Elektrische weerstand: Wat is het?

Electrical4u

Veld: Basis Elektrotechniek

China

Wat is elektrische weerstand?

Weerstand (ook bekend als ohmische weerstand of elektrische weerstand) is een maat voor de tegenstand tegen stroom in een elektrisch circuit. Weerstand wordt gemeten in ohms, aangeduid door de Griekse letter omega (Ω).

Hoe groter de weerstand, hoe groter de barrière tegen de stroom.

Wanneer er een potentiaalverschil wordt toegepast op een geleider, begint de stroom te stromen, of de vrije elektronen beginnen te bewegen. Tijdens het bewegen botsen de vrije elektronen met de atomen en moleculen van de geleider.

Door botsing of belemmering wordt de snelheid van de elektronenstroom of elektrische stroom beperkt. Daarom kunnen we zeggen dat er enige tegenstand is tegen de stroom van elektronen of stroom. Deze tegenstand die een stof biedt aan de stroom van elektrische stroom wordt weerstand genoemd.

De weerstand van geleidende materialen blijkt—

recht evenredig met de lengte van het materiaal
omgekeerd evenredig met de doorsnede van het materiaal
afhankelijk van de aard van het materiaal
Afhankelijk van de temperatuur

Wiskundig kan de weerstand van een geleidend materiaal worden uitgedrukt als,

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

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

Waarbij R = weerstand van de geleider

$l$ = lengte van de geleider

a = doorsnede van de geleider

$\rho$ = evenredigheidsconstante van het materiaal, bekend als specifieke weerstand of weerstandcoëfficiënt van het materiaal

Definitie van 1 Ohm Weerstand

Als een potentiaal van 1 volt wordt toegepast op twee aansluitingen van een geleider en er stroomt een stroom van 1 ampère door, dan wordt de weerstand van die geleider gezegd één ohm te zijn.

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

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

In welke eenheden wordt elektrische weerstand gemeten?

Elektrische weerstand wordt gemeten in (de SI-eenheid voor een weerstand) ohm, en Ω staat ervoor. De eenheid ohm (Ω) is vernoemd naar de grote Duitse natuurkundige en wiskundige Georg Simon Ohm.

In het SI-systeem is een ohm gelijk aan 1 volt per ampère. Dus,

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

Dus, de weerstand wordt ook gemeten in volt per ampère.

Weerstanden worden vervaardigd en gespecificeerd in een breed scala aan waarden. De eenheid ohm wordt normaal gebruikt voor matige weerstandswaarden, maar grote en kleine weerstandswaarden kunnen worden uitgedrukt in milliohm, kiloohm, megaohm, enz.

Daarom worden de afgeleide eenheden van weerstanden gemaakt volgens hun waarden, zoals weergegeven in de onderstaande tabel.

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

Afgelide eenheid van weerstanden

Symbool voor elektrische weerstand

Er worden twee belangrijke circuitsymbolen gebruikt voor elektrische weerstand.

Het meest gebruikte symbool voor een weerstand is een zigzaglijn, die wijdverspreid is in Noord-Amerika. Het andere circuitsymbool voor een weerstand is een klein rechthoekje, dat wijdverspreid is in Europa en Azië, en wordt het internationale weerstands symbool genoemd.

Het circuitsymbool voor weerstanden wordt weergegeven in de afbeelding hieronder.

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

Formule voor elektrische weerstand

De basisformule voor weerstand is:

De relatie tussen Weerstand, Spanning en Stroom (Wet van Ohm)
De relatie tussen Weerstand, Vermogen en Spanning
De relatie tussen Weerstand, Vermogen en Stroom

Deze relaties worden samengevat in de afbeelding hieronder.

Weerstandsformule 1 (Wet van Ohm)

Volgens de wet van Ohm

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

Dus, de weerstand is het verhouding van de aangeboden spanning en stroom.

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

Weerstandsformule 2 (vermogen en spanning)

Het overgebrachte vermogen is het product van de aangeboden spanning en elektrische stroom.

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

Zet nu $I = \frac{V}{R}$ in de bovenstaande vergelijking, dan krijgen we,

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

Zodoende krijgen we dat de weerstand het verhouding is van het kwadraat van de voedingsspanning en de vermogen. Wiskundig,

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

Formule voor Weerstand 3 (Vermogen en Stroom)

We weten dat, $P = V * I$

Stel $V = I *R$ in de bovenstaande vergelijking in, dan krijgen we,

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

Dus krijgen we dat de weerstand het verhouding is van vermogen en het kwadraat van de stroom. Wiskundig,

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

Verschil tussen AC en DC weerstand

Er is een verschil tussen AC-weerstand en DC-weerstand. Laten we dit kort bespreken.

AC Weerstand

De totale weerstand (inclusief weerstand, inductieve reactantie, en capacitieve reactantie) in AC-schakelingen wordt impedantie genoemd. Daarom wordt AC-weerstand ook impedantie genoemd.

Weerstand = Impedantie, dus,

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

De volgende formule geeft de waarde van AC-weerstand of impedantie van AC-schakelingen,

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

DC-weerstand

De grootte van DC is constant, d.w.z. er is geen frequentie in DC-schakelingen; dus capacitaire reactantie en inductieve reactantie in DC-schakelingen zijn nul.

Daarom komt alleen de weerstandswaarde van de geleider of draad in het geding bij DC-toevoer.

Volgens Ohm's wet kunnen we de waarde van DC-weerstand berekenen.

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

Welke is groter: AC-weerstand of DC-weerstand?

Er is geen huidwerking in DC-schakelingen omdat de frequentie in een DC-voeding nul is. Daarom is de AC-weerstand groter dan de DC-weerstand vanwege de huidwerking.

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

Meestal is de waarde van de AC-weerstand 1,6 keer de waarde van de DC-weerstand.

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

Elektrische weerstand, verwarming en temperatuur

Elektrische weerstand en verwarming

Wanneer elektrische stroom (d.w.z. de beweging van vrije elektronen) door een geleider loopt, is er enige 'wrijving' tussen de bewegende elektronen en de moleculen van de geleider. Deze wrijving wordt elektrische weerstand genoemd.

Daardoor wordt de elektrische energie die aan de geleider wordt toegevoerd omgezet in warmte door wrijving of elektrische weerstand. Dit wordt het verwarmings effect van elektrische stroom veroorzaakt door elektrische weerstand genoemd.

Bijvoorbeeld, als er een stroom van I ampères door een geleider met een weerstand van R ohm voor t seconden loopt, is de geleverde elektrische energie I2Rt joules. Deze energie wordt omgezet in warmte.

Dus,

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

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

Deze verhittingseffect wordt gebruikt om veel elektrische verwarmingsapparaten te fabriceren, zoals een elektrische verwarming, broodrooster, waterkoker, strijkijzer, soldeerijzer, enz. Het basisprincipe van deze apparaten is hetzelfde, namelijk dat wanneer elektrische stroom door een hoge weerstand (een verwarmingselement genoemd) loopt, er de benodigde warmte wordt geproduceerd.

Een veel gebruikte legering van nikkel en chroom, genaamd nichrome, heeft een weerstand die meer dan 50 keer zo groot is als koper.

Invloed van temperatuur op elektrische weerstand

De weerstand van alle materialen wordt beïnvloed door de verandering in temperatuur. De invloed van de temperatuurverandering verschilt afhankelijk van het materiaal.

Metalen

De elektrische weerstand van zuivere metalen (bijv. koper, aluminium, zilver, enz.) neemt toe naarmate de temperatuur stijgt. Deze toename in weerstand is aanzienlijk voor het normale temperatuurbereik. Daarom hebben metalen een positieve temperatuurcoëfficiënt van de weerstand.

Legers

De elektrische weerstand van legers (bijv. nichrom, manganine, enz.) neemt ook toe naarmate de temperatuur stijgt. Deze toename in weerstand is onregelmatig en relatief klein. Daarom hebben legers een lage waarde van de positieve temperatuurcoëfficiënt van de weerstand.

Halbleiders, isolatoren en elektrolyten

De elektrische weerstand van halbleiders, isolatoren en elektrolyten neemt af naarmate de temperatuur stijgt. Wanneer de temperatuur stijgt, worden veel vrije elektronen gecreëerd. Hierdoor daalt de waarde van de elektrische weerstand. Daarom hebben dergelijke materialen een negatieve temperatuurcoëfficiënt van de weerstand.

Veelgestelde vragen over weerstand

Elektrische weerstand van het menselijk lichaam

De weerstand van de huid van het menselijk lichaam is hoog, maar de interne lichaamsweerstand is laag. Wanneer het menselijk lichaam droog is, is de gemiddelde effectieve weerstand hoog, en wanneer het nat is, neemt de weerstand aanzienlijk af.

Onder droge omstandigheden biedt het menselijk lichaam een effectieve weerstand van 100.000 ohm, en onder natte omstandigheden of bij beschadigde huid wordt de weerstand teruggebracht tot 1000 ohm.

Als hoge spanning elektrische energie het menselijk lichaam binnendringt, breekt deze snel de huid af, en wordt de door het lichaam geboden weerstand teruggebracht tot 500 ohm.

Elektrische weerstand van lucht

We weten dat de elektrische weerstand van elk materiaal afhankelijk is van de soortelijke weerstand of de specifieke weerstand van dat materiaal. De soortelijke weerstand of specifieke weerstand van lucht ligt rond $10^6$ tot $10^1^5$ $\Omega-m$ bij 200 C.

De elektrische weerstand van lucht is een maat voor de vermogen van lucht om een elektrische stroom te weerstaan. De luchtwrijving is het resultaat van botsingen tussen de voorkant van het object en luchtmoleculen. De twee belangrijkste factoren die de hoeveelheid luchtwrijving beïnvloeden, zijn de snelheid van het object en de doorsnede van het object.

Een doorbraak of diëlektrische sterkte van lucht is 21,1 kV/cm (RMS) of 30 kV/cm (piek), wat betekent dat lucht elektrische weerstand biedt tot 21,1 kV/cm (RMS) of 30 kV/cm (piek). Als de elektrostatische spanning in de lucht boven 21,1 kV/cm (RMS) uitgaat, treedt er een doorbraak van lucht op; dus kunnen we zeggen dat de luchtwrijving nul wordt.

Elektrische weerstand van water

De specifieke weerstand of soortelijke weerstand van water is een maat voor de vermogen van water om een elektrische stroom te weerstaan, wat afhankelijk is van de concentratie van opgeloste zouten in het water.

Zoet water heeft een hogere waarde van specifieke weerstand of soortelijke weerstand, omdat het geen ionen bevat. Wanneer zouten in zuiver water oplossen, worden vrije ionen geproduceerd. Deze ionen kunnen een elektrische stroom geleiden; daardoor neemt de weerstand af.

Water met een hoge concentratie opgeloste zouten zal een lage specifieke weerstand of soortelijke weerstand hebben en vice versa. De onderstaande tabel toont de waarde van de soortelijke weerstand voor verschillende soorten water.

Types van water	Weerstand in Ohm-m $(\Omega-m)$
Zoet water	20.000.000
Zout water	20-25
Gedestilleerd water	500.000
Regenwater	20.000
Rivierwater	200
Drinkwater	2 tot 200
Gedeminaliseerd water	180.000

Elektrische weerstand van koper

Koper is een goede geleider; daarom heeft het een lage weerstandswaarde. De natuurlijke weerstand die koper biedt, wordt de specifieke weerstand of resistentie van koper genoemd.

De waarde van de specifieke weerstand of resistentie van koper is $1.68 * 10^-^8\,\,\Omega-m$ .

Hoe noem je het verschijnsel wanneer de elektrische weerstand nul is?

Wanneer de elektrische weerstand nul is, wordt dit verschijnsel supergeleiding genoemd.

Volgens Ohm's wet,

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

Als de elektrische weerstand, dus R = 0, dan,

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

Dus, er stroomt een oneindige stroom door de geleider als de weerstand van die geleider nul is; dit verschijnsel wordt supergeleiding genoemd.

We kunnen ook zeggen dat als de elektrische weerstand nul is, het geleidingsvermogen oneindig is.

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

Hoe beïnvloedt de soortelijke weerstand de weerstand?

Zoals we weten, kan de weerstand van een geleidend materiaal worden uitgedrukt als,

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

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

Waarbij R = de weerstand van de geleider

$l$ = de lengte van de geleider

a = doorsnede van de geleider

$\rho$ = evenredigheidsconstante van het materiaal, ook bekend als specifieke weerstand of weerstand van het materiaal

Als nu $l = 1\,\,m , a = 1\,\,m^2$ dan

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

De specifieke weerstand of weerstand van een materiaal is dus de weerstand die wordt geboden door de eenheidslengte en de eenheidsdoorsnede van het materiaal.

We weten dat elk geleidend materiaal een verschillende waarde heeft voor de specifieke weerstand of weerstand; daarom hangt de weerstandswaarde af van de lengte en de doorsnede van het gebruikte geleidende materiaal.

Bron: Electrical4u

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is wordt verzocht om te verwijderen.