Электропроводность. Зависимость силы тока от напряжения
Величина, обратная электрическому сопротивлению, — электропроводность γ = 1/R, единица — 1 сименс = 1 См = 1/Ом. Что ток в металлах — это упорядоченное движение свободных электронов, подтвердил опыт Стюарта и Толмена (1916): измеренный ими удельный заряд носителей заряда совпал с удельным зарядом электрона. В теории Друде–Лоренца металл состоит из ионов решётки, среди которых хаотически движутся свободные электроны, подобно газу (в меди n ≈ 8,5·10²⁸ м⁻³). Без внешнего поля тока нет; в поле электроны упорядоченно дрейфуют и сталкиваются с ионами, что и создаёт сопротивление. Закон Ома для участка цепи (Г. Ом, начало XIX века): I = U/R = γU. Сопротивление проводника R = ρl/S, где ρ — удельное сопротивление (Ом·м), l — длина, S — площадь поперечного сечения. График зависимости тока от напряжения — вольт-амперная характеристика; для металла при постоянной температуре это прямая линия. Серебро — лучший проводник; на практике используют медь (γ ≈ 58 МСм/м) и алюминий (≈ 36 МСм/м), а сплавы, такие как нихром, идут на нагревательные спирали. В электролитах проводимость растёт с температурой (в металлах сопротивление растёт).
Только расчётом (без опытов с сетевым электричеством): в тетради составьте таблицу значений U и I, постройте вольт-амперную характеристику и найдите сопротивление как U/I; сравните линии для двух разных проводов.