Чтобы определить, какая из проволок имеет большее сопротивление, нужно учесть удельное сопротивление материалов и то, как оно связано с геометрическими характеристиками проводников.
Формула для сопротивления проводника имеет вид:
[ R = \rho \times \frac{L}{A} ]
где:
- ( R ) — сопротивление,
- ( \rho ) — удельное сопротивление материала,
- ( L ) — длина проводника,
- ( A ) — площадь поперечного сечения проводника.
У нас есть два проводника — алюминиевая и медная проволоки — с равными массами и одинаковыми длинами. Удельное сопротивление для меди ((\rho{\text{Cu}} \approx 1.68 \times 10^{-8} \, \Omega \cdot \text{m})) меньше, чем для алюминия ((\rho{\text{Al}} \approx 2.82 \times 10^{-8} \, \Omega \cdot \text{m})). Это значит, что медь проводит электрический ток лучше, чем алюминий.
Теперь давайте посмотрим на площадь поперечного сечения. При равных массах и длинах отношение площадей поперечного сечения будет определяться плотностями материалов. Плотность меди ((\rho{\text{density, Cu}} \approx 8.96 \, \text{g/cm}^3)) больше, чем плотность алюминия ((\rho{\text{density, Al}} \approx 2.70 \, \text{g/cm}^3)).
При равных массах, алюминиевая проволока будет иметь большую площадь поперечного сечения из-за меньшей плотности:
[ A{\text{Al}} = \frac{m}{\rho{\text{density, Al}} \times L} ]
[ A{\text{Cu}} = \frac{m}{\rho{\text{density, Cu}} \times L} ]
Из-за большей площади поперечного сечения алюминиевая проволока будет иметь меньшее сопротивление по сравнению с медной проволокой, несмотря на большее удельное сопротивление алюминия. Таким образом, сопротивление зависит от удельного сопротивления и площади поперечного сечения проводника. Несмотря на то, что медь имеет меньшее удельное сопротивление, меньшая площадь поперечного сечения приводит к тому, что её сопротивление будет больше.
Следовательно, медная проволока будет иметь большее сопротивление, чем алюминиевая проволока при равных массах и длинах.