عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی

مقدمه 

مقاومت (Resistor)، یکی از کاربردی ترین قطعات الکتریکی در صنعت برق و الکترونیک است. بنابراین درک انواع مقاومت صنعتی و کاربرد آن ها برای تحلیل و طراحی مدار های الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. قیمت و خرید مقاومت الکتریکی با توجه به عوامل مختلفی همچون توان، دقت، برند و … متفاوت است. انواع مقاومت های الکتریکی را می ‌توان براساس معیارهای گوناگونی دسته ‌بندی نمود که از جمله عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی را می توان به نوع جنس ماده، طول رسانا، سطح مقطه رسانا، دما، مقدار مقاومت، کاربرد، توان مصرفی و فناوری ساخت و … اشاره نمود.

پیش از خرید مقاومت سیمی، مقاومت ترمز آسانسور، مقاومت صنعتی، مقاومت سرامیکی روسی، مقاومت فلزی طلایی، مقاومت الکتریکی متغیر و مقاومت هیت سینک دار حتما مشخصات فنی قطعه را با دقت مورد بررسی قرار دهید تا محصولی با کیفیت و مطمئن را با توجه به نیازتان انتخاب نمایید.  

عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی

برای درک بهتر عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی، ابتدا باید با مفهوم مقاومت یا رزیستور آشنا شوید. همانطور که می دانیم انرژی لازم برای به حرکت در آوردن الکترون های آزاد یک ماده رسانا، توسط ایجاد اختلاف پتانسیل در دو سر آن تامین می شود. این الکترون‌ های آزاد در طول رسانا حرکت کرده و در مسیر خود با یکدیگر برخورد می کنند. دراثر برخورد این الکترون های آزاد با یکدیگر و اتم‌ های ماده، از انرژی آن ها کاسته شده و حرکت شان محدود می گردد. به این ویژگی ماده که حرکت الکترون ها را محدود می کند، مقاومت الکتریکی گفته می شود. نوع دیگری از مقاومت الکتریکی متغیر، مقاومت رئوستا است که از آن برای تنظیم و کنترل جریان الکتریکی در مدارها مورد استفاده قرار می گیرد. برای خرید مقاومت رئوستا، توجه به برخی از پارامترها مانند توان و مقدار اهمی مقاومت بسیار ضروری است. همچنین برای اطلاع از قیمت مقاومت ترمز و انواع مقاومت های الکتریکی با برندهای شناخته شده، تنها کافی است که به فروشگاه اینترنتی راد الکتریک مراجعه نمایید. 

به طور کلی فلزات با رسانای الکتریکی بالا مثل مس، آلومینیوم، آهن، نقره، طلا و … مقاومت الکتریکی کمی دارند. چرا که این فلزات به دلیل داشتن الکترون های آزاد بیشتر، از رسانای الکتریکی بهتری برخوردارند. مقاومت یک رسانای فلزی در مدارهای الکتریکی، براساس قانون اهم و طبق فرمول زیر محاسبه می گردد. 

• اگر ولتاژ و جریان معلوم باشند، مقاومت طبق فرمول محاسبه می گردد: R= V/I
• اگر مقاومت و جریان معلوم باشند، ولتاژ از فرمول محاسبه می ‌شود: V=I×R
• اگر مقاومت و ولتاژ معلوم باشند، محاسبه جریان طبق فرمول محاسبه می ‌شود: I=V/R

در این رابطه V ولتاژ، I شدت جریان الکتریکی و R مقاومت الکتریکی است. عوامل موثر بر مقاومت الکتریکی رسانای فلزی شامل طول رسانا، سطح مقطع رسانا، ماهیت و جنس ماده رسانا و دما می باشد. همچنین با استفاده از مشخصات رسانای فلزی می توان مقاومت الکتریکی آن در دمای ثابت را از طریق این فرمول محاسبه نمود: 

 

در این رابطه :

•  R مقاومت الکتریکی رسانای فلزی بر حسب اهم
• ρ مقاومت ویژه بر حسب اهم متر
• A سطح مقطع بر حسب متر مربع
• L طول رسانا بر حسب متر 

خواهشمند است برای خرید انواع مقاومت با بهترین کیفیت و قیمت مناسب با شماره تلفنی که در بخش زیر درج شده با کارشناسان مجرب ما جهت دریافت مشاوره رایگان تماس حاصل فرمایید.

  تلفن تماس : 02136614690        موبایل :  09123118834 

بررسی مهم‌ ترین عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی، خاصیتی ذاتی در مواد است که در برابر عبور جریان الکتریکی از خود، مخالفت نشان می‌ دهد. این مخالفت، ناشی از برخورد الکترون ‌های آزاد با اتم‌ های تشکیل‌ دهنده ماده است. واحد یا یکای اندازه گیری مقاومت الکتریکی را اهم (Ω) می نامند. عوامل متعددی بر مقاومت الکتریکی یک جسم رسانا تأثیر می ‌گذارند که در ادامه به بررسی مهم‌ ترین آن ها می ‌پردازیم:

• جنس ماده

یکی از مهم ‌ترین عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی، جنس و یا ماهیت ماده می باشد. مواد مختلف، ساختار اتمی متفاوتی دارند و به همین دلیل، میزان مقاومت آن ها در برابر عبور جریان الکتریکی، متفاوت است. به طور کلی مواد را می توان به سه دسته رسانا مانند فلزات (مس، نقره، طلا و …)، نیمه ‌رسانا مانند (سیلیکون و ژرمانیوم) و عایق‌ ها (مانند پلاستیک، شیشه، چوب) تقسیم نمود.

• طول رسانا

مقاومت الکتریکی یک رسانا، با طول آن رابطه مستقیم دارد. به این معنا که هرچه طول رسانا بیشتر باشد، مقاومت آن نیز افزایش می ‌یابد. و دلیل آن هم این است که الکترون‌ ها برای عبور از یک رسانای طولانی ‌تر، مسافت بیشتری را طی می کنند و در نتیجه با موانع بیشتری (مانند اتم‌ های رسانا) برخورد خواهند کرد.

• سطح مقطع رسانا

مقاومت الکتریکی یک رسانا، با سطح مقطع آن نسبت عکس دارد. یعنی هر چه سطح مقطع رسانا بیشتر باشد، مقاومت آن کمتر خواهد بود. این پدیده به این دلیل است که سطح مقطع بیشتر، فضای وسیع ‌تری را برای عبور الکترون ‌ها فراهم می ‌کند و در نتیجه احتمال برخورد آنها با موانع کاهش می ‌یابد.

• دما

مقاومت الکتریکی یک رسانا، با دمای آن رابطه‌ ی مستقیم دارد. یعنی هرچه دمای رسانا بیشتر باشد، مقاومت آن افزایش می یابد. این امر به این دلیل است که افزایش دما، انرژی جنبشی اتم‌ های رسانا را بالا می‌ برد و در نتیجه احتمال برخورد آنها با الکترون‌ ها بیشتر خواهد بود. بنابراین، به طور خلاصه می توان گفت که مقاومت الکتریکی یک جسم به جنس ماده، طول رسانا، سطح مقطع رسانا و دمای آن بستگی دارد. درک این عوامل و نحوه تأثیر آن ها بر مقاومت الکتریکی، برای طراحی و تحلیل مدارهای الکتریکی بسیار حائز اهمیت است.

مقاومت چیست؟

مقاومت الکتریکی یکی از مفاهیم بنیادی و بسیار مهم در دنیای الکترونیک است که نقش مهمی را در کنترل جریان الکتریکی ایفا می کند. مقاومت از جریان اضافی الکتریکی در مدار جلوگیری کرده و مانع از آسیب دیدگی وسایل برقی می شود. مقاومت با محدود کردن عبور جریان، به حفظ وسایل در برابر جریان بیش از حد می پردازد. با افزایش مقدار مقاومت، میزان جریان عبوری از آن کمتر می گردد. مقاومت‌ ها به دو نوع اصلی ثابت و متغیر تقسیم می‌ شوند و هر کدام براساس کاربردهای خاصی که دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. به طور معمول مواد سازنده مقاومت‌ ها معمولاً فلزاتی همچون مس، نیکل و آلومینیوم هستند. میزان مقاومت الکتریکی به عوامل مختلفی مانند ماده تشکیل دهنده مقاومت، ضخامت و طول سیم و دمای محیط بستگی دارد. برای مثال مقاومت الکتریکی با افزایش طول سیم و کاهش ضخامت آن افزایش می‌ یابد. همچنین افزایش دمای محیط منجر به کاهش مقدار مقاومت الکتریکی می گردد. 

واحد مقاومت چیست؟

واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی اهم (ohm) است که با نماد Ω نشان داده می شود. در واقع اهم، میزان مخالفت یک ماده در برابرعبور جریان الکتریکی را نشان می ‌دهد. به عبارت دیگر، یک اهم (Ohm) مقدار مقاومتی است که اگر ولتاژ (اختلاف پتانسیل) بین دو سر آن یک ولت (Volt) باشد، جریان الکتریکی عبوری از آن برابر با یک آمپر (Ampere) خواهد بود. این تعریف، براساس قانون اهم، رابطه بین ولتاژ (V)، جریان (I) و مقاومت (R) را بیان می کند. 

که در این رابطه :

• واحد مقاومت الکتریک اهم (Ω)
• واحد ولتاژ یا اختلاف پتانسیل الکتریکی ولت (V)
• واحد جریان الکتریکی آمپر (A)

کاربرد مقاومت الکتریکی

مقاومت ها بدون نیاز به منبع قدرت یا تقویت کننده ها، ولتاژ یا سیگنال جریان عبوری در مدار را کاهش می ‌دهند. وظیفه اصلی مقاومت در داخل یک مدار الکتریکی تنظیم شارش الکترون ها توسط نوعی ماده رسانا است. مقاومت ها می ‌توانند هم به صورت سری و هم موازی در مدار متصل شوند تا شبکه های مقاومتی کاهش دهنده ولتاژ یا محدود کننده جریان در یک مدار را تشکیل دهند. در مدار الکتریکی، مقاومت کاربردهای گسترده و متفاوتی دارد، که می توان به محدود سازی جریان، تنظیم یا محدود کردن پاسخ فرکانسی در مدار رادیویی یا مدار فیلتر، حفاظت قطعات نیمه رسانا از خطر آسیب جریان بیش از حد و … اشاره نمود.

مقاومت ها در مدارات نیمه هادی به عنوان محدود کننده جریان و ولتاژ استفاده می شومد. از کاربرد های دیگر مقاومت الکتریکی، می توان به تنظیم پاسخ فرکانس در مدار های فیلتر صوتی نام برد. همچنین مقاومت های الکتریکی ، برای تولید گرما و حرارت در دستگاه های گرمایشی بسیار پرکاربرد بوده که این حرارت به دلیل عبور جریان از مقاومت و ایجاد انرژی حرارتی تولید می شود.

چه چیزی باعث مقاومت الکتریکی می شود؟

مقاومت الکتریکی معمولا در مقابل عبور جریان الکتریکی از خود مخالفت نشان می دهد. در طبیعت تمام اجسام دارای مقاومت الکتریکی هستند که درصد آن برحسب جسم و نوع آن ها متفاوت است. مقاومت الکتریکی در موارد بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد. برای ساختن مقاومت الکتریکی باید به عوامل مختلفی مانند کوچک بودن مقاومت، دوام و طول عمر بیشتر و قیمت کمتر توجه کرد. مقاومت‌ های کربنی نوعی از مقاومت الکترونیکی هستند که از ترکیب کربن، پودر گرافیت و رزین ساخته می شوند و استفاده از آن در مدارهای الکترونیکی کاربرد دارند.

این نوع مقاومت ها نسبت به مقاومت ‌های فلزی دارای دقت پایین تری هستند. مقاومت های فلزی از فلزاتی مانند نیکل، کروم و … تولید شده اند و با دقت بالایی که دارند، برای مدارهای الکتریکی استفاده می شوند. امروزه مقاومت های الکتریکی در ابعاد و اندازه های گوناگون و از موادی مانند فلزات، سرامیک و … ساخته می شوند. این نوع مقاومت ها معمولا برای کنترل جریان الکتریکی در انواع دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد.

تاثیر افزایش دما بر مقاومت الکتریکی 

دما یکی از عوامل مهمی است که بر مقاومت الکتریکی مواد، به ویژه رساناها، تأثیر می‌ گذارد. بنابراین، افزایش دما تأثیر مهمی بر مقاومت الکتریکی مواد به خصوص در رساناها (مانند فلزات) و نیمه ‌رساناها (مانند سیلیکون) دارد. به طور کلی، با افزایش دما، مقاومت الکتریکی رساناهای فلزی افزایش می ‌یابد. دلیل این پدیده این است که با افرایش دما، انرژی جنبشی اتم‌ ها افزایش می ‌یابد و شروع به ارتعاش شدید تر می ‌کند و احتمال برخورد الکترون‌ های آزاد با این اتم‌ ها افزایش می ‌یابد. این برخوردها حرکت الکترون‌ ها را محدود کرده و در نتیجه مقاومت افزایش می‌ یابد. در حالی که در نیمه رساناها (سیلیکون)، افزایش دما باعث افزایش تعداد الکترون‌های آزاد شده و در نتیجه کاهش مقاومت الکتریکی را به همراه دارد. به عبارت دیگر، با افزایش دما منجر به کاهش مقاومت الکتریکی می گردد. این خاصیت در ساخت قطعات الکترونیکی مانند ترمیستورها کاربرد دارد.

خواهشمند است برای خرید مقاومت الکتریکی با بهترین کیفیت و قیمت مناسب با شماره تلفنی که در بخش زیر درج شده با کارشناسان مجرب ما جهت دریافت مشاوره رایگان تماس حاصل فرمایید.

  تلفن تماس : 02136614690        موبایل :  09123118834 

انواع مقاومت الکتریکی

مقاومت های الکتریکی دارای انواع مختلفی هستند که هر کدام براساس ویژگی ها و کاربردهای خاص خود مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از مقاومت های الکتریکی شامل موارد ذیل است که عبارتند از:

مقاومت ثابت

• مقاومت صنعتی: این مقاومت با توان بالا در صنایعی مانند گرمایش، کنترل موتور و … استفاده می شود.
• مقاومت سرامیکی: این نوع مقاومت از سرامیک ساخته شده که در برابر حرارت از پایداری بالایی برخوردار است.
• مقاومت کربنی: این مقاومت، ترکیبی از کربن، گرافیت و رزین تولید شده که نسبت به سایر مقاومت ها از دقت و پایداری کمتری برخوردار می باشد.
• مقاومت وات بالا: این مقاومت ها با توان بالا در کاربرد هایی که نیاز به دفع حرارت زیاد داررند، استفاده می شود.
• مقاومت فلزی: این مقاومت با پایداری بالا، ضریب دمایی پایین و دقت خوب در مدارهای الکتریکی مختلف کاربرد دارد.
• مقاومت سیمی: این نوع مقاومت از سیم های نیکل کروم ساخته شده که استفاده از آن برای کاربردهای با توان بالا بسیار مناسب است.

مقاومت الکتریکی متغیر

• مقاومت رئوستا: از این مقاومت برای کنترل و تنظیم جریان استفاده می شود.
• پتانسیومتر: یک نوع مقاومت متغیر است که برای تقسیم ولتاژ کاربرد دارد.
• جعبه مقاومت: شامل مجموعه‌ ای از مقاومت‌ ها با مقادیر مختلف است که کاربر می تواند به راحتی مقاومت دلخواه خود را انتخاب نماید. از جعبه مقاومت (Resistor Box) معمولادر آزمایشگاه‌ ها، محیط‌ های آموزشی و تحقیقات الکترونیک کاربرد دارد.

اهمیت مقاومت در مدار های الکتریکی

مقاومت الکتریکی یکی از مهم ‌ترین و اصلی‌ ترین اجزای مدار های الکتریکی است که نقش کلیدی در کنترل و تنظیم جریان الکتریکی بر عهده دارد. با عبور جریان الکتریکی بدون مقاومت در مدار جاری باعث خرابی وسایل برقی می گردد. مقاومت ‌ها با ایجاد مانع در برابر عبور جریان، از این اتفاق جلوگیری کرده و به حفظ ایمنی و عملکرد بهینه مدار کمک شایانی می ‌کنند. مقاومت با اتصال به دو سر مدار، کاهش شدت جریان الکتریکی را به دنبال دارد. این کاهش شدت جریان، به دلیل وجود مقاومت در برابر جریان الکتریکی عبوری از آن است. با عبور جریان الکتریکی از یک مقاومت، در اثر برخورد الکترون ها با اتم های ماده مقاومت بخشی از انرژی جنبشی به گرما تبدیل می گردد. اهمیت مقاومت در مدارهای الکتریکی شامل موارد ذیل می باشد:

• کنترل و تنظیم جریان
• تقسیم ولتاژ در نقاط مختلف مدار
• محافظت از قطعات
• تولید گرما
• فیلتر کردن سیگنال ‌ها

تأثیر فلزات و غیرفلزات بر مقاومت الکتریکی

تأثیر فلزات و غیر فلزات بر مقاومت الکتریکی به ویژگی ‌های ذاتی این مواد بستگی دارد. فلزات و غیر فلزات هر کدام دارای ویژگی‌ های منحصر به فردی هستند که مقاومت الکتریکی آنها را تحت تأثیر قرار می ‌دهد. فلزات (مانند: مس ، نقره ، آلومینویم، طلا و … ) به دلیل داشتن الکترون‌ های آزاد، رسانای الکتریکی بالایی دارند. و همین امر باعث شده که الکترون‌ های آزاد در فلزات به راحتی بتوانند حرکت کنند و جریان الکتریکی را تولید نمایند. این فلزات به دلیل رسانای بالایی که دارند از مقاومت الکتریکی بسیار پایینی برخوردارند، به همین خاطر استفاده از آنها در ساخت سیم‌ ها و مدارهای الکتریکی به کار می رود. دما بر روی مقاومت الکتریکی بسیار تاثیرگذار است و با افزایش دما، مقاومت الکتریکی فلزات افزایش می ‌یابد.

در حالی که در غیر فلزات (مانند پلاستیک، چوب و شیشه )، به علت داشتن الکترون ‌های آزاد بسیار کم، از رسانای الکتریکی کمی برخوردارند. مقاومت الکتریکی در غیر فلزات به دلیل رسانای الکتریکی پایین، بسیار بالا است و معمولا از آن به عنوان عایق در مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. تاثیر دما بر مقاومت الکتریکی غیرفلزات، ممکن است متفاوت باشد. در برخی از غیرفلزات مانند نیمه‌ رساناها (مثلاً سیلیکون)، با افزایش دما مقاومت الکتریکی کاهش می ‌یابد. درک و شناخت تأثیر فلزات و غیر فلزات بر مقاومت الکتریکی به مهندسان این امکان را می دهد تا مواد مناسب تری را از لحاظ عملکرد، دوام و مقرون به صرفه بودن آن ها در مدار برای هر پروژه انتخاب نمایند.

نقش ولتاژ و جریان در تعیین مقاومت الکتریکی

ولتاژ و جریان دو پارامتر مهم و اساسی در تعیین مقاومت الکتریکی هستند که این دو کمیت به طور مستقیم با یکدیگر و با مقاومت الکتریکی مرتبط بوده و رابطه بین آن ها توسط قانون اهم بیان می ‌شود. ولتاژ و جریان دو کمیت الکتریکی هستند که در تعیین مقاومت الکتریکی نقش بسزایی را ایفا می کنند، که به شرح زیر می باشد:

• نقش ولتاژ در تعیین مقاومت

ولتاژ یا اختلاف پتانسیل، نیروی محرکه‌ ای است که باعث به حرکت در آمدن الکترون ‌ها در مدار می شود. وقتی ولتاژ مشخصی به دو سر یک مقاومت الکتریکی اعمال می ‌شود، جریان الکتریکی عبوری از آن به وسیله مقدار مقاومت تعیین می گردد. براساس قانون اهم، هرچه ولتاژ اعمال شده به دو سر یک مقاومت بیشتر باشد، و مقاومت ثابت بماند، جریان عبوری از آن نیز بیشتر خواهد بود. به همین ترتیب، اگر ولتاژ کاهش یابد، جریان نیز کاهش می ‌یابد. با استفاده از ولتاژ و جریان، می ‌توان مقاومت را اندازه ‌گیری کرد.

• نقش جریان در تعیین مقاومت

جریان الکتریکی نیز نقش بسیار مهمی در تعیین مقاومت دارد. جریان، در واقع میزان بار الکتریکی است در واحد زمان از یک نقطه در مدار عبور می‌ کند. براساس قانون اهم، اگر ولتاژ در مدار ثابت باشد، جریان افزایش یابد، مقاومت نیز کاهش می‌یابد و بالعکس. به این معنا که اگر مقاومت یک مدار ثابت باشد و ولتاژ افزایش یابد، جریان نیز افزایش می ‌یابد. و برعکس، اگر ولتاژ ثابت باشد، جریان کاهش یابد، مقاومت افزایش می ‌یابد.

کلام آخر

هنگام عبور جریان الکتریکی از یک رسانا، مقداری از انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. با اتصال یک مولد به یک رسانا، اختلاف پتانسیل الکتریکی مولد موجب حرکت الکترون های آزاد، در مدار می شود. با تبدیل انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی الکترون ها در رسانا حرکت می کند. با حرکت الکترون ها با اتم های سازنده آن برخورد کرده و موجب گرم شدن رسانا می شود. مقاومت در برابر حرکت الکترون ها، مقاومت الکتریکی نام دارد. از جمله عوامل موثر در مقاومت الکتریکی شامل جنس ماده، طول رسانا، سطح مقطع رسانا می باشد. دما، از مهمترین عاملی است که بر مقاومت الکتریکی مواد به خصوص رساناها، تاثیر می گذارد.