Сопротивление проводника электрическому току, как мы уже говорили, зависит от материала и размеров проводника. Различные материалы обладают разным сопротивлением или, как говорят иначе, разной электрической проводимостью. Наилучшими проводниками электричества являются металлы. Но и разные металлы обладают разной проводимостью. Наибольшей проводимостью, то есть наименьшим сопротивлением электрическому току, обладают медь и серебро. Другие металлы, например железо, никель, обладают уже гораздо большим сопротивлением, чем медь. Поэтому в тех случаях, когда проводники должны обладать малым сопротивлением, их делают обычно из меди. В тех же случаях, когда проводники должны по каким-либо причинам обладать большим сопротивлением, их делают из железа или из особых сплавов, обладающих еще большим сопротивлением, чем железо (никелин, реотан, манганин, константан и нихром).
Кроме материала, сопротивление проводника зависит и от его размеров — длины и толщины (сечения). Чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление. Наоборот, чем толще проводник (чем больше его сечение) — тем меньше сопротивление проводника.
Если мы имеем проводник определенной толщины, длиной, например, в 1 метр, то он обладает определенным сопротивлением, например в 5 ом. Если мы возьмем проводник той же толщины, но в 20 метров длиной, то есть в 20 раз длиннее, то его сопротивление будет в 20 раз больше — 100 ом. Поэтому, когда хотят характеризовать сопротивление какого-либо провода, сделанного из определенного материала и имеющего определенную толщину, независимо от его длины, то указывают сопротивление одного метра провода, то есть указывают «число ом на метр».
Если мы возьмем нестолько сопротивлений, например три — R1, R2 и R3, и включим их последовательно, то есть так, чтобы конец одного сопротивления был соединен с началом другого, а затем всю эту цепь присоединим к какому-либо источнику тока (рис. 1), то в ней потечет электрический ток. Сила этого тока по закону Ома будет зависеть от напряжения, даваемого источником, и от общего сопротивления всей цепи. Общее же сопротивление цепи, состоящей из нескольких сопротивлений, включенных последовательно; равно сумме этих отдельных сопротивлений, так как при последовательном включении сопротивления складываются. Значит, если напряжение нашего источника V вольт, то сила тока в цепи
| I амп = | V вольт |
| R1 + R2 + R3 ом. |
Очевидно, что если мы увеличим одно из трех сопротивлений, например R1, то и общее сопротивление всей цепи увеличится. При этом уменьшится сила тока в цепи. Наоборот, если мы уменьшим величину сопротивления R1, то и общее сопротивление всей цепи уменьшится. Этим пользуются, когда при данном постоянном напряжении на концах цепи нужно изменять силу тока в ней, например накал лампы. В цепь включают реостат R, то есть сопротивление, величину которого по желанию можно увеличивать или уменьшать (рис. 2). Увеличивая сопротивление реостата, мы уменьшаем силу тока в цепи, и наоборот, уменьшая сопротивление реостата, мы увеличиваем силу тока в цепи.
Реостаты делаются из проволоки, обладающей большим сопротивлением — например никелиновой или нихромовой. Проволока эта навивается на специальную колодку и вдоль нее двигается контактный ползун (рис. 3). При помощи этого ползуна в цепь включается большее или меньшее число витков реостата, то есть кусок проволоки большей или меньшей длины.
Плавно передвигая ползун вдоль витков, мы плавно изменяем величину сопротивления, включенного в цепь. Возможность плавно изменять сопротивление — это очень большое преимущество реостата, но зато изготовление реостата, особенно на большие сопротивления, — это задача не легкая. Поэтому в лабораторной практике часто вместо реостатов пользуются магазинами сопротивлений.
Магазин сопротивлений состоит из набора постоянных сопротивлений, которые могут все вместе или по частям включаться в цепь. Схема магазина сопротивлений с переключателем приведена на рис. 4. В набор обычно входит несколько групп по 10 сопротивлений одной и той же величины (R1, R2 и R3 в нашем магазине) и столько переключателей, сколько отдельных групп сопротивлении есть в магазине — в нашем случае — 3. Переставляя переключатели, мы вводим в цель то или другое число сопротивлений из каждой группы и тем подбираем нужное сопротивление всей цепи.
Например при том положении переключателей, которое указано на рис. 4, в цепь включены три сопротивления 1-й группы (R1), ни одного сопротивления 2-й группы (R2) и девять сопротивлений 3-й группы (R3). Значит общее сопротивление, включенное в цепь между клеммами А и Б, составляет (3R1 + 9R3) ом.