Zakoni upornosti in enota upornosti
Upornost ali koeficient upornosti
Upornost ali koeficient upornosti je lastnost snovi, zaradi katere snov nasprotuje pretoku toka skozi njo. Upornost ali koeficient upornosti katere koli snovi se lahko enostavno izračuna s formulo, ki je izpeljana iz Zakonov upornosti.
Zakoni upornosti
Upornost katere koli snovi odvisna je od naslednjih faktorjev,
Dolžina snovi.
Ploskev prereza snovi.
Natura materiala snovi.
Temperatura snovi.
Obstajajo predvsem štiri (4) zakoni upornosti, s katerimi se lahko upornost ali specifična upornost katere koli snovi enostavno določi.
Prvi zakon upornosti
Upornost snovi je neposredno sorazmerna dolžini snovi. električna upornost R snovi je
Kjer je L dolžina snovi.
Če se poveča dolžina snovi, se poveča tudi pot, ki jo elektroni prepotujejo. Če elektroni potujejo dlje, se pogosteje zamenjujejo, in posledično se zmanjša število elektronov, ki prehaja skozi snov; zato se zmanjša tok skozi snov. Drugače povedano, upornost snovi se povečuje s povečevanjem dolžine snovi. Ta relacija je tudi linearna.
Drugi zakon upornosti
Upornost snovi je obratno sorazmerna ploskvi prereza snovi. Električna upornost R snovi je
Kjer je A ploskev prereza snovi.
Tok skozi katero koli snov je odvisen od števila elektronov, ki prehaja skozi prerez snovi na enoto časa. Torej, če je prerez snovi večji, lahko več elektronov prehaja skozi prerez. Več elektronov, ki prehaja skozi prerez na enoto časa, povzroča večji tok skozi snov. Za fiksni napon večji tok pomeni manjšo električno upornost in ta relacija je linearna.
Upornost
S kombinacijo teh dveh zakonov dobimo,
Kjer je ρ (rho) konstanta sorazmerja in znana kot upornost ali specifična upornost materiala vodilnika ali snovi. Če vstavimo L = 1 in A = 1 v enačbo, dobimo R = ρ. To pomeni, da je upornost materiala enote dolžine z enotskim prereznim prerezom enaka njegovi upornosti ali specifični upornosti. Upornost materiala se lahko alternativno definira kot električna upornost med nasprotnimi stranicami kocke enotskega prostornine tega materiala.
Tretji zakon upornosti
Upornost snovi je neposredno sorazmerna upornosti materialov, iz katerih je snov izdelana. Upornost vseh materialov ni enaka. Odvisna je od števila prosto gibljenih elektronov, velikosti atomov materialov, vrste vezave v materialih in mnogih drugih faktorjev strukture materialov. Če je upornost materiala visoka, je tudi upornost snovi, izdelane iz tega materiala, visoka, in obratno. Ta relacija je tudi linearna.
Četrti zakon upornosti
Temeperatura snovi tudi vpliva na upornost, ki jo snov ponuja. To je zato, ker energija toplote povzroča večjo mehurčno vibracijo v kovinah, in tako elektroni dobiš več ovir med plavovanjem od kraja z nižjim potencialom do kraja z višjim potencialom. Zato se v kovinskih snovih upornost povečuje s povečevanjem temperature. Če je snov nemetalna, se s povečevanjem temperature prekine več kovalentnih vez, kar povzroča več prosto gibljenih elektronov v materialu. Zato se upornost zmanjša s povečevanjem temperature.
Zato je omenjanje upornosti katere koli snovi brez omenjanja njenih temperatur brezsmiselno.
Enota upornosti
Enota upornosti se lahko enostavno določi iz njene enačbe
Enota upornosti je Ω – m v MKS sistemu in Ω – cm v CGS sistemu, 1 Ω – m = 100 Ω – cm.
Seznam upornosti različnih pogosto uporabljenih materialov
