Обращаясь к научной формулировке, сопротивление – это свойство проводников препятствовать электрическому току при прохождении через них. Электричество невозможно оценить на глаз, поэтому для объяснения некоторых понятий целесообразно пользоваться более понятными аналогиями. Попробуем найти ответ на поставленный вопрос с точки зрения более наглядной гидравлики.
Нетрудно предположить, что большее сопротивление поток воды, протекающий, например, в садовом шланге будет испытывать в зависимости от:
- диаметра шланга – чем он меньше, тем труднее струе через шланг протиснуться;
- длины шланга, очевидно, что более длинный отрезок при равных диаметрах воде трудней преодолеть.
Уже эти два сравнения позволяют провести аналогию между продвижением воды и тем, что приходится преодолевать электрическому заряду. Точно так же, как на примере с водой, в зависимости от диаметра (сечения провода) и длины проводника зависит сопротивление электрическому току, только в реальном случае следует уделить внимание еще и свойству проводника проводить электроток – определяется последнее удельной проводимостью металла. Обратную в отношении удельных сопротивлений физическую величину следует рассматривать как важную электрическую характеристику металла. Пальму первенства по проводимости имеет серебро, другими металлами близкими по электропроводности считаются медь, золото и алюминий. Неслучайно алюминий с медью – наиболее используемые в электротехнике металлы.
Формулы расчета и практическое применение сопротивлений
Несколькими строками выше мы попытались разобраться с понятием сопротивления (резистора), а также и определись с его зависимостью от длин (l) и сечения проводников (S), удельных сопротивлений (ρ) материалов.
В физической формуле эта зависимость выражается следующим образом:
R = ρ·(l/S),
где за единицу измерений сопротивлений принят Ом, а удельное сопротивление измеряется в Ом·м соответственно.
Георгу Ому, знаменитому немецкому физику в первой половине XIX века удалось выявить закономерность, которая связывает другие важные электрические параметры. Если рассматривать электрическую цепь с постоянным током (I) и напряжением (U), где резисторы представлены активными сопротивлениями, то закон немецкого физика представится следующим выражением:
U = I·R
Соответственно в отношении сопротивления выражение трансформируется в следующее:
R = U/I
Как видим, величина сопротивления обратно пропорциональна току, в то время как пропорциональна напряжению. Эта зависимость соответствует закону Ома для так называемого участка цепи, согласно этой формулы расчета по сопротивлению номиналом 1 Ом в случае приложенного к нему напряжения равным 1 вольту потечет ток величиной в 1 ампер.
Несколько иначе трактует закон Ома в цепях постоянного тока, именуемый вариантом для полной цепи. Здесь к сопротивлениям активных элементов добавляется внутреннее сопротивление источников ЭДС, последние невелики, но для точных расчетов их учет важен. Кроме того для переменных токов с цепями представленными активным и реактивным сопротивлениями существует еще одна редакция известного закона, но это только усложнит содержание данной статьи.
На принципиальной схеме обозначаются резисторы прямоугольником, включенным в электрическую схему малыми сторонами. Номиналы резисторов лежат в пределах от долей Ома до десятков мегаом.
Обращая внимание на применение резисторов, прежде всего, следует отметить, что это самый используемый в электронике и электротехнике элемент. Начиная от мощных балластных резисторов электротранспорта и заканчивая едва различимыми невооруженным взглядом SMD-резисторами, на практике мы все равно имеем дело с сопротивлениями. Присутствие переменных резисторов упрощают регулировки различных электронных схем, а применение постоянных сопротивлений практически безгранично.
