“ความต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้า

ถึงเวลาค้นหาว่าแนวต้านคืออะไร ทีนี้ลองนึกภาพโครงตาข่ายคริสตัลธรรมดาดู ดังนั้น... ยิ่งคริสตัลอยู่ใกล้กันมากเท่าใด ประจุก็จะยังคงอยู่ในนั้นมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นการพูด ในภาษาง่ายๆ- ยิ่งมีความต้านทานของโลหะมากเท่าไร อย่างไรก็ตามความต้านทานของโลหะธรรมดาสามารถเพิ่มขึ้นได้ชั่วคราวโดยการให้ความร้อน “ทำไม?” ถาม ใช่ เพราะเมื่อถูกความร้อน อะตอมของโลหะจะเริ่มสั่นสะเทือนอย่างเข้มข้นใกล้กับตำแหน่งที่ตรึงไว้ด้วยพันธะ ดังนั้นประจุที่เคลื่อนที่จะชนกับอะตอมบ่อยขึ้น และดังนั้นจึงจะล่าช้าในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัลบ่อยขึ้นและมากขึ้น รูปที่ 1 แสดงแผนภาพการประกอบแบบเห็นภาพ สำหรับ "ผู้ที่ไม่ได้ฝึกหัด" ซึ่งคุณสามารถดูวิธีการวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามความต้านทานได้ทันที ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าบนหลอดไฟได้ อย่างไรก็ตามหากดังที่เห็นจากรูปแบตเตอรี่ของเรามีแรงดันไฟฟ้าเช่น 15V (โวลต์) และความต้านทานอยู่ที่ 10V "ตกลง" บนนั้นจากนั้น 5V ที่เหลือจะไปที่แสง หลอดไฟ

นี่คือลักษณะของกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด

กฎหมายนี้ระบุว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในทุกส่วนโดยไม่ต้องลงรายละเอียด เหล่านั้น. ในกรณีของเรา 15V = 10V + 5V แต่... หากคุณเจาะลึกรายละเอียดเล็กน้อย คุณต้องรู้ว่าสิ่งที่เราเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่นั้นไม่มีอะไรมากไปกว่ามูลค่าเมื่อผู้ใช้เชื่อมต่ออยู่ (ในกรณีของเรา นี่คือหลอดไฟ + ความต้านทาน) หากคุณถอดหลอดไฟที่มีความต้านทานและวัดค่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะมีค่ามากกว่า 15V เล็กน้อย นี่จะเป็นแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและเรียกว่า EMF ของแบตเตอรี่ - แรงเคลื่อนไฟฟ้า ในความเป็นจริงวงจรจะทำงานดังแสดงในรูปที่ 2 ในความเป็นจริง แบตเตอรี่สามารถจินตนาการได้ว่าเป็นแบตเตอรี่ชนิดอื่นที่มีแรงดันไฟฟ้า 16V ซึ่งมีความต้านทานภายในของตัวเอง Rin ค่าความต้านทานนี้มีขนาดเล็กมากและถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเทคโนโลยีของการผลิต จะเห็นได้จากรูปที่เมื่อเชื่อมต่อโหลด แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ส่วนหนึ่งจะ "คงที่" ที่ความต้านทานภายในและเอาต์พุตจะไม่เป็น 16V อีกต่อไป แต่เป็น 15V เช่น 1B จะถูก “ดูดซับ” โดยความต้านทานภายในของมัน กฎของโอห์มสำหรับวงจรปิดก็ใช้ที่นี่เช่นกัน ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในทุกส่วนของวงจรจะเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ 16V = 1V + 10V + 5V หน่วยของความต้านทานเป็นค่าที่เรียกว่าโอห์ม ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Georg Simon Ohm ซึ่งเกี่ยวข้องกับงานนี้ 1 โอห์ม เท่ากับความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำ (เช่น อาจเป็นหลอดไฟ) ระหว่างปลายซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์เกิดขึ้นที่กระแสตรง 1 แอมแปร์ ในการกำหนดความต้านทานของหลอดไฟจำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าและวัดกระแสในวงจร (ดูรูปที่ 5) จากนั้นหารค่าแรงดันไฟฟ้าผลลัพธ์ด้วยค่าปัจจุบัน (R=U/I) ความต้านทานในวงจรไฟฟ้าสามารถต่อแบบอนุกรมได้ (ปลายของอันแรกกับจุดเริ่มต้นของวินาที - เข้า ในกรณีนี้สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ) และขนานกัน (เริ่มจากจุดเริ่มต้น สิ้นสุดด้วยจุดสิ้นสุด - และในกรณีนี้สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ) ลองพิจารณาทั้งสองกรณีโดยใช้ตัวอย่างของหลอดไฟ - ท้ายที่สุดแล้วไส้หลอดนั้นทำจากทังสเตนนั่นคือ เป็นตัวแทนของการต่อต้าน กรณีของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะแสดงในรูปที่ 3

ผลลัพธ์ที่ได้คือพวงมาลัยที่ทุกคนรู้จัก (และดังนั้นเราจะถือว่ามันเข้าใจได้) ด้วยการเชื่อมต่อเช่นนี้ กระแส I จะเท่ากันทุกที่ ไม่ว่าหลอดไฟเหล่านี้จะเหมือนกันซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันหรือต่างกันก็ตาม เราจะต้องจองทันทีว่าโคมไฟที่:

1. มีการระบุแรงดันและกระแสเดียวกัน (เช่นหลอดไฟจากไฟฉาย)
2. มีการระบุแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟเดียวกัน (คล้ายกับหลอดไฟส่องสว่าง)

ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้า U ของแหล่งพลังงาน "กระจาย" ไปทั่วหลอดไฟทั้งหมดนั่นคือ ยู = U1 + U2 + U3 นอกจากนี้หากหลอดไฟเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟทั้งหมดจะเท่ากัน หากหลอดไฟไม่เท่ากันก็ขึ้นอยู่กับความต้านทานของหลอดไฟแต่ละดวงโดยเฉพาะ ในกรณีแรก แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟแต่ละดวงสามารถคำนวณได้อย่างง่ายดายโดยการหารแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายด้วยจำนวนหลอดไฟทั้งหมด ในกรณีที่สอง คุณต้องเจาะลึกการคำนวณ เราจะพิจารณาทั้งหมดนี้ในงานของส่วนนี้ ดังนั้นเราจึงพบว่าเมื่อเชื่อมต่อตัวนำ (ในกรณีนี้คือหลอดไฟ) แบบอนุกรม แรงดันไฟฟ้า U ที่ปลายวงจรทั้งหมดจะเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของตัวนำ (หลอดไฟ) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม - U = U1 + U2 + U3. ตามกฎของ Omadl ในส่วนของวงจร: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R โดยที่ R1 คือความต้านทานของไส้หลอดของหลอดแรก (ตัวนำ) R2 - อันที่สองและ R3 - อันที่สาม R - อิมพีแดนซ์ของหลอดไฟทั้งหมด การแทนที่ค่า U ด้วย I*R, U1 ด้วย I*R1, U2 ด้วย I*R2, U3 ด้วย I*R3 ในนิพจน์ “U = U1 + U2 +U” เราจะได้ I*R = I*(R1 +R2+R3 ) ดังนั้น R = R1+R2+R3 สรุป: เมื่อตัวนำเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานรวมจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานของตัวนำทั้งหมด สรุป: ผู้บริโภคหลายรายใช้การเชื่อมต่อตามลำดับ (เช่นโคมไฟพวงมาลัยปีใหม่) โดยมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด

กรณีของการเชื่อมต่อตัวนำแบบขนานแสดงในรูปที่ 4

เมื่อตัวนำเชื่อมต่อแบบขนาน จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดจะมี จุดทั่วไปการเชื่อมต่อกับแหล่งที่มา ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟ (ตัวนำ) ทั้งหมดจะเท่ากันไม่ว่าจะออกแบบมาสำหรับหลอดใดและแรงดันไฟฟ้าใดเนื่องจากเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งกำเนิด โดยธรรมชาติแล้วหากหลอดไฟมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแหล่งจ่ายแรงดัน หลอดไฟก็จะไหม้ แต่ปัจจุบันฉันจะเป็น เท่ากับผลรวมกระแสในหลอดไฟทั้งหมดเช่น ฉัน = I1 + I2 + I3 และหลอดไฟอาจมีกำลังต่างกัน - แต่ละหลอดจะใช้กระแสไฟตามที่ออกแบบไว้ สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ถ้าเราจินตนาการถึงปลั๊กไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า 220V แทนที่จะเป็นแหล่งที่มาและแทนที่จะนึกถึงหลอดไฟเราจินตนาการถึงเตารีดที่เชื่อมต่อกับมัน โคมไฟตั้งโต๊ะและที่ชาร์จโทรศัพท์ ความต้านทานของอุปกรณ์แต่ละตัวในวงจรดังกล่าวถูกกำหนดโดยการหารแรงดันไฟฟ้าด้วยกระแสไฟฟ้าที่ใช้... อีกครั้ง ตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร กล่าวคือ

ให้เราระบุข้อเท็จจริงทันทีว่ามีปริมาณที่ตอบแทนความต้านทานและเรียกว่าการนำไฟฟ้า ถูกกำหนดให้เป็น Y ในระบบ SI ถูกกำหนดให้เป็น Cm (Siemens) ค่าผกผันของการต่อต้านหมายความว่า

โดยไม่ต้องสรุปทางคณิตศาสตร์เราจะพูดทันทีว่าเมื่อเชื่อมต่อตัวนำแบบขนาน (ไม่ว่าจะเป็นหลอดไฟเตารีดไมโครเวฟหรือโทรทัศน์) ส่วนกลับของความต้านทานรวมจะเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานของการเชื่อมต่อแบบขนานทั้งหมดที่เชื่อมต่อแบบขนาน ตัวนำเช่น

เมื่อพิจารณาแล้วว่า

บางครั้งในปัญหาพวกเขาเขียน Y = Y1 + Y2 + Y3 มันเป็นเรื่องเดียวกัน นอกจากนี้ยังมีสูตรที่สะดวกกว่าในการค้นหาความต้านทานรวมของความต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานสองตัว เธอมีลักษณะเช่นนี้:

ให้เราสรุป: วิธีการสลับแบบขนานใช้เพื่อเชื่อมต่อหลอดไฟและเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้า

ดังที่เราค้นพบ การชนกันของอิเล็กตรอนอิสระในตัวนำกับอะตอมของโครงตาข่ายคริสตัล ยับยั้งการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า... นี่คือสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ในทิศทางของอิเล็กตรอนอิสระเช่น ดี.ซีถือเป็นสาระสำคัญทางกายภาพของความต้านทานของตัวนำ กลไกความต้านทานต่อกระแสตรงในอิเล็กโทรไลต์และก๊าซมีความคล้ายคลึงกัน สมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุจะกำหนดความต้านทานเชิงปริมาตร ρv ซึ่งเท่ากับความต้านทานระหว่างด้านตรงข้ามของลูกบาศก์ที่มีขอบ 1 เมตร ที่ทำจากวัสดุนี้ ส่วนกลับของความต้านทานต่อปริมาตรเรียกว่าปริมาตรการนำไฟฟ้า และมีค่าเท่ากับ γ = 1/ρv หน่วยของความต้านทานปริมาตรคือ 1 โอห์ม*ม. ค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะของปริมาตรคือ 1 S/m ความต้านทานของตัวนำต่อกระแสตรงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ในกรณีทั่วไปจะสังเกตเห็นการพึ่งพาที่ค่อนข้างซับซ้อน แต่เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงภายในช่วงที่ค่อนข้างแคบ (ประมาณ 200°C) สามารถแสดงได้โดยสูตร:

โดยที่ R2 และ R1 เป็นความต้านทานที่อุณหภูมิ T1 และ T2 ตามลำดับ α คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน เท่ากับการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1°C

แนวคิดที่สำคัญ

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความต้านทานและใช้ในการจำกัดกระแสเรียกว่าตัวต้านทาน ตัวต้านทานแบบปรับได้ (เช่น สามารถเปลี่ยนความต้านทานได้) เรียกว่ารีโอสแตต

องค์ประกอบตัวต้านทานเป็นรูปแบบอุดมคติของตัวต้านทานและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ หรือชิ้นส่วนที่ต้านทานกระแสตรงโดยไม่คำนึงถึง ธรรมชาติทางกายภาพปรากฏการณ์นี้ พวกมันถูกใช้ในการวาดวงจรที่เท่ากันและคำนวณโหมดของมัน เมื่อทำอุดมคติแล้ว กระแสที่ผ่านการเคลือบฉนวนของตัวต้านทาน, เฟรมของรีโอสแตตของลวด ฯลฯ จะถูกละเลย

องค์ประกอบต้านทานเชิงเส้นเป็นวงจรสมมูลสำหรับส่วนใดๆ ของอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้า พารามิเตอร์ของมันคือความต้านทาน R = const R = const หมายความว่าค่าความต้านทานไม่เปลี่ยนแปลง (const หมายถึงค่าคงที่)
หากการพึ่งพากระแสบนแรงดันไฟฟ้าไม่เชิงเส้น วงจรสมมูลจะมีองค์ประกอบต้านทานแบบไม่เชิงเส้นซึ่งระบุโดยคุณลักษณะ I-V แบบไม่เชิงเส้น (คุณลักษณะโวลต์-แอมแปร์) I(U) - อ่านเป็น "และจาก Y" รูปที่ 5 แสดงคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันขององค์ประกอบต้านทานเชิงเส้น (สาย a) และไม่เชิงเส้น (สาย b) ตลอดจนการกำหนดวงจรที่เท่ากัน

ไซต์นี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มีบทความเกี่ยวกับการต่อต้าน ไม่มีทาง! มีแนวคิดพื้นฐานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเป็นทรัพย์สินทางกายภาพด้วย คุณคงรู้จักเพื่อนเหล่านี้อยู่แล้ว:

ความต้านทานคือความสามารถของวัสดุในการรบกวนการไหลของอิเล็กตรอน ดูเหมือนว่าวัสดุจะต้านทาน ขัดขวางการไหลนี้ เหมือนใบเรือฟริเกตที่ต้านลมแรง!

ในโลกนี้ เกือบทุกอย่างมีความสามารถในการต้านทาน อากาศต้านทานการไหลของอิเล็กตรอน น้ำก็ต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนเช่นกัน แต่พวกมันก็ยังทะลุผ่านได้ สายทองแดงยังต้านทานการไหลของอิเล็กตรอน แต่เกียจคร้าน ดังนั้นพวกเขาจึงรับมือกับกระแสแบบนี้ได้ดีมาก

มีเพียงตัวนำยิ่งยวดเท่านั้นที่ไม่มีความต้านทาน แต่นั่นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง เนื่องจากพวกมันไม่มีความต้านทาน เราจึงไม่สนใจพวกมันในปัจจุบัน

โดยวิธีการไหลของอิเล็กตรอนนั้น กระแสไฟฟ้า- คำจำกัดความที่เป็นทางการนั้นดูโอ้อวดมากกว่า ดังนั้นให้ค้นหาด้วยตัวคุณเองในหนังสือที่แห้งแล้งไม่แพ้กัน

ใช่แล้ว อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ความแรงของปฏิกิริยาดังกล่าววัดเป็นโวลต์และเรียกว่าแรงดันไฟฟ้า คุณช่วยบอกฉันได้ไหมว่าอะไรฟังดูแปลก ๆ ? ไม่มีอะไรแปลก อิเล็กตรอนถูกทำให้เครียดและเคลื่อนอิเล็กตรอนตัวอื่นด้วยแรง เรียบง่ายหน่อยแต่หลักการพื้นฐานชัดเจน

มันยังคงพูดถึงอำนาจ กำลังคือเมื่อกระแส แรงดัน และความต้านทานมารวมกันที่โต๊ะเดียวแล้วเริ่มทำงาน จากนั้นพลังจะปรากฏขึ้น - พลังงานที่อิเล็กตรอนสูญเสียเมื่อผ่านการต้านทาน อนึ่ง:

ฉัน = U/RP = U * I

ตัวอย่างเช่น คุณมีหลอดไฟขนาด 60 วัตต์พร้อมสายไฟ คุณเสียบเข้ากับเต้ารับ 220V อะไรต่อไป? หลอดไฟมีความต้านทานต่อการไหลของอิเล็กตรอนที่มีศักยภาพ 220V หากมีการต่อต้านน้อยเกินไป บูม มันก็จะไหม้ ถ้ามันใหญ่เกินไป เส้นใยก็จะเรืองแสงสีจางๆ เลย แต่หาก "ถูกต้อง" หลอดไฟก็จะกินไฟ 60 วัตต์ และเปลี่ยนพลังงานนี้เป็นแสงสว่างและความร้อน

มันอบอุ่น ผลข้างเคียงและเรียกว่า "การสูญเสีย" ของพลังงาน เนื่องจากแทนที่จะส่องสว่างมากขึ้น หลอดไฟจะใช้พลังงานในการให้ความร้อน ใช้มัน หลอดประหยัดไฟ- อย่างไรก็ตามลวดยังมีความต้านทานและหากการไหลของอิเล็กตรอนมากเกินไปก็จะร้อนขึ้นถึงอุณหภูมิที่เห็นได้ชัดเจน คุณสามารถแนะนำให้อ่านหมายเหตุว่าทำไมจึงใช้สายไฟฟ้าแรงสูงได้ที่นี่

ฉันแน่ใจว่าคุณเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับการต่อต้านแล้ว ในเวลาเดียวกัน เราไม่ได้ลงรายละเอียด เช่น ความต้านทานของวัสดุและสูตรต่างๆ เช่น

ที่ไหน ρ - ความต้านทานสารตัวนำ, โอห์ม m, ล— ความยาวตัวนำ, m, a ส— พื้นที่หน้าตัด, ตร.ม.

ภาพเคลื่อนไหวบางส่วนเพื่อทำให้ภาพสมบูรณ์

และเป็นที่ชัดเจนว่าการไหลของอิเล็กตรอนจะแปรผันอย่างไรขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวนำและความหนาของตัวนำ

ความต้านทานไฟฟ้าหมายถึงการต่อต้านใดๆ ที่ตรวจจับกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรปิด ซึ่งทำให้ประจุไฟฟ้าอ่อนลงหรือยับยั้งการไหลของประจุไฟฟ้าอย่างอิสระ

Jpg?x15027" alt="การวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์" width="600" height="490">!}

การวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์

แนวคิดทางกายภาพของการต่อต้าน

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหล อิเล็กตรอนจะไหลเวียนผ่านตัวนำในลักษณะที่เป็นระเบียบตามความต้านทานที่พวกมันเผชิญตลอดทาง ยิ่งความต้านทานต่ำเท่าใด ลำดับที่มีอยู่ในโลกใบเล็กของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่เมื่อความต้านทานสูง พวกมันก็เริ่มชนกันและปล่อยพลังงานความร้อนออกมา ในเรื่องนี้อุณหภูมิของตัวนำจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเสมอเมื่อมีจำนวนมากขึ้นอิเล็กตรอนก็จะยิ่งต้านทานการเคลื่อนที่ของพวกมันมากขึ้นเท่านั้น

วัสดุที่ใช้

โลหะที่รู้จักทั้งหมดมีความทนทานต่อกระแสไฟฟ้าไม่มากก็น้อย รวมถึงตัวนำที่ดีที่สุดด้วย ทองและเงินมีความต้านทานน้อยที่สุดแต่มีราคาแพง ดังนั้นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดคือทองแดงซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูง ในระดับที่เล็กกว่า จะใช้อลูมิเนียม

ความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือลวดนิกโครม (โลหะผสมของนิกเกิล (80%) และโครเมียม (20%) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวต้านทาน

วัสดุตัวต้านทานที่ใช้กันทั่วไปอีกชนิดหนึ่งคือคาร์บอน ความต้านทานคงที่และรีโอสแตตทำมาจากมันเพื่อใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ตัวต้านทานและโพเทนชิโอมิเตอร์แบบคงที่ใช้เพื่อควบคุมค่ากระแสและแรงดันไฟฟ้า เช่น เมื่อควบคุมระดับเสียงและโทนเสียงของเครื่องขยายเสียง

การคำนวณความต้านทาน

ในการคำนวณค่าความต้านทานโหลดสูตรที่ได้มาจากกฎของโอห์มจะใช้เป็นสูตรหลักหากทราบค่ากระแสและแรงดัน:

หน่วยวัดเป็นโอห์ม

สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของตัวต้านทาน ความต้านทานรวมจะหาได้จากการรวมค่าแต่ละค่า:

R = R1 + R2 + R3 + …..

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนานจะใช้นิพจน์:

1/ร = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

จะหาความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟโดยคำนึงถึงพารามิเตอร์และวัสดุในการผลิตได้อย่างไร? มีสูตรต้านทานอีกสูตรหนึ่งสำหรับสิ่งนี้:

R = ρ x l/S โดยที่:

• ล. - ความยาวสายไฟ
• S – ขนาดของหน้าตัด
• ρ – ความต้านทานปริมาตรจำเพาะของวัสดุลวด

Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-600x417.png?.png 600w, https://elquanta ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-768x533..png 792w" ขนาด="(ความกว้างสูงสุด: 600px) 100vw, 600px">

สูตรต้านทาน

สามารถวัดขนาดทางเรขาคณิตของเส้นลวดได้ แต่ในการคำนวณความต้านทานโดยใช้สูตรนี้ คุณจำเป็นต้องทราบค่าสัมประสิทธิ์ ρ

สำคัญ!เอาชนะค่านิยม ความต้านทานปริมาตรได้ถูกคำนวณไว้แล้ว วัสดุที่แตกต่างกันและสรุปเป็นตารางพิเศษ

ค่าสัมประสิทธิ์ช่วยให้คุณสามารถเปรียบเทียบความต้านทานได้ ประเภทต่างๆตัวนำที่อุณหภูมิที่กำหนดตามของพวกเขา คุณสมบัติทางกายภาพไม่รวมมิติ นี้สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอย่าง

ตัวอย่างการคำนวณความต้านทานไฟฟ้าของลวดทองแดงยาว 500 ม.:

1. หากไม่ทราบขนาดหน้าตัดของเส้นลวด คุณสามารถวัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้วยคาลิเปอร์ได้ สมมติว่าเป็น 1.6 มม.
2. เมื่อคำนวณพื้นที่หน้าตัดจะใช้สูตร:

จากนั้น S = 3.14 x (1.6/2)² = 2 มม.²;

1. จากตาราง เราพบค่า ρ สำหรับทองแดงเท่ากับ 0.0172 โอห์ม x ม./มม.²;
2. ตอนนี้ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำที่คำนวณได้จะเป็น:

R = ρ x ลิตร/S = 0.0172 x 500/2 = 4.3 โอห์ม

อีกตัวอย่างหนึ่ง– ลวดนิกโครมที่มีหน้าตัด 0.1 มม. ² ยาว 1 ม.:

1. ตัวบ่งชี้ ρ สำหรับนิกโครมคือ 1.1 โอห์ม x ม./มม.²;
2. R = ρ x ลิตร/S = 1.1 x 1/0.1 = 11 โอห์ม

ตัวอย่างสองตัวอย่างแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าลวดนิกโครมยาวหนึ่งเมตรและมีพื้นที่หน้าตัดเล็กกว่า 20 เท่า มีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่าลวดทองแดง 500 เมตรถึง 2.5 เท่า

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-6-768x381..jpg 960w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

ความต้านทานของโลหะบางชนิด

สำคัญ!ความต้านทานได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน ลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง

ความต้านทาน

ความต้านทานเป็นคำทั่วไปสำหรับความต้านทานที่คำนึงถึงโหลดปฏิกิริยา การคำนวณความต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับเกี่ยวข้องกับการคำนวณความต้านทาน

แม้ว่าตัวต้านทานจะให้ความต้านทานแบบแอคทีฟเพื่อทำงานบางอย่าง แต่ส่วนประกอบที่เกิดปฏิกิริยาเป็นผลพลอยได้ที่โชคร้ายของส่วนประกอบวงจรบางตัว

รีแอกแตนซ์สองประเภท:

1. อุปนัย สร้างขึ้นโดยขดลวด สูตรการคำนวณ:

X (L) = 2π x f x L โดยที่:

• ฉ – ความถี่ปัจจุบัน (Hz)
• L – ตัวเหนี่ยวนำ (H);

1. ตัวเก็บประจุ สร้างโดยตัวเก็บประจุ คำนวณโดยใช้สูตร:

X (C) = 1/(2π x f x C)

โดยที่ C คือความจุ (F)

เช่นเดียวกับคู่ที่ใช้งานอยู่ รีแอกแตนซ์จะแสดงเป็นโอห์ม และยังจำกัดการไหลของกระแสผ่านวงจรอีกด้วย หากวงจรมีทั้งความจุและตัวเหนี่ยวนำ ความต้านทานรวมจะเท่ากับ:

X = X (L) – X (C)

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-3.jpg 622w" size="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

รีแอคแทนซ์แบบแอคทีฟ อุปนัย และคาปาซิทีฟ

สำคัญ!จากสูตรโหลดรีแอกทีฟมีดังนี้ คุณสมบัติที่น่าสนใจ- เมื่อความถี่ของกระแสสลับและความเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น X(L) จะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน ยิ่งความถี่และความจุสูงเท่าใด X (C) ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

การหาความต้านทาน (ซี) ไม่ใช่การเพิ่มส่วนประกอบที่ใช้งานและปฏิกิริยาอย่างง่าย:

Z = √ (R² + X²)

ตัวอย่างที่ 1

ขดลวดในวงจรที่มีกระแสความถี่อุตสาหกรรมมีความต้านทานแบบแอคทีฟ 25 โอห์มและความเหนี่ยวนำ 0.7 H คุณสามารถคำนวณความต้านทาน:

1. X (L) = 2π x f x L = 2 x 3.14 x 50 x 0.7 = 218.45 โอห์ม;
2. Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218.45²) = 219.9 โอห์ม

สีแทน φ = X (L)/R = 218.45/25 = 8.7

มุม φ มีค่าประมาณ 83 องศา

ตัวอย่างที่ 2

มีตัวเก็บประจุที่มีความจุ 100 μF และความต้านทานภายใน 12 โอห์ม คุณสามารถคำนวณความต้านทาน:

1. X (C) = 1/(2π x f x C) = 1/ 2 x 3.14 x 50 x 0.0001 = 31.8 โอห์ม;
2. Z = √ (R² + X (C)²) = √ (12² + 31.8²) = 34 โอห์ม

บนอินเทอร์เน็ตคุณสามารถค้นหาเครื่องคิดเลขออนไลน์เพื่อลดความซับซ้อนในการคำนวณความต้านทานและความต้านทานของวงจรไฟฟ้าทั้งหมดหรือส่วนต่างๆ คุณเพียงแค่ต้องป้อนข้อมูลการคำนวณของคุณและบันทึกผลการคำนวณ

วีดีโอ

โดยการประกอบวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดกระแส ตัวต้านทาน แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ และสวิตช์ จะแสดงได้ว่า ความแรงในปัจจุบัน (ฉัน ) ที่ไหลผ่านตัวต้านทานจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า ( คุณ ) ที่ส่วนท้าย: ไอ-ยู - อัตราส่วนแรงดันต่อกระแส คุณ/ฉัน -มีปริมาณ คงที่.

จึงมี ปริมาณทางกายภาพระบุคุณสมบัติของตัวนำ (ตัวต้านทาน) ที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ปริมาณนี้เรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้าตัวนำหรือเพียงแค่ความต้านทาน การต่อต้านจะแสดงด้วยตัวอักษร ร .

(R) คือปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนแรงดันไฟฟ้า ( คุณ ) ที่ปลายตัวนำถึงความแรงของกระแส ( ฉัน ) ในนั้น R = คุณ/ฉัน - หน่วยต้านทาน – โอห์ม (1 โอห์ม).

หนึ่งโอห์ม- ความต้านทานของตัวนำซึ่งกระแสคือ 1A โดยมีแรงดันไฟฟ้าที่ปลาย 1V: 1 โอห์ม = 1 V / 1 A.

เหตุผลที่ตัวนำมีความต้านทานก็คือการเคลื่อนที่ในทิศทางของประจุไฟฟ้าที่อยู่ในนั้น ป้องกันด้วยไอออนของโครงตาข่ายคริสตัล ทำให้เคลื่อนไหวผิดปกติ ดังนั้นความเร็วของการเคลื่อนที่ในทิศทางของประจุจึงลดลง

ความต้านทานไฟฟ้า

ร ) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาวของตัวนำ ( ล ) แปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัด ( ส ) และขึ้นอยู่กับวัสดุตัวนำ การพึ่งพาอาศัยกันนี้แสดงโดยสูตร: R = p*l/S

ร - นี่คือปริมาณที่แสดงลักษณะของวัสดุที่ใช้ทำตัวนำ มันเรียกว่า ความต้านทานของตัวนำค่าของมันเท่ากับความต้านทานของตัวนำที่มีความยาว 1 มและพื้นที่หน้าตัด 1 ตร.ม.

หน่วยความต้านทานของตัวนำคือ: [p] = 1 0ม. 1 ม. 2 / 1 ม- มักจะวัดพื้นที่หน้าตัดเป็นหน่วย มม. 2ดังนั้นในหนังสืออ้างอิงค่าความต้านทานของตัวนำจะได้รับดังนี้ โอห์ม มดังนั้นใน โอห์ม mm2/m.

คุณสามารถควบคุมกระแสในวงจรได้โดยการเปลี่ยนความยาวของตัวนำและความต้านทานของตัวนำ อุปกรณ์ที่สามารถทำได้เรียกว่า ลิโน่.

ปัจจุบัน ลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของวัสดุก็คือความต้านทานไฟฟ้า ข้อเท็จจริงนี้อธิบายได้ด้วยการแพร่กระจายของเครื่องจักรไฟฟ้า ซึ่งไม่เคยมีมาก่อนในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ ซึ่งบังคับให้เราต้องพิจารณาคุณสมบัติของวัสดุโดยรอบให้แตกต่างออกไป ทั้งของประดิษฐ์และจากธรรมชาติ แนวคิดเรื่อง "ความต้านทานไฟฟ้า" มีความสำคัญพอๆ กับความจุความร้อน ฯลฯ ซึ่งใช้ได้กับทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นน้ำ อากาศ โลหะ หรือแม้แต่สุญญากาศ

ทั้งหมด คนทันสมัยต้องมีความเข้าใจถึงคุณลักษณะของวัสดุนี้ คำถาม "ความต้านทานไฟฟ้าคืออะไร" สามารถตอบได้ก็ต่อเมื่อทราบความหมายของคำว่า "กระแสไฟฟ้า" เท่านั้น เริ่มจากสิ่งนี้กันก่อน...

การสำแดงพลังงานทางวัตถุคืออะตอม ทุกสิ่งประกอบด้วยพวกมัน เชื่อมโยงกันเป็นกลุ่ม แบบจำลองทางกายภาพในปัจจุบันระบุว่าอะตอมเปรียบเสมือนแบบจำลองขนาดเล็กของระบบดาว ตรงกลางคือนิวเคลียสซึ่งมีอนุภาคอยู่ 2 ชนิด คือ นิวตรอนและโปรตอน โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวก ที่ระยะห่างจากนิวเคลียสต่างกัน อนุภาคอื่นๆ—อิเล็กตรอน—ที่มีประจุลบจะหมุนเป็นวงโคจรเป็นวงกลม จำนวนโปรตอนจะสัมพันธ์กับจำนวนอิเล็กตรอนเสมอ ดังนั้นประจุทั้งหมดจึงเป็นศูนย์ ยิ่งวงโคจรของอิเล็กตรอน (วาเลนซ์) อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากเท่าไร แรงดึงดูดที่ยึดอิเล็กตรอนไว้ในโครงสร้างของอะตอมก็จะยิ่งอ่อนลงเท่านั้น

ในเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า สนามแม่เหล็กจะปล่อยโปรตอนออกจากวงโคจร เนื่องจากโปรตอน "ส่วนเกิน" ยังคงอยู่ในโปรตอนที่สูญเสียอิเล็กตรอนไป แรงดึงดูด "ฉีก" เวเลนซ์อิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งออกจากวงโคจรรอบนอกของเพื่อนบ้าน อะตอม. โครงสร้างทั้งหมดของวัสดุมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้ เป็นผลให้การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ (อะตอมที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนอิสระที่มีประจุลบ) ปรากฏขึ้นซึ่งเรียกว่ากระแสไฟฟ้า

วัสดุในโครงสร้างที่อิเล็กตรอนจากวงโคจรด้านนอกสามารถออกจากอะตอมได้ง่ายเรียกว่าตัวนำ มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ นี่คือกลุ่มของโลหะ ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมและทองแดงส่วนใหญ่จะใช้ในการผลิตสายไฟ ตามกฎของโอห์ม กำลังไฟฟ้าคืออัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อความแรงของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน อย่างไรก็ตามในโอมาฮา

เป็นเรื่องง่ายที่จะเดาว่ามีวัสดุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนน้อยมากหรืออะตอมอยู่ห่างจากกันมาก (ก๊าซ) ดังนั้น โครงสร้างภายในไม่สามารถรับประกันการผ่านของกระแสได้ พวกมันเรียกว่าไดอิเล็กทริกและใช้เพื่อป้องกันเส้นนำไฟฟ้าในวิศวกรรมไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าพวกเขาสูงมาก

ทุกคนรู้ดีว่าอิเล็กทริกเปียกเริ่มนำกระแสไฟฟ้า จากข้อเท็จจริงนี้ คำถามที่ว่า "มีความต้านทานไฟฟ้าของน้ำหรือไม่" จึงเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ คำตอบสำหรับสิ่งนี้ขัดแย้งกัน: ทั้งใช่และไม่ใช่ ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้หากไม่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนในวัสดุและโครงสร้างนั้นมีความว่างเปล่ามากกว่าอนุภาค (จำตารางธาตุและไฮโดรเจนโดยมีอิเล็กตรอนตัวเดียวอยู่ในวงโคจร) จากนั้น สภาวะปกติไม่สามารถนำไฟฟ้าได้ น้ำสอดคล้องกับคำอธิบายนี้อย่างสมบูรณ์แบบ นั่นคือการรวมกันของก๊าซสองชนิด ซึ่งเราเรียกว่าของเหลว และแน่นอนว่าเมื่อบริสุทธิ์อย่างสมบูรณ์จากสิ่งสกปรกที่ละลายแล้ว จึงเป็นไดอิเล็กตริกที่ดีมาก แต่เนื่องจากสารละลายเกลือมักมีอยู่ในน้ำในธรรมชาติ จึงมีสารละลายเหล่านี้มาให้ ระดับของมันได้รับผลกระทบจากความอิ่มตัวของสารละลายและอุณหภูมิ นั่นคือสาเหตุที่ไม่สามารถตอบคำถามได้แน่ชัด เนื่องจากน้ำอาจแตกต่างกันได้