Интуитивно понятно, что напряжение и ток будут как-то связаны. Например, если разность потенциалов между двумя концами проволоки будет увеличена, мы ожидаем, что поток будет течь больше, подобно тому, как расход газа через трубопровод увеличивается, когда применяется большая разница давления.
Для большинства материалов, включая металлические проводники, эта зависимость между напряжением и током является линейной: по мере увеличения разности потенциалов между двумя концами проводника ток через проводник увеличивается пропорционально.
Это утверждение выражено в законе Ома:
V = IR
Сказать, что закон Ома справедлив для конкретного проводника, состоит в том, чтобы сказать, что сопротивление этого проводника, по сути, является постоянным по отношению к току и напряжению. Некоторые материалы и электронные устройства демонстрируют нелинейную зависимость между током и напряжением, т. Е. Их сопротивление изменяется в зависимости от применяемого напряжения.
Связь V = IR будет сохраняться в любой момент времени, но значение R будет отличаться для разных значений V и I.
Эти нелинейные устройства имеют специализированные приложения и не будут обсуждаться в этой статье. Сопротивление также имеет тенденцию изменяться с температурой, хотя проводник все еще может подчиняться закону Ома при любой температуре.
Например, сопротивление медной проволоки увеличивается по мере ее нагревания. В большинстве режимов работы эти изменения незначительны. Как правило, в любой ситуации, когда изменения сопротивления значительны, это явно упоминается. Таким образом, всякий раз, когда вы встречаете термин «сопротивление» без дальнейшей проработки, можно с уверенностью предположить, что в данном контексте это сопротивление является фиксированным неизменным свойством рассматриваемого объекта.
Сопротивление зависит от состава материала объекта и его формы. Для провода сопротивление увеличивается с длиной и уменьшается с площадью поперечного сечения.
Опять же, аналогия с газовой или водопроводной трубой удобна: мы знаем, что труба позволит увеличить расход при той же разнице давлений, если она имеет больший диаметр, а расход будет уменьшаться с длиной трубы. Это связано с трением в трубе, и фактически аналогичное «трение» происходит, когда электрический ток проходит через материал.
Это трение можно объяснить, обратившись к микроскопическому движению электронов или ионов, и отметив, что они взаимодействуют или сталкиваются с другими частицами в материале по мере их поступления. Результирующие силы, как правило, препятствуют перемещению носителей заряда и фактически ограничивают скорость их прохождения. Эти силы различаются для разных материалов из-за разных пространственных расположений электронов и ядер, и они определяют способность материала вести себя.
Это свойство собственного свойства, независимо от размера или формы, называется удельным сопротивлением и обозначается через ρ (греческий строчный rho).
Фактическое сопротивление объекта определяется удельным сопротивлением, умноженным на длину объекта (l) и разделенным его площадью поперечного сечения (A):
Единицы сопротивления - омы, сокращенно Ω (греческая столица омега). Переставляя закон Ома, мы видим, что сопротивление равно напряжению, деленному на ток. Таким образом, единицы сопротивления эквивалентны единицам напряжения, разделенным единицами тока. По определению, один Ом равен одному вольт на ампер (Ω = V / A).
Единицы удельного сопротивления - Ом-метры (Ω-m), которые могут быть восстановлены по предыдущей формуле: когда Ом-счетчики умножаются на метры (для l) и делятся на квадратные метры (для A), результатом является просто омы, Сопротивление, которое является неотъемлемым свойством материала, не следует путать с сопротивлением на единицу длины (обычно проволоки), указанным в единицах Ом на метр (Ом / м).
Последняя мера уже учитывает диаметр проволоки; он представляет собой, по сути, величину ρ / A. Сопротивления различных материалов в Ω-m можно найти в технических таблицах.
ИСТОЧНИК: Электроэнергетические системы - А. Фон Меир