นิยามความต้านทานไฟฟ้าคืออะไร ความต้านทานไฟฟ้าคืออะไร

- ปริมาณไฟฟ้าที่กำหนดคุณสมบัติของวัสดุเพื่อป้องกันการไหลของกระแสไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุ ความต้านทานมีแนวโน้มจะเป็นศูนย์ - น้อยที่สุด (mi/ไมโครโอห์ม - ตัวนำ, โลหะ) หรือมีขนาดใหญ่มาก (กิกะโอห์ม - ฉนวน, ไดอิเล็กทริก) ส่วนกลับของความต้านทานไฟฟ้าคือ

หน่วยวัดความต้านทานไฟฟ้า - Ohm. มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร R การพึ่งพาความต้านทานกระแสและในวงจรปิดถูกกำหนด

โอห์มมิเตอร์- อุปกรณ์สำหรับวัดความต้านทานของวงจรโดยตรง ขึ้นอยู่กับช่วงของค่าที่วัดได้ พวกมันจะแบ่งออกเป็น gigaohmmeters (สำหรับความต้านทานขนาดใหญ่ - เมื่อวัดฉนวน) และใน micro / milliohmmeters (สำหรับความต้านทานน้อย - เมื่อทำการวัด แนวต้านในช่วงเปลี่ยนผ่านหน้าสัมผัส ขดลวดมอเตอร์ ฯลฯ)

มีอยู่ หลากหลายมากโอห์มมิเตอร์ โดยการออกแบบ ผู้ผลิตที่แตกต่างกันตั้งแต่ระบบเครื่องกลไฟฟ้าไปจนถึงไมโครอิเล็กทรอนิกส์ เป็นที่น่าสังเกตว่าโอห์มมิเตอร์แบบคลาสสิกจะวัดส่วนแอคทีฟของความต้านทาน (โอห์มที่เรียกว่า)

ความต้านทานใดๆ (โลหะหรือสารกึ่งตัวนำ) ในวงจร กระแสสลับมีองค์ประกอบที่ใช้งานและปฏิกิริยา ผลรวมของแอคทีฟและรีแอกแตนซ์คือ อิมพีแดนซ์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับและคำนวณโดยสูตร:

โดยที่ Z คือความต้านทานรวมของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

R คือความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

Xc คือค่ารีแอกแตนซ์ของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

(C คือความจุ w คือความเร็วเชิงมุมของกระแสสลับ)

Xl คือค่ารีแอกแตนซ์อุปนัยของวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ

(L คือการเหนี่ยวนำ w คือความเร็วเชิงมุมของกระแสสลับ)

ต้านทานแบบแอคทีฟ- นี่เป็นส่วนหนึ่งของอิมพีแดนซ์ของวงจรไฟฟ้า ซึ่งพลังงานจะถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่นโดยสมบูรณ์ (เครื่องกล เคมี ความร้อน) คุณสมบัติโดดเด่นส่วนประกอบที่ทำงานอยู่คือปริมาณการใช้ไฟฟ้าทั้งหมด (พลังงานจะไม่ถูกส่งกลับไปยังเครือข่ายกลับไปยังเครือข่าย) และค่ารีแอกแตนซ์จะส่งพลังงานส่วนหนึ่งกลับคืนสู่เครือข่าย (คุณสมบัติเชิงลบของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยา)

ความหมายทางกายภาพของการต่อต้านเชิงรุก

ทุกสภาพแวดล้อมที่ ค่าไฟฟ้าทำให้เกิดสิ่งกีดขวางระหว่างทาง (เชื่อกันว่าเป็นโหนดของโครงตาข่ายคริสตัล) ซึ่งดูเหมือนว่าจะกระทบและสูญเสียพลังงานซึ่งถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อน

ดังนั้นจึงมีการลดลง (การสูญเสียพลังงานไฟฟ้า) ซึ่งบางส่วนหายไปเนื่องจากความต้านทานภายในของตัวกลางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า

ค่าตัวเลขที่แสดงคุณลักษณะความสามารถของวัสดุในการป้องกันการผ่านของประจุเรียกว่าความต้านทาน มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม (โอห์ม) และเป็นสัดส่วนผกผันกับค่าการนำไฟฟ้า

องค์ประกอบเบ็ดเตล็ด ระบบเป็นระยะ Mendeleev มีความต้านทานไฟฟ้าต่างกัน (p) เช่น sp ที่เล็กที่สุด เงิน (0.016 โอห์ม * mm2 / m) ทองแดง (0.0175 โอห์ม * mm2 / m) ทอง (0.023) และอลูมิเนียม (0.029) มีความต้านทาน ใช้ในอุตสาหกรรมเป็นวัสดุหลักในการสร้างวิศวกรรมไฟฟ้าและพลังงานทั้งหมด ในทางกลับกัน Dielectrics มี sp สูง ความต้านทานและใช้เป็นฉนวน

ความต้านทานของสื่อนำไฟฟ้าอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับหน้าตัด อุณหภูมิ ขนาดและความถี่ของกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ สื่อต่างๆ มีตัวพาประจุที่แตกต่างกัน (อิเล็กตรอนอิสระในโลหะ, ไอออนในอิเล็กโทรไลต์, "รู" ในเซมิคอนดักเตอร์) ซึ่งเป็นปัจจัยกำหนดความต้านทาน

ความหมายทางกายภาพของปฏิกิริยา

ในขดลวดและตัวเก็บประจุ พลังงานจะถูกสะสมในรูปของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้เวลาพอสมควร

สนามแม่เหล็กในเครือข่ายกระแสสลับเปลี่ยนตามทิศทางการเคลื่อนที่ของประจุที่เปลี่ยนไปในขณะที่ให้ความต้านทานเพิ่มเติม

นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนเฟสที่เสถียรและความแรงของกระแสไฟ ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียไฟฟ้าเพิ่มเติม

ความต้านทาน

จะทราบความต้านทานของวัสดุได้อย่างไรถ้ามันไม่ไหลผ่านและเราไม่มีโอห์มมิเตอร์? มีค่าพิเศษสำหรับสิ่งนี้ - ความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุ ใน

(เหล่านี้เป็นค่าตารางที่กำหนดโดยเชิงประจักษ์สำหรับโลหะส่วนใหญ่) ด้วยค่านี้และปริมาณทางกายภาพของวัสดุ เราสามารถคำนวณความต้านทานโดยใช้สูตร:

ที่ไหน, พี- ความต้านทาน (หน่วยวัด ohm * m / mm 2);

l คือความยาวของตัวนำ (m);

S - ส่วนตัดขวาง (มม. 2)

§ สิบห้า ความต้านทานไฟฟ้า

การเคลื่อนที่โดยตรงของประจุไฟฟ้าในตัวนำใดๆ ถูกขัดขวางโดยโมเลกุลและอะตอมของตัวนำนี้ ดังนั้นทั้งส่วนภายนอกของวงจรและส่วนภายใน (ภายในแหล่งพลังงานเอง) จะรบกวนเส้นทางของกระแส ค่าที่กำหนดลักษณะความต้านทานของวงจรไฟฟ้าต่อกระแสผ่านเรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้า.
แหล่งที่มาของพลังงานไฟฟ้าที่รวมอยู่ในวงจรไฟฟ้าปิดใช้พลังงานเพื่อเอาชนะความต้านทานของวงจรภายนอกและภายใน
ความต้านทานไฟฟ้าเขียนแทนด้วยตัวอักษร rและแสดงไว้ในแผนภาพดังแสดงในรูปที่ 14, ก.

หน่วยของความต้านทานคือโอห์ม โอห์มเรียกว่าความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำเชิงเส้นซึ่งมีความต่างศักย์คงที่หนึ่งโวลต์กระแสหนึ่งแอมแปร์ไหลเช่น

เมื่อวัดความต้านทานสูง จะใช้หน่วยที่มีโอห์มมากกว่าพันเท่าและล้านเท่า พวกเขาถูกเรียกว่ากิโลโอห์ม ( คอม) และ megohm ( แม่), 1 คอม = 1000 โอห์ม; 1 แม่ = 1 000 000 โอห์ม.
ที่ สารต่างๆมีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนต่างกัน และอะตอมระหว่างที่อิเล็กตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่มีการจัดเรียงที่ต่างกัน ดังนั้นความต้านทานของตัวนำต่อกระแสไฟฟ้าจึงขึ้นอยู่กับวัสดุที่ทำขึ้นตามความยาวและพื้นที่ ภาพตัดขวางตัวนำ หากเปรียบเทียบตัวนำสองตัวของวัสดุเดียวกัน ตัวนำที่ยาวกว่าจะมีความต้านทานมากกว่าที่ พื้นที่เท่ากันหน้าตัดและตัวนำที่มีหน้าตัดขนาดใหญ่จะมีความต้านทานน้อยกว่าที่ความยาวเท่ากัน
สำหรับการประเมินสัมพัทธ์ของคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุตัวนำ ความต้านทานจะทำหน้าที่ ความต้านทานคือ ความต้านทานของตัวนำโลหะที่มีความยาว 1 มและพื้นที่หน้าตัด 1 mm 2; เขียนแทนด้วยตัวอักษร ρ และวัดเป็น
ถ้าตัวนำที่ทำจากวัสดุที่มีความต้านทาน ρ มีความยาว lเมตรและพื้นที่หน้าตัด qตารางมิลลิเมตร แล้วความต้านทานของตัวนำนี้

สูตร (18) แสดงว่าความต้านทานของตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความต้านทานของวัสดุที่ทำขึ้นตลอดจนความยาวและเป็นสัดส่วนผกผันกับพื้นที่หน้าตัด
ความต้านทานของตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความต้านทานของตัวนำโลหะจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การพึ่งพาอาศัยกันนี้ค่อนข้างซับซ้อน แต่ภายในช่วงการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ค่อนข้างแคบ (สูงถึงประมาณ 200 ° C) เราสามารถสรุปได้ว่าสำหรับโลหะแต่ละชนิดจะมีอุณหภูมิที่เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทาน (อัลฟา) ซึ่งแสดงถึง เพิ่มความต้านทานของตัวนำΔ rเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป 1 °C หมายถึง 1 โอห์มความต้านทานเริ่มต้น
ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

และเพิ่มความต้านทาน

Δ r = r 2 - r 1 = α r 2 (ตู่ 2 - ตู่ 1) (20)

ที่ไหน r 1 - ความต้านทานตัวนำที่อุณหภูมิ ตู่ 1 ;
r 2 - ความต้านทานของตัวนำเดียวกันที่อุณหภูมิ ตู่ 2 .
ให้เราอธิบายนิพจน์สำหรับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานด้วยตัวอย่าง สมมุติว่าเส้นลวดทองแดงที่อุณหภูมิ ตู่ 1 = 15° มีแนวต้าน r 1 = 50 โอห์มและที่อุณหภูมิ ตู่ 2 = 75 ° - r 2 - 62 โอห์ม. ดังนั้นความต้านทานที่เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 75 - 15 \u003d 60 °คือ 62 - 50 \u003d 12 โอห์ม. ดังนั้นความต้านทานที่เพิ่มขึ้นซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ 1 °เท่ากับ:

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานทองแดงเท่ากับความต้านทานที่เพิ่มขึ้นหารด้วย1 โอห์มแนวต้านเริ่มต้น เช่น หารด้วย 50:

ตามสูตร (20) เป็นไปได้ที่จะสร้างความสัมพันธ์ระหว่างแนวต้าน r 2 และ r 1:

(21)

โปรดทราบว่าสูตรนี้เป็นเพียงการแสดงออกโดยประมาณของการพึ่งพาความต้านทานต่ออุณหภูมิ และไม่สามารถใช้สำหรับการวัดความต้านทานที่อุณหภูมิเกิน 100 ° C
ความต้านทานที่ปรับได้เรียกว่า ลิโน่(รูปที่ 14, ข). รีโอสแตททำจากลวดที่มีความต้านทานสูง เช่น นิโครม ความต้านทานของรีโอสแตตอาจแตกต่างกันเท่าๆ กันหรือเป็นขั้นๆ นอกจากนี้ยังใช้ลิโน่เหลวซึ่งเป็นภาชนะโลหะที่เต็มไปด้วยสารละลายนำไฟฟ้าบางชนิด ไฟฟ้าตัวอย่างเช่น สารละลายโซดาในน้ำ
ความสามารถของตัวนำในการส่งกระแสไฟฟ้านั้นมีลักษณะการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นส่วนกลับของความต้านทาน และแสดงด้วยตัวอักษร g. หน่วย SI สำหรับการนำไฟฟ้าคือ (ซีเมนส์)

ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและการนำไฟฟ้าของตัวนำมีดังนี้

เมื่อปิดวงจรไฟฟ้าบนขั้วที่มีความต่างศักย์ไฟฟ้าจะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนอิสระภายใต้อิทธิพลของแรงสนามไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ ในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะชนกับอะตอมของตัวนำและให้พลังงานจลน์สำรองแก่พวกมัน ความเร็วของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง: เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอม โมเลกุล และอิเล็กตรอนอื่นๆ อิเล็กตรอนจะลดลง จากนั้นภายใต้อิทธิพลของ สนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและลดลงอีกครั้งด้วยการชนกันครั้งใหม่ เป็นผลให้มีการตั้งค่าตัวนำ การเคลื่อนไหวสม่ำเสมอการไหลของอิเล็กตรอนด้วยความเร็วไม่กี่เศษส่วนของเซนติเมตรต่อวินาที ดังนั้นอิเล็กตรอนที่ผ่านตัวนำมักจะถูกต้านทานจากด้านข้างไปสู่การเคลื่อนที่ของพวกมัน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำ กระแสไฟฟ้าจะร้อนขึ้น

ความต้านทานไฟฟ้า

ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำซึ่งแสดงไว้ อักษรละติน rเรียกว่า สมบัติของร่างกายหรือสิ่งแวดล้อมที่จะแปรสภาพ พลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อนเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน

ในแผนภาพแสดงความต้านทานไฟฟ้าดังแสดงในรูปที่ 1 เอ.

ความต้านทานไฟฟ้าแปรผันซึ่งทำหน้าที่เปลี่ยนกระแสในวงจรเรียกว่า ลิโน่. ในไดอะแกรม ลิโน่ถูกกำหนดดังแสดงในรูปที่ 1 ข. ที่ ปริทัศน์รีโอสแตททำมาจากลวดที่มีความต้านทานอย่างใดอย่างหนึ่ง พันบนฐานฉนวน ตัวเลื่อนหรือคันโยกของลิโน่อยู่ในตำแหน่งที่แน่นอนอันเป็นผลมาจากการนำความต้านทานที่ต้องการเข้าสู่วงจร

ตัวนำยาวของหน้าตัดเล็กสร้างความต้านทานสูงต่อกระแส ตัวนำสั้นของหน้าตัดขนาดใหญ่มีความต้านทานกระแสน้อย

ถ้าเราเอาตัวนำสองตัวจาก วัสดุที่แตกต่างกันแต่ความยาวและหน้าตัดเท่ากัน ตัวนำจะนำกระแสในรูปแบบต่างๆ นี่แสดงให้เห็นว่าความต้านทานของตัวนำนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำนั้นเอง

อุณหภูมิของตัวนำก็ส่งผลต่อความต้านทานเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานของโลหะจะเพิ่มขึ้น ความต้านทานของของเหลวและถ่านหินจะลดลง เฉพาะโลหะผสมพิเศษบางชนิด (แมงกานิน คอนสแตนแทน นิกเกิล และอื่นๆ) แทบไม่เปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ดังนั้นเราจึงเห็นว่าความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำขึ้นอยู่กับ: 1) ความยาวของตัวนำ 2) ส่วนตัดขวางของตัวนำ 3) วัสดุของตัวนำ 4) อุณหภูมิของตัวนำ

หน่วยของความต้านทานคือหนึ่งโอห์ม โอม มักเขียนแทนด้วยภาษากรีก ตัวพิมพ์ใหญ่Ω (โอเมก้า) ดังนั้นแทนที่จะเขียนว่า "ความต้านทานของตัวนำคือ 15 โอห์ม" คุณสามารถเขียนง่ายๆ ว่า: r= 15Ω.
1,000 โอห์มเรียกว่า 1 กิโลโอห์ม(1kΩ หรือ 1kΩ)
1,000,000 โอห์มเรียกว่า 1 เมกะโอห์ม(1mgOhm หรือ 1MΩ)

เมื่อเปรียบเทียบความต้านทานของตัวนำจาก วัสดุต่างๆจำเป็นต้องใช้ความยาวและส่วนที่แน่นอนสำหรับแต่ละตัวอย่าง จากนั้นเราจะสามารถตัดสินได้ว่าวัสดุใดนำกระแสไฟฟ้าได้ดีกว่าหรือแย่กว่านั้น

วิดีโอ 1. ความต้านทานตัวนำ

ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ

ความต้านทานเป็นโอห์มของตัวนำยาว 1 ม. โดยมีหน้าตัด 1 มม.² เรียกว่า ความต้านทานและเขียนว่า อักษรกรีก ρ (โร).

ตารางที่ 1 ให้ค่าความต้านทานจำเพาะของตัวนำบางตัว

ตารางที่ 1

ความต้านทานของตัวนำต่างๆ

ตารางแสดงให้เห็นว่าลวดเหล็กที่มีความยาว 1 ม. และหน้าตัด 1 มม.² มีความต้านทาน 0.13 โอห์ม ในการรับความต้านทาน 1 โอห์ม คุณต้องใช้ลวดดังกล่าว 7.7 ม. เงินมีความต้านทานต่ำที่สุด สามารถรับความต้านทาน 1 โอห์มได้โดยใช้ลวดเงิน 62.5 ม. ที่มีหน้าตัด 1 มม.² เงินเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่ราคาของเงินยังขัดขวางไม่ให้มีการใช้อย่างแพร่หลาย หลังเงินในตารางมาทองแดง: 1 m ลวดทองแดงด้วยหน้าตัดขนาด 1 มม.² มีความต้านทาน 0.0175 โอห์ม เพื่อให้ได้ความต้านทาน 1 โอห์ม คุณต้องใช้ลวดดังกล่าว 57 ม.

ทองแดงบริสุทธิ์ทางเคมีที่ได้จากการกลั่น พบว่ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิศวกรรมไฟฟ้าสำหรับการผลิตสายไฟ สายเคเบิล ขดลวดของเครื่องจักรไฟฟ้าและอุปกรณ์ อลูมิเนียมและเหล็กยังใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นตัวนำ

ความต้านทานของตัวนำสามารถกำหนดได้โดยสูตร:

ที่ไหน r- ความต้านทานตัวนำเป็นโอห์ม ρ - ความต้านทานเฉพาะของตัวนำ lคือความยาวของตัวนำในหน่วย m; ส– หน้าตัดตัวนำในหน่วย mm²

ตัวอย่างที่ 1กำหนดความต้านทานของลวดเหล็ก 200 ม. ที่มีหน้าตัด 5 มม.²

ตัวอย่าง 2คำนวณความต้านทานลวดอลูมิเนียม 2 กม. ที่มีหน้าตัด 2.5 มม.²

จากสูตรความต้านทาน คุณสามารถกำหนดความยาว ความต้านทาน และส่วนตัดขวางของตัวนำได้อย่างง่ายดาย

ตัวอย่างที่ 3สำหรับเครื่องรับวิทยุ จำเป็นต้องไขลานความต้านทาน 30 โอห์มจากลวดนิกเกิลที่มีหน้าตัด 0.21 มม.² กำหนดความยาวของลวดที่ต้องการ

ตัวอย่างที่ 4กำหนดหน้าตัดของลวดนิกโครม 20 ม. หากความต้านทานอยู่ที่ 25 โอห์ม

ตัวอย่างที่ 5ลวดที่มีหน้าตัดขนาด 0.5 มม.² และความยาว 40 ม. มีความต้านทาน 16 โอห์ม กำหนดวัสดุของลวด

วัสดุของตัวนำมีลักษณะความต้านทาน

ตามตารางความต้านทาน เราพบว่าตะกั่วมีความต้านทานดังกล่าว

กล่าวไว้ข้างต้นว่าความต้านทานของตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ลองทำการทดลองต่อไปนี้ เราหมุนเป็นเกลียวบางหลายเมตร ลวดโลหะและรวมเกลียวนี้ไว้ในวงจรแบตเตอรี่ หากต้องการวัดกระแสในวงจร ให้เปิดแอมป์มิเตอร์ เมื่อให้ความร้อนแก่เกลียวในเปลวไฟของหัวเตา คุณจะเห็นได้ว่าค่าแอมมิเตอร์ที่อ่านได้จะลดลง นี่แสดงให้เห็นว่าความต้านทานของลวดโลหะเพิ่มขึ้นตามความร้อน

สำหรับโลหะบางชนิด เมื่อถูกความร้อน 100 ° ความต้านทานจะเพิ่มขึ้น 40 - 50% มีโลหะผสมที่เปลี่ยนความต้านทานเล็กน้อยด้วยความร้อน โลหะผสมพิเศษบางชนิดแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงความต้านทานตามอุณหภูมิ ความต้านทานของตัวนำโลหะจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความต้านทานของอิเล็กโทรไลต์ (ตัวนำของเหลว) ถ่านหินและบางส่วน ของแข็งในทางตรงกันข้ามลดลง

ความสามารถของโลหะในการเปลี่ยนความต้านทานด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิใช้เพื่อสร้างเทอร์โมมิเตอร์แบบต้านทาน เทอร์โมมิเตอร์ดังกล่าวเป็นลวดแพลตตินั่มพันบนโครงไมกา โดยการวางเทอร์โมมิเตอร์ไว้ในเตาเผาและการวัดความต้านทานของลวดแพลตตินั่มก่อนและหลังการให้ความร้อน จะสามารถกำหนดอุณหภูมิในเตาเผาได้

การเปลี่ยนแปลงความต้านทานของตัวนำเมื่อถูกความร้อนต่อ 1 โอห์มของความต้านทานเริ่มต้นและอุณหภูมิ 1 °เรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานและเขียนแทนด้วยตัวอักษร α

ถ้าอยู่ในอุณหภูมิ t 0 ความต้านทานตัวนำ is r 0 , และที่อุณหภูมิ tเท่ากับ r tแล้วค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทาน

บันทึก.สูตรนี้สามารถคำนวณได้ภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนดเท่านั้น (สูงถึงประมาณ 200°C)

เราให้ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานαสำหรับโลหะบางชนิด (ตารางที่ 2)

ตารางที่ 2

ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิสำหรับโลหะบางชนิด

จากสูตรสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานเรากำหนด r t:

r t = r 0 .

ตัวอย่างที่ 6กำหนดความต้านทานของลวดเหล็กที่ให้ความร้อนถึง 200°C ถ้าความต้านทานของลวดเหล็กที่ 0 °C เท่ากับ 100 โอห์ม

r t = r 0 = 100 (1 + 0.0066 × 200) = 232 โอห์ม

ตัวอย่าง 7เทอร์โมมิเตอร์วัดความต้านทานที่ทำจากลวดแพลตตินั่มในห้องที่มีอุณหภูมิ 15°C มีความต้านทาน 20 โอห์ม เทอร์โมมิเตอร์ถูกวางไว้ในเตาเผาและหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็วัดความต้านทาน มันกลับกลายเป็นว่าเท่ากับ 29.6 โอห์ม กำหนดอุณหภูมิในเตาอบ

การนำไฟฟ้า

จนถึงขณะนี้ เราได้พิจารณาว่าความต้านทานของตัวนำเป็นอุปสรรคที่ตัวนำจ่ายให้กับกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตามกระแสไหลผ่านตัวนำ ดังนั้นนอกเหนือจากความต้านทาน (อุปสรรค) ตัวนำยังมีความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้านั่นคือการนำ

ยิ่งตัวนำมีความต้านทานมากเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น, ยิ่งทำให้กระแสไฟฟ้าแย่ลงเท่านั้น และในทางกลับกัน ยิ่งความต้านทานของตัวนำต่ำเท่าใด ยิ่งมีค่าการนำไฟฟ้ามากเท่าใด กระแสก็จะไหลผ่านตัวนำได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ดังนั้นความต้านทานและการนำไฟฟ้าของตัวนำจึงเป็นปริมาณซึ่งกันและกัน

เป็นที่ทราบกันดีจากคณิตศาสตร์ว่าส่วนกลับของ 5 คือ 1/5 และในทางกลับกันส่วนกลับของ 1/7 คือ 7 ดังนั้นหากความต้านทานของตัวนำแสดงด้วยตัวอักษร rค่าการนำไฟฟ้าถูกกำหนดเป็น 1/ r. การนำไฟฟ้ามักจะแสดงด้วยตัวอักษร g

ค่าการนำไฟฟ้าวัดเป็น (1/โอห์ม) หรือซีเมนส์

ตัวอย่างที่ 8ความต้านทานของตัวนำคือ 20 โอห์ม กำหนดการนำไฟฟ้า

ถ้า r= 20 โอห์ม แล้ว

ตัวอย่างที่ 9ค่าการนำไฟฟ้าคือ 0.1 (1/โอห์ม) กำหนดความต้านทาน

ถ้า g \u003d 0.1 (1 / โอห์ม) แล้ว r= 1 / 0.1 = 10 (โอห์ม)

ถ้าไม่มีความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับไฟฟ้า ก็ยากที่จะจินตนาการว่าเป็นอย่างไร อุปกรณ์ไฟฟ้าเหตุใดจึงทำงาน ทำไมคุณต้องเสียบปลั๊กทีวีจึงจะใช้งานได้ และแบตเตอรี่ขนาดเล็กก็เพียงพอแล้วที่ไฟฉายจะส่องในที่มืด

ดังนั้นเราจะเข้าใจทุกอย่างตามลำดับ

ไฟฟ้า

ไฟฟ้า- นี้ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติยืนยันการมีอยู่ ปฏิสัมพันธ์ และการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้า ไฟฟ้าถูกค้นพบครั้งแรกเมื่อศตวรรษที่ 7 ก่อนคริสตกาล นักปรัชญากรีกทาเลส ทาเลสดึงความสนใจไปที่ข้อเท็จจริงที่ว่าถ้าชิ้นอำพันถูกับขนแกะ อำพันจะเริ่มดึงดูดวัตถุที่เบามาที่ตัวมันเอง อำพันในภาษากรีกโบราณคืออิเล็กตรอน

ฉันนึกภาพว่า Thales กำลังนั่งถูอำพันชิ้นหนึ่งบนตัวเขา (นี่คือเสื้อแจ๊กเก็ตทำด้วยผ้าขนสัตว์ของชาวกรีกโบราณ) แล้วมองดูผม เศษด้าย ขนนก และเศษกระดาษด้วยท่าทางงุนงง ถูกดึงดูดด้วยอำพัน

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ไฟฟ้าสถิต. คุณสามารถทำซ้ำประสบการณ์นี้ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้ถูไม้บรรทัดพลาสติกธรรมดาด้วยผ้าขนสัตว์แล้วนำไปวางบนกระดาษแผ่นเล็กๆ

ควรสังเกตว่า เวลานานยังไม่มีการศึกษาปรากฏการณ์นี้ และในปี ค.ศ. 1600 ในบทความเรื่อง "On the Magnet, Magnetic Bodies, and the Great Magnet - the Earth" นักธรรมชาติวิทยาชาวอังกฤษ William Gilbert ได้แนะนำคำว่า - ไฟฟ้า ในงานของเขา เขาอธิบายการทดลองของเขากับวัตถุที่ถูกทำให้เป็นไฟฟ้า และยังพิสูจน์ด้วยว่าสารอื่นๆ สามารถกลายเป็นไฟฟ้าได้

จากนั้น เป็นเวลาสามศตวรรษ ที่นักวิทยาศาสตร์ที่ก้าวหน้าที่สุดในโลกได้สำรวจไฟฟ้า เขียนบทความ กำหนดกฎหมาย ประดิษฐ์เครื่องจักรไฟฟ้า และในปี พ.ศ. 2440 โจเซฟ ทอมสันได้ค้นพบพาหะนำไฟฟ้าชนิดแรก นั่นคือ อิเล็กตรอน อนุภาค เนื่องจาก ซึ่งกระบวนการทางไฟฟ้าในสารเป็นไปได้

อิเล็กตรอน- นี้ อนุภาคมูลฐาน, มีประจุลบประมาณเท่ากับ -1.602 10 -19 Cl (จี้). ระบุ อีหรือ อี -.

แรงดันไฟฟ้า

ในการทำให้อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่จากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่ง จำเป็นต้องสร้างระหว่างขั้ว ความต่างศักย์หรือ - แรงดันไฟฟ้า. หน่วยแรงดันไฟฟ้า - โวลต์ (ที่หรือ วี). ในสูตรและการคำนวณ ความเครียดจะถูกระบุโดยตัวอักษร วี . เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้า 1 V คุณต้องถ่ายโอนประจุ 1 C ระหว่างขั้วในขณะที่ทำงาน 1 J (จูล)

เพื่อความชัดเจน ลองนึกภาพถังเก็บน้ำที่ตั้งอยู่ในความสูงระดับหนึ่ง ท่อออกมาจากถัง น้ำภายใต้แรงดันธรรมชาติจะปล่อยถังผ่านท่อ ตกลงกันว่าน้ำคือ ค่าไฟฟ้า, ความสูงของเสาน้ำ (ความดัน) คือ แรงดันไฟฟ้าและอัตราการไหลของน้ำคือ ไฟฟ้า.

ดังนั้นยิ่งน้ำในถังยิ่งมีแรงดันมากขึ้น ในทำนองเดียวกัน จากมุมมองทางไฟฟ้า ยิ่งประจุมากเท่าใด แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้น

เราเริ่มระบายน้ำในขณะที่แรงดันจะลดลง เหล่านั้น. ระดับการชาร์จลดลง - ค่าแรงดันไฟฟ้าลดลง ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้ในไฟฉาย หลอดไฟจะหรี่ลงเมื่อแบตเตอรี่หมด โปรดทราบว่ายิ่งแรงดันน้ำ (แรงดัน), การไหลของน้ำ (กระแส) ต่ำลง

ไฟฟ้า

ไฟฟ้า- นี้ กระบวนการทางกายภาพทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุภายใต้การกระทำของ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากขั้วหนึ่งของวงจรไฟฟ้าปิดไปยังอีกขั้วหนึ่ง อนุภาคขนส่งประจุอาจเป็นอิเล็กตรอน โปรตอน ไอออน และรู ในกรณีที่ไม่มีวงจรปิด กระแสไฟฟ้าจะทำไม่ได้ อนุภาคที่สามารถประจุไฟฟ้าได้นั้นไม่มีอยู่ในสารทุกชนิด อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้านั้นเรียกว่า ตัวนำและ เซมิคอนดักเตอร์. และสารที่ไม่มีอนุภาคดังกล่าว - ไดอิเล็กทริก.

หน่วยวัดความแรงของกระแส - กระแสไฟ (แต่). ในสูตรและการคำนวณ ความแรงปัจจุบันจะแสดงด้วยตัวอักษร ฉัน . กระแส 1 แอมแปร์เกิดขึ้นเมื่อประจุ 1 คูลอมบ์ (6.241 10 18 อิเล็กตรอน) ผ่านจุดหนึ่งในวงจรไฟฟ้าใน 1 วินาที

กลับไปที่การเปรียบเทียบระหว่างน้ำกับไฟฟ้ากัน ตอนนี้ให้เอาสองถังแล้วเติมน้ำในปริมาณที่เท่ากัน ความแตกต่างระหว่างถังอยู่ในเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อทางออก

เปิดก๊อกแล้วตรวจสอบให้แน่ใจว่าการไหลของน้ำจากถังด้านซ้ายมีขนาดใหญ่กว่า (เส้นผ่านศูนย์กลางท่อใหญ่กว่า) มากกว่าจากด้านขวา ประสบการณ์นี้เป็นข้อพิสูจน์ที่ชัดเจนของการพึ่งพาอัตราการไหลบนเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ ทีนี้ มาลองทำให้กระแสทั้งสองเท่ากัน ในการทำเช่นนี้ให้เติมน้ำลงในถังด้านขวา (ชาร์จ) ซึ่งจะทำให้แรงดัน (แรงดัน) มากขึ้น และเพิ่มอัตราการไหล (กระแส) ในวงจรไฟฟ้า เส้นผ่านศูนย์กลางท่อเท่ากับ ความต้านทาน.

การทดลองที่ดำเนินการแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดันไฟฟ้า, ปัจจุบันและ ความต้านทาน. ต่อไปเราจะพูดถึงความต้านทานมากขึ้น และตอนนี้เราจะพูดถึงคุณสมบัติของกระแสไฟฟ้าอีกสองสามคำ

หากแรงดันไฟฟ้าไม่เปลี่ยนขั้วบวกเป็นลบและกระแสไหลในทิศทางเดียวก็จะเท่ากับ กระแสตรง.และเช่นเดียวกัน ความดันคงที่. หากแหล่งจ่ายแรงดันเปลี่ยนขั้วและกระแสไหลไปในทิศทางเดียวแล้วในอีกทางหนึ่ง - นี่คือแล้ว กระแสสลับและ แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ. ค่าสูงสุดและต่ำสุด (ทำเครื่องหมายบนกราฟเป็น io ) - นี้ แอมพลิจูดหรือ ค่าสูงสุดความแรงในปัจจุบัน ในร้านค้าในครัวเรือน แรงดันไฟจะเปลี่ยนขั้ว 50 ครั้งต่อวินาที กล่าวคือ กระแสสลับไปมาปรากฎว่าความถี่ของการแกว่งเหล่านี้คือ 50 เฮิรตซ์หรือ 50 เฮิรตซ์สำหรับระยะสั้น ในบางประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ความถี่คือ 60 Hz

ความต้านทาน

ความต้านทานไฟฟ้า – ปริมาณทางกายภาพซึ่งกำหนดคุณสมบัติของตัวนำเพื่อป้องกัน (ต้านทาน) ทางเดินของกระแส หน่วยต้านทาน - โอห์ม(ระบุว่า โอห์มหรืออักษรกรีกโอเมก้า Ω ). ในสูตรและการคำนวณ ความต้านทานจะแสดงด้วยตัวอักษร R . ตัวนำมีความต้านทาน 1 โอห์ม สำหรับขั้วที่ใช้แรงดันไฟฟ้า 1 V และกระแส 1 A จะไหล

ตัวนำนำกระแสต่างกัน พวกเขา การนำไฟฟ้าประการแรกขึ้นอยู่กับวัสดุของตัวนำตลอดจนส่วนตัดขวางและความยาว ยังไง ส่วนที่ใหญ่กว่ายิ่งค่าการนำไฟฟ้าสูง แต่ยิ่งยาว ค่าการนำไฟฟ้ายิ่งต่ำ ความต้านทานเป็นการผกผันของการนำ

ในตัวอย่างของแบบจำลองระบบประปา ความต้านทานสามารถแสดงเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อได้ ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งแย่ลงและมีความต้านทานสูงขึ้น

ความต้านทานของตัวนำนั้นแสดงออกมา เช่น ในการให้ความร้อนของตัวนำเมื่อกระแสไหลเข้าไป ยิ่งกว่านั้นยิ่งกระแสมากขึ้นและส่วนตัดขวางของตัวนำยิ่งเล็กลงเท่าใดความร้อนก็จะยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น

พลัง

พลังงานไฟฟ้าเป็นปริมาณทางกายภาพที่กำหนดอัตราการแปลงไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น คุณเคยได้ยินมากกว่าหนึ่งครั้ง: "หลอดไฟสำหรับวัตต์จำนวนมาก" นี่คือพลังงานที่หลอดไฟใช้ต่อหน่วยเวลาระหว่างการใช้งาน กล่าวคือ การแปลงพลังงานรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งในอัตราที่แน่นอน

แหล่งที่มาของไฟฟ้า เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก็มีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานเช่นกัน แต่ได้เกิดขึ้นแล้วต่อหน่วยเวลา

หน่วยพลังงาน - วัตต์(ระบุว่า อ.หรือ W). ในสูตรและการคำนวณ กำลังแสดงด้วยตัวอักษร พี . สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับจะใช้คำนี้ พลังงานเต็ม, หน่วย - โวลต์-แอมแปร์ (วี เอหรือ VA) เขียนแทนด้วยตัวอักษร ส .

และสุดท้ายเกี่ยวกับ วงจรไฟฟ้า. วงจรนี้เป็นชุดของส่วนประกอบไฟฟ้าที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าและเชื่อมต่อกันในลักษณะที่เหมาะสมได้

สิ่งที่เราเห็นในภาพนี้ คือ เครื่องใช้ไฟฟ้าเบื้องต้น (ไฟฉาย) ภายใต้ความตึงเครียด ยู(B) แหล่งกำเนิดไฟฟ้า (แบตเตอรี่) ผ่านตัวนำและส่วนประกอบอื่นๆ ที่มีความต้านทานต่างกัน 4.59 (220 Votes)

ตอนนี้ได้เวลาค้นหาว่าการต่อต้านคืออะไร ลองนึกภาพตอนนี้เป็นตาข่ายคริสตัลธรรมดา ดังนั้น ... ยิ่งคริสตัลอยู่ชิดกันมากเท่าใด ประจุก็จะยิ่งสะสมมากขึ้นเท่านั้น เลยพูดว่า ภาษาธรรมดา- ยิ่งมีความต้านทานของโลหะมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความต้านทานของโลหะธรรมดาสามารถเพิ่มขึ้นได้ชั่วคราวโดยการให้ความร้อน "ทำไม" - ถาม ใช่ เพราะเมื่อถูกความร้อน อะตอมของโลหะจะเริ่มสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงใกล้กับตำแหน่งที่ยึดไว้โดยพันธะ ดังนั้น ประจุที่เคลื่อนที่จะชนกับอะตอมบ่อยขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะคงอยู่บ่อยขึ้นและมากขึ้นที่โหนด ตาข่ายคริสตัล. รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมการประกอบที่มองเห็นได้ ดังนั้นสำหรับ "คนที่ไม่ได้ฝึกหัด" ซึ่งคุณสามารถดูวิธีการวัดแรงดันไฟฟ้าข้ามความต้านทานได้ทันที ในทำนองเดียวกัน คุณสามารถวัดแรงดันไฟบนหลอดไฟได้ โดยวิธีการที่ถ้าดังที่เห็นจากรูปแบตเตอรี่ของเรามีแรงดันไฟฟ้าพูด 15V (โวลต์) และความต้านทานเป็นเช่นนั้น 10V "ตกลง" บนนั้น 5V ที่เหลือจะตกบนแสง หลอดไฟ

นี่คือลักษณะของกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด

กฎหมายฉบับนี้ระบุว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงานเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟตกในทุกส่วนโดยไม่ต้องลงรายละเอียด เหล่านั้น. ในกรณีของเรา 15V = 10V + 5V แต่ ... หากคุณยังเจาะลึกรายละเอียดเล็กน้อยคุณต้องรู้ว่าสิ่งที่เราเรียกว่าแรงดันแบตเตอรี่นั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าค่าของมันเมื่อเชื่อมต่อผู้บริโภค (ในกรณีของเราคือหลอดไฟ + ความต้านทาน) . หากคุณถอดหลอดไฟที่มีความต้านทานและวัดแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ก็จะมากกว่า 15V เล็กน้อย นี่จะเป็นแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและเรียกว่า EMF ของแบตเตอรี่ - แรงเคลื่อนไฟฟ้า ในความเป็นจริงวงจรจะทำงานดังแสดงในรูปที่ 2 ในความเป็นจริง แบตเตอรี่สามารถจินตนาการได้ว่าเป็นแบตเตอรี่อื่นๆ ที่มีแรงดันไฟฟ้า 16V ซึ่งมีความต้านทานภายในของตัวเอง Rin ค่าความต้านทานนี้มีค่าน้อยมาก และเป็นผลมาจากคุณสมบัติทางเทคโนโลยีของการผลิต จะเห็นได้จากรูปที่เมื่อเชื่อมต่อโหลด ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะ "ตกลง" ตามความต้านทานภายในและที่เอาต์พุตจะไม่เป็น 16V อีกต่อไป แต่เป็น 15V นั่นคือ 1B จะถูก "ดูดซับ" โดยความต้านทานภายใน และกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิดก็ใช้ได้เช่นกัน ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในทุกส่วนของวงจรจะเป็น เท่ากับ EMFแบตเตอรี่ 16V = 1V + 10V + 5V หน่วยวัดความต้านทานคือปริมาณที่เรียกว่าโอห์ม ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Georg Simon Ohm ผู้มีส่วนร่วมในงานเหล่านี้ 1 โอห์ม เท่ากับความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำ (เช่น สามารถเป็นหลอดไฟได้) ระหว่างปลายซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 1 โวลต์เกิดขึ้นที่กระแสตรง 1 แอมแปร์ ในการกำหนดความต้านทานของหลอดไฟจำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าและวัดกระแสในวงจร (ดูรูปที่ 5) แล้วหารค่าแรงดันผลลัพธ์ด้วยค่าปัจจุบัน (R=U/I) ความต้านทานในวงจรไฟฟ้าสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรม (จุดสิ้นสุดของจุดแรกกับจุดเริ่มต้นที่สอง - ในกรณีนี้สามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ) และแบบขนาน (จุดเริ่มต้นด้วยจุดเริ่มต้น จุดสิ้นสุดด้วยจุดสิ้นสุด - และในเรื่องนี้ กรณีสามารถกำหนดได้ตามอำเภอใจ) พิจารณาทั้งสองกรณีโดยใช้หลอดไฟเป็นตัวอย่าง - ท้ายที่สุดแล้ว เส้นใยของพวกมันประกอบด้วยทังสเตน กล่าวคือ เป็นการต่อต้าน กรณีของการเชื่อมต่อแบบอนุกรมแสดงในรูปที่ 3

มันกลายเป็นที่รู้กันทุกคน (และดังนั้นเราจะถือว่าเข้าใจได้ - พวงมาลัย) ด้วยการเชื่อมต่อดังกล่าว กระแส I จะเหมือนกันทุกที่ ไม่ว่าจะเป็นหลอดไฟเดียวกันสำหรับแรงดันไฟฟ้าเดียวกันหรือสำหรับหลอดไฟที่ต่างกัน เราต้องจองทันทีว่าโคมไฟถือเป็นแบบเดียวกันซึ่ง:

1. มีการระบุแรงดันและกระแสเดียวกัน (เช่นหลอดไฟจากไฟฉาย);
2. มีการระบุแรงดันไฟฟ้าและกำลังเท่ากัน (เช่น หลอดไฟส่องสว่าง)

แรงดันไฟฟ้า U ของแหล่งพลังงานในกรณีนี้ "กระจาย" เหนือหลอดไฟทั้งหมดเช่น ยู = U1 + U2 + U3 ในเวลาเดียวกัน หากหลอดไฟเท่ากัน แรงดันไฟทั้งหมดก็จะเท่ากัน หากโคมไม่เหมือนกันก็ขึ้นอยู่กับความต้านทานของโคมแต่ละดวง ในกรณีแรก สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟแต่ละดวงได้อย่างง่ายดายโดยหารแรงดันแหล่งจ่ายด้วยจำนวนหลอดทั้งหมด ในกรณีที่สอง คุณต้องเจาะลึกการคำนวณ เราจะกล่าวถึงทั้งหมดนี้ในงานของส่วนนี้ เราจึงพบว่า การเชื่อมต่อแบบอนุกรมตัวนำ (ในกรณีนี้คือหลอดไฟ) แรงดันไฟฟ้า U ที่ส่วนท้ายของวงจรทั้งหมดเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของตัวนำที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม (หลอดไฟ) - U = U1 + U2 + U3 ตามกฎของ Omad สำหรับส่วนของวงจร: U1 = I*R1, U2 = I*R2, U3 = I*R3, U = I*R โดยที่ R1 คือความต้านทานของไส้หลอดของหลอดแรก (ตัวนำ) R2 คือ อันที่สองและ R3 คืออันที่สาม R คือความต้านทานรวมของหลอดทั้งหมด 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 \u003d R1 + R2 + R3 สรุป: เมื่อตัวนำเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมความต้านทานรวมจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานของตัวนำทั้งหมด สรุปได้ว่าการสลับแบบอนุกรมใช้สำหรับผู้บริโภคหลายราย (เช่นโคมไฟพวงมาลัยปีใหม่) ที่มีแรงดันไฟต่ำกว่าแหล่งจ่าย ..

กรณีของการเชื่อมต่อตัวนำแบบขนานจะแสดงในรูปที่ 4

ที่ การเชื่อมต่อแบบขนานตัวนำจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดมีจุดเชื่อมต่อกับแหล่งที่มา ในเวลาเดียวกัน แรงดันไฟฟ้าของหลอดไฟ (ตัวนำ) ทั้งหมดจะเท่ากัน ไม่ว่าหลอดใดและออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้าใด เนื่องจากเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งกำเนิด โดยธรรมชาติแล้วหากหลอดไฟมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแหล่งกำเนิดแรงดันไฟก็จะเกิดการไหม้ แต่กระแส I จะเท่ากับผลรวมของกระแสในหลอดทั้งหมดนั่นคือ ผม = I1 + I2 + I3 และหลอดไฟอาจมีกำลังต่างกัน - แต่ละหลอดจะใช้กระแสไฟที่ออกแบบไว้ สิ่งนี้สามารถเข้าใจได้ถ้าแทนที่จะเป็นแหล่งกำเนิด เรานึกภาพซ็อกเก็ตที่มีแรงดันไฟฟ้า 220V และแทนที่จะเชื่อมต่อกับหลอดไฟ - เชื่อมต่อกับมันเช่นเหล็ก โคมไฟและที่ชาร์จโทรศัพท์ ความต้านทานของแต่ละอุปกรณ์ในวงจรนั้นพิจารณาจากการหารแรงดันด้วยกระแสที่ใช้ ... อีกครั้งตามกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรเช่น

ให้เราระบุทันทีว่ามีค่าตรงกันข้ามกับความต้านทานและเรียกว่าค่าการนำไฟฟ้า ถูกกำหนดเป็น Y ในระบบ SI ถูกกำหนดให้เป็น CM (ซีเมนส์) ความต้านทานซึ่งกันและกันหมายความว่า

โดยไม่ต้องสรุปทางคณิตศาสตร์ สมมติว่าเมื่อตัวนำเชื่อมต่อแบบขนาน (ไม่ว่าจะเป็นโคมไฟ เตารีด เตาไมโครเวฟ หรือโทรทัศน์) ส่วนกลับของความต้านทานทั้งหมดจะเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของความต้านทานของตัวนำทั้งหมด เชื่อมต่อแบบขนาน กล่าวคือ

ระบุว่า

บางครั้งในงานที่พวกเขาเขียน Y = Y1 + Y2 + Y3 นี่ก็เหมือนกัน นอกจากนี้ยังมีสูตรที่สะดวกกว่าในการค้นหาความต้านทานรวมของตัวต้านทานสองตัวที่เชื่อมต่อแบบขนาน ดูเหมือนว่านี้:

มาสรุปกัน: วิธีการเปลี่ยนขนานใช้เพื่อเชื่อมต่อหลอดไฟส่องสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้า

อย่างที่เราทราบ การชนกันของอิเล็กตรอนอิสระในตัวนำกับอะตอมของโครงผลึกทำให้การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าช้าลง ... นี่คือการตอบโต้ต่อการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอนอิสระ กล่าวคือ กระแสตรงเป็นแก่นแท้ทางกายภาพของความต้านทานของตัวนำ กลไกของความต้านทานกระแสตรงในอิเล็กโทรไลต์และก๊าซมีความคล้ายคลึงกัน คุณสมบัติการนำไฟฟ้าของวัสดุกำหนดความต้านทานปริมาตร ρv ซึ่งเท่ากับความต้านทานระหว่างด้านตรงข้ามของลูกบาศก์ที่มีขอบ 1 ม. ทำจาก วัสดุนี้. ส่วนกลับของความต้านทานเชิงปริมาตรเรียกว่า การนำไฟฟ้าเชิงปริมาตร และเท่ากับ γ ​​= 1/ρv หน่วยของความต้านทานปริมาตรคือ 1 โอห์ม * ม. การนำไฟฟ้าเชิงปริมาตร - 1 Sm / m ความต้านทานกระแสตรงของตัวนำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ในกรณีทั่วไปพบว่ามีการพึ่งพาอาศัยกันค่อนข้างซับซ้อน แต่ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบ (ประมาณ 200 ° C) สามารถแสดงได้โดยสูตร:

โดยที่ R2 และ R1 เป็นความต้านทานตามลำดับที่อุณหภูมิ T1 และ T2 α - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความต้านทานเท่ากับการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง 1 ° C

แนวคิดที่สำคัญ

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความต้านทานและใช้เพื่อจำกัดกระแสเรียกว่าตัวต้านทาน ตัวต้านทานแบบปรับได้ (นั่นคือสามารถเปลี่ยนความต้านทานได้) เรียกว่าลิโน่

องค์ประกอบต้านทานเป็นแบบจำลองในอุดมคติของตัวต้านทานและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ หรือชิ้นส่วนที่ต้านทานกระแสตรง โดยไม่คำนึงถึงลักษณะทางกายภาพของปรากฏการณ์นี้ ใช้ในการจัดทำวงจรสมมูลของวงจรและการคำนวณโหมดต่างๆ ในการทำให้เป็นอุดมคติ กระแสที่ผ่านการเคลือบฉนวนของตัวต้านทาน เฟรมของรีโอสแตตลวด ฯลฯ จะถูกละเลย

องค์ประกอบต้านทานเชิงเส้นเป็นวงจรที่เท่ากันสำหรับส่วนใดส่วนหนึ่งของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่กระแสเป็นสัดส่วนกับแรงดัน พารามิเตอร์ของมันคือความต้านทาน R = const R = const หมายความว่าค่าความต้านทานคงที่ (const หมายถึงค่าคงที่)
หากการพึ่งพากระแสกับแรงดันไฟฟ้าไม่เป็นเชิงเส้นแสดงว่าวงจรสมมูลจะมีองค์ประกอบต้านทานที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งกำหนดโดยลักษณะแรงดันกระแสไฟที่ไม่เป็นเชิงเส้น (ลักษณะโวลต์ - แอมแปร์) I (U) - อ่านว่า " และจากยู" รูปที่ 5 แสดงลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสขององค์ประกอบความต้านทานเชิงเส้น (สาย a) และไม่เป็นเชิงเส้น (สาย b) เช่นเดียวกับการกำหนดในวงจรที่เท่ากัน