ความต้านทานไฟฟ้าจะเท่ากัน ไฟฟ้า กระแส แรงดัน ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า

>>ฟิสิกส์: ความต้านทานไฟฟ้า

ดาวน์โหลดการวางแผนตามธีมปฏิทินในวิชาฟิสิกส์ คำตอบสำหรับการทดสอบ การมอบหมายงานและคำตอบสำหรับเด็กนักเรียน หนังสือและตำราเรียน หลักสูตรสำหรับครูฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9

เนื้อหาบทเรียน บันทึกบทเรียนสนับสนุนวิธีการเร่งความเร็วการนำเสนอบทเรียนแบบเฟรมเทคโนโลยีเชิงโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด การทดสอบตัวเอง เวิร์คช็อป การฝึกอบรม กรณีศึกษา ภารกิจ การบ้าน การอภิปราย คำถาม คำถามวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียภาพถ่าย รูปภาพ กราฟิก ตาราง แผนภาพ อารมณ์ขัน เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย เรื่องตลก การ์ตูน อุปมา คำพูด ปริศนาอักษรไขว้ คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อบทความ เคล็ดลับสำหรับเปล ตำราเรียนขั้นพื้นฐาน และพจนานุกรมคำศัพท์เพิ่มเติมอื่นๆ การปรับปรุงตำราเรียนและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนอัปเดตชิ้นส่วนในตำราเรียน องค์ประกอบของนวัตกรรมในบทเรียน แทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินเป็นเวลาหนึ่งปี หลักเกณฑ์โปรแกรมการอภิปราย บทเรียนบูรณาการ

หากคุณมีการแก้ไขหรือข้อเสนอแนะสำหรับบทเรียนนี้

หรือ วงจรไฟฟ้ากระแสไฟฟ้า.

ความต้านทานไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วน รระหว่างแรงดันไฟฟ้า ยูและไฟกระแสตรง ฉันในกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร

หน่วยต้านทานเรียกว่า โอห์ม(โอห์ม) เพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน จี. โอห์ม ผู้ซึ่งนำแนวคิดนี้มาสู่ฟิสิกส์ หนึ่งโอห์ม (1 โอห์ม) คือความต้านทานของตัวนำดังกล่าวซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 1 ในกระแสก็เท่ากับ 1 ก.

ความต้านทาน

ความต้านทานของตัวนำที่เป็นเนื้อเดียวกันของหน้าตัดคงที่นั้นขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำความยาวของมัน ลและภาพตัดขวาง สและสามารถกำหนดได้จากสูตร:

ที่ไหน ρ - ความต้านทานจำเพาะของสารที่ใช้สร้างตัวนำ

ความต้านทานจำเพาะของสาร- นี่คือปริมาณทางกายภาพที่แสดงให้เห็นว่าตัวนำที่ทำจากสารนี้มีความต้านทานเท่าใดในหน่วยความยาวและพื้นที่หน้าตัดของหน่วย

จากสูตรเป็นไปตามนั้น

คุณค่าซึ่งกันและกัน ρ , เรียกว่า การนำไฟฟ้า σ :

เนื่องจากหน่วยความต้านทาน SI คือ 1 โอห์ม หน่วยของพื้นที่คือ 1 m 2 และหน่วยความยาวคือ 1 m ดังนั้นหน่วยความต้านทานใน SI จะเป็น 1 โอห์ม · m 2 /m หรือ 1 โอห์ม m หน่วย SI ของการนำไฟฟ้าคือ Ohm -1 m -1 .

ในทางปฏิบัติ พื้นที่หน้าตัดของลวดเส้นเล็กมักแสดงเป็นตารางมิลลิเมตร (mm2) ในกรณีนี้ หน่วยความต้านทานที่สะดวกกว่าคือ โอห์ม มม. 2 /ม. เนื่องจาก 1 mm 2 = 0.000001 m 2 ดังนั้น 1 Ohm mm 2 /m = 10 -6 Ohm m โลหะมีความต้านทานต่ำมาก - ประมาณ (1·10 -2) โอห์ม·มม. 2 /m มีไดอิเล็กทริก - 10 15 -10 20 มากกว่า

การพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิ

เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของโลหะก็จะเพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม มีโลหะผสมบางประเภทที่ความต้านทานแทบไม่เปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น (เช่น คอนสแตนตัน แมงกานิน ฯลฯ) ความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์จะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานของตัวนำคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวนำเมื่อได้รับความร้อน 1 °C ต่อค่าความต้านทานที่ 0 °C:

.

การพึ่งพาความต้านทานของตัวนำต่ออุณหภูมิแสดงโดยสูตร:

.

โดยทั่วไปแล้ว α ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แต่ถ้าช่วงอุณหภูมิน้อย ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิก็ถือว่าคงที่ สำหรับโลหะบริสุทธิ์ α = (1/273)K -1. สำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ α < 0 . ตัวอย่างเช่น สำหรับโซลูชัน 10% เกลือแกง α = -0.02 K -1. สำหรับคอนสแตนตัน (โลหะผสมทองแดง-นิกเกิล) α = 10 -5 K -1.

มีการใช้การพึ่งพาความต้านทานของตัวนำต่ออุณหภูมิ เครื่องวัดอุณหภูมิความต้านทาน

ความต้านทานไฟฟ้าหมายถึงการต่อต้านใดๆ ที่ตรวจจับกระแสที่ไหลผ่านวงจรปิด ซึ่งทำให้ประจุไฟฟ้าอ่อนลงหรือยับยั้งการไหลของประจุไฟฟ้าอย่างอิสระ

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

การวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์

แนวคิดทางกายภาพของการต่อต้าน

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหล อิเล็กตรอนจะไหลเวียนผ่านตัวนำในลักษณะที่เป็นระเบียบตามความต้านทานที่พวกมันเผชิญตลอดทาง ยิ่งความต้านทานต่ำเท่าใด ลำดับที่มีอยู่ในโลกใบเล็กของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่เมื่อแรงต้านสูงก็เริ่มชนกันและปล่อยตัว พลังงานความร้อน. 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 ประเภทต่างๆตัวนำที่อุณหภูมิที่กำหนดตามคุณสมบัติทางกายภาพโดยไม่คำนึงถึงขนาด 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

ตัวอย่างอื่น– 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">

รีแอกแตนซ์แบบแอคทีฟ อุปนัย และแบบคาปาซิทีฟ

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

ไซต์นี้ไม่สามารถทำได้หากไม่มีบทความเกี่ยวกับการต่อต้าน ไม่มีทาง! มีแนวคิดพื้นฐานที่สุดในด้านอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งก็คือ คุณสมบัติทางกายภาพ. คุณคงรู้จักเพื่อนเหล่านี้อยู่แล้ว:

ความต้านทานคือความสามารถของวัสดุในการรบกวนการไหลของอิเล็กตรอน ดูเหมือนว่าวัสดุจะต้านทาน ขัดขวางการไหลนี้ เหมือนใบเรือฟริเกตที่ต้านลมแรง!

ในโลกนี้ เกือบทุกอย่างมีความสามารถในการต้านทาน อากาศต้านทานการไหลของอิเล็กตรอน น้ำก็ต้านทานการไหลของอิเล็กตรอนเช่นกัน แต่พวกมันก็ยังทะลุผ่านได้ สายทองแดงยังต้านทานการไหลของอิเล็กตรอน แต่เกียจคร้าน ดังนั้นพวกเขาจึงรับมือกับกระแสแบบนี้ได้ดีมาก

มีเพียงตัวนำยิ่งยวดเท่านั้นที่ไม่มีความต้านทาน แต่นั่นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง เนื่องจากพวกมันไม่มีความต้านทาน เราจึงไม่สนใจพวกมันในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม การไหลของอิเล็กตรอนนั้นเป็นกระแสไฟฟ้า คำจำกัดความที่เป็นทางการนั้นดูโอ้อวดมากกว่า ดังนั้นให้ค้นหาด้วยตัวคุณเองในหนังสือเล่มแห้งเล่มเดียวกัน

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 ผลพลอยได้และเรียกว่า "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

เรามาทำการทดลองง่ายๆกัน ใช้สายไฟสั้นสองเส้นเชื่อมต่อหลอดไฟจากไฟหน้ารถเข้ากับแบตเตอรี่รถยนต์ หลอดไฟเรืองแสงและค่อนข้างสว่าง ตอนนี้เรามาเชื่อมต่อหลอดไฟเดียวกันกับขั้วต่อที่ยาวกว่ามาก แสงเริ่มอ่อนลงอย่างเห็นได้ชัด เกิดอะไรขึ้น? ในการต้านทานลวด

ความต้านทานไฟฟ้าคืออะไร

มีสูตรที่แตกต่างกันในการอธิบายปรากฏการณ์นี้ ลองใช้หนึ่งในนั้น:

“ความต้านทานไฟฟ้า- ปริมาณทางกายภาพซึ่งเป็นการแสดงคุณลักษณะของตัวนำในการต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า”

ในการทดลองของเรา สายไฟที่จ่ายแรงดันไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไปยังหลอดไฟให้ความต้านทานไฟฟ้าแก่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรปิด จากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า - แบตเตอรี่ผ่านสายไฟ - ตัวนำไปจนถึงโหลด - หลอดไฟ

สาระสำคัญทางกายภาพของปรากฏการณ์

เมื่อโหลดเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ตัวเชื่อมต่อ วงจรปิดจะปรากฏขึ้น สนามไฟฟ้าทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในทิศทางของอิเล็กตรอนในสายโลหะจากขั้วลบของแบตเตอรี่ไปยังขั้วบวก อิเล็กตรอนส่งกระแสไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดไปยังโหลด และทำให้ไส้หลอดเรืองแสง บนเส้นทางการเคลื่อนที่อิเล็กตรอนจะชนไอออนของโครงตาข่ายคริสตัลของตัวนำโดยสูญเสียพลังงานส่วนหนึ่งไปในการให้ความร้อนแก่วัสดุของตัวเชื่อมต่อ

คำจำกัดความอีกประการหนึ่ง: “สาเหตุของการปรากฏตัวของความต้านทานไฟฟ้าเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของการไหลของอิเล็กตรอนกับโมเลกุล (ไอออน) ที่ประกอบเป็นตัวนำ”

โน๊ตสำคัญ! แม้ว่าอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากขั้วลบไปยังขั้วบวกของแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าก็ตามทิศทาง กระแสไฟฟ้าในอดีตถือว่าตรงกันข้าม - จากบวกเป็นลบ

กระแสสามารถไหลได้ไม่เพียงแต่ในวัสดุที่เป็นของแข็ง โลหะ แต่ยังรวมถึงสารของเหลว สารละลายของเกลือ กรด และด่างด้วย ที่นั่นตัวพาพลังงานหลักคือไอออนที่มีประจุบวกและลบ ตัวอย่างเช่น ในแบตเตอรี่รถยนต์ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่าน สารละลายน้ำกรดซัลฟูริก.

การวัดความต้านทานของตัวนำ

หน่วยความต้านทานไฟฟ้าในระบบ SI คือ 1 โอห์ม ถ้าเราใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไฟฟ้า:

ฉัน = U/R,

• ฉัน - กระแสไหลในวงจร
• U – แรงดันไฟฟ้า;
• R คือความต้านทานไฟฟ้า

การแปลงสูตร R = U / I เราสามารถพูดได้ว่า 1 โอห์มเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์ต่อกระแส 1 แอมแปร์

R ในสูตรนี้เป็นค่าคงที่และไม่ขึ้นอยู่กับค่าแรงดันและกระแส

สำหรับค่าที่มากขึ้นหน่วยที่ใช้คือ:

• 1 kOhm = 1,000 โอห์ม;
• 1 โมห์ม = 1,000,000 โอห์ม;
• 1 โอห์ม = 1,000,000,000 โอห์ม

ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำขึ้นอยู่กับอะไร?

ประการแรกขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำตัวเชื่อมต่อ โลหะชนิดต่างๆ ขัดขวางการผ่านของกระแสไฟฟ้าในรูปแบบต่างๆ เป็นที่ทราบกันดีว่าเงิน ทองแดง และอลูมิเนียมนำไฟฟ้าได้ดี แต่เหล็กนั้นแย่กว่ามาก

มีแนวคิดเรื่องความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุซึ่งแสดงด้วยอักษรกรีก p (rho) ลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติภายในของสารที่ใช้สร้างตัวนำเท่านั้น แต่ความต้านทานรวมจะขึ้นอยู่กับความยาวและพื้นที่หน้าตัดด้วย นี่คือสูตรที่เชื่อมโยงปริมาณเหล่านี้ทั้งหมด:

R = r * L /S,

• p – ความต้านทานของวัสดุ
• L-ความยาว;
• S – พื้นที่หน้าตัด

พื้นที่หน้าตัด S ในทางปฏิบัติวิศวกรรมไฟฟ้ามักจะพิจารณาเป็นตารางมิลลิเมตร จากนั้นมิติ p จะแสดงเป็นโอห์ม*ตร.มม./เมตร

สรุป: เพื่อลดความต้านทานไฟฟ้าและการสูญเสียในวงจรไฟฟ้า วัสดุจะต้องมีความต้านทานขั้นต่ำ และตัวนำเองจะต้องสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และมีส่วนตัดขวางที่ใหญ่เพียงพอ

ตัวชี้วัดสำหรับวัสดุที่เป็นของแข็ง

วัสดุ		วัสดุ	ความต้านทานไฟฟ้า (โอห์ม*ตร.มม./ม.)
เงิน	0,016	นิกเกิล (โลหะผสม)	0,4
ทองแดง	0,017	แมงกานีส (โลหะผสม)	0,43
ทอง	0,024	คอนสแตนตัน (โลหะผสม)	0,5
อลูมิเนียม	0,028	ปรอท	0,98
ทังสเตน	0,055	นิกโครม (โลหะผสม)	1,1
เหล็ก	0,1	Fechral (โลหะผสม)	1,3
ตะกั่ว	0,21	กราไฟท์	13

ตารางแสดงให้เห็นว่าสำหรับการผลิตขั้วต่อที่จะสูญเสียปริมาณไฟฟ้าขั้นต่ำ เงิน ทองแดง และอลูมิเนียมจะเหมาะสมที่สุด แต่เครื่องทำความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริก (TEH) จะทำจาก fechral และ nichrome

ควรสังเกตว่าค่าทั้งหมดเหล่านี้ใช้ได้สำหรับอุณหภูมิ 20 0 C เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าของโลหะจะเพิ่มขึ้น และเมื่อมันลดลงก็จะลดลง ยกเว้น Constantan ลักษณะเฉพาะของมันจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย .

เมื่ออุณหภูมิลดลงอย่างมากใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ ความต้านทานของโลหะจะกลายเป็นศูนย์ และปรากฏการณ์ของตัวนำยิ่งยวดเกิดขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าไอออนของโครงผลึกจะ "แข็งตัว" หยุดการสั่น และไม่รบกวนอิเล็กตรอนในการเคลื่อนที่ของพวกมัน

ตัวชี้วัดสำหรับตัวนำของเหลว

ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะของสารละลายเกลือ กรด และด่างไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับความต้านทานไฟฟ้าเท่านั้น องค์ประกอบทางเคมีแต่ยังขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายด้วย การขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับอุณหภูมิของโลหะ เมื่อถูกความร้อน ความต้านทานจะลดลง และเมื่อเย็นลงก็จะเพิ่มขึ้น ของเหลวอาจแข็งตัวเมื่อ อุณหภูมิต่ำและหยุดการนำกระแส

ตัวอย่างที่ดีคือพฤติกรรม แบตเตอรี่รถยนต์ท่ามกลางน้ำค้างแข็งรุนแรง อิเล็กโทรไลต์ - สารละลายของกรดซัลฟิวริกที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์อย่างมีนัยสำคัญ (-20, -30C 0) จะเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าภายในของแบตเตอรี่ และไม่สามารถส่งกระแสไฟฟ้าเต็มไปยังสตาร์ทเตอร์ได้

การนำไฟฟ้า

ในบางกรณี การใช้แนวคิดการนำกระแสไฟฟ้าจะสะดวกกว่า คุณลักษณะนี้วัดเป็นซีเมนส์ (ซม.):

• G – การนำไฟฟ้า;
• R – ความต้านทาน
• 1 ซม. = 1/ โอห์ม

กรณีศึกษา

เมื่อได้รับข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับความต้านทานไฟฟ้าแล้วควรคำนวณอย่างง่ายและค้นหาว่าลักษณะของขั้วต่อส่งผลต่อพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้าอย่างไร

กลับไปสู่วงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดซึ่งประกอบด้วยแบตเตอรี่ หลอดไฟ และสายไฟ:

• แรงดันแบตเตอรี่ 12.5 V.
• หลอดไฟมีกำลังไฟ 21 วัตต์
• ข้อต่อทองแดง ยาว 1 เมตร x 2 ชิ้น หน้าตัด 1.5 ตร.มม.

มาหาความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟ: R = p* L/S เราแทนที่ข้อมูลของเรา: R = 0.017*2/1.5 = 0.023 โอห์ม

มาหาค่าความต้านทานของหลอดไฟกัน กำลังไฟฟ้าของมันคือ 21 W เมื่อเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ 12.5 V กระแสไฟฟ้าในวงจรจะเท่ากับ:

ผม = P/U,

• ฉัน - กระแสที่ต้องการ;
• P – กำลังไฟของหลอดไฟ;
• U – แรงดันแหล่งจ่าย

เราแทนตัวเลข: I = 21/12.5 = 1.68 A.

เราค้นหาความต้านทานของหลอดไฟโดยใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร ถ้าฉัน = U/R แล้ว R = U/I หรือ: R = 12.5/1.68 = 7.44 โอห์ม

ในการคำนวณเราละเลยความต้านทานของสายไฟซึ่งน้อยกว่าความต้านทานไฟฟ้าของโหลดมากกว่า 300 เท่า

ลองค้นหาการสูญเสียพลังงานบนสายไฟแล้วเปรียบเทียบกับกำลังที่มีประโยชน์ของโหลด เรารู้กระแสในวงจร เรารู้พารามิเตอร์ของขั้วต่อ มาหาพลังงานที่สูญเสียไปบนสายไฟกันดีกว่า:

P = คุณ*ฉัน

แทนที่แรงดันไฟฟ้าในสูตรตามกฎของโอห์ม: U = I*R แทนที่ลงในสูตรกำลัง:

P = ฉัน*ร*ฉัน = ฉัน 2 *ร.

หลังจากแทนตัวเลขแล้ว: P = 1.68 2 * 0.023 = 0.065 W.

ผลลัพธ์ที่ได้นั้นยอดเยี่ยมมาก ขั้วต่อใช้พลังงานจากโหลดเพียง 0.3% เท่านั้น

แต่ถ้าคุณเชื่อมต่อหลอดไฟผ่านสายไฟยาว (20 เมตร) และแม้แต่สายไฟบาง ๆ ที่มีหน้าตัด 0.75 ตร.ม. มม. รูปภาพก็จะเปลี่ยนไป โดยไม่ต้องคำนวณซ้ำทั้งหมดที่นี่สามารถสังเกตได้ว่าด้วยตัวเชื่อมต่อดังกล่าวกำลังไฟที่มีประสิทธิภาพของหลอดไฟจะลดลงเกือบ 11% และการสูญเสียพลังงานของตัวนำจะเท่ากับ 6%

จำกฎไว้ - เพื่อลดการสูญเสียในเครือข่ายไฟฟ้าจำเป็นต้องลดความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟใช้ทองแดงหรืออลูมิเนียมและหากเป็นไปได้ให้ลดความยาวและเพิ่มหน้าตัดของตัวนำ

ความต้านทานคืออะไร: วิดีโอ