Определение
Электрическое сопротивление – величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Сопротивление является отношением напряжения на концах проводника к силе тока. Сопротивление выражается законом Ома:
здесь R –сопротивления (Ом), U –напряжения, или разности потенциалов на краях проводника (В), I – сила тока, протекающая по проводнику под действием разности потенциалов (А).
Физическая основа процесса
Электропроводность проводников связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока. Носителями тока являются электроны проводимости, образующихся из валентных электронов атомов проводника. Под действием электрического поля возникает упорядоченное движение электронов, которое называется электрический ток.Движущиеся под действием электрического поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решетки. Неоднородности ионной решетки возникают из-за различных примесей, нарушений периодичности структуры из-за тепловых колебаний и прочее. При этом электроны теряют импульс, а кинетическая энергия движения электронов преобразуется в тепловую внутреннюю энергию проводника. Таким образом, при прохождении тока проводник нагревается. Сопротивление прямо пропорционально зависит от температуры проводников. В физике процесса возможны изменения, зависящие от структуры проводников.
Удельное сопротивление – величина, численно равная сопротивлению цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения. Является характеристикой проводника, не зависящей от геометрии.
Волновое электрическое сопротивление
Волновое электрическое сопротивление - отношение амплитуды напряжения волны к амплитуде силы тока бегущей волны. Зависит от емкости, диэлектрической проницаемости проводника, индуктивности, сопротивления. Измеряется в Ом. Таким образом, волновое сопротивление зависит от геометрии проводника, что используется при локации импульсным рефлектометром при поисках дефектов в трубопроводах с установленной системой ОДК.
Движение электронов
Движение электронов зависит от однородности вещества и его структуры, которые влияют на распределение электронов в проводнике. При температурах жидкого гелия, которая равна (–273) градуса по Цельсию удельное сопротивление металлов уменьшается почти до полного исчезновения. При таких условиях, возникает эффект сверхпроводимости, структура металла не имеет тормозящего влияния на движение зарядов под действием электрического поля. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро и является лучшим проводником. Сопротивление металлического проводника прямо пропорционально его длине, удельному сопротивлению и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.
Сопротивление тела человека
Для расчёта опасной величины силы тока, протекающего через человека при попадании его под электрическое напряжение частотой 50 Герц (Гц), сопротивление тела человека условно принимается равным 1 кОм[6] . Эта величина имеет малое отношение к реальному сопротивлению человеческого тела. В реальности сопротивление человека может меняться в широком диапазоне: оно зависит от пути прохождения тока, площади и качества контакта, и содержит реактивную составляющую.
Серьёзные поражения тканей человека наблюдаются обычно при прохождении тока силой около 100 мА. Совершенно безопасным считается ток силой до 1 мА. Удельное сопротивление тела человека зависит от состояния кожных покровов. Сухая кожа обладает удельным сопротивлением порядка 10000 Ом·м, поэтому опасные токи могут быть достигнуты только при значительном напряжении. Однако при наличии сырости сопротивление тела человека резко снижается и безопасным может считаться напряжение только ниже 12 В. Удельное сопротивление крови 1 Ом·м при 50 Гц[7].