Στη φυσική, η αντίσταση είναι ένα μέτρο της τάσης ενός υλικού να αντιστέκεται στη ροή ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Εξαρτάται από τη φύση του υλικού, το πάχος και το μήκος του και από τη θερμοκρασία. Η αντίσταση είναι χαμηλή σε ουσίες, όπως τα μέταλλα, που είναι καλοί αγωγοί, και υψηλή σε υλικά, όπως το πλαστικό και το καουτσούκ, που είναι μονωτές. Όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα συναντά αντίσταση, μέρος της ενέργειάς του μετατρέπεται σε θερμότητα, και μερικές φορές φως, μειώνοντας το ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να είναι πρόβλημα, αλλά έχει και πολλές χρήσεις.
Παράγοντες που επηρεάζουν την Αντίσταση
Η αντίσταση μπορεί να θεωρηθεί ως το αντίστροφο της αγωγιμότητας και ο πιο σημαντικός παράγοντας στην αγωγιμότητα είναι η σύνθεση του υλικού. Ένα ηλεκτρικό ρεύμα αποτελείται από μια ροή ηλεκτρονίων και η αντίσταση συναντάται όταν αυτά προσκρούουν σε άτομα. Τα μέταλλα έχουν πολλά ηλεκτρόνια χαλαρά συγκρατημένα που επιτρέπουν στο ρεύμα να ρέει εύκολα, ενώ τα μη μέταλλα όχι. Τα υγρά που περιέχουν ιόντα – για παράδειγμα ένα διάλυμα άλατος ή λιωμένο αλάτι – είναι επίσης καλοί αγωγοί, καθώς αυτά τα κινητά, ηλεκτρικά φορτισμένα άτομα και μόρια επιτρέπουν τη ροή ενός ρεύματος.
Σε ένα σύρμα ή καλώδιο παίζει ρόλο και το πάχος και το μήκος. Η αντίσταση αυξάνεται με το μήκος, καθώς υπάρχουν περισσότερα άτομα που πρέπει να προσκρούσουν, αλλά μειώνεται με το πάχος, καθώς σε ένα παχύτερο σύρμα υπάρχουν περισσότερα ηλεκτρόνια διαθέσιμα για να μεταφέρουν το ρεύμα. Αυξάνεται επίσης με την αύξηση της θερμοκρασίας. Όσο χαμηλότερη είναι η αγωγιμότητα ενός υλικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση ή η ηλεκτροκινητική δύναμη που απαιτείται για να ρέει ρεύμα μέσα από αυτό.
Ο νόμος του Ωμ
Η σχέση μεταξύ αντίστασης, ρεύματος και τάσης είναι γνωστή ως νόμος του Ohm, που πήρε το όνομά του από τον Γερμανό φυσικό Georg Ohm (1789-1854), ο οποίος πιστώνεται με την ανακάλυψη της επίδρασης της σύνθεσης, του μήκους και του πάχους ενός υλικού στην ποσότητα του ρεύματος που θα ρέουν μέσω αυτού με δεδομένη τάση. Η μονάδα ωμ πήρε επίσης το όνομά του. Ο νόμος, στη συνηθισμένη του μορφή, δηλώνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ίσο με την τάση διαιρούμενη με την αντίσταση. Οι εξισώσεις της φυσικής συνήθως χρησιμοποιούν γράμματα και σύμβολα για να εκφράσουν σχέσεις. Ο νόμος του Ohm συνήθως γράφεται ως
I = V/R
όπου I = ρεύμα σε αμπέρ, V = ηλεκτροκινητική δύναμη σε βολτ και R = αντίσταση σε
Ω
. Αυτό σημαίνει ότι εάν οι τιμές για δύο από αυτούς τους παράγοντες είναι γνωστές, μπορεί να βρεθεί η τιμή του άλλου. Η εξίσωση μπορεί να γραφτεί ως
R = V / Ι
V = IR
ανάλογα με το ποιες τιμές είναι γνωστές και ποια θα υπολογιστεί. Για παράδειγμα, εάν η ηλεκτροκινητική δύναμη είναι έξι βολτ και το ρεύμα που ρέει είναι δύο αμπέρ, η αντίσταση είναι 3 ohms: R = V/I.
μπορείτε να χρησιμοποιήσετε
Το γεγονός ότι η ηλεκτρική αντίσταση παράγει θερμότητα αξιοποιείται για την παροχή ηλεκτρικής θέρμανσης για τα σπίτια και για το μαγείρεμα. Οι ηλεκτρικές εστίες, οι φούρνοι, οι ψησταριές και οι τοστιέρες εξαρτώνται από αυτό το φαινόμενο. Με τον ίδιο τρόπο, ο λαμπτήρας με νήμα χρησιμοποιεί ένα πολύ λεπτό σύρμα για να παράγει φως όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτό.
Οι συσκευές που ονομάζονται αντιστάσεις χρησιμοποιούνται για τη μείωση των ενισχυτών σε ορισμένα κυκλώματα για την προστασία των ευαίσθητων εξαρτημάτων από ζημιά και οι ασφάλειες χρησιμοποιούνται για την προστασία του ηλεκτρικού εξοπλισμού από υπερτάσεις ρεύματος. Αυτά αποτελούνται από ένα σύρμα του οποίου η σύνθεση, το πάχος και το μήκος ρυθμίζονται για να παράγουν ένα επίπεδο αντίστασης που τα κάνει να λιώνουν από τη θερμότητα που παράγεται όταν το ρεύμα υπερβεί μια ορισμένη τιμή. Αυτό σπάει το κύκλωμα και εμποδίζει το ρεύμα να προκαλέσει ζημιά. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε βύσματα και κυκλοφορούν σε διάφορους τύπους, όπως 3-amp, 5-amp και 13-amp.
Οι ανιχνευτές ψεύδους βασίζονται στο γεγονός ότι η αγωγιμότητα του ανθρώπινου δέρματος αυξάνεται πολύ από τον ιδρώτα, ο οποίος περιέχει ιοντικές ενώσεις, όπως το αλάτι. Το θέμα συνδέεται με μια συσκευή που περνάει ένα μικρό ρεύμα στο δέρμα και μετρά την αξία του. Η ιδέα είναι ότι το ψέμα αυξάνει την ποσότητα της εφίδρωσης, η οποία αυξάνει την αγωγιμότητα του δέρματος και έχει ως αποτέλεσμα τη ροή μεγαλύτερου ρεύματος.
Μετάδοση Ισχύος
Προκειμένου η ηλεκτρική ενέργεια να μεταδίδεται από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στα σπίτια, είναι απαραίτητο να διανύει μεγάλες αποστάσεις μέσω ηλεκτροφόρων γραμμών. Αυτό θα το καθιστούσε μη πρακτικό στις τάσεις στις οποίες παράγεται αρχικά η ηλεκτρική ενέργεια, καθώς θα χάνονταν υπερβολική ενέργεια μέσω της αντίστασης των καλωδίων. Για το λόγο αυτό, οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται για να αυξήσουν σημαντικά την τάση για μετάδοση, ελαχιστοποιώντας την απώλεια ενέργειας. Η τάση μειώνεται ξανά από μετασχηματιστές κοντά στα σπίτια που πρόκειται να τροφοδοτηθούν.