Ηλεκτρική Αντίσταση: Τι είναι;

Electrical4u

Πεδίο: Βασική ηλεκτροτεχνία

China

Τι είναι η ηλεκτρική αντίσταση;

Η αντίσταση (επίσης γνωστή ως ομική αντίσταση ή ηλεκτρική αντίσταση) είναι μέτρο της αντίθεσης στην ροή του ρεύματος σε ηλεκτρικό κύκλωμα. Η αντίσταση μετρείται σε Ωμ, συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα ω (Ω).

Όσο μεγαλύτερη η αντίσταση, τόσο μεγαλύτερη η πρόσκομμα στη ροή του ρεύματος.

Όταν εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού σε έναν διαχωριστή, ξεκινά να ρέει το ρεύμα, ή τα ελεύθερα ηλεκτρόνια ξεκινούν να κινούνται. Κατά τη διάρκεια της κίνησης, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άτομα και τα μόρια του διαχωριστή.

Λόγω των συγκρούσεων ή των προσκομμάτων, η ταχύτητα ροής των ηλεκτρονίων ή του ηλεκτρικού ρεύματος περιορίζεται. Επομένως, μπορούμε να πούμε ότι υπάρχει κάποια αντίθεση στη ροή των ηλεκτρονίων ή του ρεύματος. Έτσι, αυτή η αντίθεση που προσφέρει ένα υλικό στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζεται αντίσταση.

Η αντίσταση του διαχωριστικού υλικού βρίσκεται ότι είναι—

ανάλογη με το μήκος του υλικού
αντίστροφα ανάλογη με την ένταση διατομής του υλικού
εξαρτάται από τη φύση του υλικού
Εξαρτάται από τη θερμοκρασία

Μαθηματικά, η αντίσταση ενός διαχωριστικού υλικού μπορεί να εκφραστεί ως,

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

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

Όπου R = το αντίστατο του διαχειριστή

$l$ = μήκος του διαχειριστή

a = επιμέρους πεδίο του διαχειριστή

$\rho$ = σταθερά αναλογικότητας του υλικού γνωστή ως ιδιαίτερη αντίσταση ή ρευστότητα του υλικού

Ορισμός 1 Ωhm αντίστασης

Εάν εφαρμοστεί δυναμικό 1 βολτ σε δύο κατακόρυφα ενός διαχειριστή και εάν ρέει μέσα του ένας ρεύμα 1 αμπέρ, η αντίσταση αυτού του διαχειριστή λέγεται ότι είναι 1 Ωhm.

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

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

Τι είναι η ηλεκτρική αντίσταση (μονάδες) μετρημένη σε;

Η ηλεκτρική αντίσταση μετρείται σε Ω (Ωμ), που είναι το SI μονάδα για έναν αντιστάτη. Η μονάδα Ω (Ωμ) πήρε το όνομά της από τον μεγάλο Γερμανό φυσικό και μαθηματικό Georg Simon Ohm.

Στο σύστημα SI, ένα Ωμ είναι ίσο με 1 βολτ ανά αμπέρ. Έτσι,

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

Επομένως, η αντίσταση μετρείται επίσης σε βολτ ανά αμπέρ.

Οι αντιστοίχοι κατασκευάζονται και καθορίζονται σε ευρύ φάσμα τιμών. Η μονάδα όμιος χρησιμοποιείται συνήθως για μέτριες τιμές αντίστασης, αλλά μεγάλες και μικρές τιμές αντίστασης μπορούν να εκφραστούν σε χιλιώμιοι, κιλώμιοι, μεγαώμιοι κλπ.

Ως εκ τούτου, οι παραγωγοί μονάδες των αντιστοίχων προσαρμόζονται σύμφωνα με τις τιμές τους, όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

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	$G\,\,\Omega$	$10^9\,\,\Omega$

Παράγωγη Μονάδα Αντιστοιχών

Σύμβολο Ηλεκτρικής Αντίστασης

Υπάρχουν δύο κυρίως σύμβολα περιβάλλοντος χρησιμοποιούμενα για την ηλεκτρική αντίσταση.

Το πιο κοινό σύμβολο για αντίστοιχο είναι μια ζιγκ ζαγκ γραμμή, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως στη Βόρεια Αμερική. Το άλλο σύμβολο περιβάλλοντος για αντίστοιχο είναι ένα μικρό ορθογώνιο, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην Ευρώπη και την Ασία και ονομάζεται διεθνές σύμβολο αντιστοιχών.

Το σύμβολο περιβάλλοντος για αντιστοιχών είναι εμφανισμένο στην εικόνα παρακάτω.

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

Τύπος Ηλεκτρικής Αντίστασης

Ο βασικός τύπος για την αντίσταση είναι:

Η σχέση μεταξύ Αντίστασης, Τάσης και Ρεύματος (Νόμος του Όχμ)
Η σχέση μεταξύ Αντίστασης, Ισχύς, και Τάσης
Η σχέση μεταξύ Αντίστασης, Ισχύος, και Ρεύματος

Αυτές οι σχέσεις είναι συνοψισμένες στην εικόνα παρακάτω.

Τύπος Αντίστασης 1 (Νόμος του Όχμ)

Σύμφωνα με τον νόμο του Όχμ

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

Έτσι, η αντίσταση είναι το πηλίκο της εφοδιασμού συνεχής τάσης και του ρεύματος.

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

Τύπος Αντίστασης 2 (Ισχύς και Τάση)

Η μεταφορά ισχύος είναι το γινόμενο της εφοδιασμού συνεχής τάσης και του ηλεκτρικού ρεύματος.

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

Τώρα, βάλτε $I = \frac{V}{R}$ στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε,

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

Έτσι, παίρνουμε ότι η αντίσταση είναι το πηλίκο του τετραγώνου της τάσης εφοδιασμού και της ισχύος. Μαθηματικά,

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

Τύπος Αντίστασης 3 (Ισχύς και Ρεύμα)

Ξέρουμε ότι, $P = V * I$

Βάζοντας $V = I *R$ στην παραπάνω εξίσωση, παίρνουμε,

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

Έτσι, προκύπτει ότι η αντίσταση είναι το λόγος της ισχύος και του τετράγωνου του ρεύματος. Μαθηματικά,

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

Διαφορά μεταξύ AC και DC αντίστασης

Υπάρχει διαφορά μεταξύ της αντίστασης AC και DC. Ας συζητήσουμε αυτό σύντομα.

Αντίσταση AC

Η συνολική αντίσταση (συμπεριλαμβανομένης της αντίστασης, επιδρομικής αντίδρασης, και καθοδικής αντίδρασης) σε κύκλους AC ονομάζεται αντίθεση. Συνεπώς, η αντίσταση AC ονομάζεται επίσης αντίθεση.

Αντίσταση = Αντίθεση δηλαδή,

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

Η εξής τύπος δίνει την τιμή της αντίστασης ή της αντίθεσης σε κύκλους AC,

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

Αντίσταση DC

Η μέγεθος της DC είναι σταθερός, δηλαδή δεν υπάρχει συχνότητα σε κύκλους DC· επομένως η αντίσταση χωρητικής και η αντίσταση επαγωγικής σε κύκλους DC είναι μηδενικές.

Επομένως, μόνο η τιμή της αντίστασης του συνδυαστή ή του καλώδιου παίζει ρόλο όταν υπόκειται σε εφοδιασμό DC.

Ως εκ τούτου, με βάση τον νόμο του Ohm, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή της αντίστασης DC.

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

Ποια είναι Μεγαλύτερη Αντίσταση AC ή DC?

Δεν υπάρχει δέρματος στις DC διατομές επειδή η συχνότητα στην DC είναι μηδέν. Επομένως, η AC αντίσταση είναι μεγαλύτερη από τη DC αντίσταση λόγω του φαινομένου του δέρματος.

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

Συνήθως, η τιμή της AC αντίστασης είναι 1,6 φορές μεγαλύτερη από την τιμή της DC αντίστασης.

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

Ηλεκτρική Αντίσταση, Θέρμανση και Θερμοκρασία

Ηλεκτρική Αντίσταση και Θέρμανση

Όταν ο ηλεκτρικός ρεύμα (δηλαδή ο ροή των ελεύθερων ηλεκτρονίων) περνάει μέσα από έναν διαχειριστή, υπάρχει κάποιο «τριβή» μεταξύ των κινούμενων ηλεκτρονίων και των μορίων του διαχειριστή. Αυτή η τριβή αναφέρεται ως ηλεκτρική αντίσταση.

Επομένως, η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στον διαχειριστή μετατρέπεται σε θερμότητα λόγω της τριβής ή της ηλεκτρικής αντίστασης. Αυτό είναι γνωστό ως το φαινόμενο θέρμανσης του ηλεκτρικού ρεύματος που παράγεται από την ηλεκτρική αντίσταση.

Για παράδειγμα, αν ένα ρεύμα I αμπέρ συνεχίζεται μέσα σε έναν διαξόνης με αντίσταση R όμικρον για t δευτερόλεπτα, τότε η ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται είναι I2Rt Τζούλ. Αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα.

Άρα,

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

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

Αυτό το θερμαντικό φαινόμενο εκμεταλλεύεται για την κατασκευή πολλών ηλεκτρικών συσκευών θέρμανσης, όπως ένα ηλεκτρικό θερμαντικό, ηλεκτρικό τοστ, ηλεκτρικό βραστήρα, ηλεκτρικό σιδηρό, συνδέστριο, κλπ. Το βασικό πρίγμα πίσω από αυτές τις συσκευές είναι το ίδιο, δηλαδή, όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει μέσα σε έναν υψηλής αντίστασης (που ονομάζεται θερμαντικό στοιχείο), παράγει την απαιτούμενη θερμότητα.

Ένας πολύ συνηθισμένα χρησιμοποιούμενο σύνθετο από νικέλιο και χρώμιο, που ονομάζεται νιχρόμ, έχει αντίσταση πάνω από 50 φορές την αντίσταση του χαλκού.

Επίδραση της Θερμοκρασίας στην Ηλεκτρική Αντίσταση

Η αντίσταση όλων των υλικών επηρεάζεται από την αλλαγή της θερμοκρασίας. Η επίδραση της αλλαγής της θερμοκρασίας είναι διαφορετική ανάλογα με το υλικό.

Μέταλλα

Η ηλεκτρική αντίσταση των καθαρών μετάλλων (π.χ., χάλυβα, αλουμίνιο, αργύριο κλπ.) αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτή η αύξηση της αντίστασης είναι μεγάλη για το φυσικό εύρος θερμοκρασιών. Συνεπώς, τα μέταλλα έχουν θετικό συντελεστή θερμοκρασίας της αντίστασης.

Σύνθετα μέταλλα

Η ηλεκτρική αντίσταση των συνθετών μετάλλων (π.χ., νιχρόμ, μανγκανίν κλπ.) αυξάνεται επίσης με την αύξηση της θερμοκρασίας. Αυτή η αύξηση της αντίστασης είναι ανόμοια και σχετικά μικρή. Συνεπώς, τα σύνθετα μέταλλα έχουν χαμηλή τιμή θετικού συντελεστή θερμοκρασίας της αντίστασης.

Μισοηγέτες, Αμηχανοποιητές και Ηλεκτρολύτες

Η ηλεκτρική αντίσταση των μισοηγετών, αμηχανοποιητών και ηλεκτρολύτων μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, δημιουργούνται πολλοί ελεύθεροι ηλεκτρόνια. Έτσι, υπάρχει μια μείωση της τιμής της ηλεκτρικής αντίστασης. Συνεπώς, τέτοια υλικά έχουν αρνητικό συντελεστή θερμοκρασίας της αντίστασης.

Κοινές Ερωτήσεις για την Αντίσταση

Ηλεκτρική Αντίσταση του Ανθρώπινου Σώματος

Η αντίσταση του δέρματος του ανθρώπινου σώματος είναι υψηλή, αλλά η εσωτερική αντίσταση του σώματος είναι χαμηλή. Όταν το ανθρώπινο σώμα είναι ξηρό, η μέση αποτελεσματική αντίσταση είναι υψηλή, και όταν είναι βρεγμένο, η αντίσταση μειώνεται σημαντικά.

Σε ξηρές συνθήκες, η αποτελεσματική αντίσταση που παρέχεται από το ανθρώπινο σώμα είναι 100.000 Ω, και σε βρεγμένες συνθήκες ή ρωγμένο δέρμα, η αντίσταση μειώνεται σε 1000 Ω.

Εάν υψηλή τάση ηλεκτρική ενέργεια περάσει στο δέρμα του ανθρώπου, τότε αυτή το δέρμα διαλύεται γρήγορα, και η αντίσταση που παρέχεται από το σώμα μειώνεται σε 500 Ω.

Ηλεκτρική αντίσταση του αέρα

Γνωρίζουμε ότι η ηλεκτρική αντίσταση οποιουδήποτε υλικού εξαρτάται από την αντιστασιμότητα ή τη συγκεκριμένη αντίσταση αυτού του υλικού. Η αντιστασιμότητα ή η συγκεκριμένη αντίσταση του αέρα είναι περίπου $10^6$ έως $10^1^5$ $\Omega-m$ σε 200 C.

Η ηλεκτρική αντίσταση του αέρα είναι μέτρο της δυνατότητας του αέρα να αντισταθμίσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Η αντίσταση του αέρα είναι το αποτέλεσμα των συγκρούσεων μεταξύ της πρώτης επιφάνειας του αντικειμένου και των μορίων του αέρα. Οι δύο βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την ποσότητα της αντίστασης του αέρα είναι το ρυθμό του αντικειμένου και η περιοχή διατομής του αντικειμένου.

Η διάλυση ή η διελεκτρική αντοχή του αέρα είναι 21.1 kV/cm (RMS) ή 30 kV/cm (κορύφη), γεγονός που σημαίνει ότι ο αέρας παρέχει ηλεκτρική αντίσταση μέχρι 21.1 kV/cm (RMS) ή 30 kV/cm (κορύφη). Εάν η ηλεκτροστατική ένταση στον αέρα ξεπεράσει τα 21.1 kV/cm (RMS), παρατηρείται διάλυση του αέρα. Συνεπώς, μπορούμε να πούμε ότι η αντίσταση του αέρα γίνεται μηδέν.

Ηλεκτρική αντίσταση του νερού

Η συγκεκριμένη αντίσταση ή αντιστασιμότητα του νερού είναι μέτρο της δυνατότητας του νερού να αντισταθμίσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα, η οποία εξαρτάται από τη συγκέντρωση των διαλυμένων αλάτων στο νερό.

Το καθαρό νερό έχει υψηλότερη τιμή συγκεκριμένης αντίστασης ή αντιστασιμότητας, καθώς δεν περιέχει ιόντα. Όταν τα αλάτια διαλύονται σε καθαρό νερό, παράγονται ελεύθερα ιόντα. Αυτά τα ιόντα μπορούν να συμβάλλουν στην ηλεκτρική διαχύση, άρα η αντίσταση μειώνεται.

Το νερό με υψηλή συγκέντρωση διαλυμένων αλάτων θα έχει χαμηλή συγκεκριμένη αντίσταση ή αντιστασιμότητα και αντίστροφα. Η παρακάτω πίνακας δείχνει την τιμή της αντιστασιμότητας για διαφορετικούς τύπους νερού.

Τύποι νερού	Αντίσταση σε Ωμ-μ $(\Omega-m)$
Καθαρό Νερό	20.000.000
Θάλασσα	20-25
Ατμωμένο Νερό	500.000
Βροχή	20.000
Ποταμός	200
Πόσιμο Νερό	2 έως 200
Αποιονοποιημένο Νερό	180.000

Ηλεκτρική Αντίσταση του Χαλκού

Ο χάλκος είναι καλός διαχωδικός, επομένως έχει χαμηλή τιμή αντίστασης. Η φυσική αντίσταση που παρέχει ο χάλκος είναι γνωστή ως συγκεκριμένη αντίσταση ή ρεσιστιβότητα του χαλκού.

Η τιμή της συγκεκριμένης αντίστασης ή ρεσιστιβότητας του χαλκού είναι $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Πώς Ονομάζεται το Φαινόμενο Όταν Η Ηλεκτρική Αντίσταση Είναι Μηδέν;

Όταν η ηλεκτρική αντίσταση είναι μηδέν, αυτό το φαινόμενο ονομάζεται υπερηγεσία.

Σύμφωνα με τον νόμο του Ωμ,

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

Εάν η ηλεκτρική αντίσταση δηλαδή R = 0, τότε,

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

Επομένως, ένα άπειρο ρεύμα ρέει μέσα στον διαχωδικό εάν η αντίσταση του διαχωδικού είναι μηδέν· αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως υπερηγεσία.

Μπορούμε επίσης να πούμε ότι αν η ηλεκτρική αντίσταση είναι μηδέν, τότε έχει άπειρη διαγωγικότητα.

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

Πώς η αντιστάση επηρεάζεται από την αντιστασιμότητα;

Όπως γνωρίζουμε, η αντίσταση ενός διεγερτικού υλικού μπορεί να εκφραστεί ως,

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

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

όπου R = αντίσταση του διεγερτή

$l$ = μήκος του διεγερτή

a = επιφανειακή περιοχή του ηγωνίου

$\rho$ = σταθερά αναλογικότητας του υλικού, γνωστή ως συγκεκριμένη αντίσταση ή ρεσιστιβιτίτα του υλικού

Τώρα, αν $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ τότε

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

Επομένως, η συγκεκριμένη αντίσταση ή ρεσιστιβιτίτα ενός υλικού είναι η αντίσταση που προσφέρει το μοναδικό μήκος και η μοναδική επιφανειακή περιοχή του υλικού.

Γνωρίζουμε ότι κάθε διαξοδικό υλικό έχει διαφορετική τιμή συγκεκριμένης αντίστασης ή ρεσιστιβιτίτας· επομένως, η τιμή της αντίστασης εξαρτάται από το μήκος και την επιφανειακή περιοχή του διαξοδικού υλικού που χρησιμοποιείται.

Πηγή: Electrical4u

Δήλωση: Σέβασμα στο αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν κοινή χρήση, αν υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων παρακαλώ επικοινωνήστε για διαγραφή.