Električni otpor: Što je to?

Electrical4u

Polje: Osnovna elektrotehnika

China

Što je električni otpor?

Otpor (poznat i kao ohmov otpor ili električni otpor) je mjera protivljenja struju u električnom krugu. Otpor se mjeri u omima, simbolizirano grčkim slovom omega (Ω).

Veći otpor predstavlja veću prepreku za strujanje.

Kada se razlika potencijala primijeni na vodilac, struja počinje teći, ili slobodni elektroni počinju kretati. Dok se kreću, slobodni elektroni sudaraju sa atomima i molekulama vodilca.

Zbog sudara ili prepreke, brzina toka elektrona ili električne struje je ograničena. Stoga možemo reći da postoji neko protivljenje toku elektrona ili struje. Tako, ovo protivljenje koje tijelo nudi toku električne struje zove se otpor.

Otpor vodičkog materijala utvrđen je—

direktno proporcionalan duljini materijala
inverzno proporcionalan poprečnom presjeku materijala
ovisi o prirodi materijala
ovisi o temperaturi

Matematički, otpor vodičkog materijala može se izraziti kao,

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

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

gdje R = otpor vodiča

$l$ = duljina vodiča

a = presječna površina vodiča

$\rho$ = proporcionalni koeficijent materijala poznat kao specifični otpor ili rezistivnost materijala

Definicija otpora od 1 ohm

Ako je potencijal od 1 volt primijenjen na dva priključka vodiča i ako kroz njega teče struja od 1 amper, tada se kaže da je otpor tog vodiča jedan ohm.

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

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

Što je električni otpor (mjernice)?

Električni otpor mjeri se u (SI jedinica za otpor) ohm, a Ω ga predstavlja. Jedinica ohm (Ω) dobiti je naziv u čast velikom njemačkom fizičaru i matematičaru Georgu Simonu Ohmu.

U SI sustavu, ohm iznosi 1 volt po amperu. Stoga,

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

Stoga, otpor se također mjeri u voltima po amperu.

Otpornici se proizvode i specificiraju u širokom rasponu vrijednosti. Jedinka ohm obično se koristi za umjerene vrijednosti otpora, ali velike i male vrijednosti otpora mogu se izraziti u miliohmovima, kiloohmovima, megaohmovima itd.

Stoga se izvedene jedinice otpornika prave prema njihovim vrijednostima, kao što je prikazano u tablici ispod.

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

Izvedena jedinica otpora

Simbol električnog otpora

Postoje dva glavna simbola strujnih krugova koji se koriste za električni otpor.

Najčešći simbol za otpornik je ziz-zag linija koja se široko koristi u Sjevernoj Americi. Drugi simbol strujnog kruga za otpornik je mali pravokutnik, široko korišten u Europi i Aziji, poznat kao međunarodni simbol otpornika.

Simbol za otpornike prikazan je na slici ispod.

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

Formula električnog otpora

Osnovna formula za otpor je:

Odnos između otpora, napona i struje (Ohmova zakon)
Odnos između otpora, snage i napona
Odnos između otpora, snage i struje

Ti odnosi su sažeti na slici ispod.

Formula otpora 1 (Ohmov zakon)

Prema Ohmovom zakonu

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

Tako je otpor omjer naponskog nivoa i struje.

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

Formula otpora 2 (snaga i naponski nivo)

Prijenos snage je umnožak naponskog nivoa i električne struje.

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

Sada, uvrstimo $I = \frac{V}{R}$ u gornju jednadžbu dobivamo,

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

Dakle, otpor je omjer kvadrata napajajućeg napon i snage. Matematički,

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

Formula otpora 3 (snaga i struja)

Znamo da je, $P = V * I$

Uvrstimo $V = I *R$ u gornju jednadžbu dobivamo,

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

Tako stoga otpor izražava omjer snage i kvadrata struje. Matematički,

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

Razlika između AC i DC otpora

Postoji razlika između AC i DC otpora. Kratko ćemo to raspraviti.

AC otpor

Ukupni otpor (uključujući otpor, induktivnu reaktancu i kapacitivnu reaktancu) u AC krugovima zove se impedanca. Stoga se AC otpor također naziva impedanca.

Otpor = Impedanca, tj.,

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

Sljedeća formula daje vrijednost AC otpora ili impedancije AC krugova,

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

DC otpor

Veličina DC je konstantna, tj. ne postoji frekvencija u DC krugovima; stoga su kapacitivni reaktanci i induktivni reaktanci u DC krugovima nula.

Stoga, kada se DC snabdevanje primijeni, u igru dolazi samo vrijednost otpora voda ili provodnika.

Prema tome, prema Ohmovom zakonu, možemo izračunati vrijednost DC otpora.

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

Koji je veći, AC otpor ili DC otpor?

U DC krugovima ne postoji skin effect jer je frekvencija u DC napajanju nula. Stoga je AC otpor veći od DC otpora zbog skin efekta.

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

Obično, vrijednost AC otpora iznosi 1,6 puta vrijednost DC otpora.

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

Električni otpor topljenje i temperatura

Električni otpor i topljenje

Kada električna struja (tj. protok slobodnih elektrona) prolazi kroz vodilac, postoji neko 'trenje' između pokretnih elektrona i molekula vodioca. Ovo trenje se naziva električnim otporom.

Tako, električna energija koja se isporučuje vodiocu pretvara se u toplinu zbog trenja ili električnog otpora. To se zove toplinski učinak električne struje nastalih od električnog otpora.

Na primjer, ako struja I ampera teče kroz vodilac s otporom R ohmova t sekundi, električna energija koja se isporučuje iznosi I2Rt džulova. Ova energija pretvara se u toplinu.

Stoga,

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

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

Ovaj toplinski učinak koristi se za proizvodnju mnogih električnih toplinskih uređaja, poput električnog grijaljka, električnog toastera, električnog čajnjaka, električnog željeznca, lutanog željeznca itd. Osnovni princip ovih uređaja je isti, tj. kada električna struja teče kroz visoki otpor (zvan grijani element), onda nastaje potrebna toplina.

Najčešće korišteni legura nikl i hrom zvana nichrome ima otpor veći od 50 puta u usporedbi s bakrom.

Uticaj temperature na električni otpor

Otpor svih materijala ovisi o promjeni temperature. Efekti promjene temperature razlikuju se ovisno o materijalu.

Metalovi

Električni otpor čistih metala (npr. bakar, aluminij, srebro itd.) povećava se s porastom temperature. Ovo povećanje otpora je veliko u normalnom rasponu temperatura. Stoga, metali imaju pozitivni temperaturni koeficijent otpora.

Legure

Električni otpor legura (npr. nikrom, mangalin itd.) također raste s porastom temperature. Ovo povećanje otpora je nepravilno i relativno malo. Stoga, legure imaju nizak pozitivni temperaturni koeficijent otpora.

Poluprovodnici, izolatori i elektroliti

Električni otpor poluprovodnika, izolatora i elektrolita smanjuje se s porastom temperature. Kako temperatura raste, stvaraju se mnogi slobodni elektroni. Stoga, vrijednost električnog otpora pada. Tako, takvi materijali imaju negativan temperaturni koeficijent otpora.

Uobičajena pitanja o otporu

Električni otpor ljudskog tijela

Otpor ljudske kože je visok, ali unutarnji otpor tijela je nizak. Kada je ljudsko tijelo suho, njegov prosječni efektivni otpor je visok, a kada je mokro, otpor značajno opada.

Pod suhim uvjetima, efektivni otpor koji ljudsko tijelo pruža iznosi 100.000 ohma, a pod mokrim uvjetima ili pri pokvarenim kožnim površinama, otpor se smanjuje na 1.000 ohmova.

Ako visokonaponska električna energija dođe u kontakt s ljudskom kožom, onda brzo razbija ljudsku kožu, a otpor koji tijelo pruža smanjuje se na 500 ohmova.

Električni otpor zraka

Znamo da električni otpor bilo kojeg materijala ovisi o specifičnom otporu ili specific resistance tom materijalu. Specifični otpor ili specific resistance zraka iznosi oko $10^6$ do $10^1^5$ $\Omega-m$ pri 200 C.

Električni otpor zraka je mjera sposobnosti zraka da odupre električnoj strujanju. Otpor zraka rezultira sudarima između vodeće površine objekta i molekula zraka. Dva glavna faktora koji utječu na količinu otpora zraka su brzina objekta i poprečni presjek objekta.

Kvar ili dielektrička čvrstoća zraka iznosi 21,1 kV/cm (RMS) ili 30 kV/cm (vrh), što znači da zrak pruža električni otpor do 21,1 kV/cm (RMS) ili 30 kV/cm (vrh). Ako elektrostatički napon u zraku premaši 21,1 kV/cm (RMS), događa se kvar zraka; dakle, možemo reći da otpor zraka postaje nula.

Električni otpor vode

Specifični otpor ili resistivnost vode je mjera sposobnosti vode da odupre električnoj strujanju, što ovisi o koncentraciji razotopljenih soli u vodi.

Čista voda ima veću vrijednost specifičnog otpora ili resistivnosti jer ne sadrži iona. Kada se soli razotopljavaju u čistoj vodi, proizvode se slobodni ioni. Ovi ioni mogu provoditi električnu struju; stoga se otpor smanjuje.

Voda s visokom koncentracijom razotopljenih soli će imati niski specifični otpor ili resistivnost, a obrnuto. U tablici ispod prikazane su vrijednosti resistivnosti za različite vrste vode.

Vrste vode	Spektar otpora u Om-m $(\Omega-m)$
Čista voda	20.000.000
Morska voda	20-25
Destilirana voda	500.000
Kišna voda	20.000
Rečna voda	200
Pitka voda	2 do 200
Dejonomizirana voda	180.000

Električni otpor bakra

Bakar je dobar vodilac; stoga ima nizak otpor. Prirodni otpor koji bakar pruža poznat je kao specifični otpor ili električna resistivnost bakra.

Vrijednost specifičnog otpora ili električne resistivnosti bakra iznosi $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Kako se zove fenomen kada je električni otpor jednak nuli?

Kada je električni otpor jednak nuli, taj fenomen naziva se superprovodljivost.

Prema Ohmovom zakonu,

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

Ako je električni otpor, odnosno R = 0, onda

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

Stoga, beskonačan strujni tok teče kroz vodilac ako je otpor tog vodilca jednak nuli; taj fenomen poznat je kao superprovodljivost.

Možemo također reći da ako je električni otpor nula, on ima beskonačnu provodljivost.

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

Kako utječe specifični otpor na otpor?

Kao što znamo, otpor vodiča može se izraziti kao,

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

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

gdje R = otpor vodiča

$l$ = duljina vodiča

a = presjek vodiča

$\rho$ = proporcionalna konstanta materijala poznata kao specifični otpor ili rezistivnost materijala

Sada, ako je $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ tada je

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

Dakle, specifični otpor ili rezistivnost materijala predstavlja otpor koji se pojavljuje na jediničnoj dužini i jediničnom presjeku površine materijala.

Znamo da svaki provodni materijal ima različitu vrijednost specifičnog otpora ili rezistivnosti; stoga ovisi vrijednost otpora o duljini i površini korištenog provodnog materijala.

Izvor: Electrical4u

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijede podijeliti, u slučaju kršenja autorskih prava molim kontaktirajte za brisanje.