Električni otpor- fizička veličina koja karakterizira svojstva provodnika da spriječi prolaz električne struje i jednaka je odnosu napona na krajevima vodiča i jačine struje koja teče kroz njega.
Otpor za kola naizmjenične struje i za naizmjenična elektromagnetna polja opisan je konceptima impedanse i karakteristične impedanse. Otpor (otpornik) se također naziva radio komponenta dizajnirana da uvede aktivni otpor u električne krugove.
Otpor (često označen slovom R ili r) se smatra, u određenim granicama, konstantnom vrijednošću za dati provodnik; može se izračunati kao
R = U I , (\displaystyle R=(\frac (U)(I)),) R - otpor, Ohm;U je razlika električnih potencijala (napon) na krajevima vodiča, V;
1 / 5
I je jačina struje koja teče između krajeva vodiča pod utjecajem razlike potencijala, A.
Enciklopedijski YouTube
✪ 8 razreda - 129. Rad i snaga električne struje
✪ Lekcija 358. Aktivni otpor u kolu naizmjenične struje. RMS vrijednost struje i napona
✪ Lekcija 305. Električna struja u poluvodičima. Intrinzična provodljivost i provodljivost nečistoća.
✪ Lekcija 296. Temperaturna zavisnost otpora metala. Superprovodljivost
✪ 8 časova - 110. Električno kolo i njegove komponente
- Titlovi Jedinice i dimenzije
- stat (u SGSE i Gausovom sistemu, 1 statΩ = (10 9
−2) /cm = 898,755,178,736,818 Ohm (tačno) ≈ 8,98755·10 11 Ohm, jednako otporu provodnika kroz koji teče struja od 1 stamp pod naponom od 1 statvolt); abom (u SGSM, 1 abΩ = 1·10 −9 Ohm = 1 nanoom, jednako otporu provodnika kroz koji teče struja od 1 abamp pod naponom od 1 abvolta). Dimenzija otpora u SGSE i Gaussovom sistemu je jednaka TL−1 (odnosno, poklapa se sa dimenzijom obrnute brzine, s/cm), u SGSM -
LT
−1 (odnosno, poklapa se sa dimenzijom brzine, cm/s).
Recipročna veličina u odnosu na otpor je električna provodljivost, čija je mjerna jedinica u SI sistemu siemens (1 Sm = 1 Ohm −1), u SGSE (i Gausovom) sistemu staticsiemens i u SGSM - absiemens. Fizika fenomena Visoka električna provodljivost metala je zbog činjenice da oni sadrže veliki broj, formiran od valentnih elektrona atoma metala koji ne pripadaju određenom atomu. Električna struja u metalu nastaje pod utjecajem vanjskog električnog polja, koje uzrokuje uređeno kretanje elektrona. Elektroni koji se kreću pod uticajem polja se raspršuju na nehomogenostima jonske rešetke (nečistoće, defekti rešetke, kao i poremećaji periodične strukture povezane sa termičkim vibracijama jona). U tom slučaju elektroni gube zamah, a energija njihovog kretanja se pretvara u unutrašnja energija kristalnu rešetku, što dovodi do zagrijavanja vodiča kada kroz njega prolazi električna struja.
Specifični otpor je skalarna fizička veličina, numerički jednaka otporu homogenog cilindričnog vodiča jedinične dužine i jedinične površine poprečnog presjeka.
Otpor metala opada sa padom temperature; na temperaturama reda od nekoliko kelvina, otpor većine metala i legura teži ili postaje jednak nuli (efekat supravodljivosti). Naprotiv, otpor poluvodiča i izolatora raste kako temperatura pada (u određenom rasponu). Otpor se također mijenja kako se povećava struja/napon koji teče kroz provodnik/poluvodič.
Ovisnost otpora o materijalu, dužini i površini poprečnog presjeka vodiča
U metalu, mobilni nosioci naboja su slobodni elektroni. Možemo pretpostaviti da se u svom haotičnom kretanju ponašaju kao molekuli plina. Stoga se u klasičnoj fizici slobodni elektroni u metalima nazivaju elektronskim plinom i, u prvoj aproksimaciji, vjeruje se da se na njih primjenjuju zakoni uspostavljeni za idealni plin.
Gustoća elektronskog plina i struktura kristalne rešetke zavise od vrste metala. Stoga otpor provodnika mora ovisiti o vrsti njegove tvari. Osim toga, mora ovisiti i o dužini vodiča, njegovoj površini poprečnog presjeka i temperaturi.
Utjecaj poprečnog presjeka provodnika na njegov otpor objašnjava se činjenicom da kako se poprečni presjek smanjuje, protok elektrona u provodniku pri istoj jakosti struje postaje gušći, pa stoga interakcija elektrona sa česticama materija u provodniku postaje jača.
Otpor je fizička veličina koja karakterizira svojstva tijela (predmeta) da spriječi prolaz električne struje. Otpor je u određenoj mjeri sličan sili trenja koja se javlja kada se tijelo kreće duž određene površine. Otpor se mjeri u omima (Ohm): 1 Ohm = 1 V (volti, napon) / 1 A (amp, struja). Otpor se mjeri pomoću ohmmetra ili digitalnog ili analognog multimetra.
Koraci
Mjerenje otpora digitalnim multimetrom
-
Jednom sondom dodirnite jedan terminal elementa, a drugom sondom suprotni terminal elementa. Pričekajte da se brojevi na indikatoru prestanu mijenjati i zapišite prikazani broj, a to je vrijednost otpornika.
- Na primjer, ako mjerač prikazuje "0,6", a njegov gornji desni kut prikazuje "MΩ", tada je vrijednost otpornika 0,6 MΩ.
-
Isključite multimetar. Kada završite sa mjerenjem otpora otpornika, isključite multimetar i odspojite sonde.
Mjerenje otpora analognim multimetrom
-
Odaberite element čiji otpor želite izmjeriti. Da biste dobili tačan rezultat, izmjerite otpor svakog elementa kruga (kruga). Da biste to učinili, ili uklonite element iz kruga ili izmjerite otpor prije spajanja elementa u krug. Mjerenje otpora elementa spojenog na strujno kolo može dovesti do netočnih rezultata zbog utjecaja drugih elemenata.
Povežite sonde multimetra na odgovarajuće konektore. Većina multimetara ima dvije sonde - crnu i crvenu, kao i nekoliko konektora koji su dizajnirani za mjerenje različitih veličina - otpora, napona ili struje. U pravilu, konektori dizajnirani za mjerenje otpora označeni su slovima "COM" (engleski "common" - standard) i grčkim slovom Ω (omega), što je simbol mjerne jedinice oma.
- Spojite crni vod na utičnicu sa oznakom "COM", a crveni kabl sa utičnicom sa oznakom "Ohm".
-
Uključite multimetar i postavite opseg mjerenja. Otpor elementa može se kretati od nekoliko oma (1 ohm) do nekoliko megaoma (1.000.000 oma). Za primanje tačne rezultate Postavite raspon vrijednosti otpora koji odgovara odabranom elementu. Neki digitalni multimetri postavljaju ovaj raspon automatski, dok drugi to rade ručno. Ako znate u kojem rasponu se nalazi otpor odabranog elementa, postavite odgovarajući raspon; V inače odredite opseg pokušajem i greškom.
- Ako ne znate raspon, prvo postavite srednji raspon; Obično je ovaj raspon 0-20 kOhm.
- Jednom sondom dodirnite jedan terminal elementa (otpornika), a drugom sondom dodirnite suprotni terminal elementa.
- Strelica indikatora će se početi kretati duž skale i zaustaviti se na određenom broju, što ukazuje na vrijednost otpora elementa.
- Ako se igla pomakne do maksimalne granice opsega ( lijevoj strani), suzite navedeni raspon, resetirajte multimetar (postavite iglu na nulu) i ponovite mjerenje.
- Ako se igla pomiče prema ograničenju minimalnog raspona (desna strana), proširite navedeni raspon, resetirajte multimetar na nulu i ponovite mjerenje.
- Analogne multimetre treba resetirati nakon svake promjene opsega. Da biste to učinili, dodirnite jednu sondu s drugom kako biste izazvali kratki spoj. Ako igla ne dostigne nulu, podesite njen položaj pomoću posebnog regulatora („Ohm regulator“ ili „Zero control“).
-
Dodirnite kablove multimetra do terminala otpornika čiji otpor želite da izmerite. Jednom sondom dodirnite jedan terminal elementa, a drugom sondom suprotni terminal elementa. Strelica će se početi pomicati s desna na lijevo - minimalna vrijednost otpora (desno) je nula, a maksimalna vrijednost (lijevo) je 2000 Ohma (2 kOhma). Analogni multimetar ima više skala, pa potražite vrijednost otpora na skali označenoj s "Ω" (Ohm).
- Kako se vrijednosti povećavaju, brojevi na skali će se zbližavati. Stoga je postavljanje ispravnog raspona ključno za dobijanje tačnih očitavanja.
-
Definicija otpora. Dodirom stezaljki otpornika sondama, igla će se zaustaviti negdje na sredini skale. Obavezno pročitajte vrijednost sa skale označene sa "Ω" (om); Zapišite broj na koji pokazuje strelica - to je vrijednost otpora otpornika.
- Na primjer, ako je raspon koji postavite 0-10 oma, a strelica se zaustavi na broju 9, tada je otpor elementa 9 oma.
-
Postavite maksimalni raspon napona. Kada završite s korištenjem multimetra, ispravno ga isključite. Da biste to učinili, postavite maksimalni raspon napona kako biste izbjegli oštećenje uređaja ako sljedeći put vi (ili neko drugi) ćete zaboraviti da biste trebali postaviti raspon na prvom mjestu. Isključite multimetar i odspojite sonde.
Dobivanje tačnih rezultata mjerenja
-
Izmjerite otpor elementa bez napona. Struja koja prolazi kroz krug negativno će utjecati na točnost očitavanja multimetra, jer utječe na vrijednost otpora otpornika. Osim toga, dodatni napon može oštetiti multimetar (pa se ne preporučuje mjerenje otpora baterije ili akumulatora).
- Prilikom mjerenja otpora kondenzatora u kolu, prvo ga morate isprazniti. Multimetar će napuniti ispražnjeni kondenzator, što će dovesti do kratkotrajnih skokova u očitanjima uređaja.
Izmjerite otpor kada elementi nisu spojeni na kolo. Ako je otpornik spojen na krug, tada će njegova vrijednost otpora biti netočna, jer multimetar mjeri ne samo otpor otpornika koji vam je potreban, već i otpor drugih otpornika uključenih u krug. Međutim, ponekad je potrebno izmjeriti otpor otpornika spojenog na strujni krug.
-
Fizika je puna pojmova koje je teško zamisliti. Upečatljiv primjer za to je tema o struji. Gotovo sve pojave i pojmovi koji se tamo nalaze teško je vidjeti ili zamisliti.
Šta je električni otpor? odakle dolazi? Zašto nastaje napetost? A zašto struja ima snagu? Pitanja su beskrajna. Vrijedi razumjeti sve po redu. I bilo bi dobro početi sa otporom.
Šta se dešava u provodniku kada struja teče kroz njega?
Postoje situacije kada se materijal koji ima provodljivu sposobnost nađe između dva pola električnog polja: pozitivnog i negativnog. I tada kroz njega teče električna struja. To se očituje u činjenici da slobodni elektroni počinju usmjereno kretanje. Budući da imaju negativan naboj, kreću se u jednom smjeru - u plus. Zanimljivo je da se smjer električne struje obično označava drugačije - od plusa do minusa.
Tokom svog kretanja, elektroni udaraju u atome materije i prenose im dio svoje energije. Ovo objašnjava da se provodnik priključen na mrežu zagrijava. I sami elektroni usporavaju svoje kretanje. Ali električno polje ih opet ubrzava, pa opet jure ka plusu. Ovaj proces se nastavlja beskonačno sve dok postoji električno polje oko vodiča. Ispostavilo se da su elektroni ti koji doživljavaju otpor električne struje. Odnosno, što više prepreka naiđu, to je veća vrijednost ove vrijednosti.
Šta je električni otpor?
Može se definirati na osnovu dvije pozicije. Prvi se odnosi na formulu za Ohmov zakon. I to zvuči ovako: električni otpor je fizička veličina koja se definira kao omjer napona u vodiču i struje koja teče u njemu. Matematička notacija je data u nastavku.
Drugi se zasniva na svojstvima tijela. Električni otpor provodnika je fizička veličina koja pokazuje sposobnost tijela da električnu energiju pretvara u toplinu. Obje ove izjave su tačne. Samo na školskom kursu najčešće se zaustavljaju na pamćenju prvog. Količina koja se proučava označena je slovom R. Jedinice u kojima se mjeri električni otpor su omi.
Koje formule se mogu koristiti za pronalaženje?
Najpoznatiji slijedi iz Ohmovog zakona za dio kola. Kombinira električnu struju, napon, otpor. izgleda ovako:
Ovo je formula broj 1.
Drugi uzima u obzir da otpor ovisi o parametrima vodiča:
Ova formula je broj 2. Uvodi sljedeću notaciju:
Električna otpornost je fizička veličina koja je jednaka otporu materijala dužine 1 m i površine poprečnog presjeka od 1 m 2.
U tabeli je prikazana sistemska jedinica otpornosti. U realnim situacijama se ne dešava da se poprečni presek meri u kvadratnim metrima. To su gotovo uvijek kvadratni milimetri. Stoga je prikladnije uzeti specifični električni otpor u Ohm * mm 2 / m i zamijeniti površinu u mm 2.
Od čega i kako zavisi otpor?
Prvo, od supstance od koje je napravljen provodnik. Što je veća vrijednost električne otpornosti, to će lošije provoditi struju.
Drugo, na dužini žice. I ovdje je odnos direktan. Kako se dužina povećava, otpor se povećava.
Treće, debljina. Što je provodnik deblji, to ima manji otpor.
I konačno, četvrto, o temperaturi provodnika. A ovdje sve nije tako jednostavno. Ako mi pričamoŠto se tiče metala, njihov električni otpor raste kako se zagrijavaju. Izuzetak su neke posebne legure - njihova se otpornost praktički ne mijenja kada se zagrije. To uključuje: konstantan, niklin i manganin. Kada se tečnosti zagreju, njihov otpor se smanjuje.
Koje vrste otpornika postoje?
Ovo je element koji je uključen u električni krug. Ima vrlo specifičan otpor. To je upravo ono što se koristi u dijagramima. Uobičajeno je podijeliti otpornike na dvije vrste: konstantne i varijabilne. Njihovo ime se odnosi na to da li se njihov otpor može promijeniti. Prva - konstanta - ne dopušta vam da promijenite nazivnu vrijednost otpora na bilo koji način. Ostaje nepromijenjen. Drugi - varijable - omogućavaju prilagođavanje promjenom otpora ovisno o potrebama određenog kruga. U radio elektronici postoji još jedna vrsta - podešavanje. Njihov otpor se mijenja samo u trenutku kada je potrebno podesiti uređaj, a zatim ostaje konstantan.
Kako izgleda otpornik na dijagramima?
Pravougaonik sa dva izlaza sa uskih stranica. Ovo je konstantni otpornik. Ako je na trećoj strani pričvršćena strelica, onda je već promjenjiva. Osim toga, električni otpor otpornika je također prikazan na dijagramima. Upravo unutar ovog pravougaonika. Obično samo brojevi ili sa imenom ako su jako veliki.
Čemu služi izolacija i zašto je treba mjeriti?
Njegova svrha je osigurati električnu sigurnost. Otpor električne izolacije je glavna karakteristika. Ne dozvoljava opasne količine struje da teče kroz ljudsko tijelo.
Postoje četiri vrste izolacije:
- radni - njegova svrha je osigurati normalno funkcioniranje opreme, tako da nema uvijek dovoljan nivo zaštite ljudi;
- dodatni je dodatak prvom tipu i štiti ljude;
- dvostruko kombinira prve dvije vrste izolacije;
- ojačani, što je poboljšana vrsta rada, pouzdan je koliko i dodatni.
Svi uređaji koji imaju kućnu namjenu moraju biti opremljeni dvostrukom ili ojačanom izolacijom. Osim toga, mora imati takve karakteristike da izdrži sva mehanička, električna i toplinska opterećenja.
Vremenom izolacija stari i njene performanse se pogoršavaju. To objašnjava zašto je potreban redovan preventivni pregled. Njegova svrha je otklanjanje nedostataka, kao i mjerenje njegovog aktivnog otpora. Za to se koristi poseban uređaj - megohmmetar.
Primjeri problema sa rješenjima
Uvjet 1: potrebno je odrediti električni otpor željezne žice koja ima dužinu od 200 m i površinu poprečnog presjeka od 5 mm².
Rješenje. Morate koristiti drugu formulu. U njemu je samo otpornost nepoznata. Ali to možete vidjeti u tabeli. To je jednako 0,098 Ohm * mm / m 2. Sada samo trebate zamijeniti vrijednosti u formulu i izračunati:
R = 0,098 * 200 / 5 = 3,92 Ohma.
odgovor: otpor je oko 4 oma.
Uslov 2: izračunajte električni otpor provodnika od aluminijuma ako je njegova dužina 2 km, a površina poprečnog preseka 2,5 mm².
Rješenje. Slično prvom problemu, otpornost je 0,028 Ohm * mm / m 2. Da biste dobili tačan odgovor, trebat ćete pretvoriti kilometre u metre: 2 km = 2000 m. Sada možete izračunati:
R = 0,028 * 2000 / 2,5 = 22,4 oma.
Odgovori: R = 22,4 Ohm.
Uvjet 3: Koliko dugo će žica biti potrebna ako njen otpor bude 30 oma? Poznata površina poprečnog presjeka je 0,2 mm², a materijal je nikal.
Rješenje. Iz iste formule otpora možemo dobiti izraz za dužinu žice:
l = (R * S) / ρ. Sve je poznato osim otpora, koji se mora uzeti iz tabele: 0,45 Ohm * mm 2 / m Nakon zamjene i proračuna, ispada da je l = 13,33 m.
odgovor: približna dužina je 13 m.
Uslov 4: odrediti materijal od kojeg je napravljen otpornik, ako je njegova dužina 40 m, otpor je 16 Ohma, poprečni presjek je 0,5 mm².
Rješenje. Slično trećem problemu, formula za otpor je izražena:
ρ = (R * S) / l. Zamjena vrijednosti i proračuni daju sljedeći rezultat: ρ = 0,2 Ohm * mm 2 / m Ova vrijednost otpora je tipična za olovo.
Odgovori: olovo.
Pojam električnog otpora i vodljivosti
Svako tijelo kroz koje teče električna struja pokazuje mu određeni otpor.Svojstvo materijala provodnika da spriječi prolazak električne struje kroz njega naziva se električni otpor.
Elektronska teorija objašnjava suštinu električnog otpora metalnih provodnika. Slobodni elektroni, krećući se duž provodnika, nebrojeno puta nailaze na atome i druge elektrone na svom putu i u interakciji s njima neizbježno gube dio svoje energije. Elektroni doživljavaju neku vrstu otpora svom kretanju. Različiti metalni provodnici, koji imaju različite atomske strukture, nude različit otpor električnoj struji.
Ista stvar objašnjava otpor tekućih vodiča i plinova na prolaz električne struje. Međutim, ne treba zaboraviti da u ovim supstancama nisu elektroni, već nabijene čestice molekula koje nailaze na otpor prilikom svog kretanja.
Otpor se označava latiničnim slovima R ili r.
Jedinica električnog otpora je ohm.
Ohm je otpor stuba žive visine 106,3 cm sa poprečnim presekom od 1 mm2 na temperaturi od 0°C.
Ako je, na primjer, električni otpor vodiča 4 oma, onda se piše ovako: R = 4 oma ili r = 4 oma.
Za mjerenje velikih otpora koristi se jedinica koja se zove megohm.
Jedan megohm je jednak milion oma.
Što je veći otpor vodiča, lošije provodi električnu struju, i obrnuto, što je otpor vodiča manji, struja lakše prolazi kroz ovaj vodič.
Prema tome, da bi se okarakterizirao vodič (sa gledišta prolaska električne struje kroz njega), može se uzeti u obzir ne samo njegov otpor, već i recipročna vrijednost otpora i nazvana provodljivost.
Električna provodljivost je sposobnost materijala da propušta električnu struju kroz sebe.
Pošto je provodljivost recipročna otpora, ona se izražava kao 1/R, a provodljivost se označava latiničnim slovom g.
Utjecaj materijala provodnika, njegovih dimenzija i temperature okoline na vrijednost električnog otpora
Otpor različitih vodiča ovisi o materijalu od kojeg su izrađeni. Za karakterizaciju električnog otpora razni materijali uveden je koncept takozvanog otpora.
Otpornost je otpor vodiča dužine 1 m i površine poprečnog presjeka od 1 mm2. Otpornost je označena slovom p grčkog alfabeta. Svaki materijal od kojeg je napravljen provodnik ima svoju otpornost.
Na primjer, otpornost bakra je 0,017, odnosno bakarni provodnik dužine 1 m i poprečnog presjeka 1 mm2 ima otpor od 0,017 oma. Otpornost aluminijuma je 0,03, otpornost gvožđa je 0,12, otpornost konstantana je 0,48, otpornost nihroma je 1-1,1.
Otpor provodnika je direktno proporcionalan njegovoj dužini, odnosno što je provodnik duži, veći je njegov električni otpor.
Otpor vodiča obrnuto je proporcionalan površini njegovog poprečnog presjeka, odnosno što je provodnik deblji, to je njegov otpor manji, i obrnuto, što je provodnik tanji, to je njegov otpor veći.
Da biste bolje razumjeli ovaj odnos, zamislite dva para komunikacijskih sudova, pri čemu jedan par posuda ima tanku spojnu cijev, a drugi debelu. Jasno je da kada se jedna od posuda (svaki par) napuni vodom, njen prijenos u drugu posudu kroz debelu cijev će se odvijati mnogo brže nego kroz tanku cijev, tj. debela cijev će imati manji otpor protoku vode. Na isti način, električna struja lakše prolazi kroz debeli provodnik nego kroz tanak, tj. prvi mu pruža manji otpor od drugog.
Električni otpor vodiča jednak je otpornosti materijala od kojeg je vodič napravljen, pomnoženoj s dužinom vodiča i podijeljenom s površinom poprečnog presjeka vodiča.:
R = pl/S,
Gdje - R je otpor vodiča, ohm, l je dužina vodiča u m, S je površina poprečnog presjeka vodiča, mm 2.
Površina poprečnog presjeka okruglog provodnika izračunato po formuli:
S = Pi x d 2 / 4
Gdje je Pi - konstantna vrijednost jednaka 3,14; d je prečnik provodnika.
A ovako se određuje dužina provodnika:
l = S R / p,
Ova formula omogućava određivanje dužine vodiča, njegovog poprečnog presjeka i otpornosti, ako su poznate druge veličine uključene u formulu.
Ako je potrebno odrediti površinu poprečnog presjeka vodiča, formula ima sljedeći oblik:
S = p l / R
Transformirajući istu formulu i rješavajući jednakost s obzirom na p, nalazimo otpor provodnika:
r = R S / l
Posljednja formula se mora koristiti u slučajevima kada su otpor i dimenzije vodiča poznati, ali je njegov materijal nepoznat i, osim toga, teško ga je odrediti pomoću izgled. Da biste to učinili, morate odrediti otpor vodiča i pomoću tablice pronaći materijal koji ima takvu otpornost.
Drugi razlog koji utiče na otpor provodnika je temperatura.
Utvrđeno je da sa povećanjem temperature otpor metalnih provodnika raste, a sa padom temperature opada. Ovo povećanje ili smanjenje otpora za provodnike od čistog metala je skoro isto i u prosjeku iznosi 0,4% po 1°C. Otpor tekućih vodiča i ugljika opada s povećanjem temperature.
Elektronska teorija strukture materije daje sljedeće objašnjenje za povećanje otpora metalnih provodnika s povećanjem temperature. Kada se zagrije, provodnik prima toplotnu energiju, koji se neizbježno prenosi na sve atome tvari, uslijed čega se povećava intenzitet njihovog kretanja. Povećano kretanje atoma stvara veći otpor usmjerenom kretanju slobodnih elektrona, zbog čega raste otpor provodnika. Sa smanjenjem temperature, najbolji uslovi za usmjereno kretanje elektrona, a otpor provodnika se smanjuje. Ovo objašnjava zanimljiv fenomen - superprovodljivost metala.
Superprovodljivost, odnosno smanjenje otpora metala na nulu, događa se pri ogromnoj negativnoj temperaturi - 273 ° C, koja se naziva apsolutna nula. Na temperaturi od apsolutne nule, atomi metala kao da se smrzavaju na mjestu, a da uopće ne ometaju kretanje elektrona.
