Mida nimetatakse elektritakistuseks ja kuidas seda määratakse. Elektritakistus. Täpsete mõõtmistulemuste saamine

Elektritakistus- füüsikaline suurus, mis iseloomustab juhi omadusi takistada elektrivoolu läbimist ja mis on võrdne juhi otstes oleva pinge ja seda läbiva voolu tugevuse suhtega.

Vahelduvvooluahelate ja vahelduvate elektromagnetväljade takistust kirjeldatakse impedantsi ja iseloomuliku impedantsi mõistetega. Takistit (takistit) nimetatakse ka raadiokomponendiks, mis on ette nähtud aktiivse takistuse sisestamiseks elektriahelatesse.

Resistentsust (sageli tähistatakse tähega R või r) loetakse teatud piirides antud juhi konstantseks väärtuseks; seda saab arvutada kui

R = U I , (\displaystyle R=(\frac (U)(I)),) R - takistus, Ohm; U on elektripotentsiaalide erinevus (pinge) juhi otstes, V; I on voolutugevus, mis voolab juhi otste vahel potentsiaalse erinevuse mõjul A.

Entsüklopeediline YouTube

    1 / 5

    ✪ 8 klassi - 129. Elektrivoolu töö ja võimsus

    ✪ Tund 358. Aktiivtakistus vahelduvvooluahelas. Voolu ja pinge efektiivväärtus

    ✪ Tund 305. Elektrivool pooljuhtides. Sisemine ja lisandite juhtivus.

    ✪ Tund 296. Metallide vastupidavuse sõltuvus temperatuurist. Ülijuhtivus

    ✪ 8 klassi - 110. Elektriahel ja selle komponendid

    Subtiitrid

Ühikud ja mõõtmed

  • stat (SGSE ja Gaussi süsteemis 1 statΩ = (10 9 −2) /cm = 898 755 178 736,818 oomi (täpselt) ≈ 8,98755·10 11 oomi, võrdne selle juhi takistusega, mida läbib 1 staampvoldise pinge all vool 1 tempo);
  • abom (SGSM-is 1 abΩ = 1 · 10 −9 oomi = 1 nanoohm, võrdne selle juhi takistusega, mille kaudu voolab 1 abampi vool pingel 1 abvolt).

Resistentsuse mõõde SGSE ja Gaussi süsteemis on võrdne TL−1 (see tähendab, et see langeb kokku pöördkiiruse mõõtmega, s/cm), SGSM-is - LT−1 (see tähendab, et see langeb kokku kiiruse mõõtmega, cm/s).

Vastupidine suurus takistuse suhtes on elektrijuhtivus, mille mõõtühikuks SI süsteemis on siemens (1 Sm = 1 Ohm −1), SGSE (ja Gaussi) süsteemis staticsiemens ja SGSM - absiemens.

Nähtuse füüsika

Metallide kõrge elektrijuhtivus tuleneb asjaolust, et need sisaldavad suurt hulka voolukandjaid - juhtivuselektronid, mis on moodustunud kindlasse aatomisse mittekuuluvate metalliaatomite valentselektronidest. Välise elektrivälja mõjul tekib metallis elektrivool, mis põhjustab elektronide korrapärase liikumise. Välja mõjul liikuvad elektronid on hajutatud ioonvõre ebahomogeensustele (lisandid, võre defektid, samuti ioonide termilise vibratsiooniga seotud perioodilise struktuuri rikkumised). Sel juhul kaotavad elektronid hoogu ja nende liikumise energia muundatakse kristallvõre siseenergiaks, mis viib juhi kuumenemiseni, kui seda läbib elektrivool.

Eritakistus on skalaarne füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne ühikupikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga homogeense silindrilise juhi takistusega.

Metallide vastupidavus väheneb temperatuuri langedes; mitme kelvini suurusjärgus temperatuuridel kaldub enamiku metallide ja sulamite takistus nulliks või muutub sellega võrdseks (ülijuhtivuse efekt). Vastupidi, pooljuhtide ja isolaatorite takistus suureneb temperatuuri langedes (teatud vahemikus). Takistus muutub ka juhist/pooljuhist läbiva voolu/pinge kasvades.

Takistuse sõltuvus materjalist, juhi pikkusest ja ristlõike pindalast

Metallis on liikuvad laengukandjad vabad elektronid. Võime eeldada, et oma kaootilises liikumises käituvad nad nagu gaasimolekulid. Seetõttu nimetatakse klassikalises füüsikas metallides olevaid vabu elektrone elektrongaasiks ja esmalt arvatakse, et nende suhtes kehtivad ideaalse gaasi jaoks kehtestatud seadused.

Elektrongaasi tihedus ja kristallvõre struktuur sõltuvad metalli tüübist. Seetõttu peab juhi takistus sõltuma selle aine tüübist. Lisaks peab see sõltuma ka juhi pikkusest, selle ristlõike pindalast ja temperatuurist.

Juhi ristlõike mõju selle takistusele on seletatav asjaoluga, et ristlõike vähenedes muutub elektronide voog juhis sama voolutugevuse juures tihedamaks ja seetõttu muutub elektronide vastastikmõju juhtmeosakestega. dirigendis olev aine muutub tugevamaks.

- elektriline suurus, mis iseloomustab materjali omadust takistada elektrivoolu voolamist. Olenevalt materjali tüübist võib takistus kalduda nullini – olla minimaalne (miili/mikrooomi – juhid, metallid) või väga suur (gigaoomi – isolatsioon, dielektrikud). Elektritakistuse pöördväärtus on .

Üksus elektritakistus - Ohm. Seda tähistatakse tähega R. Määratakse takistuse sõltuvus voolust suletud ahelas.

Ohmmeter- seade vooluahela takistuse otseseks mõõtmiseks. Sõltuvalt mõõdetud väärtuse vahemikust jagatakse need gigaohmeetriteks (suurte takistuste jaoks - isolatsiooni mõõtmisel) ja mikro-/milioommeetriteks (väikeste takistuste jaoks - kontaktide, mootori mähiste jne üleminekutakistuste mõõtmisel).

Erinevate tootjate oommeetreid on lai valik, alates elektromehaanilistest kuni mikroelektroonilisteni. Tasub teada, et klassikaline oommeeter mõõdab takistuse aktiivset osa (nn oomid).

Igal vahelduvvooluahela takistusel (metall või pooljuht) on aktiivne ja reaktiivne komponent. Aktiivse ja reaktiivse takistuse summa on Vahelduvvooluahela impedants ja arvutatakse järgmise valemiga:

kus Z on vahelduvvooluahela kogutakistus;

R on vahelduvvooluahela aktiivne takistus;

Xc on vahelduvvooluahela mahtuvuslik reaktants;

(C - mahtuvus, w - vahelduvvoolu nurkkiirus)

Xl on vahelduvvooluahela induktiivne reaktants;

(L on induktiivsus, w on vahelduvvoolu nurkkiirus).

Aktiivne vastupanu- see on osa elektriahela kogutakistusest, mille energia muundatakse täielikult muudeks energialiikideks (mehaaniline, keemiline, termiline). Aktiivse komponendi eristav omadus on kogu elektrienergia täielik tarbimine (energiat ei tagastata võrku) ja reaktants tagastab osa energiast võrku (reaktiivse komponendi negatiivne omadus).

Aktiivse vastupanu füüsiline tähendus

Iga keskkond, kus elektrilaengud läbivad, tekitab nende teele takistusi (arvatakse, et need on kristallvõre sõlmed), millesse nad justkui tabavad ja kaotavad oma energia, mis soojuse kujul eraldub.

Seega tekib langus (elektrienergia kadu), millest osa kaob juhtiva keskkonna sisemise takistuse tõttu.

Arvväärtust, mis iseloomustab materjali võimet takistada laengute läbipääsu, nimetatakse takistuseks. Seda mõõdetakse oomides (Ohm) ja see on pöördvõrdeline elektrijuhtivusega.

Mendelejevi perioodilisuse tabeli erinevatel elementidel on erinev elektritakistus (p), näiteks kõige väiksem. Vastupidavus on hõbedasel (0,016 oomi*mm2/m), vasel (0,0175 oomi*mm2/m), kullal (0,023) ja alumiiniumil (0,029). Neid kasutatakse tööstuses peamiste materjalidena, millele ehitatakse kogu elektrotehnika ja energia. Dielektrikutel on vastupidi kõrge löögiväärtus. vastupidavust ja neid kasutatakse isolatsiooniks.

Juhtiva keskkonna takistus võib olenevalt voolu ristlõikest, temperatuurist, suurusest ja sagedusest oluliselt erineda. Lisaks on erinevates keskkondades erinevad laengukandjad (vabad elektronid metallides, ioonid elektrolüütides, “augud” pooljuhtides), mis on takistuse määravad tegurid.

Reaktsioonivõime füüsiline tähendus

Rullides ja kondensaatorites koguneb energia rakendamisel magnet- ja elektriväljade kujul, mis võtab aega.

Magnetväljad vahelduvvooluvõrkudes muutuvad vastavalt laengute liikumissuuna muutumisele, pakkudes samas täiendavat takistust.

Lisaks tekib stabiilne faasi- ja voolunihe ning see toob kaasa täiendavaid elektrikadusid.

Vastupidavus

Kuidas me saame teada materjali takistust, kui seda läbivat voolu ei ole ja meil pole oommeetrit? Sellel on eriline väärtus - materjali elektritakistus V

(need on tabeli väärtused, mis määratakse enamiku metallide jaoks empiiriliselt). Kasutades seda väärtust ja materjali füüsikalisi koguseid, saame takistuse arvutada järgmise valemi abil:

kus, lk— eritakistus (ühikud ohm*m/mm2);

l-juhi pikkus (m);

S - ristlõige (mm 2).

See sait ei saaks ilma vastupanu käsitleva artiklita. No mitte kuidagi! Elektroonikas on väga fundamentaalne kontseptsioon, mis on ka füüsiline omadus. Tõenäoliselt teate juba neid sõpru:

Resistentsus on materjali võime häirida elektronide voolu. Tundub, et materjal peab vastu, takistab seda voolu, nagu fregati purjed tugeva tuule vastu!

Maailmas on peaaegu kõigel vastupanuvõime: õhk peab vastu elektronide voolule, vesi peab vastu ka elektronide voolule, kuid need libisevad ikkagi läbi. Vasktraadid peavad vastu ka elektronide voolule, kuid laisalt. Nii et nad saavad sellise vooluga väga hästi hakkama.

Ainult ülijuhtidel pole takistust, kuid see on teine ​​​​lugu, kuna kuna neil puudub takistus, ei ole nad täna huvitatud.

Muide, elektronide voog on elektrivool. Formaalne määratlus on pedantsem, nii et otsige seda ise samast kuivast raamatust.

Ja jah, elektronid suhtlevad üksteisega. Sellise vastasmõju tugevust mõõdetakse voltides ja seda nimetatakse pingeks. Kas oskate öelda, mis kõlab imelikult? Ei midagi imelikku. Elektronid pingutavad ja liigutavad teisi elektrone jõuga. Natuke maalähedane, kuid põhiprintsiip on selge.

Jääb mainida võimu. Võimsus on see, kui vool, pinge ja takistus ühinevad ühe laua taga ja hakkavad tööle. Siis ilmub võimsus – energia, mille elektronid takistust läbides kaotavad. Muideks:

I = U/R P = U * I

Näiteks on sul juhtmega 60W pirn. Ühendate selle 220 V pistikupessa. Mis järgmiseks? Lambipirn annab teatud takistuse elektronide voolule, mille potentsiaal on 220 V. Kui vastupanu on liiga vähe, buum, põleb see läbi. Kui see on liiga suur, helendab hõõgniit väga nõrgalt, kui üldse. Aga kui see on "täpselt õige", siis tarbib pirn 60 W ja muudab selle energia valguseks ja soojuseks.

Kuumus on kõrvalmõju ja seda nimetatakse energiakaoks, kuna selle asemel, et paremini särada, kulutab pirn energiat küttele. Kasutage säästulampe! Muide, traadil on ka takistus ja kui elektronide voog on liiga suur, soojeneb ka see märgatava temperatuurini. Siin saate soovitada lugeda märkust selle kohta, miks kõrgepingeliine kasutatakse

Olen kindel, et saate nüüd vastupanust rohkem aru. Samas ei laskunud me detailidesse nagu materjali eritakistus ja valemid nagu

kus ρ - takistus juhtivad ained, Ohm m, l— juhi pikkus, m, a S— ristlõike pindala, m².

Mõned animatsioonid pildi täiendamiseks

Ja on selge, kuidas elektronide voog varieerub sõltuvalt juhi temperatuurist ja selle paksusest

Füüsika on täis mõisteid, mida on raske ette kujutada. Selle ilmekaks näiteks on elektri teema. Peaaegu kõiki seal leiduvaid nähtusi ja termineid on raske näha või ette kujutada.

Mis on elektritakistus? Kust see tuleb? Miks tekib pinge? Ja miks on voolul jõudu? Küsimusi on lõputult. Tasub mõista kõike järjekorras. Ja hea oleks alustada vastupanust.

Mis juhtub juhis, kui seda läbib vool?

On olukordi, kus juhtivusvõimega materjal satub elektrivälja kahe pooluse vahele: positiivse ja negatiivse. Ja siis voolab sellest läbi elektrivool. See väljendub selles, et vabad elektronid alustavad suunatud liikumist. Kuna neil on negatiivne laeng, liiguvad nad ühes suunas – plussi poole. Huvitav on see, et elektrivoolu suunda näidatakse tavaliselt erinevalt - plussist miinuseni.

Liikumise ajal tabavad elektronid aine aatomeid ja kannavad osa oma energiast neile üle. See seletab, et võrku ühendatud juht kuumeneb. Ja elektronid ise aeglustavad nende liikumist. Kuid elektriväli kiirendab neid taas, nii et nad tormavad jälle plussi poole. See protsess jätkub lõputult seni, kuni juhi ümber on elektriväli. Selgub, et elektrivoolu takistust kogevad elektronid. See tähendab, et mida rohkem takistusi nad kokku puutuvad, seda suurem on selle väärtuse väärtus.

Mis on elektritakistus?

Seda saab määratleda kahe positsiooni alusel. Esimene on seotud Ohmi seaduse valemiga. Ja see kõlab nii: elektritakistus on füüsikaline suurus, mis on defineeritud kui juhi pinge ja selles voolava voolu suhe. Matemaatiline tähistus on toodud allpool.

Teine põhineb keha omadustel. Juhi elektritakistus on füüsikaline suurus, mis näitab keha võimet elektrienergiat soojuseks muundada. Need mõlemad väited on tõesed. Ainult koolikursuses peatuvad nad enamasti esimese päheõppimisel. Uuritav suurus on tähistatud tähega R. Elektritakistuse mõõtühikud on oomid.

Milliseid valemeid saab selle leidmiseks kasutada?

Kõige kuulsam tuleneb Ohmi seadusest vooluringi lõigu kohta. See ühendab elektrivoolu, pinge, takistuse. Näeb välja selline:


See on valem number 1.
Teine võtab arvesse, et takistus sõltub juhi parameetritest:
See valem on number 2. See sisaldab järgmist tähistust:

Elektritakistus on füüsikaline suurus, mis võrdub 1 m pikkuse ja 1 m 2 ristlõikepinnaga materjali takistusega.

Tabelis on näidatud süsteemi takistuse ühik. Reaalsetes olukordades ei juhtu seda, et ristlõiget mõõdetakse ruutmeetrites. Need on peaaegu alati ruutmillimeetrid. Seetõttu on mugavam võtta eritakistus oomides * mm 2 / m ja asendada pindala mm 2-ga.

Millest ja kuidas sõltub vastupanu?

Esiteks ainest, millest juht on valmistatud. Mida suurem on elektritakistuse väärtus, seda halvemini see voolu juhib.

Teiseks traadi pikkuse kohta. Ja siin on suhe otsene. Pikkuse kasvades suureneb takistus.

Kolmandaks, paksuse kohta. Mida paksem on juht, seda väiksem on selle takistus.

Ja lõpuks, neljandaks, juhi temperatuuri kohta. Ja siin pole kõik nii lihtne. Mis puutub metallidesse, siis nende elektritakistus suureneb kuumenedes. Erandiks on mõned erisulamid - nende vastupidavus kuumutamisel praktiliselt ei muutu. Nende hulka kuuluvad: konstantaan, nikliin ja manganiin. Vedelike kuumenemisel väheneb nende takistus.

Mis tüüpi takistid on olemas?

See on element, mis sisaldub elektriahelas. Sellel on väga spetsiifiline takistus. See on täpselt see, mida diagrammidel kasutatakse. Takistid on tavaks jagada kahte tüüpi: konstantsed ja muutujad. Nende nimi viitab sellele, kas nende vastupanu on võimalik muuta. Esimene - konstantne - ei võimalda teil takistuse nimiväärtust mingil viisil muuta. See jääb muutumatuks. Teine - muutujad - võimaldavad muudatusi teha, muutes takistust sõltuvalt konkreetse vooluahela vajadustest. Raadioelektroonikas on veel üks tüüp - häälestamine. Nende takistus muutub ainult hetkel, kui peate seadet reguleerima, ja jääb seejärel konstantseks.

Kuidas takisti skeemidel välja näeb?

Ristkülik, mille kitsastest külgedest on kaks väljapääsu. See on pidev takisti. Kui kolmandal küljel on nool küljes, siis on see juba muutuv. Lisaks on skeemidel näidatud ka takisti elektritakistus. Otse selle ristküliku sees. Tavaliselt ainult numbrid või nimega, kui need on väga suured.

Milleks isolatsioon on mõeldud ja miks on vaja seda mõõta?

Selle eesmärk on tagada elektriohutus. Elektriisolatsiooni takistus on peamine omadus. See ei lase ohtlikul hulgal voolu läbi inimkeha voolata.


Isolatsiooni on nelja tüüpi:
  • töötamine - selle eesmärk on tagada seadmete normaalne töö, mistõttu ei ole sellel alati piisavat inimeste kaitset;
  • täiendav on lisaks esimesele tüübile ja kaitseb inimesi;
  • topelt ühendab kaks esimest isolatsioonitüüpi;
  • tugevdatud, mis on täiustatud töötüüp, see on sama usaldusväärne kui täiendav.

Kõik koduseks otstarbeks mõeldud seadmed peavad olema varustatud kahekordse või tugevdatud isolatsiooniga. Lisaks peavad sellel olema sellised omadused, et see taluks mehaanilisi, elektrilisi ja termilisi koormusi.

Aja jooksul isolatsioon vananeb ja selle toimivus halveneb. See selgitab, miks see nõuab regulaarset ennetavat läbivaatust. Selle eesmärk on kõrvaldada defektid, samuti mõõta selle aktiivset takistust. Selleks kasutatakse spetsiaalset seadet - megaohmomeetrit.

Näited probleemidest koos lahendustega

Tingimus 1: tuleb määrata raudtraadi elektritakistus, mille pikkus on 200 m ja ristlõikepindala 5 mm².

Lahendus. Peate kasutama teist valemit. Ainult takistus on selles teadmata. Aga seda on tabelist näha. See võrdub 0,098 oomi * mm / m 2. Nüüd peate lihtsalt asendama väärtused valemiga ja arvutama:

R = 0,098 * 200 / 5 = 3,92 oomi.

Vastus: takistus on umbes 4 oomi.

Tingimus 2: arvutage alumiiniumist valmistatud juhi elektritakistus, kui selle pikkus on 2 km ja ristlõike pindala on 2,5 mm².

Lahendus. Sarnaselt esimesele probleemile on eritakistus 0,028 Ohm * mm / m 2. Õige vastuse saamiseks peate teisendama kilomeetrid meetriteks: 2 km = 2000 m Nüüd saate arvutada:

R = 0,028 * 2000 / 2,5 = 22,4 oomi.

Vastus: R = 22,4 oomi.

Tingimus 3: kui kaua on juhet vaja, kui selle takistus peaks olema 30 oomi? Teadaolev ristlõikepindala on 0,2 mm² ja materjal on nikkel.

Lahendus. Samast takistusvalemist saame traadi pikkuse avaldise:

l = (R*S)/ρ. Kõik on teada, välja arvatud takistus, mis tuleb võtta tabelist: 0,45 Ohm * mm 2 / m Pärast asendamist ja arvutusi selgub, et l = 13,33 m.

Vastus: orienteeruv pikkus on 13 m.

Tingimus 4: määrake materjal, millest takisti on valmistatud, kui selle pikkus on 40 m, takistus on 16 oomi, ristlõige on 0,5 mm².

Lahendus. Sarnaselt kolmanda probleemiga väljendatakse takistuse valem:

ρ = (R * S) / l. Väärtuste asendamine ja arvutused annavad järgmise tulemuse: ρ = 0,2 Ohm * mm 2 / m See takistuse väärtus on tüüpiline pliile.

Vastus: plii.

Elektrivool (I) on elektrilaengute (elektrolüütide ioonid, metallides juhtivuselektronid) suunaline liikumine.
Elektrivoolu voolamise vajalik tingimus on suletud ahel.

Elektrivoolu mõõdetakse amprites (A).

Voolu tuletatud ühikud on järgmised:
1 kiloamper (kA) = 1000 A;
1 milliamper (mA) 0,001 A;
1 mikroamper (µA) = 0,000001 A.

Inimene hakkab tundma, et tema keha läbib 0,005 A vool, mis on suurem kui 0,05 A, on inimese elule ohtlik.

Elektripinge (U) nimetatakse potentsiaalide erinevuseks elektrivälja kahe punkti vahel.

Üksus elektripotentsiaalide erinevus on volt (V).
1 V = (1 W): (1 A).

Tuletatud pingeühikud on järgmised:

1 kilovolt (kV) = 1000 V;
1 millivolt (mV) = 0,001 V;
1 mikrovolt (µV) = 0,00000 1 V.

Elektriahela lõigu takistus on suurus, mis sõltub juhi materjalist, selle pikkusest ja ristlõikest.

Elektritakistust mõõdetakse oomides (oomides).
1 oomi = (1 V): (1 A).

Tuletatud takistuse ühikud on:

1 kiloohm (kOhm) = 1000 oomi;
1 megaohm (MΩ) = 1 000 000 oomi;
1 millioomi (mOhm) = 0,001 oomi;
1 mikrooomi (µOhm) = 0,00000 1 oomi.

Inimkeha elektritakistus on olenevalt paljudest tingimustest vahemikus 2000 kuni 10 000 oomi.

Elektriline takistus (ρ) on 1 m pikkuse ja 1 mm2 ristlõikega traadi takistus temperatuuril 20 ° C.

Eritakistuse pöördväärtust nimetatakse elektrijuhtivuseks (γ).

Võimsus (P) on suurus, mis iseloomustab energia muundamise kiirust või töö tegemise kiirust.
Generaatori võimsus on suurus, mis iseloomustab kiirust, millega mehaaniline või muu energia muundatakse generaatoris elektrienergiaks.
Tarbevõimsus on suurus, mis iseloomustab kiirust, millega elektrienergia muundatakse ahela üksikutes osades muudeks kasulikeks energialiikideks.

SI-süsteemi võimsusühik on vatt (W). See võrdub võimsusega, millega tehakse 1 sekundi jooksul 1 džaul tööd:

1W = 1J/1sek

Elektrivõimsuse tuletatud mõõtühikud on:

1 kilovatt (kW) = 1000 W;
1 megavatt (MW) = 1000 kW = 1 000 000 W;
1 millivatt (mW) = 0,001 W; o1i
1 hobujõud (hj) = 736 W = 0,736 kW.

Elektrienergia mõõtühikud on:

1 vatt-sekund (W sek) = 1 J = (1 N) (1 m);
1 kilovatt-tund (kW h) = 3,6 106 W sek.

Näide. 220 V võrku ühendatud elektrimootori tarbitav vool oli 15 minuti jooksul 10 A. Määrake mootori tarbitav energia.
W*sec ehk jagades selle väärtuse 1000 ja 3600-ga, saame energia kilovatt-tundides:

W = 1980000/(1000*3600) = 0,55 kWh

Tabel 1. Elektrikogused ja ühikud