Залежність опору провідника від його довжини, площі перерізу та матеріалу. Реостати

Вітаю! Розпочинаємо вивчення теми №9!

Ознайомимось із залежністю електричного опору провідника від його довжини, площі перерізу і матеріалу, роз’яснимо будову і принцип дії реостатів!

   Ми так звикли до різноманітних електротехнічних пристроїв, що часто не замислюємось, як саме вони працюють. Наприклад, кожен із вас збільшував гучність звуку радіо чи телевізора або спостерігав за тим як поступово гасне світло в кінозалі перед початком сеансу. Але чи ставили ви перед собою питання «Як це вдається?» Спробуємо розібратися. А ще ви дізнаєтеся, чому в разі виготовлення проводів для лінії електропередачі або електропроводки для помешкань зазвичай використовують алюміній і мідь, а не значно дешевшу сталь.

       З’ясуємо від чого залежить опір провідника. Коли по металевому провіднику йде струм, то вільні електрони, рухаючись напрямлено, зіштовхуються з йонами, кристалічної гратки металу. У результаті цих зіткнень, середня швидкість напрямленого руху заряджених частинок зменшується: провідник чинить опір електричному струмові.

Відомо, що опір провідника залежить від його довжини, площі поперечного перерізу та матеріалу з якого він виготовлений. Переконаємося у цьому за допомогою дослідів.

         Питомий опір речовини – це фізична величина, яка характеризує електричні властивості даної речовини і чисельно дорівнює опору виготовленого з неї провідника довжиною 1м і площею поперечного перерізу 1м^{2 .}

Одиниця питомого опору в СІ – ом - метр (Ом∙м).

На практиці зазвичай мають справу з провідниками площі перерізів яких надзвичайно малі.

Опори провідників, які мають однакові геометричні розміри, але виготовлені з різних речовин, суттєво відрізняються. А це означає, що й питомі опори речовин є різними. Досліди показують, що значення питомого опору зумовлене хімічною природою речовини та істотно залежить від її температури.

Питомий опір гуми, ебоніту та порцеляни дуже великий. Отже, ці речовини практично не проводять електричного струму, і тому в електротехніці їх використовують як ізолятори.

На тому факті, що опір провідника прямо пропорційний його довжині, базується принцип дії реостата.

Реостат – це пристрій зі змінним опором, призначений для регулювання сили струму на ділянці електричного кола.

Реостат, включений в електричне коло пристрою, дозволяє регулювати силу струму, а отже змінювати гучність звуку радіоприймача, яскравість свічення лампи тощо.

З найпростішим реостатом ви вже познайомились, коли вивчали залежність опору провідника від його довжини. Звичайно, що реостати, які застосовують на практиці, більш зручні. Розглянемо двоконтактний повзунковий реостат.

Металевий дріт намотують на керамічний циліндр і таким чином зменшують габарити реостата. Над обмоткою закріпляють металевий стрижень, по якому переміщують міцно притиснутий до обмотки ковзний контакт – повзунок.

Реостат має дві клеми (два контакти) одна з яких з’єднана зі стрижнем, а друга - з обмоткою. Коли реостат приєднаний до кола, електричний струм проходить від однієї клеми до другої – по витках обмотки до повзунка, а потім по стрижню.

Пересуваючи повзунок уздовж обмотки, плавно збільшують або зменшують довжину ділянки, в якій проходить струм. У результаті, опір реостата так само плавно збільшується або зменшується, а це приводить до плавної зміни сили струму.

Повзунковий реостат може мати три клеми. Такий реостат називають триконтактним повзунковим реостатом. Його можна використовувати не тільки сили струму в колі, але й напруги. Під час роботи в режимі дільника, реостат вмикають за допомогою всіх трьох клем.

Крім повзункових реостатів на практиці використовують й інші типи реостатів, наприклад важільні (секційні) реостати. На відміну від повзункових, опір важільних реостатів змінюється стрибками, відповідно стрибками змінюється й сила струму. Важільні реостати застосовують для вмикання й вимикання електродвигунів.

Кожний реостат розрахований на певну напругу. Максимальний опір реостата і найбільша можлива напруга для нього зазначені в спеціальній табличці, розміщеній на корпусі пристрою.

Обмотки реостатів зазвичай виготовляють із металів (або їх сплавів) з високим питомим опором (константан, манганіт, ніхром, фехраль).

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ: чому дорівнює опір 1м мідного дроту товщиною в 0,15мм?

Рефлексія

Відшукай слова! Керуйся підказками рухаючи повзунками внизу та збоку.

Список використаних джерел

1.        Божинова Ф.Я., Кірюхін М.М., Кірюхіна О.О. Фізика. 9 клас. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

2.        Гончаренко С.У., Коршак Є.В., Коршак Н.М. Методика розв’язування задач з фізики. – К.: Вища шк., 1976.

3.        Гельфгат И.М., Генденштейн Л. Э., Кирик Л.А. 1001 задача по физике с решениями. – Харьков – Москва, «Развивающее обучение», 1996.

4.        Гофман Ю.В. Законы, формулы, задачи физики. Справочник. – К.: Наук. Думка, 1994.

5.        Элементарный учебник физики. Под редакцией акад. Г.С. Ландсберга Том II «Электричество и магнетизм». – М.: Изд-во «Наука» - главная редакция физико-математической литеретуры, 1996.

6.        Коршак Є.В., Ляшенко О. Планування уроків фізики у 8 класі. – Фізика та астрономія в школі. – 1999. - №4. – С.14-18.

7.        Крот Ю. Є. Фізика у визначеннях, таблицях і схемах. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.

8.        Лукашик В.І. Збірник запитань і задач з фізики. – К.: Рад. шк., 1991. – 208с.

9.        Петрусенко Н.И. Сборник диктантов по физике. – Минск: Нар. Асвета, 1982. – 64с.

10.   Савченко В.Ф. та ін. Уроки фізики у 7-8 класах: Метод. Посіб. Для вчителів/ В.Ф. Савченко, С.В. Коршак, О.І. Ляшенко. Фізичні бувальщини. На допомогу вчителю фізики/ В.Ф. Савченко. – К.; Ірпінь: ВТФ «Перун», 2002. – 320с.

11.   Савченко М.О. Фізика: Розв’язування задач. – Тернопіль: Навч. книга – Богдан, 2004.

12.   Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Фізика. Довідник з прикладами розв’язування задач. – Х.: Вид-во «Ранок», 2013.