Elektromos ellenállásnak (pontosabban egyenáramú ellenállásnak, röviden ellenállásnak) nevezzük az elektromos vezető két pontjára kapcsolt feszültség és a vezetőn áthaladó áram erősségének a hányadosaként értelmezett fizikai mennyiséget.
Jele a latin resistentia (=ellenállás) szó alapján R.
Az elektromos vezetőkben szabad töltéshordozók (elektronok, protonok, ionok stb.) vannak, amelyek a vezetőn belül rendezetlen hőmozgást végeznek. Ha a vezetőre feszültséget kapcsolunk, akkor a feszültség polaritása és a töltéshordozók töltésének előjele által meghatározott irányú rendezett mozgás jön létre. Az áramló töltéshordozók gyorsuló mozgást végeznek, és időnként kölcsönhatásba lépnek a vezető anyagát alkotó részecskékkel. A külső tér által végzett munka révén a gyorsuló töltéshordozók energiára tesznek szert. Ez az energia a kölcsönhatás során a vezető belső energiáját növeli, aminek ezzel együtt többnyire a hőmérséklete is növekszik. A töltéshordozók mozgását, azaz az elektromos áramot a vezető tehát kisebb-nagyobb mértékben akadályozza. A vezető ezen akadályozó tulajdonságát jellemezzük az egyenáramú ellenállással. Fentiekből érthetően az ellenállás függ a hőmérséklettől.
Váltóáramú hálózatokban az ellenállás szerepét a komplex impedancia (röviden impedancia) veszi át.
Az ellenállás SI-mértékegysége az ohm, jele: Ω. Nevét Georg Simon Ohm német fizikusról kapta.
Az ellenállás definíciójából adódóan:
Az ohm az SI-alapegységekkel kifejezve:
Az ellenállás gyakrabban használt további mértékegységeit az alábbi táblázat tartalmazza.
Név | Jel | Értéke | |
---|---|---|---|
milliohm | mΩ | 10−3 Ω | 0,001 Ω |
kiloohm | kΩ | 103 Ω | 1000 Ω |
megaohm/megohm | MΩ | 106 Ω | 1 000 000 Ω |
gigaohm | GΩ | 109 Ω | 1 000 000 000 Ω |
Az ellenállás reciproka az elektromos vezetőképesség:
Mértékegysége: siemens (S , ), amit Ernst Werner von Siemens német feltalálóról neveztek el.
A huzalok viszonylag hosszú, azonos keresztmetszetű és azonos anyagú vezetők. Kísérletekkel igazolható, hogy állandó hőmérsékleten adott anyagból készült huzalok ellenállása egyenesen arányos a huzal hosszával ( ), és fordítottan arányos a huzal keresztmetszetével ( ).
ahol a arányossági tényező az adott anyagra jellemző fajlagos ellenállás.
A fajlagos ellenállás SI-mértékegysége: ohm·méter, jele: Ω·m.
A gyakorlatban használják még az Ω·mm²/m egységet is.
A két mértékegység közti kapcsolat:
A mérések szerint az ellenállás függ a hőmérséklettől. Melegítés hatására a fémek ellenállása általában növekszik, a grafit, a félvezetők, az elektrolitok ellenállása pedig általában csökken. Az ellenállás-változás jelentős része abból adódik, hogy a vezető fajlagos ellenállása függ a hőmérséklettől, a hőtágulásból eredő méretváltozások szerepe elhanyagolhatóan kicsi.
A fémes vezetők ellenállásának relatív megváltozása közönséges hőmérsékleteken, nem túl nagy tartományban (pl. 0 °C – 100 °C között) megközelítőleg egyenesen arányos a hőmérséklet-változással, azaz
ahol állandó az adott anyag adott hőmérséklet környékén mért ellenállás hőfoktényezője (vagy hőmérsékleti tényezője, röviden hőfoktényezője).
A fenti összefüggésből:
A T0 kiindulási hőmérséklet többnyire 0 °C vagy 20 °C, az ehhez tartozó fajlagos ellenállást ρ0 jelöli. Az anyagok hőfoktényezőjének megadásakor meg kell adni, hogy az adatok milyen kiindulási hőmérsékletre vonatkoznak. A hőfoktényező SI-mértékegysége:
A hőmérséklet-változást a gyakorlatban többnyire Celsius-fokban mérjük, ezért a hőfoktényező másik mértékegysége:
Mivel a hőmérsékletváltozás mérőszáma a Celsius-skálán és a Kelvin-skálán mindig ugyanakkora, ezért a hőfoktényező fenti két mértékegysége is megegyezik. A hőfoktényező értelmezhető a fajlagos ellenállás hőmérsékletfüggése alapján is, azaz
Könnyen belátható, hogy a két definíció egyenértékű egymással.
Az anyagok ellenállása elég alacsony hőmérsékleten a fentieknél bonyolultabban változik. Az ellenállás bizonyos fémeknél, illetve kerámiáknál az abszolút nulla fok (azaz 0 K) közelében gyakorlatilag nullává válik. Ezt a jelenséget szupravezetésnek, az ilyen anyagot szupravezetőnek nevezzük.
A gyakorlatban szükség lehet arra, hogy egymással összekapcsolt fogyasztókat egyetlen fogyasztóval helyettesítsünk úgy, hogy a hálózat többi részén ennek hatására semmiféle változás se történjen. Annak a fogyasztónak az ellenállását, amellyel a rendszer ilyen módon helyettesíthető, eredő ellenállásnak nevezzük. Jele többnyire Re, de ha nem okoz félreértést, egyszerűen csak R-rel jelöljük.
Fogyasztók soros kapcsolásánál az egyes fogyasztók elágazás nélkül kapcsolódnak egymáshoz. A rendszer két kivezetését az első és az utolsó fogyasztó szabadon maradó kivezetései alkotják. Mérésekkel, illetve elméleti úton is igazolható, hogy soros kapcsolásnál a rendszer eredő ellenállása ugyanakkora, mint az egyes fogyasztók ellenállásának összege. Képlettel:
Speciálisan n db R ellenállású fogyasztó soros kapcsolásánál az eredő ellenállás:
Fogyasztók párhuzamos kapcsolásánál minden fogyasztó egyik kivezetése a rendszer egyik kivezetéséhez, a másik vége pedig a rendszer másik kivezetéséhez csatlakozik. Mérésekkel, illetve elméleti úton is igazolható, hogy párhuzamos kapcsolásnál a rendszer eredő ellenállásának reciproka ugyanakkora, mint az egyes ellenállások reciprokának összege. Képlettel:
Speciálisan n db R ellenállású fogyasztó párhuzamos kapcsolásánál az eredő ellenállás:
Igazolható, hogy két fogyasztó párhuzamos kapcsolásánál az eredő ellenállás közvetlenül az
összefüggés alapján is kiszámítható.
This article uses material from the Wikipedia Magyar article Elektromos ellenállás, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). A lap szövege CC BY-SA 4.0 alatt érhető el, ha nincs külön jelölve. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Magyar (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.