Dziś jeden z najważniejszychCechą charakterystyczną każdego materiału jest jego opór elektryczny. Fakt ten tłumaczy bezprecedensowe rozpowszechnienie się maszyn elektrycznych w historii ludzkości, co zmusiło nas do odmiennego spojrzenia na właściwości otaczających materiałów, zarówno sztucznych, jak i naturalnych. Pojęcie „oporu elektrycznego” stało się tak samo ważne jak pojemność cieplna itp. Ma zastosowanie do absolutnie wszystkiego, co nas otacza: wody, powietrza, metalu, a nawet próżni.
Każdy nowoczesny człowiek powinien to miećwyobrażenie o tej charakterystyce materiałów. Na pytanie „czym jest opór elektryczny” można odpowiedzieć tylko wtedy, gdy znane jest znaczenie terminu „prąd elektryczny”. Zacznijmy od tego ...
Materialną manifestacją energii jest atom.Wszystko składa się z nich, połączonych w grupy. Obecny model fizyczny stwierdza, że atom przypomina pomniejszony model układu gwiazdowego. W centrum znajduje się jądro, które zawiera cząstki dwóch typów: neutrony i protony. Proton ma dodatni ładunek elektryczny. W różnych odległościach od jądra inne cząstki obracają się po kołowych orbitach - elektrony niosące ładunek ujemny. Liczba protonów zawsze odpowiada liczbie elektronów, więc całkowity ładunek wynosi zero. Im dalej od jądra znajduje się orbita elektronu (walencja), tym słabsza siła przyciągania, która utrzymuje go w strukturze atomu.
W maszynie wytwarzającej prąd pole magnetyczneuwalnia elektrony walencyjne z orbit. Ponieważ „dodatkowy” proton pozostaje w jądrze atomu, który utracił elektron, siła przyciągania „wyrywa” inny elektron walencyjny z zewnętrznej orbity sąsiedniego atomu. W procesie bierze udział cała struktura materiału. W rezultacie pojawia się ruch naładowanych cząstek (atomów z ładunkiem dodatnim i wolnych elektronów z ładunkiem ujemnym), zwany prądem elektrycznym.
Materiał w strukturze którego elektrony są zewnętrzneorbity mogą łatwo opuścić atom zwany przewodnikiem. Jego opór elektryczny jest niski. To jest grupa metali. Na przykład aluminium i miedź są używane głównie do produkcji drutów. Zgodnie z prawem Ohma opór elektryczny przewodnika to stosunek napięcia wytworzonego przez generator do natężenia przepływającego prądu. Nawiasem mówiąc, rezystancja jest mierzona w omach.
Łatwo zgadnąć, że są w nim materiałyktórych elektronów walencyjnych jest bardzo mało lub atomy są bardzo daleko od siebie (gaz), więc ich wewnętrzna struktura nie może zapewnić przepływu prądu. Nazywa się je dielektrykami i stosuje się je do izolowania przewodów przewodzących w elektrotechnice. Opór elektryczny w nich jest bardzo wysoki.
Wszyscy wiedzą, że zaczyna się mokry dielektrykprzewodzić prąd elektryczny. W świetle tego faktu szczególnie interesujące jest pytanie „czy istnieje opór elektryczny wody”. Odpowiedź jest sprzeczna: tak i nie. Jak wspomniano wcześniej, jeśli w materiale praktycznie nie ma elektronów walencyjnych, a sama struktura składa się bardziej z pustki niż cząstek (pamiętaj o układzie okresowym i wodorze z pojedynczym elektronem na orbicie), to w normalnych warunkach przewodnictwo nie może istnieć. Woda idealnie pasuje do tego opisu: połączenie dwóch gazów, które nazywamy cieczą. Rzeczywiście, będąc całkowicie wolnym od rozpuszczonych zanieczyszczeń, jest bardzo dobrym dielektrykiem. Ale ponieważ w naturze zawsze istnieją roztwory soli w wodzie, zapewniają one przewodnictwo elektryczne. Na jego poziom ma wpływ nasycenie roztworu i temperatura (stan skupienia). Dlatego nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to pytanie, ponieważ woda może być inna.
