Resistència elèctrica: Què és?

Electrical4u

Camp: Electricitat bàsica

China

Què és la resistència elèctrica?

La resistència (també coneguda com a resistència ohmica o resistència elèctrica) és una mesura de l'oposició al flux de corrent en un circuit elèctric. La resistència es mesura en ohms, simbolitzada per la lletra grega omega (Ω).

Més gran és la resistència, més gran és la barrera contra el flux de corrent.

Quan es diferència de potencial s'aplica a un conductor, el corrent comença a fluir, o els electrons lliures comencen a moure's. En moure's, els electrons lliures col·lisionen amb els àtoms i molècules del conductor.

A causa de les col·lisions o obstruccions, la velocitat de flux d'electrons o corrent elèctric es restringeix. Per tant, podem dir que hi ha alguna oposició al flux d'electrons o corrent. Així, aquesta oposició oferida per una substància al flux de corrent elèctric es diu resistència.

S'ha trobat que la resistència d'un material conductor és—

proporcional directament a la longitud del material
proporcional inversament a l'àrea de secció transversal del material
dependeix de la naturalesa del material
Dependeix de la temperatura

Matemàticament, la resistència d'un material conductor es pot expressar com,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

On R = la resistència del conductor

$l$ = longitud del conductor

a = secció transversal del conductor

$\rho$ = constant de proporcionalitat del material conegut com a resistivitat específica o resistivitat del material

Definició d'1 Ohm de resistència

Si s'aplica un potencial de 1 volt a través de dos cables d'un conductor i si es produeix una corrent d'1 amper, la resistència d'aquest conductor es diu que és d'1 ohm.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \end{align*}$

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

En què es mesura la resistència elèctrica (unitats)?

La resistència elèctrica es mesura en ohms (la unitat SI per a un resistor), i s'indica amb Ω. La unitat ohm (Ω) porta el nom del gran físic i matemàtic alemany Georg Simon Ohm.

Dins del sistema SI, un ohm és igual a 1 volt per amper. Així doncs,

$\begin{align*} 1 \,\, Ohm = \frac{1 \,\, Volt}{1 \,\, Ampere} \end{align*}$

Per tant, la resistència també es mesura en volts per amper.

Els resistors es fabriquen i especifican en un ampli rang de valors. La unitat ohm normalment s'utilitza per a resistències moderades, però els valors de resistència molt grans o petits es poden expressar en miliohms, kiloohms, megaohms, etc.

Per tant, les unitats derivades dels resistors es fan segons els seus valors, com es mostra a la taula següent.

Unit Name	Abbreviation	Values in Ohm $(\Omega)$
Milli Ohm	$m\,\,\Omega$	$10^-^3\,\,\Omega$
Micro Ohm	$\micro\,\,\Omega$	$10^-^6\,\,\Omega$
Nano Ohm	$n\,\,\Omega$	$10^-^9\,\,\Omega$
Kilo Ohm	$K\,\,\Omega$	$10^3\,\,\Omega$
Mega Ohm	$M\,\,\Omega$	$10^6\,\,\Omega$
Giga Ohm	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Unitat derivada dels resistors

Símbol de la resistència elèctrica

Hi ha dos símbols de circuit principal utilitzats per a la resistència elèctrica.

El símbol més comú per a un resistor és una línia en zig-zag que es fa servir àmpliament a Amèrica del Nord. L'altre símbol de circuit per a un resistor és un petit rectangle ampliament utilitzat a Europa i Àsia, anomenat símbol internacional del resistor.

El símbol de circuit per als resistors es mostra a la imatge de sota.

企业微信截图_17099630627029.png 企业微信截图_17099630544755.png

Fórmula de la resistència elèctrica

La fórmula bàsica per a la resistència és:

La relació entre la Resistència, el Voltatge i la Corrent (Llei d'Ohm)
La relació entre la Resistència, la Potència i el Voltatge
La relació entre la Resistència, la Potència i la Corrent

Aquestes relacions es resumen a la imatge de sota.

Fórmula de la resistència 1 (Llei d'Ohm)

Segons la llei d'Ohm

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Així doncs, la resistència és el quocient entre el voltatge d'entrada i la corrent.

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula de la resistència 2 (Potència i Voltatge)

La potència transferida és el producte del voltatge d'entrada i la corrent elèctrica.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Ara, substituint $I = \frac{V}{R}$ a l'equació anterior obtenim,

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \end{align*}$

Així, obtenim que la resistència és el quocient del quadrat de la tensió d'entrada i la potència. Matemàticament,

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\,\Omega \end{align*}$

Fórmula de la resistència 3 (Potència i corrent)

Sabem que, $P = V * I$

Posem $V = I *R$ a l'equació anterior, obtenim,

$\begin{align*} P = I^2 * R \end{align*}$

Així, obtenim que la resistència és el quocient de la potència i el quadrat de la corrent. Matemàticament,

$\begin{align*} R = \frac{P}{I^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Diferència entre la resistència AC i DC

Hi ha una diferència entre la resistència AC i la resistència DC. Discutim aquesta breument.

Resistència AC

La resistència total (incloent la resistència, reactància inductiva, i reactància capacitiva) en els circuits AC s'anomena impedància. Per tant, la resistència AC també es diu impedància.

Resistència = Impedància, és a dir,

$\begin{align*} R = Z \end{align*}$

La fórmula següent dóna el valor de la resistència AC o la impedància dels circuits AC,

$\begin{align*} R_A_C = \sqrt{R^2 + (X_L-X_C)^2} \,\, \Omega \end{align*}$

Resistència DC

La magnitud de la corrent contínua (DC) és constant, és a dir, no hi ha freqüència en els circuits DC; per tant, la reactància capacitiva i la reactància inductiva en els circuits DC són zero.

Per tant, només entra en joc el valor de la resistència del conductor o del fil quan es lliura una alimentació DC.

Així, segons la llei d'Ohm, podem calcular el valor de la resistència DC.

$\begin{align*} R_D_C = \frac{V}{I} \,\, \Omega \end{align*}$

Quina és més gran, la resistència AC o la resistència DC?

No hi ha efecte de superfície en els circuits de CC perquè la freqüència en la subministrament de CC és zero. Per tant, la resistència d'AC és més gran que la resistència de CC degut a l'efecte de superfície.

$\begin{align*} R_A_C = R_D_C \end{align*}$

Normalment, el valor de la resistència d'AC és 1,6 vegades el valor de la resistència de CC.

$\begin{align*} R_A_C = 1.6 * R_D_C \end{align*}$

Resistència Elèctrica, Calor i Temperatura

Resistència Elèctrica i Calor

Quan la corrent elèctrica (és a dir, el flux de electrons lliures) passa a través d'un conductor, hi ha una certa "fricció" entre els electrons en moviment i les molècules del conductor. Aquesta fricció es coneix com a resistència elèctrica.

Així, l'energia elèctrica suministrada al conductor es converteix en calor degut a la fricció o resistència elèctrica. Això es coneix com l'efecte de calor produït per la resistència elèctrica.

Per exemple, si I amperes circulen a través d'un conductor de resistència R ohms durant t segons, l'energia elèctrica proporcionada és I2Rt joules. Aquesta energia es converteix en forma de calor.

Així doncs,

$\begin{align*} Heat \,\, produced \,\,(H) = I^2 * R * t \,\, joules \end{align*}$

$\begin{align*} = \frac{I^2 * R * t}{4.186} \,\, calories \end{align*}$

Aquest efecte de càlida s'utilitza per fabricar molts aparells elèctrics de càlida com un calentador elèctric, tostadora elèctrica, bouilleroir elèctric, ferro elèctric, ferro de soldar, etc. El principi bàsic d'aquests aparells és el mateix, és a dir, quan la corrent elèctrica flueix a través d'una alta resistència (anomenada element de càlida), així produeix la calor requerida.

Un allò més comunament utilitzat de níquel i crom anomenat nichrom té una resistència més de 50 vegades superior a la del cobre.

Efecte de la Temperatura en la Resistència Elèctrica

La resistència de tots els materials es veu afectada pel canvi de temperatura. L'efecte del canvi de temperatura és diferent depenent del material.

Metalls

La resistència elèctrica dels metalls purs (p. ex., cobre, aluminis, plata, etc.) augmenta amb l'augment de la temperatura. Aquest increment de la resistència és gran dins la gama normal de temperatures. Així, els metalls tenen un coeficient de temperatura de resistència positiu.

Allaus

La resistència elèctrica dels allaus (p. ex., nichrom, manganina, etc.) també augmenta amb l'augment de la temperatura. Aquest increment de la resistència és irregular i relativament petit. Així, els allaus tenen un valor baix de coeficient de temperatura de resistència positiu.

Semiconductors, aïllants i electròlits

La resistència elèctrica dels semiconductors, aïllants i electròlits disminueix amb l'augment de la temperatura. Quan la temperatura augmenta, es creen molts electrons lliures. Per tant, hi ha una disminució en el valor de la resistència elèctrica. Així, aquests materials tenen un coeficient de temperatura de resistència negatiu.

Preguntes freqüents sobre la resistència

Resistència elèctrica del cos humà

La resistència de la pell del cos humà és alta, però la resistència interna del cos és baixa. Quan el cos humà està sec, la seva resistència efectiva mitjana és alta, i quan està humit, la resistència disminueix substancialment.

En condicions secades, la resistència efectiva oferida pel cos humà és de 100.000 ohms, i en condicions humides o amb la pell trencada, la resistència es redueix a 1.000 ohms.

Si l'energia elèctrica de voltagi alt entra a la pell humana, aquesta es descompon ràpidament, i la resistència oferida pel cos es redueix a 500 ohms.

Resistència elèctrica de l'aire

Sabem que la resistència elèctrica de qualsevol material depèn de la resistivitat o resistència específica d'aquest material. La resistivitat o resistència específica de l'aire és d'aproximadament $10^6$ a $10^1^5$ $\Omega-m$ a 200 C.

La resistència elèctrica de l'aire és la mesura de la capacitat de l'aire per resistir una corrent elèctrica. La resistència de l'aire és el resultat de les col·lisions entre la superfície principal de l'objecte i les molècules d'aire. Els dos factors principals que afecten la quantitat de resistència de l'aire són la velocitat de l'objecte i l'àrea transversal de l'objecte.

Una ruptura o resistència dielèctrica de l'aire és de 21,1 kV/cm (RMS) o 30 kV/cm (pic), el que significa que l'aire proporciona una resistència elèctrica fins a 21,1 kV/cm (RMS) o 30 kV/cm (pic). Si l'estress electroestàtic a l'aire supera els 21,1 kV/cm (RMS), es produeix una ruptura de l'aire; així, podem dir que la resistència de l'aire es converteix en zero.

Resistència elèctrica de l'aigua

La resistència específica o resistivitat de l'aigua és la mesura de la capacitat de l'aigua per resistir una corrent elèctrica, que depèn de la concentració de sales dissoltes a l'aigua.

L'aigua pura té un valor més alt de resistència específica o resistivitat ja que no conté ions. Quan les sales es dissolen a l'aigua pura, es produeixen ions lliures. Aquests ions poden conduir una corrent elèctrica; per tant, la resistència disminueix.

L'aigua amb una alta concentració de sales dissoltes tindrà una baixa resistència específica o resistivitat i viceversa. La taula següent mostra el valor de la resistivitat per a diferents tipus d'aigua.

Tipus d'aigua	Resistivitat en Ohms-m $(\Omega-m)$
Aigua pura	20.000.000
Aigua de mar	20-25
Aigua destil·lada	500.000
Aigua de pluja	20.000
Aigua de riu	200
Aigua potable	2 a 200
Aigua desionitzada	180.000

Resistència elèctrica del cobre

El cobre és un bon conductor, per tant, té un valor baix de resistència. La resistència natural que ofereix el cobre es coneix com a resistivitat específica o resistivitat del cobre.

El valor de la resistivitat específica o resistivitat del cobre és $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Com es diu al fenòmen quan la resistència elèctrica és zero?

Quan la resistència elèctrica és zero, aquest fenòmen s'anomena superconductivitat.

Segons la llei d'Ohm,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \end{align*}$

Si la resistència elèctrica, és a dir, R = 0, llavors,

$\begin{align*} I = \frac{V}{0} = \infty \end{align*}$

Per tant, una corrent infinita flueix a través del conductor si la resistència d'aquest conductor és zero; aquest fenòmen s'anomena superconductivitat.

També podem dir que si la resistència elèctrica és zero, té conductància infinita.

$\begin{align*} G = \frac{1}{R} = \frac{1}{0} = \infty \end{align*}$

Com afecta la resistivitat a la resistència?

Com sabem, la resistència d'un material conductor es pot expressar com,

$\begin{align*} R \propto \frac{l}{a} \end{align*}$

$\begin{align*} R = \rho \frac{l}{a} \,\, \Omega \end{align*}$

On R = resistència del conductor

$l$ = longitud del conductor

a = àrea de secció transversal del conductor

$\rho$ = constant de proporcionalitat del material conegut com a resistència específica o resistivitat del material

Ara, si $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ llavors

$\begin{align*} R = \rho \end{align*}$

Així, la resistència específica o resistivitat d'un material és la resistència que ofereix una unitat de longitud i una unitat d'àrea de secció transversal del material.

Sabem que cada material conductor té un valor diferent de resistència específica o resistivitat; per tant, el valor de la resistència depèn de la longitud i l'àrea del material conductor utilitzat.

Font: Electrical4u

Declaració: Respecteu l'original, els bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacteu per eliminar.