Resistanssi vs vastus
Aina kun jokin tekijä estää minkä tahansa halutun toiminnan, sanomme, että toimintaa vastustetaan. Koemme tämän tilanteen myös sähköpiireissä. Kun sähkövirta kulkee materiaalin läpi, se vastustaa virran virtausta. Tämä tunnetaan yksinkertaisesti sähköisenä resistanssina, ja vastuksen suuruus virran virtaukselle vaihtelee materiaalista toiseen.
Mitä on vastus?
Fysiikassa ja sähkötekniikassa resistanssi määritellään elementin napojen välisen potentiaalieron suhteeksi sen läpi kulkevaan sähkövirtaan. Se on sähkövarauksen siirtymisen vastustavien elementtien mitta. Yllä oleva määritelmä ilmaistaan matemaattisesti muodossa R=V/I, missä R on vastus, V potentiaaliero ja I sähkövirta. Resistanssin käänteisarvo määritellään materiaalin johtavuudeksi.
Resistanssi riippuu pääasiassa kahdesta tekijästä; elementin ja materiaalin geometria. Koska sähkövirta on jatkuvaa elektronien virtausta materiaalin läpi, johtimen leveys (halkaisija) vaikuttaa vastukseen, aivan kuten putken halkaisija määrää sen maksimivirtauksen.
Toinen tekijä on materiaali, erityisesti elektronikonfiguraatio ja materiaalissa olevien molekyylien tai ionien sitoutuminen. Kun potentiaaliero kohdistetaan elementin päihin, se toimii kuin paine-ero, joka kohdistetaan putken päihin. Elektronit viritetään korkeammalle energiatasoalueelle, jota kutsutaan johtavuuskaistaksi, ja elektronit sitoutuvat löyhästi atomien ytimiin sähkömagneettisten voimien avulla, mikä mahdollistaa elektronien suuremman liikkuvuuden. Jos materiaalit ovat metallisia, uloimmat elektronit ovat jo johtavuuskaistalla huoneenlämpötilassa, jolloin niistä tulee hyviä johtimia, joilla on pieni vastus. Rakenteessa olevissa kovalenttisesti sidoksissa olevissa materiaaleissa, kuten puussa, lasissa ja muovissa, on elektroneja tiukasti sidottuina ytimiin ja elektronien nostamiseen johtavuuskaistalle tarvittava energia on paljon metallia suurempi ja sen vastus on korkea. Materiaalin tarjoama resistanssin ominaisuus ilmaistaan materiaalin ominaisvastusmittauksena. Koska elektronien energia riippuu lämpötilasta, myös ominaisvastus riippuu lämpötilasta.
Tätä ominaisuutta käytetään myös materiaalien luokittelussa. Materiaaleja, joilla on pieni ominaisvastus, kutsutaan johtimiksi, ja materiaaleja, joilla on keskiresistanssi, tunnetaan puolijohteina ja materiaaleja, joilla on suuri resistiivisyys eristeinä.
Mikä on vastus?
Kiinteän elementin resistanssin tarjoama tärkeä ominaisuus on, että elementin läpi kulkee vakiovirta jatkuvalla potentiaalierolla. Siksi piirin läpi kulkevaa virtaa voidaan ohjata vastusten avulla, ja kun virta on vakio, potentiaaliero navoissa on vakio. Joten vastukset ovat minkä tahansa sähköpiirin yleisiä komponentteja. Vastukset valmistetaan eri materiaaleista erilaisilla toleransseilla moniin sovelluksiin.
Mitä eroa on vastuksen ja vastuksen välillä?
• Vastus on materiaalin ominaisuus vastustaa sähkövirran kulkua.
• Vastus on sähköpiirikomponentti, jolla on kiinteä resistanssiarvo ja jota käytetään ohjaamaan elementin läpi kulkevaa virtaa tai elementin potentiaalieroa.
