Elektrický proud I v jakékoli látce vzniká pohybem nabitých částic v určitém směru působením vnější energie (potenciální rozdíl U). Každá látka má individuální vlastnosti, které různě ovlivňují průchod proudu v ní. Tyto vlastnosti se posuzují elektrickým odporem R.
Georg Ohm empiricky určil faktory ovlivňující elektrický odpor látky a odvodil jej z napětí a proudu, který je po něm pojmenován. Je po něm pojmenována jednotka měření odporu v mezinárodní soustavě SI. 1 Ohm je hodnota odporu naměřená při teplotě 0 °C pro homogenní rtuťový sloupec dlouhý 106,3 cm s plochou průřezu 1 mm2.
Definice
Zhodnotit a uvést do praxe materiály pro výrobu elektrických zařízení, termín "odpor vodiče". Přidané přídavné jméno „specifický“ označuje faktor použití hodnoty referenčního objemu přijaté pro danou látku. To umožňuje vyhodnotit elektrické parametry různých materiálů.
Je bráno v úvahu, že odpor vodiče roste s rostoucí délkou a zmenšujícím se průřezem. Soustava SI využívá objem homogenního vodiče o délce 1 metr a průřezu 1 m2. V technických výpočtech se používá zastaralá, ale pohodlná nesystémová jednotka objemu, skládající se z délky 1 metru a plochy 1 mm2. Vzorec pro měrný odpor ρ je znázorněn na obrázku.
Pro stanovení elektrických vlastností látek byla zavedena další charakteristika - měrná vodivost b. Je nepřímo úměrná hodnotě měrného odporu a určuje schopnost materiálu vést elektrický proud: b = 1/ρ.
Jak závisí odpor na teplotě?
Vodivost materiálu je ovlivněna jeho teplotou. Různé skupiny látek se při zahřívání nebo ochlazování chovají odlišně. Tato vlastnost je zohledněna u elektrických vodičů provozovaných venku v horkém a chladném počasí.
Materiál a měrný odpor drátu se volí s ohledem na provozní podmínky.
Zvýšení odporu vodičů proti průchodu proudu při zahřátí se vysvětluje tím, že s rostoucí teplotou kovu se ve všech směrech zvyšuje intenzita pohybu atomů a nosičů elektrického náboje, což vytváří zbytečné překážky pohyb nabitých částic v jednom směru a snižuje množství jejich toku.
Pokud snížíte teplotu kovu, zlepší se podmínky pro průchod proudu. Když se ochladí na kritickou teplotu, mnoho kovů vykazuje fenomén supravodivosti, kdy je jejich elektrický odpor prakticky nulový. Tato vlastnost je široce používána u výkonných elektromagnetů.
Vliv teploty na vodivost kovu využívá elektrotechnický průmysl při výrobě běžných žárovek. Když jimi prochází proud, zahřeje se do takového stavu, že vyzařuje světelný tok. Za normálních podmínek je měrný odpor nichromu asi 1,05÷1,4 (ohm ∙mm 2)/m.
Při rozsvícení žárovky prochází vláknem velký proud, který velmi rychle zahřeje kov. Současně se zvyšuje odpor elektrického obvodu, což omezuje počáteční proud na jmenovitou hodnotu potřebnou k získání osvětlení. Tímto způsobem je proudová síla snadno regulována prostřednictvím nichromové spirály, což eliminuje potřebu použití složitých předřadníků používaných v LED a zářivkových zdrojích.
Jaký je odpor materiálů používaných v technologii?
Neželezné ušlechtilé kovy mají lepší vlastnosti elektrické vodivosti. Proto jsou kritické kontakty v elektrických zařízeních vyrobeny ze stříbra. To ale zvyšuje konečné náklady na celý produkt. Nejpřijatelnější možností je použití levnějších kovů. Například měrný odpor mědi rovný 0,0175 (ohm ∙mm 2)/m je pro tyto účely docela vhodný.
Ušlechtilé kovy- zlato, stříbro, platina, palladium, iridium, rhodium, ruthenium a osmium, pojmenované především díky vysoké chemické odolnosti a krásnému vzhledu ve špercích. Navíc zlato, stříbro a platina mají vysokou tažnost a kovy skupiny platiny mají žáruvzdornost a podobně jako zlato chemickou inertnost. Tyto výhody ušlechtilých kovů se snoubí.
Ze slitin mědi, které mají dobrou vodivost, se vyrábějí bočníky, které omezují průtok velkých proudů měřicí hlavicí výkonných ampérmetrů.
Odpor hliníku 0,026÷0,029 (ohm ∙mm 2)/m je o něco vyšší než u mědi, ale výroba a cena tohoto kovu jsou nižší. Navíc je lehčí. To vysvětluje jeho široké použití v energetickém sektoru pro výrobu venkovních drátů a kabelových jader.
Odpor železa 0,13 (ohm ∙mm 2)/m také umožňuje jeho použití pro přenos elektrického proudu, ale tím dochází k větším ztrátám výkonu. Ocelové slitiny mají zvýšenou pevnost. Do hliníkových venkovních drátů vysokonapěťových elektrických vedení jsou proto vetkány ocelové nitě, které jsou navrženy tak, aby vydržely tahové zatížení.
To platí zejména tehdy, když se na drátech tvoří led nebo silné poryvy větru.
Některé slitiny, například konstantin a nikl, mají tepelně stabilní odporové charakteristiky v určitém rozsahu. Elektrický odpor niklu zůstává prakticky nezměněn od 0 do 100 stupňů Celsia. Proto jsou spirály pro reostaty vyrobeny z niklu.
Vlastnost striktně měnit hodnoty měrného odporu platiny v závislosti na její teplotě je široce používána v měřicích přístrojích. Pokud elektrický proud ze stabilizovaného zdroje napětí prochází platinovým vodičem a je vypočtena hodnota odporu, bude indikovat teplotu platiny. To umožňuje odstupňování stupnice ve stupních odpovídajících hodnotám Ohm. Tato metoda umožňuje měřit teplotu s přesností na zlomky stupňů.
Někdy k řešení praktických problémů potřebujete vědět impedance kabelu nebo měrný odpor. Pro tento účel referenční knihy pro kabelové produkty poskytují hodnoty indukčního a aktivního odporu jednoho jádra pro každou hodnotu průřezu. S jejich pomocí se vypočítá přípustná zatížení a generované teplo, určí se přijatelné provozní podmínky a zvolí se účinná ochrana.
Vodivost kovů je ovlivněna způsobem jejich zpracování. Použití tlaku k plastické deformaci narušuje strukturu krystalové mřížky, zvyšuje počet defektů a zvyšuje odolnost. K jeho snížení se používá rekrystalizační žíhání.
Napínáním nebo stlačováním kovů v nich dochází k elastické deformaci, od níž se zmenšují amplitudy tepelných vibrací elektronů a poněkud klesá odpor.
Při navrhování zemnících systémů je třeba vzít v úvahu. Od výše uvedené metody se liší svou definicí a měří se v jednotkách SI - Ohm∙metr. Slouží k hodnocení kvality toku elektrického proudu uvnitř země.
Vodivost půdy je ovlivněna mnoha faktory, včetně půdní vlhkosti, hustoty, velikosti částic, teploty a koncentrace solí, kyselin a zásad.
Elektrický odpor(rezistivita) - fyzikální veličina charakterizující schopnost materiálu bránit průchodu elektrického proudu, vyjádřená v Ohm. Elektrický odpor se obvykle označuje řeckým písmenem ρ. Hodnota měrného odporu závisí na teplotě v různých materiálech různými způsoby: u vodičů se elektrický měrný odpor s rostoucí teplotou zvyšuje a u polovodičů a dielektrik naopak klesá. Hodnota, která zohledňuje změnu elektrického odporu od teploty, se nazývá teplotní koeficient měrného odporu. Převrácená hodnota měrného odporu se nazývá specifická vodivost (elektrická vodivost). Na rozdíl od elektrického odporu, který je vlastností dirigent a v závislosti na jeho materiálu, tvaru a velikosti je elektrický odpor pouze vlastností látek.
| Elektrický odpor | |
|---|---|
| ρ (\displaystyle \rho ) | |
| Dimenze |
SI:L 3 MT -3 I -2 GHS:T |
| Jednotky | |
| SI | Ohm m |
| GHS | S |
Elektrický odpor homogenního vodiče s měrným odporem ρ, délka l a průřezová plocha S lze vypočítat pomocí vzorce R = ρ ⋅ l S (\displaystyle R=(\frac (\rho \cdot l)(S)))(předpokládá se, že se podél vodiče nemění plocha ani tvar průřezu). Podle toho pro ρ máme ρ = R ⋅ Sl. (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l)).)
Z posledního vzorce vyplývá: fyzikální význam měrného odporu látky je ten, že představuje odpor homogenního vodiče jednotkové délky a jednotkové plochy průřezu vyrobeného z této látky.
Jednotky
Jednotkou měrného odporu v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je Ohm · . Ze vztahu ρ = R ⋅ S l (\displaystyle \rho =(\frac (R\cdot S)(l))) Z toho vyplývá, že jednotka měření měrného odporu v soustavě SI je rovna měrnému odporu látky, při které homogenní vodič o délce 1 m s plochou průřezu 1 m², vyrobený z této látky, má odpor rovný na 1 Ohm. V souladu s tím je měrný odpor libovolné látky, vyjádřený v jednotkách SI, číselně rovna odporu části elektrického obvodu vyrobeného z dané látky o délce 1 m a ploše průřezu 1 m².
V technologii se také používá zastaralá nesystémová jednotka Ohm mm²/m, která se rovná 10 −6 z 1 Ohm m. Tato jednotka se rovná měrnému odporu látky, při které homogenní vodič o délce 1 m s plochou průřezu 1 mm² vyrobený z této látky má odpor rovný 1 Ohm. V souladu s tím je měrný odpor látky vyjádřený v těchto jednotkách číselně rovna odporu části elektrického obvodu vyrobeného z této látky o délce 1 m a ploše průřezu 1 mm².
Teplotní závislost
U vodičů se elektrický odpor zvyšuje s rostoucí teplotou. Vysvětluje se to tím, že s rostoucí teplotou roste intenzita vibrací atomů v uzlech krystalové mřížky vodiče, což brání pohybu volných elektronů.
U polovodičů a dielektrik se elektrický odpor snižuje. To se vysvětluje tím, že se zvyšující se teplotou se zvyšuje koncentrace hlavních nosičů náboje.
Hodnota, která zohledňuje změnu elektrického měrného odporu s teplotou, se nazývá teplotní koeficient měrného odporu.
Zobecnění pojmu rezistivita
Odpor lze také určit pro nestejnorodý materiál, jehož vlastnosti se bod od bodu liší. V tomto případě se nejedná o konstantu, ale o skalární funkci souřadnic - koeficient týkající se intenzity elektrického pole E → (r →) (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))) a proudovou hustotou J → (r →) (\displaystyle (\vec (J))((\vec (r)))) v tomto bodě r → (\displaystyle (\vec (r))). Tento vztah je vyjádřen Ohmovým zákonem v diferenciální formě:
E → (r →) = ρ (r →) J → (r →) . (\displaystyle (\vec (E))((\vec (r)))=\rho ((\vec (r)))(\vec (J))((\vec (r))).)Tento vzorec platí pro heterogenní, ale izotropní látku. Látka může být také anizotropní (většina krystalů, magnetizované plazma atd.), to znamená, že její vlastnosti mohou záviset na směru. V tomto případě je měrný odpor koordinačně závislým tenzorem druhé řady, který obsahuje devět složek. V anizotropní látce nejsou vektory proudové hustoty a intenzity elektrického pole v každém daném bodě látky spoluřízeny; souvislost mezi nimi je vyjádřena vztahem
E i (r →) = ∑ j = 1 3 ρ i j (r →) J j (r →) . (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))=\součet _(j=1)^(3)\rho _(ij)((\vec (r)))J_(j)(( \vec (r))).)V anizotropní, ale homogenní látce, tenzor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) nezávisí na souřadnicích.
Tenzor ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) symetrický, tedy pro jakékoli i (\displaystyle i) A j (\displaystyle j) provedeno ρ i j = ρ j i (\displaystyle \rho _(ij)=\rho _(ji)).
Pokud jde o jakýkoli symetrický tenzor, pro ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) můžete zvolit ortogonální systém kartézských souřadnic, ve kterém je matice ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) se stává úhlopříčka, to znamená, že na sebe bere podobu, ve které z devíti složek ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) Pouze tři jsou nenulové: ρ 11 (\displaystyle \rho _(11)), ρ 22 (\displaystyle \rho _(22)) A ρ 33 (\displaystyle \rho _(33)). V tomto případě označující ρ i i (\displaystyle \rho _(ii)) jak místo předchozího vzorce získáme jednodušší
E i = ρ i J i. (\displaystyle E_(i)=\rho _(i)J_(i).)Množství ρ i (\displaystyle \rho _(i)) volal hlavní hodnoty odporový tenzor.
Vztah k vodivosti
V izotropních materiálech vztah mezi měrným odporem ρ (\displaystyle \rho ) a vodivost σ (\displaystyle \sigma ) vyjádřeno rovností
ρ = 1 σ. (\displaystyle \rho =(\frac (1)(\sigma )).)V případě anizotropních materiálů vztah mezi složkami tenzoru měrného odporu ρ i j (\displaystyle \rho _(ij)) a tenzor vodivosti je složitější. Ohmův zákon v diferenciální formě pro anizotropní materiály má skutečně tvar:
J i (r →) = ∑ j = 1 3 σ i j (r →) E j (r →) . (\displaystyle J_(i)((\vec (r)))=\součet _(j=1)^(3)\sigma _(ij)((\vec (r)))E_(j)(( \vec (r))).)Z této rovnosti a dříve daného vztahu pro E i (r →) (\displaystyle E_(i)((\vec (r)))) z toho vyplývá, že tenzor odporu je inverzní tenzor vodivosti. Vezmeme-li toto v úvahu, pro součásti tenzoru odporu platí následující:
ρ 11 = 1 det (σ) [ σ 22 σ 33 − σ 23 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(11)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 22)\sigma _(33)-\sigma _(23)\sigma _(32)],) ρ 12 = 1 det (σ) [ σ 33 σ 12 − σ 13 σ 32 ] , (\displaystyle \rho _(12)=(\frac (1)(\det(\sigma)))[\sigma _( 33)\sigma _(12)-\sigma _(13)\sigma _(32)],)Kde det (σ) (\displaystyle \det(\sigma)) je determinant matice složené z tenzorových složek σ i j (\displaystyle \sigma _(ij)). Zbývající složky tenzoru měrného odporu jsou získány z výše uvedených rovnic jako výsledek cyklického přeskupování indexů 1 , 2 A 3
Při uzavření elektrického obvodu, na jehož svorkách je potenciálový rozdíl, vzniká napětí. Volné elektrony se vlivem sil elektrického pole pohybují po vodiči. Elektrony se při svém pohybu srážejí s atomy vodiče a poskytují jim zásobu své kinetické energie. Rychlost pohybu elektronů se plynule mění: při srážce elektronů s atomy, molekulami a jinými elektrony se snižuje, vlivem elektrického pole se pak zvyšuje a při nové srážce zase klesá. Výsledkem je rovnoměrný tok elektronů ve vodiči rychlostí několika zlomků centimetru za sekundu. V důsledku toho elektrony procházející vodičem vždy narazí na odpor vůči jejich pohybu z jeho strany. Když elektrický proud prochází vodičem, tento se zahřívá.
Elektrický odpor
Elektrický odpor vodiče, který se označuje latinkou r, je vlastnost tělesa nebo média přeměňovat elektrickou energii na tepelnou energii, když jím prochází elektrický proud.
Ve schématech je elektrický odpor označen, jak je znázorněno na obrázku 1, A.
Proměnný elektrický odpor, který slouží ke změně proudu v obvodu, se nazývá reostat. V diagramech jsou reostaty označeny tak, jak je znázorněno na obrázku 1, b. Obecně je reostat vyroben z drátu jednoho nebo druhého odporu, navinutého na izolační základně. Posuvník nebo páka reostatu je umístěna v určité poloze, v důsledku čehož je do obvodu zaveden požadovaný odpor.
Dlouhý vodič s malým průřezem vytváří velký odpor vůči proudu. Krátké vodiče s velkým průřezem kladou malý odpor vůči proudu.
Pokud vezmete dva vodiče z různých materiálů, ale stejné délky a průřezu, pak vodiče povedou proud jinak. To ukazuje, že odpor vodiče závisí na materiálu samotného vodiče.
Teplota vodiče také ovlivňuje jeho odpor. S rostoucí teplotou roste odpor kovů a klesá odpor kapalin a uhlí. Pouze některé speciální slitiny kovů (manganin, konstantan, nikl a další) s rostoucí teplotou téměř nemění svůj odpor.
Vidíme tedy, že elektrický odpor vodiče závisí na: 1) délce vodiče, 2) průřezu vodiče, 3) materiálu vodiče, 4) teplotě vodiče.
Jednotkou odporu je jeden ohm. Om je často reprezentováno řeckým velkým písmenem Ω (omega). Proto místo psaní „Odpor vodiče je 15 ohmů“ můžete jednoduše napsat: r= 15 Ω.
1000 ohmů se nazývá 1 kiloohm(1 kOhm nebo 1 kΩ),
1 000 000 ohmů se nazývá 1 megaohm(1 mOhm nebo 1 MΩ).
Při porovnávání odporu vodičů z různých materiálů je nutné vzít pro každý vzorek určitou délku a průřez. Pak budeme schopni posoudit, který materiál vede elektrický proud lépe nebo hůře.
Video 1. Odpor vodiče
Elektrický odpor
Nazývá se odpor vodiče o délce 1 m o průřezu 1 mm² v ohmech odpor a označuje se řeckým písmenem ρ (ro).
Tabulka 1 ukazuje odpory některých vodičů.
stůl 1
Odpory různých vodičů
Tabulka ukazuje, že železný drát o délce 1 m a průřezu 1 mm² má odpor 0,13 Ohm. Chcete-li získat odpor 1 Ohm, musíte vzít 7,7 m takového drátu. Stříbro má nejnižší měrný odpor. Odpor 1 Ohm lze získat odebráním 62,5 m stříbrného drátu o průřezu 1 mm². Stříbro je nejlepší vodič, ale cena stříbra vylučuje možnost jeho hromadného použití. Po stříbře v tabulce přichází měď: 1 m měděného drátu o průřezu 1 mm² má odpor 0,0175 Ohm. Chcete-li získat odpor 1 ohm, musíte vzít 57 m takového drátu.
Chemicky čistá měď, získaná rafinací, našla široké uplatnění v elektrotechnice pro výrobu drátů, kabelů, vinutí elektrických strojů a přístrojů. Železo je také široce používáno jako vodiče.
Odpor vodiče lze určit podle vzorce:
Kde r– odpor vodiče v ohmech; ρ – měrný odpor vodiče; l– délka vodiče vm; S– průřez vodiče v mm².
Příklad 1. Určete odpor 200 m železného drátu o průřezu 5 mm².
Příklad 2 Vypočítejte odpor 2 km hliníkového drátu o průřezu 2,5 mm².
Z odporového vzorce snadno určíte délku, měrný odpor a průřez vodiče.
Příklad 3 U rádiového přijímače je nutné navinout odpor 30 Ohmů z niklového drátu o průřezu 0,21 mm². Určete požadovanou délku drátu.
Příklad 4. Určete průřez 20 m nichromového drátu, pokud je jeho odpor 25 Ohmů.
Příklad 5. Vodič o průřezu 0,5 mm² a délce 40 m má odpor 16 Ohmů. Určete materiál drátu.
Materiál vodiče charakterizuje jeho odpor.
Podle tabulky měrných odporů zjistíme, že takový odpor má.
Výše bylo uvedeno, že odpor vodičů závisí na teplotě. Udělejme následující experiment. Navineme několik metrů tenkého kovového drátu ve tvaru spirály a tuto spirálu zapojíme do obvodu baterie. Pro měření proudu zapojíme do obvodu ampérmetr. Když se spirála zahřeje v plameni hořáku, všimnete si, že se hodnoty ampérmetru sníží. To ukazuje, že odpor kovového drátu se zahříváním zvyšuje.
U některých kovů se při zahřátí o 100° zvýší odpor o 40–50 %. Existují slitiny, které zahříváním mírně mění svůj odpor. Některé speciální slitiny nevykazují prakticky žádnou změnu odporu při změně teploty. S rostoucí teplotou odpor roste, odpor elektrolytů (kapalných vodičů), uhlí a některých pevných látek naopak klesá.
Schopnost kovů měnit svůj odpor se změnami teploty se využívá ke konstrukci odporových teploměrů. Tento teploměr je platinový drát navinutý na slídovém rámu. Umístěním teploměru například do pece a měřením odporu platinového drátu před a po ohřevu lze určit teplotu v peci.
Změna odporu vodiče při jeho zahřátí na 1 ohm počátečního odporu a na 1° teploty se nazývá teplotní koeficient odporu a označuje se písmenem α.
Pokud při teplotě t 0 odpor vodiče je r 0 a při teplotě t rovná se r t, pak teplotní koeficient odporu
Poznámka. Výpočet pomocí tohoto vzorce lze provést pouze v určitém teplotním rozsahu (přibližně do 200 °C).
Uvádíme hodnoty teplotního koeficientu odporu α pro některé kovy (tabulka 2).
tabulka 2
Hodnoty teplotního koeficientu pro některé kovy
Ze vzorce pro teplotní součinitel odporu určíme r t:
r t = r 0 .
Příklad 6. Určete odpor železného drátu zahřátého na 200 °C, pokud jeho odpor při 0 °C byl 100 Ohmů.
r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 ohmů.
Příklad 7. Odporový teploměr vyrobený z platinového drátu měl v místnosti při 15°C odpor 20 ohmů. Teploměr byl umístěn do pece a po nějaké době byl změřen jeho odpor. Ukázalo se, že je to rovných 29,6 Ohmů. Určete teplotu v troubě.
Elektrická vodivost
Dosud jsme považovali odpor vodiče za překážku, kterou vodič poskytuje elektrickému proudu. Ale přesto proud protéká vodičem. Proto má vodič kromě odporu (překážky) také schopnost vést elektrický proud, tedy vodivost.
Čím větší odpor má vodič, tím má menší vodivost, tím hůře vede elektrický proud, a naopak, čím nižší je odpor vodiče, čím má větší vodivost, tím snáze proud prochází vodičem. Proto jsou odpor a vodivost vodiče reciproké veličiny.
Z matematiky je známo, že převrácená hodnota 5 je 1/5 a naopak převrácená hodnota 1/7 je 7. Pokud je tedy odpor vodiče označen písmenem r, potom je vodivost definována jako 1/ r. Vodivost je obvykle symbolizována písmenem g.
Elektrická vodivost se měří v (1/Ohm) nebo v siemens.
Příklad 8. Odpor vodiče je 20 ohmů. Určete jeho vodivost.
Li r= 20 ohmů
Příklad 9. Vodivost vodiče je 0,1 (1/Ohm). Určete jeho odpor
Pokud g = 0,1 (1/Ohm), pak r= 1 / 0,1 = 10 (Ohm)
Většina fyzikálních zákonů je založena na experimentech. Jména experimentátorů jsou zvěčněna v názvech těchto zákonů. Jedním z nich byl Georg Ohm.
Experimenty Georga Ohma
Během experimentů na interakci elektřiny s různými látkami, včetně kovů, stanovil základní vztah mezi hustotou, intenzitou elektrického pole a vlastností látky, která se nazývala „specifická vodivost“. Vzorec odpovídající tomuto vzoru, nazývanému „Ohmův zákon“, je následující:
j= λE , kde
- j- hustota elektrického proudu;
- λ — specifická vodivost, nazývaná také „elektrická vodivost“;
- E – síla elektrického pole.
V některých případech se k označení vodivosti používá jiné písmeno řecké abecedy - σ . Specifická vodivost závisí na určitých parametrech látky. Jeho hodnota je ovlivněna teplotou, látkami, tlakem, jde-li o plyn, a hlavně strukturou této látky. Ohmův zákon se dodržuje pouze pro homogenní látky.
Pro pohodlnější výpočty se používá převrácená hodnota měrné vodivosti. Říká se tomu „odpor“, což je také spojeno s vlastnostmi látky, ve které protéká elektrický proud, označované řeckým písmenem ρ a má rozměr Ohm*m. Ale protože pro různé fyzikální jevy platí různá teoretická zdůvodnění, lze pro měrný odpor použít alternativní vzorce. Jsou odrazem klasické elektronické teorie kovů, stejně jako kvantové teorie.
Vzorce
V těchto vzorcích, které jsou pro běžného čtenáře zdlouhavé, se objevují faktory jako Boltzmannova konstanta, Avogadrova konstanta a Planckova konstanta. Tyto konstanty se používají pro výpočty, které berou v úvahu volnou dráhu elektronů ve vodiči, jejich rychlost při tepelném pohybu, stupeň ionizace, koncentraci a hustotu látky. Vše je zkrátka pro nespecialistu dost složité. Abyste nebyli neopodstatnění, níže se můžete seznámit s tím, jak vše ve skutečnosti vypadá:
Vlastnosti kovů
Jelikož pohyb elektronů závisí na homogenitě látky, proudí v kovovém vodiči proud podle jeho struktury, což ovlivňuje rozložení elektronů ve vodiči s přihlédnutím k jeho heterogenitě. Je určena nejen přítomností vměstků nečistot, ale také fyzickými vadami - prasklinami, dutinami atd. Heterogenita vodiče zvyšuje jeho měrný odpor, který je určen Matthiesenovým pravidlem.
Toto snadno pochopitelné pravidlo v podstatě říká, že ve vodiči s proudem lze rozlišit několik samostatných odporů. A výsledná hodnota bude jejich součtem. Komponenty budou měrný odpor kovové krystalové mřížky, nečistoty a defekty vodičů. Protože tento parametr závisí na povaze látky, byly definovány odpovídající zákony pro jeho výpočet, a to i pro směsné látky.
Navzdory skutečnosti, že slitiny jsou také kovy, jsou považovány za roztoky s chaotickou strukturou a pro výpočet rezistivity je důležité, které kovy jsou ve slitině obsaženy. V zásadě většina slitin dvou složek, které nepatří mezi přechodné kovy, stejně jako kovy vzácných zemin, spadá pod popis Nodheimova zákona.
Odpor kovových tenkých vrstev je považován za samostatné téma. Je zcela logické předpokládat, že jeho hodnota by měla být větší než hodnota objemového vodiče vyrobeného ze stejného kovu. Ale zároveň je pro film zaveden speciální empirický Fuchsův vzorec, který popisuje vzájemnou závislost měrného odporu a tloušťky filmu. Ukazuje se, že kovy ve filmech vykazují polovodičové vlastnosti.
A proces přenosu náboje ovlivňují elektrony, které se pohybují ve směru tloušťky filmu a interferují s pohybem „podélných“ nábojů. Ty se přitom odrážejí od povrchu vodiče fólie, a tak mezi jeho dvěma povrchy poměrně dlouho kmitá jeden elektron. Dalším významným faktorem pro zvýšení měrného odporu je teplota vodiče. Čím vyšší teplota, tím větší odpor. Naopak, čím nižší teplota, tím nižší odpor.
Kovy jsou látky s nejnižším odporem při tzv. „pokojové“ teplotě. Jediným nekovem, který ospravedlňuje jeho použití jako vodiče, je uhlík. Grafit, který je jednou z jeho odrůd, je široce používán pro vytváření kluzných kontaktů. Má velmi úspěšnou kombinaci vlastností, jako je měrný odpor a koeficient kluzného tření. Proto je grafit nepostradatelným materiálem pro kartáče elektromotorů a další kluzné kontakty. Hodnoty měrného odporu hlavních látek používaných pro průmyslové účely jsou uvedeny v tabulce níže.
Supravodivost
Při teplotách odpovídajících zkapalňování plynů, tedy až do teploty kapalného helia, která se rovná -273 stupňům Celsia, odpor klesá téměř až úplně vymizí. A nejen dobré kovové vodiče, jako je stříbro, měď a hliník. Téměř všechny kovy. Za takových podmínek, které se nazývají supravodivost, nemá struktura kovu žádný inhibiční účinek na pohyb nábojů pod vlivem elektrického pole. Proto se rtuť a většina kovů stávají supravodiče.
Jak se ale ukázalo, relativně nedávno v 80. letech 20. století jsou některé druhy keramiky schopné i supravodivosti. Navíc k tomu nemusíte používat tekuté helium. Takové materiály se nazývaly vysokoteplotní supravodiče. Uplynulo však již několik desetiletí a řada vysokoteplotních vodičů se výrazně rozšířila. Ale masové použití takových vysokoteplotních supravodivých prvků nebylo pozorováno. V některých zemích byly provedeny jednotlivé instalace s nahrazením konvenčních měděných vodičů vysokoteplotními supravodiči. Pro udržení normálního režimu vysokoteplotní supravodivosti je zapotřebí kapalný dusík. A to se ukazuje jako příliš drahé technické řešení.
Proto nízká hodnota měrného odporu, kterou příroda udělila mědi a hliníku, z nich stále dělá nenahraditelné materiály pro výrobu různých elektrických vodičů.
- elektrická veličina, která charakterizuje vlastnost materiálu bránit toku elektrického proudu. V závislosti na typu materiálu může mít odpor sklon k nule - být minimální (míle/mikroohmy - vodiče, kovy), nebo být velmi velký (gigaohmy - izolace, dielektrika). Převrácená hodnota elektrického odporu je .
Jednotka elektrický odpor - Ohm. Označuje se písmenem R. Zjišťuje se závislost odporu na proudu v uzavřeném obvodu.
Ohmmetr- zařízení pro přímé měření odporu obvodu. Podle rozsahu měřené hodnoty se dělí na gigaohmmetry (pro velké odpory - při měření izolace), a mikro/miliohmetry (pro malé odpory - při měření přechodových odporů kontaktů, vinutí motoru apod.).
Existuje široká škála ohmmetrů podle konstrukce od různých výrobců, od elektromechanických po mikroelektronické. Za zmínku stojí, že klasický ohmmetr měří aktivní část odporu (tzv. ohmy).
Jakýkoli odpor (kovový nebo polovodičový) v obvodu střídavého proudu má aktivní a reaktivní složku. Součet aktivního a reaktivního odporu je Impedance střídavého obvodu a vypočítá se podle vzorce:
kde Z je celkový odpor obvodu střídavého proudu;
R je aktivní odpor obvodu střídavého proudu;
Xc je kapacitní reaktance obvodu střídavého proudu; 
(C - kapacita, w - úhlová rychlost střídavého proudu)
Xl je indukční reaktance obvodu střídavého proudu; 
(L je indukčnost, w je úhlová rychlost střídavého proudu).
Aktivní odpor- jedná se o část celkového odporu elektrického obvodu, jehož energie se zcela přeměňuje na jiné druhy energie (mechanickou, chemickou, tepelnou). Charakteristickou vlastností aktivní složky je úplná spotřeba veškeré elektřiny (nevrací se žádná energie do sítě) a reaktance vrací část energie zpět do sítě (negativní vlastnost jalové složky).
Fyzikální význam aktivního odporu
Každé prostředí, kudy procházejí elektrické náboje, jim v cestě vytváří překážky (předpokládá se, že jde o uzly krystalové mřížky), do kterých jakoby narážejí a ztrácejí svou energii, která se uvolňuje ve formě tepla.
Dochází tedy k poklesu (ztrátě elektrické energie), jehož část se ztratí vlivem vnitřního odporu vodivého média.
Číselná hodnota charakterizující schopnost materiálu bránit průchodu nábojů se nazývá odpor. Měří se v ohmech (Ohm) a je nepřímo úměrná elektrické vodivosti.
Různé prvky Mendělejevovy periodické tabulky mají různé elektrické odpory (p), například nejmenší. Odpor mají stříbro (0,016 Ohm*mm2/m), měď (0,0175 Ohm*mm2/m), zlato (0,023) a hliník (0,029). Používají se v průmyslu jako hlavní materiály, na kterých je postavena veškerá elektrotechnika a energetika. Dielektrika mají naopak vysokou rázovou hodnotu. odpor a používají se k izolaci.
Odpor vodivého prostředí se může výrazně lišit v závislosti na průřezu, teplotě, velikosti a frekvenci proudu. Různá prostředí mají navíc různé nosiče náboje (volné elektrony v kovech, ionty v elektrolytech, „díry“ v polovodičích), které jsou určujícími faktory odporu.
Fyzikální význam reaktance
V cívkách a kondenzátorech se při aplikaci energie hromadí ve formě magnetických a elektrických polí, což nějakou dobu trvá.
Magnetická pole ve střídavých sítích se mění podle měnícího se směru pohybu nábojů, přičemž poskytují dodatečný odpor.
Kromě toho dochází ke stabilnímu fázovému a proudovému posunu, což vede k dalším ztrátám elektřiny.
Odpor
Jak zjistíme odpor materiálu, když jím neprotéká a nemáme ohmmetr? To má zvláštní hodnotu - elektrický odpor materiálu PROTI
(jedná se o tabulkové hodnoty, které jsou pro většinu kovů určeny empiricky). Pomocí této hodnoty a fyzikálních veličin materiálu můžeme vypočítat odpor pomocí vzorce:
Kde, p— měrný odpor (jednotky ohm*m/mm2);
l – délka vodiče (m);
S - průřez (mm 2).