Inom fysiken är resistans ett mått på ett materials tendens att motstå flödet av en elektrisk ström. Det beror på materialets beskaffenhet, dess tjocklek och längd samt på temperatur. Motståndet är lågt i ämnen, som metaller, som är bra ledare, och högt i material, som plast och gummi, som är isolatorer. När en elektrisk ström stöter på motstånd, omvandlas en del av dess energi till värme, och ibland ljus, vilket minskar strömmen. Detta fenomen kan vara ett problem, men har också många användningsområden.
Faktorer som påverkar motstånd
Motstånd kan betraktas som det omvända till konduktivitet, och den viktigaste faktorn för konduktivitet är materialets sammansättning. En elektrisk ström består av ett flöde av elektroner, och motstånd uppstår när dessa stöter på atomer. Metaller har många löst hållna elektroner som tillåter en ström att flyta lätt, medan icke-metaller inte gör det. Vätskor som innehåller joner – till exempel en saltlösning eller smält salt – är också bra ledare, eftersom dessa rörliga, elektriskt laddade atomer och molekyler tillåter en ström att flyta.
I en tråd eller kabel spelar även tjockleken och längden in. Motståndet ökar med längden, eftersom det finns fler atomer att stöta på, men minskar med tjockleken, eftersom det i en tjockare tråd finns fler elektroner tillgängliga för att bära strömmen. Den ökar också med ökande temperatur. Ju lägre ledningsförmåga ett material har, desto högre spänning eller elektromotorisk kraft krävs för att få en ström att flyta genom det.
Ohms lag
Förhållandet mellan resistans, ström och spänning är känt som Ohms lag, uppkallad efter den tyske fysikern Georg Ohm (1789-1854), som är krediterad för att ha upptäckt effekten av ett materials sammansättning, längd och tjocklek på mängden ström som kommer att strömma genom den vid en given spänning. Enheten ohm är också uppkallad efter honom. Lagen, i sin vanliga form, säger att elektrisk ström är lika med spänning dividerat med resistans. Fysikakvationer använder vanligtvis bokstäver och symboler för att uttrycka relationer; Ohms lag skrivs normalt som
I = G/R
där I = ström i ampere, V = elektromotorisk kraft i volt och R = resistans in
ohm
. Det betyder att om värdena för två av dessa faktorer är kända kan värdet på den andra hittas. Ekvationen kan skrivas som
R = V / I
och
V = IR
beroende på vilka värden som är kända och vilka som ska beräknas. Till exempel, om den elektromotoriska kraften är sex volt och strömmen är två ampere, är motståndet 3 ohm: R = V/I.
du använder
Det faktum att elektriskt motstånd genererar värme utnyttjas för att ge elektrisk uppvärmning till bostäder och för matlagning. Elektriska spisar, ugnar, grillar och brödrostar är alla beroende av detta fenomen. På samma sätt använder glödlampan en mycket tunn tråd för att generera ljus när en ström flyter genom den.
Enheter som kallas resistorer används för att minska förstärkarna i vissa kretsar för att skydda ömtåliga komponenter från skador, och säkringar används för att skydda elektrisk utrustning från strömstötar. Dessa består av en tråd vars sammansättning, tjocklek och längd justeras för att producera en motståndsnivå som gör att de smälter av värmen som genereras när strömmen går över ett visst värde. Detta bryter kretsen och förhindrar att strömmen orsakar skada. De används ofta i pluggar och finns i olika typer, såsom 3-amp, 5-amp och 13-amp.
Lögndetektorer förlitar sig på det faktum att ledningsförmågan hos mänsklig hud ökar kraftigt av svett, som innehåller joniska föreningar, såsom salt. Motivet är kopplat till en enhet som för en liten ström över huden och mäter dess värde. Tanken är att ljug ökar mängden svettning, vilket ökar hudens ledningsförmåga, och resulterar i att en större ström flyter.
Kraftöverföring
För att el ska kunna överföras från kraftverk till bostäder krävs det att den färdas långa sträckor genom kraftledningar. Detta skulle göra det opraktiskt vid de spänningar som elektriciteten till en början produceras vid, eftersom för mycket energi skulle gå förlorad genom kablarnas motstånd. Av denna anledning används transformatorer för att kraftigt öka spänningen för överföring, vilket minimerar energiförlusten. Spänningen reduceras igen av transformatorer nära de bostäder som ska försörjas.