Електричний опір

Електричним опором називають ідеалізований елемент електричного кола, в якому проходить необоротний процес перетворення електричної енергії на теплову (нагрівальні прилади, лампи розжарення – частково на теплову, а частково – на світлову і т.д.). Опір визначають за формулою, Ом:

(1.10)

де –питомий опір провідника, який залежить від матеріалу провідника, Ом×м; –довжина провідника, м; S – площа поперечного перерізу провідника, м² .

Питомий опір провідника – це опір провідника довжиною 1м, площею перерізу 1мм² при стандартній температурі:

[Ом×м²/м=Ом×м - до визначення одиниці вимірювання.]

(1.11)

Як уже згадувалось, питомий опір залежить від температури провідника. Отже, опір також залежить від температури провідника. Так, при зміні температури провідника від нуля до 100 ⁰С формула для визначення опору така:

(1.12)

опір провідника відповідно при кінцевій і початковій температурі; – температурний коефіцієнт опору (тобто коефіцієнт зміни опору при зміні температури провідника на 1 ⁰С).

Таким чином, при строго точному розгляді параметрів кола опір залежить дещо від струму, який проходить у провіднику. Зі зміною струму в провіднику змінюється температура, а при зміні температури – і опір.

Але в багатьох випадках ця залежність виявляється дуже слабкою і нею можна знехтувати. При цьому вважають, що опір у колі не залежить від струму та напруги. У таких випадках вольт-амперна характеристика (ВАХ) опору, як елемента електричного кола, на графіку визначається прямою лінією (рис.1.4).

Елементи електричного кола, що визначаються прямолінійними ВАХ, називаються лінійними.

Опір R для постійного струму (тобто незмінного за величиною і напрямом протягом часу) називається омічним.

Рис.1.4

Цей самий опір у разі проходження в ньому змінного струму називається активним. Останній завжди більший від омічного опору: r > R. Це пояснюється поверхневим ефектом.

Уведемо поняття коефіцієнта поверхневого ефекту, який є відношенням активного опору до омічного, тобто

,(1.13)

Звідси

,

де - визначають із графіка параметром (безрозмірним коефіцієнтом) (рис.1.5):

(1.14)

d – діаметр провода, см; – питома провідність матеріалу проводу І/(Ом×см); - магнітна проникність матеріалу проводу,(Гн/см); – частота струму.

Рис.1.5

При частоті струму 50 Гц поверхневий ефект стає помітним тільки в проводах (шинах) досить великого перерізу. Так, у мідних проводах діаметром, меншим від 1 см, при частоті =50 Гц збільшенням опору за рахунок поверхневого ефекту можна знехтувати.

А в сталевих проводах такого самого діаметра поверхневий ефект слід урахувати, оскільки .

Ще приклад. Для мідного проводу площею перерізу 31,92 мм² ( =11,3 мм) при частоті = 400 Гц, e = 1,14.