Какво са електропроводимостта и съпротивлението

електропроводимостта

Откриване на електропроводимостта

Първите частици знание довели до откриване на електропроводимостта са открити още в древността. Преди повече от 2 000 години древногръцкият учен Талес Милетски описва едно странно за него свойство на кехлибара: когато бъде натрит с кожа, той може да привлича леки телца. С това описание Милетски дава началото на изучаването на електрическите явления, които съществуват естествено в природата.

Днес подобни „чудеса” не учудват никого. Знаем, че всяко вещество в природата има различни свойства и те се дължат на различната структура на атомите, от които е съставено. Някои имат изключително стабилни атоми и кристални решетки, така че е трудно да им бъде повлияно. Други обаче могат лесно да отделят електрони от атомите си и точно това се случва с кехлибара, когато бъде натрит. Да отделят електрони могат още металите, въгленът, човешкото тяло, растенията, разтворите на соли, на киселини и на основи, йонизираните газове, земята и др. Това им свойство е в основата на електропроводимостта. Тези вещества се наричат проводници.

Веднъж отделени и поставени в определени условия, свободните електрони могат да се движат. А когато се движат насочено, казваме, че през проводника протича електричен ток. За да се случи това, в краищата на проводника трябва да бъде приложено електродвижещо напрежение, което „избутва” частиците в определена посока.

Как проводникът определя електропроводимостта и съпротивлението

С течение на времето учените установяват, че електрически ток може да протича по всички проводници, но големината му не е една и съща. За да се изследват причините, в продължение на десетилетия са се правили разнообразни експерименти.  Установено е, че големината на тока, който протича през проводника, зависи от различни условия. Това са: дължината му и напречното му сечение, силата на подаваното напрежение, както и веществото, от което е изработен. Днес вече се знае, че колкото е по-дълъг проводникът, толкова по-слаб е токът, който протича в него. Увеличаването на сечението пък води до увеличаване на тока. Ако сечението и дължината са еднакви, но се подава по-голямо напрежение, токът отново става по-силен. Ако и трите характеристики са постоянни, но се промени материалът на проводника, това също влияе на силата на тока, който протича в него.

Всъщност тези промени се дължат на начина, по който се придвижват частиците. Свободните електрони в металите се движат между положителните йони на кристалната решетка. Ако кристалът е съвършен, то частиците биха се придвижвали наистина свободно, без да има какво да им пречи. Във всеки кристал обаче има дефекти в подредбата на йоните. Образно казано, когато стигнат до „дефектните” йони, електроните се удрят и намалят скоростта си, след което се ускоряват отново. Това е причината токът да бъде с по-слаб интензитет. Колкото повече дефекти има кристалната решетка на дадено вещество, толкова повече са забавящите удари. В същото време по-дългите проводници водят до повече забавяния, по-дебелите дават по-плътен поток, а по-силното напрежение задава по-голяма начална скорост на електроните.

Дефиниране на електропроводимост и съпротивление

След като са наясно с тези процеси, учените извеждат две нови физични величини, които характеризират веществата – това са съпротивлението и електропроводимостта. Това са двете страни на една и съща монета. Ако съпротивлението указва до каква степен кристалната решетка забавя електроните и им пречи да се движат, то проводимостта указва до каква степен веществото позволява на електроните да преминават свободно по него. Съпротивлението се обозначава с латинската буква R и се измерва в Омове (Ω), а проводимостта – с латинската буква G, а мерната му единица е Сименс (S). Ако трябва да изразим математически взаимовръзката между тези две величини, тя би изглеждала така: G = 1/R, тоест колкото по-голяма е проводимостта, толкова по-малко е съпротивлението на даден материал и обратно.

Важно е да се помни, че съпротивлението и проводимостта зависят не само от веществото, а и от дължината и сечението на проводника, който се използва. Съпротивлението му е правопропорционално на дължината му, тоест колкото е по-дълъг проводника, толкова по-голямо съпротивление има. В същото време е обратнопропорционално на сечението, тоест колкото по-голямо е сечението на проводника, толкова по-малко е съпротивлението му. Познаването на точните стойности на тези величини са изключително полезни при използването на проводниците в практиката.

Автор: Тодорка Демирева

Електро неща

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *