Ορισμός ηλεκτρικής αντίστασης

Η ηλεκτρική ειδική αντίσταση ορίζεται ως η αντίσταση ενός αγωγού μοναδιαίου μήκους και μονάδας επιφάνειας διατομής. Είναι μια έντονη ιδιότητα των υλικών που μετρά την ικανότητά τους να αντιτίθενται, ή να αναστέλλουν (δηλαδή, να αντιστέκονται) στη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα τους. Με αυτή την έννοια, είναι το αντίστροφο ή το αντίθετο της αγωγιμότητας, που είναι επίσης μια έντονη ιδιότητα που μετρά την ικανότητα ενός υλικού να επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος.

Η ειδική αντίσταση αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό γράμμα ρ (ro) και είναι μια έντονη ιδιότητα: δεν εξαρτάται ούτε από την ποσότητα ούτε από τις διαστάσεις ενός υλικού αλλά μόνο από τη σύνθεσή του. Για παράδειγμα, η αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού είναι ίδια ανεξάρτητα από το αν έχουμε ένα λεπτό σύρμα σαν ανθρώπινη τρίχα ή μια ράβδο πάχους 5 cm.

Αυτή είναι μια από τις χαρακτηριστικές ηλεκτρικές ιδιότητες των υλικών και είναι απαραίτητη για την επιλογή, για παράδειγμα, των υλικών από τα οποία πρέπει να κατασκευαστούν τα εξαρτήματα ενός ηλεκτρονικού κυκλώματος, αγωγοί ή ηλεκτρικές αντιστάσεις, μεταξύ άλλων.

αντίσταση έναντι αντίστασης

Όταν μιλάμε για ειδική αντίσταση, είναι πολύ συνηθισμένο να μιλάμε και για αντίσταση. Και οι δύο έννοιες σχετίζονται, αλλά δεν είναι ίδιες. Ενώ η ειδική αντίσταση μετρά την εγγενή αντίσταση ενός υλικού στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος και σχετίζεται αποκλειστικά με τη σύνθεση και την εσωτερική του δομή, η αντίσταση είναι μια εκτεταμένη ιδιότητα που μετρά την απόλυτη αντίσταση ενός συγκεκριμένου σώματος στη ροή ρεύματος.

Η αντίσταση ενός αγωγού προσδιορίζεται με τη μέτρηση του ρεύματος που διέρχεται από αυτόν δεδομένης της διαφοράς δυναμικού που εφαρμόζεται και στα δύο άκρα του αγωγού και στη συνέχεια εφαρμόζοντας το νόμο του Ohm.

Ωστόσο, η αντίσταση μπορεί επίσης να υπολογιστεί θεωρητικά από την ειδική αντίσταση και από το σχήμα και τις διαστάσεις του αγωγού, καθώς η αντίσταση είναι ανάλογη με το μήκος του αγωγού και αντιστρόφως ανάλογη με την περιοχή διατομής του αγωγού:

Αυτός ο τύπος για τον υπολογισμό της αντίστασης μας επιτρέπει επίσης να ορίσουμε την ηλεκτρική ειδική αντίσταση ως τη σταθερά αναλογικότητας μεταξύ της αντίστασης ενός αγωγού και της σχέσης μεταξύ του μήκους του και του εμβαδού της διατομής του .

Τύπος ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης

Η ειδική αντίσταση μπορεί να προσδιοριστεί με διάφορους τρόπους. Ο απλούστερος τρόπος είναι μετρώντας πειραματικά την αντίσταση ενός αγωγού και τις φυσικές του διαστάσεις και στη συνέχεια εφαρμόζοντας τον ακόλουθο τύπο:

όπου R είναι η αντίσταση, S είναι το εμβαδόν διατομής και l το μήκος του εν λόγω αγωγού.

Εκτός από αυτόν τον τύπο, η ειδική αντίσταση μπορεί επίσης να συσχετιστεί με το εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο του αγωγού και την πυκνότητα ρεύματος που δημιουργεί αυτό το ηλεκτρικό πεδίο, με τον ίδιο τρόπο που προσδιορίζεται η αγωγιμότητα ενός υλικού. Σε αυτή την περίπτωση, ο τύπος είναι:

όπου τα Ε και J αντιστοιχούν στα μεγέθη του ηλεκτρικού πεδίου και στην πυκνότητα του ρεύματος κατά την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος.

μονάδες αντίστασης

Δεδομένων των παραπάνω τύπων για τον προσδιορισμό της ειδικής αντίστασης, είναι εύκολο να μαντέψει κανείς ποιες θα πρέπει να είναι οι μονάδες αυτής της έντονης ιδιότητας.

Στο διεθνές σύστημα μονάδων, η μονάδα αντίστασης είναι το ohm (Ω) ενώ οι μονάδες μήκους και εμβαδού είναι m και m ^2, αντίστοιχα. Με βάση τα παραπάνω, οι μονάδες ειδικής αντίστασης SI είναι:

Δηλαδή, οι διεθνείς μονάδες ηλεκτρικής ειδικής αντίστασης είναι ωμ.μέτρα ή Ω.μ. Ωστόσο, όταν χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς τύπους υπολογισμών, αυτές οι μονάδες δεν είναι πάντα πρακτικές.

Για παράδειγμα, οι ηλεκτρολόγοι μηχανικοί συχνά πραγματοποιούν πολύπλοκους υπολογισμούς αντιστάσεων και άλλων ποσοτήτων χρησιμοποιώντας ειδική αντίσταση, καθώς και ορισμένες άλλες τεχνικές προδιαγραφές για υλικά και αγωγούς που χρησιμοποιούνται κατά το σχεδιασμό ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το μήκος ενός αγωγού εκφράζεται σχεδόν πάντα σε μονάδες του διεθνούς συστήματος, δηλαδή σε μέτρα, αλλά αυτό δεν ισχύει για το εμβαδόν της διατομής του, που γενικά εκφράζεται σε mm ² . Αυτό συμβαίνει επειδή το m ² είναι πολύ μεγάλη μονάδα για να εκφράσει την περιοχή διατομής ενός αγωγού πάχους μόλις ενός ή δύο χιλιοστών.

Για να αποφευχθεί η ανάγκη να πραγματοποιηθούν μετατροπές μονάδων κατά τον υπολογισμό της αντίστασης ενός αγωγού, η ειδική αντίσταση εκφράζεται συχνά σε μονάδες Ω.mm ² /m .

Από την άλλη πλευρά, η ηλεκτρική ειδική αντίσταση είναι μια ιδιότητα που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του βαθμού καθαρότητας του νερού. Όταν απαιτούνται δείγματα πολύ καθαρού νερού, υποβάλλονται σε διαδικασία απιονισμού που μειώνει την ηλεκτρική τους αγωγιμότητα στο ελάχιστο, αυξάνοντας την ειδική αντίστασή τους στο μέγιστο. Ο εξοπλισμός που μετρά την ειδική αντίσταση του νερού χρησιμοποιεί ένα στοιχείο με ηλεκτρόδια εμβαδού 1 cm ² και με απόσταση 1 cm μεταξύ τους. Επίσης, οι τιμές αντίστασης που μετρώνται σε θήκες νερού υψηλής καθαρότητας είναι της τάξης των εκατομμυρίων ohms. Για τους λόγους αυτούς η ηλεκτρική ειδική αντίσταση του καθαρού νερού εκφράζεται σε μονάδες MΩ.cm.

Μερικές αντιπροσωπευτικές τιμές ειδικής αντίστασης καλών και κακών αγωγών

Παρακάτω αναφέρονται ορισμένες χαρακτηριστικές τιμές υλικών που θεωρούνται καλοί αγωγοί, καθώς και εκείνων που είναι μονωτικά, δηλαδή εκείνα που δεν αγώγουν καλά το ηλεκτρικό ρεύμα και επομένως είναι κακοί αγωγοί.

Τα αγώγιμα υλικά χαρακτηρίζονται από πολύ χαμηλή ειδική αντίσταση, η οποία τους επιτρέπει να μεταφέρουν πολύ καλά τον ηλεκτρισμό. Από την άλλη πλευρά, ένα μονωτικό υλικό είναι αυτό που έχει πολύ υψηλή ειδική αντίσταση.

αγώγιμα υλικά

Μονωτικά υλικά

Όπως φαίνεται όταν συγκρίνουμε και τους δύο πίνακες, η διαφορά μεταξύ των αντιστάσεων των καλών και των κακών αγωγών μπορεί να καλύψει περίπου 23 τάξεις μεγέθους και ακόμη περισσότερες.

βιβλιογραφικές αναφορές

• Britannica, T. Editors of Encyclopaedia (2018, 22 Αυγούστου). Αντίσταση . Εγκυκλοπαίδεια Britannica. Ανακτήθηκε από τη διεύθυνση https://www.britannica.com/science/resistivity
• Jewett, JW, & Serway, RA (2006). Physics for Science and Engineering – Τόμος II (6η έκδ.). Thomson International.
• Αντίσταση και Αντίσταση | Calculisto – Περιλήψεις και Μαθήματα Λογισμού . (ν.δ.). υπολογίζω. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://www.calculisto.com/topics/circuitos-electricos/summary/348
• Ηλεκτρική αντίσταση . (2020, 9 Αυγούστου). AcMax. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://acmax.mx/resistividad
• Ειδική αντίσταση, ειδική αντίσταση . (2019, 30 Μαρτίου). Ηλεκτρονικά Unichrom. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://unicrom.com/resistividad-resistencia-especifica/
• Storr, W. (2021, 14 Ιανουαρίου). Αντίσταση και ηλεκτρική αγωγιμότητα . Βασικά σεμινάρια ηλεκτρονικών. Διαθέσιμο στη διεύθυνση https://www.electronics-tutorials.ws/resistor/resistivity.html