זרם האלקטרונים בחומר מייצר חשמל. אלקטרונים אלה אינם עוברים בדרך ישרה אלא נאלצים לעבור התנגשויות. בהתבסס על כמות החשמל שהחומר מאפשר לעבור, כל החומרים מסווגים כמוליכים, מוליכים למחצה , ומבודדים. מוליכים מאפשרים זרימה חופשית של חשמל. אך בחומרים כמו מוליכים למחצה ומבודדים, החשמל חווה כוח מסוים המתנגד לזרימה חופשית של אלקטרונים. כוח זה נקרא כהתנגדות. יש חוקים שונים. החומר שרכושו משמש במעגל מכונה נגד. נגדים מגיעים בצורת סוגים שונים וחומרים שונים. גורמים סביבתיים שונים משפיעים גם על עמידות החומרים.
מהי התנגדות?
הַגדָרָה: זהו כוח האופוזיציה שחווים האלקטרונים הזורמים בחומרים מסוימים. זה מתנגד לזרימת החשמל בחומר. כאשר זרם של אמפר אחד זורם דרך חומר שיש בו הפרש פוטנציאלי של וולט אחד, אזי אומרים שההתנגדות של אותו חומר היא אוהם אחד.
החוק הבסיסי למדידה לכך הוא חוק אוהם. על פי חוק זה, הזרם הזורם בחומר הוא ביחס הפוך לחומר שלו כאשר המתח קבוע. חוק זה מתבטא ב- V = IR, כאשר V הוא המתח או ההפרש הפוטנציאלי על פני החומר, אני הוא הזרם הזורם דרך החומר ו- R הוא ההתנגדות שמציע החומר.
ה כן יחידת התנגדות מיוצג על ידי סמל יווני Ω. חומרים מסוימים עם תכונותיו משמשים במעגלים חשמליים. חומרים אלה ידועים כנגדים. נגדים זמינים בצורות ובערכים שונים. ה סמל התנגדות של הנגד ניתן להלן.
סמל התנגדות
ה נוסחת התנגדות לחישוב החומר ניתן להפיק מחוק אוהם. כמו ה התנגדות חשמלית של חומר תלוי במתח על פני החומר ובזרם הזורם דרך החומר, ניתן לתת את הנוסחה לכך כירידת המתח על פני החומר ליחידת זרם אמפר הזורם דרכו. כלומר R = V / I.
במעגלים חשמליים DC כאשר הזרם מכפיל את ההתנגדות מחצית ואם זה מוכפל אז הזרם נחתך לשניים. ניתן לראות כלל זה גם במעגלים חשמליים בתדר נמוך כמו מערכות הביתיות שלנו. עליית ערכו מייצרת את החום ובכך מחממת את המערכת ומובילה לנזק אם לא בודקים אותה באופן קבוע.
במעגלים חשמליים כאשר הנגדים מחוברים בסדרה ההתנגדות הכוללת מחושבת כסכום של כל הנגדים הבודדים. לדוגמא כאשר שלושת הנגדים עם R1, R2 ו- R3 מחוברים בסדרה אז ההתנגדות הכוללת של המעגל ניתנת כ- R = R1 + R2 + R3.
כאשר נגדים מחוברים במקביל אז ההתנגדות הכוללת ניתנת כסכום ההדדיות של ההתנגדויות. לדוגמא, כאשר שלושת הנגדים עם ערכי R1, R2 ו- R3 מחוברים במקביל ההתנגדות הכוללת במעגל ניתנת כ -1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3.
חוקיהִתנַגְדוּת
עמידותו של חומר משתנה בהתאם לתכונות החומר ולתנאי הסביבה. חוקי התנגדות נותנים את ארבעת הגורמים שבהם תלוי החומר.
החוק הראשון
החוק הראשון קובע כי 'חומר מוליך פרופורציונלי באופן ישיר לאורך החומר'. על פי חוק זה ההתנגדות של החומר עולה עם הגדלת אורך החומר ופוחתת עם הירידה באורך החומר. .כְּלוֹמַר.
R ∝ L —– (1)
החוק השני
החוק השני קובע כי 'החומר המוליך הוא ביחס הפוך לשטח חתך החומר'. על פי חוק זה, החומר שלו גדל עם הירידה בשטח החתך של המוליך ויורד עם עלייה בשטח החתך. בכך אנו יכולים להסיק שלחוט דק יש ערך התנגדות גדול יותר בהשוואה לחוט רחב של שטח חתך גדול יותר. .כְּלוֹמַר. R ∝ 1 / A —- (2).
החוק השלישי
החוק השלישי קובע כי 'החומר המוליך תלוי באופי החומר'. על פי חוק זה, ערך ההתנגדות של החומר משתנה בהתאם לסוג החומר. שני חוטים המורכבים מחומרים שונים ובעלי אותו אורך וחתך רוחב יהיו בעלי ערכים שונים. יש חומרים שמציעים הולכה חשמלית טובה הם בעלי ערכים נמוכים יותר.
החוק הרביעי
החוק הרביעי קובע כי 'החומר המוליך תלוי בטמפרטורתו'. על פי חוק זה כאשר הטמפרטורה של מוליך מתכתי מוגברת, ערכו גם עולה.
מהחוק הראשון, השני והשלישי, ניתן לתת התנגדות של חומר כ- R ∝ L / A
כלומר R = ρL / A
כאשר ρ ידוע בשם הִתנַגְדוּת סְגוּלִית קבוע או מקדם התנגדות . זה ידוע גם בתור ההתנגדות הספציפית של החומר. היחידות שלה הן מטר אוהם. לפיכך, בידיעת אורך, שטח החתך וחומר החוט, ניתן לחשב אותו.
כסף הוא המוליך הטוב ביותר אך בשל עלותו הגבוהה, הוא אינו מועדף למעגלים ביתיים. לרוב היישומים הביתיים משתמשים בחוטי נחושת ואלומיניום מכיוון שהם פחות יקרים ומספקים גם מוליכות מתאימה. התנגדות מצביעה על יכולת ההתנהלות של החומר. עלייה בטמפרטורה מעלה את ערכי ההתנגדות של החומר. לכן הִתנַגְדוּת סְגוּלִית תלוי במבנה האלקטרוני ובטמפרטורת החומר.
החומר בעל ערך התנגדות נמוך יותר מציע מוליכות טובה. נגדים הם המרכיבים הנפוצים והנמצאים בשימוש רב במעגל חשמלי. הם זמינים עם ערכים שונים. נגדים הקיימים בשוק צבועים עליהם רצועות צבע או רצועות. ניתן לדעת את ערך הנגד על ידי שימוש באלה להקות צבעוניות . מבודדים הם החומרים בעלי ערך ההתנגדות האינסופי ולכן אין זרם הזורם דרך חומר מבודד. חשב את ההתנגדות של חוט כסף שיש לו הפרש פוטנציאלי של 500 וולט וזרם של 12 אמפר זורם דרכו.
