За наявності електричного струму у провідниках вільні електрони, стикаючись з іонами кристалічної решітки, відчувають протидію своєму руху - опір кола. Згідно із законом Ома для ділянки кола / = U/R, звідки R = U/I. За одиницю опору взято опір такої ділянки кола, у якій встановлюється струм в 1 А за напруги в 1 В:

Більшими одиницями опору є кілоом (кОм): 1 кОм = 10³ Ом; мегаОм (МОм): 1 МОм = 10⁶ Ом.

У підрозділі 2.4 було отримано формулу, що виражає залежність опору від геометрії і властивостей матеріалу провідника:

Здійснюючи перетворення формули (2.12), отримаємо

За визначенням, питомий опір р чисельно дорівнює опору провідника довжиною 1 м, площею поперечного перерізу 1 м² при температурі 20 °С.

Одиниця питомого опору - Ом ■ м. Значення р для металів за такої одиниці дуже мале. Тому для зручності розрахунків поперечний переріз провідника визначають у квадратних міліметрах. Тоді одиницею р буде Ом ■ м²/м. Значення питомих опорів деяких матеріалів наведено в табл. 2.1.

Розраховуючи електричні кола, іноді зручніше користуватися не опором, а зворотною величиною, тобто електричною провідністю:

Одиницею вимірювання електричної провідності є сіменс (См):

Таблиця 2. Т Питомий опір деяких матеріалів

Елементи електричного кола, які характеризуються опором R, називають резисторами. Вони можуть бути дротяними і недротяними. Дротяні резистори виготовляють з матеріалів з великим питомим опором.

Резистори є найпоширенішими елементами радіоелектронної апаратури. Зокрема, їх застосовують у схемах дільників напруги, як додаткові опори і шунти у вимірювальних приладах.

Резистор призначений для поглинання електричної енергії та розподілу її між іншими елементами. Цей прилад створений на основі електропровідних матеріалів із нормованим постійним або регульованим активним опором, що використовується в електричних ланцюгах для забезпечення необхідного розподілу струмів і напруг між окремими ділянками ланцюга.

Розрізняють резистори загального і спеціального призначення. За характером зміни опору є резистори постійного опору, змінного опору й резистори зі спеціальними властивостями.

На рис. 2.6 зображено приклади резисторів.

Діапазон величин опору резисторів загального призначення варіюється від 10 Ом до 10 МОм. Номінальні потужності розсіювання - від 0,125 до 100 Вт. За матеріалом, з якого виготовляють резистивний прошарок, розрізняють резистори: дротяні, фольгові й недротяні.

Промисловість випускає різні типи резисторів з номінальним опором від часток Ом до тераом ТОм (10¹² Ом).

Резистори зі спеціальними властивостями мають здебільшого нелінійні вольт-амперні характеристики (ВАХ). До них належать варистори, опір яких залежить від прикладеної напруги, терморезистори, опір яких залежить від температури, магніторезистори і фоторезистори, опір яких залежить відповідно від магнітного поля і світлового потоку. Вони призначені для приладів автоматики, вимірювальних ланцюгів автоматичного регулювання та стабілізації струмів і напруг.

Маркування резистора, яке ставлять на корпусі, найчастіше складається з таких елементів: тип резистора, номінальна потужність, номінальний опір, допуск і дата виготовлення. Наприклад: Р1 - 46 Вт 47кОм +10 %.

Номінальний опір позначають цифрами з одиницями вимірювання: Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм.

Подеколи номінали та допуски маркують на корпусі спеціальним букве-но-цифровим кодом. Перші три знаки цього коду - це номінал, літери Е, К, М, Г, Т - одиниці вимірювання, тобто Ом, кОм, МОм, ГОм, ТОм відповідно. Ці літери розміщаються після номіналу або замість коми. Четвертий знак коду (літера) - відповідає допуску. Наприклад: ЗЕОИ - 3,0 Ом ± 5 %; К10 - 0,1 кОм; 5М1В - 5,1 МОм + 20 %.

Маркування резисторів змінного опору найчастіше складається з букв РП або СП; цифри, яка вказує на матеріал резистивного прошарку (3 - тонкий композиційний матеріал; 4 - об'ємний композиційний матеріал; 5 - дротяні); числа - номера розробки; літери - конструктивний варіант (а - одинарний для об'ємного монтажу; б - одинарний для друкованого монтажу; в - одинарний із вимикачем для об'ємного монтажу; г - одинарний із вимикачем для друкованого монтажу); номінальної потужності розсіювання, номінального опору та допуску, а також літери - типу функціональної характеристики.

Наприклад: СПЗ - 4а - 0,5Вт - 4700 Ом ± 20 % - А. Це резистор змінний, виготовлений із тонкого композиційного прошарку з номером розробки 4 для одинарного об'ємного монтажу з номінальним опором 4,7 кОм, допуском ± 20 % та з функціональною характеристикою типу А.

Резистор також маркують шляхом нанесення кольорових кілець або смуг на корпусі біля одного із його виводів.

Для зміни електричного опору і, відповідно до пропорційної зміни струму в ланцюзі (за законом Ома) використовують реостат. Цей прилад зазвичай виготовляють із дроту різного опору, намотаного на ізольований каркас. Повзунок або важіль реостата ставлять у певне положення, в результаті чого в ланцюзі встановлюється потрібний опір. На рис. 2.7 зображено два типи дротяних реостатів.

Відповідно до формули (2.12), довгий провідник малого поперечного перерізу створює великий опір струму. Короткі провідники великого поперечного перерізу - малий опір. Провідники однакових довжини і перерізу, але виготовлені з різних матеріалів, проводитимуть струм по-різному.

Температура провідника також впливає на його опір. Із підвищенням температури опір металів збільшується, а опір рідин зменшується. Тільки опір деяких спеціальних металевих сплавів (як-от манганін, константан, нікелін) зі збільшенням температури майже не змінюється.

Отже, ми бачимо, що електричний опір провідника залежить від довжини, поперечного перерізу, матеріалу й температури провідника.

Порівнюючи опір провідників із різних матеріалів, потрібно брати для кожного зразка однакові довжину і переріз. Тоді ми зможемо зробити висновок про те, який матеріал краще проводить електричний струм.

Із табл. 2.1 видно, що дріт зі сталі довжиною 1 м і перерізом 1 мм² має опір 0,13 Ом. Щоб отримати 1 Ом опору, потрібно взяти 7,7 м такого дроту.

Найменший питомий опір має срібло: 1 Ом опору можна отримати, якщо взяти 62,5 м срібного дроту перерізом 1 мм². Срібло - найкращий провідник, однак через велику вартість його масове застосування є неможливим.

Після срібла в таблиці йде мідь: 1 м мідного дроту перерізом 1 мм² має опір 0,0175 Ом. Щоб отримати опір в 1 Ом, потрібно взяти 57 м такого дроту.

Хімічно чисту, отриману шляхом рафінування мідь повсюдно застосовують в електротехніці для виготовлення проводів, кабелів, обмоток електричних машин і апаратів. Як провідники широко використовують також алюміній і залізо.

Розглянемо приклади визначення параметрів провідників для електротехнічних цілей.

Приклад 2.1. Визначити опір 200 м стального дроту перерізом 5 мм².

Розв'язання. R = р · І/S = 0,13 ■ 200/5 = 5,2 Ом.

Приклад 2.2. Обчислити опір 2 км алюмінієвого дроту перерізом 2,5 мм².

Розв'язання. R = р · І/S = 0,03 ■ 2000/2,5 = 24 Ом.

За формулою опору можна легко визначити довжину, питомий опір і переріз провідника.

Приклад 2.3. Для радіоприймача необхідно намотати опір у 30 Ом із нікелінового дроту перерізом 0,21 мм². Визначити необхідну довжину дроту.

Приклад 2.4. Визначити переріз ніхромового дроту довжиною 20 м, якщо його опір дорівнює 25 Ом.

Приклад 2.5. Дріт перерізом 0,5 мм² і довжиною 40 м має опір 16 Ом. Визначити матеріал дроту.

Це матеріал з підручника "Електротехніка та основи електроніки" Гуржій 2020