Сопротивление в толстом проводе и в параллельном соединении

[gris]

Собственно, лампочка накаливания и есть кипятильник, ведь примерно 90% энергии уходит в тепловое излучение. Как и кипятильник есть лампа. Только она закрыта свето- и водонепроницаемой оболочкой. А внутреннее устройство у них почти одинаковое.

dump в сообщении #757846 писал(а):

кипятильник увеличивает силу тока за счёт площади сечения?

Получается так. Как и лампочка. Разрыв в цепи мы можем считать лампочкой с нулевой площадью сечения нити. Постепенно увеличивая толщину этой нити, мы будем уменьшать её сопротивление и увеличивать силу тока. Последовательно получим лампочку, кипятильник, короткое замыкание.

Надо учитывать, что нить лампочки нагревается до более высокой температуры, чем кипятильники. Поэтому исходное сопротивление нити у них возрастает в несколько раз по сравнению с холодным состоянием. И в момент включения сила тока просто зашкаливает! Поэтому если в современных моделях и есть какие-то устройства для регулировки силы тока, то они её как раз уменьшают на этапе разогрева. Впрочем, я плохо знаком с последними достижениями в этой области.

[druggist]

А может, здесь все дело в пресловутом названии сила тока? Сила тока это такое не совсем удачное название для потока заряженных частиц, движущихся под действием разности потенциалов, при наличии сопротивления их движению...

(Оффтоп)

А может, и в самом деле троллинг:)

[dump]

Цитата:

И в момент включения сила тока просто зашкаливает!

А почему она зашкаливает? Сопротивление лампочки довольно большое, чтобы сделать силу тока зашкаливающей...

[nikvic]

dump в сообщении #757852 писал(а):

Сопротивление лампочки довольно большое, чтобы сделать силу тока зашкаливающей...

В момент включения сопротивление лампочки примерно на порядок меньше по сравнению с номинальным режимом.

[dump]

Цитата:

В момент включения сопротивление лампочки примерно на порядок меньше по сравнению с номинальным режимом.

А почему оно меньше? Неужели только из-за температуры?

[gris]

Да почти линейно. Вот парадокс. При увеличении температуры нити она расширяется. Увеличивается и длина и площадь. Но площадь увеличивается в квадрате. Казалось бы, сопротивление должно уменьшаться. Но вот беда: удельное сопротивление возрастает непомерно. Да даже от силы тока сопротивление зависит.
Прикиньте: Вам надо пройти по улице с гуляющими пенсионерами. Вы идёте себе быстрым шагом. А вдруг пенсионеры сменились на дерущихся десантников. Продираться будет сложнее. Ну да вам не привыкать, это я про электроны.

[Munin]

Всем отвечающим этому dump:
почитайте тему «Помогите разобраться в типах электромагнитных полей», особенно её конец. Там этот dump не понимает, почему сопротивление более толстого провода меньше, чем более тонкого (при прочих равных).

Это продолжение того же самого (то ли упорной тупости, то ли троллинга).

Я предложил модераторам объединить темы в одну (поскольку это, по сути, одна тема), но реакции нет. По крайней мере, сообщу об этом участвующим.

[gris]

Да мы просто играем, не относитесь всерьёз

[dump]

Цитата:

Там этот dump не понимает, почему сопротивление более толстого провода меньше, чем более тонкого (при прочих равных).

Потому что мне никто не хочет этого объяснять. Просто те, кто отвечали мне в той теме, не понимают смысла моих вопросов.

[Munin]

dump в сообщении #757871 писал(а):

Потому что мне никто не хочет этого объяснять. Просто те, кто отвечали мне в той теме, не понимают смысла моих вопросов.

Вам уже всё, и не по одному разу, объяснили. Смысл ваших вопросов очень простой: вы не хотите понимать смысл стандартных слов. Если вы будете упорствовать дальше, даже модераторы убедятся в том, что это троллинг, и забанят вас. Поэтому, если вы хотите всё-таки разобраться, вам надо перестать капризничать, и начать всерьёз думать. С самого начала. Приводить все свои знания в систему, а не воображать, что у вас проблема только в каком-то одном вопросе.

-- 26.08.2013 16:17:24 --

gris в сообщении #757866 писал(а):

Вот парадокс. При увеличении температуры нити она расширяется. Увеличивается и длина и площадь. Но площадь увеличивается в квадрате. Казалось бы, сопротивление должно уменьшаться.

Нет, зависимость сопротивления от длины и площади "устроена" сложнее. Здесь не добавляется того же материала с увеличением длины и площади, а растягивается тот же материал, с изменением его физических характеристик. Поэтому надо смотреть глубже формулы $R=\rho l/S,$ надо обратиться к $\rho=1/en\mu,$ и к $1/\mu=1/\mu_\text{п}+1/\mu_\text{д}+1/\mu_\text{ф}$ (примеси, дефекты, фононы) $=1/\mu_{\text{п}+\text{д}}+1/\mu_\text{ф},$ и наконец, $\mu=(e/m^*)\tau,$ $\tau=l/v,$ $l=1/\sigma n,$ где $n$ - пространственная плотность препятствий. Плотность во всех формулах уменьшается из-за растяжения материала, $n\sim V^{-1},$ а все остальные параметры - константы, кроме связанных с фононами. Рассеяние на фононах рассмотреть сложнее: количество фононов в материале с температурой сильно (нелинейно) возрастает, а сечение взаимодействия с фононами, по идее, должно падать, из-за растяжения кристаллической решётки. Отложим фононы на потом (хотя они и играют главную роль в росте сопротивления лампочки), а остальное соберём в кучу: $\tau=1/v\sigma n,$ $\mu=(e/m^*)/v\sigma n,$ $\rho=m^*v\sigma n/ene=m^*v\sigma/e^2\not\sim n.$ Хм-м-м, неожиданный (для меня) результат. Получается, действительно, сопротивление должно уменьшаться. И на самом деле, надо фононы учитывать.

Я не знаю, какова температурная зависимость расширения вольфрама (можно её прикинуть из давления фононов, но я это слышал только как фольклор в детстве, и не хочу полагаться на столь ненадёжные сведения). Зато количество фононов можно прикинуть из закона Стефана-Больцмана (энергия пропорциональна $T^4$) и закона смещения Вина (частота максимума пропорциональна $T$), грубо считая, что количество фононов пропорционально энергии и обратно пропорционально частоте (точный интеграл от закона Планка брать лень). Вот зависимость сечения рассеяния электронов на фононах для меня, честно говоря, тёмный лес. Надо сказать, что все мысли, которые можно высосать из пальца в предположении малости растяжения решётки, не годятся, поскольку в случае вольфрамовой нити растяжение не мало. Так что, можно только смутно надеяться, что неизвестные температурные зависимости по степени не превосходят (оценочно) известной $T^3,$ и мы получим степень хоть и не третью, но какую-то положительную. Тогда, пренебрегая всем, кроме фононов, получим что-то вроде $\rho\sim T^\alpha,\quad\alpha>0.$

[svv]

dump в сообщении #757539 писал(а):

Вот я знаю, что сопротивление уменьшается при увеличении площади сечения проводника. Значит, параллельное подключение проводников можно рассматривать как увеличение площади сечения одного большого проводника. Но кипятильник ведь пусть и увеличивает площадь, но не совсем не на много. Кроме того, само по себе большое сопротивление нихромовой нити должно ещё больше уменьшить скорость электронов, проходящих через неё, а значит и уменьшить силу тока.

dump, Вы приводите соображения, которое Вам кажутся убедительными, но почему-то не убеждают других участников. Другие участники приводят Вам свои соображения, но они не убеждают Вас. Чтобы всё это не походило на троллинг, давайте определимся, а какие соображения мы вообще будем считать убедительными.

Мой вариант: утверждения, которые выводятся логически из законов физики, пусть с помощью формул — да. Выводы, получаемые из "саночных аналогий" — нет. Выводы, получаемые из нечётких словесных рассуждений, в которых совершенно непонятно, что дано, что фиксировано, что изменяется — нет.

Ваш вариант?

[GraNiNi]

dump в сообщении #757505 писал(а):

Мне не понятно, почему при включении кипятильника в сеть, увеличивается сила тока в сети, в то время как должно быть наоборот.

Если из сети, в Вашем понимании, изъять кипятильник и восстановить соединение (замкнуть сеть на себя) то ток в сети возрастет.
Или иначе, если такую короткозамкнутую сеть разорвать и в разрыв подключить кипятильник, то ток в сети уменьшится.
Вы это хотели услышать?

[dump]

Цитата:

Мой вариант: утверждения, которые выводятся логически из законов физики, пусть с помощью формул — да. Выводы, получаемые из "саночных аналогий" — нет. Выводы, получаемые из нечётких словесных рассуждений, в которых совершенно непонятно, что дано, что фиксировано, что изменяется — нет.

Ваш вариант?

Я полностью с вами согласен. Так ведь дело не в том, что я что-то утверждаю, я спрашиваю, верен тот или иной вывод и если не верен, то почему. Вот на это "почему" мне не хотят ответить. Вот пример из прошлой темы: ПОЧЕМУ сопротивление проводника уменьшается при увеличении площади сечения? Мне отвечают: так следует из закона Ома. Далее я спрашиваю, почему оно так следует: аксиома это или следствие из других явлений, мне отвечают: так следует из закона Ома, и так по кругу. Я спрашиваю про то, что происходит в это время на уровне электронов, мне опять говорят про закон Ома. Мне же нужно узнать как ведут себя электроны в широком и узких проводниках, чем отличается их поведение. Закон Ома описывает это явление, но не объясняет Причину такого поведения - различие в скорости электронов только из-за площади сечения.

Вот ещё пример. Я говорю: площадь сечения нити накала лампочки меньше, чем площадь сечения провода, подведённого к лампочке. Это верно? Если нет, то расскажите как оно есть на самом деле, если да, то ПОЧЕМУ эта самая нить увеличивает силу тока в проводе, к ней подведённого?

Цитата:

Или иначе, если такую короткозамкнутую сеть разорвать и в разрыв подключить кипятильник, то ток в сети уменьшится.
Вы это хотели услышать?

Да

[Евгений Машеров]

При последовательном сопротивлении суммируются сопротивления, при параллельном - проводимости. Кипятильник обыкновенно включают параллельно прочим потребителям, общая проводимость растёт, обратная ей величина - сопротивление - падает.
Если же кто-то вздумает подключить кипятильник последовательно, увеличится сопротивление и ток упадёт. Поскольку это никому не надо - так не включают.

[miflin]

dump, что меня смущает...

С одной стороны.
Создается впечатление, что вы не усвоили элементарных школьных понятий о последовательном
и параллельном соединении, законе Ома... Придумываете какие-то странные "усилители" в виде "куска толстого провода"...
Оно, конечно, терминологически можно связать - заменим в цепи "тонкий кусок" на "толстый", ток увеличится,
усилится так сказать...

С другой стороны.
Требуете дать объяснение чуть ли не на уровне квантовой механики...

Так не бывает.