În fizică, rezistența este o măsură a tendinței unui material de a rezista curgerii unui curent electric. Depinde de natura materialului, grosimea și lungimea acestuia și de temperatură. Rezistența este scăzută în substanțe, cum ar fi metalele, care sunt buni conductori, și bogată în materiale, cum ar fi plasticul și cauciucul, care sunt izolatori. Când un curent electric întâmpină rezistență, o parte din energia sa este convertită în căldură și, uneori, în lumină, reducând curentul. Acest fenomen poate fi o problemă, dar are și multe întrebuințări.
Factori care afectează rezistența
Rezistența poate fi privită ca inversul conductivității, iar cel mai important factor de conductivitate este compoziția materialului. Un curent electric constă dintr-un flux de electroni, iar rezistența este întâlnită atunci când aceștia se lovesc de atomi. Metalele au mulți electroni care permit curentului să circule ușor, în timp ce nemetalele nu au. Lichidele care conțin ioni – de exemplu o soluție de sare sau sare topită – sunt, de asemenea, buni conductori, deoarece acești atomi și molecule mobile, încărcate electric, permit curentului să circule.
Într-un fir sau cablu, grosimea și lungimea joacă, de asemenea, un rol. Rezistența crește odată cu lungimea, deoarece există mai mulți atomi de ciocnit, dar scade odată cu grosimea, deoarece într-un fir mai gros există mai mulți electroni disponibili pentru a transporta curentul. De asemenea, crește odată cu creșterea temperaturii. Cu cât conductivitatea unui material este mai mică, cu atât este mai mare tensiunea sau forța electromotoare necesară pentru a face curentul să circule prin el.
Legea lui Ohm
Relația dintre rezistență, curent și tensiune este cunoscută sub numele de legea lui Ohm, numită după fizicianul german Georg Ohm (1789-1854), căruia i se atribuie faptul că a descoperit efectul compoziției, lungimii și grosimii unui material asupra cantității de curent care va curge prin ea la o tensiune dată. Unitatea de ohm este numită și după el. Legea, în forma sa obișnuită, afirmă că curentul electric este egal cu tensiunea împărțită la rezistență. Ecuațiile de fizică folosesc de obicei litere și simboluri pentru a exprima relații; Legea lui Ohm este scrisă în mod normal ca
I = V / R
unde I = curent în amperi, V = forță electromotoare în volți și R = rezistență în
ohmi
. Aceasta înseamnă că dacă valorile pentru doi dintre acești factori sunt cunoscute, valoarea celuilalt poate fi găsită. Ecuația poate fi scrisă ca
R = V / I
și
V = IR
în funcție de ce valori sunt cunoscute și care urmează să fie calculată. De exemplu, dacă forța electromotoare este de șase volți și curentul care curge este de doi amperi, rezistența este de 3 ohmi: R = V/I.
Utilizeaza
Faptul că rezistența electrică generează căldură este exploatat pentru a asigura încălzirea electrică pentru locuințe și pentru gătit. Plitele electrice, cuptoarele, grătarele și prăjitoarele de pâine toate depind de acest fenomen. În același mod, becul cu filament folosește un fir foarte subțire pentru a genera lumină atunci când trece un curent prin el.
Dispozitivele numite rezistențe sunt folosite pentru a reduce amperii din anumite circuite pentru a proteja componentele delicate de deteriorare, iar siguranțele sunt folosite pentru a proteja echipamentele electrice de supratensiunile de curent. Acestea constau dintr-un fir a cărui compoziție, grosime și lungime sunt ajustate pentru a produce un nivel de rezistență care le face să se topească din cauza căldurii generate atunci când curentul depășește o anumită valoare. Acest lucru întrerupe circuitul și previne ca curentul să provoace daune. Sunt utilizate în mod obișnuit în prize și sunt disponibile în diferite tipuri, cum ar fi 3 amperi, 5 amperi și 13 amperi.
Detectoarele de minciuni se bazează pe faptul că conductivitatea pielii umane este mult crescută de transpirație, care conține compuși ionici, cum ar fi sarea. Subiectul este conectat la un dispozitiv care trece un curent mic prin piele și măsoară valoarea acestuia. Ideea este că minciuna crește cantitatea de transpirație, ceea ce crește conductivitatea pielii și are ca rezultat un curent mai mare.
Transmisie de putere
Pentru ca electricitatea să poată fi transmisă de la stațiile de generare în locuințe, este necesar ca aceasta să parcurgă distanțe mari prin liniile electrice. Acest lucru ar face nepractic la tensiunile la care este produsă inițial electricitatea, deoarece s-ar pierde prea multă energie prin rezistența cablurilor. Din acest motiv, transformatoarele sunt folosite pentru a crește foarte mult tensiunea de transmisie, minimizând pierderile de energie. Tensiunea este redusă din nou prin transformatoare din apropierea locuințelor care urmează să fie alimentate.