Електричний опір

Електричний опір – це фізична величина, яка характеризує протидію електричному струму в провіднику.

Твердий металевий провідник являє собою систему з кристалічної іонної решітки в середині якої знаходиться електронний газ з вільних колективізованих електронів. Від кожного атома металу у вільний стан переходить від одного до двох електронів.

Причиною наявності опору у провідника є зіткнення рухомих електронів з іонами кристалічної решітки металового провідника. Внаслідок цієї взаємодії електрони втрачають частину своєї енергії, тобто електрони ніби «відчувають» опір своєму руху.

Різні металеві провідники мають відмінності в будові кріталічної решітки, і через це мають різний опір електричному струму.

Тобто електричний опір – це властивість матеріалу провідника перешкоджати проходженню через нього електричного струму.

Електричний опір вимірюють в омах (Ом) і позначають літерою R.

[R] = 1 Ом

1 Ом – це опір провідника, в якому при напрузі на його кінцях в 1 вольт виникає сила струму 1 ампер.


Одиниця вимірюваня електричного опору названа на честь німецького вченого Георга Ома, який вперше ввів це поняття.


Від чого залежить опір провідника?

Оскільки електричний опір – це характеристика самого провідника, тоді опір залежить від:

  • довжини провідника
  • поперечного перерізу провідника (площа фігури, що утворюється при поперечному розрізі)
  • роду речовини, з якого виготовлено провідник (залежність опору провідника від речовини визначається величиною, що називається питомим опором ρ)

Пройдіть за посиланням та проведіть дослідження: ЯК саме опір залежить від речовини, довжини та ширини провідника.


Експериментальним шляхом було встановлено:

  1. При збільшені довжини провідника опір збільшується пропорційно .
    (Це пояснюються тим, що руху електронів в металах заважають іони, що становлять кристалічну решітку. Чим їх більше, тобто чим довше провідник, тим більше в електрона шансів уповільнити свій рух)
  2. При збільшені перерізу провідника опір зменьшується пропорційно.
    (При збільшенні поперечного перерізу для електронів «дорога стає більш широкою», кількість зіткнень з вузлами кристалічної ришітки зменьшується. Тобто чим дріт товще, тим опір меньше)
  3. При збільшенні питомого опору речовини опір провідника збільшується пропорційно.

Отже, опір провідника прямо пропорційний довжині провідника, обернено пропорційний площі поперечного перерізу і залежить від речовини, із якого виготовлено провідник:

де l — довжина провідника [l] = 1м;
S — площа поперечного перерізу провідника [S] = 1 м2;
ρ — питомий опір речовини.

Питомий опір

Фізичний зміст питомого опору – це опір провідника довжиною 1 м та площею поперечного перерізу 1 мм2.

Одиниця вимірювання питомого опору [ρ] = 1 Ом×м

Але оскільки площа перерізу провідника зазвичай дуже мала, то її вимірюють не в квадратних метрах (м2), а в квадратних міліметрах (мм2), тому
 
Варто запам’ятати:

Нижче приведено таблицю значень питомого опору, що були отримані експериментальним шляхом для різних речовин.

Значення питомого опору потрібні для практичного застосування речовин. Речовини з великим питомим опором використовуються для ізоляційних матеріалів, а з маленьким – для провідників. Через те, що дорогоцінні метали мають найменьший питомий опір, їх використовують для пайки особливо важливих елементів в електротехниці.

Залежність опору провідника від температури

Додаткові відеоуроки:

Опір провідників

Розрахунок опору провідника

Вектори. Координати векторів

На останньому уроці ми розпочали вивчення теми «Вектори. Координати векторів.»

Продовжуємо розв’язувати задачі з цієї теми.

У робочих зошитах виконаємо вправи за підручником: Геометрія 9 клас, (А.П.Єршова та ін.) № 468, 471, 472, 475. Спробуйте розв’язати ці вправи самостійно, а потім звіритися із «дошкою».

ДЗ: №№462, 466, 467, 473, 479

События недели (16.03 — 22.03)

16 марта 1787 года родился немецкий физик Георг Ом, который открыл основной закон электрической цепи.

18 марта 1858 года родился немецкий инженер Рудольф Дизель, сконструировавший двигатель внутреннего сгорания, названный его именем;

18 марта 1965 года Алексей Архипович Леонов, летчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза стартовал в космос на корабле «Восход-2» и стал первым землянином, который в скафандре вышел в открытый космос. Через десять лет, 15 июля 1975 года, Алексей Леонов отправился на орбиту второй раз как командир космического корабля «Союз-19» — на стыковку с американским космическим кораблем «Аполлон». Это была первая международная пилотируемая космическая экспедиция.
Похожее изображение
Позже, уже в годы «перестройки», мы узнали, что Алексей Архипович, по меньшей мере, еще дважды готовился к космическим экспедициям. В начале семидесятых – в качестве командира орбитальной станции «Салют». А в рамках советской пилотируемой лунной программы – как командир одного из экипажей, которым предстояло облететь Луну, а потом и высадиться на ее поверхность (программы Л-1 и Л-3).

20 марта 1944 года родился немецкий биофизик Эрвин Неер, лауреат нобелевской премии по физиологии и медицине.

Похожее изображение

22 марта 1394 года родился Мухаммед Улугбек, внук Тамерлана, построивший близ Самарканда астрономическую обсерваторию.

Картинки по запросу Мухаммед Улугбек

22 марта 1895 года в Париже братья Люмьер впервые показали специально приглашенной публике фильм. Как указывает энциклопедия «Кругосвет», братья Люмьер были знакомы с предложенным ранее Томасом Эдисоном синематографом и, вероятно, использовали некоторые его идеи, но тот факт, что их синематограф был предназначен для массового просмотра, позволяет именно их считать создателями современного кино. Первый публичный сеанс был проведен в Париже 22 марта 1895 года. На белом экране зрители увидели рабочих, выходящих с фабрики братьев.

Однако днем рождения кино официально считается 28 декабря 1895 года, когда в Grand Café на бульваре Капуцинок прошел первый коммерческий показ фильмов Люмьеров.

События недели (09.03 — 15.03)

10 березня 1876 року американський винахідник Александр Грехем Белл вперше зробив успішний дзвінок. Він зміг додзвонитися до свого помічника Томаса Уотсона і сказати: «Mr. Watson, come here, I want to see you».
Картинки по запросу американский изобретатель Александр Грехем Белл впервые сделал успешный звонок.

11 березня 1811 року народився французський астроном Урбен Леверьє, який обчислив орбіту та положення ще не відкритої тоді планети Нептун.

Urben-Lever-e

13 березня 1733 року народився английський хімик Джозеф Прістлі, один з основоположників сучасної хімії.

1-1

14 березня 1879 року народився Альберт Ейнштейн, фізик — теоретик, лауреат Нобелівської премії на фізики 1921 року «За заслуги перед теоретичною фізикою та особливо за відкриття закону фотоелектричного эфекту.

Картинки по запросу Эйнштейн, Альберт

Ейнштейн — автор понад 300 наукових робіт з фізики. Він розробив декілька значних фізичних теорій:

1. Спеціальна теорія відносності (1905) і, в її рамках, закон взаємозв’язку маси і енергії: E0 = mc2
2. Загальна теорія відносності (1907-1916);
3. Квантова теорія фотоефекту;
4. Квантова теорія теплоємності;
5. Квантова статистика Бозе — Ейнштейна;
6. Статистична теорія броунівського руху, яка заклала основи теорії флуктуацій;
6. Теорія індукованого випрмінювання;
7. Теорія розсіювання світла на термодинамічних флуктуаціях в середовищах.

Альберт Ейнштейн також передбачив гравитаційні хвилі та «квантову телепортацію», передбачив та виміряв гіромагнітний ефект Ейнштейна — де Хааза. З 1933 року працював над проблемами космології та єдиної теорії поля. Активно виступав проти війни, проти застосування ядерної зброї.

14 березня традиційно відмічають день народження числа  π.

 

Події тижня (02.03 — 08.03)

4 березня 1904 року народився фізик Георгій Антонович Гамов, який розробив теорію «Великого вибуху» як початок Всесвіту.

gamov

6 березня 1787 року народився німецький фізик-оптик Йозеф Фраунгофер. Відомий роботами в галузі фізичної та практичної оптики.

Фраунгофер

Удосконалив способи виготовлення лінз, винайшов метод визначення їх форми і сконструював машину для шліфування ахроматичних лінз, спектрометр, ахроматичний мікроскоп, окулярний мікрометр і геліометр. У 1814 році описав (незалежно від У. Волластона) темні лінії в сонячному спектрі (названі згодом фраунгоферовими лініями). Вивчав дифракцию в паралельних променях (т.зв. дифракція Фраунгофера) спочатку від однієї щілини, потім від багатьох. Застосував дифракційну решітку для дослідження спектрів.

8 березня 1976 року на територію Китаю впав найбільший з відомих кам’яних метеоритів Цзі-линь, маса якого 1774 кг.

world_Jilin_meteorite_00_01У березні 1976 року в китайській провінції Цзі-лин пройшов найбільший метеоритний кам’яний дощ в світі, який тривав 37 хвилин. Космічні тіла падали на землю зі швидкістю 12 км/сек. Потім знайшли близько сотні метеоритів, включаючи найбільший — 1.7-тонний метеорит Цзілінь (Гірін).

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини

Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини

Мета: визначити коефіцієнт поверхневого натягу води сталагмометричним методом.
Обладнання: лінійка, склянка з водою, медичний шприц 5 мл.
Виконання роботи:

При повільному витіканні рідини з вертикальної трубки на її кінці утворюється крапля, яка повільно зростає. Коли сила тяжіння Fтяж = m0g, що діє на краплю масою m0, дорівнюватиме за модулем силі поверхневого натягу Fпов = πdσ, крапля відірветься. В момент відриву, Fпов = Fтяж  тоді
 де V0 – об’єм однієї краплі, d – внутрішній диаметр трубки.

Щоб визначити об’єм однієї краплі, об’єм рідини V, що витекла, ділять на кількість крапель N. Тоді остаточна формула для обчислення коефіцієнту поверхневого натягу:

Виконання роботи:

1. Лінійкою виміряти внутрішній диаметр вихідного отвору шприца d.
2. Набрати у шприц 5 мл води та, тримаючи шприц вертикально, потроху тиснути на поршень. Тиснути треба повільно так, щоб краплі відривалися під силою власної ваги.
3. Рахуючи краплі, накрапати у склянку 1 мл води. Отриманий результат занесіть до таблиці.
4. Рахуючи краплі, накрапати у склянку 2 мл води. Отриманий результат занесіть до таблиці.
5. Рахуючи краплі, накрапати у склянку 3 мл води. Отриманий результат занесіть до таблиці.
6. За результатами вимірювання обчислити для кожного досліду значення коефіцієнту поверхневого натягу води. Отриманий результат занесіть до таблиці.Обчисліть середнє значення коефіцієнту поверхневого натягу води.

7. Оцінити відносну похибку – відхилення експериментального значення коефіцієнта поверхневого натягу води від його табличного значення:

8. Зробити висновок, в якому зазначити: яку величину ви вимірювали; яким є результат вимірювання; у чому причина похибки вимірювання.

Контрольні питання:

1) Що таке поверхневий натяг рідини?
2) Що таке коефіцієнт поверхневого натягу рідини?
3) Від чого залежить поверхневий натяг? Чому він дорівнює?
4) Чому в момент відриву краплі шприц не можна струшувати?
5) Запропонуйте ще один спосіб вимірювання маси однієї краплі води.
6) Чому рідина прагне набути форми кулі?
7) Куди буде напрямлена сила поверхневого натягу мильної плівки, що має форму кулі?

События недели (24.02 — 01.03)

26 лютого 1935 року шотландський вчений Роберт Уотсон-Уатт провів перші випробування приладу, який було названо радаром.

Уатт

28 лютого 1683 року народився французський вчений Рене Реомюр, який запропонував 80-градусну температурну шкалу.

reomyur

29 лютого 1840 року народився  Джон Філіп Голланд, творець першого підводного човна для американського флоту, а також серій підводних човнів для майже всіх флотів світу.

JohnPhilipHolland

29 лютого 1860 року народився Герман Холлерит, американський інженер та винахідник, один із засновників IBM — найбільшої транснаціональної корпорації з виробництва комп’ютерів і периферії, творець першої електричної лічильної машини — Табулятор Холлерита.

Холлерит

2 березня 1862 року народився князь Борис Голіцин, видатний вчений, винахідник сейсмографа.

Події тижня (17.02 — 23.02)

17 лютого 1600 року Джордано Бруно спалили на площі Квітів. Три століття тому на тому місці, де було запалене багаття, споруджено пам’ятник з написом «Джордано Бруно — від сторіччя, що він передбачав».

Бруно

19 лютого 1473 року – народився польський астроном Микола Коперник. Він найбільш відомий як автор геліоцентричної системи світу — уявлення про те, що Сонце є центральним небесним тілом, навколо якого обертається Земля та інші планети. Ця ідея була початком першої наукової революції.

коперник
На фото: портрет Миколи Коперника, кінець XVI століття (музей міста Торунь)

21 лютого 1804 року англійський винахідник Річард Тревітік продемонстрував перший у світі, але дуже недосконалий паровоз.

22 лютого 1857 року народився немецький фізик Генрих Герц, який експериментально довів існування електромагнітних хвиль.

Герц

Вивчення ізобарного процесу

Вивчення ізобарного процесу

Мета: експериментально перевірити закон Гей-Люссака.
Обладнання: скляна трубка, запаяна з одного кінця, циліндрична скляна посудина із гарячою водою, скляна посудина з водою кімнатної температури, лінійка, термометр.
Виконання роботи:

  1. Виміряти довжину скляної трубки, що буде відповідати значенню висоти стовпчика повітря в трубці L1. Результат вимірювання занести до таблиці.
  2. Заповнити циліндричну скляну посудину гарячою водою та опустити трубку запаяним кінцем у воду.
  3. Почекати 3 – 5 хв, після цього виміряти температуру гарячої води (яка буде відповідно дорівнювати температурі повітря у трубці Т1). Результат вимірювання занести до таблиці, значення температури подати у кельвінах.
  4. Заліпити пастиліном відкритий кінець трубки, перевернути її та швидко опустити замазаним кінцем у посудину із водою кімнатної температури.
  5. Почекати 3 – 5 хв, змінити глибину занурення трубки так, щоб рівень води у посудині та трубці були рівні (див. рисунок). Виміряти температуру повітря у кабінеті Т2 та довжину стовбчика повітря у трубці L2. Результати вимірювань записати у таблицю.
  6. Обчислити відношення висоти стовпчика повітря до його температури
    (С = L/T) для двох станів та порівняти їх.
  7. Оцінити відносну похибку перевірки рівності:
  8. Зробити висновок, в якому зазначити: який закон експериментально перевірялся; які величини для цього вимірювали; яким є результат перевірки; у чому причина похибки; вимірювання якої величини дає найбільшу похибку.

Контрольні питання:
1) Які термодинамічні параметри характеризують стан газу?
2) Який процес називають ізобарним?
3) Який закон справджується для ізобарного процесу? Сформулюйте цей закон.
4) Які термодінамічні параметри змінювалися у ході проведення експерименту, а які залишалися сталими?
5) Чи змінювалася маса повітря в трубці протягом експерименту? Якщо змінювалася, то як?
6) Чому для перевірки ізобарного закону достатньо знати довжину трубки та не треба вимірювати площу отвору?
7) Чому у досліді треба чекати 3 – 5 хв перед тим, як виміряти температуру води у посудині або висоту стобпчика повітря у трубці?
8) Навіщо вирівнювати рівні води у посудині та трубці перед тим, як виміряти висоту стовпчика повітря (п.5)?