Статья о сопротивлении
Что касается электрического тока, то была рассмотрена плотность электрического тока, а также объяснено электрическое поле в рамках темы об электрическом поле. Электрическое поле и электрический ток в проводнике существуют, если в проводнике есть разность потенциалов, тогда как если разности потенциалов нет, то электрического поля и электрического тока также нет.
Практически во всех металлических проводниках электрическое поле прямо пропорционально плотности электрического тока, при этом отношение электрического поля к плотности электрического тока является постоянным. Величина, равная отношению электрического поля к плотности тока, называется удельным сопротивлением. Математически связь между электрическим полем, плотностью тока и удельным сопротивлением выражается уравнением:
ρ = E / J
ρ = удельное сопротивление, E = электрическое поле , J = плотность тока
Одна из формул электрического поля: E = V/d, где V = разность электрических потенциалов = электрическое напряжение, а d = расстояние, поэтому единица измерения электрического поля — вольт/метр (В/м). Формула плотности тока: J = I/A, где I = электрический ток, а A = площадь поперечного сечения проводника, поэтому единица измерения плотности тока — ампер/метр² (А/м² ) . Уравнение удельного сопротивления: ρ = E/J, поэтому единица измерения удельного сопротивления — В/м: А/м² = В/м × м² / А = В/А (м) = Ом·м (читается как омметр). Ом = Вольт / А — единица измерения электрического сопротивления.
Наибольшее значение удельного сопротивления имеют электрические изоляторы, а наименьшее — хорошие электрические проводники. Чем лучше проводник пропускает электрический ток, тем меньше сопротивление этого типа проводника. В порядке убывания удельного сопротивления металлические проводники имеют следующие характеристики: олово, сталь, алюминий, золото, медь, серебро. Таким образом, можно заключить, что значение сопротивления объекта отражает его способность подавлять электрический ток.
Хороший проводник, подчиняющийся закону Ома, при определенной температуре имеет удельное сопротивление, которое не зависит от электрического поля, то есть изменение электрического поля не влияет на удельное сопротивление. Напротив, для проводников, не подчиняющихся закону Ома, удельное сопротивление зависит от электрического поля, то есть изменение величины электрического поля приводит к изменению и значения R.
Удельное сопротивление металлического проводника зависит от температуры. При повышении температуры металла удельное сопротивление увеличивается, а при понижении температуры — уменьшается. С повышением температуры атомы движутся быстрее и располагаются нерегулярно, блокируя движение электронов и замедляя их поток. При понижении температуры атомы движутся медленнее и располагаются более упорядоченно, обеспечивая более плавный поток электронов.
Противоположностью удельного сопротивления является проводимость. Математически связь между удельным сопротивлением и проводимостью выражается уравнением:
σ = 1/ ρ
σ = проводимость проводника, ρ = удельное сопротивление.
Единицей измерения удельного сопротивления является Ом·м, поэтому единицей измерения проводимости является 1 / Ом·м = (Ом·м) - 1
Наибольшая проводимость присуща электрическому проводнику, а наименьшая – электрическому изолятору или плохому проводнику электричества. Чем лучше проводник проводит электрический ток, тем выше его проводимость. В порядке убывания проводимости металлы-проводники располагаются следующим образом: серебро, медь, золото, алюминий, сталь, олово. Таким образом, можно заключить, что значение проводимости объекта выражает меру его способности проводить электрический ток. Серебро обладает высокой проводимостью, но является дорогим материалом, поэтому медь более широко используется в качестве электрического проводника.
