Номер 5, страница 13 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 4. Закон Ома для однородного проводника (участка цепи). Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 5, страница 13.

5. Что такое удельное сопротивление проводника? При каких значениях удельного сопротивления вещество можно считать проводником, полупроводником, диэлектриком?

Что такое удельное сопротивление проводника?

Удельное электрическое сопротивление (часто называемое просто удельным сопротивлением) — это физическая величина, характеризующая внутреннее свойство вещества оказывать сопротивление прохождению электрического тока. Эта величина показывает, насколько хорошо материал проводит электрический ток.

Сопротивление $R$ однородного проводника связано с его геометрическими размерами и удельным сопротивлением материала $\rho$ следующей формулой:

$R = \rho \frac{l}{S}$

где:

• $R$ – электрическое сопротивление проводника, измеряется в Омах (Ом);
• $\rho$ (ро) – удельное электрическое сопротивление материала, измеряется в Ом-метрах (Ом·м);
• $l$ – длина проводника, измеряется в метрах (м);
• $S$ – площадь поперечного сечения проводника, измеряется в квадратных метрах (м²).

Из этой формулы можно выразить удельное сопротивление:

$\rho = R \frac{S}{l}$

Таким образом, физически удельное сопротивление — это сопротивление изготовленного из данного вещества куба с ребром 1 метр, когда ток протекает перпендикулярно двум противоположным граням. Удельное сопротивление зависит от рода вещества и его состояния, в частности, от температуры.

Ответ: Удельное сопротивление — это физическая величина, которая является характеристикой материала и показывает его способность препятствовать прохождению электрического тока. Оно определяется по формуле $\rho = R \frac{S}{l}$ и измеряется в системе СИ в Ом-метрах (Ом·м).

При каких значениях удельного сопротивления вещество можно считать проводником, полупроводником, диэлектриком?

В зависимости от значения удельного сопротивления $\rho$ все вещества условно делят на три большие группы. Стоит отметить, что границы между этими группами не являются абсолютно строгими и могут несколько варьироваться в разных источниках.

• Проводники — это вещества, которые очень хорошо проводят электрический ток. К ним относятся металлы, их сплавы, а также электролиты. Они обладают очень низким удельным сопротивлением.

  Типичные значения: $\rho < 10^{-5}$ Ом·м. Например, у серебра $\rho \approx 1.6 \cdot 10^{-8}$ Ом·м, у меди $\rho \approx 1.7 \cdot 10^{-8}$ Ом·м.

• Полупроводники — это вещества, занимающие по своей электропроводности промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. Их удельное сопротивление сильно зависит от температуры, освещенности и наличия примесей. К ним относятся, например, кремний (Si), германий (Ge).

  Типичные значения: от $10^{-5}$ до $10^{8}$ Ом·м. Например, у чистого кремния при комнатной температуре $\rho \approx 2.3 \cdot 10^{3}$ Ом·м.

• Диэлектрики (изоляторы) — это вещества, которые очень плохо проводят электрический ток. Они обладают очень высоким удельным сопротивлением. Примерами могут служить стекло, резина, фарфор, сухая древесина, воздух.

  Типичные значения: $\rho > 10^{8}$ Ом·м. Например, у кварцевого стекла $\rho \approx 10^{16}$ Ом·м, а у эбонита $\rho \approx 10^{14}$ Ом·м.

Ответ: Вещество можно считать проводником при удельном сопротивлении $\rho < 10^{-5}$ Ом·м, полупроводником — при $\rho$ в диапазоне от $10^{-5}$ до $10^{8}$ Ом·м, и диэлектриком — при $\rho > 10^{8}$ Ом·м.