Сила тока. Сопротивление

В предыдущем параграфе мы познакомились с первой количественной величиной, характеризующей ток, – мощностью. Сделаем теперь первый шаг в знакомстве с двумя другими электрическими величинами: «сила тока» и «сопротивление». Они неразрывно связаны друг с другом, и к их изучению мы ещё вернемся позднее, в следующей теме.
Проделаем опыт по фотографиям (см. ниже). Присоединив лампочку к источнику энергии, мы убедимся, что она ярко светит (а). Включим последовательно с лампочкой спираль из железной проволоки и убедимся, что свет ослабнет (б). Заменив железную спираль на нихромовую, такую же по размерам, мы заметим, что яркость лампочки ещё уменьшится (в). Значит, мощность тока уменьшается при переходе от «а» к «б» и «в».
Сила тока. Сопротивление
Вспомним, что тепловое действие тока в металлических проводниках мы объясняем ударами «текущих» электронов об ионы (см. § 8-з). И если яркость лампочки уменьшилась, следовательно, уменьшился поток электронов через неё. Физики скажут: уменьшилась сила тока. Это произошло потому, что железная и нихромовая спирали по-разному влияют на силу тока в проводах и лампе. Другими словами, проводники из различных веществ имеют различное электрическое сопротивление.
Многочисленными опытами в физике и химии установлено, что электроны в различных веществах одинаковы, а молекулы, атомы и ионы – различны (по массам, размерам, порядку и плотности расположения). Поэтому различные вещества оказывают потоку электронов различное сопротивление.
Итак, мы выяснили, что сопротивление проводника зависит от рода вещества, из которого этот проводник изготовлен (например, медь, железо, нихром и так далее). Но есть и другие причины, влияющие на электрическое сопротивление проводников. Рассмотрим опыт (см. рисунок).
Сила тока. Сопротивление
Буквами A и B обозначены концы нихромовой проволоки, а буквой K – подвижный контакт в виде клипсы. Двигая его вдоль проволоки, мы изменяем длину её участка, по которому идёт ток (участок AK). Сдвигая контакт K влево, мы увидим, что лампочка светит ярче. Передвижение контакта К вправо сделает свет тусклее. Следовательно, электрическое сопротивление проводника зависит от его длины.


       

Сила тока. Сопротивление

Рассмотренный принцип регулирования силы тока положен в основу устройства реостатов (см. рисунок). Реостат – электрический прибор с регулируемым сопротивлением. Принцип его действия такой же, как и в предыдущем опыте с нихромовой проволокой. Отличие лишь в том, что для уменьшения размеров реостата его проволоку наматывают на фарфоровый цилиндр, а подвижный контакт (говорят: «движок» или «ползунок») надевают на металлический стержень, служащий проводником.
Итак, в первом опыте мы выяснили, что электрическое сопротивление зависит от рода вещества. Второй опыт продемонстрировал нам зависимость от длины проводника. Но сопротивление зависит также от его толщины, точнее, от площади поперечного сечения, а также от температуры проводника. Чем тоньше провод, тем меньше площадь его поперечного сечения (среза), тем сложнее потоку электронов преодолевать этот участок. Аналогично, чем выше температура металла, тем сильнее колеблются его ионы, тем труднее электронам двигаться вперёд.

 

Страница обновлена: 27.09.2016