Считая, что на участке цепи энергия, отданная равна энергии полученной, можно рассматривать (4б) как выражение закона сохранения энергии для участка цепи. Поэтому можно сказать, что произведение IR, которое называют падением напряжения, выражает увеличение внутренней энергии участка цепи, т. е. численно равно электрической энергии, затраченной на тепловое действие в этом участке цепи при прохождении по нему единичного заряда.
Из сказанного выше следует, что если электрическая энергия на участке цепи будет превращаться кроме внутренней энергии еще в какой-либо другой вид энергии, то падение напряжения составит только часть напряжения, т. е. соотношение (4б) для такого участка цепи будет неприменимо. В этом случае на участке обязательно действуют сторонние силы, т. е. имеется э. д. с.
В подводящих проводах, по которым идет ток от генератора к потребителю, всегда существует падение напряжения. Именно поэтому напряжение у потребителя всегда меньше, чем на полюсах генератора. Падение напряжения в подводящих проводах иногда называют еще потерей напряжения.
Заметим еще, что устройства, которые включают в электрическую цепь для ограничения тока, называют резисторами.
Зависимость сопротивления от материала, длины и площади поперечного
сечения проводника
Выясним, чем определяется сопротивление металлического проводника. В металле подвижными носителями зарядов являются свободные электроны. Можно считать, что при своем хаотическом движении они ведут себя подобно молекулам газа. Поэтому в классической физике свободные электроны в металлах называют электронным газом и в первом приближении считают, что к нему применимы законы, установленные для идеального газа.
Плотность электронного газа и строение кристаллической решетки зависят от рода металла. Поэтому сопротивление проводника должно зависеть от рода его вещества. Кроме того, оно должно еще зависеть от длины проводника, площади его поперечного сечения и от температуры.
Влияние сечения проводника на его сопротивление объясняется тем, что при уменьшении сечения поток электронов в проводнике при одной и той же силе тока становится более плотным, поэтому и взаимодействие электронов с частицами вещества в проводнике становится сильнее. Покажем это более строго.
Поскольку R = l/g, а g = un0εS/l, то
, или 
.
(5)
Введём обозначение
,
(6)
.
(7)
Из этой формулы видно, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Величину р, характеризующую зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он сделан, и от внешних условий, называют удельным сопротивлением вещества. (Покажите, что единицей удельного сопротивления р в СИ является 1 Ом\м.). Удельное сопротивление различных веществ при расчетах берут из таблиц.
Величину, обратную удельному сопротивлению, называют удельной проводимостью вещества:
.
(8)
(Покажите, что единицей удельной проводимости в СИ является 1 Ом/м.)
Зависимость сопротивления от температуры
Поскольку при нагревании вещества хаотическое движение его частиц становится интенсивнее, возрастает противодействие направленному движению носителей тока. Это видно из формулы (6).
При нагревании
металлического проводника подвижность носителей тока и уменьшается, а n0 и е остаются
постоянными. Следовательно, р должно при этом возрастать. Опыт показал, что в широком интервале
температур приращение удельного сопротивления металла прямо-пропорционально
приращению температуры. Если удельное сопротивление при О °С обозначить через р0,
а при температуре t - через pt, то 
, или
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.