Ce site ne pourrait se passer d'un article sur la résistance. Eh bien, pas question ! Il existe un concept très fondamental en électronique, qui est aussi une propriété physique. Vous connaissez probablement déjà ces amis :
La résistance est la capacité d’un matériau à interférer avec le flux d’électrons. La matière semble résister, entraver cet écoulement, comme les voiles d'une frégate face à un vent violent !
Dans le monde, presque tout a la capacité de résister : l’air résiste au flux d’électrons, l’eau résiste aussi au flux d’électrons, mais ils passent quand même. Les fils de cuivre résistent également au flux d’électrons, mais paresseusement. Ils gèrent donc très bien ce genre de flux.
Seuls les supraconducteurs n’ont pas de résistance, mais c’est une autre histoire, puisque comme ils n’ont pas de résistance, ils ne nous intéressent pas aujourd’hui.
Soit dit en passant, le flux d’électrons est un courant électrique. La définition formelle est plus pédante, alors cherchez-la vous-même dans le même livre sec.
Et oui, les électrons interagissent les uns avec les autres. La force d’une telle interaction est mesurée en volts et est appelée tension. Pouvez-vous me dire ce qui vous semble étrange ? Rien d'étrange. Les électrons sont contraints et déplacent les autres électrons avec force. Un peu rustique, mais le principe de base est clair.
Reste à évoquer le pouvoir. La puissance, c'est lorsque le courant, la tension et la résistance se réunissent sur une même table et commencent à fonctionner. Ensuite, la puissance apparaît - l'énergie que les électrons perdent en traversant la résistance. D'ailleurs:
I = U/R P = U * I
Par exemple, vous disposez d’une ampoule de 60 W avec un fil. Vous le branchez sur une prise 220V. Et après? L'ampoule offre une certaine résistance au flux d'électrons avec un potentiel de 220V. S’il y a trop peu de résistance, boum, ça grille. S'il est trop gros, le filament brillera très faiblement, voire pas du tout. Mais si c’est « parfait », alors l’ampoule consommera 60 W et transformera cette énergie en lumière et en chaleur.
La chaleur est un effet secondaire appelé « perte » d’énergie, car au lieu de briller davantage, l’ampoule dépense de l’énergie pour chauffer. Utilisez des lampes à économie d'énergie ! À propos, le fil a également une résistance et si le flux d'électrons est trop important, il chauffera également jusqu'à une température notable. Ici, vous pouvez suggérer de lire une note expliquant pourquoi les lignes à haute tension sont utilisées.
Je suis sûr que vous comprenez mieux la résistance maintenant. En même temps, nous ne sommes pas entrés dans des détails comme la résistivité du matériau et des formules comme
où ρ - résistivité substances conductrices, Ohm m, je— longueur du conducteur, m, a S— surface transversale, m².
Quelques animations pour compléter le tableau
Et il est clair comment le flux d'électrons varie en fonction de la température du conducteur et de son épaisseur
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La résistance d’un conducteur est la capacité d’un matériau à empêcher la circulation du courant électrique. Y compris le cas de l’effet cutané des tensions alternées à haute fréquence.
Définitions physiques
Les matériaux sont divisés en classes selon leur résistivité. La valeur considérée - la résistance - est considérée comme clé et permettra de classer toutes les substances présentes dans la nature :
- Les conducteurs sont des matériaux avec une résistivité allant jusqu'à 10 μΩ m. S'applique à la plupart des métaux, le graphite.
- Diélectriques - résistivité 100 MΩ m - 10 PΩ m. Le préfixe Peta est utilisé dans le cadre de la quinzième puissance de dix.
- Les semi-conducteurs sont un groupe de matériaux électriques dont les résistivités vont des conducteurs aux diélectriques.
On appelle résistance spécifique, permettant de caractériser les paramètres d'un fil coupé de 1 mètre de long, d'une superficie de 1 mètre carré. Il n’est pas pratique d’utiliser des chiffres plus souvent. La section du câble réel est beaucoup plus petite. Par exemple, pour le PV-3, la surface est de plusieurs dizaines de millimètres. Le calcul est simplifié si vous utilisez des unités Ohm²mm/m (voir figure).
Résistivité du métal
La résistance spécifique est désignée par la lettre grecque « rho » ; pour obtenir l'indicateur de résistance, on multiplie la valeur par la longueur, en divisant par la surface de l'échantillon. La conversion entre les unités de mesure standards Ohm m les plus souvent utilisées pour les calculs montre : la relation s'établit par la sixième puissance de dix. Parfois, vous pouvez trouver des informations concernant la résistivité du cuivre parmi les valeurs tabulaires :
- 168 µOhm·m ;
- 0,00175 Ohm carré. Mmmm.
Il est facile de constater que les chiffres diffèrent d’environ 4 % ; assurez-vous-en en convertissant les unités. Cela signifie que les chiffres sont basés sur la qualité du cuivre. Si des calculs précis sont nécessaires, la question sera clarifiée séparément. Les informations sur la résistivité d'un échantillon sont obtenues de manière purement expérimentale. Un morceau de fil de section et de longueur connues est connecté aux contacts du multimètre. Pour obtenir la réponse, vous devez diviser les lectures par la longueur de l'échantillon, multiplier par la surface transversale. Lors des tests, il est nécessaire de sélectionner un échantillon plus long, réduisant ainsi l'erreur au minimum. Une partie importante des testeurs ne sont pas suffisamment précis pour obtenir des valeurs appropriées.
Ainsi, pour ceux qui ont peur des physiciens et cherchent désespérément à maîtriser les multimètres chinois, travailler avec la résistivité n'est pas pratique. Il est beaucoup plus facile de prendre une pièce finie (plus longue) et d'estimer les paramètres de la pièce complète. En pratique, les fractions d'Ohm jouent un petit rôle ; ces actions sont effectuées pour estimer les pertes. Directement déterminé par la résistance active de la section du circuit et dépendant quadratiquement du courant. Compte tenu de ce qui précède, notons : les conducteurs en électrotechnique sont généralement divisés en deux catégories selon leur applicabilité :
- Matériaux à haute conductivité et haute résistance. Les premiers sont utilisés pour créer des câbles, les seconds - des résistances (résistances). Il n'y a pas de distinction claire dans les tableaux, l'aspect pratique est pris en compte. L'argent à faible résistance n'est pas du tout utilisé pour la fabrication de fils, et rarement pour les contacts d'appareils. Pour des raisons évidentes.
- Des alliages à haute élasticité sont utilisés pour créer des pièces flexibles conductrices de courant : ressorts, parties actives des contacteurs. La résistance devrait généralement être minime. Il est clair que le cuivre ordinaire, caractérisé par un degré élevé de ductilité, est fondamentalement inadapté à ces fins.
- Alliages à coefficient de dilatation à haute ou basse température. Les premiers servent de base à la création de plaques bimétalliques, qui servent structurellement de base. Ces derniers forment un groupe d’alliages Invar. Souvent requis lorsque la forme géométrique est importante. Ils sont dotés de supports de filament (en remplacement du tungstène coûteux) et de jonctions étanches au vide à la jonction avec le verre. Mais le plus souvent, les alliages Invar n'ont rien à voir avec l'électricité : ils sont utilisés dans la composition de machines-outils et d'instruments.
Formule pour la relation entre la résistivité et l'ohmique
Base physique de la conductivité électrique
La résistance d'un conducteur est reconnue comme l'inverse de la conductivité électrique. Dans la théorie moderne, il n’a pas été complètement établi comment se déroule le processus de formation du courant. Les physiciens se heurtent souvent à un mur en observant un phénomène qui ne pouvait en aucun cas être expliqué du point de vue des concepts précédemment avancés. Aujourd’hui, la théorie des bandes est considérée comme dominante. Il est nécessaire de faire une brève excursion dans le développement des idées sur la structure de la matière.
Initialement, on pensait que la matière était représentée par une substance chargée positivement dans laquelle flottaient des électrons. C'était l'opinion du célèbre Lord Kelvin (née Thomson), en l'honneur duquel l'unité de mesure de la température absolue doit son nom. Rutherford fut le premier à formuler une hypothèse sur la structure planétaire des atomes. La théorie, avancée en 1911, était basée sur le fait que le rayonnement alpha était dévié par des substances à forte dispersion (les particules individuelles modifiaient l'angle de vol de manière très significative). S'appuyant sur les prémisses existantes, l'auteur a conclu : la charge positive d'un atome est concentrée dans une petite région de l'espace, appelée noyau. Le fait qu'il y ait des cas individuels de forte déviation de l'angle de vol est dû au fait que le chemin de la particule s'est déroulé à proximité immédiate du noyau.
Cela fixe des limites aux dimensions géométriques des éléments individuels et des différentes substances. Il a été conclu que le diamètre du noyau d'or se situe dans la région de 15 heures (pico est un préfixe de la puissance moins douzième de dix). Bohr développa davantage la théorie de la structure des substances en 1913. Sur la base d'observations du comportement des ions hydrogène, il a conclu : la charge de l'atome est l'unité et la masse a été déterminée comme étant environ un seizième du poids de l'oxygène. Bohr a suggéré que l'électron est retenu par des forces attractives déterminées par Coulomb. Par conséquent, quelque chose l’empêche de tomber sur le noyau. Bohr a suggéré que la force centrifuge qui se produit lorsqu'une particule tourne en orbite est à blâmer.
Une modification importante du tracé a été apportée par Sommerfeld. Il a supposé l'ellipticité des orbites et a introduit deux nombres quantiques décrivant la trajectoire - n et k. Bohr a noté : La théorie de Maxwell sur le modèle échoue. Une particule en mouvement doit générer un champ magnétique dans l’espace, puis progressivement l’électron tomberait sur le noyau. Par conséquent, nous devons l’admettre : il existe des orbites sur lesquelles le rayonnement énergétique vers l’espace ne se produit pas. C'est facile à constater : les hypothèses se contredisent, rappelant encore une fois : la résistance d'un conducteur, en tant que grandeur physique, n'est pas quelque chose que les physiciens sont capables d'expliquer aujourd'hui.
Pourquoi? La théorie des bandes a choisi comme base les postulats de Bohr, qui stipulaient : les positions des orbites sont discrètes, calculées à l'avance, et les paramètres géométriques sont liés par certaines relations. Les conclusions du scientifique ont dû être complétées par la mécanique ondulatoire, car les modèles mathématiques réalisés étaient impuissants à expliquer certains phénomènes. La théorie moderne dit : pour chaque substance, il existe trois zones à l'état d'électrons :
- Bande de Valence d'électrons étroitement liés aux atomes. Il faut beaucoup d’énergie pour rompre la connexion. Les électrons de la bande de Valence ne participent pas à la conduction.
- Bande de conduction, les électrons, lorsque l'intensité du champ apparaît dans une substance, forment un courant électrique (mouvement ordonné des porteurs de charge).
- La bande interdite est une région d’états énergétiques où les électrons ne peuvent pas être trouvés dans des conditions normales.
L'expérience inexplicable de Jung
Selon la théorie des bandes, la bande de conduction d’un conducteur chevauche la bande de valence. Un nuage d'électrons se forme, facilement emporté par l'intensité du champ électrique, formant un courant. C’est pour cette raison que la résistance du conducteur est si faible. De plus, les scientifiques font de vains efforts pour expliquer ce qu’est un électron. C’est seulement connu : une particule élémentaire présente des propriétés ondulatoires et corpusculaires. Le principe d'incertitude de Heisenberg met les faits en place : il est impossible de déterminer simultanément la localisation d'un électron et son énergie avec une probabilité de 100 %.
Quant à la partie empirique, les scientifiques ont noté : l’expérience de Young avec les électrons donne un résultat intéressant. Le scientifique a fait passer un flux de photons à travers deux fentes rapprochées du bouclier, ce qui a donné naissance à un motif d'interférence composé d'une série de bandes. Ils ont suggéré de faire un test avec des électrons, un effondrement s'est produit :
- Si les électrons passent dans un faisceau au-delà de deux fentes, un motif d’interférence se forme. C'est comme si les photons bougeaient.
- Si les électrons sont tirés un par un, rien ne change. Par conséquent... une particule se reflète sur elle-même, existe à plusieurs endroits à la fois ?
- Ensuite, ils ont commencé à essayer d’enregistrer le moment où l’électron traversait le plan du bouclier. Et... le motif d'interférence a disparu. Il reste deux endroits en face des fissures.
L'effet est impuissant à expliquer d'un point de vue scientifique. Il s'avère que les électrons « devinent » l'observation en cours et cessent de présenter des propriétés ondulatoires. Montre les limites des concepts modernes de la physique. Ce serait bien si nous pouvions nous contenter de cela ! Un autre homme de science a proposé d'observer les particules alors qu'elles avaient déjà traversé la fente (volant dans une certaine direction). Et quoi? Encore une fois, les électrons ont cessé de présenter des propriétés ondulatoires.
Il s’avère que les particules élémentaires ont remonté le temps. À ce moment-là où ils franchissaient la brèche. Nous avons pénétré le secret de l'avenir en découvrant si une surveillance serait effectuée. En fonction des faits, le comportement a été ajusté. De toute évidence, la réponse ne peut pas être juste. Le mystère attend encore aujourd’hui d’être résolu. D’ailleurs, la théorie d’Einstein, avancée au début du XXe siècle, est aujourd’hui réfutée : des particules dont la vitesse dépasse la lumière ont été découvertes.
Comment se forme la résistance des conducteurs ?
Les conceptions modernes disent : les électrons libres se déplacent le long d’un conducteur à une vitesse d’environ 100 km/s. Sous l'influence du champ apparaissant à l'intérieur, la dérive s'ordonne. La vitesse de déplacement du porteur le long des lignes de tension est faible, de l'ordre de quelques centimètres par minute. Au cours de leur mouvement, les électrons entrent en collision avec les atomes du réseau cristallin et une certaine partie de l'énergie se transforme en chaleur. Et la mesure de cette transformation est généralement appelée la résistance du conducteur. Plus il est élevé, plus l’énergie électrique est transformée en chaleur. Le principe de fonctionnement des radiateurs est basé sur cela.
Parallèlement au contexte se trouve l'expression numérique de la conductivité du matériau, visible sur la figure. Pour obtenir la résistance, on est divisé par le nombre spécifié. Les progrès des transformations ultérieures sont discutés ci-dessus. On peut voir que la résistance dépend de paramètres - le mouvement de température des électrons et leur libre parcours, qui conduit directement à la structure du réseau cristallin de la substance. Explication : La résistance des conducteurs est différente. Le cuivre contient moins d'aluminium.
Concept de résistance électrique et de conductivité
Tout corps traversé par un courant électrique lui présente une certaine résistance. La propriété d’un matériau conducteur d’empêcher le courant électrique de le traverser est appelée résistance électrique.
La théorie électronique explique l'essence de la résistance électrique des conducteurs métalliques. Les électrons libres, lorsqu'ils se déplacent le long d'un conducteur, rencontrent d'innombrables fois des atomes et d'autres électrons sur leur chemin et, en interagissant avec eux, perdent inévitablement une partie de leur énergie. Les électrons éprouvent une sorte de résistance à leur mouvement. Différents conducteurs métalliques, ayant des structures atomiques différentes, offrent différentes résistances au courant électrique.
La même chose explique la résistance des conducteurs liquides et gazeux au passage du courant électrique. Cependant, il ne faut pas oublier que dans ces substances, ce ne sont pas des électrons, mais des particules chargées de molécules qui rencontrent une résistance lors de leur mouvement.
La résistance est désignée par les lettres latines R ou r.
L'unité de résistance électrique est l'ohm.
Ohm est la résistance d'une colonne de mercure de 106,3 cm de haut et de section 1 mm2 à une température de 0°C.
Si par exemple la résistance électrique d'un conducteur est de 4 ohms, alors elle s'écrit ainsi : R = 4 ohms ou r = 4 ohms.
Pour mesurer de grandes résistances, une unité appelée mégohm est utilisée.
Un mégohm équivaut à un million d’ohms.
Plus la résistance d'un conducteur est grande, plus il conduit mal le courant électrique et, à l'inverse, plus la résistance du conducteur est faible, plus il est facile au courant électrique de traverser ce conducteur.
Par conséquent, pour caractériser un conducteur (du point de vue du passage du courant électrique à travers celui-ci), on peut considérer non seulement sa résistance, mais aussi l'inverse de la résistance et appelée conductivité.
Conductivité électrique est la capacité d’un matériau à faire passer le courant électrique à travers lui-même.
Puisque la conductivité est l’inverse de la résistance, elle est exprimée par 1/R et la conductivité est désignée par la lettre latine g.
L'influence du matériau conducteur, de ses dimensions et de la température ambiante sur la valeur de la résistance électrique
La résistance des différents conducteurs dépend du matériau dans lequel ils sont fabriqués. Pour caractériser la résistance électrique de divers matériaux, la notion de résistivité a été introduite.
Résistivité est la résistance d'un conducteur d'une longueur de 1 m et d'une section transversale de 1 mm2. La résistivité est désignée par la lettre p de l'alphabet grec. Chaque matériau constituant un conducteur possède sa propre résistivité.
Par exemple, la résistivité du cuivre est de 0,017, c'est-à-dire qu'un conducteur en cuivre de 1 m de long et de 1 mm2 de section a une résistance de 0,017 ohms. La résistivité de l'aluminium est de 0,03, la résistivité du fer est de 0,12, la résistivité du constantan est de 0,48, la résistivité du nichrome est de 1-1,1.
La résistance d'un conducteur est directement proportionnelle à sa longueur, c'est-à-dire que plus le conducteur est long, plus sa résistance électrique est grande.
La résistance d'un conducteur est inversement proportionnelle à sa section transversale, c'est-à-dire que plus le conducteur est épais, plus sa résistance est faible et, à l'inverse, plus le conducteur est fin, plus sa résistance est grande.
Pour mieux comprendre cette relation, imaginez deux paires de vases communicants, une paire de vases ayant un tube de connexion fin et l'autre un tube épais. Il est clair que lorsqu'un des récipients (chaque paire) est rempli d'eau, son transfert vers l'autre récipient à travers un tube épais se fera beaucoup plus rapidement qu'à travers un tube mince, c'est-à-dire qu'un tube épais aura moins de résistance à l'écoulement. de l'eau. De la même manière, il est plus facile au courant électrique de passer à travers un conducteur épais que dans un conducteur fin, c'est-à-dire que le premier lui offre moins de résistance que le second.
La résistance électrique d'un conducteur est égale à la résistivité du matériau à partir duquel le conducteur est fabriqué, multipliée par la longueur du conducteur et divisée par la section transversale du conducteur:
R = р l/S,
Où - R est la résistance du conducteur, ohm, l est la longueur du conducteur en m, S est la section transversale du conducteur, mm 2.
Superficie de la section transversale d'un conducteur rond calculé par la formule :
S = π ré 2 / 4
Où π - valeur constante égale à 3,14 ; d est le diamètre du conducteur.
Et voici comment la longueur du conducteur est déterminée :
l = S R / p,
Cette formule permet de déterminer la longueur du conducteur, sa section et sa résistivité, si les autres grandeurs incluses dans la formule sont connues.
S'il est nécessaire de déterminer la section transversale du conducteur, la formule prend la forme suivante :
S = р l / R
En transformant la même formule et en résolvant l'égalité par rapport à p, on trouve la résistivité du conducteur :
R. = R S / l
La dernière formule doit être utilisée dans les cas où la résistance et les dimensions du conducteur sont connues, mais son matériau est inconnu et, de plus, difficile à déterminer par son apparence. Pour ce faire, vous devez déterminer la résistivité du conducteur et, à l'aide du tableau, trouver un matériau possédant une telle résistivité.
Une autre raison qui affecte la résistance des conducteurs est la température.
Il a été établi qu'avec l'augmentation de la température, la résistance des conducteurs métalliques augmente et qu'avec la diminution de la température, elle diminue. Cette augmentation ou diminution de la résistance pour les conducteurs en métal pur est presque la même et est en moyenne de 0,4 % par 1°C. La résistance des conducteurs liquides et du carbone diminue avec l'augmentation de la température.
La théorie électronique de la structure de la matière fournit l'explication suivante pour l'augmentation de la résistance des conducteurs métalliques avec l'augmentation de la température. Lorsqu'il est chauffé, le conducteur reçoit de l'énergie thermique, qui est inévitablement transférée à tous les atomes de la substance, ce qui augmente l'intensité de leur mouvement. Le mouvement accru des atomes crée une plus grande résistance au mouvement directionnel des électrons libres, raison pour laquelle la résistance du conducteur augmente. À mesure que la température diminue, de meilleures conditions sont créées pour le mouvement directionnel des électrons et la résistance du conducteur diminue. Cela explique un phénomène intéressant - supraconductivité des métaux.
Supraconductivité, c'est-à-dire une diminution de la résistance des métaux jusqu'à zéro, se produit à une température négative énorme - 273 ° C, appelée zéro absolu. À une température de zéro absolu, les atomes métalliques semblent geler sur place, sans interférer du tout avec le mouvement des électrons.
La résistance électrique fait référence à toute opposition qui détecte le courant circulant dans un circuit fermé, affaiblissant ou inhibant la libre circulation des charges électriques.
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Mesurer la résistance avec un multimètre
Concept physique de résistance
Les électrons, lorsque le courant circule, circulent à travers un conducteur de manière organisée en fonction de la résistance qu'ils rencontrent en cours de route. Plus cette résistance est faible, plus l’ordre existant dans le micromonde des électrons est grand. Mais lorsque la résistance est élevée, ils commencent à entrer en collision et à libérer de l'énergie thermique. À cet égard, la température du conducteur augmente toujours légèrement, d'autant plus que les électrons trouvent une résistance élevée à leur mouvement.
Les matériaux utilisés
Tous les métaux connus sont plus ou moins résistants au passage du courant, y compris les meilleurs conducteurs. L'or et l'argent ont le moins de résistance, mais ils sont chers, le matériau le plus couramment utilisé est donc le cuivre, qui a une conductivité électrique élevée. À plus petite échelle, l'aluminium est utilisé.
La plus grande résistance au passage du courant est le fil nichrome (un alliage de nickel (80 %) et de chrome (20 %). Il est largement utilisé dans les résistances.
Un autre matériau de résistance couramment utilisé est le carbone. Des résistances fixes et des rhéostats en sont fabriqués pour être utilisés dans les circuits électroniques. Des résistances fixes et des potentiomètres sont utilisés pour réguler les valeurs de courant et de tension, par exemple lors du contrôle du volume et de la tonalité des amplificateurs audio.
Calcul de résistance
Pour calculer la valeur de la résistance de charge, la formule dérivée de la loi d'Ohm est utilisée comme principale si les valeurs du courant et de la tension sont connues :
L'unité de mesure est l'Ohm.
Pour une connexion en série de résistances, la résistance totale est obtenue en additionnant les valeurs individuelles :
R = R1 + R2 + R3 + …..
Lors d'une connexion en parallèle, l'expression est utilisée :
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Comment trouver la résistance électrique d'un fil, en tenant compte de ses paramètres et de son matériau de fabrication ? Il existe une autre formule de résistance pour cela :
R = ρ x l/S, où :
- l – longueur du fil,
- S – dimensions de sa section transversale,
- ρ – résistance volumique spécifique du matériau du fil.
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Formule de résistance
Les dimensions géométriques du fil peuvent être mesurées. Mais pour calculer la résistance à l'aide de cette formule, il faut connaître le coefficient ρ.
Important! Battre les valeurs la résistance volumétrique a déjà été calculée pour différents matériaux et résumée dans des tableaux spéciaux.
La valeur du coefficient permet de comparer la résistance de différents types de conducteurs à une température donnée en fonction de leurs propriétés physiques sans tenir compte des dimensions. Ceci peut être illustré par des exemples.
Un exemple de calcul de la résistance électrique d'un fil de cuivre de 500 m de long :
- Si les dimensions de la section transversale du fil sont inconnues, vous pouvez mesurer son diamètre avec un pied à coulisse. Disons que c'est 1,6 mm ;
- Lors du calcul de la surface transversale, la formule est utilisée :
Alors S = 3,14 x (1,6/2)² = 2 mm² ;
- À l’aide du tableau, nous avons trouvé la valeur de ρ pour le cuivre égale à 0,0172 Ohm x m/mm² ;
- Maintenant, la résistance électrique du conducteur calculé sera :
R = ρ x l/S = 0,0172 x 500/2 = 4,3 Ohm.
Un autre exemple– fil nichrome d'une section de 0,1 mm², longueur 1 m :
- L'indicateur ρ pour le nichrome est de 1,1 Ohm x m/mm² ;
- R = ρ x l/S = 1,1 x 1/0,1 = 11 Ohms.
Deux exemples montrent clairement qu'un fil nichrome d'un mètre de long et d'une section 20 fois plus petite a une résistance électrique 2,5 fois supérieure à 500 mètres de fil de cuivre.
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Résistivité de certains métaux
Important! La résistance est influencée par la température, avec une augmentation de la température, elle augmente et, inversement, diminue avec une diminution de la température.
Impédance
L'impédance est un terme plus général désignant la résistance qui prend en compte les charges réactives. Le calcul de la résistance dans un circuit alternatif implique le calcul de l'impédance.
Alors qu'une résistance fournit une résistance active pour effectuer certaines tâches, le composant réactif est un sous-produit malheureux de certains composants de circuit.
Deux types de réactance :
- Inductif. Créé par des bobines. Formule de calcul:
X (L) = 2π x f x L, où :
- f – fréquence actuelle (Hz),
- L – inductance (H);
- Capacitif. Créé par des condensateurs. Calculé à l'aide de la formule :
X (C) = 1/(2π x f x C),
où C est la capacité (F).
Comme son homologue actif, la réactance est exprimée en ohms et limite également la circulation du courant dans le circuit. S'il y a à la fois une capacité et une inductance dans le circuit, alors la résistance totale est égale à :
X = X (L) – X (C).
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Réactance active, inductive et capacitive
Important! Des fonctionnalités intéressantes découlent des formules de charge réactive. À mesure que la fréquence du courant alternatif et l’inductance augmentent, X(L) augmente. Et inversement, plus les fréquences et la capacité sont élevées, plus X (C) est petit.
Trouver l'impédance (Z) n’est pas une simple addition de composants actifs et réactifs :
Z = √ (R² + X²).
Exemple 1
La bobine du circuit à courant de fréquence industrielle a une résistance active de 25 Ohms et une inductance de 0,7 H. Vous pouvez calculer l'impédance :
- X (L) = 2π x f x L = 2 x 3,14 x 50 x 0,7 = 218,45 Ohms ;
- Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218,45²) = 219,9 ohms.
tan φ = X (L)/R = 218,45/25 = 8,7.
L'angle φ est d'environ 83 degrés.
Exemple 2
Il existe un condensateur d'une capacité de 100 μF et d'une résistance interne de 12 ohms. Vous pouvez calculer l'impédance :
- X (C) = 1/(2π x f x C) = 1/ 2 x 3,14 x 50 x 0,0001 = 31,8 Ohm ;
- Z = √ (R² + X (C)²) = √ (12² + 31,8²) = 34 Ohms.
Sur Internet, vous pouvez trouver un calculateur en ligne pour simplifier le calcul de la résistance et de l'impédance de l'ensemble du circuit électrique ou de ses sections. Là, il vous suffit de saisir vos données de calcul et d'enregistrer les résultats du calcul.
Vidéo
- une grandeur électrique qui caractérise la propriété d'un matériau à empêcher la circulation du courant électrique. Selon le type de matériau, la résistance peut tendre vers zéro – être minime (miles/micro ohms – conducteurs, métaux) ou être très grande (giga ohms – isolation, diélectriques). L’inverse de la résistance électrique est .
Unité résistance électrique - Ohm. Il est désigné par la lettre R. La dépendance de la résistance au courant dans un circuit fermé est déterminée.
Ohmmètre- un appareil de mesure directe de la résistance du circuit. Selon la plage de la valeur mesurée, ils sont divisés en gigaohmmètres (pour les grandes résistances - lors de la mesure de l'isolation) et en micro/miliohmmètres (pour les petites résistances - lors de la mesure des résistances transitoires des contacts, des enroulements de moteur, etc.).
Il existe une grande variété d'ohmmètres par conception provenant de différents fabricants, de l'électromécanique à la microélectronique. Il est à noter qu'un ohmmètre classique mesure la partie active de la résistance (appelée ohms).
Toute résistance (métal ou semi-conducteur) dans un circuit à courant alternatif possède une composante active et réactive. La somme des résistances active et réactive est Impédance du circuit CA et est calculé par la formule :
où Z est la résistance totale du circuit à courant alternatif ;
R est la résistance active du circuit à courant alternatif ;
Xc est la réactance capacitive du circuit à courant alternatif ; 
(C - capacité, w - vitesse angulaire du courant alternatif)
Xl est la réactance inductive du circuit à courant alternatif ; 
(L est l'inductance, w est la vitesse angulaire du courant alternatif).
Résistance active- elle fait partie de la résistance totale d'un circuit électrique dont l'énergie est entièrement convertie en d'autres types d'énergie (mécanique, chimique, thermique). Une propriété distinctive du composant actif est la consommation complète de toute l'électricité (aucune énergie n'est restituée au réseau) et la réactance renvoie une partie de l'énergie au réseau (une propriété négative du composant réactif).
La signification physique de la résistance active
Chaque environnement où passent les charges électriques crée des obstacles sur leur chemin (on pense qu'il s'agit de nœuds du réseau cristallin), dans lesquels elles semblent heurter et perdre leur énergie, qui est libérée sous forme de chaleur.
Ainsi, il se produit une chute (perte d'énergie électrique), dont une partie est perdue en raison de la résistance interne du milieu conducteur.
La valeur numérique caractérisant la capacité d’un matériau à empêcher le passage des charges est appelée résistance. Elle se mesure en Ohms (Ohm) et est inversement proportionnelle à la conductivité électrique.
Différents éléments du tableau périodique de Mendeleev ont des résistivités électriques (p) différentes, par exemple la plus petite. L'argent (0,016 Ohm*mm2/m), le cuivre (0,0175 Ohm*mm2/m), l'or (0,023) et l'aluminium (0,029) ont une résistance. Ils sont utilisés dans l’industrie comme principaux matériaux sur lesquels reposent toute l’électrotechnique et l’énergie. Les diélectriques, au contraire, ont une valeur de choc élevée. résistance et sont utilisés pour l’isolation.
La résistance du milieu conducteur peut varier considérablement en fonction de la section transversale, de la température, de l'amplitude et de la fréquence du courant. De plus, différents environnements possèdent différents porteurs de charge (électrons libres dans les métaux, ions dans les électrolytes, « trous » dans les semi-conducteurs), qui sont les facteurs déterminants de la résistance.
Signification physique de la réactance
Dans les bobines et les condensateurs, lorsqu'ils sont appliqués, l'énergie s'accumule sous forme de champs magnétiques et électriques, ce qui prend un certain temps.
Les champs magnétiques dans les réseaux à courant alternatif changent en fonction du changement de direction du mouvement des charges, tout en fournissant une résistance supplémentaire.
De plus, un changement de phase et de courant stable se produit, ce qui entraîne des pertes d'électricité supplémentaires.
Résistivité
Comment pouvons-nous connaître la résistance d’un matériau s’il n’y a aucun écoulement à travers celui-ci et si nous n’avons pas d’ohmmètre ? Il y a une valeur particulière à cela - résistivité électrique du matériau V
(ce sont des valeurs tabulaires déterminées empiriquement pour la plupart des métaux). En utilisant cette valeur et les grandeurs physiques du matériau, nous pouvons calculer la résistance à l'aide de la formule :
Où, p— résistivité (unités ohm*m/mm2) ;
l-longueur du conducteur (m);
S - section transversale (mm 2).
