Atunci când aprinzi o lumină, folosești o priză sau pui în funcțiune un bec, în spatele acțiunii tale are loc un întreg „dans” de electroni. Acest dans se numește curent electric, iar unul dintre lucrurile care influențează cât de ușor sau greu curge curentul prin fire este rezistența electrică.
Ce este rezistența electrică
Rezistența electrică este, conform Wikipedia, o mărime fizică prin care se exprimă proprietatea unui conductor electric de a se opune trecerii prin el a curentului electric. Mai simplu spus, rezistența este o mărime care ne arată cât de greu circulă curentul electric printr-un material.
Imaginează-ți că ai un coridor lung, plin cu tot felul de obstacole și că vrei să alergi prin el. Ei bine, toate aceste obstacole o să te încetinească. La fel se întâmplă și cu curentul electric – el vrea să alerge prin fir, dar uneori are tot felul de obstacole care îl încurcă, iar acestea apar în funcție de material.
De ce apare rezistența în circuitele electrice
Rezistența electrică apare deoarece atunci când curentul circulă printr-un fir sau printr-un aparat, el se lovește de atomi.
Curentul electric este format din electroni, care sunt particule mici care se mișcă printr-un fir. Dar firul nu este gol, ci el este făcut dintr-un material, cum ar fi cupru, care are atomi așezați într-un anumit fel.
Când electronii încearcă să se miște, se ciocnesc de acești atomi. Fiecare ciocnire îi mai încetinește puțin. Asta face ca mișcarea curentului să fie mai grea. Această „greutate” se numește rezistență.
Rezistența apare mereu, în orice fir, pentru că niciun material nu e perfect. Chiar și cele mai bune materiale pentru condus curentul, cum ar fi cuprul sau argintul, au o rezistență, dar foarte mică.
Mai mult, forma și lungimea firului contează. Un fir subțire și lung are o rezistență mai mare decât unul scurt și gros. E ca și cum ai merge pe o alee lungă și îngustă față de un bulevard scurt și larg – pe unde crezi că te miști mai ușor?
Chiar și temperatura are un rol important. Când un fir se încălzește, atomii lui se mișcă mai mult, deci electronii se ciocnesc mai des. Asta înseamnă rezistență mai mare.
Așadar, rezistența apare pentru că electronii se lovesc de lucruri în drumul lor. E ca și cum ai alerga printr-un parc plin de oameni – nu poți merge drept și rapid, trebuie să te ferești, și asta te încetinește.
Simbolul și unitatea de măsură a rezistenței electrice
Rezistența electrică are un simbol și o unitate de măsură, ca să putem lucra ușor cu ea în formule sau în experimente.
Simbolul pentru rezistență este litera mare R, de la cuvântul englezesc resistance. Deci, dacă vezi scris R într-o formulă electrică, să știi că e vorba despre rezistență.
Unitatea de măsură a rezistenței este ohmul, scris cu literă mică și notat cu simbolul Ω (care este o literă din alfabetul grecesc, numită „omega”).
Prin urmare, dacă un fir are o rezistență de 5 ohmi, scriem așa: R = 5 Ω.
Dacă avem de lucrat cu rezistențe foarte mari sau foarte mici, putem folosi și multipli, ca de exemplu:
- kΩ (kilo-ohmi) – 1 kΩ = 1.000 Ω;
- MΩ (mega-ohmi) – 1 MΩ = 1.000.000 Ω.
Cum se calculează rezistența electrică
Rezistența electrică se calculează cu ajutorul unei formule foarte cunoscute, care se numește Legea lui Ohm, care este o formulă ușoară și logică:
R = UI
R = rezistența, care se exprimă în ohmi (Ω)
U = tensiunea aplicată la bornele circuitului, care se exprimă în volți (V)
I = intensitatea curentului electric din circuit, care se exprimă în amperi (A)
Dacă ai într-un enunț date cu privire la tensiunea circuitului și la curentul electric, poți foarte ușor să afli cât de mare este rezistența.
Pentru o înțelegere mai simplă, îți dăm următorul exemplu:
- ai un bec care funcționează la 6 volți;
- prin bec trece un curent de 0.5 amperi.
Pentru a afla cât este rezistența, aplici formula:
R = UI = 60.5 = 12
Așadar, becul are o rezistență de 12 ohmi.
Formula poate fi scrisă și în alte feluri, dacă vrei să afli alte valori:
- dacă vrei să afli tensiunea
U = R × I
- dacă vrei să afli curentul
I = UR
Vezi, nu este nimic foarte complicat.
Cu ce se măsoară rezistența electrică
Rezistența electrică se măsoară cu un aparat numit ohmmetru, nume care vine de la unitatea de măsură: ohm.
Un ohmmetru este un aparat care observă cât de greu poate curentul să treacă printr-un obiect. Când îl conectezi la un fir sau la o rezistență, el îți arată pe un ecran cât de mare este rezistența – adică cât de mult „se opune” acel obiect curentului electric.
În practică, cel mai des nu folosim un ohmmetru simplu, ci un aparat mai complex numit multimetru. Acesta poate măsura mai multe valori precum: tensiune (volți), curent (amperi)
și bineînțeles rezistență (ohmi).
Multimetrul are un buton rotativ care se pune pe semnul Ω atunci când vrem să măsurăm rezistența, apoi, cu ajutorul a două fire (numite sonde), atingem capetele obiectului sau firului pe care vrem să-l testăm. Pe ecran apare valoarea rezistenței, de exemplu: 56 Ω sau 1,2 kΩ.
E important să știi că rezistența se măsoară doar când circuitul nu este alimentat cu curent – adică trebuie să fie oprit, ca să nu strice aparatul sau să nu dea rezultate greșite.
Așadar, dacă vrei să afli cât de mult se opune un fir curentului, iei un multimetru, îl pui pe funcția de măsurat rezistența și îl folosești cu grijă. E un instrument simplu, dar foarte util în electricitate.
De ce contează rezistența electrică? Exemple din viața de zi cu zi
Rezistența electrică este foarte importantă pentru că influențează modul în care funcționează aparatele electrice din jurul nostru. Ea poate face ca un aparat să se încălzească mai tare, să consume mai multă energie sau chiar să se strice, dacă nu este potrivită.
Hai să vedem câteva exemple clare din viața de zi cu zi:
- Becurile – unele becuri au o rezistență mai mare și luminează mai slab, altele au o rezistență mai mică și luminează mai puternic. De fapt, în interiorul becului cu filament, tocmai acea rezistență se încinge și produce lumină. Dacă rezistența e prea mare, becul nici nu se aprinde cum trebuie.
- Reșouri, calorifere electrice, fiare de călcat – toate aceste aparate încălzesc aerul sau alte obiecte cu ajutorul unor rezistențe speciale. Acestea sunt făcute să opună o anumită rezistență curentului, și în loc să lase curentul să treacă ușor, ele se încing. Căldura care apare este exact cea pe care o folosim pentru a ne încălzi sau pentru a călca hainele.
- Telefoane, laptopuri, încărcătoare – dacă un cablu de încărcare are o rezistență prea mare, telefonul se încarcă mai greu sau se poate încălzi. De aceea contează ca firul să fie de calitate și potrivit pentru tensiunea și curentul folosit.
- Siguranțele electrice – unele siguranțe funcționează pe baza unei rezistențe care, dacă primește prea mult curent, se topește și oprește circuitul, ca să nu ia foc ceva.
Așadar, rezistența e ceva real, care ne afectează zilnic. De la căldura fierului de călcat, până la cât de repede ți se încarcă telefonul, toate se învârt în jurul acestui termen.
Ce influențează rezistența unui fir electric?
Rezistența unui fir electric nu e mereu la fel, ci depinde de mai mulți factori. E ca și cum ai alerga printr-un tunel, și dacă tunelul e lung, îngust, făcut dintr-un material greu de trecut și foarte cald, îți va fi mai greu să ajungi la capăt. La fel e și cu electronii care circulă printr-un fir.
Iată principalele lucruri care influențează rezistența unui fir:
- materialul din care e făcut firul – unele materiale lasă curentul să treacă ușor (cum e cuprul sau aluminiul), iar altele îl opresc aproape complet (cum e cauciucul sau plasticul). Cuprul, de exemplu, are o rezistență mică, de aceea e folosit în majoritatea firelor electrice.
- lungimea firului – cu cât firul e mai lung, cu atât rezistența e mai mare. E ca un drum lung – curentul are mai mult de parcurs și întâlnește mai multe „obstacole” pe traseu.
- grosimea (secțiunea) firului – un fir gros are o rezistență mai mică decât unul subțire. E ca atunci când ai un tunel larg – mai mulți electroni pot trece în același timp, fără să se înghesuie.
- temperatura – când firul se încălzește, atomii din interior se mișcă mai mult, iar electronii se lovesc mai des de ei. Asta face ca rezistența să crească. De aceea, în aparatele care se încing, e important să fie fire potrivite, ca să nu se topească sau să se ardă.
Toți acești factori trebuie luați în calcul atunci când alegem firele pentru un aparat sau pentru o instalație electrică. Dacă firul nu e potrivit, poate cauza probleme sau chiar pericole.
Curiozități despre rezistența electrică
Deși pare un subiect strict legat de formule și circuite, rezistența electrică ascunde o mulțime de lucruri interesante. E prezentă în toate aparatele pe care le folosim și joacă un rol important în modul în care funcționează lumea modernă.
- Rezistența poate produce căldură
Ai observat că atunci când folosești un fier de călcat, un uscător de păr sau un prăjitor de pâine, ele se încălzesc rapid? Toate aceste aparate folosesc rezistențe electrice care se încălzesc special, nu întâmplător.
Curentul electric trece printr-un fir sau o bandă cu rezistență mare, care se încinge și încălzește aerul sau obiectele din jur. Această transformare a energiei electrice în căldură se numește efect Joule.
- Unele materiale nu lasă deloc curentul să treacă
Materialele care opresc complet curentul se numesc izolatori. Exemple: plasticul, cauciucul, sticla uscată sau aerul. Ele au o rezistență extrem de mare. Tocmai de aceea, firele electrice sunt acoperite cu plastic: ca să nu ne electrocutăm.
- Conductori vs. izolatori
În electricitate, nu toate materialele se comportă la fel. Unele lasă curentul să treacă ușor, altele îl opresc aproape complet. Aici intervine diferența dintre conductori și izolatori, iar totul are legătură cu rezistența electrică.
Conductorii sunt materialele care au rezistență mică, adică permit curentului să circule ușor prin ele. Electronii se pot mișca liber, fără prea multe obstacole. De aceea, sunt folosiți pentru a face fire electrice, cabluri sau componente ale aparatelor:
- cupru (cel mai folosit în instalații electrice);
- aluminiu (mai ușor, dar puțin mai slab decât cuprul);
- argint (cel mai bun conductor, dar foarte scump).
Izolatorii sunt materialele care au rezistență foarte mare. Ele nu permit curentului să treacă sau îl blochează aproape complet. Tocmai de aceea sunt folosite pentru a proteja – să nu ne curentăm, să nu se scurtcircuiteze un aparat sau să nu sară curentul unde nu trebuie:
- plasticul (folosit pe cabluri, prize etc.);
- sticla;
- lemnul uscat;
- cauciucul.
- Rezistența se folosește și la protejarea circuitelor
În unele aparate electronice mici, găsim piese care se numesc tot „rezistențe” – niște componente cu benzi colorate. Ele sunt puse acolo intenționat, ca să limiteze curentul și să nu ardă piesele sensibile. Fără ele, circuitele s-ar supraîncălzi sau ar funcționa greșit.
- Rezistența unui fir poate crește dacă e prea cald
Când un fir electric se încălzește prea tare, atomii din interiorul lui încep să se miște mai repede. Asta face ca electronii (adică curentul) să se lovească mai des de ei, deci să treacă mai greu. Așadar, căldura poate crește rezistența și poate afecta funcționarea aparatelor.
- Argintul este cel mai bun conductor electric
Chiar dacă de obicei folosim cupru în fire, argintul conduce cel mai bine curentul. Dar nu se folosește pe scară largă, pentru că e scump. Cuprul este un bun compromis: conduce bine și e mult mai ieftin.
- Corpul uman are rezistență electrică
Da, și corpul nostru are o rezistență. În pielea uscată, poate ajunge și la 100.000 ohmi, dar dacă e umedă sau transpirată, rezistența scade foarte mult – de aceea curentul devine periculos în contact cu apa și nu e bine să umbli cu aparate electrice când ești ud.
- Există și materiale speciale fără rezistență – se numesc „supraconductori”
Supraconductorii sunt materiale care, la temperaturi extrem de joase, nu mai au deloc rezistență. Asta înseamnă că pot conduce curentul perfect, fără pierderi. Se folosesc în tehnologie de vârf, cum ar fi în laboratoare de cercetare, trenuri cu levitație magnetică sau imagistică medicală (RMN).
Rezistența electrică este ca o piedică pe care o întâlnește curentul atunci când circulă printr-un fir. Cu cât piedica e mai mare, cu atât curentul trece mai greu. Este important să înțelegi ce este și cum funcționează, mai ales că apare în toate lucrurile electrice din jurul nostru: becuri, calculatoare, încărcătoare etc.
Dacă știi ce este rezistența electrică și cum o măsori, ai făcut deja un pas important ca să înțelegi mai bine electricitatea și cum funcționează lumea modernă.
Leave a Reply