مقاومت الکتریکی به زبان ساده معیاری برای مخالفت با عبور جریان الکتریکی از یک مدار است. در واقع هر چقدر که Resistor در یک مدار بیشتر باشد، جریان الکتریکی کمتری از آن مدار عبور می کند. وقتی که به دو سر یک رسانا اختلاف پتانسیل اعمال شود، الکترون های آزاد شروع به حرکت درون رسانا می کنند. در حین حرکت این الکترون های آزاد، الکترون ها با اتم ها و مولکول های جسم رسانا برخورد می کنند و سرعت آن ها کم می شود.
با کم شدن سرعت الکترون های آزاد، سرعت جریان الکتریکی درون رسانا کم می‌شود. اتم های رسانا با برخورد با الکترون های آزاد و جلوگیری از حرکت آن ها، در واقع با حرکت جریان الکتریکی درون خود مخالفت می کنند. ما میزان مخالفتی را که یک ماده رسانا با عبور جریان الکتریکی از خود بروز می دهد را Resistor می گوییم. مقاومت ویژه الکتریکی یک رسانا خاصیتی ذاتی است که به مولکول های تشکیل دهنده آن بستگی دارد. مقاومت یک ماده رسانا به ماهیت آن ماده، طول آن ماده، سطح مقطع و دما بستگی دارد.
کاربردهای مقاومت
مقاومت الکتریکی را برای محدود کردن جریان الکتریکی و محافظت از اجزای موجود در یک مدار به آن اضافه می کنند. برای محاسبات دقیق در یک مدار حتی مقاومت الکتریکی سیم ها هم اعمال می شود. واحد استاندارد اندازه گیری مقاومت سیم های برق، اهم بر فوت یا اهم بر متر است که نشان می دهد هر متر از آن سیم چند اهم مقاومت دارد. برای سیستم های توزیع برق، مقاومت را با واحد اهم بر کیلومتر مشخص می کنند که نشان می دهد هر کیلومتر سیم برق چه مقاومتی دارد.
فرمول مقاومت الکتریکی (قانون اهم)
فرمول مقاومت الکتریکی (قانون اهم) یکی از مهم ترین قانون های علم الکتریسیته است. این قانون با سه متغیر Resistor ، پتانسیل الکتریکی و جریان الکتریکی سر و کار دارد. طبق قانون اهم اگر پتانسیل الکتریکی یک ولت بر دو سر یک هادی اعمال شود و جریان الکتریکی معادل یک آمپر هم از آن بگذرد مقاومت آن هادی را یک اهم می گویند. در واحدهای استاندارد بین المللی یک اهم معادل یک ولت بر آمپر است. واحد اهم برای مقاومت های با اندازه متوسط استفاده می شود، اما مقاومت های بسیاری با واحدهایی مثل میلی اهم، کیلو اهم و مگا اهم هم در مدارها مورد استفاده قرار می گیرند.
مقاومت الکتریکی را در آمریکای شمالی به شکل یک خط زیگزاگی در مدار مشخص می کنند. نماد دیگر Resistor یک مستطیل کوچک است که به طور گسترده در اروپا و آسیا از این نماد برای Resistor استفاده شده و به آن نماد مقاومت بین المللی می گویند. درکتاب های فارسی از هر دو نماد خط زیگزاگی و مستطیل برای نشان دادن مقاومت در مدار استفاده می شود.
انواع مقاومت الکتریکی
انواع مقاومت الکتریکی را می توان در دسته بندی های زیر طبقه بندی کرد:
مقاومت ثابت مقداری ثابت و مشخص دارد و مقدار آن با عواملی مثل نور، دما و ... تغییر پیدا نمی کند. مقاومت های متغیر مقاومت هایی هستند که شما می توانید مقدار آن را تغییر دهید. در تعداد دفعات تغییر مقدار عددی مقاومت محدودیتی ندارند؛ اما این مقاومت ها یک بار تنظیم می شوند و وقتی که در مدار قرار گرفتند دیگر به تنظیمات آن ها دست نمی زنیم.
مقاومت الکتریکی وابسته مقاومتی است که مقدار آن با تغییرات محیطی مانند نور و دما تغییر می کند. از کاربردهای مقاومت متغیر می توان به مقاومت های موجود در چراغ های روشنایی معابر اشاره کرد. مقدار این مقاومت ها با توجه به میزان نور تغییر می کند، در طول روز که نور خورشید زیاد است مقدار مقاومت زیاد شده و اجازه عبور جریان الکتریکی را نمی دهد. در هنگام غروب که نور خورشید کم می شود، مقدار مقاومت نیز کم شده، جریان الکتریکی از مدار عبور کرده و چراغ ها روشن می شوند.
روش های اندازه گیری مقاومت
واحد مقاومت الکتریکی اهم است که نماد آن حرف یونانی امگا است. مقاومت را با دو روش جریان الکتریکی ثابت و ولتاژ ثابت اندازه گیری می کنند. در تکنیک جریان ثابت یک جریان با اندازه مشخص را از یک مقاومت ناشناخته عبور می دهند و ولتاژ حاصل را اندازه گیری می کنند. اما باید بدانید که این تکنیک به طور کلی برای مقاومت های زیر 200 مگا اهم استفاده می شود. در این روش اغلب از یک مولتی متر دیجیتال به عنوان ابزار اندازه گیری مقاومت استفاده می شود. سپس با استفاده از قانون اهم اندازه Resistor محاسبه می شود. در تکنیک ولتاژ ثابت یک ولتاژ شناخته شده را به دو سر یک مقاومت ناشناخته اعمال می کنند و جریان الکتریکی حاصل را اندازه گیری می کنند. این روش برای اندازه گیری مقاومت های با اندازه بیش از 200 مگا اهم استفاده می شود.
رایج ترین نوع مقاومت
رایج ترین نوع مقاومت الکتریکی مقاومت های فیبری کربنی هستند که به صورت یک استوانه بسیار کوچک با چهار خط رنگی در روی آن ها تولید می شوند. شما با دانستن عدد مربوط به هر رنگ این نوارها می توانید مقدار مقاومت آن را حساب کنید.
محاسبه مقاومت الکتریکی
بر روی مقاومت های الکتریکی فیبری کربنی چهار رنگ وجود دارد. برای خواندن مقاومت باید از سمت چپ به راست رنگ ها را خوانده و از روی جدول زیر عدد مربوطه را پیدا کنید. رنگ آخر که نوار آن از دیگر رنگ‌ها پهن تر است به مقدار تلرانس مقاومت اشاره دارد. تلرانس به حداکثر خطای مجاز بین مقدار اندازه گیری شده مقاومت و مقدار اسمی محاسبه شده طبق رنگ های مقاومت گفته می‌شود. این تلرانس ناشی از فرایند تولید است و مقدار آن به صورت درصدی از مقدار اسمی مقاومت بیان می شود. معمولا خطای مجاز برای مقاومت های فیبری کربنی بین یک تا 20 درصد است.
|
رنگ |
عدد متناظر |
ضریب |
درصد خطای مجاز |
|
مشکی |
0 |
1 |
|
|
قهوه ای |
1 |
10 |
1 |
|
قرمز |
2 |
100 |
2 |
|
نارنجی |
3 |
1000 |
|
|
زرد |
4 |
10000 |
|
|
سبز |
5 |
100000 |
0.5 |
|
آبی |
6 |
1000000 |
0.25 |
|
بنفش |
7 |
10000000 |
0.1 |
|
خاکستری |
8 |
|
0.05 |
|
سفید |
9 |
|
|
|
طلایی |
|
0.1 |
5 |
|
نقره ای |
|
0.01 |
10 |
|
خالی |
|
|
20 |
بعد از خواندن رنگ ها و پیدا کردن عدد معادل در جدول بالا مقدار مقاومت از فرمول زیر محاسبه می شود:
(Ω) ضریب نوار سوم * نوار دوم ، نوار اول = ضریب ، رقم دوم ، رقم اول= مقدار مقاومت
به طور مثال در عکس بالا رنگ اول از سمت چپ سبز است که معادل رقم 5 می باشد. رنگ دوم آبی بوده که معادل رقم 6 است. رنگ سوم نارنجی و معادل ضریب 1000 است. پس مقدار مقاومت عکس بالا 1000*56 اهم یا به عبارتی 56 کیلو اهم است. رنگ آخر که طلایی است نشان دهنده تلرانس مقاومت است. تلرانس در این مقاومت 5 درصد است که به این معناست مقدار محاسبه شده این مقاومت با مقدار نامی آن حدود 5 درصد تفاوت دارد. به طور معمول برای نمایش درصد خطا در رنگ چهارم از رنگ طلایی و نقره ای استفاده می کنند. اگر مقاومت دارای سه نوار رنگی بود،درصد خطا را 20 در نظر می گیریم.
منابع:
