ความต้านทานโอห์มคืออะไร ความต้านทานไฟฟ้า - ความรู้ ไฮเปอร์มาร์เก็ต

ความต้านทานตัวนำ - ความสามารถของวัสดุในการต้านทานการไหล กระแสไฟฟ้า. รวมถึงกรณีของผลกระทบทางผิวหนังของแรงดันไฟฟ้าสลับความถี่สูง

คำจำกัดความทางกายภาพ

วัสดุแบ่งออกเป็นชั้นเรียนตามความต้านทาน ค่าภายใต้การพิจารณา - ความต้านทาน - ถือเป็นกุญแจสำคัญ จะช่วยให้ทำการไล่ระดับสารทั้งหมดที่พบในธรรมชาติ:

1. ตัวนำ - วัสดุที่มีความต้านทานสูงถึง 10 μΩ m. ใช้กับโลหะส่วนใหญ่ กราไฟท์
2. ไดอิเล็กทริก - ความต้านทาน 100 MΩ m - 10 PΩ m คำนำหน้า Peta ใช้ในบริบทของระดับที่สิบห้าของสิบ
3. เซมิคอนดักเตอร์เป็นกลุ่มของวัสดุไฟฟ้าที่มีความต้านทานตั้งแต่ตัวนำไปจนถึงไดอิเล็กทริก

ความต้านทานเรียกว่าช่วยให้คุณสามารถกำหนดลักษณะพารามิเตอร์ของการตัดลวดยาว 1 เมตรพื้นที่1 ตารางเมตร. ส่วนใหญ่แล้วจะใช้ตัวเลขได้ยาก ภาพตัดขวางของสายเคเบิลจริงนั้นเล็กกว่ามาก ตัวอย่างเช่น สำหรับ PV-3 พื้นที่จะเป็นสิบมิลลิเมตร การคำนวณจะง่ายขึ้นหากคุณใช้หน่วยของ Ohm sq. mm / m (ดูรูป)

ความต้านทานของโลหะ

ความต้านทานแสดงไว้ อักษรกรีก"ro" เพื่อให้ได้ดัชนีแนวต้าน ให้คูณค่าด้วยความยาว หารด้วยพื้นที่ของตัวอย่าง การแปลงระหว่างหน่วยการวัดมาตรฐาน โอห์ม ม. มักใช้สำหรับการคำนวณแสดง: ความสัมพันธ์ถูกสร้างขึ้นผ่านยกกำลังหกของสิบ บางครั้งก็เป็นไปได้ที่จะค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับความต้านทานของทองแดงจากค่าตาราง:

• 168 μΩ m;
• 0.00175 โอห์ม ตร.ม. เอ็มเอ็มเอ็ม

มันง่ายที่จะตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวเลขต่างกันประมาณ 4% ตรวจสอบให้แน่ใจโดยการคัดเลือกยูนิต ซึ่งหมายความว่าตัวเลขจะได้รับสำหรับเกรดทองแดง หากต้องการการคำนวณที่แน่นอน คำถามจะถูกระบุเพิ่มเติมแยกกัน ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพต้านทานของตัวอย่างนั้นได้มาจากการสังเกตอย่างหมดจด ชิ้นส่วนของลวดที่มีหน้าตัดที่รู้จัก ความยาวเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสของมัลติมิเตอร์ ในการหาคำตอบ คุณต้องหารค่าที่อ่านได้ด้วยความยาวของตัวอย่าง คูณด้วยพื้นที่หน้าตัด ในการทดสอบ ควรจะเลือกตัวอย่างที่มีความถูกต้องมากกว่า ลดข้อผิดพลาดให้น้อยที่สุด ผู้ทดสอบส่วนใหญ่มีความแม่นยำไม่เพียงพอในการรับค่าที่ถูกต้อง

ดังนั้นจึงไม่สะดวกสำหรับผู้ที่กลัวนักฟิสิกส์ที่ต้องการควบคุมมัลติมิเตอร์ของจีนให้ทำงานด้วยความต้านทาน มันง่ายกว่ามากที่จะตัดเสร็จแล้ว (ยาวกว่า) ประเมินพารามิเตอร์ของชิ้นเต็ม ในทางปฏิบัติ เศษส่วนของโอห์มมีบทบาทเล็กน้อย การดำเนินการเหล่านี้ดำเนินการเพื่อประเมินการสูญเสีย กำหนดโดยตรงโดยความต้านทานเชิงแอคทีฟของส่วนวงจรและกำลังสองขึ้นอยู่กับกระแส จากข้อมูลข้างต้น เราทราบ: ตัวนำในวิศวกรรมไฟฟ้ามักจะแบ่งออกเป็นสองประเภทตามการบังคับใช้:

1. วัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูง มีความต้านทานสูง อดีตใช้ในการสร้างสายเคเบิลส่วนหลัง - ความต้านทาน (ตัวต้านทาน) ไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนในตารางโดยคำนึงถึงการใช้งานจริง เงินที่มีความต้านทานต่ำไม่ได้ใช้ในการสร้างสายไฟเลย แทบไม่ได้นำมาใช้กับหน้าสัมผัสอุปกรณ์ ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน
2. โลหะผสมที่มีความยืดหยุ่นสูงใช้เพื่อสร้างชิ้นส่วนรับกระแสไฟที่ยืดหยุ่นได้ ได้แก่ สปริง ส่วนใช้งานของคอนแทคเตอร์ ความต้านทานมักจะถูกเก็บไว้ให้น้อยที่สุด เป็นที่ชัดเจนว่าทองแดงธรรมดาซึ่งมีความเป็นพลาสติกในระดับสูง ไม่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์เหล่านี้โดยพื้นฐาน
3. โลหะผสมที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสูงหรือต่ำ อดีตทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างแผ่น bimetallic ที่ใช้โครงสร้างเป็นพื้นฐาน หลังสร้างกลุ่มของโลหะผสมอินวาร์ มักจะจำเป็นในสิ่งที่สำคัญ รูปทรงเรขาคณิต. ที่ตัวยึดไส้หลอด (แทนทังสเตนราคาแพง) และจุดต่อแบบสุญญากาศที่หัวต่อที่มีกระจก แต่บ่อยครั้งที่โลหะผสมของ Invar ไม่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า พวกมันถูกใช้เป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือกลและอุปกรณ์

สูตรสำหรับความต้านทานที่เกี่ยวข้องกับโอห์มมิก

พื้นฐานทางกายภาพของการนำไฟฟ้า

ความต้านทานของตัวนำถือเป็นค่าผกผันของการนำไฟฟ้า ในทฤษฎีสมัยใหม่ ยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างถี่ถ้วนว่ากระบวนการของคนรุ่นปัจจุบันเกิดขึ้นได้อย่างไร นักฟิสิกส์มักจะชนกำแพงโดยสังเกตปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถอธิบายได้ไม่ว่าในทางใดจากมุมมองของแนวคิดที่หยิบยกมาก่อนหน้านี้ วันนี้ทฤษฎีวงดนตรีถือว่ามีความโดดเด่น จำเป็นต้องให้ทัศนศึกษาสั้น ๆ เกี่ยวกับการพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร

ในขั้นต้นสันนิษฐานว่าสารนั้นเป็นตัวแทนของสารที่มีประจุบวกอิเล็กตรอนจะลอยอยู่ในนั้น ลอร์ดเคลวินผู้ฉาวโฉ่ (นี ธ ทอมสัน) ที่ฉาวโฉ่ ต่อมาจึงตั้งชื่อหน่วยวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ เป็นครั้งแรกที่มีการสันนิษฐานเกี่ยวกับโครงสร้างดาวเคราะห์ของอะตอมรัทเธอร์ฟอร์ด ทฤษฎีที่เสนอในปี 1911 มีพื้นฐานอยู่บนข้อเท็จจริงที่ว่าการแผ่รังสีอัลฟาถูกเบี่ยงเบนโดยสารที่มีการกระจายตัวมาก (อนุภาคแต่ละตัวเปลี่ยนมุมการบินเป็นจำนวนมาก) จากข้อกำหนดเบื้องต้นที่มีอยู่ ผู้เขียนสรุปว่า ประจุบวกของอะตอมกระจุกตัวอยู่ภายในพื้นที่เล็กๆ ของอวกาศ ซึ่งเรียกว่านิวเคลียส ข้อเท็จจริงของแต่ละกรณีของการเบี่ยงเบนที่รุนแรงของมุมการบินนั้นเกิดจากความจริงที่ว่าเส้นทางของอนุภาควิ่งไปในบริเวณใกล้เคียงของนิวเคลียส

ดังนั้นขีดจำกัดของมิติทางเรขาคณิตจึงถูกกำหนด องค์ประกอบส่วนบุคคลและสำหรับ สารต่างๆ. เราสรุปได้ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนทองคำพอดีในช่วง 15.00 น. (ปิโกเป็นคำนำหน้ายกกำลังสิบสองด้านลบของสิบ) พัฒนาต่อไปทฤษฎีโครงสร้างของสารดำเนินการโดยบอร์ในปี พ.ศ. 2456 จากการสังเกตพฤติกรรมของไฮโดรเจนไอออน เขาสรุปว่าประจุของอะตอมเป็นเอกภาพ และกำหนดมวลให้มีค่าประมาณหนึ่งในสิบของออกซิเจน บอร์แนะนำว่าอิเล็กตรอนถูกดึงดูดโดยแรงดึงดูดที่กำหนดโดยคูลอมบ์ ดังนั้นจึงมีบางอย่างที่ป้องกันไม่ให้ล้มลงในแกนกลาง บอร์แนะนำว่าแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากการหมุนของอนุภาคในวงโคจรนั้นเป็นความผิด

ซอมเมอร์เฟลด์ได้แก้ไขเลย์เอาต์ที่สำคัญ อนุญาตให้วงรีของวงโคจรแนะนำสอง ตัวเลขควอนตัมอธิบายวิถี – n และ k Bohr สังเกตว่าทฤษฎีของ Maxwell สำหรับแบบจำลองนั้นล้มเหลว อนุภาคที่เคลื่อนที่จะต้องสร้างสนามแม่เหล็กในอวกาศ จากนั้นอิเล็กตรอนจะค่อยๆ ตกลงบนนิวเคลียส ดังนั้นเราจึงต้องยอมรับ: มีวงโคจรที่การแผ่รังสีของพลังงานสู่อวกาศจะไม่เกิดขึ้น มองเห็นได้ง่าย: ข้อสันนิษฐานขัดแย้งกันเตือนอีกครั้ง: การต่อต้านของตัวนำเช่น ปริมาณทางกายภาพนักฟิสิกส์ในปัจจุบันไม่สามารถอธิบายได้

ทำไม? ทฤษฎีโซนได้เลือกสมมุติฐานของบอร์เป็นพื้นฐาน ซึ่งกล่าวว่า ตำแหน่งของวงโคจรไม่ต่อเนื่อง มีการคำนวณล่วงหน้า พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตเชื่อมต่อกันด้วยความสัมพันธ์บางอย่าง ข้อสรุปของนักวิทยาศาสตร์ต้องเสริมด้วยกลศาสตร์คลื่นเนื่องจาก แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์บางอย่างได้ ทฤษฎีสมัยใหม่พูดว่า: สำหรับแต่ละสารมีสามโซนในสถานะของอิเล็กตรอน:

1. แถบเวเลนซ์ของอิเล็กตรอนถูกพันธะอย่างแน่นหนากับอะตอม ต้องใช้พลังงานเป็นจำนวนมากในการทำลายพันธะ อิเล็กตรอนของวงวาเลนซ์ไม่มีส่วนร่วมในการนำไฟฟ้า
2. แถบการนำไฟฟ้า อิเล็กตรอน เมื่อความแรงของสนามเกิดขึ้นในสาร จะก่อตัวเป็นกระแสไฟฟ้า (การเคลื่อนที่ตามคำสั่งของตัวพาประจุ)
3. เขตต้องห้ามคือพื้นที่ของสถานะพลังงานที่อิเล็กตรอนไม่สามารถอยู่ภายใต้สภาวะปกติได้

ประสบการณ์ที่อธิบายไม่ถูกของจุง

ตามทฤษฎีวงดนตรี แถบการนำไฟฟ้าของตัวนำทับซ้อนกับแถบเวเลนซ์ เมฆอิเล็กตรอนก่อตัวขึ้นและเคลื่อนตัวออกไปได้ง่ายโดยความตึงเครียด สนามไฟฟ้าทำให้เกิดกระแส ด้วยเหตุนี้ความต้านทานของตัวนำจึงน้อยมาก ยิ่งกว่านั้น นักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามอธิบายอย่างไร้เหตุผลว่าอิเล็กตรอนคืออะไร เป็นที่ทราบกันเพียงว่าอนุภาคมูลฐานแสดงคุณสมบัติของคลื่นและกล้ามเนื้อ หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กระบุข้อเท็จจริง: เป็นไปไม่ได้ด้วยความน่าจะเป็น 100% ที่จะระบุตำแหน่งของอิเล็กตรอนและพลังงานพร้อมกัน

สำหรับส่วนเชิงประจักษ์ นักวิทยาศาสตร์ได้สังเกตเห็นว่าการทดลองของ Young กับอิเล็กตรอนให้ผลลัพธ์ที่น่าสนใจ นักวิทยาศาสตร์ส่งโฟตอนผ่านกระแสโฟตอนผ่านช่องเปิดสองช่องของโล่ ได้รูปแบบการรบกวน ซึ่งประกอบด้วยชุดของขอบ พวกเขาแนะนำให้ทำการทดสอบกับอิเล็กตรอน เกิดการยุบ:

1. หากอิเล็กตรอนผ่านเข้าไปในลำลำ โดยผ่านสองช่องสัญญาณ จะเกิดรูปแบบการรบกวนขึ้น เหมือนโฟตอนกำลังเคลื่อนที่
2. ถ้าอิเล็กตรอนถูกยิงทีละตัว ไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลง ดังนั้น... อนุภาคตัวหนึ่งสะท้อนออกมาจากตัวมันเอง มีอยู่หลายที่ทีเดียว?
3. จากนั้นพวกเขาก็เริ่มพยายามแก้ไขช่วงเวลาที่อิเล็กตรอนผ่านระนาบของเกราะ และ… รูปแบบการรบกวนก็หายไป มีจุดสองจุดที่ตรงข้ามกับรอยแตก

เอฟเฟกต์ไม่มีอำนาจที่จะอธิบายด้วย จุดวิทยาศาสตร์วิสัยทัศน์. ปรากฎว่าอิเล็กตรอน "เดา" เกี่ยวกับการสังเกตอย่างต่อเนื่องจะหยุดแสดงคุณสมบัติของคลื่น แสดงข้อจำกัดของแนวคิดสมัยใหม่ทางฟิสิกส์ มันคงจะดีถ้าคุณได้สนุกกับมัน! นักวิทยาศาสตร์อีกคนเสนอให้สังเกตอนุภาคเมื่อพวกเขาผ่านช่องว่างไปแล้ว (บินไปในทิศทางที่แน่นอน) และอะไร? อีกครั้งที่อิเล็กตรอนไม่แสดงคุณสมบัติของคลื่นอีกต่อไป

ปรากฎว่า อนุภาคมูลฐานย้อนเวลากลับไป ในขณะที่พวกเขาผ่านช่องว่าง เจาะลึกความลึกลับแห่งอนาคต โดยรู้ว่าจะมีการสอดส่องหรือไม่ พฤติกรรมก็ปรับตามความเป็นจริง เห็นได้ชัดว่าคำตอบไม่สามารถตีในตาวัว ความลึกลับยังรอการคลี่คลาย ยังไงก็ตาม ทฤษฎีของไอน์สไตน์ที่หยิบยกมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 ได้ถูกหักล้างไปแล้ว: พบอนุภาคที่มีความเร็วเกินกว่าความเร็วแสงแล้ว

ความต้านทานของตัวนำเกิดขึ้นได้อย่างไร?

มุมมองสมัยใหม่กล่าวว่าอิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ไปตามตัวนำด้วยความเร็วประมาณ 100 กม. / วินาที ภายใต้การกระทำของสนามที่เกิดขึ้นภายใน ดริฟท์ได้รับคำสั่ง ความเร็วของการเคลื่อนที่ของพาหะตามแนวตึงนั้นเล็กไม่กี่เซนติเมตรต่อนาที ในระหว่างการเคลื่อนที่ อิเล็กตรอนชนกับอะตอมของโครงผลึก พลังงานจำนวนหนึ่งจะเปลี่ยนเป็นความร้อน และการวัดการเปลี่ยนแปลงนี้มักจะเรียกว่าความต้านทานของตัวนำ ยิ่งสูงยิ่งสูง พลังงานไฟฟ้ากลายเป็นความร้อน นี่คือหลักการทำงานของเครื่องทำความร้อน

ขนานกับบริบทคือนิพจน์เชิงตัวเลขของการนำไฟฟ้าของวัสดุ ซึ่งสามารถเห็นได้ในรูป เพื่อให้ได้ค่าความต้านทาน จำเป็นต้องแบ่งหน่วยตามจำนวนที่ระบุ แนวทางของการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมจะกล่าวถึงข้างต้น จะเห็นได้ว่าความต้านทานขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ - การเคลื่อนที่ของอุณหภูมิของอิเล็กตรอนและความยาวของเส้นทางอิสระซึ่งนำไปสู่โครงสร้างโดยตรง ตาข่ายคริสตัลสาร คำอธิบาย - ความต้านทานของตัวนำนั้นแตกต่างกัน ทองแดงมีอลูมิเนียมน้อย

§ 15. 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.
ใน 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 นอกจากนี้ยังใช้ลิโน่เหลวซึ่งเป็นภาชนะโลหะที่เต็มไปด้วยสารละลายบางชนิดที่นำกระแสไฟฟ้าเช่นสารละลายโซดาในน้ำ
ความสามารถของตัวนำในการส่งกระแสไฟฟ้านั้นมีลักษณะการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นส่วนกลับของความต้านทาน และแสดงด้วยตัวอักษร g. หน่วย SI สำหรับการนำไฟฟ้าคือ (ซีเมนส์)

ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานและการนำไฟฟ้าของตัวนำมีดังนี้

ความต้านทานไฟฟ้าเป็นที่เข้าใจกันว่าความต้านทานใด ๆ ที่ตรวจจับกระแสเมื่อผ่านวงจรปิด ทำให้อ่อนลงหรือยับยั้งการไหลของประจุไฟฟ้าอย่างอิสระ

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

การวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์

แนวคิดทางกายภาพของการต่อต้าน

เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะไหลเวียนในตัวนำในลักษณะที่เป็นระเบียบตามความต้านทานที่พบเจอระหว่างทาง ยิ่งความต้านทานนี้ต่ำเท่าใด ลำดับที่มีอยู่ในพิภพเล็กของอิเล็กตรอนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่เมื่อความต้านทานสูงก็เริ่มปะทะกันหลั่ง พลังงานความร้อน. ในเรื่องนี้ อุณหภูมิของตัวนำจะสูงขึ้นเล็กน้อยเสมอ ยิ่งอิเล็กตรอนมากเท่าไหร่ก็ยิ่งต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของพวกมัน

วัสดุที่ใช้

โลหะที่รู้จักทั้งหมดมีความทนทานต่อกระแสผ่านมากหรือน้อย รวมทั้งตัวนำที่ดีที่สุด ทองและเงินมีความต้านทานน้อยที่สุด แต่มีราคาแพง ดังนั้นวัสดุที่ใช้บ่อยที่สุดคือทองแดงซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าสูง อลูมิเนียมใช้ในขนาดที่เล็กกว่า

ลวด Nichrome มีความต้านทานสูงสุดต่อการไหลของกระแส (โลหะผสมของนิกเกิล (80%) และโครเมียม (20%)) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวต้านทาน

วัสดุต้านทานอื่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือคาร์บอน จากนั้นจึงสร้างความต้านทานคงที่และรีโอสแตตเพื่อใช้ใน วงจรไฟฟ้า. ตัวต้านทานและโพเทนชิโอมิเตอร์แบบตายตัวใช้สำหรับควบคุมค่ากระแสและแรงดัน เช่น เมื่อควบคุมระดับเสียงและโทนของเครื่องขยายเสียง

การคำนวณความต้านทาน

ในการคำนวณค่าความต้านทานโหลดสูตรที่ได้มาจากกฎของโอห์มจะใช้เป็นค่าหลักหากทราบค่ากระแสและแรงดัน:

หน่วยวัดคือ โอห์ม

สำหรับ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมตัวต้านทาน ค่าความต้านทานรวมหาได้จากการรวมค่าแต่ละค่า:

R = R1 + R2 + R3 + …..

ที่ การเชื่อมต่อแบบขนานใช้นิพจน์:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

และจะค้นหาความต้านทานไฟฟ้าของเส้นลวดได้อย่างไรโดยพิจารณาจากพารามิเตอร์และวัสดุในการผลิต มีสูตรต้านทานอื่นสำหรับสิ่งนี้:

R \u003d ρ x l / S โดยที่:

• l คือความยาวของเส้นลวด
• S คือขนาดของหน้าตัดของมัน
• ρ คือความต้านทานปริมาตรจำเพาะของวัสดุลวด

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" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">

สูตรต้านทาน

สามารถวัดขนาดทางเรขาคณิตของเส้นลวดได้ แต่ในการคำนวณความต้านทานโดยใช้สูตรนี้ คุณต้องรู้ค่าสัมประสิทธิ์ ρ

สิ่งสำคัญ!เอาชนะค่า ได้คำนวณความต้านทานปริมาตรแล้วสำหรับ วัสดุต่างๆและสรุปไว้ในตารางพิเศษ

ค่าสัมประสิทธิ์ช่วยให้คุณเปรียบเทียบความต้านทาน ประเภทต่างๆตัวนำที่อุณหภูมิที่กำหนดตามของพวกเขา คุณสมบัติทางกายภาพโดยไม่คำนึงถึงขนาด นี้สามารถแสดงด้วยตัวอย่าง

ตัวอย่างการคำนวณความต้านทานไฟฟ้า ลวดทองแดง, ยาว 500 ม.:

1. หากไม่ทราบขนาดของส่วนลวดคุณสามารถวัดเส้นผ่านศูนย์กลางด้วยคาลิปเปอร์ สมมุติว่ามันคือ 1.6 มม.;
2. เมื่อคำนวณพื้นที่หน้าตัดจะใช้สูตร:

จากนั้น S = 3.14 x (1.6 / 2)² = 2 mm²;

1. จากตารางเราพบค่า ρ สำหรับทองแดง เท่ากับ 0.0172 Ohm x m / mm²;
2. ตอนนี้ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำที่คำนวณได้จะเป็น:

R \u003d ρ x l / S \u003d 0.0172 x 500/2 \u003d 4.3 โอห์ม

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

1. ρ ดัชนีสำหรับ nichrome คือ 1.1 Ohm x m / mm²;
2. R \u003d ρ x l / S \u003d 1.1 x 1 / 0.1 \u003d 11 โอห์ม

สองตัวอย่างแสดงให้เห็นชัดเจนว่าลวดนิกโครมยาวเมตรที่มีหน้าตัดเล็กกว่า 20 เท่า มีความต้านทานไฟฟ้ามากกว่าลวดทองแดง 500 เมตร 2.5 เท่า

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-6-768x381..jpg 960w

ความต้านทานของโลหะบางชนิด

สิ่งสำคัญ!ความต้านทานได้รับอิทธิพลจากอุณหภูมิโดยเพิ่มขึ้นและในทางกลับกันลดลงเมื่อลดลง

อิมพีแดนซ์

อิมพีแดนซ์เป็นคำทั่วไปสำหรับความต้านทานที่คำนึงถึงโหลดปฏิกิริยา การคำนวณความต้านทานลูป กระแสสลับคือการคำนวณอิมพีแดนซ์

ในขณะที่ตัวต้านทานให้ความต้านทานสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ ปฏิกิริยาเป็นผลพลอยได้ที่เป็นอันตรายของส่วนประกอบวงจรไฟฟ้าบางอย่าง

รีแอกแตนซ์สองประเภท:

1. อุปนัย สร้างโดยขดลวด สูตรการคำนวณ:

X (L) = 2π x f x L โดยที่:

• f คือความถี่ปัจจุบัน (Hz)
• L - ตัวเหนี่ยวนำ (H);

1. คาปาซิทีฟ สร้างโดยตัวเก็บประจุ คำนวณตามสูตร:

X (C) = 1/(2π x f x C),

โดยที่ C คือความจุ (F)

เช่นเดียวกับแอกทีฟแอกทีฟ รีแอกแตนซ์จะแสดงเป็นโอห์ม และยังจำกัดการไหลของกระแสผ่านลูป หากวงจรมีทั้งความจุและตัวเหนี่ยวนำ ความต้านทานรวมจะเป็น:

X = X (L) - X (C)

Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-3.jpg 622w

แอกทีฟ อุปนัย และรีแอกแตนซ์ capacitive

สิ่งสำคัญ!จากสูตรโหลดปฏิกิริยาตาม คุณสมบัติที่น่าสนใจ. เมื่อความถี่ของกระแสสลับและการเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น X (L) จะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ยิ่งความถี่และความจุสูงเท่าใด X (C) ก็ยิ่งเล็กลงเท่านั้น

การหาอิมพีแดนซ์ (Z) ไม่ใช่การเพิ่มส่วนประกอบที่ใช้งานและปฏิกิริยาอย่างง่าย:

Z = √ (R² + X²)

ตัวอย่างที่ 1

ขดลวดในวงจรที่มีกระแสความถี่กำลังมีความต้านทานแบบแอคทีฟ 25 โอห์มและความเหนี่ยวนำ 0.7 H. คุณสามารถคำนวณอิมพีแดนซ์:

1. X (L) \u003d 2π x f x L \u003d 2 x 3.14 x 50 x 0.7 \u003d 218.45 โอห์ม;
2. Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218.45²) = 219.9 โอห์ม

tg φ \u003d X (L) / R \u003d 218.45 / 25 \u003d 8.7

มุม φ มีค่าประมาณ 83 องศา

ตัวอย่าง 2

มีตัวเก็บประจุที่มีความจุ 100 microfarads และความต้านทานภายใน 12 โอห์ม คุณสามารถคำนวณอิมพีแดนซ์:

1. X (C) \u003d 1 / (2π x f x C) \u003d 1 / 2 x 3.14 x 50 x 0, 0001 \u003d 31.8 โอห์ม;
2. Z \u003d √ (R² + X (C)²) \u003d √ (12² + 31.8²) \u003d 34 โอห์ม

บนอินเทอร์เน็ต คุณสามารถค้นหาเครื่องคิดเลขออนไลน์เพื่อลดความซับซ้อนในการคำนวณความต้านทานและอิมพีแดนซ์ของวงจรไฟฟ้าทั้งหมดหรือส่วนต่างๆ ของวงจร คุณเพียงแค่ต้องเก็บข้อมูลที่คำนวณไว้และบันทึกผลลัพธ์ของการคำนวณ

วีดีโอ

แนวคิดของความต้านทานไฟฟ้าและการนำไฟฟ้า

ร่างกายใด ๆ ที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านมีความต้านทานอยู่บ้าง คุณสมบัติของวัสดุตัวนำเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้าผ่านเรียกว่าความต้านทานไฟฟ้า

ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์อธิบายสาระสำคัญของความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำโลหะในลักษณะนี้ เมื่อเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ อิเล็กตรอนอิสระจะพบกับอะตอมและอิเล็กตรอนอื่นๆ นับไม่ถ้วนระหว่างทาง และเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับพวกมัน จะสูญเสียพลังงานส่วนหนึ่งไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ อิเล็กตรอนมีประสบการณ์เช่นเดียวกับการต้านทานการเคลื่อนที่ของพวกมัน ตัวนำโลหะต่าง ๆ ที่มีความแตกต่างกัน โครงสร้างอะตอมมีความต้านทานกระแสไฟฟ้าต่างกัน

ในทำนองเดียวกันอธิบายความต้านทานของตัวนำของเหลวและก๊าซต่อทางผ่านของกระแสไฟฟ้า อย่างไรก็ตามเราไม่ควรลืมว่าในสารเหล่านี้ไม่ใช่อิเล็กตรอน แต่อนุภาคที่มีประจุของโมเลกุลจะมีความต้านทานระหว่างการเคลื่อนที่

ความต้านทานจะแสดงด้วยตัวอักษรละติน R หรือ r

โอห์มถูกนำมาเป็นหน่วยความต้านทานไฟฟ้า

โอห์มคือความต้านทานของเสาปรอทสูง 106.3 ซม. มีหน้าตัด 1 มม. 2 ที่อุณหภูมิ 0 ° C

ตัวอย่างเช่น หากความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำเท่ากับ 4 โอห์ม ให้เขียนดังนี้: R \u003d 4 โอห์มหรือ r \u003d 4 โอห์ม

ในการวัดความต้านทานของค่ามาก จะใช้หน่วยที่เรียกว่า megohm

หนึ่งเมกะเท่ากับหนึ่งล้านโอห์ม

ยิ่งมีความต้านทานของตัวนำมากเท่าใด กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งส่งแย่ลงเท่านั้น และในทางกลับกัน ยิ่งความต้านทานของตัวนำต่ำลงเท่าใด กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งผ่านตัวนำนี้ได้ง่ายขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นเพื่อกำหนดลักษณะของตัวนำ (ในแง่ของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน) เราสามารถพิจารณาไม่เพียง แต่ความต้านทานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงส่วนกลับของความต้านทานและเรียกว่าการนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้าความสามารถของวัสดุในการส่งกระแสไฟฟ้าผ่านตัวมันเองเรียกว่า

เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าเป็นส่วนกลับของความต้านทาน จึงแสดงเป็น 1 / R ค่าการนำไฟฟ้าจะแสดงแทน อักษรละตินกรัม

อิทธิพลของวัสดุตัวนำ ขนาด และ อุณหภูมิโดยรอบเกี่ยวกับค่าความต้านทานไฟฟ้า

ความต้านทานของตัวนำต่างๆ ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ทำ เพื่อกำหนดลักษณะความต้านทานไฟฟ้า วัสดุต่างๆแนะนำแนวคิดของความต้านทานที่เรียกว่า

ความต้านทานคือ ความต้านทานของตัวนำที่มีความยาว 1 ม. และมีพื้นที่หน้าตัด 1 mm2 ความต้านทานแสดงด้วยอักษรกรีก p วัสดุแต่ละชนิดที่ใช้ทำตัวนำนั้นมีสภาพต้านทานเป็นของตัวเอง

ตัวอย่างเช่น ความต้านทานของทองแดงคือ 0.017 นั่นคือตัวนำทองแดงยาว 1 ม. และ 1 mm2 ในส่วนตัดขวางมีความต้านทาน 0.017 โอห์ม ความต้านทานของอลูมิเนียมคือ 0.03 ความต้านทานของเหล็กคือ 0.12 ความต้านทานของค่าคงที่คือ 0.48 ความต้านทานของ nichrome คือ 1-1.1

ความต้านทานของตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความยาว กล่าวคือ ยิ่งตัวนำยิ่งยาว ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำยิ่งมากขึ้น

ความต้านทานของตัวนำนั้นแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัดของมัน กล่าวคือ ยิ่งตัวนำหนาขึ้น ความต้านทานของตัวนำยิ่งน้อย และในทางกลับกัน ยิ่งตัวนำยิ่งบางก็ยิ่งมีความต้านทานมากขึ้น

เพื่อให้เข้าใจความสัมพันธ์นี้มากขึ้น ลองนึกภาพเรือสื่อสารสองคู่ โดยที่เรือคู่หนึ่งมีท่อเชื่อมต่อที่บางและอีกคู่มีท่อที่หนา เป็นที่ชัดเจนว่าเมื่อภาชนะหนึ่ง (แต่ละคู่) เต็มไปด้วยน้ำ การเปลี่ยนผ่านไปยังภาชนะอื่นผ่านท่อหนาจะเกิดขึ้นเร็วกว่าท่อบางมาก กล่าวคือ ท่อหนาจะมีความต้านทานน้อยกว่าต่อการไหลของน้ำ น้ำ. ในทำนองเดียวกัน กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวนำที่หนาได้ง่ายกว่าตัวนำที่บาง กล่าวคือ แบบแรกให้ความต้านทานน้อยกว่าแบบที่สอง

ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำเท่ากับความต้านทานจำเพาะของวัสดุที่ทำตัวนำนี้ คูณด้วยความยาวของตัวนำและหารด้วยพื้นที่ของพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ:

R = R l / S,

ที่ไหน - R - ความต้านทานตัวนำ, โอห์ม, l - ความยาวตัวนำเป็น m, S - พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ, mm 2

พื้นที่หน้าตัดของตัวนำกลมคำนวณโดยสูตร:

S = π d 2 / 4

ที่ไหน π - ค่าคงที่เท่ากับ 3.14; d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ

ดังนั้นความยาวของตัวนำจึงถูกกำหนด:

ล. = S R / p ,

สูตรนี้ทำให้สามารถกำหนดความยาวของตัวนำ ส่วนตัดขวาง และความต้านทานไฟฟ้าได้ หากทราบปริมาณอื่นๆ ที่รวมอยู่ในสูตร

หากจำเป็นต้องกำหนดพื้นที่หน้าตัดของตัวนำแล้วสูตรจะลดลงเป็นรูปแบบต่อไปนี้:

S = R l / R

การแปลงสูตรเดียวกันและการแก้สมการเทียบกับ p เราพบความต้านทานของตัวนำ:

R = R S / ล

ต้องใช้สูตรสุดท้ายในกรณีที่ทราบความต้านทานและขนาดของตัวนำและไม่ทราบวัสดุและยิ่งไปกว่านั้นเป็นการยากที่จะกำหนดโดย รูปร่าง. ในการทำเช่นนี้จำเป็นต้องกำหนดความต้านทานของตัวนำและค้นหาวัสดุที่มีความต้านทานดังกล่าวโดยใช้ตาราง

อีกสาเหตุที่ส่งผลต่อความต้านทานของตัวนำก็คืออุณหภูมิ

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความต้านทานของตัวนำโลหะจะเพิ่มขึ้นและลดลงตามการลดลง ความต้านทานที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงสำหรับตัวนำโลหะบริสุทธิ์นี้เกือบจะเท่ากันและเฉลี่ย 0.4% ต่อ 1°C ความต้านทานของตัวนำของเหลวและถ่านหินจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

ทฤษฎีทางอิเล็กทรอนิกส์ของโครงสร้างของสสารให้คำอธิบายต่อไปนี้สำหรับการเพิ่มความต้านทานของตัวนำโลหะด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เมื่อถูกความร้อนตัวนำจะได้รับพลังงานความร้อนซึ่งจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมทั้งหมดของสารอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้อันเป็นผลมาจากความเข้มของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่ของอะตอมที่เพิ่มขึ้นจะสร้างความต้านทานต่อการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ความต้านทานของตัวนำเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิลดลงจะมี เงื่อนไขที่ดีกว่าสำหรับการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอนและความต้านทานของตัวนำลดลง สิ่งนี้อธิบายปรากฏการณ์ที่น่าสนใจ - ความเป็นตัวนำยิ่งยวดของโลหะ.

ตัวนำยิ่งยวดนั่นคือ การลดลงของความต้านทานของโลหะเป็นศูนย์ เกิดขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิติดลบ- 273° C เรียกว่าศูนย์สัมบูรณ์ ที่อุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์ อะตอมของโลหะดูเหมือนจะหยุดนิ่งอยู่กับที่ โดยไม่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเลย

กฎของโอห์มเป็นกฎพื้นฐานของวงจรไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้เราสามารถอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติได้มากมาย ตัวอย่างเช่น เราสามารถเข้าใจได้ว่าทำไมไฟฟ้าถึงไม่ "ตี" นกที่เกาะอยู่บนสายไฟ สำหรับฟิสิกส์ กฎของโอห์มมีความสำคัญอย่างยิ่ง หากปราศจากความรู้ของเขา ก็คงเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างวงจรไฟฟ้าที่เสถียรหรือจะไม่มีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เลย

การพึ่งพาอาศัยกัน ฉัน = ฉัน(U) และค่าของมัน

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบความต้านทานของวัสดุนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับลักษณะเฉพาะของแรงดันไฟในปัจจุบัน มันคืออะไร? ลองใช้วงจรที่มีกระแสไฟฟ้าคงที่และพิจารณาองค์ประกอบใด ๆ ของมัน: หลอดไฟ, ท่อแก๊ส, ตัวนำโลหะ, ขวดอิเล็กโทรไลต์ ฯลฯ

โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า U (มักเรียกว่า V) ที่ใช้กับองค์ประกอบที่เป็นปัญหา เราจะติดตามการเปลี่ยนแปลงของความแรงกระแส (I) ที่ไหลผ่าน เป็นผลให้เราได้รับการพึ่งพาแบบฟอร์ม I \u003d I (U) ซึ่งเรียกว่า "ลักษณะแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบ" และเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงของคุณสมบัติทางไฟฟ้า

ลักษณะเฉพาะของโวลต์-แอมแปร์อาจดูแตกต่างกันสำหรับองค์ประกอบต่างๆ รูปแบบที่ง่ายที่สุดได้มาจากการพิจารณาตัวนำโลหะซึ่งทำโดย Georg Ohm (1789 - 1854)

ลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสคือความสัมพันธ์เชิงเส้น ดังนั้น กราฟของมันคือเส้นตรง

กฎหมายในรูปแบบที่ง่ายที่สุด

การวิจัยของโอห์มเกี่ยวกับลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสของตัวนำพบว่ากำลังกระแสภายในตัวนำโลหะเป็นสัดส่วนกับความต่างศักย์ที่ปลาย (I ~ U) และแปรผกผันกับสัมประสิทธิ์บางอย่าง นั่นคือ I ~ 1/R ค่าสัมประสิทธิ์นี้เริ่มเรียกว่า "ความต้านทานตัวนำ" และหน่วยวัดความต้านทานไฟฟ้าคือโอห์มหรือ V / A

เป็นที่น่าสังเกตอีกอย่างหนึ่ง กฎของโอห์มมักใช้ในการคำนวณความต้านทานในวงจร

ถ้อยคำของกฎหมาย

กฎของโอห์มกล่าวว่าความแรงกระแส (I) ของส่วนเดียวของวงจรเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟในส่วนนี้และเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน

ควรสังเกตว่าในรูปแบบนี้ กฎหมายยังคงเป็นความจริงสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่เท่านั้น เป็นเนื้อเดียวกันคือส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้าที่ไม่มีแหล่งกำเนิดกระแส วิธีการใช้กฎของโอห์มในวงจรที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันจะกล่าวถึงด้านล่าง

ต่อมาได้มีการทดลองแล้วว่ากฎหมายยังคงใช้ได้สำหรับสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในวงจรไฟฟ้า

ความหมายทางกายภาพของการต่อต้าน

ความต้านทานเป็นคุณสมบัติของวัสดุ สาร หรือตัวกลางในการป้องกันการไหลผ่านของกระแสไฟฟ้า ในเชิงปริมาณความต้านทาน 1 โอห์มหมายความว่ากระแสไฟฟ้า 1 A สามารถผ่านตัวนำไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้า 1 V ที่ปลายได้

ความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ

ได้มีการทดลองแล้วว่าความต้านทานของกระแสไฟฟ้าของตัวนำนั้นขึ้นอยู่กับขนาดของมัน: ความยาว ความกว้าง ความสูง และรูปร่างของมัน (ทรงกลม ทรงกระบอก) และวัสดุที่ใช้ทำ ดังนั้นสูตรสำหรับความต้านทานตัวอย่างเช่นของตัวนำทรงกระบอกที่เป็นเนื้อเดียวกันจะเป็น: R \u003d p * l / S

ถ้าเราใส่ s \u003d 1 m 2 และ l \u003d 1 m ลงในสูตรนี้ R จะเท่ากับตัวเลข p จากที่นี่จะคำนวณหน่วยวัดค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทานของตัวนำใน SI - นี่คือโอห์ม * ม.

ในสูตรความต้านทาน p คือสัมประสิทธิ์การลากที่กำหนดโดย คุณสมบัติทางเคมีวัสดุที่ใช้ทำตัวนำ

ในการพิจารณารูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลของกฎของโอห์ม จำเป็นต้องพิจารณาแนวคิดเพิ่มเติมอีกสองสามข้อ

ดังที่คุณทราบ กระแสไฟฟ้าเป็นการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอย่างเคร่งครัด ตัวอย่างเช่น ในโลหะ ตัวพาปัจจุบันคืออิเล็กตรอน และในการนำก๊าซ ไอออน

มาดูกรณีที่เล็กน้อยเมื่อตัวพาปัจจุบันทั้งหมดเป็นเนื้อเดียวกัน - ตัวนำโลหะ ให้เราแยกปริมาตรขนาดเล็กที่ไม่สิ้นสุดในตัวนำนี้ออกทางจิตใจและแสดงความเร็วเฉลี่ยของอิเล็กตรอนในปริมาตรที่กำหนดโดยคุณ นอกจากนี้ ให้ n แสดงถึงความเข้มข้นของพาหะปัจจุบันต่อหน่วยปริมาตร

ทีนี้ลองวาดพื้นที่อนันต์ dS ตั้งฉากกับเวกเตอร์ u และสร้างทรงกระบอกเล็กที่มีความสูง u*dt ตามความเร็ว โดยที่ dt หมายถึงเวลาที่ใช้สำหรับตัวพาความเร็วปัจจุบันทั้งหมดที่มีอยู่ในปริมาตรที่พิจารณาเพื่อผ่านพื้นที่ ดีเอส

ในกรณีนี้ประจุเท่ากับ q \u003d n * e * u * dS * dt จะถูกถ่ายโอนโดยอิเล็กตรอนผ่านพื้นที่โดยที่ e คือประจุของอิเล็กตรอน ดังนั้นความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าจึงเป็นเวกเตอร์ j = n * e * u ซึ่งแสดงถึงปริมาณประจุที่ถ่ายโอนต่อหน่วยเวลาผ่านพื้นที่หนึ่งหน่วย

ข้อดีอย่างหนึ่งของคำนิยามความแตกต่างของกฎของโอห์มก็คือ คุณสามารถหาค่าความต้านทานได้โดยไม่ต้องคำนวณความต้านทาน

ค่าไฟฟ้า. ความแรงของสนามไฟฟ้า

ความแรงของสนามพร้อมกับ ค่าไฟฟ้าเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานในทฤษฎีไฟฟ้า ในเวลาเดียวกัน การแสดงเชิงปริมาณสามารถหาได้จาก การทดลองง่ายๆให้กับนักเรียน

เพื่อความง่ายในการให้เหตุผล เราจะพิจารณาสนามไฟฟ้าสถิต นี้ สนามไฟฟ้าที่ไม่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา สนามดังกล่าวสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยประจุไฟฟ้าที่อยู่กับที่

นอกจากนี้ สำหรับวัตถุประสงค์ของเรา จำเป็นต้องมีการเรียกเก็บเงินค่าทดสอบ เราจะใช้ร่างกายที่มีประจุตามความสามารถ - มีขนาดเล็กจนไม่สามารถก่อให้เกิดการรบกวน (แจกจ่ายค่าใช้จ่าย) ในวัตถุโดยรอบได้

ในทางกลับกัน ให้พิจารณาประจุทดสอบสองประจุที่วางต่อเนื่องกันที่จุดหนึ่งในอวกาศ ซึ่งอยู่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าสถิต ปรากฎว่าค่าใช้จ่ายจะอยู่ภายใต้อิทธิพลที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาในส่วนของเขา ให้ F 1 และ F 2 เป็นแรงที่กระทำต่อประจุ

จากการสรุปข้อมูลการทดลอง พบว่าแรง F 1 และ F 2 มีทิศทางในทิศทางเดียวหรือในทิศทางตรงกันข้าม และอัตราส่วน F 1 /F 2 ไม่ขึ้นกับจุดในอวกาศที่ประจุทดสอบ ถูกวางสลับกัน ดังนั้น อัตราส่วน F 1 /F 2 จึงเป็นลักษณะเฉพาะของประจุเองเท่านั้น และไม่ขึ้นกับสนามแต่อย่างใด

เปิด ข้อเท็จจริงนี้ทำให้สามารถจำแนกลักษณะการใช้ไฟฟ้าของร่างกายได้ และต่อมาเรียกว่าประจุไฟฟ้า ดังนั้นตามคำจำกัดความจะได้ q 1 / q 2 \u003d F 1 / F 2 โดยที่ q 1 และ q 2 คือขนาดของประจุที่วางที่จุดหนึ่งของสนามและ F 1 และ F 2 คือแรงที่กระทำ เกี่ยวกับค่าใช้จ่ายจากสนาม

จากการพิจารณาดังกล่าว ขนาดของประจุของอนุภาคต่างๆ ได้ถูกทดลองสร้าง วางเงื่อนไขหนึ่งในอัตราส่วนของค่าธรรมเนียมการทดสอบ เท่ากับหนึ่งคุณสามารถคำนวณมูลค่าของประจุอื่นได้โดยการวัดอัตราส่วน F 1 /F 2

สนามไฟฟ้าใด ๆ สามารถกำหนดได้ในแง่ของประจุที่รู้จัก ดังนั้น แรงที่กระทำต่อประจุทดสอบของประจุที่อยู่นิ่งจึงเรียกว่าความแรงของสนามไฟฟ้าและเขียนแทนด้วย E จากคำจำกัดความของประจุ เราได้รับว่าเวกเตอร์ความแรงมีรูปแบบดังนี้ E = F/q

การเชื่อมต่อของเวกเตอร์ j และ E. กฎของโอห์มอีกรูปแบบหนึ่ง

นอกจากนี้ โปรดทราบด้วยว่าคำจำกัดความของความต้านทานของกระบอกสูบสามารถสรุปได้ทั่วไปกับสายไฟที่ทำจากวัสดุชนิดเดียวกัน ในกรณีนี้ พื้นที่หน้าตัดจากสูตรความต้านทานจะเท่ากับส่วนตัดขวางของเส้นลวด และ l คือความยาว