Физическая величина сопротивление



Сопротивление участка цепи определяется по соотношению закона Ома для участка цепи. Закон Ома определяет сопротивление элемента по отношению напряжения, прикладываемого к нему, к силе тока, проходящего через элемент. Но таким образом определяется сопротивление линейного участка цепи, то есть участка, сила тока через который линейно зависит от напряжения на нем. Если сопротивление изменяется в зависимости от значения напряжения (и силы тока, соответственно), то сопротивление называется дифференциальным и определяется производной функции напряжения от тока.


Схема участка цепи



Ток в цепи создают движущиеся заряженные частицы, которыми чаще всего являются электроны. Чем больше простора для перемещения имеют электроны, тем больше оказывается проводимость. Представьте, что данный участок цепи состоит не из одного элемента, а из нескольких, соединенных параллельно друг с другом. Электроны проводимости, двигаясь по электрической цепи и приближаясь к участку параллельно подключенных элементов, разделяются на несколько частей. Каждая составляющая проходит через одну из ветвей участка, формируя в ней собственный ток. Таким образом, увеличение количества параллельно подключенных проводников уменьшает полное сопротивление участка, давая электронам дополнительные пути для движения.

Сопротивление резисторов



Физическая природа эффекта сопротивления в случае резистивных элементов основывается на столкновении заряженных частиц с ионами кристаллической решетки вещества проводника. Чем больше столкновений, тем больше сопротивление. Следовательно, сопротивление участка цепи, образованного резистивным элементом, зависит от его геометрических параметров. В частности, увеличение длины проводника ведет к тому, что меньшая часть электронов, продвигаясь по проводнику, успевает достичь его противоположного полюса, что и приводит к снижению сопротивления. С другой стороны, увеличение площади поперечного сечения проводника дает больше пространства для движения электронов проводимости и позволяет снизить величину сопротивления.

Сопротивление емкости и индуктивности



В случае рассмотрения участка цепи, являющегося емкостными и индуктивными элементами, оказывается важным влияние частотных параметров. Как известно, конденсатор не проводит постоянный электрический ток, однако, если ток переменный, то сопротивление конденсатора оказывается вполне конкретным. То же самое касается и индуктивных элементов цепи. Если зависимость сопротивления конденсатора от частоты тока обратно пропорциональная, то эта же зависимость у катушки индуктивности является линейной.