Att förstå rollens motstånd i en elektrisk krets är det första steget mot att förstå hur kretsar kan driva olika enheter. Resistiva element hindrar elektronflödet och gör att elektrisk energi kan omvandlas till andra former.
Definition av motstånd |

Elektrisk motstånd
är ett mått på motstånd mot flödet av elektrisk ström. Om du anser att elektroner som flödar genom en tråd är analoga med kulor som rullar ner en ramp, är motståndet vad som skulle hända om hinder placerades på rampen, vilket får flödet av kulor att sakta när de överför en del av sin energi till hindren.

En annan analogi skulle vara att överväga att rinnande vatten sakta när det passerar genom en turbin i en vattenkraftsgenerator, vilket får den att svänga när energi överförs från vattnet till turbinen.

SI-motståndsenheten är ohm (Ω) där 1 Ω \u003d kg⋅m ^{2⋅s −3⋅A −2.
Formel för motstånd}

Ledarens motstånd kan vara beräknad som:
R \u003d \\ frac {ρ L} {A}

där ρ
är materialets resistivitet (en egenskap beroende på dess sammansättning), L
är materialets längd och A
är tvärsnittsområdet.

Resistivitet för olika material finns i följande tabell: https://www.physicsclassroom.com/class /kretsar /Lesso n-3 /Resistance

Ytterligare resistivitetsvärden kan letas upp i andra källor.

Observera att motståndet minskar när en tråd har ett större tvärsnittsarea A. Detta beror på att den bredare ledningen kan tillåta fler elektroner genom. Motståndet ökar när trådlängden ökar eftersom den större längden skapar en längre bana full av resistivitet som vill motverka laddningsflödet.
Motstånd i en elektrisk krets -

Alla kretskomponenter har en viss resistansmängd; emellertid finns det element specifikt kallade motstånd
som ofta placeras i en krets för att justera strömmen.

Dessa motstånd har ofta färgade band på dem som indikerar deras motstånd.

(infoga ett diagram som visar färgkoden och beskriv hur det fungerar)

Till exempel skulle ett motstånd med gula, violetta, bruna och silverband ha ett värde på 47 × 10 ^{1 \u003d 470 Ω med 10 procents tolerans.
Motstånd och Ohms lag |}

Ohms lag säger att spänningen V
är direkt proportionell mot strömmen I
där motståndet R
är konstantens proportionalitet. Som en ekvation uttrycks detta som:
V \u003d IR

Eftersom potentialskillnaden i en given krets kommer från strömförsörjningen, gör denna ekvation det tydligt att användningen av olika motstånd direkt kan justera strömmen i en krets. För en fast spänning skapar hög resistans lägre ström, och låg resistans orsakar högre ström.
Icke-ohmiska motstånd |

Ett icke-ohmiskt motstånd är ett motstånd vars motståndsvärde inte förblir konstant, men varierar istället beroende på ström och spänning.

Ett ohmiskt motstånd har däremot ett konstant motståndsvärde. Med andra ord, om du ritade V och vs. I
för ett ohmiskt motstånd, skulle du få en linjär graf med en lutning som är lika med motståndet R
.

Om du skapade en liknande graf för ett icke-ohmiskt motstånd, skulle det inte vara linjärt. Detta betyder dock inte att förhållandet V \u003d IR inte längre gäller; det gör det fortfarande. Det betyder bara att R
inte längre är fixerad.

Det som gör en motstånd icke-ohmisk är om ökning av strömmen genom det får den att värmas upp betydligt eller avger energi på något annat sätt. Glödlampor är utmärkta exempel på icke-ohmiska motstånd. När spänningen över en glödlampa ökar, ökar också lampans motstånd (eftersom den saktar strömmen genom att omvandla elektrisk energi till ljus och värme). Spänningen jämfört med strömgrafen för en glödlampa har vanligtvis en ökande lutning som resultat.
Effektiv resistans av motstånd i serier.

Vi kan använda Ohms lag för att bestämma det effektiva motståndet för motstånd anslutna i serie. Det vill säga motstånd som är anslutna ände i en rad.

Anta att du har n och motstånd, R _{1, R 2, ... R < sub> n
ansluten i serie till en spänningskälla V
. Eftersom dessa motstånd är anslutna ände till slut, skapar en enda slinga, vet vi att strömmen som passerar genom var och en av dem måste vara densamma. Vi kan sedan skriva ett uttryck för spänningsfallet V i
över i ^{th-motståndet i termer av R i
och nuvarande I
:
V_1 \u003d IR_1 \\\\ V_2 \u003d IR_2 \\\\ ... \\\\ V_n \u003d IR_n}}

Nu måste det totala spänningsfallet över alla motstånd i kretsen summera den totala spänningen som matas till kretsen:
V \u003d V_1 + V_2 + ... + V_n

Kretsens effektiva motstånd bör uppfylla ekvationen V \u003d IR _{eff där V
är strömkällans spänning och I
är strömmen från strömkällan. Om vi ersätter varje V i
med uttrycket i termer av I
och R i
, och sedan förenklar, får vi:
V \u003d V_1 + V_2 + ... + V_n \u003d I (R_1 + R_2 + ... + R_n) \u003d IR_ {eff}}

Därför:
R_ {eff} \u003d R_1 + R_2 + ... + R_n

Detta är trevligt och enkelt. Motståndens effektiva motstånd i serie är bara summan av de individuella motstånden! Detsamma gäller emellertid inte för motstånd parallellt.
Effektiv motstånd av motstånd i parallell.

Motstånd anslutna parallellt är motstånd vars högra sidor alla sammanfogar vid en punkt i kretsen, och vars vänster sida sammanfogar alla vid en andra punkt i kretsen.

Anta att vi har n
motstånd anslutna parallellt med en spänningskälla V
. Eftersom alla motstånd är anslutna till samma till punkter, som är direkt anslutna till spänningsterminalerna, är spänningen över varje motstånd också V
.

Ström genom varje motstånd kan då hittas från Ohms lag:
V \u003d IR \\ implicerar I \u003d V /R \\\\ \\ börja {inriktad} \\ text {Så} &I_1 \u003d V /R_1 \\\\ &I_2 \u003d V /R_2 \\\\ &... \\\\ &I_n \u003d V /R_n \\ end {inriktad}

Vilken effektiv resistans det än är, det bör tillfredsställa ekvationen V \u003d IR _{eff, eller motsvarande I \u003d V /R eff, där I
är strömmen från strömkällan.}

Eftersom strömmen kommer från strömkällan grenar när den kommer in i motstånden och sedan kommer tillbaka igen, vet vi att:
I \u003d I_1 + I_2 + ... + I_n

Att ersätta våra uttryck för I _{i vi får:
I \u003d V /R_1 + V /R_2 + ... + V /R_n \u003d V (1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n) \u003d V /R_ {eff}}

Därför får vi förhållandet:
1 /R_ {eff} \u003d 1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n \\\\ \\ text {eller} \\\\ R_ {eff} \u003d (1 /R_1 + 1 /R_2 + ... + 1 /R_n) ^ {- 1}

En sak att märka ab Det här förhållandet är att när du börjar lägga till motstånd i serie blir det effektiva motståndet mindre än något enkelt motstånd. Detta beror på att genom att lägga till dem parallellt ger du strömmen fler banor att flyta genom. Detta liknar vad som händer när vi utvidgar tvärsnittsområdet i formeln för resistens i termer av resistivitet.
Power and Resistance

Effekt som sprids över ett kretselement ges av P \u003d IV där < em> I
är strömmen genom elementet och V
är det potentiella fallet över det.

Med Ohms lag kan vi härleda ytterligare två relationer. Först, genom att ersätta V
med IR
, får vi:
P \u003d I (IR) \u003d I ^ 2R

Och för det andra genom att ersätta I
med V /R
får vi:
P \u003d V /R (V) \u003d V ^ 2 /R Exempel

Exempel 1: Om du skulle placera en 220 Ω, 100 Ω och 470 Ω motstånd i serie, vad ska det effektiva motståndet vara?

I serie lägger resistanserna helt enkelt till, så det effektiva motståndet skulle vara:
R_ {eff} \u003d 220 + 100 + 470 \u003d 790 \\ text {} \\ Omega

Exempel 2: Vad skulle det effektiva motståndet för samma uppsättning motstånd vara parallellt?

Här använder vi formeln för parallellmotstånd:
R_ {eff } \u003d (1/220 + 1/100 + 1/470) ^ {- 1} \u003d 60 \\ text {} \\ Omega

Exempel 3: Vad skulle den effektiva motståndet vara av följande arrangemang:

(infoga bild som liknar det som finns i mediebiblioteket)

Först måste vi sortera upp anslutningarna. Vi har ett 100 Ω-motstånd anslutet till ett 47 Ω-motstånd i serie, så det kombinerade motståndet för dessa två blir 147 Ω.

Men att 147 Ω är parallellt med 220 Ω, vilket skapar ett kombinerat motstånd på (1 /147 + 1/220) ^{-1 \u003d 88 Ω.}

Slutligen är 88 in i serie med 100 Ω-motståndet, vilket gör resultatet 100 + 88 \u003d 188 Ω.

Exempel 4: Hur mycket effekt sprids över uppsättningen av motstånd i föregående exempel när den är ansluten till en 2 V-källa?

Vi kan använda förhållandet P \u003d V ^{2 /R för att få P \u003d 4/188 \u003d 0,0213 watt.}