Električni otpor

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Skoči na: navigacija, pretraga
A 75-omski otpornik

Otpor je mera kojom se meri stepen otpora nekog objekta prolasku električne struje. Jedinica za merenje otpora, prema SI sistemu, je om. Recipročna vrednost je provodljivost koja se meri u simensima.

Otpor je karakteristika objekta ili materije da se suprotstavlja protoku električne struje.

R = \frac{U}{I}

gde je

R otpor, izražava se omima.
U razlika potencijala, napon, koji se izražava u voltima.
I je struja koja prolazi kroz objekat, izražava se u amperima.

Otpor zavisi od prirode i vrste materijala kao i geometrije provodnog tela. Postoji takođe zavisnost otpora od temperature provodnika. Za većinu materijala ne postoji značajna zavisnost otpora od struje kroz otpornik, u širokom opsegu napona i struja.

Gubici u otporniku[uredi]

Kada struja, I, prolazi kroz objekt sa otporom, R, električna energija se pretvara u toplotu

P = {I^{2} \cdot R} \,

gde je

P snaga izražena u vatima
I struja izražena u amperima
R otpor izražen u omima

Ovaj efekat ima primenu u npr. grejanju na električnu energiju, ali je nepoželjan u prenosu električne energije odnosno predstavlja gubitak.

Superprovodnost je pojava pri kojoj se dešava protok struje bez praktično merljivog otpora odnosno gubitaka.

Otpornost provodnika[uredi]

Otpor jednosmernoj struji[uredi]

Pošto je gustina struje ravnomerna po preseku provodnika, otpornost R jednosmernoj struji koju pruža provodnik jednakog poprečnog preseka se može izračunati pomoću formule

R = {l \cdot \rho \over S} \,

gde je

l dužina tela provodnika, u metrima
S je površina poprečnog preseka, u kvadratnim metrima
ρ (grčko ro) je specifična otpornost materijala, u ommetrima. Specifična otpornost je osobina materijala, mera kojom se materijal odupire protoku električne struje.

Mada nijedan realan otpornik nema u potpunosti ravnomernu gustinu struje celom dužinom u svakom poprečnom preseku, iz praktičnih razloga prihvatamo ovu formulu kao dobru aproksimaciju za dugi tanak provodnik, kakve su sve žice.

Otpor naizmeničnoj struji[uredi]

U slučaju toka struje visokih frekvencija kroz provodnik dolazi do odstupanja od ravnomerne gustine struje kroz poprečni presek. To izaziva efektivno smanjenje površine poprečnog preseka kao sporedni efekat. Uzrok ovoj pojavi je površinski efekat struja visoke frekvencije. Ovo je ispravno primetio Nikola Tesla kod istraživanja efekata struja visokih frekvencija koje pretežno teku površinom. Tako je izazivao pažnju hvatajući golom rukom žicu pod visokim naponom (ali i visokom frekvencijom), a drugom rukom držeći sijalicu koja zasvetli.

Uzrok otpornosti[uredi]

Pošto na provodnost materijala utiču razni fizički i hemijski procesi, to se i uzrok provodnosti, a takođe i otpornosti, razlikuje među raznim materijalima.

Otpornost u metalima[uredi]

Metali su takvi materijali koji su sastavljeni od atoma smeštenih u pravilne kristalne rešetke čije su veze ostvarene elektronima u spoljašnjoj ljusci, a koji nisu čvrsto vezani za matične atome. Takvi elektroni su onda prisutni u međuatomskom prostoru u obliku elektronskog oblaka, slabo vezane i lako pokretljive mase nosilaca naelektrisanja. Ovi elektroni čine da je metal provodnik. Kada se pojavi razlika potencijala električnog polja (napon) tada se elektroni kreću kroz provodnik pod uticajem sila električnog polja.

Kretanje elektrona kroz metal je ometeno postojanjem kristalne rešetke kroz koju elektroni treba da teku. Ova vrsta trenja je u stvari električni otpor. Ukoliko je poprečni presek kroz koji teče struja veći, to je i sveukupni otpor manji, jer je veća količina elektrona koja je nosilac naelektrisanja. Ukoliko je provodnik duži to je i ovo „trenje“, električni otpor, veće.

Spoljašnje veze[uredi]