비저항
재료의 저항률은 전류 흐름에 대한 저항으로, 일부 재료는 다른 재료보다 전류 흐름에 더 저항합니다.
옴스 법칙에 따르면 회로의 두 지점 사이에 전압(V) 소스가 가해지면 두 지점 사이의 전위차로 인해 전류(I)가 두 지점 사이에 흐릅니다. 흐르는 전류의 양은 존재하는 저항(R)의 양에 의해 제한됩니다. 즉, 전압은 전류 흐름(전하의 이동)을 촉진하지만 이를 방해하는 것은 저항입니다.
우리는 항상 전기 저항을 옴 단위로 측정합니다. 여기서 옴은 그리스 문자 오메가( Ω) 로 표시됩니다 . 예를 들어 50Ω, 10kΩ 또는 4.7MΩ 등입니다. 도체(예: 전선 및 케이블)는 일반적으로 매우 낮은 저항 값(0.1Ω 미만)을 가지므로 회로 분석 계산을 위해 전선의 저항이 0이라고 가정하고 이를 무시할 수 있습니다. 우리 계산에서.
반면에 절연체(예: 플라스틱 또는 공기)는 일반적으로 매우 높은 저항 값(50MΩ 이상)을 가지므로 해당 값이 너무 높기 때문에 회로 분석에서도 무시할 수 있습니다.
그러나 두 지점 사이의 전기 저항은 도체 길이, 단면적, 온도는 물론 도체를 만드는 실제 재료와 같은 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 그림과 같이 길이 L , 단면적 A , 저항 R을 갖는 와이어 조각(도체)이 있다고 가정해 보겠습니다 .
단일 도체
이 간단한 도체의 전기 저항 R은 길이 L과 도체 면적 A의 함수입니다. 옴의 법칙에 따르면 주어진 저항 R에 대해 도체를 통해 흐르는 전류는 I = 인가 전압에 비례합니다. V/R. 이제 그림과 같이 두 개의 동일한 도체를 직렬 조합으로 연결한다고 가정합니다.
도체 길이를 두 배로 늘리기
여기에서는 두 개의 도체를 직렬 조합, 즉 끝에서 끝까지 함께 연결함으로써 도체의 전체 길이(2L)를 효과적으로 두 배로 늘린 반면 단면적 A는 이전과 정확히 동일하게 유지됩니다. 그러나 길이를 두 배로 늘렸을 뿐만 아니라 도체의 전체 저항도 두 배로 늘려 2R을 다음과 같이 제공합니다. 1R + 1R = 2R.
따라서 도체의 저항은 길이에 비례한다는 것을 알 수 있습니다. 즉, R ∝ L 입니다 . 즉, 도체(또는 와이어)의 전기 저항은 길이가 길수록 비례적으로 더 커질 것으로 예상됩니다.
또한 길이를 두 배로 늘려 도체(2R)의 저항을 증가시켜 동일한 전류( i) 가 이전과 같이 도체를 통해 흐르도록 하려면 이제 I = (2V)와 같이 인가 전압을 두 배(증가)로 늘려야 합니다. /(2R). 다음으로 그림과 같이 두 개의 동일한 도체를 병렬 조합으로 연결한다고 가정합니다.
도체 면적을 두 배로 늘리기
여기서는 두 개의 도체를 병렬 조합으로 연결함으로써 총 면적을 효과적으로 두 배로 늘려 2A를 제공하고 도체 길이 L은 원래 단일 도체와 동일하게 유지합니다. 그러나 면적을 두 배로 늘릴 뿐만 아니라 두 도체를 병렬로 연결함으로써 도체의 전체 저항을 효과적으로 절반으로 줄였습니다. 이제 전류의 절반이 각 도체 분기를 통해 흐르므로 1/2R이 됩니다.
따라서 도체의 저항은 면적에 반비례합니다. 즉, R 1/∝ A 또는 R ∝ 1/A입니다. 즉, 도체(또는 와이어)의 전기 저항은 단면적이 클수록 비례적으로 작아질 것으로 예상됩니다.
또한 면적을 두 배로 늘려 도체 가지의 총 저항(1/2R)을 절반으로 줄임으로써 동일한 전류에 대해 이전과 같이 병렬 도체 가지를 통해 흐르게 하려면 지금과 같이 적용 전압을 절반만(감소) 하면 됩니다 . (1/2V)/(1/2R).
따라서 도체의 저항은 도체의 길이(L)에 정비례합니다. 즉, R ∝ L이고 면적(A)에 반비례하는 R ∝ 1/A입니다. 따라서 저항은 다음과 같이 정확하게 말할 수 있습니다.
저항의 비례
그러나 길이와 도체 면적뿐만 아니라 도체의 전기 저항도 도체를 구성하는 실제 재료에 따라 달라질 것으로 예상할 수 있습니다. 왜냐하면 구리, 은, 알루미늄 등과 같은 다양한 전도성 재료는 모두 물리적, 전기적 특성이 다르기 때문입니다. .
따라서 위 방정식에 "비례 상수"를 추가하면 위 방정식의 비례 기호(∝)를 등호로 변환할 수 있습니다.
전기 저항 방정식
여기서 R은 저항(Ω), L은 길이(m), A는 면적(m 2 ), 비례 상수 ρ(그리스 문자 "rho")가 알려져 있습니다. 저항력 으로 .
전기 저항력
특정 도체 재료의 전기 저항률은 재료가 전류 흐름을 얼마나 강하게 반대하는지를 측정한 것입니다. 때때로 "특정 전기 저항"이라고도 하는 이 저항 계수를 사용하면 길이나 단면적에 관계없이 물리적 특성에 따라 지정된 온도에서 다양한 유형의 도체 저항을 서로 비교할 수 있습니다. 따라서 ρ의 저항률 값이 높을수록 저항이 커지고 그 반대도 마찬가지입니다.
예를 들어, 구리와 같은 양호한 도체의 저항률은 1.72 x 10-8Ωm (또는 17.2nΩm) 정도인 반면, 공기와 같은 열악한 도체(절연체)의 저항률은 1.5 x 10-8Ωm를 훨씬 초과할 수 있습니다. 14 또는 150조 Ωm.
구리 및 알루미늄과 같은 재료는 저항률이 낮아 전류가 쉽게 흐르기 때문에 전선 및 케이블을 만드는 데 이상적입니다. 은과 금은 저항률 값이 훨씬 낮지만 분명한 이유로 전선으로 전환하는 데 비용이 더 많이 듭니다.
그런 다음 옴 단위로 도체의 저항(R)에 영향을 미치는 요소를 다음과 같이 나열할 수 있습니다.
- 도체를 구성하는 재료의 저항률(ρ)입니다.
- 도체의 전체 길이(L)입니다.
- 도체의 단면적(A)입니다.
- 도체의 온도.
저항력 예 No1
20oC 에서 구리의 저항률이 1.72 x 10 -8Ω 미터인 경우 2.5mm 2 구리선 100m 롤의 총 DC 저항을 계산합니다 .
주어진 데이터: 20oC 에서 구리의 저항 은 1.72 x 10 -8 , 코일 길이 L = 100m, 도체의 단면적은 2.5mm 2 이며 이는 단면적: A = 2.5 x 10 -6 미터 2 .
이는 688밀리옴 또는 0.688옴입니다.
우리는 이전에 저항률이 단위 길이당 및 단위 도체 단면적당 전기 저항이라고 말했으므로 저항률 ρ는 일반적으로 표기되는 옴 미터 또는 Ωm의 크기를 가집니다. 따라서 특정 온도에서 특정 재료의 전기 저항률은 다음과 같이 지정됩니다.
전기저항률, Rho
전기 전도도
전기 저항(R)과 저항률(또는 비저항) ρ는 사용되는 재료의 물리적 특성, 길이(L)로 표현되는 물리적 모양 및 크기, 단면적( A) 전도도 또는 특정 전도도는 전류가 재료를 통해 흐르는 용이성과 관련됩니다.
컨덕턴스(G)는 컨덕턴스 단위가 지멘스(S)인 저항(1/R)의 역수이며 거꾸로 된 옴 기호 mho, ℧로 표시됩니다. 따라서 도체의 컨덕턴스가 1지멘스(1S)일 때 저항은 1옴(1Ω)입니다. 따라서 저항이 두 배가 되면 컨덕턴스는 절반으로 줄어들고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 지멘스 = 1/옴 또는 옴 = 1/지멘스.
도체 저항은 전류 흐름에 반대되는 정도를 제공하는 반면, 도체의 전도도는 전류 흐름을 허용하는 용이성을 나타냅니다. 따라서 구리, 알루미늄 또는 은과 같은 금속은 매우 큰 전도도 값을 가지며 이는 우수한 전도체임을 의미합니다.
전도도 σ(그리스 문자 시그마)는 저항률의 역수입니다. 이는 1/ρ이며 미터당 지멘스(S/m)로 측정됩니다. 전기 전도도 σ = 1/ρ(전기 저항에 대한 이전 표현)이므로 R은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.
전도도의 함수로서의 전기 저항
그렇다면 전도도는 저항 손실 없이 도체가 전류나 신호를 전달하는 효율이라고 말할 수 있습니다. 따라서 전도성이 높은 물질이나 도체는 저항률이 낮고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 1 지멘스(S)는 1Ω -1 과 같기 때문입니다 . 따라서 전류의 우수한 전도체인 구리의 전도도는 미터당 58.14 x 10 6 지멘스입니다.
저항력 예 No2
20m 길이의 케이블은 단면적이 1mm 2 이고 저항은 5Ω입니다. 케이블의 전도도를 계산하십시오.
제공된 데이터: DC 저항, R = 5Ω, 케이블 길이, L = 20m, 도체의 단면적은 1mm 2 로 면적: A = 1 x 10 -6 미터 2 입니다 .
이는 미터 길이당 4메가시멘스입니다.
비저항 요약
우리는 이 튜토리얼에서 저항률에 대해 살펴보았습니다. 저항률은 물질이 전류를 얼마나 잘 전도하는지 나타내는 물질 또는 도체의 특성입니다. 우리는 또한 도체의 전기 저항(R)이 도체를 구성하는 재료(구리, 은, 알루미늄 등)뿐만 아니라 물리적 치수에도 의존한다는 것을 확인했습니다.
도체의 저항은 R ∝ L로 길이(L)에 정비례합니다. 따라서 길이를 두 배로 늘리면 저항도 두 배로 늘어나고, 길이를 절반으로 줄이면 저항도 절반으로 줄어듭니다. 또한 도체의 저항은 R ∝ 1/A로 단면적(A)에 반비례합니다. 따라서 단면적을 두 배로 늘리면 저항이 절반으로 줄어들고, 단면적을 절반으로 줄이면 저항이 두 배로 늘어납니다.
우리는 또한 도체(또는 재료)의 저항률(기호: ρ)이 그것이 만들어지는 물리적 특성과 관련이 있으며 재료마다 다르다는 것을 배웠습니다. 예를 들어, 구리의 저항률은 일반적으로 1.72 x 10 -8 Ωm으로 표시됩니다. 특정 물질의 저항률은 온도의 영향을 받는 옴-미터(Ωm) 단위로 측정됩니다.
특정 재료의 전기 저항률 값에 따라 "도체", "절연체" 또는 "반도체"로 분류될 수 있습니다. 반도체는 전도성이 재료에 추가된 불순물에 따라 달라지는 재료입니다.
전력 및 배전 시스템에 대한 접지 시스템의 효율성은 시스템 접지 위치의 토양 및 토양 물질의 저항률에 크게 좌우되므로 배전 시스템에서도 저항률이 중요합니다.
전도는 전류의 형태로 자유 전자가 움직이는 것을 말합니다. 전도도, σ는 저항률의 역수입니다. 이는 1/ρ이고 단위는 미터당 지멘스(S/m)입니다. 전도도 범위는 0(완벽한 절연체의 경우)부터 무한대(완벽한 도체의 경우)까지입니다. 따라서 초전도체는 무한한 컨덕턴스와 사실상 0의 옴 저항을 갖습니다.