Электрическое сопротивление.

При движении свободных электронов, то есть при протекании электрического тока по металлическому проводнику, некоторые свободные электроны при своем движении сталкиваются с ядрами атомов и отдают им часть своей энергии. При этом проводник греется, а движению свободных электронов, т.е. току оказывается сопротивление. В этом и заключается физическая сущность электрического сопротивления проводника.

Обозначается R (обычно так обозначается достаточно большое сопротивление потребителя), R₀ или r (обычно малое сопротивление источника). Измеряется в Омах [Ом, Ohm, Ω].

Под сопротивлением 1 Ом понимают сопротивление проводника к концам которого приложено напряжение 1 Вольт и по нему проходит ток 1 Ампер.

1В

1 Ом = ----

1А

Сопротивление проводника зависит:

1. От материала проводника. Характеризуется ρ (ро) - это удельное сопротивление, т.е сопротивление проводника длиной 1 метр, площадью сечения 1 мм² при t =20ºс. Указано в справочниках, измеряется Ом × мм²/м

2.

 

3. От длины проводника L,[ м ]– прямо пропорционально;

4. От площади сечения S, [ мм² ]- обратно пропорционально;

 

Т.е. R = ρ *L/ S

 

5. От температуры t, [ ºC ] – обычно, чем выше температура проводника, тем больше его сопротивление, за исключением некоторых сплавов, графита и пр.

Проводимость.

Параметр проводника, обратный его сопротивлению называется проводимостью G (же)=1/ R, [См] (сименс).

Все вещества и материалы в природе по способности проводить электрический ток делятся на:

1. Проводники- G>>0 (высокая проводимость)

2. Полупроводники - G>0 (средняя проводимость)

3. Диэлектрики (изоляторы)- G~0 (проводимость очень низкая)

Проводники, в свою очередь, делят на два рода:

- твердые (металлы, графит);

-жидкие (водные растворы солей, щелочей и кислот и др.).

Электродвижущая сила (ЭДС).

Если соединить два разноименно заряженных тела (две точки с разными потенциалами), то между ними пройдет кратковременный ток и заряды сравняются. Что бы ток проходил длительно, необходимо поддерживать разность потенциалов между этими точками, а для этого в источнике тока, по отношению к цепи за пределами источника, заряды должны двигаться в обратном направлении (т.е. отрицательные заряды не к (+) а к (-). Это происходит за счет ЭДС, которая разделяет заряды внутри источника, «заставляя» отрицательные заряды двигаться и накапливается на (-) минусе, а положительные на (+) плюсе для поддержания напряжения. Для этого в аккумуляторах используется энергия химической реакции, а в генераторах механическая энергия. ЭДС обозначается Е или е, [ В,V ] (вольт)

 

1.12. Элементы электрической цепи.

Любая электрическая цепь включает в себя основное и вспомогательное оборудование и состоит из двух участков. Внутренний участок цепи – это сам источник, и ток по нему направлен от (-) к (+). Внешний участок – это вся остальная цепь. Ток во внешнем участке направлен от (+) к (-).

Примечание: в основном, при изучении электрических схем локомотивов, рассматриваются внешние участки цепей.

К основным элементам цепи относятся: источник, потребитель и соединительные провода.

Простейшая электрическая цепь постоянного тока.

 

Прим. Отличительными признаками потребителя является его способность преобразовывать электрическую энергию в другой вид – механическую, тепловую, излучение. Примеры: электродвигатель, лампа, резистор, нагревательные элементы, телефоны и т.п. Для сравнения - трансформатор считать потребителем нельзя.

К вспомогательным элементам относятся:

1) выключатели, рубильники;

2) измерительные приборы (амперметры, вольтметры, ваттметры, гальванометры и др.);

3) аппараты защиты (предохранители, автоматические выключатели).

 

 

Законы Ома.

Устанавливают зависимость между основными параметрами электрической цепи.

1. Закон Ома для участка цепи: