Elektromos ellenállás: Miben áll?

Electrical4u

Mező: Alapvető Elektrotechnika

China

Mi az Elektromos Tátlépés?

A tátlépés (más néven ohmi tátlépés vagy elektromos tátlépés) a folyamathoz való ellenállás mérőszáma egy elektromos körben. A tátlépést ohmban mérjük, amit a görög omega (Ω) betűvel jelölünk.

Minél nagyobb a tátlépés, annál nagyobb a folyamat ellenállása.

Amikor potenciális különbség van alkalmazva egy vezetőre, a folyamat elkezded, vagy a szabad elektronok megkezdenek mozogni. A mozgás során a szabad elektronok ütköznek a vezető atomjaival és molekuláinak.

Az ütközések vagy akadályok miatt az elektronok vagy az áramfolyam sebessége korlátozódik. Tehát azt mondhatjuk, hogy van egy ellenállás az elektronok vagy az áramfolyam ellen. Így ez az ellenállás, amelyet a anyag nyújt az elektromos áramfolyamnak, tátlépésnek nevezünk.

A vezető anyag tátlépése—

közvetlenül arányos a anyag hosszával
fordítva arányos a anyag keretszélével
függ a anyag természetétől
Függ a hőtől

Matematikailag a vezető anyag tátlépése a következőképpen fejezhető ki,

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

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

Ahol R = a vezeték ellenállása

$l$ = a vezeték hossza

a = a vezeték keresztszelete

$\rho$ = a anyag arányossági konstansa, amit specifikus ellenállásnak vagy rezisztivitásnak nevezünk

1 Ohm ellenállás definíciója

Ha egy vezeték két végére 1 volt feszültséget alkalmazunk, és 1 amper áram folyik rajta, akkor a vezeték ellenállása 1 ohm.

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

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

Miben mérjük az elektromos ellenállást (mértékegység)?

Az elektromos ellenállást (az SI-egység a ellenállás esetén) ohmban mérjük, és Ω jelöli. Az ohm (Ω) egység nevét a német fizikus és matematikus Georg Simon Ohm tiszteletére adták.

Az SI-rendszerben egy ohm egyenlő 1 volt per amper. Tehát,

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

Tehát, az ellenállást volt per amperben is mérhetjük.

A rezisztánsok széles értékkörben készülnek és meghatároznak. Az ohm egység általában a közepes ellenállás-értékek esetén használódik, de nagy és kis ellenállás-értékeket milliohm, kiloohm, megaohm stb. egységekben fejezhetünk ki.

Ezért az ellenállások levezetett egységei a következő táblázatban látható módon alakultak ki az ellenállás-értékek függvényében.

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

Ellenőrzött alapegység a ellenállásokhoz

Elektromos ellenállás szimbóluma

Két fő áramkör-szimbólum használható az elektromos ellenállás jelölésére.

Az ellenállás leggyakrabban használt szimbóluma egy csigalíny, amely széles körben használatos Észak-Amerikában. A másik ellenállás szimbóluma egy kis téglalap, amelyet széles körben használnak Európában és Áziában, és amit nemzetközi ellenállás szimbólumnak neveznek.

Az ellenállások áramkör-szimbóluma a lenti képen látható.

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

Elektromos ellenállás képlete

Az ellenállás alapvető képlete:

Az ellenállás, feszültség és áram közötti összefüggés (Ohm törvénye)
Az ellenállás, teljesítmény és feszültség közötti összefüggés
Az ellenállás, teljesítmény és áram közötti összefüggés

Ezek az összefüggések a lenti képen vannak összefoglalva.

Ellenállás képlete 1 (Ohm törvénye)

Azt állítja Ohm törvénye

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

Tehát a ellenállás az ellátó feszültség és áram aránya.

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

Ellenállás képlet 2 (Teljesítmény és feszültség)

A továbbított teljesítmény az ellátó feszültség és az áram szorzata.

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

Most, ha beírjuk $I = \frac{V}{R}$ a fenti egyenletbe, akkor kapjuk:

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

Így tehát a tétel az ellátozó feszültség négyzetének és a teljesítménynek a hányadosa. Matematikailag,

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

Tételképlet 3 (Teljesítmény és áram)

Tudjuk, hogy $P = V * I$

Helyettesítsük be a következőt: $V = I *R$ a fenti egyenletbe, így kapjuk:

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

Így tehát a tét az áram négyzetének és a teljesítmény aránya. Matematikailag,

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

A Váltakozó és Folyamatos Áramú Tét Különbsége

Van különbség a váltakozó áramú és folyamatos áramú tét között. Röviden ismertetjük ezt.

Váltakozó Áramú Tét

A váltakozó áramú áramkörökben a teljes ellenállás (ami magában foglalja a tétet, induktív reaktanciát és kapacitív reaktanciát) impedanciának nevezzük. Tehát a váltakozó áramú tétet gyakran impedanciának is hívják.

Tét = Impedancia, azaz,

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

A következő képlet adja meg az AC ellenállás vagy impedancia értékét az AC áramkörökben,

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

DC ellenállás

A DC nagysága állandó, azaz nincs frekvencia a DC áramkörökben; ezért a kapacitív reaktancia és a induktív reaktancia a DC áramkörökben nulla.

Ezért csak a vezető vagy drótként használt anyag ellenállása játszik szerepet a DC ellátás esetén.

Így Ohm törvényének megfelelően kiszámíthatjuk a DC ellenállás értékét.

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

Melyik nagyobb, az AC ellenállás vagy a DC ellenállás?

Nincs bőrhatás a DC áramkörökben, mivel a frekvencia a DC ellátásban nulla. Ezért a bőrhatás miatt az AC ellenállás nagyobb, mint a DC ellenállás.

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

Általában az AC ellenállás értéke 1,6-szerese a DC ellenállásnak.

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

Elektromos ellenállás, hőtét és hőmérséklet

Elektromos ellenállás és hőtét

Amikor az elektromos áram (azaz a szabad elektronok áramlása) áthalad egy vezetőn, a mozgó elektronok és a vezető molekulái között valamilyen „súrlódás” lép fel. Ezt a súrlódást elektromos ellenállásnak nevezik.

Így a vezetőnek megadott elektromos energia a súrlódás vagy az elektromos ellenállás miatt hővé alakul. Ez az elektromos ellenállás által keltett hőtét.

Például, ha I amperes áram folyik R ohm ellenállású vezetőn t másodpercig, az általa nyújtott elektromos energia I2Rt joules. Ez az energia hő formájában alakul.

Tehát,

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

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

Ezt a hőhatást használják számos elektromos hőt gyártó berendezés készítésére, mint például egy elektromos fűtő, elektromos tostszárító, elektromos vízforraló, elektromos vas, lötővas, stb. Ezeknek a berendezéseknek az alapelve ugyanaz, azaz, amikor áram folyik nagy ellenállású (hőt gyártó elem) vezetőn, így a szükséges hőt termelik.

A leggyakrabban használt nikkel és króm ötvözet, a nichrome, ellenállása több mint 50-szerese a réz ellenállásának.

A hőmérséklet hatása az elektromos ellenállásra

Az összes anyag ellenállása befolyásolódik a hőmérséklet változásának hatására. A hőmérsékletváltozás hatása a anyagra függően különböző.

Fémek

A tiszta fémek (pl. réz, alumínium, ezüst, stb.) elektromos ellenállása növekszik a hőmérséklet növelésével. Ez az ellenállás-növekedés jelentős a normál hőmérsékleti tartományban. Így, a fémdarabok pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek.

Légyek

A légyek (pl. nichrom, mangánin, stb.) elektromos ellenállása is növekszik a hőmérséklet növelésével. Ez az ellenállás-növekedés irracionális és relatíve kicsi. Így, a légyek alacsony értékű pozitív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek.

Polukonduktori anyagok, elszigetelők és elektroliták

A polukonduktori anyagok, elszigetelők és elektroliták elektromos ellenállása csökken a hőmérséklet növelésével. A hőmérséklet növelése során számos szabad elektron jön létre. Így, az elektromos ellenállás értéke csökken. Tehát, ilyen anyagok negatív hőmérsékleti ellenállási együtthatóval rendelkeznek.

Gyakori kérdések az ellenállásról

Az emberi tested elektromos ellenállása

Az emberi bőr ellenállása magas, de a belső tested részeinek ellenállása alacsony. Amikor az emberi tested száraz, átlagosan magas a hatékonysága, amikor nedves, az ellenállás jelentősen csökken.

Száraz körülmények között, az emberi tested által kínált hatékonyság 100 000 ohm, míg nedves körülmények vagy sérült bőr esetén az ellenállás 1000 ohmra csökken.

Ha nagy feszültségű elektromos energia kerül az emberi bőrére, akkor gyorsan lebontja azt, és a tested által kínált ellenállás 500 ohmra csökken.

Légzet elektromos ellenállása

Tudjuk, hogy bármely anyag elektromos ellenállása függ az adott anyag ellenállásviszkozitásától vagy specifikus ellenállásától. A légzet ellenállásviszkozitása vagy specifikus ellenállása körülbelül $10^6$ és $10^1^5$ $\Omega-m$ a 200 C-nél.

A légzet elektromos ellenállása a légzet képességének mérőszáma, hogy ellenálljon egy elektromos áramnak. A légellenállás a test vezető felületének és a légnövények molekulái közötti ütközések eredménye. A légellenállást befolyásoló két fő tényező a test sebessége és a test keretezeti területe.

A légzet törésmegállapodása vagy dielektrikus ereje 21,1 kV/cm (RMS) vagy 30 kV/cm (csúcs), ami azt jelenti, hogy a légzet elektromos ellenállást biztosít 21,1 kV/cm (RMS) vagy 30 kV/cm (csúcs) felett. Ha a légben lévő elektrosztatikus stressz meghaladja a 21,1 kV/cm (RMS)-t, akkor a légzet törése bekövetkezik; ezzel azt mondhatjuk, hogy a légellenállás nullává válik.

Víz elektromos ellenállása

A víz specifikus ellenállása vagy ellenállásviszkozitása a víz képességének mérőszáma, hogy ellenálljon egy elektromos áramnak, ami függ a vízben oldódó szólaktól.

A tiszta víz magasabb specifikus ellenállás vagy ellenállásviszkozitás értéket mutat, mivel nem tartalmaz ionokat. Amikor szólak oldódik a tiszta vízben, szabad ionok jelennek meg. Ezek az ionok elektromos áramot tudnak vezetni, így az ellenállás csökken.

A magas koncentrációjú oldott szólakkal teli víz alacsonyabb specifikus ellenállást vagy ellenállásviszkozitást mutat, és fordítva. A táblázat alább mutatja a különböző típusú vizet jellemző ellenállásviszkozitás értékeit.

Víz típusai	Ellenállás Ohm-méterben $(\Omega-m)$
Tiszta víz	20 000 000
Tengeri víz	20-25
Légtelenített víz	500 000
Esővíz	20 000
Folyami víz	200
Ivóvíz	2 és 200 között
Ioncsere viz	180 000

Az aranyra jellemző elektrikus ellenállás

Az arany jól vezető anyag, így alacsony ellenállású. Az arany természetes ellenállása, amit az arany specifikus ellenállásának vagy rezisztivitásának nevezünk.

Az arany specifikus ellenállásának vagy rezisztivitásának értéke $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Mi a jelenség, amikor az elektrikus ellenállás nulla?

Amikor az elektrikus ellenállás nulla, ezt a jelenséget szupravezetésnek nevezzük.

Az Ohm törvénye szerint,

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

Ha az elektrikus ellenállás, azaz R = 0, akkor,

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

Tehát, végtelen áram folyik a vezetőn, ha annak ellenállása nulla; ezt a jelenséget szupravezetésnek nevezzük.

Meg mondhatjuk, hogy ha az elektromos ellenállás nulla, akkor a vezetőképessége végtelen.

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

Hogyan hat a ellenállási tényező az ellenállásra?

Ahogy tudjuk, egy vezető anyag ellenállása kifejezhető így:

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

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

Ahol R = a vezető ellenállása

$l$ = a vezető hossza

a = vezető keresztmetszete

$\rho$ = az anyag arányossági konstansát, amit specifikus ellenállásnak vagy az anyag ellenállósságának nevezünk

Ha $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ , akkor

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

Így, egy anyag specifikus ellenállása vagy ellenállóssága az egységnyi hosszúságú és egységnyi keresztmetszetű anyag által nyújtott ellenállás.

Tudjuk, hogy minden vezető anyagnak más-más specifikus ellenállása vagy ellenállóssága van; így, az ellenállás értéke függ a használt vezető anyag hosszúságától és keresztmetszetétől.

Forrás: Electrical4u

Leírás: Tiszteletben tartsa az eredeti tartalmat, a jó cikkek megosztásra méltók, ha sértés esetén lépjen kapcsolatba a törlésre vonatkozó kérelemmel.