Електричний опір — це властивість провідника створювати перешкоди проходженню електричного струму.
Позначається здебільшого латинською літерою R, одиниця опору в системі SI — Ом.
Формула опору
Опір в один Ом має такий провідник через який протікає струм в 1 Ампер, якщо до його кінців прикладена напруга в 1 Вольт.
Ця одиниця виміру названа на честь Георга Симона Ома (1784-1854 рр.), німецького фізика, який вивчав взаємозв’язок між напругою, струмом і опором. Йому приписати перше формулювання закону Ома.
Його можна розрахувати як:
R= U / I
де:
R – опір, Ом;
U – різниця електричних потенціалів (напруга) на кінцях провідника, В;
I – сила струму, що протікає між кінцями провідника під дією різниці потенціалів, А.
Також на практиці окрім одиниці Ом використовують і більші одиниці наприклад кілоом (тисяча ом) або мегаом (один мільйон ом):
Прилади для вимірювання опору
– Омметр
– Вимірювальний міст
– Комбіновані прилади (мультиметри, універсальні вольтметри і т. д.)
– Амперметр та вольтметр (знаходиться за формулою).
Зазвичай опір вимірюється для визначення стану компонента чи ланцюга.
Чим вищий опір, тим менша сила струму. Однією з багатьох причин дуже високого опору можуть бути провідники, які перегоріли або пошкоджені через корозію. Усі провідники виділяють тепло, тому перегрів часто пов’язаний з опором.
Чим нижчий опір, тим вища сила струму. Можливо ізоляція пошкоджена через перегрівання або вплив вологи.
Опір провідника
Залежить від його матеріалу, розмірів і температури. Довгий провідник малого поперечного перерізу створює струму великий опір, короткі провідники з великого поперечного перерізу створює струму малий опір. Цей опір називають питомим опором. Позначається зазвичай грецькою літерою ρ.
Опір рівний питомому опору матеріала, помноженому на довжину провідника і поділеному на його переріз.
l – довжина провідника, s – площа поперечного перерізу.
Найкращими матеріалами для проводів є : мідь та алюміній.
Мідь:
Алюміній:
Температура провідника також має велике значення на його опір. З підвищенням температури опір провідників збільшується, а при низьких температурах зменшується. При підвищенні температури коливання атомів стає більш інтенсивне і направлений рух електронів ускладнюється.
Наприклад мідний продод довжиною в 10 м та діаметром в 0.20 мм при 20 градусах Цельсія має опір в 5.6 Ом, а при температурі в 50 градусів Цельсія до 6.8 Ом. Залежність опору від температури використовується в термометрах опору, тонкий дріт, опір якого при різних температурах добре відомий намотують на каркас, вимірюючи опір обмотки визначають температуру.
При дуже низьких температурах спостерігається явище що називається надпровідність. При досяганні критичної температури опір провідника різко падає до нуля. Критична температура різних металів відрізняється, але у всіх вона близька до абсолютного нуля.
Опір напівпровідників
Сильно залежить від домішок. Додавання сотих частин відсотка атомів іншої речовини може зменшити опір напівпровідника в сотні тисяч разів.
У напівпровідників при температурах, близьких до абсолютного нулю опір значно зростає, вони перетворюються в ізолятори, а при високих температурах їх провідність стає значною. У 1833 р. вже сам Фарадей помітив, що при нагріванні сірчистого срібла його опір зменшується тоді, як відомо, що опір металів при нагріванні зростає (цю властивість використовують у термісторах – датчиках температури в електричних термометрах).
При освітленні напівпровідника, фотони можуть взаємодіяти з електронами, передаючи їм енергію, і вибиваючи їх в зону провідності. Таким чином, опір напівпровідника при освітленні може різко впасти.
Звільнені світлом електрони протягом дуже короткого проміжку часу перебувають у вільній зоні. За цей час вони блукають у міжатомних проміжках і за наявності різниці потенціалів між двома точками напівпровідника переміщуються переважно в одному напрямку, утворюючи таким чином електричний струм. Напівпровідникові речовини значно підвищують свою електропровідність під дією випромінювання. Будь-яка інша частка, що потрапляє в атом і віддає при цьому електрону всю свою енергію, здатна в принципі перевести електрон у вільний стан.
Фоточутливість напівпровідників вперше помітили в 1873 р. англійські електротехніки В. Сміті Дж. Мей, які при Виготовленні високоомних опорів із селену спостерігали зменшення його опору при освітленні (цю властивість використовують у фоторезисторах – складових приладів для вимірювання світлових величин). Найбільш чутливі фоторезистори виготовляються із сірчистого кадмію (CdS) та сірчистого свинцю (PbS).
Tweet