Краткая теория исследуемого явления. Электрическое сопротивление определяет силу тока, текущего по цепи, при заданном напряжении

Электрическое сопротивление определяет силу тока, текущего по цепи, при заданном напряжении. Сопротивление проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого изготовлен проводник. Для однородного цилиндрического проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

, (1)

где – коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника, называемый удельным электрическим сопротивлением.

Единица сопротивления 1 Ом – это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1В течет постоянный ток величиной в 1 А.

Удельное сопротивление – это сопротивление проводника длиной с площадью поперечного сечения 1 м². Единица удельного сопротивления . На практике удельное сопротивление может измеряться во внесистемных единицах , которые удобны при расчете электрического сопротивления проволок.

Величина обратная сопротивлению

(2)

называется электрической проводимостью. Единицей проводимости является сименс (Сим). 1 Сим – это проводимость участка электрической цепи сопротивлением 1 Ом. Величина , обратная удельному сопротивлению

(3)

называется удельной электропроводностью. Измеряется в Сим/м.

В металлах электрическое сопротивление обусловлено рассеянием электронов проводимости на тепловых колебаниях кристаллической решетки и хаотически расположенных дефектах кристалла. Последнее явление играет особенно большую роль в различных сплавах. Исходя из классической теории электропроводности металлов, удельная электропроводность может быть определена по следующей формуле:

, (4)

где е – заряд электрона, n – концентрация носителей тока, в – подвижность носителей тока.

Подвижность носителей равна отношению дрейфовой скорости к напряженности электрического поля

. (5)

Дрейфовой называется средняя скорость направленного движения носителей тока.

В данной работе сопротивление проводника определяется по закону Ома для однородного участка цепи

, (6)

где U – напряжение на участке цепи, которое определяется по показаниям вольтметра; I – сила тока в цепи, которая определяется по показаниям миллиамперметра.