Что такое сопротивление

Вполне очевидно, что слова «сопротивление» и «сопротивляться» являются однокоренными, так чему же оно препятствует, если речь идет об электрическом сопротивлении? Разумеется, электрическому току, чтобы разобраться, что, как и почему, попытаемся понять, что это такое – электрический ток.

Любое тело или вещество состоит из атомов. Помещенные в электрическое поле атомы теряют часть электронов, которые обладая отрицательным зарядом, начинают перемещаться в сторону плюса приложенного напряжения. Их стремительный поток и есть электрический ток, он является непрерывным, пока существует электрическое поле, вызвавшее перемещение свободных электронов. Сталкиваясь по пути с другими атомами, электроны частично теряют свою энергию, чем объясняется нагрев вещества, а череда их столкновений с атомами как раз и объясняет суть сопротивления. Обозначается электрическое сопротивление буквой R, а единицей измерения является 1 Ом.

Различные вещества имеют разную электрическую проводимость, которая по сравнению с сопротивлением величины обратные:

• максимальной проводимостью обладают проводники, например металлы;
• максимальное препятствие прохождению электрического тока оказывают диэлектрики (стекло, керамика, полимеры).

Диапазон сопротивлений для различных материалов может лежать от 0 до 10¹⁶ Ом.

Существует два способа определения значения сопротивления. В основе первого лежит зависимость сопротивления от напряжения и силы тока, определяемая законом Ома для участка цепи:

R = U/I.

Второй способ позволяет определить сопротивление проводника, обусловленное свойством материала, при помощи удельных сопротивлений, длины (l) и площади сечения проводников (S):

R = ρ*l/S,

где ρ – удельное сопротивление с единицей измерения Ом*м.

Из приведенной выше зависимости видно, что сопротивление проводников зависит от:

• величины удельного сопротивления, которая для каждого материала – величина постоянная;
• длины проводника, с ее увеличением растет и сопротивление;
• толщины, увеличение этой переменной ведет к снижению R.

Кроме того на величину сопротивления влияют изменения температуры проводника, приводящее к его росту с увеличением температуры. С уменьшением температуры наоборот падает, так при абсолютном нуле (- 273°C) удельное сопротивление многих металлов становится практически равным нулю.

Такой параметр, как сопротивление характерен не только для проводников, он лежит в принципе устройства самого распространенного электронного элемента, без которого не обходится ни одна электронная схема. Этот элемент так и называется сопротивлением, хотя более правильным названием считается резистор.

Как влияет на сопротивление переменный ток

Сказанное выше справедливо для активных сопротивлений в цепях постоянного тока, а в цепях переменного тока все происходит несколько иначе. Резисторы продолжают сохранять свойства активных сопротивлений, но начинает сказываться влияние элементов с реактивным сопротивлением. Катушки индуктивности, трансформаторы, электродвигатели и многие другие элементы являются источником индуктивных сопротивлений, возникающих за счет накопления энергии. Ряд элементов, в частности конденсаторы приводят к появлению реактивных сопротивлений емкостного характера. Индуктивное и емкостное сопротивления ведут к сдвигам фаз между напряжением и потребляемым током, что в целом способствует неоправданным потерям электроэнергии в цепи.