Как мы все знаем любой материал состоит из молекул, а они в свою очередь из атомов. Так вот Расстояние между атомами разных веществ не одинаковое. Если расстояние между узлами кристаллической решетки вещества большое, то такое вещество не препятствует прохождение электронов, т.е. прохождению электрического тока. Если же расстояние маленькое, то такое вещество препятствует прохождению электрического тока.
Таким образом электрическое сопротивление это величина, характеризующая то или иное с точки зрения прохождения через это вещество электрического тока. Т.е. чем легче через материал проходят электроны, тем меньшим сопротивлением обладает вещество.
Как показано на рисунке сопротивление того или иного вещества зависит от нескольких параметров:
- от удельного сопротивления проводника;
- от длины проводника;
- от площади сечения проводника.
Однако сопротивление это не всегда плохо. Иногда оно нужно, с этой целью в электронике используется элемент называемый резистор.
Сопротивление измеряется в омах (Ом). На схемах резисторы обозначаются буквой R.
Мы выяснили, что сопротивление — физическая величина, которая показывает способность проводника пропускать электрический ток. Чем выше сопротивление, тем ниже эта способность. Есть так же величина обратная сопротивлению - это проводимость. Обозначается буквой G. Измеряется в сименсах (См).
Давайте представим, что у нас есть вот такая электрическая цепь
Мы видим, что она состоит из источника, который выдает постоянное напряжение 12 В. К элементу питания подключены ключ, резистор, лампа. Давай те договоримся сразу что ключ и лампа не обладают внутренним сопротивлением. Так же к цепи подключены амперметр и вольтметр для измерения показания.
Подключенный параллельно к лампе вольтметр показывает напряжение 12 В. Амперметр встроенный прямо в цепь (последовательное подключение) показывает силу тока 2 А.
В 1827 году Георг Ом открыл закономерность, что сила тока в цепи прямо пропорциональная напряжению на концах цепи (приложенному к цепи) напряжению и обратно пропорционально сопротивлению, которая эта цепь создает.
Давайте используя этот закон найдем значение сопротивления нашего резистора.
R=U/I, т.е. R=12/2 = 6 Ом
Давайте проверим в онлайн калькуляторе
Все верно.
НУ это идеализированный пример, так как в жизни и лампочка и ключ обладают определенным внутренним сопротивлением, которое не значительно, но будет сказываться на общее сопротивление цепи.
Если нашу схему упростить, она примет вот такой вид
Давайте теперь подумаем, а как же зависит I и U от R.
Мы знаем, что I=U/R, отсюда следует, что с увеличением сопротивления сила тока в цепи уменьшается и это логично, так как меньшее количество электронов может протекать через проводник. И наоборот с уменьшением сопротивления сила тока возрастает.
Давайте теперь посмотрим зависимость напряжения от сопротивления. Мы знаем, что U=IR. Т.е. с увеличение сопротивления, напряжение возрастает. Так как источнику питания надо совершать больше работы по перемещению заряда вдоль проводника.
При одном сопротивлении, элементу необходимо приложить одно напряжение чтобы создать определенный ток в цепи. С возрастанием сопротивления при том же напряжении значение тока упадет, поэтому чтобы поддерживать тот же уровень силы тока в цепи, придется повышать напряжение.
Т.е. сила тока это заряд количество зарядов проходящих через наш проводник в единицу времени. Напряжение это то, что совершает работу по перемещению зарядов. А сопротивление всячески мешает напряжению перемещать заряд. Поэтому напряжению приходиться совершать больше работы по перемещению того же заряда, и чем больше будет сопротивление тем напряжение будет больше возрастать.