각 물질은 고유한 저항력을 가지고 있습니다. 또한 저항은 도체의 온도에 따라 달라집니다. 다음 실험을 통해 이를 검증해보자.
강철 나선형을 통해 전류를 흐르게 합시다. 나선형 회로에서는 전류계를 직렬로 연결합니다. 어느 정도의 가치를 보여줄 것입니다. 이제 가스 버너의 불꽃으로 나선형을 가열하겠습니다. 전류계에 표시된 전류 값이 감소합니다. 즉, 전류 강도는 도체의 온도에 따라 달라집니다.
온도에 따른 저항의 변화
온도 0도에서 도체의 저항이 R0와 같고 온도 t에서 저항이 R과 같다고 가정하면 저항의 상대적 변화는 온도 t의 변화에 정비례합니다.
- (R-R0)/R=a*t.
이 공식에서 a는 비례계수이며 온도계수라고도 합니다. 온도에 대한 물질의 저항 의존성을 나타냅니다.
저항의 온도 계수수치적으로 도체를 1 켈빈으로 가열할 때 도체 저항의 상대적인 변화와 동일합니다.
모든 금속의 온도 계수 0보다 높습니다.온도 변화에 따라 약간 변경됩니다. 따라서 온도 변화가 작으면 온도 계수는 일정하고 이 온도 범위의 평균값과 동일한 것으로 간주될 수 있습니다.
전해질 용액의 저항은 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 즉, 온도 계수는 다음과 같습니다. 0보다 작습니다.
도체의 저항은 도체의 저항률과 도체의 크기에 따라 달라집니다. 가열되면 도체의 치수가 약간 변하기 때문에 도체 저항 변화의 주요 구성 요소는 저항률입니다.
온도에 따른 도체 저항의 의존성
온도에 대한 도체의 저항률의 의존성을 찾아 보겠습니다.
위에서 구한 식에 저항값 R=p*l/S R0=p0*l/S를 대입해 보겠습니다.
우리는 다음 공식을 얻습니다.
- p=p0(1+a*t).
이 종속성은 다음 그림에 나와 있습니다.
저항이 증가하는 이유를 알아 보겠습니다.
온도를 높이면 결정 격자 노드의 이온 진동 진폭이 증가합니다. 따라서 자유 전자는 더 자주 충돌합니다. 충돌이 발생하면 이동 방향을 잃게 됩니다. 결과적으로 전류가 감소합니다.
이 기사에서는 저항과 저항을 통과하는 전압 및 전류와의 상호 작용을 살펴보겠습니다. 특별한 공식을 사용하여 저항을 계산하는 방법을 배웁니다. 이 기사에서는 특수 저항기를 조명 및 온도 센서로 사용하는 방법도 보여줍니다.
전기의 아이디어
초보자는 전류를 상상할 수 있어야 합니다. 전기가 도체를 통해 이동하는 전자로 구성된다는 것을 이해하더라도 이를 명확하게 시각화하는 것은 여전히 매우 어렵습니다. 그래서 나는 법칙을 깊이 파고들지 않고도 누구나 쉽게 상상하고 이해할 수 있는 간단한 수자원 시스템 비유를 제시합니다.
전류가 가득 찬 탱크(고전압)에서 빈 탱크(저전압)로 물이 흐르는 것과 얼마나 유사한지 확인하십시오. 물과 전류의 간단한 비유에서 밸브는 전류 제한 저항기와 유사합니다.
이 비유에서 영원히 기억해야 할 몇 가지 규칙을 추론할 수 있습니다.
- 노드에 흐르는 전류의 양만큼 노드에서 흘러나오는 전류도 그만큼 많습니다.
- 전류가 흐르기 위해서는 도체 끝의 전위가 서로 달라야 합니다.
- 두 용기에 담긴 물의 양을 배터리 충전량으로 비교할 수 있습니다. 서로 다른 용기의 수위가 같아지면 흐름이 멈추고, 배터리가 방전되면 전극 사이에 차이가 없어 전류 흐름이 멈춥니다.
- 밸브 저항이 감소하면 물의 유량이 증가하는 것과 마찬가지로 저항이 감소하면 전류가 증가합니다.
이 간단한 비유를 바탕으로 더 많은 추론을 작성할 수 있지만 아래 옴의 법칙에 설명되어 있습니다.
저항기
저항기는 전류를 제어하고 제한하는 데 사용될 수 있으므로 저항기의 주요 매개변수는 저항이며, 이는 다음과 같이 측정됩니다. 오마하. 와트(W) 단위로 측정되는 저항기의 전력을 잊어서는 안 되며, 과열이나 소진 없이 저항기가 얼마나 많은 에너지를 소모할 수 있는지 보여줍니다. 또한 저항은 전류를 제한하는 데 사용될 뿐만 아니라 더 높은 전압에서 더 낮은 전압을 생성하는 전압 분배기로도 사용될 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 일부 센서는 조명, 온도 또는 기계적 충격에 따라 저항이 변한다는 사실을 기반으로 하며 이에 대해서는 기사 마지막 부분에 자세히 설명되어 있습니다.
옴의 법칙
이 3가지 공식은 옴의 법칙의 기본 공식에서 파생된 것이 분명하지만, 보다 복잡한 공식과 도표를 이해하려면 반드시 배워야 합니다. 이러한 공식의 의미를 이해하고 상상할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 두 번째 공식은 저항을 변경하지 않고 전압을 높이면 전류가 증가한다는 것을 보여줍니다. 그러나 전류를 증가시켜도 전압은 증가하지 않습니다(수학적으로는 사실임에도 불구하고). 왜냐하면 전압은 전류를 생성하는 전위차이지 그 반대가 아니기 때문입니다(2개의 물탱크 비유 참조). 공식 3은 알려진 전압 및 전류에서 전류 제한 저항의 저항을 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 이는 이 규칙의 중요성을 보여주는 예일 뿐입니다. 기사를 읽은 후 직접 사용하는 방법을 배우게 됩니다.
저항의 직렬 및 병렬 연결
저항을 병렬 또는 직렬로 연결하는 것의 의미를 이해하는 것은 매우 중요하며 직렬 및 병렬 저항에 대한 다음과 같은 간단한 공식을 사용하여 회로를 이해하고 단순화하는 데 도움이 됩니다.
이 예제 회로에서 R1과 R2는 병렬로 연결되어 있으며 다음 공식에 따라 단일 저항 R3으로 대체될 수 있습니다.
2개의 저항이 병렬로 연결된 경우 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
이 공식은 회로를 단순화하는 데 사용되는 것 외에도 사용자가 갖고 있지 않은 저항 값을 생성하는 데 사용할 수 있습니다.
병렬 저항을 추가하면 추가 경로가 제공되므로 R3의 값은 항상 다른 2개의 등가 저항의 값보다 작습니다.
전류를 감소시켜 회로의 전체 저항을 감소시킵니다.
직렬 연결된 저항은 단일 저항으로 대체될 수 있으며, 이 저항의 값은 이 연결이 추가 전류 저항을 제공한다는 사실로 인해 이 두 저항의 합과 같습니다. 따라서 등가 저항 R3은 매우 간단하게 계산됩니다. R 3 = R 1 + R 2
저항을 계산하고 연결하는 데 편리한 온라인 계산기가 인터넷에 있습니다.
전류 제한 저항
전류 제한 저항의 가장 기본적인 역할은 장치나 도체를 통해 흐르는 전류를 제어하는 것입니다. 작동 방식을 이해하기 위해 먼저 램프가 9V 배터리에 직접 연결된 간단한 회로를 살펴보겠습니다. 특정 작업(예: 빛 방출)을 수행하기 위해 전기를 소비하는 다른 장치와 마찬가지로 램프에는 전류 소비를 결정하는 내부 저항이 있습니다. 따라서 이제부터 모든 장치는 등가 저항으로 대체될 수 있습니다.
이제 램프가 저항기로 간주되므로 옴의 법칙을 사용하여 램프를 통과하는 전류를 계산할 수 있습니다. 옴의 법칙에 따르면 저항기를 통과하는 전류는 저항기의 전압 차이를 저항기의 저항으로 나눈 것과 같습니다. I=V/R 또는 더 정확하게는 다음과 같습니다.
나는=(V 1 -V 2)/R
여기서 (V 1 -V 2)는 저항기 전후의 전압 차이입니다.
이제 전류 제한 저항이 추가된 위의 그림을 살펴보십시오. 이름에서 알 수 있듯이 램프로 흐르는 전류를 제한합니다. 올바른 R1 값을 선택하기만 하면 램프를 통해 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있습니다. 큰 저항기는 전류를 크게 감소시키는 반면, 작은 저항기는 전류를 덜 강력하게 감소시킵니다(물 비유와 동일).
수학적으로는 다음과 같이 작성됩니다.
R1의 값이 증가하면 전류가 감소한다는 공식을 따릅니다. 따라서 추가 저항을 사용하여 전류를 제한할 수 있습니다. 그러나 이로 인해 저항기가 가열되므로 나중에 설명할 전력을 올바르게 계산해야 한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.
에는 온라인 계산기를 사용할 수 있습니다.
전압 분배기로서의 저항기
이름에서 알 수 있듯이 저항은 전압 분배기로 사용할 수 있습니다. 즉, 전압을 분배하여 전압을 낮추는 데 사용할 수 있습니다. 공식: 
두 저항 모두 동일한 값(R 1 =R 2 =R)을 갖는 경우 공식은 다음과 같이 작성할 수 있습니다. 
또 다른 일반적인 분배기 유형은 그림 6B와 같이 하나의 저항기가 접지(0V)에 연결되는 경우입니다.
공식 6A에서 Vb를 0으로 바꾸면 다음을 얻습니다. 
노드 분석
이제 전자 회로 작업을 시작할 때 전자 회로를 분석하고 필요한 모든 전압, 전류 및 저항을 계산하는 것이 중요합니다. 전자 회로를 연구하는 방법에는 여러 가지가 있으며 가장 일반적인 방법 중 하나는 일련의 규칙을 적용하고 필요한 모든 변수를 단계별로 계산하는 노드 방법입니다.
노드 분석을 위한 단순화된 규칙
노드 정의
노드는 체인의 모든 연결 지점입니다. 사이에 다른 구성요소 없이 서로 연결된 점은 단일 노드로 처리됩니다. 따라서 한 지점에 대한 무한한 수의 도체는 하나의 노드로 간주됩니다. 하나의 노드로 그룹화된 모든 포인트는 동일한 전압을 갖습니다.
지점 정의
분기는 직렬로 연결된 하나 이상의 구성 요소 모음이며 해당 회로에 직렬로 연결된 모든 구성 요소는 하나의 분기로 간주됩니다.
모든 전압은 일반적으로 항상 0V인 접지를 기준으로 측정됩니다.
전류는 항상 전압이 높은 노드에서 전압이 낮은 노드로 흐릅니다.
노드의 전압은 다음 공식을 사용하여 노드 근처의 전압으로부터 계산할 수 있습니다.
V 1 -V 2 =나는 1 *(R 1)
이동하자:
V 2 =V 1 -(I 1 *R 1)
여기서 V 2 는 구하는 전압, V 1 은 알려진 기준 전압, I 1 은 노드 1에서 노드 2로 흐르는 전류, R 1은 두 노드 사이의 저항입니다.
옴의 법칙과 마찬가지로, 인접한 두 노드의 전압과 저항을 알면 분기 전류를 결정할 수 있습니다.
나는 1 =(V 1 -V 2)/R 1
노드의 현재 입력 전류는 현재 출력 전류와 동일하므로 다음과 같이 쓸 수 있습니다. I 1 + I 3 =I 2
이러한 간단한 공식의 의미를 이해할 수 있는 것이 중요합니다. 예를 들어 위 그림에서 전류는 V1에서 V2로 흐르므로 V2의 전압은 V1보다 작아야 합니다.
적시에 적절한 규칙을 사용함으로써 빠르고 쉽게 회로를 분석하고 이해할 수 있습니다. 이 기술은 연습과 경험을 통해 달성됩니다.
필요한 저항 전력 계산
저항기를 구매할 때 "어떤 전력 저항기를 원하시나요?"라는 질문을 받을 수 있습니다. 또는 가장 인기가 높기 때문에 0.25W 저항만 제공할 수도 있습니다.
220Ω보다 큰 저항으로 작업하고 전원 공급 장치가 9V 이하를 제공하는 한 0.125W 또는 0.25W 저항기로 작업할 수 있습니다. 그러나 전압이 10V를 초과하거나 저항 값이 220Ω 미만인 경우 저항기의 전력을 계산해야 합니다. 그렇지 않으면 장치가 소손되어 파손될 수 있습니다. 필요한 저항기 전력을 계산하려면 저항기에 걸리는 전압(V)과 저항기에 흐르는 전류(I)를 알아야 합니다.
P=I*V
여기서 전류는 암페어(A), 전압은 볼트(V), P - 전력 손실은 와트(W)로 측정됩니다.
사진은 다양한 전력의 저항을 보여 주며 주로 크기가 다릅니다.
저항기의 종류
저항기는 단순한 가변 저항기(전위차계)부터 온도, 빛, 압력에 반응하는 저항기까지 다양할 수 있습니다. 이 섹션에서는 그 중 일부에 대해 설명합니다.
가변 저항기(전위차계)
위 그림은 가변 저항의 개략도를 보여줍니다. 전압 분배기로 사용할 수 있기 때문에 전위차계라고도 합니다.
크기와 모양은 다양하지만 모두 같은 방식으로 작동합니다. 오른쪽과 왼쪽의 단자는 고정점(예: 위 왼쪽 그림의 Va 및 Vb)과 동일하며 가운데 단자는 전위차계의 움직이는 부분으로 왼쪽과 왼쪽의 저항비를 변경하는 데에도 사용됩니다. 오른쪽 터미널. 따라서 전위차계는 Va에서 Vb까지 임의의 전압으로 설정할 수 있는 전압 분배기입니다.
또한, 위 그림(오른쪽)과 같이 Vout 핀과 Vb 핀을 연결하여 가변 저항을 전류 제한 저항으로 사용할 수 있습니다. 전류가 움직이는 부분에 도달할 때까지 왼쪽 단자에서 오른쪽으로 저항을 통해 어떻게 흐르고 그것을 따라 흐르는지 상상해 보십시오. 반면 두 번째 부분에는 전류가 거의 흐르지 않습니다. 따라서 전위차계를 사용하여 램프와 같은 전자 부품의 전류를 조정할 수 있습니다.
LDR(광 감지 저항기) 및 서미스터
빛, 온도 또는 압력에 반응하는 저항 기반 센서가 많이 있습니다. 대부분은 외부 요인의 영향으로 변화하는 저항의 저항에 따라 달라지는 전압 분배기의 일부로 포함됩니다.
포토레지스터(LDR)
그림 11A에서 볼 수 있듯이 포토레지스터는 크기가 다양하지만 모두 빛에 노출되면 저항이 감소하고 어둠에 노출되면 저항이 증가하는 저항기입니다. 불행하게도 포토레지스터는 조명 수준의 변화에 다소 느리게 반응하고 정확도도 상당히 낮지만 사용이 매우 쉽고 인기가 높습니다. 일반적으로 포토레지스터의 저항은 태양 아래서 50옴부터 완전한 어둠 속에서도 10메그옴 이상까지 다양합니다.
이미 말했듯이 저항을 변경하면 분배기의 전압이 변경됩니다. 출력 전압은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 
LDR 저항이 10MΩ에서 50Ω까지 다양하다고 가정하면 V out은 각각 0.005V에서 4.975V가 됩니다.
서미스터는 포토레지스터와 유사하지만 서미스터에는 포토레지스터보다 더 많은 유형이 있습니다. 예를 들어 서미스터는 온도가 증가함에 따라 저항이 감소하는 음의 온도 계수(NTC) 서미스터이거나 양의 온도 계수(PTC)일 수 있습니다. , 온도가 증가함에 따라 저항이 증가합니다. 이제 서미스터는 환경 매개변수의 변화에 매우 빠르고 정확하게 반응합니다.
색상 코딩을 사용하여 저항 값을 결정하는 방법을 읽을 수 있습니다.
6.2. 도체의 전기 저항. 온도와 압력에 따른 도체 저항의 변화. 초전도성
도체의 전기 전도도, 결과적으로 전기 저항률 및 저항은 도체의 재료와 상태에 따라 달라진다는 표현에서 분명합니다. 도체의 상태는 다양한 외부 압력 요인(기계적 응력, 외부 힘, 압축, 장력 등, 즉 금속 도체의 결정 구조에 영향을 미치는 요인)과 온도에 따라 바뀔 수 있습니다.
도체의 전기 저항(저항)은 도체의 모양, 크기, 재질, 압력 및 온도에 따라 달라집니다.
. (6.21)
이 경우 실험적으로 확립된 도체의 전기 저항률과 온도에 대한 도체 저항의 의존성은 선형 법칙으로 설명됩니다.
; (6.22)
, (6.23)
여기서 t 및 o, R t 및 Ro는 각각 t = 0 o C에서의 비저항 및 도체 저항입니다.
또는 
.
(6.24)
공식 (6.23)에서 도체 저항의 온도 의존성은 다음 관계식에 의해 결정됩니다.
,
(6.25)
여기서 T는 열역학적 온도입니다.
G 
온도에 대한 도체 저항의 의존성은 그림 6.2에 나와 있습니다. 절대 온도 T에 대한 금속 저항률의 의존성에 대한 그래프가 그림 6.3에 나와 있습니다.
와 함께 
금속의 고전 전자 이론에 따르면 이상적인 결정 격자(이상적인 도체)에서는 전자가 전기 저항( = 0) 없이 움직입니다. 현대 개념의 관점에서 볼 때 금속에 전기 저항이 나타나는 이유는 결정 격자의 외부 불순물과 결함뿐만 아니라 온도에 따라 진폭이 달라지는 금속 원자의 열 이동 때문입니다.
Matthiessen의 법칙에 따르면 온도 (T)에 대한 전기 저항률의 의존성은 두 개의 독립적인 항으로 구성된 복잡한 함수입니다.
,
(6.26)
여기서 ost – 잔류 저항률;
id는 금속의 이상적인 저항률로, 절대적으로 순수한 금속의 저항에 해당하며 원자의 열 진동에 의해서만 결정됩니다.
공식(6.25)에 따르면 이상적인 금속의 저항률은 T 0(그림 6.3의 곡선 1)일 때 0이 되는 경향이 있습니다. 그러나 온도에 따른 저항률은 독립항 id와 나머지의 합입니다. 따라서 금속 결정 격자에 불순물과 기타 결함이 존재하기 때문에 온도가 감소함에 따라 저항률 (T)는 일정한 최종 값 res(그림 6.3의 곡선 2)로 변하는 경향이 있습니다. 때때로 최소값을 통과하면 온도가 추가로 감소함에 따라 약간 증가합니다(그림 6.3의 곡선 3). 잔류 저항률의 값은 격자 결함의 존재 여부와 불순물 함량에 따라 달라지며 농도가 증가함에 따라 증가합니다. 결정 격자의 불순물과 결함의 수가 최소로 감소하면 금속의 전기 저항률에 영향을 미치는 요소가 하나 더 남아 있습니다. 즉 양자 역학에 따르면 절대 영도에서도 멈추지 않는 원자의 열 진동입니다. 온도. 이러한 진동의 결과로 격자는 이상적이지 않고 공간에서 가변적인 힘이 발생하며 그 작용으로 인해 전자가 산란됩니다. 저항의 출현.
그 후, 각 물질의 임계 특성이라고 불리는 저온 T(0.1420K)에서 일부 금속(Al, Pb, Zn 등)과 그 합금의 저항이 갑자기 0으로 감소한다는 사실이 발견되었습니다. . 금속은 절대 전도체가 됩니다. 초전도성이라고 불리는 이 현상은 1911년 G. Kamerlingh Onnes가 수은에서 처음 발견했습니다. T = 4.2K에서 수은은 전류에 대한 저항을 완전히 잃는 것으로 나타났습니다. 저항의 감소는 수백분의 1도 간격으로 매우 급격하게 발생합니다. 결과적으로 다른 순수 물질과 많은 합금에서 저항 손실이 관찰되었습니다. 초전도 상태로의 전이 온도는 다양하지만 항상 매우 낮습니다.
초전도 물질의 고리에 전류를 자극하면(예를 들어 전자기 유도를 사용하여) 그 강도가 몇 년 동안 감소하지 않는다는 것을 관찰할 수 있습니다. 이를 통해 초전도체 저항률의 상한선(10 -25 Ohmm 미만)을 찾을 수 있으며 이는 저온(10 -12 Ohmm)에서 구리의 저항률보다 훨씬 낮습니다. 따라서 초전도체의 전기저항은 0이라고 가정한다. 초전도 상태로 전환되기 전의 저항은 매우 다를 수 있습니다. 많은 초전도체는 실온에서 상당히 높은 저항을 갖습니다. 초전도 상태로의 전환은 항상 매우 갑작스럽게 발생합니다. 순수한 단결정에서는 1/1000도 미만의 온도 범위를 차지합니다.
와 함께 
순수 물질 중 알루미늄, 카드뮴, 아연, 인듐, 갈륨은 초전도성을 나타냅니다. 연구 과정에서 결정 격자의 구조, 물질의 균질성 및 순도가 초전도 상태로의 전환 특성에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이는 예를 들어 다양한 순도의 주석이 초전도 상태로 전환되는 실험적 곡선을 보여주는 그림 6.4에서 확인할 수 있습니다(곡선 1 - 단결정 주석, 2 - 다결정 주석, 3 - 불순물이 포함된 다결정 주석).
1914년에 K. Onnes는 자기 유도가 일어날 때 자기장에 의해 초전도 상태가 파괴된다는 것을 발견했습니다. 비일부 임계값을 초과합니다. 유도의 임계값은 초전도체 재료와 온도에 따라 달라집니다. 초전도성을 파괴하는 임계장은 초전도 전류 자체에 의해서도 생성될 수 있습니다. 그러므로 초전도성이 파괴되는 임계전류세기가 존재한다.
1933년에 Meissner와 Ochsenfeld는 초전도체 내부에 자기장이 없다는 것을 발견했습니다. 외부의 일정한 자기장에 있는 초전도체가 냉각되면 초전도 상태로 전환되는 순간 자기장이 부피에서 완전히 변위됩니다. 이는 저항률이 0으로 떨어지면 부피의 자기장 유도가 변하지 않고 유지되어야 하는 이상적인 도체와 초전도체를 구별합니다. 도체의 부피에서 자기장이 변위되는 현상을 마이스너 효과라고 합니다. 마이스너 효과와 전기 저항의 부재는 초전도체의 가장 중요한 특성입니다.
도체의 부피에 자기장이 없으면 자기장의 일반 법칙으로부터 표면 전류만이 존재한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 그것은 물리적으로 실제적이므로 표면 근처의 얇은 층을 차지합니다. 전류의 자기장은 도체 내부의 외부 자기장을 파괴합니다. 이런 점에서 초전도체는 형식적으로 이상적인 반자성체처럼 행동합니다. 그러나 내부 자화(자화 벡터)가 0이므로 반자성이 아닙니다.
초전도 현상이 관찰되는 순수 물질은 그 수가 적다. 초전도성은 합금에서 가장 자주 관찰됩니다. 순수한 물질에서는 마이스너 효과만 발생하고, 합금에서는 자기장이 부피에서 완전히 제거되지 않습니다(부분적인 마이스너 효과가 관찰됨).
마이스너 효과가 완전히 나타나는 물질을 제1종 초전도체, 부분적인 물질을 제2종 초전도체라고 합니다.
두 번째 유형의 초전도체는 부피에 자기장을 생성하는 원형 전류를 가지고 있지만 전체 부피를 채우지는 않지만 개별 필라멘트 형태로 분포됩니다. 저항은 I형 초전도체와 마찬가지로 0과 같습니다.
물리적 특성상 초전도성은 전자로 구성된 액체의 초유체성을 말합니다. 초유체는 액체의 초유체 성분과 다른 부분 사이의 에너지 교환이 중단되어 마찰이 사라지면서 발생합니다. 이 경우에 필수적인 것은 상호작용력이 극복할 수 없는 상당히 넓은 에너지 갭에 의해 다른 레벨과 분리된 가장 낮은 에너지 레벨에서 액체 분자의 "응축" 가능성입니다. 이것이 상호 작용을 끄는 이유입니다. 가장 낮은 수준에서 많은 입자를 찾으려면 보스-아인슈타인 통계를 준수해야 합니다. 정수 스핀을 가졌습니다.
전자는 Fermi-Dirac 통계를 따르므로 가장 낮은 에너지 수준에서 "응축"할 수 없고 초유체 전자 액체를 형성할 수 없습니다. 전자 사이의 반발력은 결정 격자의 양이온의 인력에 의해 크게 보상됩니다. 그러나 결정 격자의 노드에서 원자의 열 진동으로 인해 전자 사이에 인력이 발생하여 쌍으로 결합될 수 있습니다. 전자쌍은 정수 스핀을 갖는 입자처럼 행동합니다. 보스-아인슈타인 통계를 따르세요. 그들은 초전도 전류를 형성하는 전자쌍의 초유체 액체 전류를 응축하고 형성할 수 있습니다. 가장 낮은 에너지 준위 위에는 다른 전하와의 상호작용 에너지로 인해 전자쌍이 극복할 수 없는 에너지 갭이 있습니다. 에너지 상태를 변경할 수 없습니다. 따라서 전기저항이 없습니다.
전자쌍의 형성 가능성과 그 초유동성은 양자 이론으로 설명됩니다.
초전도 물질(초전도 자석 권선, 컴퓨터 메모리 시스템 등)의 실제 사용은 임계 온도가 낮기 때문에 어렵습니다. 현재 100K 이상의 온도에서 초전도성을 나타내는 세라믹 소재(고온초전도체)가 발견되어 활발하게 연구가 진행되고 있다. 초전도 현상은 양자론으로 설명됩니다.
온도와 압력에 대한 도체 저항의 의존성은 온도(저항 온도계)와 크고 빠르게 변하는 압력(전기 스트레인 게이지)을 측정하는 기술에 사용됩니다.
SI 시스템에서 도체의 전기 저항은 Ohmm 단위로 측정되고 저항은 Ohms 단위로 측정됩니다. 1Ω은 1V의 전압에서 1A의 직류 전류가 흐르는 도체의 저항입니다.
전기 전도도는 공식에 의해 결정되는 양입니다
. (6.27)
전도도의 SI 단위는 지멘스입니다. 1지멘스(1cm) - 저항이 1옴인 회로 섹션의 전도도입니다.
그것은 무엇입니까? 그것은 무엇에 달려 있습니까? 어떻게 계산하나요? 이 모든 것이 오늘 기사에서 논의될 것입니다!
그리고 그것은 모두 꽤 오래 전에 시작되었습니다. 아득하고 험난한 1800년대에 존경받는 게오르그 옴(Georg Ohm) 씨는 자신의 실험실에서 전압과 전류를 다루면서 이를 전도할 수 있는 다양한 사물에 전달했습니다. 관찰력이 뛰어난 그는 흥미로운 관계를 맺었습니다. 즉, 동일한 도체를 사용하면 전류 강도는인가 전압에 정비례합니다. 즉,인가 전압을 두 배로 늘리면 전류 강도도 두 배가됩니다. 따라서 아무도 일부 비례 계수를 취하고 도입하는 것을 귀찮게하지 않습니다.
여기서 G는 계수입니다. 전도도지휘자. 실제로 사람들은 전도도의 역수를 사용하여 작업하는 경우가 더 많습니다. 그냥 똑같다고 하네요 전기 저항문자 R로 지정됩니다.
전기 저항의 경우 Georg Ohm이 얻은 종속성은 다음과 같습니다.
여러분, 우리는 방금 옴의 법칙을 작성했습니다. 하지만 지금은 이것에 집중하지 말자. 그를 위한 별도의 기사가 거의 준비되어 있으며 그 기사에서 이에 대해 이야기하겠습니다. 이제 이 표현의 세 번째 구성 요소인 저항에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
첫째, 지휘자의 특성이다. 저항은 전류와 전압에 의존하지 않습니다., 비선형 장치와 같은 특정 경우는 제외됩니다. 우리는 확실히 그들에게 다가갈 것입니다. 하지만 나중에는 여러분. 이제 우리는 일반 금속과 기타 훌륭하고 단순한 선형 사물을 살펴보고 있습니다.
저항은 다음과 같이 측정됩니다. 오마하. 그것은 매우 논리적입니다. 그것을 발견한 사람은 누구든지 자신의 이름을 따서 명명했습니다. 발견에 대한 큰 인센티브입니다, 여러분! 하지만 우리가 전도성으로 시작했다는 것을 기억하시나요? 문자 G로 표시되는 것은 무엇입니까? 따라서 Siemens라는 자체 차원도 있습니다. 그러나 일반적으로 아무도 이것에 관심을 두지 않으며 거의 아무도 그들과 함께 일하지 않습니다.
호기심 많은 마음은 확실히 질문을 할 것입니다. 물론 저항은 훌륭하지만 실제로는 무엇에 달려 있습니까? 답변이 있습니다. 한 점씩 살펴보겠습니다. 경험에 따르면 저항은 적어도 다음에 달려 있습니다.:
- 도체의 기하학적 치수 및 모양;
- 재료;
- 도체 온도.
이제 각 지점을 자세히 살펴보겠습니다.
여러분, 경험에 따르면 일정한 온도에서는 도체의 저항은 길이에 정비례하고 면적에 반비례합니다.
그의
교차 구역. 즉, 도체가 두껍고 짧을수록 저항이 낮아집니다. 반대로, 길고 얇은 도체는 상대적으로 높은 저항을 갖습니다.이는 그림 1에 설명되어 있습니다.이 진술은 앞서 인용한 전류와 물 공급의 비유에서도 이해할 수 있습니다. 물이 얇고 긴 파이프보다 두꺼운 짧은 파이프를 통해 흐르는 것이 더 쉽고 전송이 가능합니다. 영형동시에 더 많은 양의 액체를 처리할 수 있습니다.
그림 1 - 두꺼운 도체와 얇은 도체
이를 수학 공식으로 표현해 보겠습니다.
여기 아르 자형- 저항, 엘- 도체의 길이, 에스- 단면적.
누군가가 누군가에게 비례한다고 말할 때 항상 계수를 입력하고 비례 기호를 등호로 바꿀 수 있습니다.
보시다시피 여기에 새로운 계수가 있습니다. 그것은이라고 도체 저항률.
그것은 무엇입니까? 여러분, 이것이 길이 1m, 단면적 1m2의 도체가 갖는 저항값임은 분명합니다. 크기는 어떻습니까? 이를 공식으로 표현해 보겠습니다.
값은 표 형식이며 다음에 따라 달라집니다. 지휘자 재료.
따라서 우리는 목록의 두 번째 항목으로 원활하게 이동했습니다. 예, 모양과 크기는 같지만 재료가 다르면 저항이 다른 두 도체입니다. 그리고 이는 도체 저항률이 다르기 때문입니다. 다음은 널리 사용되는 일부 재료의 저항률 ρ 값을 보여주는 표입니다.
여러분, 은은 전류에 대한 저항이 가장 적은 반면 유전체는 저항이 매우 높다는 것을 알 수 있습니다. 이것은 이해할 수 있습니다. 유전체는 전류를 전도하지 않도록 유전체이기 때문입니다.
이제 제가 제공한 플레이트(또는 필요한 재료가 없으면 Google)를 사용하여 필요한 저항을 가진 와이어를 쉽게 계산하거나 주어진 단면적과 길이에서 와이어가 어떤 저항을 갖게 될지 추정할 수 있습니다.
내 엔지니어링 실무에서 비슷한 사례가 하나 있었던 것을 기억합니다. 우리는 레이저 펌프 램프에 전력을 공급하기 위해 강력한 설치를 하고 있었습니다. 그곳의 힘은 정말 미쳤습니다. 그리고 "뭔가 잘못될 경우"에 대비해 이 모든 전력을 흡수하기 위해 신뢰할 수 있는 전선으로 1옴 저항을 만들기로 결정했습니다. 왜 정확히 1Ω이고 정확히 어디에 설치되었는지 지금은 고려하지 않겠습니다. 이것은 완전히 다른 기사에 대한 대화입니다. 이 저항기는 어떤 일이 발생하면 수십 메가와트의 전력과 수십 킬로줄의 에너지를 흡수해야 한다는 사실만 알면 충분하며, 살아남는 것이 바람직할 것입니다. 사용 가능한 재료 목록을 조사한 후 니크롬과 페크랄 두 가지를 선택했습니다. 그들은 내열성이 있고 고온을 견딜 수 있으며 상대적으로 높은 전기 저항률을 가지므로 한편으로는 매우 얇지 않고 (즉시 소진됨) 그리 길지 않은 (당신이 가지고 있음) 합리적인 치수에 맞추기 위해) 전선을 사용하고 다른 하나는 필요한 1ohm을 얻습니다. 러시아 전선 산업에 대한 시장 제안(이것이 용어입니다)에 대한 반복적인 계산 및 분석 결과, 저는 마침내 fechral로 결정했습니다. 와이어의 직경은 수 밀리미터, 길이는 수 미터이어야한다는 것이 밝혀졌습니다. 나는 정확한 수치를 제시하지 않을 것이며 여러분 중 관심을 가질 사람은 거의 없을 것이며 아카이브 깊이에서 이러한 계산을 찾기에는 너무 게으른 것입니다. 수십 킬로줄의 에너지가 실제로 전선을 통과하는 경우(열역학 공식을 사용하여) 전선의 과열도 계산되었습니다. 그것은 우리에게 적합한 200도인 것으로 밝혀졌습니다.
결론적으로, 이러한 수제 저항기가 제조되었으며 테스트를 성공적으로 통과하여 주어진 공식의 정확성을 확인했다고 말할 것입니다.
그러나 우리는 삶의 사례에 대한 서정적 여담에 너무 매료되어 온도에 대한 전기 저항의 의존성을 고려해야한다는 사실도 완전히 잊었습니다.
추측해보자 - 이론적으로 얼마나 의존할 수 있는지 도체 저항 대 온도? 기온 상승에 대해 무엇을 알고 있나요? 적어도 두 가지 사실.
첫 번째: 온도가 증가하면 물질의 모든 원자가 더 빠르고 더 큰 진폭으로 진동하기 시작합니다.. 이는 하전 입자의 방향성 흐름이 정지 입자와 더 자주 그리고 더 강하게 충돌한다는 사실로 이어집니다. 모두가 서 있는 군중을 통과하는 것과 모두가 미친 듯이 뛰어다니는 군중을 통과하는 것은 전혀 다른 문제입니다. 이로 인해 방향 이동의 평균 속도가 감소하며 이는 현재 강도의 감소와 동일합니다. 즉, 전류에 대한 도체의 저항이 증가합니다.
두번째: 온도가 증가함에 따라 단위 부피당 자유 하전 입자 수가 증가합니다.. 열진동의 진폭이 크기 때문에 원자는 더 쉽게 이온화됩니다. 더 많은 자유 입자 - 더 많은 전류. 즉 저항이 떨어진다.
전체적으로 두 가지 공정, 즉 첫 번째 공정과 두 번째 공정은 온도가 상승함에 따라 물질에서 어려움을 겪습니다. 문제는 누가 이길 것인가이다. 실습에 따르면 금속에서는 첫 번째 공정이 승리하는 경우가 많고 전해질에서는 두 번째 공정이 승리하는 경우가 많습니다. 즉, 온도가 증가함에 따라 금속의 저항이 증가합니다. 그리고 전해질 (예 : 황산구리 용액이 함유 된 물)을 섭취하면 온도가 증가함에 따라 저항이 감소합니다.
첫 번째와 두 번째 프로세스가 서로 완전히 균형을 이루고 저항이 실제로 온도와 무관한 경우가 있을 수 있습니다.
따라서 온도에 따라 저항이 변하는 경향이 있습니다. 온도에 두십시오 t 1, 저항이 있었다 R 1. 그리고 온도에 t 2~가 되었다 R 2. 그런 다음 첫 번째 경우와 두 번째 경우 모두 다음 식을 작성할 수 있습니다.
여러분, 수량 α를 호출합니다. 저항의 온도 계수.이 계수는 다음과 같습니다. 저항의 상대적 변화온도가 1도씩 변할 때. 예를 들어, 도체의 저항이 10도에서 1000Ω이고 11도에서 1001Ω이면 이 경우
값은 표 형식입니다. 즉, 그것은 우리 앞에 어떤 종류의 자료가 있는지에 달려 있습니다. 예를 들어 철의 경우 하나의 값이 있고 구리의 경우 다른 값이 있습니다. 금속의 경우(온도가 증가함에 따라 저항이 증가함) α>0
, 전해질의 경우 (온도가 증가함에 따라 저항이 감소함) α<0.
여러분, 오늘 수업에서는 도체의 저항에 영향을 미치고 동시에 우리 앞에 있는 재료의 종류에 따라 달라지는 두 가지 양이 이미 있습니다. 이는 도체의 저항률인 ρ와 저항의 온도 계수인 α입니다. 그것들을 하나로 모으는 것이 논리적입니다. 그래서 그들은 그렇게 했습니다! 결국 무슨 일이 일어 났니? 그리고 여기 있습니다:
ρ 0의 값은 완전히 모호하지 않습니다. 이것은 도체의 저항률 값입니다. Δt=0. 그리고 이는 특정 숫자에 묶여 있지 않고 전적으로 우리(사용자)에 의해 결정되므로 ρ도 상대 값입니다. 이는 특정 온도에서 도체의 저항률 값과 동일하며 이를 제로 기준점으로 사용합니다.
여러분, 질문이 생깁니다. 이것을 어디에 사용합니까? 예를 들어 온도계에서도 마찬가지입니다. 예를 들어, 백금 저항 온도계가 있습니다. 작동 원리는 백금 와이어의 저항을 측정하는 것입니다(지금 알아낸 바와 같이 온도에 따라 달라집니다). 이 전선은 온도 센서입니다. 그리고 측정된 저항을 바탕으로 주변 온도가 무엇인지 결론을 내릴 수 있습니다. 이 온도계는 매우 넓은 온도 범위에서 작업할 수 있기 때문에 좋습니다. 수백 도의 온도를 가정해 봅시다. 그곳에서 작동할 수 있는 온도계는 거의 없습니다.
그리고 흥미로운 사실은 일반 백열등이 켜져 있을 때보다 꺼져 있을 때 저항 값이 훨씬 낮다는 것입니다. 일반 100W 램프의 경우 차가운 상태의 필라멘트 저항은 약 50~100Ω일 수 있습니다. 반면 정상 작동 중에는 500Ω 정도의 값으로 증가합니다. 저항력이 거의 10배 증가합니다! 하지만 여기 난방은 약 2000도입니다! 그건 그렇고, 위의 공식을 기반으로 네트워크의 전류를 측정하면 필라멘트의 온도를보다 정확하게 추정할 수 있습니다. 어떻게? 스스로 생각해보세요. 즉, 램프를 켤 때 먼저 작동 전류보다 몇 배 더 높은 전류가 흐르게 됩니다. 특히 켜지는 순간이 소켓의 사인파 피크에 해당하는 경우에는 더욱 그렇습니다. 사실, 램프가 예열될 때까지 짧은 시간 동안만 저항이 낮습니다. 그러면 모든 것이 정상으로 돌아가고 전류도 정상이 됩니다. 그러나 이러한 전류 서지는 램프를 켤 때 종종 램프가 타버리는 이유 중 하나입니다.
저는 여기서 끝내기를 제안합니다, 여러분. 평소보다 글이 조금 길어졌습니다. 너무 피곤하지 않기를 바랍니다. 모두에게 행운을 빌며 다시 만나요!
우리의