2.4 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΓΩΓΟΥ

Παρουσίαση με θέμα: "2.4 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΓΩΓΟΥ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 2.4 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΓΩΓΟΥ
2.4 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΟΠΟΙΟΥΣ ΕΞΑΡΤΑΤΑΙ Η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΕΝΟΣ ΑΓΩΓΟΥ

2 Από ποιούς παράγοντες εξαρτάται η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού;
Στόχοι μαθήματος Από ποιούς παράγοντες εξαρτάται η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού; Τι είναι ο ροοστάτης; Τί είναι το ποτενσιόμετρο;

3 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;

4 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Αλουμίνιο Χαλκός R1 R2 > R1 1) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού (γιατί;;) Η ειδική αντίσταση ρο ενός υλικού μας περιγράφει την επίδραση του υλικού στην αντίσταση Επηρεάζεται από τον αριθμό των κινούμενων φορέων (ηλεκτρονίων) ανά όγκο το χρόνο μεταξύ δύο συγκρούσεων ρο=m/nq2τ όπου ρ η ειδική αντίσταση, m και q η μάζα και το φορτίο του ηλεκτρονίου, n ο αριθμός κινούμενων φορέων ανα μονάδα όγκου και τ ο χρόνος μεταξύ δύο κρούσεων

5 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Τ1 Τ2 > Τ1 R1 R2

6 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Τ1 Τ2 > Τ1 R1 R2 > R1 2) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας (γιατί;;) Η τελική ειδική αντίσταση ρθ ενός υλικού μας εξαρτάται από τη θερμοκρασία

7 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Η τελική ειδική αντίσταση ρθ ενός υλικού μας εξαρτάται από τη θερμοκρασία Τα ηλεκτρόνια (σαν κύμα) δεν συγκρούονται με το μεταλικό πλέγμα αν αυτό είναι απόλυτα περιοδικό (πχ. υπεραγωγοί) Δηλαδή αν δεν έχει προσμίξεις τα θετικά ιόντα του μεταλικού πλέγματος δεν μετακινούνται καθόλου (κοντά στη θερμοκρασία απόλυτο μηδεν) Σε χαμηλές θερμοκρασίες η ειδική αντίσταση οφείλεται μόνο στο (1) Σε υψηλές θερμοκρασίες η ειδική αντίσταση οφείλεται και στις κρούσεις με τα ταλαντώμενα ιόντα (2) Τα e έχουν κυματική συμπεριφορά. Αν τα ιόντα του μετάλλου είναι περιοδικά διατεταγμένα, τα ηλεκτρόνια περνάνε ανάμεσα (χαρη στις κυματικές τους ιδιότητες) και δε συγκρούονται (ρ=0 ή κοντά στο 0). Τα κύμματα των e σκεδάζονται αν η διάταξη των ιόντων είναι μη περιοδική γιατί Α) υπάρχουν προσμίξεις Β) υπάρχουν ατέλειες στη διάταξη των ιόντων [Γ) λόγω συγκρούσεων μεταξύ των e] Σε χαμηλές θερμοκρασίες η ειδική αντίσταση οφείλεται μόνο στο (A) Σε υψηλές θερμοκρασίες η ειδική αντίσταση οφείλεται και στις κρούσεις με τα θερμικά ταλαντώμενα ιόντα (και έτσι μετατοπισμένα από τις θέσεις ισορροπίας). Η θερμική κίνηση παραμορφώνει την περιοδικότητα της δομής του μετάλλου και έτσι τα e συγκρούονται πιο συχνά. Αυξάνοντας τη θερμοκρασία οι συγκρούσεις γίνονται πιο συχνές γιατί χαλάει περισσότερο η περιοδικότητα του πλέγματος άρα μειώνεται ο χρόνος μεταξύ δύο κρούσεων

8 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;

9 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Α1 Α2 = 4 Α1 R1 R2 Αν αυξήσω το εμβαδό Α έχω περισσότερα ηλεκτρόνια για να κινηθούν άρα η ένταση του ρεύματος αυξάνεται και «εμφανίζεται» σαν μείωση της αντίστασης (To J μένει σταθερό) Ασκώ την ίδια δυναμη σε περισσότερα e αρα αποκτούν την ίδια ταχύτητα αλλά είναι περισσότερα Η αύξηση του Ι προκαλεί περισσότερες συγκρούσεις και η θερμότητα αυξάνεται Για να κρατήσω το Ι σταθερό, ρίχνω το V, άρα μειώνεται η Ε, οι συγκρούσεις είναι ασθενέστερες και η θερμότητα μειώνεται

10 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Α2 = 4 Α1 Α1 R1 3) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής των συρμάτων

11 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
Α2 = 4 Α1 Α1 R1 3) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής των συρμάτων 𝓁1 R1 𝓁2 = 3 𝓁1 R2 Τα e κινούνται πιο αργά άρα μικρότερη Ι του ρεύματος 1) Οι συγκρούσεις είναι ασθενέστερες και η θερμότητα μειώνεται 2) Αν κράταγα το ίδιο Ι οι συγκρούσεις θα ήταν της ίδιας έντασης αλλά για περισσότερη διαδρομή άρα η θερμότητα αυξάνεται Αν αυξήσω το μήκος 𝓁 εφαρμόζω την ίδια τάση V σε μεγαλύτερη απόσταση 𝓁 άρα η ένταση του πεδίου (και η δύναμη στα e) μειώνεται η ένταση του ρέυματος μειώνεται και «εμφανίζεται» σαν μείωση της αντίστασης

12 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός; Α2 = 4 Α1 Α1
3) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής των συρμάτων 𝓁1 𝓁2 = 3 𝓁1 R1 R2 = 3 R1 4) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους των συρμάτων

13 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ

14 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού. μικρή ειδική αντίσταση = καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος

15 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού. μικρή ειδική αντίσταση = καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Επίσης, εξαρτάται από την θερμοκρασία θ όπου ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0°C και α=1/273°C

16 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού. μικρή ειδική αντίσταση = καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Επίσης, εξαρτάται από την θερμοκρασία θ όπου ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0°C και α=1/273°C

17 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού. μικρή ειδική αντίσταση = καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Επίσης, εξαρτάται από την θερμοκρασία θ όπου ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0°C και α=1/273°C

18 Από τί εξαρτάται η αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός;
1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού. μικρή ειδική αντίσταση = καλός αγωγός του ηλεκτρικού ρεύματος Επίσης, εξαρτάται από την θερμοκρασία θ όπου ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0°C και α=1/273°C

19 H αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός δίνεται από τον τύπο
Εξαρτάται η αντίσταση από την τάση V στα άκρα του αγωγού και από την ένταση I του ρέυματος που τον διαρρέει; Η αντίσταση από το σύρμα

20 H αντίσταση R που εμφανίζει ένας αγωγός δίνεται από τον τύπο
Εξαρτάται η αντίσταση από την τάση V στα άκρα του αγωγού και από την ένταση I του ρέυματος που τον διαρρέει; Από τί εξατράται η τάση V στα άκρα του αγωγού; Από τί εξατράται η αντίσταση R του αγωγού; Από τί εξατράται η ένταση Ι του ρεύματος που τον διαρρέει; Η τάση από την πηγή , η αντίσταση από το σύρμα και η ένταση (κίνηση των ηλεκτρονίων) από την ταση και την αντίσταση μαζί

21 Ασκήσεις 1)(6 βιβλίου) 2) Η αντίσταση ενός σύρματος με εμβαδό 0,4 cm2 είναι 30 Ω. Ένα άλλο σύρμα με το ίδιο μήκος και από το ίδιο υλικό έχει αντίσταση 6 Ω. Πόση είναι η διατομή του;

22 Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του
𝓁1

23 Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του
𝓁1

24 Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του
𝓁1 𝓁2

25 Τότε το ονομάζω ροοστάτη
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή τάση V τότε μπορώ να αλλάζω την ένταση του ρεύματος Ι. Τότε το ονομάζω ροοστάτη Ι1 R1 V

26 Τότε το ονομάζω ροοστάτη
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή τάση V τότε μπορώ να αλλάζω την ένταση του ρεύματος Ι. Τότε το ονομάζω ροοστάτη V

27 Πότε η ένταση είναι μεγαλύτερη και γιατί;
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή τάση V τότε μπορώ να αλλάζω την ένταση του ρεύματος Ι. Τότε το ονομάζω ροοστάτη Ι2 R2 Πότε η ένταση είναι μεγαλύτερη και γιατί; V

28 4,5 Volt

29 Τα ηλεκτρόνια κινούνται με τον ίδιο τρόπο στα δύο κυκλώματα;
4,5 Volt Τα ηλεκτρόνια κινούνται με τον ίδιο τρόπο στα δύο κυκλώματα; Η ένταση του ρεύματος είναι ίδια; 4,5 Volt

30 Ι1 4,5 Volt Ι2 4,5 Volt

31 3 Volt 4,5 Volt 0 Volt 1,5 Volt 4,5 Volt 0 Volt

32 Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή ένταση ρεύματος Ι τότε μπορώ να αλλάζω την τάση V στα άκρα μιας συσκευής. Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο V1 RΑΒ A B Δ Ι V

33 Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή ένταση ρεύματος Ι τότε μπορώ να αλλάζω την τάση V στα άκρα μιας συσκευής. Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο V1 A B Δ Ι V

34 Πότε η τάση είναι μεγαλύτερη και γιατί;
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή ένταση ρεύματος Ι τότε μπορώ να αλλάζω την τάση V στα άκρα μιας συσκευής. Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο V2 RΑΔ A B Δ Πότε η τάση είναι μεγαλύτερη και γιατί; Ι V

35 Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο
Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του 𝓁1 𝓁2 Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση σε ένα κύκλωμα που έχει σταθερή ένταση ρεύματος Ι τότε μπορώ να αλλάζω την τάση V στα άκρα μιας συσκευής. Τότε το ονομάζω ποτενσιόμετρο V1 V2 RΑΔ RΑΔ A A B B Δ Δ’ Ι Ι V V

36 V2 2 4 6 8 10 12 Ι V 2 12

37 V2 2 4 6 8 10 12 Ι V 2 12

38 V2 2 4 6 8 10 12 Ι V 2 12

39 V2 2 4 6 8 10 12 Ι V 2 12

40 V2 2 4 6 8 10 12 Ι V 2 12

41 1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων
Ανακεφαλαίωση 1) Η αντίσταση είναι ανάλογη του μήκους 𝓁 των συρμάτων 2) Η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη του εμβαδού διατομής Α των συρμάτων 3) Η αντίσταση εξαρτάται από το υλικό του αγωγού 4) Η αντίσταση αυξάνει με την αύξηση της θερμοκρασίας θ Ο συντελεστής ρ λέγεται ειδική αντίσταση του υλικού και ρ0 είναι η ειδική αντίσταση στους 0°C και α=1/273°C Μεταβλητός αντιστάτης είναι ένας αντιστάτης που μπορούμε να μεταβάλουμε την αντίστασή του Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση με σταθερή τάση V τότε αλλάζω την ένταση του ρεύματος Ι. (ροοστάτης) Αν μπορώ να μεταβάλω την αντίσταση με σταθερή ένταση ρεύματος Ι τότε αλλάζω την τάση V. (ποτενσιόμετρο)

42 Ανακεφαλαίωση Ροοστάτης Ποτενσιόμετρο V2 Ι2 RΑΔ A B R2 Δ Ι V V

43 Εφαρμογή 9 Άσκηση 7 Ερωτήσεις Επανάληψης: