Rintangan Elektrik: Apakah itu?

Electrical4u

Medan: Elektrik Asas

China

Apakah Rintangan Elektrik?

Rintangan (juga dikenali sebagai rintangan ohm atau rintangan elektrik) adalah ukuran penentangan terhadap aliran arus dalam litar elektrik. Rintangan diukur dalam ohm, disimbolkan oleh huruf Yunani omega (Ω).

Semakin besar rintangan, semakin besar penghalang terhadap aliran arus.

Apabila beza keupayaan dikenakan kepada konduktor, arus mula mengalir, atau elektron bebas mula bergerak. Semasa bergerak, elektron bebas bertembung dengan atom dan molekul konduktor.

Kerana tabrakan atau halangan, kadar aliran elektron atau arus elektrik dibatasi. Oleh itu, kita boleh katakan bahawa ada beberapa penentangan terhadap aliran elektron atau arus. Jadi, penentangan yang ditawarkan oleh bahan terhadap aliran arus elektrik dipanggil rintangan.

Rintangan bahan konduksi didapati—

berkadaran langsung dengan panjang bahan
berkadaran songsang dengan luas keratan rentas bahan
bergantung pada sifat bahan
Bergantung pada suhu

Secara matematik, rintangan bahan konduksi boleh diungkapkan sebagai,

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

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

Di mana R = rintangan penghantar

$l$ = panjang penghantar

a = luas keratan rentas penghantar

$\rho$ = pemalar nisbah bahan yang dikenali sebagai rintangan spesifik atau resistiviti bahan tersebut

Pengertian 1 Ohm Rintangan

Jika potensi 1 volt dikenakan di antara dua utas penghantar dan jika arus 1 amper mengalir melaluinya, rintangan penghantar tersebut dikatakan satu ohm.

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

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

Apakah Unit Pengukuran Rintangan Elektrik?

Rintangan elektrik diukur dalam (unit SI untuk resistor) ohm, dan Ω mewakili ia. Unit ohm (Ω) dinamakan sempena ahli fizik dan ahli matematik Jerman yang hebat, Georg Simon Ohm.

Dalam sistem SI, satu ohm bersamaan dengan 1 volt per ampere. Oleh itu,

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

Oleh itu, rintangan juga diukur dalam volt per ampere.

Penghambat dibuat dan ditentukan dalam julat nilai yang luas. Unit ohm biasanya digunakan untuk nilai rintangan sederhana, tetapi nilai rintangan yang sangat besar dan kecil boleh dinyatakan dalam miliohm, kiloohm, megaohm, dll.

Oleh itu, unit terbitan penghambat dibuat mengikut nilai mereka, seperti yang ditunjukkan dalam jadual di bawah.

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

Unit Terbitan Penolak

Simbol Rintangan Elektrik

Terdapat dua simbol litar utama yang digunakan untuk rintangan elektrik.

Simbol paling biasa untuk penolak adalah garis zig-zag yang secara meluas digunakan di Amerika Utara. Simbol litar lain untuk penolak adalah segi empat kecil yang secara meluas digunakan di Eropah dan Asia, dikenali sebagai simbol penolak antarabangsa.

Simbol litar untuk penolak ditunjukkan dalam imej di bawah.

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

Rumus Rintangan Elektrik

Rumus asas untuk rintangan adalah:

Hubungan antara Rintangan, Voltan, dan Arus (Hukum Ohm)
Hubungan antara Rintangan, Kuasa, dan Voltan
Hubungan antara Rintangan, Kuasa, dan Arus

Hubungan-hubungan ini diringkaskan dalam imej di bawah.

Rumus Rintangan 1 (Hukum Ohm)

Menurut hukum Ohm

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

Oleh itu, rintangan adalah nisbah voltan bekalan dan arus.

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

Formula Rintangan 2 (Kuasa dan Voltan)

Kuasa yang dipindahkan adalah hasil darab voltan bekalan dan arus elektrik.

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

Sekarang, masukkan $I = \frac{V}{R}$ ke dalam persamaan di atas, kita mendapatkan,

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

Oleh itu, kita mendapatkan bahawa rintangan adalah nisbah voltan kuasa dan daya. Secara matematik,

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

Formula Rintangan 3 (Daya dan Arus)

Kita tahu bahawa, $P = V * I$

Masukkan $V = I *R$ ke dalam persamaan di atas, kita mendapatkan,

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

Oleh itu, kita mendapatkan bahawa rintangan adalah nisbah kuasa dan kuasa dua arus. Secara matematik,

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

Perbezaan antara Rintangan AC dan DC

Terdapat perbezaan antara rintangan AC dan DC. Mari kita perbincangkan ini secara ringkas.

Rintangan AC

Rintangan keseluruhan (termasuk rintangan, reaktans induktif, dan reaktans kapasitif) dalam litar AC dipanggil impedans. Oleh itu, rintangan AC juga dipanggil impedans.

Rintangan = Impedans iaitu,

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

Rumus berikut memberikan nilai rintangan atau impedans litar AC,

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

Rintangan DC

Magnitude DC adalah tetap, iaitu, tiada frekuensi dalam litar DC; oleh itu, reaktans kapasitif dan reaktans induktif dalam litar DC adalah sifar.

Oleh itu, hanya nilai rintangan konduktor atau wayar yang bermain apabila dikenakan bekalan DC.

Dengan demikian, mengikut undang-undang Ohm, kita boleh mengira nilai rintangan DC.

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

Manakah yang Lebih Besar Rintangan AC atau Rintangan DC?

Tiada kesan kulit dalam litar DC kerana frekuensi dalam bekalan DC adalah sifar. Oleh itu, rintangan AC lebih tinggi berbanding rintangan DC disebabkan oleh kesan kulit.

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

Biasanya, nilai rintangan AC adalah 1.6 kali nilai rintangan DC.

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

Rintangan Elektrik Pemanasan dan Suhu

Rintangan Elektrik dan Pemanasan

Apabila arus elektrik (iaitu aliran elektron bebas) melalui konduktor, terdapat beberapa 'geseran' antara elektron yang bergerak dan molekul-molekul konduktor. Geseran ini dirujuk sebagai rintangan elektrik.

Oleh itu, tenaga elektrik yang dibekalkan kepada konduktor diubah menjadi haba disebabkan geseran atau rintangan elektrik. Ini dikenali sebagai kesan pemanasan arus elektrik yang dihasilkan oleh rintangan elektrik.

Sebagai contoh, jika arus I amper mengalir melalui konduktor dengan rintangan R ohm selama t saat, energi elektrik yang disediakan adalah I2Rt joule. Energi ini diubah dalam bentuk haba.

Oleh itu,

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

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

Efek pemanasan ini digunakan untuk memproduksi banyak peralatan elektrik pemanas seperti pemanas elektrik, pemanggang roti elektrik, ketel elektrik, setrika elektrik, solder listrik, dan lain-lain. Prinsip dasar dari peralatan ini sama, yaitu ketika arus listrik mengalir melalui hambatan tinggi (disebut elemen pemanas), ia menghasilkan panas yang diperlukan.

Salah satu paduan nikel dan kromium yang paling umum digunakan bernama nichrome memiliki hambatan lebih dari 50 kali tembaga.

Pengaruh Suhu terhadap Rintangan Elektrik

Rintangan semua bahan dipengaruhi oleh perubahan suhu. Efek perubahan suhu berbeda tergantung pada bahan tersebut.

Logam

Rintangan elektrik logam tulen (contohnya, kuprum, aluminium, perak, dll.) meningkat apabila suhu meningkat. Kenaikan rintangan ini adalah besar untuk julat suhu biasa. Oleh itu, logam mempunyai pekali suhu rintangan positif yang tinggi.pekali suhu rintangan.

Alloy

Rintangan elektrik alloy (contohnya, nichrome, manganin, dll.) juga meningkat apabila suhu meningkat. Kenaikan rintangan ini tidak beratur dan relatif kecil. Oleh itu, alloy mempunyai nilai pekali suhu rintangan positif yang rendah.

Semikonduktor, Pengasing Elektrik & Elektrolit

Rintangan elektrik semikonduktor, pengasing elektrik & elektrolit menurun apabila suhu meningkat. Apabila suhu meningkat, banyak elektron bebas dicipta. Oleh itu, terdapat penurunan dalam nilai rintangan elektrik. Oleh itu, bahan-bahan seperti ini mempunyai pekali suhu rintangan negatif.

Soalan Lazim tentang Rintangan

Rintangan Elektrik Badan Manusia

Rintangan kulit badan manusia adalah tinggi, tetapi rintangan dalaman badan adalah rendah. Apabila badan manusia kering, rintangan efektif purata adalah tinggi, dan apabila basah, rintangan berkurang secara substansial.

Dalam keadaan kering, rintangan efektif yang ditawarkan oleh badan manusia adalah 100,000 ohm, dan dalam keadaan basah atau kulit yang pecah, rintangan berkurang kepada 1000 ohm.

Jika tenaga elektrik voltan tinggi masuk ke dalam kulit manusia, ia akan dengan cepat merosakkan kulit manusia, dan rintangan yang ditawarkan oleh badan berkurang kepada 500 ohm.

Rezistansi Elektrik Udara

Kita tahu bahawa rezistansi elektrik sebarang bahan bergantung pada resistiviti atau rintangan spesifik bahan tersebut. Resistiviti atau rintangan spesifik udara adalah kira-kira $10^6$ hingga $10^1^5$ $\Omega-m$ pada 200 C.

Rezistansi elektrik udara adalah ukuran keupayaan udara untuk menolak arus elektrik. Rintangan udara adalah hasil dari perlanggaran antara permukaan utama objek dan molekul udara. Dua faktor utama yang mempengaruhi jumlah rintangan udara adalah kelajuan objek dan luas keratan rentas objek.

Daya putus atau kekuatan dielektrik udara adalah 21.1 kV/cm (RMS) atau 30 kV/cm (puncak), yang bermaksud udara memberikan rintangan elektrik hingga 21.1 kV/cm (RMS) atau 30 kV/cm (puncak). Jika tekanan elektrostatik dalam udara melebihi 21.1 kV/cm (RMS), terjadi daya putus udara; oleh itu, kita boleh mengatakan bahawa rintangan udara menjadi sifar.

Rezistansi Elektrik Air

Resistiviti atau rintangan spesifik air adalah ukuran keupayaan air untuk menolak arus elektrik, yang bergantung pada kepekatan garam yang terlarut dalam air.

Air murni mempunyai nilai resistiviti atau rintangan spesifik yang lebih tinggi kerana ia tidak mengandungi ion. Apabila garam larut dalam air murni, ion bebas dihasilkan. Ion-ion ini boleh mengalirkan arus elektrik; oleh itu, rintangan berkurang.

Air dengan kepekatan garam terlarut yang tinggi akan mempunyai resistiviti atau rintangan spesifik yang rendah dan sebaliknya. Jadual di bawah menunjukkan nilai resistiviti untuk pelbagai jenis air.

Jenis air	Resistiviti dalam Ohm-m $(\Omega-m)$
Air Suci	20,000,000
Air Laut	20-25
Air Distil	500,000
Air Hujan	20,000
Air Sungai	200
Air Minum	2 hingga 200
Air Deionized	180,000

Rintangan Elektrik Tembaga

Tembaga adalah konduktor yang baik; oleh itu ia mempunyai nilai rintangan yang rendah. Rintangan semula jadi yang ditawarkan oleh tembaga dikenali sebagai rintangan spesifik atau resistiviti tembaga.

Nilai rintangan spesifik atau resistiviti tembaga adalah $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Apakah Fenomena Apabila Rintangan Elektrik Sama dengan Sifar?

Apabila rintangan elektrik sifar, fenomena ini dipanggil superkonduktiviti.

Menurut hukum Ohm,

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

Jika rintangan elektrik iaitu R = 0 maka,

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

Oleh itu, arus yang tak terhingga mengalir melalui konduktor jika rintangan konduktor tersebut sifar; fenomena ini dikenali sebagai superkonduktiviti.

Kita juga boleh mengatakan bahawa jika rintangan elektrik adalah sifar, ia mempunyai konduktiviti yang tak terhingga.

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

Bagaimana Rintanganan Mempengaruhi Rintangan?

Seperti yang kita tahu, rintangan bahan penghantar boleh dinyatakan sebagai,

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

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

Di mana R = rintangan penghantar

$l$ = panjang penghantar

a = luas keratan rentas konduktor

$\rho$ = pemalar nisbah bahan yang dikenali sebagai rintangan spesifik atau kekakuan bahan

Sekarang, jika $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ maka

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

Oleh itu, rintangan spesifik atau kekakuan bahan adalah rintangan yang ditawarkan oleh panjang unit dan luas keratan rentas unit bahan tersebut.

Kita tahu bahawa setiap bahan penghantar mempunyai nilai rintangan spesifik atau kekakuan yang berbeza; oleh itu, nilai rintangan bergantung pada panjang dan luas bahan penghantar yang digunakan.

Sumber: Electrical4u

Pernyataan: Hormati asal, artikel yang baik berharga dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk menghapus.