ความต้านทาน, ความต้านทานจำเพาะ, และกฎของโอห์ม
| English | ไทย |
|---|---|
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | ความต้านทาน |
| resistivity/ˌriːzɪˈstɪvəti/ | ความต้านทานจำเพาะ |
| ohms/əʊmz/ | โอห์ม |
ทำไมลวดบางถึงร้อนแต่ลวดหนาไม่ร้อน?
- ดันกระแสไฟฟ้าเดิมผ่านลวดบางๆ แล้วมันจะร้อนเร็ว
- ลวดบางๆ ทนต่อการไหลมากกว่า — มันมีความ ความต้านทาน สูงกว่า
- ความต้านทานคือตัวชี้วัดว่าส่วนประกอบทำให้ประจุผ่านได้ยากแค่ไหน
- บทเรียนนี้มีแนวคิดหลักสองประการ ได้แก่ กฎของโอห์มและความต้านทานจำเพาะ
กฎของโอห์ม: V = IR
- สำหรับวัสดุจำนวนมาก แรงดันและกระแสแปรผันโดยตรง: $V = IR$。
- ค่าคงที่ $R$ คือ ความต้านทาน, ในหน่วย โอห์ม ($\Omega$)。
- บนกราฟ $I$–$V$ นี่คือเส้นตรงผ่านจุดเริ่มต้น。
- จัดรูปใหม่: ความต้านทานมากขึ้นทำให้กระแสลดลงสำหรับแรงดันที่กำหนด。
วาดกราฟ I–V
ปรับแรงดันAcrossตัวต้านทานและดูกระแสที่_followเส้นตรง
กฎของโอห์มเชื่อมโยงแรงดัน กระแส และความต้านทานเป็น:
$V = IR$ สำหรับอุปกรณ์ ohmic
แหล่งจ่าย $9\ \text{V}$ ขับ $3\ \text{A}$ ผ่านตัวต้านทาน หา $R$ (ใน Ω)
$R = V/I = 9/3 = 3\ \Omega$.
ความต้านทานจำเพาะ: วัสดุและรูปร่าง
- ความต้านทานขึ้นอยู่กับรูปร่างของสาย และ วัสดุ: $R = \dfrac{\rho L}{A}$。
- ความต้านทานจำเพาะ (Resistivity) $\rho$ คือการต่อต้านการไหลของวัสดุเอง。
- สาย ยาวขึ้น → ความต้านทานมากขึ้น; สาย หนาขึ้น ($A$更大) → ความต้านทานลดลง。
- ทองแดงมี $\rho$ ต่ำ (ตัวนำดี); นิกเกิลโครเมียมมี $\rho$ สูง (ใช้ทำเครื่องทำความร้อน)。
โดยใช้ $R = \rho L/A$, สายที่ยาวและบางกว่ามี:
ความยาวมากขึ้นและพื้นที่หน้าตัดน้อยลงเพิ่ม $R = \rho L/A$ ทั้งสองอย่าง
การต่อต้านกระแสไฟ本身的ของวัสดุ, สัญลักษณ์ $\rho$, คือ ____
Resistivity $\rho$ เป็นคุณสมบัติของวัสดุใน $R = \rho L/A$
วัสดุแบบโอห์มิกและไม่โอห์มิก
- อุปกรณ์ Ohmic รักษาค่า $R$ คงที่ — เป็นเส้นตรงใน $I$–$V$。
- อุปกรณ์ที่ไม่เป็นโอห์ม (หลอดไฟ, ไดโอด) ทำให้เส้นโค้งงอ
- เกลียวของหลอดไฟร้อนขึ้น ดังนั้นความต้านทานจึง เพิ่มขึ้น ตามกระแสไฟฟ้า
- ต้องตรวจสอบเสมอว่า $R$ เป็นค่าคงที่จริงหรือไม่ ก่อนจะใช้ $V = IR$ โดยไม่คิดหน้าคิดหลัง
หลอดไฟ filament เป็น non-ohmic — ความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่อร้อนขึ้น
filament ร้อนมีความต้านทานสูงกว่า ดังนั้นกราฟ I–V ของมันจึงโค้ง
เลือก ทั้งหมด ข้อความที่เป็นจริงเกี่ยวกับความต้านทาน
Ohmic V=IR, R=ρL/A, โลหะเพิ่มขึ้นกับอุณหภูมิ หลอดไฟและไดโอดเป็น non-ohmic
อุณหภูมิมีความสำคัญ
- ในโลหะ อะตอมที่มีความร้อนสูงจะชนกับอิเล็กตรอนมากขึ้น
- ดังนั้นความต้านทานของโลหะจึง เพิ่มขึ้น随着อุณหภูมิ
- นั่นคือเหตุผลที่ว่าความต้านทานของหลอดไฟในสถานะเย็นต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับสถานะที่สว่าง
- วัสดุบางชนิดมีพฤติกรรมตรงกันข้าม และบางชนิดมีความต้านทานเป็นศูนย์ (ตัวนำยิ่งพยา)
แบตเตอรี่ $12\ \text{V}$ ขับเคลื่อนกระแส $3\ \text{A}$ ผ่านตัวต้านทาน จงหา $R$
- $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{3} = 4\ \Omega$.
- หากเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็นสองเท่า กระแสไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าด้วย (หากเป็นอุปกรณ์ที่เป็นโอห์ม)
กฎของโอห์ม $V = IR$ ใช้ได้เฉพาะกับอุปกรณ์ โอห์มิก ที่มีค่า $R$ คงที่ หลอดไฟหรือไดโอดเป็น ไม่โอห์มิก — ความต้านทานเปลี่ยนไป ดังนั้นกราฟ $I$–$V$ ของมันจึงเป็นเส้นโค้ง ไม่ใช่เส้นตรง อย่าสันนิษฐานว่า $R$ เป็นค่าคงที่สำหรับอุปกรณ์เหล่านี้
ความต้านทาน opposition กระแสไฟฟ้า: กฎของโอห์ม $V = IR$ (โอห์ม), เส้นตรง $I$–$V$ สำหรับอุปกรณ์ที่เป็นโอห์ม ความต้านทานจำเพาะ ให้ค่า $R = \rho L/A$ — ยาวและบางมากขึ้น berarti ความต้านทานมากขึ้น ในโลหะ ความต้านทาน เพิ่มขึ้น随着อุณหภูมิ