ความต้านทานไฟฟ้า

สมการความต้านทานไฟฟ้า

ในหัวข้อกฎของโอห์ม ได้มีการกำหนด สูตรที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง แรงดันไฟฟ้า (V) กระแสไฟฟ้า (I) และความต้านทานไฟฟ้า (R) โดยแสดงออกมาในรูปสมการทางคณิตศาสตร์ดังนี้:

สมการนี้แสดงให้เห็นว่าความต้านทานไฟฟ้า (R) แปรผันตรงกับแรงดันไฟฟ้า (V) และแปรผันผกผันกับกระแสไฟฟ้า (I) ถ้าแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าความต้านทานไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าก็จะสูงขึ้น ในทางกลับกัน ถ้ากระแสไฟฟ้าสูงขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าก็จะสูงขึ้น สมการนี้อธิบายกฎของโอห์มได้เฉพาะเมื่อความต้านทานไฟฟ้า (R) คงที่เท่านั้น ถ้าความต้านทานไฟฟ้าไม่คงที่ สมการนี้จะไม่สามารถอธิบายกฎของโอห์มได้ แต่จะอธิบายความต้านทานของตัวนำแทน

ในบทความเกี่ยวกับกฎของโอห์ม ได้อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน (R) ของตัวนำไฟฟ้า ความต้านทานจำเพาะหรือค่าการนำไฟฟ้า (ρ) ความยาวของตัวนำ (l) และพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ (A) ซึ่งสามารถแสดงทางคณิตศาสตร์ได้ในสมการ:

จากสมการนี้ สรุปได้ว่า ความต้านทานไฟฟ้าแปรผันตรงกับความต้านทานของชนิดและความยาวของตัวนำ แต่แปรผันผกผันกับพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ กล่าวคือ ความต้านทานไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานของชนิดและความยาวของตัวนำเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความต้านทานไฟฟ้าจะลดลงหากพื้นที่หน้าตัดของตัวนำเพิ่มขึ้น

ถ้าความยาว (l) และพื้นที่หน้าตัด (A) ของตัวนำคงที่ ความต้านทานไฟฟ้า (R) จะขึ้นอยู่กับชนิดของความต้านทาน (ρ) เท่านั้น ถ้าชนิดของความต้านทานเพิ่มขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน ถ้าชนิดของความต้านทานลดลง ความต้านทานไฟฟ้าก็จะลดลง ค่าความต้านทานของตัวนำแต่ละชนิดจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิ

ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานก็จะมากขึ้น หรือในทางกลับกัน ถ้าอุณหภูมิต่ำลง ความต้านทานก็จะลดลง

ความต้านทาน (ค่าความต้านทานจำเพาะ) มีค่าตรงข้ามกับค่าการนำไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าแปรผกผันกับค่าความต้านทานจำเพาะ ดังแสดงในสมการด้านล่าง:

หากแสดงในรูปของค่าการนำไฟฟ้า สมการที่ 2 จะเปลี่ยนเป็น:

จากสมการนี้ สามารถสรุปได้ว่า ความต้านทานไฟฟ้าแปรผกผันกับค่าการนำไฟฟ้า

ถ้าค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำมากกว่าค่าความต้านทานไฟฟ้า ค่าความต้านทานไฟฟ้าก็จะน้อยลง หรือในทางกลับกัน ถ้าค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำน้อยกว่าค่าความต้านทานไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าก็จะมากขึ้น

ค่าความต้านทานของวัสดุแต่ละประเภทแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

หน่วยความต้านทาน

หน่วยของไฟฟ้าคือโวลต์ หน่วยของกระแสไฟฟ้าคือแอมแปร์ ดังนั้นหน่วยของความต้านทานไฟฟ้าจึงเป็นโวลต์/แอมแปร์ โวลต์/แอมแปร์เรียกอีกอย่างว่าโอห์ม สัญลักษณ์คือ Ω เพื่อเป็นเกียรติแก่เกออร์ก ไซมอน โอห์ม (ค.ศ. 1789-1854) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน นอกจากโอห์มแล้ว ยังมีการใช้หน่วยกิโลโอห์มและเมกะโอห์มด้วย 1 กิโลโอห์ม (kΩ) = 1000 Ω = 10³ ^Ωในขณะที่ 1 เมกะโอห์ม (MΩ) = 1000,000 Ω = ^10⁶ Ω

เครื่องมือวัดความต้านทาน

เครื่องมือวัดความต้านทานไฟฟ้าคือโอห์มมิเตอร์ เครื่องมือวัดนี้ได้ถูกรวมเข้ากับมัลติมิเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และความต้านทานไฟฟ้า