Odpornost

Članek o upornosti

Glede električnega toka je bila obravnavana gostota električnega toka, prav tako pa je bilo v temi o električnem polju pojasnjeno tudi električno polje. Električno polje in električni tok sta v prevodniku, če je v prevodniku potencialna razlika, če pa ni potencialne razlike, potem tudi ni električnega polja in električnega toka.

V skoraj vseh kovinskih prevodnikih je električno polje neposredno sorazmerno z gostoto električnega toka, kjer je razmerje med električnim poljem in gostoto električnega toka konstantno. Vrednost, ki jo dobimo, se imenuje upornost. Matematično je razmerje med električnim poljem, gostoto toka in upornostjo navedeno v enačbi:

ρ = E / J

ρ = upornost, E = električno polje, J = tok Gostota

Ena od formul za električno polje je E = V/d, kjer je V = električna potencialna razlika = električna napetost in d = razdalja, tako da je enota električnega polja volt/meter (V/m). Formula za gostoto toka je J = I/A, kjer je I = električni tok in A = površina prečnega prereza prevodnika, zato je enota za gostoto toka amper/meter na kvadrat (A/m²). Enačba upornosti je ρ = E/J, tako da je enota za upornost V/m : A/m² = V/m x m² / A = V/A (m) = Ω m (beri: Ohmmeter). Ω = Volt / ampere je enota električnega upora.

Največjo upornost imajo električni izolatorji, najmanjšo pa imajo dobri električni prevodniki. Bolje ko prevodnik prevaja električni tok, manjši je upor te vrste. Vrstni red kovinskih prevodnikov z največjo do najmanjšo upornostjo je kositer, jeklo, aluminij, zlato, baker, srebro. Torej lahko sklepamo, da upornost predmeta meri sposobnost predmeta, da zavira električni tok.

Pri dobrem prevodniku, ki upošteva Ohmov zakon, vrednost upornosti pri določeni temperaturi ni odvisna od električnega polja, kar pomeni, da se vrednost upornosti ne spremeni, če se električno polje spremeni. Nasprotno pa je pri prevodnikih, ki ne upoštevajo Ohmovega zakona, vrednost upornosti odvisna od električnega polja, kar pomeni, da se ob spremembi jakosti električnega polja spremeni tudi vrednost R.

Upornost kovinskega prevodnika je odvisna od temperature. Če se temperatura kovine poveča, se upornost kovine poveča, če pa se temperatura kovine zmanjša, se upornost kovine zmanjša. Z naraščanjem temperature se atomi gibljejo hitreje in so nepravilno razporejeni, tako da blokirajo gibanje elektronov, zaradi česar je pretok elektronov počasnejši. Ko se temperatura zniža, se atomi gibljejo počasneje in so bolj pravilno razporejeni, tako da je pretok elektronov bolj gladek.

Nasprotje upornosti je prevodnost. Matematično je razmerje med upornostjo in prevodnostjo podano z enačbo:

σ = 1 /ρ

σ = prevodnost vodnika, ρ = upornost.

Enota za upornost je Ωm, zato je enota za prevodnost 1 / Ωm = (Ωm)^-1

Največjo prevodnost ima električni prevodnik, najmanjšo pa električni izolator ali slab prevodnik električne energije. Bolje kot prevodnik prevaja električni tok, večja je njegova prevodnost. Vrstni red kovinskih prevodnikov z največjo prevodnostjo do najmanjše je srebro, baker, zlato, aluminij, jeklo, kositer. Torej lahko sklepamo, da vrednost prevodnosti predmeta izraža mero sposobnosti predmeta, da prevaja električni tok. Srebro ima veliko prevodnost, vendar je drago, zato se baker pogosteje uporablja kot električni prevodnik.