Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
При нагревании электролитов и полупроводников их сопротивление уменьшается. Это объясняется тем, что повышение температуры способствует увеличению числа носителей электрического тока (ионов и свободных электронов), а это ведет к увеличению электропроводимости, т. е. к уменьшению сопротивления.
ЗадгГча 1. Два цилиндрических проводника, один из меди, а другой из алюминия, имеют одинаковую длину I и одинаковое сопротивление R. Во сколько раз медный проводник тяжелее алюминиевого? Удельное сопротивление меди Pi = 1,7 ¦ IO-* ом ¦ м, удельное сопротивление алюминия р2 = 2,5 ¦ IO 8 ом • м, плотность меди dt =* = 8,6 vlO3 кг/м*, плотность алюминия d2 = 2,6 • IO3 кг/ма. Решение. Из формул
R^t* и K=Pai
_ UM- _ ЗА “ m2g ~ V 2da~ Ssdi'
С другой стороны,
й=ій: к= 2,24 (раза)-Ответ. Медный проводник в 2,24 раза тяжелее алюминиевого. Задача 2. Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампочки при t = 20° С равно 35,8 ом. Определить температуру нити ламночки, если при включении ее в сеть напряжением 120 в по нити протекает ток 0,33 а. Температурный коэффициент - сопротивления вольфрама а —4,6- 10~® град~К
180'
Решение. Зависимость сопротивления от температуры описывается формулой
Ri = Я.(1 + °0-
Зная сопротивление нити при температуре 20° С, можно найти сопротивление R0:
Rt
“ 1 + аГ
Ro = X
Сопротивление нити в нагретом состоянии определим по закону Ома: Rl=^j- I Ri = ом и 364 ом.
С другой стороны,
Ri = R0 (I + “<!) = J— • (I + «у;
Ri (1 + at)= RtU +at,).
Отсюда находим
tЛіП + flO—Rt. t 2200° С Rta
§ 84. Электрическая цепь. Соединение проводников
Для того чтобы по проводнику протекал электрический ток, на концах его должна существовать разность потенциалов. Перемещение электрических зарядов приведет к тому, что эта разность потенциалов начнет уменьшаться. Для поддержания постоянной разности потенциалов нужно от конца проводника с меньшим потенциалом непрерывно отводить приносимые сюда током зарады (носители заряда предполагаются положительными), а к концу с большим потенциалом — непрерывно их подводить. Этот процесс осуществляется за счет источника тока, к которому подключают проводник. Проводник и источник тока, например гальванический элемент, образуют замкнутую электрическую цепь.
Кроме проводника и источника тока, в цепь могут быть включены и другие устройства, проводящие электрический ток (измерительные приборы, другие проводники и прочие источники тока). Для регулировки силы тока в цепь включают переменное сопротивление, называемое реостатом. Реостаты бывают рычажные, со скользящим контактом, ламповые и штепсельные (магазины сопротивлений).
181
Последовательнее и параллельное соединение проводников. Электрические цепи чаще всего состоят из нескольких сопротивлений, соединенных различными способами. Рассмотрим так называемое последовательное соединение (р?с. 60), при котором конец предыдущего сопротивления соединен с началом последующего. Пусть в цепь включены два сопротивления R1 я R2 и сила тока в цепи равна /. Тогда напряжения иа концах сопротивлений R1 к R2 на основании закона
- Ома будут:
, , ¦ . ^ = //?i; J7jj _ JRit
Отсюда
Рис. 60.
U1 _ иг~
т. е. напряжения на концах последовательно включенных проводников пропорциональны их сопротивлениям.
Определим величину общего сопротивления последовательно соединенных проводников. Полное напряжение на концах двух проводников равно су— ------------* — --------- ------- ------
проводников:
U=U1+^; Us= IRfj-IR2-Обозначив сопротивление всего соединения через R, получим
U=IR; IR-= HR1+R2);
R =Rt+Ri.
Таким образом, общее сопротивление цепи, состоящей нз нескольких последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений Рис. 61.
отдельных проводников.
Рассмотрим теперь параллельное соединение проводников (рис. 61), при котором все начала проводников соединены в один узел, а все концы—в другой. Обозначим силу тока в цепи до разветвления через I. Силу тока в проводнике с сопротивлением R1 обозначим через
I1, а в проводнике Ri — через Ii. Тогда /=Z1 + /*
На основании закона Ома можно записать:
I1^ai , "
1 R1' 2 Ri'
*w.
где U — напряжение на концах первотб Й второго проводников Из этих двух равенств следует, что-
I1R1=I2R2, или Ji =?.
Rz
Ri
Силы токов, протекающих по проводникам, параллельно включенным в цепь, обратно пропорциональны сопротивлениям этих проводников.
Найдем общее сопротивление параллельно соединенных проводников. Применяя закон Ома ко всему соединению, получим
где R — общее сопротивление соединения. На основании равенств
где К, Ki и Kt — проводимости всего соединения н каждого из проводников в отдельности.
При параллелы^м соединении проводников проводимость всего соединения равна сумме проводимостей каждого из проводников в отдельности.
Закон Ома для полной цепи. Всякая цепь электрического тока состоцт из внутренней и внешней части. Внешней частью являются потребители электрического тока и проводящие провода, внутрен-Hefi — сам источник тока. При замкнутой цепи ток течет как по внутренней, так н по внешней цепн.
