Изменения — это крайне трудный и болезненный процесс. Чем более глубокие и радикальные изменения происходят в , тем выше вероятность сопротивления им.
Причины сопротивления могут быть экономическими, организационными, личностными, социальными, политическими и др.
Причины сопротивления изменениям:- чувство неопределенности будущего положения вследствие недостатка информации, пессимистичной оценки перспектив;
- ощущение угрозы социальным отношениям;
- нежелание изменять сложившиеся трудовые навыки.
Формы сопротивления изменениям могут быть различны, например, неприкрытая оппозиция и возмущение, жалобы, равнодушие, снижение интенсивности труда, уход с работы и др.
|
Виды сопротивления |
Факторы сопротивления |
|
Логические, рациональные возражения |
|
|
Психологические, эмоциональные установки |
|
|
Социологические факторы, групповые интересы |
|
Преодоление сопротивления изменениям
Для преодоления сопротивления организационным изменениям и нововведениям рекомендуется использовать следующие :
- следует максимально привлекать к управлению изменениями всю лояльно настроенную часть персонала;
- необходимо любым способом заинтересовать в изменениях лидеров неформальных групп;
- изменения нельзя начинать при временной напряженности в работе;
- изменения не должны быть неожиданными для персонала;
- первая информация об изменениях обязательно должна исходить от авторитетного источника;
- изменениями не должны руководить лица, лично материально в них заинтересованные (или полностью незаинтересованные);
- персонал должен знать все выгоды от изменений;
- следует открыто обсуждать идеи и направления изменений;
- менеджер должен любым путем облегчить персоналу тяготы изменений (трудоустраивать, направлять на переподготовку, давать дополнительное время для отдыха и т.п.);
- в разумных размерах необходимо использовать «подкуп», т.е. обещать материальные выгоды, замораживание сокращения штатов и др.;
- в состав инициативных рабочих групп следует вводить авторитетных, но скептически настроенных лиц;
- следует составлять и оглашать жесткие графики действий, формируя у персонала установку на неизбежность организационных изменений;
- в отдельных случаях следует огласить санкции за сопротивление изменениям.
Большое влияние на то, в какой мере руководству удается устранить сопротивление организационным изменениям, оказывают методы преодоления сопротивления . Набор этих методов варьируется от мягких (косвенное воздействие на сотрудников) до жестких (принуждение). В практическом менеджменте применение каждого метода требует анализа конкретной ситуации с учетом целей, задач, сроков, характера изменений, сложившегося в организации баланса сил.
Проведение изменений должно завершиться установлением статус-кво в организации. Поэтому важно не только устранить сопротивление изменениям, но и добиться, чтобы оно было поддержано сотрудниками организации и стало реальностью.
Одним из основных методов снижения уровня и распространенности сопротивления изменениям со стороны сотрудников организации считается привлечение их к процессу изменений на самом раннем этапе — при подготовке и принятии решений о них.
В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.
Представление об электричестве
Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.
Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
- Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
- Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
- Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
- Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.
Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.
Резистор
Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах . Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.
Закон Ома
Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение - это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.
Последовательное и параллельное соединение резисторов
Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:
В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:
В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:
Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.
Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R 3 =R 1 +R 2
В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета и соединения резисторов.
Токоограничивающий резистор
Самая основная роль токоограничивающих резисторов - это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.
Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V 1 -V 2)/R
где (V 1 -V 2) является разностью напряжений до и после резистора.
Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).
Математически это запишется так:
Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.
Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для .
Резисторы как делитель напряжения
Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:
Если оба резистора имеют одинаковое значение (R 1 =R 2 =R), то формулу можно записать так:
Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:
Узловой анализ
Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.
Упрощенные правила узлового анализа
Определение узла
Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.
Определение ветви
Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.
Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.
Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.
Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V 1 -V 2 =I 1 *(R 1)
Перенесем:
V 2 =V 1 -(I 1 *R 1)
Где V 2 является искомым напряжением, V 1 является опорным напряжением, которое известно, I 1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R 1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.
Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1 =(V 1 -V 2)/R 1
Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1 + I 3 =I 2
Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.
Расчет необходимой мощности резистора
При покупке резистора вам могут задать вопрос: "Резисторы какой мощности вы хотите?" или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р - рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)
На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.
Разновидности резисторов
Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.
Переменный резистор (потенциометр)
На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.
Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.
LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы
Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.
Фоторезистор (LDR)
Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.
Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то V out будет соответственно от 0.005В до 4.975В.
Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.
Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать .
Основные и наиболее важные источники индивидуального сопротивления представлены на рисунке 1.
Рисунок 1. Источники индивидуального сопротивления
Рассмотрим рисунок 1 подробнее:
- Восприятие.
Основной источник сопротивления – это механизм защиты восприятия. Все люди по-разному воспринимают окружающую их среду, поэтому все они имеют склонность выбирать и воспринимать те вещи, которые кажутся наиболее подходящими. Как только человек начинает воспринимать какой-то предмет, то изменить это восприятие без сопротивления нельзя. Еще одна один источник ошибки восприятия – это стереотипы. Например, стереотип, что изменения – это всегда что-то не хорошее, приводящее к сокращениям.
- Личность.
У каждого из нас есть определённый набор личных качеств, которые могут стать препятствием к изменениям. Также здесь речь идет о зависимостях. Сопротивление изменениям у работников может продолжаться до тех пор, пока изменение не будет принято тем от кого они зависят – руководителем, начальником отдела или цеха.
- Привычки.
Это своеобразный способ реакции и поведения, до тех пор пока ситуация критически не изменяется. Привычка – это основа комфорта и безопасности. Восприятие изменений в данном случае зависит от восприятия индивидом выгод от этих изменений.
- Страх потери власти и влияния.
Многие работники, особенно те, которые занимают руководящие должности, воспринимают изменения как угрозу их статусу и власти.
- Страх перед неизвестностью.
Люди часто не могут предсказать последствия изменений, поэтому все изменения включают в себя элемент неопределённости, порождающий сомнения.
- Экономические причины.
Часто люди оказывают сопротивление изменениям, когда последние влекут за собой сокращение их доходов или увеличение расходов. Изменение прежнего ритма работы пугает их с точки зрения экономической безопасности.
Организационное сопротивление изменениям
Источники организационного сопротивлевния изображены на рисунке 2.
Рисунок 2. Источники организационного сопротивления
Разберем рисунок 2.
Примечание 1
Надо понимать, что организация, как и отдельно ее члены, может сопротивляться изменениям. Если в организации все процессы налажены, то и результат хороший. Однако иногда, чтобы оставаться конкурентоспособными, организациям необходимо внедрять изменения, которые могут на первое время снизить эффективность работы. Этим и объясняется инстинктивное стремление организации сохранить свои позиции и сопротивляться изменениям. Такое часто происходит при передаче каких-либо не жизненно важных функций на аутсорсинг.
Итак, организационная структура как источник сопротивления следует рассматривать с точки зрения стабильности. У всех свои роли, процесс выполнения которых налажен и все процессе эффективны. Задача организации как можно дольше сохранить такую стабильность.
Организация может иметь высокоспециализированные участки работ, жесткую иерархию и четко расписанную ответственность, ограниченные потоки информации сверху вниз. Поэтому чем гибче организационная структура, тем легче она будет переносить изменения.
Следующий источник сопротивления – организационная культура. Чем доверительнее атмосфера и выше степень зрелости, как и культуры, так работников, тем проще будут происходить изменения. Важно, чтобы рабочие могли легко перестроиться и изменить свои привычки.
Ограниченность ресурсов. Организация может пойти на изменения, только если у нее для этого достаточно ресурсов. Любое изменение влечет за собой большие траты не только денег, но и времени.
Межорганизационные договоренности. Договоренности и соглашения между организациями обычно возлагают на людей определенные обязательства, регулирующие или ограничивающие их поведение. Переговоры с профсоюзами и заключение коллективного договора -наиболее яркий пример в этой области.
Преодоление сопротивления изменениям
Несмотря на то, что полностью устранить сопротивление изменениям нельзя, существует некоторые методы, которые помогают сгладить их остроту.
Психолог Курт Левин рассматривал сопротивления как баланс сил, действующих в разных направлениях. Такой подход получил название анализ силовых полей (рис.3). Левин предлагал в любой ситуации стараться обеспечить баланс и равновесие этих сил.
Что изменить положение сил, а именно начать проводить изменения, необходимо сделать следующие шаги:
- увеличить силы, действующие за изменения;
- сократить силы, действующие против изменений;
- перевести силы, действующие против изменений, в позицию сил, действующих за изменения.
Рисунок 3. Подход Курта Левина – Анализ силовых полей
На снятие препятствий могут повлиять следующие факторы:
- внимание и поддержка. Важно открыто сообщать об изменениях и поддерживать всех работников.
- коммуникация. Открытый доступ к информации об изменениях;
- участие и вовлеченность. Чем больше работников вовлечено в процесс изменения, тем большее их число начинает понимать необходимость таких действий, и перестает сопротивляться.
Эти и другие подходы к внедрению изменений и их характеристики представлены в таблице 1.
Рисунок 4. Методы преодоления сопротивления изменениям
Что же это такое? От чего зависит? Как его рассчитать? Обо всем этом речь пойдет в сегодняшней статье!
А начиналось все это достаточно давно. В далекие и лихие 1800-е уважаемый господин Георг Ом игрался в своей лаборатории с напряжением и током, пропуская его через различные штуки, какие только могли его проводить. Будучи человеком наблюдательным, он установил одну интересную зависимость. А именно, что если взять один и тот же проводник, то сила тока в нем прямо пропорциональна приложенному напряжению . Ну, то есть если увеличить приложенное напряжение в два раза, то в два раза возрастет и сила тока. Соответственно, никто не мешает взять и ввести какой-нибудь коэффициент пропорциональности:
Где G - это и есть коэффициент, который называется проводимостью проводника. На практике же чаще люди оперируют с величиной, обратной проводимости. Она называется как раз-таки электрическое сопротивление и обозначается буковкой R:
Для случая электрического сопротивления, зависимость, полученная Георгом Омом выглядит так:
Господа, по большому секрету, мы только что написали закон Ома. Но не будем пока на этом концентрироваться. Для него у меня уже практически готова отдельная статья, в ней и поговорим об этом. Сейчас же более подробно остановимся именно на третьей составляющей этого выражения - на сопротивлении.
Во первых, это характеристика проводника. Сопротивление не зависит от тока с напряжением , кроме отдельных случаев типа нелинейных устройств. До них обязательно доберемся, но позже, господа. Сейчас мы рассматриваем обычные металлы и прочие милые и простые - линейные - штуки.
Измеряется сопротивление в Омах . Вполне логично - кто открыл, тот и назвал в честь себя. Отличный стимул для открытий, господа! Но помните, мы начали с проводимости? Которая у нас обозначается буковкой G? Так вот, она тоже имеет свою размерность - Сименсы. Но обычно на это всем пофиг, с ними почти никто не работает.
Пытливый ум непременно задастся вопросом - сопротивление, это конечно здорово, а от чего оно, собственно говоря, зависит? Ответы имеются. Давайте по пунктам. Опыт показывает, что сопротивление зависит по крайней мере от :
- геометрических размеров и формы проводника;
- материала;
- температуры проводника.
А теперь давайте подробнее по каждому из пунктов.
Господа, опыт показывает, что при постоянной температуре сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади
его
поперечного сечения
. Ну, то есть чем проводник толще и короче, тем меньше его сопротивление. И наоборот, длинные и тонкие проводники имеют относительно высокое сопротивление.
Это иллюстрирует рисунок 1.
Данное утверждение понятно и по уже приводимой ранее аналогии электрического тока и водопровода: через толстую короткую трубу воде течь легче, чем через тонкую и длинную и возможна передача бо
льших объемов жидкости за то же самое время.
Рисунок 1 - Толстый и тонкий проводники
Выразим это математическими формулами:
Здесь R - сопротивление, l - длина проводника, S - площадь его поперечного сечения.
Когда мы говорим, что кто-то кому-то пропорционален, всегда можно ввести коэффициент и заменить значок пропорциональности на значок равенства:
Как видим, здесь у нас появился новый коэффициент. Он называется удельным сопротивлением проводника .
Что же это такое? Господа, очевидно, что это то значение сопротивления, которое будет иметь проводник длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 м 2 . А что там с его размерностью? Выразим из формулы:
Величина это табличная и она зависит от материала проводника.
Таким макаром мы плавно перешли ко второму пункту нашего перечня. Да, два проводника одинаковой формы и размеров, но из разного материала будут иметь разное сопротивление. И обусловлено это исключительно тем, что у них будет разное удельное сопротивление проводника. Приведем табличку со значением удельного сопротивления ρ для некоторых широко распространенных материалов.
Господа, видим, что меньше всех сопротивляется электрическому току у серебра, а у диэлектриков напротив, оно весьма большое. Это и понятно. Диэлектрики на то и диэлектрики, что бы ток не проводить.
Теперь, используя приведенную мною табличку (или гугл, если там нет нужного материала) вы легко сможете рассчитать себе провод с необходимым сопротивлением или же оценить, какое сопротивление будет у вашего провода с заданными площадью сечения и длиной.
Помнится, в моей инженерной практике был один подобный случай. Мы делали мощную установку для питания лампы накачки лазера. Мощности там были какие-то просто сумасшедшие. И для поглощения всей этой мощности на случай «если что-то пойдет не так », было принято решение изготовить резистор сопротивлением 1 Ом из какой-нибудь надежной проволоки. Почему именно 1 Ом и куда именно он устанавливался, мы сейчас не будем рассматривать. Это разговор для совсем другой статьи. Достаточно знать, что этот резистор должен был в случае чего принять в себя десятки мегаватт мощности и десятки килоджоулей энергии и желательно остаться при этом живым. Проштудировав списки доступных материалов, я выбрал два: нихром и фехраль. Они были жаростойкими, выдерживали высокие температуры, а кроме того обладали относительно высоким удельным электрическим сопротивлением, что позволяло с одной стороны брать не очень тонкие (они сразу перегорят) и не очень длинные (надо было влезть в разумные габариты) провода, а с другой - получить требуемые 1 Ом. В результате итеративных расчетов и анализа предложений рынка проволочной промышленности России (вот так термин), я-таки остановился на фехрали. Получилось, что проволока должна иметь диаметр несколько миллиметров и длиной в единицы метров. Точные цифры называть не буду, они мало кому из вас будут интересны, а мне лень искать эти выкладки в недрах архива. Был также рассчитан перегрев проволоки на случай (по формулам термодинамики), если действительно через нее пропустить десятки килоджоулей энергии. Он получился пара сотен градусов, что нас устраивало.
В заключении скажу, что данные самодельные резисторы были изготовлены и успешно прошли испытания, что подтверждает правильность приведенной формулы.
Однако мы слишком увлеклись лирическими отступлениями о случаях из жизни, совершенно забыв, что нам надо еще рассмотреть зависимость электрического сопротивления от температуры.
Давайте порассуждаем - а как теоретически может зависеть сопротивление проводника от температуры ? Что нам известно про повышением температуры? Как минимум два факта.
Первое: с ростом температуры все атомы вещества начинают быстрее колебаться и с большей амплитудой . Это приводит к тому, что направленный поток заряженных частиц чаще и сильнее сталкивается с неподвижными частицами. Одно дело пробраться через толпу людей, где все стоят, и совсем другое - через такую, где все бегают, как сумасшедшие. Из-за этого средняя скорость направленного движения уменьшается, что эквивалентно уменьшению силы тока. Ну, то есть к росту сопротивления проводника току.
Второе: с ростом температуры увеличивается число свободных заряженных частиц в единице объема . Из-за большей амплитуды тепловых колебаний атомы легче ионизируются. Больше свободных частиц - больше сила тока. То есть сопротивление падает.
Итого в веществах с ростом температуры борются два процесса: первый и второй. Вопрос в том, кто победит. Практика показывает, что в металлах чаще победу одерживает первый процесс, а в электролитах - второй. Ну, то есть у металла сопротивление с ростом температуры растет. А если взять электролит (например, водичку с раствором медного купороса), то в нем сопротивление уменьшается при росте температуры.
Возможны случаи, когда первый и второй процессы полностью уравновешивают друг друга и сопротивление практически не зависит от температуры.
Итак, сопротивление имеет свойство меняться в зависимости от температуры. Пусть при температуре t 1 , было сопротивление R 1 . А при температуре t 2 стало R 2 . Тогда что для первого случая, что для второго, можно записать следующее выражение:
Величина α, господа, называется температурным коэффициентом сопротивления. Этот коэффициент показывает относительное изменение сопротивления при изменении температуры на 1 градус. Например, если сопротивление какого-либо проводника при 10 градусах равно 1000 Ом, а при 11 градусах - 1001 Ом, то в этом случае
Величина это табличная. Ну то есть зависит от того, что именно за материал перед нами. Для железа, например, будет одно значение, а для меди - другое. Ясно, что для случая металлов (сопротивление с ростом температуры растет) α>0
, а для случая электролитов (сопротивление с ростом температуры падает) α<0.
Господа, у нас за сегодняшний урок есть уже аж две величины, которые влияют на результирующее сопротивление проводника и при этом зависят от того, что же это за материал перед нами. Это ρ, которое удельное сопротивление проводника и α, которое температурный коэффициент сопротивления. Логично попытаться их свести между собой. Так и сделали! Что же в итоге получилось? А вот это:
Величина ρ 0 не совсем однозначная. Это значение удельного сопротивления проводника при Δt=0 . А поскольку не привязана ни к каким конкретным цифрам, а целиком и полностью определяется нами - пользователями - то и ρ получается тоже относительная величина. Оно равно значению удельного сопротивления проводника при некоторой температуре, которую мы примем за нулевую точку отсчета.
Господа, возникает вопрос - а где сие использовать? А, например, в термометрах. Например, есть такие платиновые термометры сопротивления. Принцип работы заключается в том, что мы измеряем сопротивление платиновой проволоки (оно, как мы сейчас выяснили, зависит от температуры). Эта проволока является датчиком температуры. И на основании измеренного сопротивления мы можем сделать вывод о том, какая температура окружающей среды. Эти термометры хороши тем, что позволяют работать в очень широком диапазоне температур. Скажем, при температурах в несколько сотен градусов. Мало какие термометры там еще смогут работать.
И просто как интересный факт - обычная лампа накаливания имеет в выключенном состоянии значение сопротивления гораздо меньшее, чем при работе. Скажем, у обычной 100-вт лампы сопротивление нити в холодном состоянии может быть примерно 50 - 100 Ом. Тогда как при штатной работе оно вырастает до величин порядка 500 Ом. Сопротивление вырастает почти в 10 раз! Но и нагрев тут в районе 2000 градусов! Кстати, вы можете на основании приведенных формул и измерения тока в сети попробовать более точно оценить температуру нити. Как? Подумайте сами . То есть при включении лампы через нее сначала течет ток, в несколько раз превышающий рабочий, особенно если момент включении попадет на пик синуса в розетке. Правда сопротивление мало весьма недолго, пока лампа не разогреется. Потом все выходит в режим и ток становится штатным. Однако такие броски тока являются одной из причин, почему лампы часто перегорают именно при включении.
На этом предлагаю закончить, господа. Статья получилась чуть больше, чем обычно. Надеюсь, вы не очень устали . Огромной вам всем удачи и до новых встреч!
Вступайте в нашу
