Опір провідника

Електрика, мабуть, найбільш вивчений людством джерело енергії і, як наслідок, увійшов у наше життя так щільно, що навіть подумати про те, що його немає - вже блюзнірство. А адже колись, протягом багатьох століть, люди використовували в повсякденному житті тільки забавну іграшку - тяжіння натертим шерстю каменем дрібних предметів. Цей камінь був нинішній бурштин, а по-грецьки він називався «електрон». Через багато століть це ім'я отримала перша відкрита елементарна частинка - найлегша з несучих заряд. Доля виявилася прихильною до електрона: саме він став основним переносником енергії електричного поля.

На своєму початковому рівні речовина являє атомарну структуру планетарного типу - в центрі ядро з протонів-нейтронів і електронні оболонки. Зовнішні електронні оболонки атомів речовини обмінюються електронами, тому в міжатомних просторі деяких з них, переважно тих, які проявляють властивості металів, утворюється хмара вільних електронів. Зазвичай з таких матеріалів виготовляють дроти для передачі електричного струму. На ефективність передачі струму впливають багато чинників, у т.ч. і опір провідника - невід'ємна особливість кожного провідного матеріалу. Якщо до кінців провідника підключити джерело електричної напруги, то по ньому буде протікати електричний струм. Причина його виникнення - різниця потенціалів на кінцях провідника. Електрони, опинившись в електричному полі, утворюють спрямований рух від більшого потенціалу до меншого, уздовж провідника будь-якої довжини, і при цьому транспортують енергію джерела живлення. Використовувати цю енергію може будь-який споживач, підключений до електричного кола.

Кращі з матеріалів-провідників застосовують для виготовлення проводів магістральних ліній, що передають електричний струм на тисячі кілометрів від електростанцій. Що ж служить критерієм відбору матеріалу провідників? Такий характеристикою є опір провідника. Яким чином воно проявляється в провіднику? Згідно теорії електрики, вільні електрони рухаються по провіднику, володіючи певною енергією. На шляху їх руху виникають сутички з атомами речовини, і доводиться ділитися з ними енергією. Ми відчуваємо цей «переділ», а фактично втрати енергії, як нагрів провідника.

Звідси випливають вічні інженерні проблеми, в яких головний учасник дійства - опір провідника. Саме цей параметр електричного кола визначає безповоротні втрати енергії, причому вони пропорційно зростають зі збільшенням довжини проводу L. Наступним геометричним параметром провідника, що впливає на опір, є переріз проводу S. Із збільшенням перетину провідника його опір пропорційно зменшується. Для оцінки матеріалів з точки зору придатності використання їх як дроти, застосовується ще одна характеристика, яка називається «питомий опір»: це опір провідника перетином 1 мм кв. і довжиною 1 м. Тепер, попередньо взявши з таблиці значення питомого опору? для відповідного матеріалу, можна розрахувати опір провідника. Формула дає значення R - Омм, якщо? - Омм * м / мм кв. , S - мм кв., L - м.

R = (? * L) / S.

За вказаною формулою можна виконати розрахунки для будь-яких випадків, якщо відомі вихідні дані. А що робити, якщо провідник є, а таблиць і вимірників діаметру і довжини проводу під рукою немає, інакше кажучи, яким приладом вимірюють опір провідника? У таких випадках застосовують вимірювальний пристрій, який називається омметром.

Існує і застосовується багато різних варіантів омметрів, що реалізують всілякі принципи роботи, але найбільш часто застосовують схеми вимірювання струмів через випробувані опір провідника і калібрований резистор або вимірювання падіння напруги на випробуваному резисторі при відкаліброваному струмі в вимірювальної ланцюга.