Fysiikassa vastus mittaa materiaalin taipumusta vastustaa sähkövirran virtausta. Se riippuu materiaalin luonteesta, sen paksuudesta ja pituudesta sekä lämpötilasta. Resistanssi on alhainen aineissa, kuten metalleissa, jotka ovat hyviä johtimia, ja korkeissa materiaaleissa, kuten muovissa ja kumissa, jotka ovat eristimiä. Kun sähkövirta kohtaa vastusta, osa sen energiasta muuttuu lämmöksi ja joskus valoksi, mikä vähentää virtaa. Tämä ilmiö voi olla ongelma, mutta sillä on myös monia käyttötarkoituksia.
Resistanssiin vaikuttavat tekijät
Resistanssia voidaan pitää johtavuuden käänteisenä, ja tärkein johtavuuden tekijä on materiaalin koostumus. Sähkövirta koostuu elektronivirrasta, ja vastusta esiintyy, kun nämä törmäävät atomeihin. Metalleissa on paljon löyhästi pidettyjä elektroneja, jotka sallivat virran kulkevan helposti, kun taas ei-metallit eivät. Nesteitä, jotka sisältävät ioneja – esimerkiksi suolaliuosta tai sulaa suolaa – ovat myös hyviä johtimia, koska nämä liikkuvat, sähköisesti varautuneet atomit ja molekyylit sallivat virran.
Johtimessa tai kaapelissa myös paksuus ja pituus vaikuttavat. Vastus kasvaa pituuden myötä, koska on enemmän atomeja, joihin törmää, mutta pienenee paksuuden myötä, koska paksummassa langassa on enemmän elektroneja virran kuljettamiseen. Se kasvaa myös lämpötilan noustessa. Mitä alhaisempi materiaalin johtavuus, sitä korkeampi jännite tai sähkömoottorivoima tarvitaan virran saamiseksi sen läpi.
Ohmin laki
Resistanssin, virran ja jännitteen välinen suhde tunnetaan Ohmin lainaksi, joka on nimetty saksalaisen fyysikon Georg Ohmin (1789-1854) mukaan. virtaa sen läpi tietyllä jännitteellä. Yksikön ohmi on myös nimetty hänen mukaansa. Laki tavallisessa muodossaan sanoo, että sähkövirta on yhtä suuri kuin jännite jaettuna vastuksella. Fysiikkayhtälöt käyttävät tyypillisesti kirjaimia ja symboleja suhteiden ilmaisemiseen; Ohmin laki on yleensä kirjoitettu
I = V/R
jossa I = virta ampeereina, V = sähkömoottorivoima voltteina ja R = vastus tuumaa
ohmia
. Tämä tarkoittaa, että jos kahden näistä tekijöistä tiedetään, toisen arvo löytyy. Yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa
R = V / I
että
V = IR
riippuen siitä, mitkä arvot ovat tiedossa ja mitkä lasketaan. Jos esimerkiksi sähkömoottorivoima on kuusi volttia ja virta on kaksi ampeeria, vastus on 3 ohmia: R = V/I.
käytät
Se tosiasia, että sähkövastus tuottaa lämpöä, hyödynnetään sähkölämmitykseen koteihin ja ruoanlaittoon. Sähköliesi, uuni, grilli ja leivänpaahdin riippuvat tästä ilmiöstä. Samalla tavalla hehkulamppu käyttää erittäin ohutta lankaa valon tuottamiseen, kun virta kulkee sen läpi.
Laitteita, joita kutsutaan vastuksiksi, käytetään vahvistimien vähentämiseen tietyissä piireissä herkkien komponenttien suojaamiseksi vaurioilta, ja sulakkeita käytetään suojaamaan sähkölaitteita virtapiikkeiltä. Nämä koostuvat langasta, jonka koostumus, paksuus ja pituus on säädetty tuottamaan vastustaso, joka saa ne sulamaan lämmöstä, kun virta ylittää tietyn arvon. Tämä katkaisee piirin ja estää virran aiheuttamasta vahinkoa. Niitä käytetään yleisesti pistokkeissa ja niitä on erilaisia, kuten 3, 5 ja 13 ampeeria.
Valheenilmaisimet luottavat siihen, että hiki, joka sisältää ionisia yhdisteitä, kuten suolaa, lisää merkittävästi ihmisen ihon johtavuutta. Kohde on kytketty laitteeseen, joka siirtää pienen virran ihon läpi ja mittaa sen arvon. Ajatuksena on, että valehtelu lisää hikoilua, mikä lisää ihon johtavuutta ja johtaa suurempaan virtaukseen.
Voimansiirto
Jotta sähkö siirtyisi tuotantolaitoksilta koteihin, sen on kuljettava pitkiä matkoja voimalinjojen kautta. Tämä tekisi sen epäkäytännölliseksi jännitteillä, joilla sähköä alun perin tuotetaan, koska liikaa energiaa menetettäisiin kaapeleiden vastuksen vuoksi. Tästä syystä muuntajia käytetään lisäämään suuresti siirtojännitettä minimoiden energian menetys. Jännitettä pienentävät jälleen muuntajat, jotka ovat lähellä toimitettavia koteja.