مقاومت الکتریکی، خاصیتی از مواد است که مانع از جریان الکتریکی میشود. این خاصیت به میزان سختی جریان الکتریکی در عبور از یک ماده بستگی دارد. هر چه مقاومت یک ماده بیشتر باشد، جریان کمتری از آن عبور میکند. واحد اندازهگیری مقاومت الکتریکی، اُهم (Ω) است.
قانون اهم
قانون اهم، رابطهای بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) در یک مدار الکتریکی است. این قانون به صورت زیر بیان میشود:
V=I×R
که در آن:
- V ولتاژ (بر حسب ولت)
- I جریان (بر حسب آمپر)
- R مقاومت (بر حسب اُهم)
مقاومت الکتریکی تحت تأثیر چندین عامل قرار دارد که در زیر به مهمترین آنها اشاره میشود:
1. جنس ماده
- نوع ماده: مواد مختلف دارای ویژگیهای الکتریکی متفاوتی هستند. به عنوان مثال، فلزات مانند مس و آلومینیوم دارای مقاومت کمتری نسبت به مواد عایق مانند پلاستیک و شیشه هستند.
- دما: مقاومت الکتریکی بسیاری از مواد با افزایش دما افزایش مییابد. برای فلزات، این افزایش معمولاً خطی است، در حالی که برای نیمههادیها ممکن است به صورت غیرخطی باشد.
2. طول و سطح مقطع
- طول: هر چه طول یک هادی بیشتر باشد، مقاومت آن نیز بیشتر خواهد بود. رابطه بین طول و مقاومت به صورت زیر است:
R∝L
که در آن L طول هادی است.
- سطح مقطع: هر چه سطح مقطع یک هادی بزرگتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود. رابطه بین سطح مقطع و مقاومت به صورت زیر است:
R∝1/A
که در آن A سطح مقطع هادی است.
3. تأثیر دما بر مقاومت
رابطه بین مقاومت (R) و دما (T) برای فلزات به صورت زیر است:
R(T)=R0(1+α(T−T0))
که در آن:
- R0 مقاومت در دمای مرجع (T0)
- α ضریب دما (برای فلزات معمولاً مثبت است)
- T دما در کلوین
برای نیمههادیها، رابطه به صورت زیر است:
که در آن:
- Eg انرژی باند گاف
- k ثابت بولتزمان
4. تأثیر خلوص ماده بر مقاومت
خلوص ماده بر مقاومت تأثیر مستقیم دارد. به طور کلی، میتوان گفت:
R=ρLA
که در آن:
- ρ مقاومت ویژه ماده (که به خلوص بستگی دارد)
- L طول هادی
- A سطح مقطع هادی
با افزایش ناخالصیها، مقاومت ویژه (ρ) افزایش مییابد و در نتیجه مقاومت کل (R) نیز افزایش مییابد.
5. تأثیر میدان الکتریکی بر مقاومت
میدان الکتریکی (E) میتواند بر رفتار الکتریکی مواد تأثیر بگذارد. برای مواد نیمههادی، رابطه زیر وجود دارد:
J=σE
که در آن:
- J چگالی جریان
- σ هدایت الکتریکی (که به مقاومت وابسته است)
با افزایش میدان الکتریکی، چگالی جریان نیز افزایش مییابد. در برخی مواد، این تأثیر میتواند منجر به تغییر در مقاومت شود، به ویژه در شرایطی که میدان الکتریکی بسیار قوی باشد.
با توجه به عوامل بالا مقاومت ها را میتوان به شکل زیر دسته بندی کرد. در زیر به انواع و دستهبندیهای مختلف مقاومتها اشاره میشود
1. بر اساس نوع ساختار
- مقاومتهای ثابت: این نوع مقاومتها دارای مقدار ثابت و مشخصی هستند و در مدارها برای محدود کردن جریان استفاده میشوند.
-
- مقاومتهای متغیر: این مقاومتها میتوانند مقدار مقاومت را تغییر دهند. از جمله این نوع میتوان به پتانسیومترها و رئوستاها اشاره کرد.
-
2. بر اساس نوع مواد سازنده
- مقاومتهای کربنی: این مقاومتها از کربن ساخته شدهاند و معمولاً در مدارهای عمومی استفاده میشوند.
- مقاومتهای فیلمی: این نوع مقاومتها از یک لایه نازک از مواد رسانا ساخته شدهاند و دقت بالاتری دارند.
- مقاومتهای سیمی: این مقاومتها از سیمهای فلزی ساخته شدهاند و معمولاً برای توانهای بالا استفاده میشوند.
4. بر اساس کاربرد
- مقاومتبرای کنترل بار: برای شبیهسازی بار در مدارها استفاده میشوند.
- مقاومت برای تقسیم ولتاژ: برای تقسیم ولتاژ در مدارها به کار میروند.
- مقاومت برای فیدبک: در مدارهای تقویتکننده برای کنترل بازخورد استفاده میشوند.
- مقاومتهای اندازهگیری دما: این مقاومتها برای اندازهگیری دما در سیستمهای مختلف استفاده میشوند و معمولاً به عنوان ترمیستور شناخته میشوند.
- مقاومتهای اندازهگیری فشار: این نوع مقاومتها برای اندازهگیری فشار در سیستمهای هیدرولیکی و پنوماتیکی به کار میروند.
- مقاومتهای اندازهگیری رطوبت: این مقاومتها برای اندازهگیری رطوبت در محیطهای مختلف استفاده میشوند
- …..
5.بر اساس اندازه
- مقاومت های DIP :این گونه مقاومت ها معمولا بر روی برد های PCB قرار گرفته و معمولا دو نقطه اتصال دارند بر روی این مقاومت ها خطوط رنگی وجود دارد جهت شناسایی و محاسبه میزان مقاومت .
- مقاومت های SMD:این گونه مقاومت ها معمولا ابعاد کوچکتری داشته و با یک نوشته بر روی آن میزان مقاومت آن محاسبه میشود معمولا به رنگ سیاه هستند
- مقاومت های آجری :مقاومت آجری مقاومتی است که با استفاده از سیم رسانا برای محدود کردن عبور جریان درون مدار طراحی شده است. طراحی این مقاومت را میتوان با استفاده از سیم رسانا با پیچاندن حول یک هسته غیررسانا ایجاد کرد و از آلیاژ های مخطلفی تولید نمود
