymës në një qark të caktuar është e ndryshme. Kështu, për shembull, nëse në vend të telit të hekurit AB (Fig. 70) përfshini CD me tela nikeli në një qark me të njëjtën gjatësi dhe seksion kryq, atëherë forca aktuale në qark do të ulet dhe nëse përfshini EF bakri, forca aktuale do të rritet ndjeshëm.

Oriz. 70. Varësia e forcës së rrymës nga vetitë e përcjellësve

Një voltmetër, i lidhur në mënyrë alternative me skajet e këtyre përcjellësve, tregon të njëjtin tension. Kjo do të thotë që forca aktuale në qark varet jo vetëm nga voltazhi, por edhe nga vetitë e përcjellësve të përfshirë në qark. Varësia e fuqisë së rrymës nga vetitë e përcjellësit shpjegohet me faktin se përçues të ndryshëm kanë të ndryshëm rezistenca elektrike.

Rezistenca elektrike - sasi fizike. Përcaktohet me shkronjën R.

Njësia e rezistencës merret të jetë 1 ohm - rezistenca e një përcjellësi në të cilin, në një tension në skajet e 1 volt, forca aktuale është 1 amper.. Shkurtimisht është shkruar kështu:

1 Ohm = 1 V / 1 A

Përdoren gjithashtu njësi të tjera të rezistencës: miliohm (mOhm), kilohm (kOhm), megaohm (MOhm).

1 mOhm = 0,001 Ohm;
1 kOhm = 1000 Ohm;
1 MOhm = 1000,000 Ohm.

Cila është arsyeja e rezistencës? Nëse elektronet në përcjellës nuk do të përjetonin ndonjë ndërhyrje në lëvizjen e tyre, atëherë ata, duke u sjellë në lëvizje të rregulluar, do të lëviznin me inerci për një kohë të pakufizuar. Në realitet, elektronet ndërveprojnë me jonet rrjetë kristali metalike Në të njëjtën kohë, lëvizja e urdhëruar e elektroneve ngadalësohet dhe kalon prerje tërthore përcjellësi kalon në 1 s më pak se numri i tyre. Prandaj, ngarkesa e transferuar nga elektronet në 1 s zvogëlohet, d.m.th., forca aktuale zvogëlohet. Kështu, çdo përcjellës, si të thuash, kundërshton rrymën elektrike dhe siguron rezistencë ndaj saj.

Shkaku i rezistencës është ndërveprimi i elektroneve në lëvizje me jonet e rrjetës kristalore.

Përçues të ndryshëm kanë rezistencë të ndryshme për shkak të dallimeve në strukturën e rrjetës së tyre kristalore, për shkak të gjatësive të ndryshme dhe sipërfaqeve të prerjeve tërthore.

Pyetje

1. Si të tregohet eksperimentalisht se forca e rrymës në një qark varet nga vetitë e përcjellësit?
2. Cila është njësia e rezistencës së përcjellësit? Si e ka emrin ajo?
3. Cilat njësi të rezistencës përveç ohmit përdoren?
4. Cila është arsyeja e rezistencës?

Ushtrimi 28

1. Vizatoni një diagram të qarkut të paraqitur në figurën 70 dhe shpjegoni eksperimentin e kryer në këtë vizatim.
2. Shprehni vlerat e rezistencave të mëposhtme në ohmë: 100 mOhm; 0,7 kOhm; 20 MOhm.
3. Rryma në spiralen e një llambë elektrike është 0,5 A kur voltazhi në skajet e saj është 1 V. Përcaktoni rezistencën e spiralës.

Tani mund të kuptojmë pse metalet i rezistojnë rrymës elektrike, domethënë pse për të mbajtur një rrymë afatgjatë është e nevojshme të ruhet një ndryshim potencial në skajet e përçuesit metalik gjatë gjithë kohës. Nëse elektronet nuk do të përjetonin ndonjë ndërhyrje në lëvizjen e tyre, atëherë, duke u sjellë në lëvizje të rregulluar, ata do të lëviznin me inerci, pa veprim. fushe elektrike, në mënyrë të pacaktuar. Megjithatë, në realitet, elektronet përjetojnë përplasje me jonet. Në këtë rast, elektronet, të cilat kishin një shpejtësi të caktuar të lëvizjes së renditur përpara përplasjes, pas përplasjes do të tërhiqen në drejtime arbitrare, të rastësishme dhe lëvizjen e urdhëruar të elektroneve ( elektricitet) do të kthehet në lëvizje të rastësishme (termike): pas eliminimit të fushës elektrike, rryma do të zhduket shumë shpejt. Për të përftuar një rrymë afatgjatë, pas çdo përplasjeje është e nevojshme që elektronet të lëvizin përsëri dhe përsëri në një drejtim të caktuar, dhe për këtë është e nevojshme që një forcë të veprojë mbi elektronet gjatë gjithë kohës, d.m.th. është një fushë elektrike brenda metalit.

Sa më i madh të jetë diferenca potenciale e mbajtur në skajet e një përcjellësi metalik, aq më e fortë është fusha elektrike brenda tij, aq më e madhe është rryma në përcjellës. Llogaritja, të cilën nuk e paraqesim, tregon se diferenca potenciale dhe forca aktuale duhet të jenë rreptësisht proporcionale me njëra-tjetrën (ligji i Ohm-it).

Duke lëvizur nën ndikimin e një fushe elektrike, elektronet fitojnë njëfarë energjie kinetike. Gjatë përplasjeve, kjo energji transferohet pjesërisht në jonet e rrjetës, duke bërë që ata të pësojnë lëvizje termike më intensive. Kështu, në prani të rrymës, energjia e lëvizjes së porositur të elektroneve (rryma) shndërrohet vazhdimisht në energji të lëvizjes kaotike të joneve dhe elektroneve, e cila përfaqëson energjinë e brendshme të trupit; që do të thotë se energjia e brendshme rritet metali. Kjo shpjegon çlirimin e nxehtësisë së xhaulit.

Për ta përmbledhur, mund të themi se arsyeja e rezistencës elektrike është se elektronet, gjatë lëvizjes së tyre, përjetojnë përplasje me jonet metalike. Këto përplasje prodhojnë të njëjtin rezultat si veprimi i një force konstante fërkimi, që tenton të ngadalësojë lëvizjen e elektroneve.

Dallimi i përçueshmërisë metale të ndryshme për shkak të disa dallimeve në numër elektronet e lira për njësi të vëllimit të metalit dhe në kushtet e lëvizjes së elektroneve, që vjen deri te diferenca në gjatësi mesatare rrugë e lirë, d.m.th., rruga e përshkuar mesatarisht nga një elektron ndërmjet dy përplasjeve me jonet metalike. Megjithatë, këto dallime nuk janë shumë të rëndësishme, si rezultat i të cilave përçueshmëria e disa metaleve ndryshon, siç tregon tabela. 2 (§ 47), nga përçueshmëria e të tjerëve vetëm disa dhjetëra herë; në të njëjtën kohë, përçueshmëria edhe e përçuesve metalikë më të këqij është qindra mijëra herë më e madhe se përçueshmëria e elektroliteve të mira dhe miliarda herë më e madhe se përçueshmëria e gjysmëpërçuesve.

Fenomeni i superpërçueshmërisë (§ 49) do të thotë se në metal janë krijuar kushte në të cilat elektronet nuk përjetojnë rezistencë ndaj lëvizjes së tyre. Prandaj, për të mbajtur një rrymë të gjatë në një superpërçues, nuk ka nevojë për një ndryshim potencial. Mjafton që elektronet të vihen në lëvizje me një lloj shtytjeje, dhe atëherë rryma në superpërçues do të ekzistojë edhe pasi të eliminohet diferenca potenciale. Ne kemi folur tashmë për këtë eksperiment në § 49.

Tani mund të kuptojmë pse metalet i rezistojnë rrymës elektrike, domethënë pse për të mbajtur një rrymë afatgjatë është e nevojshme të ruhet një ndryshim potencial në skajet e përçuesit metalik gjatë gjithë kohës. Nëse elektronet nuk do të përjetonin asnjë ndërhyrje në lëvizjen e tyre, atëherë, duke u sjellë në lëvizje të rregulluar, ata do të lëviznin me inerci, pa veprimin e një fushe elektrike, për një kohë të pakufizuar. Megjithatë, në realitet, elektronet përjetojnë përplasje me jonet. Në këtë rast, elektronet, të cilat kishin një shpejtësi të caktuar të lëvizjes së renditur para përplasjes, do të tërhiqen pas përplasjes në drejtime arbitrare, të rastësishme dhe lëvizja e renditur e elektroneve (rryma elektrike) do të kthehet në lëvizje të çrregullt (termike): pas eliminimit të fushës elektrike, rryma do të zhduket shumë shpejt. Për të përftuar një rrymë afatgjatë, pas çdo përplasjeje është e nevojshme që elektronet të lëvizin përsëri dhe përsëri në një drejtim të caktuar, dhe për këtë është e nevojshme që një forcë të veprojë mbi elektronet gjatë gjithë kohës, d.m.th. është një fushë elektrike brenda metalit.

Sa më i madh të jetë diferenca potenciale e mbajtur në skajet e një përcjellësi metalik, aq më e fortë është fusha elektrike brenda tij, aq më e madhe është rryma në përcjellës. Llogaritja, të cilën nuk e paraqesim, tregon se diferenca potenciale dhe forca aktuale duhet të jenë rreptësisht proporcionale me njëra-tjetrën (ligji i Ohm-it).

Duke lëvizur nën ndikimin e një fushe elektrike, elektronet fitojnë disa energjia kinetike. Gjatë përplasjeve, kjo energji transferohet pjesërisht në jonet e rrjetës, duke bërë që ata të pësojnë lëvizje termike më intensive. Kështu, në prani të rrymës, energjia e lëvizjes së porositur të elektroneve (rryma) shndërrohet vazhdimisht në energji të lëvizjes kaotike të joneve dhe elektroneve, e cila përfaqëson energjinë e brendshme të trupit; që do të thotë se energjia e brendshme e metalit rritet. Kjo shpjegon çlirimin e nxehtësisë së xhaulit.

Për ta përmbledhur, mund të themi se arsyeja e rezistencës elektrike është se elektronet, gjatë lëvizjes së tyre, përjetojnë përplasje me jonet metalike. Këto përplasje prodhojnë të njëjtin rezultat si veprimi i disave forcë konstante fërkimi, i cili tenton të ngadalësojë lëvizjen e elektroneve.

Dallimi në përçueshmërinë e metaleve të ndryshëm është për shkak të disa ndryshimeve në numrin e elektroneve të lira për njësi vëllimi të metalit dhe në kushtet e lëvizjes së elektroneve, që vjen në një ndryshim në rrugën mesatare të lirë, d.m.th., shtegu i përshkuar. mesatarisht nga një elektron ndërmjet dy përplasjeve me jonet metalike. Megjithatë, këto dallime nuk janë shumë të rëndësishme, si rezultat i të cilave përçueshmëria e disa metaleve ndryshon, siç tregon tabela. 2 (§ 47), nga përçueshmëria e të tjerëve vetëm disa dhjetëra herë; në të njëjtën kohë, përçueshmëria edhe e përçuesve metalikë më të këqij është qindra mijëra herë më e madhe se përçueshmëria elektrolite të mira dhe miliarda herë më e lartë se përçueshmëria e gjysmëpërçuesve.

Fenomeni i superpërçueshmërisë (§ 49) do të thotë se në metal janë krijuar kushte në të cilat elektronet nuk përjetojnë rezistencë ndaj lëvizjes së tyre. Prandaj, për të mbajtur një rrymë të gjatë në një superpërçues, nuk ka nevojë për një ndryshim potencial. Mjafton që elektronet të vihen në lëvizje me një lloj shtytjeje, dhe atëherë rryma në superpërçues do të ekzistojë edhe pasi të eliminohet diferenca potenciale. Ne kemi folur tashmë për këtë eksperiment në § 49.