Электрическое сопротивление – электротехническая величина, характеризующая свойство материала препятствовать протеканию электрического тока.
Единица измерения электрического сопротивления – Ом, обозначается буквой R. Зависимость сопротивления от тока и напряжения в замкнутой цепи определяется законом Ома.
Закон Ома.
Сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R):
I = U / R,
I – сила тока, А,
U – напряжение, В,
R – сопротивление, Ом.
1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1 В (Вольт) протекает ток 1 А (Ампер).
В зависимости от вида используемого материала, сопротивление может стремиться к нулю – быть минимальным (проводники, металлы и др.), или быть очень большим (изоляционные материалы, диэлектрики и др.). Для обозначения величины сопротивления используются десятичные приставки.
Сопротивление проводника при прочих равных условиях зависит от его геометрии и от удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит.
Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины, сечения и вычисляется по формуле:
R = (ρ · l) / S,
ρ – удельное сопротивление вещества проводника, Ом·м,
l – длина проводника, м,
S – площадь сечения, м².
Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры.
Удельное сопротивление – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения (это табличные значения, которые определены опытным путем для большинства металлов).
Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры (в некотором диапазоне) растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник.
Соединение сопротивлений.
Соединение сопротивлений и схемы их включения рассмотрим на примере резисторов. Существует несколько схем соединения сопротивлений: последовательное, параллельное, смешанное.
При сборке или ремонте, какого либо устройства или прибора может потребоваться сопротивление с определённым номиналом, а под рукой такого может не оказаться. Данное обстоятельство приостанавливает процесс сборки схемы, устройства или ремонта, а выходом из такой ситуации служит применение составного резистора. Для того чтобы собрать составной резистор нужно соединить несколько сопротивлений (резисторов) параллельно, последовательно или смешано, тем самым получить нужное нам номинальное сопротивление.
Последовательное соединение сопротивлений.
Рисунок 1 – Принципиальная схема последовательного соединения.
На схеме видно, что мы заменяем один резистор на несколько, общее сопротивление которых равно тому, который нам необходим. Подсчитать общее сопротивление при последовательном соединении очень просто. Нужно сложить все номинальные сопротивления резисторов входящих в эту цепь. Общее номинальное сопротивление составного резистора обозначено как Rобщ. Номинальные сопротивления резисторов включённых в цепь обозначаются как R1, R2, R3,…Rn.
Параллельное соединение сопротивлений.
Рисунок 2 – Принципиальная схема параллельного соединения.
Для того чтобы подсчитать общее сопротивление нескольких параллельно соединённых резисторов понадобиться формула изображенная на рис.2 в левом нижнем углу. Эту формулу можно существенно упростить, если применять только два резистора. В таком случае понадобиться формула, изображенная на рис.2 в правом нижнем углу.
Есть простое правило, позволяющее без предварительного расчёта узнать, каково должно быть сопротивление двух резисторов, чтобы при их параллельном соединении получить то, которое требуется. Если параллельно соединены два резистора с одинаковым сопротивлением, то общее сопротивление этих резисторов будет ровно в два раза меньше, чем сопротивление каждого из резисторов, входящих в эту цепочку.
При параллельном соединении сопротивлений общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в данную цепь.
Смешанное соединение сопротивлений.
Рисунок 3 – Принципиальная схема смешанного соединения.
Смешанное соединение сопротивлений – цепочка параллельных и последовательных соединений сопротивлений. Рассчитывается с применением формул последовательного и параллельного соединений сопротивлений.
Исходя из данной схемы смешанного соединения последовательность действий следующая, необходимо постепенно упрощать цепь, рассчитывая то или иное соединение, чтоб в конечном итоге придти к значению Rобщ. Так на первом этапе необходимо найти общее сопротивление параллельно соединенных сопротивлений R1, R2, R3 и заменить его одним аналогичным RобщR1R2R3, далее необходимо найти общее сопротивление параллельно соединенных сопротивлений R5, R6 и заменить его одним аналогичным RобщR5R6, далее получается цепь из последовательно соединенных RобщR1R2R3, R4 и RобщR5R6, вычислив его мы получим значение сопротивления равнозначное Rобщ.
При замене и подборе сопротивлений необходимо учитывать их номинальную мощность рассеивания, нежелательно применять меньшие по мощности сопротивления без четкого представления общей картины схемы и его назначения в ней.
Величина обратная электрическому сопротивлению – это проводимость.
Рисунок 4 – Производные формулы от закона Ома.
Ознакомившись с приведёнными формулами можно сказать, что все они справедливы для расчёта ёмкости параллельно и последовательно соединённых конденсаторов. Да, только в отношении конденсаторов всё рассчитывается с точностью до «наоборот”.
Сопротивление проводников (на примере электрических проводов) в первые моменты времени при подключении их к сети блокируют прохождение тока через них, что приводит к очень занимательным результатам, происходит резкий скачек напряжения в разы превышающий номинальное напряжение сети. Данный процесс при включении и выключении называется переходным и нежелательным в электрических сетях, от их воздействия всегда пытались уйти, либо минимизировать его, поэтому с начала XX века множество инженеров работали над созданием аппаратов уменьшающих его влияние (разрядники, выключатели и др.). Постоянный электрический ток не бежит по проводам в одном направлении (направленное движение электронов) он подобен взаимодействию ветра и дерева, своим потенциалом он отклоняет структуру атомов в проводнике, как ветер отклоняет дерево, а при резком разрыве цепи, происходит ударная волна электрического тока в обратном направлении, производя еще более изумительные результаты, но об этом позже….
Сопротивление в электрических цепях играет огромное значение и имеет как положительное, так и отрицательное влияние.
Автор публикации
Я верю в каждого человека, ведь к вопросам данности и бытия приходят все, рано или поздно, пусть это будет раньше того момента, когда исправить что-то просто не хватит времени..!
Только вместе, мы можем все, ведь нет ничего невозможного!
I’m gone to tell my little brother, that he should also pay a quick visit this weblog on regular basis to obtain updated from latest information.