Električni otpor: Šta je to?

Electrical4u

Polje: Osnovna elektronika

China

Šta je električni otpor?

Otpor (poznat i kao ohmov otpor ili električni otpor) je mera suprotnosti toku struje u električnoj kruni. Otpor se mjeri u omima, simbolizovanim grčkim slovom omega (Ω).

Veći otpor predstavlja veću prepreku za tok struje.

Kada se razlika potencijala primeni na vodilac, počinje da teče struja, odnosno slobodni elektroni počinju da se kreću. Dok se kreću, slobodni elektroni sudaraju sa atomima i molekulama vodila.

Zbog sudara ili prepreke, brzina toka elektrona ili električne struje je ograničena. Stoga možemo reći da postoji neka suprotnost toku elektrona ili struje. Dakle, ova suprotnost koju materija nudi toku električne struje zove se otpor.

Otpor vodilnog materijala se pokazao da je—

direktne proporcije dužini materijala
inverzne proporcije površine preseka materijala
zavisi od prirode materijala
zavisi od temperature

Matematički, otpor vodilnog materijala može se izraziti kao,

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

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

Где R = отпор проводника

$l$ = дужина проводника

a = пресечна површина проводника

$\rho$ = константа пропорционалности материјала позната као специфични отпор или резистивност материјала

Дефиниција 1 Ом отпора

Ако је потенцијал од 1 волт применљан на два извода проводника и ако ток од 1 ампер протиче кроз њега, отпор тог проводника се назива један ом.

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

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

Šta je električni otpor (mjerni jedinice)?

Električni otpor se mjeri u (SI jedinici za otpornik) ohmima, a Ω predstavlja taj jedinicu. Jedinica ohm (Ω) dobio je ime po velikom njemačkom fizičaru i matematičaru Georgu Simonu Ohmu.

U SI sistemu, ohm je jednak 1 volt po amperu. Dakle,

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

Stoga se otpor takođe mjeri u voltima po amperu.

Otpornici se proizvode i specifikuju u širokom opsegu vrednosti. Jedinični om je obično korišćen za umjerene vrednosti otpora, ali velike i male vrednosti otpora mogu biti izražene u milijoomima, kiloomima, megaomima itd.

Stoga su izvedene jedinice otpornika napravljene prema njihovim vrednostima, kao što je prikazano u tabeli 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 otpornika

Simbol električnog otpora

Postoje dva glavna simbola kola koji se koriste za električni otpor.

Najčešći simbol za otpornik je zig-zag linija koja se široko koristi u Sjevernoj Americi. Drugi simbol kola za otpornik je mali pravougaonik koji se široko koristi u Evropi i Aziji, poznat kao međunarodni simbol otpornika.

Simbol kola 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 (Ohmov zakon)
Odnos između otpora, snage i napona
Odnos između otpora, snage i struje

Ovi odnosi su sažeti na slici ispod.

Formula otpora 1 (Ohmov zakon)

Prema Ohmovom zakonu

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

Dakle, otpor je odnos napona i struje.

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

Formula otpora 2 (Snaga i napon)

Prenesena snaga je proizvod napona i električne struje.

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

Sada, stavimo $I = \frac{V}{R}$ u gornju jednačinu dobijamo,

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

Dakle, otpor je odnos kvadrata napona snabdijevanja i snage. Matematički,

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

Formula otpora 3 (snaga i struja)

Znamo da je, $P = V * I$

Ako stavimo $V = I *R$ u gornju jednačinu, dobijamo,

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

Tako dobijamo da je otpor odnos 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 se naziva impedanca. Stoga se AC otpor takođe naziva impedanca.

Otpor = Impedanca, tj.,

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

Sledeća formula daje vrednost AC otpora ili impedancije u AC krugovima

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

DC otpor

Veličina DC je konstantna, tj. ne postoji frekvencija u DC krugovima; stoga su kapacitivna reaktivna otpornost i induktivna reaktivna otpornost u DC krugovima nula.

Zato, kada se primeni DC snabdevanje, u igru dolazi samo vrednost otpora voda ili provodnika.

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

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

Koji je veći AC otpor ili DC otpor?

U DC kružnicima ne postoji skin efekat jer je frekvencija u DC snabdevanju nula. Stoga je AC otpornost veća u odnosu na DC otpornost zbog skin efekta.

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

Obično, vrednost AC otpornosti iznosi 1,6 puta vrednost DC otpornosti.

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

Električni otpor topljenje i temperatura

Električni otpor i zagrevanje

Kada električna struja (tj. tok slobodnih elektrona) prođe kroz vodilac, postoji neko 'trenje' između pokretnih elektrona i molekula vodioca. Ovo trenje se naziva električni otpor.

Tako, električna energija koja se isporučuje vodiocu pretvara se u toplotu zbog trenja ili električnog otpora. Ovo se naziva zagrevajući efekat električne struje proizveden od strane električnog otpora.

Na primer, ako struja I ampera teče kroz vodilac sa otporom R ohma t sekundi, električna energija koja se isporučuje iznosi I2Rt džula. Ova energija se pretvara u toplotu.

Dakle,

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

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

Ovaj toplinski efekat koristi se za proizvodnju mnogih toplinskih električnih uređaja, kao što su električni grijaljka, električni toster, električni čajnik, električni đubre, žveklar i slično. Osnovni princip ovih uređaja je isti, tj. kada električna struja teče kroz visoki otpor (nazvan toplinskim elementom), proizvodi se potrebna toplota.

Najčešće korišćen legura nikl i hrom, nazvana nihrom, ima otpor veći od 50 puta nego bakar.

Uticaj temperature na električni otpor

Otpor svih materijala podrazumeva uticaj promene temperature. Uticaj promene temperature razlikuje se zavisno o materijalu.

Metalovi

Електрични отпор чистих метала (нпр. бакар, алуминијум, сребро итд.) повећава се са повећањем температуре. Ово повећање отпора је велико у обичном опсегу температура. Стога, метали имају позитиван температурни коефицијент отпора.

Легуре

Електрични отпор легура (нпр. нихром, манганин итд.) такође се повећава са повећањем температуре. Ово повећање отпора је неправилно и релативно мало. Стога, легуре имају ниску вредност позитивног температурног коефицијента отпора.

Полупроводници, изолатори и електролити

Електрични отпор полупроводника, изолатора и електролита смањује се са повећањем температуре. Када се температура повећа, ствара се много слободних електрона. Због тога долази до пада вредности електричног отпора. Стога, такви материјали имају негативан температурни коефицијент отпора.

Честа питања о отпору

Електрични отпор људског тела

Отпор коже људског тела је висок, али унутрашњи отпор тела је низак. Када је људско тело суво, његов просечан ефективни отпор је висок, а када је мокро, отпор се значајно смањује.

У сувим условима, ефективни отпор који пружа људско тело је 100.000 ома, а у мокрим условима или код оштећене коже, отпор се смањује на 1000 ома.

Ако високонапонска електрична енергија доспе у људску кожу, она брзо уништава људску кожу, а отпор који пружа тело смањује се на 500 ома.

Električni otpor vazduha

Znamo da električni otpor bilo kog materijala zavisi od specifičnog otpora ili rezistiviteta tog materijala. Specifični otpor ili rezistivitet vazduha iznosi oko $10^6$ do $10^1^5$ $\Omega-m$ pri 200 C.

Električni otpor vazduha meri sposobnost vazduha da se suprotstavlja električnom toku. Otpor vazduha je posledica sudara između vodeće površine objekta i molekula vazduha. Dva glavna faktora koji utiču na količinu otpora vazduha su brzina objekta i poprečni presek objekta.

Prekid ili dielektrička snaga vazduha iznosi 21.1 kV/cm (RMS) ili 30 kV/cm (vrh), što znači da vazduh pruža električni otpor do 21.1 kV/cm (RMS) ili 30 kV/cm (vrh). Ako elektrostatički napon u vazduhu premaši 21.1 kV/cm (RMS), dolazi do prekida vazduha; dakle, možemo reći da se otpor vazduha svede na nulu.

Električni otpor vode

Specifični otpor ili rezistivitet vode meri sposobnost vode da se suprotstavlja električnom toku, što zavisi od koncentracije razotopljene soje u vodi.

Čista voda ima veću vrednost specifičnog otpora ili rezistiviteta jer ne sadrži one. Kada se soje razotoplju u čistoj vodi, nastaju slobodni joni. Ovi joni mogu provoditi električni tok; stoga se otpor smanjuje.

Voda sa visokom koncentracijom razotopljene soje će imati nizak specifični otpor ili rezistivitet i obrnuto. Tabela ispod pokazuje vrednosti rezistiviteta 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
Kiša	20.000
Rečna voda	200
Pitka voda	2 do 200
Dejonizovana voda	180.000

Električni otpor bakra

Bakar je dobar vodilac; stoga ima nisku vrijednost otpora. Prirodni otpor koji bakar nudi poznat je kao specifični otpor ili rezistivnost bakra.

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

Kako se naziva fenomen kada je električni otpor jednak nuli?

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

Prema Ohmovom zakonu,

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

Ako je električni otpor, tj. R = 0, onda,

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

Stoga, beskonačan tok struje teče kroz vodilac ako je otpor tog vodilca jednak nuli; taj fenomen se naziva superprovodljivost.

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

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

Kako otpornost materijala utiče na otpor?

Kao što znamo, otpor vodljivog materijala može se izraziti kao,

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

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

Gde je R = otpor vodiča

$l$ = dužina vodiča

a = presek površine vodilja

$\rho$ = konstanta proporcionalnosti 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 pruža jedinica dužine i jedinica preseka površine materijala.

Znamo da svaki vodići materijal ima različitu vrednost specifičnog otpora ili rezistivnosti; stoga, vrednost otpora zavisi od dužine i površine korišćenog vodića.

Izvor: Electrical4u

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vale deljenje, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molim kontaktirati za brisanje.