Tabla de Contenidos
ความต้านทานไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นความต้านทานของตัวนำที่มีความยาวหน่วยและพื้นที่หน้าตัดหนึ่งหน่วย เป็นคุณสมบัติเข้มข้นของวัสดุที่วัดความสามารถในการต่อต้านหรือยับยั้ง (นั่นคือเพื่อต่อต้าน) การไหลของกระแสไฟฟ้าภายในวัสดุ ในแง่นี้ ค่านี้เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามหรือตรงกันข้ามกับค่าการนำไฟฟ้า ซึ่งเป็นคุณสมบัติเข้มข้นที่ใช้วัดความสามารถของวัสดุเพื่อให้มีการไหลของกระแสไฟฟ้า
ความต้านทานไฟฟ้าแสดงด้วยอักษรกรีก ρ (ro)และเป็นคุณสมบัติเข้มข้น: มันไม่ได้ขึ้นอยู่กับปริมาณหรือขนาดของวัสดุ แต่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมันเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงบริสุทธิ์จะเท่ากันไม่ว่าเราจะมีลวดเส้นเล็กอย่างเส้นผมคนหรือแท่งหนา 5 ซม.
นี่เป็นหนึ่งในคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่มีลักษณะเฉพาะของวัสดุและจำเป็นต่อการเลือก ตัวอย่างเช่น วัสดุที่ต้องนำมาทำเป็นส่วนประกอบของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ตัวนำ หรือตัวต้านทานไฟฟ้า เป็นต้น
ความต้านทานเทียบกับความต้านทาน
เมื่อพูดถึงความต้านทาน เป็นเรื่องปกติมากที่จะพูดถึงความต้านทานด้วย แนวคิดทั้งสองเกี่ยวข้องกัน แต่ไม่เหมือนกัน ในขณะที่สภาพต้านทานวัดความต้านทานภายในของวัสดุต่อการไหลของกระแสไฟฟ้าและเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบและโครงสร้างภายในเท่านั้น ความต้านทานเป็นคุณสมบัติที่ครอบคลุมซึ่งวัดความต้านทานสัมบูรณ์ของวัตถุเฉพาะต่อการไหลของกระแสไฟฟ้า
ความต้านทานของตัวนำถูกกำหนดโดยการวัดกระแสที่ไหลผ่านโดยให้ค่าความต่างศักย์ที่ปลายทั้งสองของตัวนำ จากนั้นใช้กฎของโอห์ม
อย่างไรก็ตาม ความต้านทานสามารถคำนวณได้ในทางทฤษฎีจากสภาพต้านทานและจากรูปร่างและขนาดของตัวนำ เนื่องจากความต้านทานเป็นสัดส่วนกับความยาวของตัวนำและแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ:
สูตรการคำนวณความต้านทานนี้ยังช่วยให้เราสามารถกำหนดสภาพต้านทานไฟฟ้าเป็นค่าคงที่ของสัดส่วนระหว่างความต้านทานของตัวนำและความสัมพันธ์ระหว่างความยาวและพื้นที่ของหน้าตัด .
สูตรความต้านทานไฟฟ้า
ความต้านทานสามารถกำหนดได้หลายวิธี วิธีที่ง่ายที่สุดคือการทดลองวัดความต้านทานของตัวนำและขนาดทางกายภาพ จากนั้นใช้สูตรต่อไปนี้:
โดยที่ R คือความต้านทาน S คือพื้นที่หน้าตัด และ l คือความยาวของตัวนำที่เป็นปัญหา
นอกจากสูตรนี้แล้ว ความต้านทานยังสามารถเกี่ยวข้องกับสนามไฟฟ้าภายในของตัวนำและความหนาแน่นกระแสที่สนามไฟฟ้านี้สร้างขึ้น ในลักษณะเดียวกับการหาค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุ ในกรณีนี้ สูตรคือ:
โดยที่ E และ J สอดคล้องกับขนาดของสนามไฟฟ้าและความหนาแน่นกระแสตามทิศทางการไหลของกระแส
หน่วยความต้านทาน
จากสูตรข้างต้นสำหรับการหาค่าความต้านทาน จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะคาดเดาว่าหน่วยของคุณสมบัติเข้มข้นนี้ควรเป็นอย่างไร
ในระบบหน่วยสากล หน่วยของความต้านทานคือโอห์ม (Ω) ในขณะที่หน่วยของความยาวและพื้นที่คือ ม. และ ม. 2ตามลำดับ จากมุมมองข้างต้น หน่วย SI ของความต้านทานคือ:
นั่นคือหน่วยสากลของความต้านทานไฟฟ้าคือ ohm.meters หรือ Ω.m อย่างไรก็ตาม เมื่อนำไปใช้ในการคำนวณประเภทต่างๆ หน่วยเหล่านี้อาจใช้ไม่ได้เสมอไป
ตัวอย่างเช่น วิศวกรไฟฟ้ามักจะทำการคำนวณความต้านทานและปริมาณอื่นๆ ที่ซับซ้อนโดยใช้สภาพต้านทาน เช่นเดียวกับข้อกำหนดทางเทคนิคอื่นๆ สำหรับวัสดุและตัวนำที่ใช้ในการออกแบบวงจรไฟฟ้า ในกรณีเหล่านี้ ความยาวของตัวนำมักจะแสดงเป็นหน่วยของระบบสากล นั่นคือหน่วยเป็นเมตร แต่นี่ไม่ใช่กรณีสำหรับพื้นที่หน้าตัดของมัน ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นหน่วย มม. 2 นี่เป็นเพราะ m 2เป็นหน่วยที่ใหญ่เกินไปที่จะแสดงพื้นที่หน้าตัดของตัวนำที่มีความหนาเพียงหนึ่งหรือสองมิลลิเมตร
เพื่อหลีกเลี่ยงการแปลงหน่วยเมื่อคำนวณความ ต้านทานของตัวนำ ความต้านทานมักแสดงเป็นหน่วย Ω.mm 2 /m
ในทางกลับกัน ความต้านทานไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติที่ใช้ในการประเมินระดับความบริสุทธิ์ของน้ำ เมื่อต้องการตัวอย่างน้ำที่บริสุทธิ์มาก น้ำเหล่านั้นจะต้องผ่านกระบวนการกำจัดไอออนที่ลดการนำไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุด และเพิ่มความต้านทานให้สูงสุด อุปกรณ์ที่ใช้วัดความต้านทานของน้ำใช้เซลล์ที่มีอิเล็กโทรดที่มีพื้นที่ 1 ซม. 2และมีระยะห่างระหว่างกัน 1 ซม. นอกจากนี้ค่าความต้านทานที่วัดได้ในกล่องน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงนั้นอยู่ในลำดับที่ล้านโอห์ม ด้วยเหตุนี้ค่าความต้านทานไฟฟ้าของน้ำบริสุทธิ์จึงมีหน่วยเป็น MΩ.cm
ค่าความต้านทานตัวแทนของตัวนำที่ดีและไม่ดี
ด้านล่างนี้คือค่าลักษณะเฉพาะบางประการของวัสดุที่ถือว่าเป็นตัวนำที่ดี รวมถึงค่าที่เป็นฉนวนซึ่งก็คือวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ไม่ดีและเป็นตัวนำที่ไม่ดี
วัสดุนำไฟฟ้ามีลักษณะที่มีความต้านทานต่ำมาก ซึ่งช่วยให้นำไฟฟ้าได้เป็นอย่างดี ในทางกลับกัน วัสดุฉนวนเป็นวัสดุที่มีความต้านทานสูงมาก
วัสดุนำไฟฟ้า
| วัสดุ | การนำไฟฟ้า (Ω.m) |
| กราฟีน | 1.00 x 10 -8 |
| เงิน | 1.59 x 10 -8 |
| ทองแดง | 1.71 x 10 -8 |
| ทอง | 2.35 x 10 -8 |
| อลูมิเนียม | 2.82 x 10 -8 |
วัสดุฉนวน
| วัสดุ | การนำไฟฟ้า (Ω.m) |
| น้ำบริสุทธิ์พิเศษ | 1.8 x 10 5 |
| ไม้ | 10 8 – 10 14 |
| กระจก | 10 10 – 10 14 |
| ยางหรือยางแข็ง | 10 13 – 10 16 |
| อำพัน | 5.10 14 |
| กำมะถัน | 10 15 |
ดังที่เห็นได้เมื่อเปรียบเทียบทั้งสองตาราง ความแตกต่างระหว่างความต้านทานของตัวนำที่ดีและไม่ดีสามารถครอบคลุมขนาดประมาณ 23 คำสั่งและมากกว่านั้น
อ้างอิง
- Britannica, T. บรรณาธิการสารานุกรม (2018, 22 สิงหาคม) ความต้านทาน สารานุกรมบริแทนนิกา. สืบค้นจากhttps://www.britannica.com/science/resistivity
- Jewett, JW และ Serway, RA (2549) ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ – เล่มที่ 2 (ฉบับที่ 6) ทอมสัน อินเตอร์เนชั่นแนล.
- ความต้านทานและความต้านทาน | Calculisto – บท สรุปและคลาสแคลคูลัส (น.ป.). ฉันคำนวณ ดูได้ที่https://www.calculisto.com/topics/circuitos-electricos/summary/348
- ความต้านทานไฟฟ้า . (2563, 9 สิงหาคม). แอคแม็กซ์ มีให้ที่https://acmax.mx/resistivad
- ความต้านทาน, ความต้านทานจำเพาะ . (2562, 30 มีนาคม). ยูนิโครม อิเล็กทรอนิกส์ มีจำหน่ายที่https://unicrom.com/resistivad-resistencia-especifica/
- Storr, W. (2021, 14 มกราคม). ความต้านทานและการนำไฟฟ้า บทช่วยสอนเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ขั้นพื้นฐาน มีให้ที่https://www.electronics-tutorials.ws/resistor/resistivity.html
