Resistans är det motstånd en elektrisk ström möter när den går genom ett material. Den mäts i ohm, med tecknet Ω. En ledare har resistansen 1 ohm om en spänning på 1 volt driver en ström på 1 ampere genom den. Resistansen beror på materialet, ledarens längd och area och dess temperatur. En komponent som tillverkas för att ha en bestämd resistans kallas motstånd eller resistor.
Ordet resistans används om egenskapen och ordet motstånd oftast om komponenten, men i vardagsspråk blandas de. Den här sidan reder ut båda. Du får se varför koppar används i ledningar, hur du räknar ut resistansen i en kabel och vad siffrorna på ett motstånd betyder.
Vad är ohm?
Ohm är SI-enheten för resistans och har fått sitt namn efter den tyske fysikern Georg Simon Ohm. Han beskrev 1827 sambandet mellan spänning, ström och resistans, det som i dag kallas Ohms lag. Definitionen följer direkt av lagen: 1 Ω = 1 V / 1 A.
Resistanser i elektronik varierar enormt. En kort kopparledning har några tusendels ohm, ett motstånd på ett kretskort kan ha allt från några ohm till flera miljoner. Därför används prefix:
| Skrivsätt | Utläses | Värde |
|---|---|---|
| 1 mΩ | en milliohm | 0,001 Ω |
| 1 Ω | en ohm | 1 Ω |
| 1 kΩ | en kiloohm | 1 000 Ω |
| 1 MΩ | en megaohm | 1 000 000 Ω |
På kretskort och i scheman skrivs värdet ofta med prefixet på decimalkommats plats. 4k7 betyder 4,7 kΩ och 2R2 betyder 2,2 Ω. Det minskar risken för fel om ett kommatecken försvinner vid tryckning.
Ohmtecknet Ω
Tecknet är den grekiska bokstaven omega. Det finns även ett separat ohmtecken i Unicode, U+2126, men det räknas som likvärdigt med den grekiska stora bokstaven omega (U+03A9) och ersätts ofta av den. I Windows får du fram Ω med Alt och 234 på det numeriska tangentbordet. I Word kan du skriva 2126 och trycka Alt+X.
Vad avgör en ledares resistans?
Fyra saker bestämmer hur stor resistansen blir: materialet, längden, tvärsnittsarean och temperaturen. De tre första sammanfattas i en enkel formel.
R = ρ × L / A
- ρ (rå) är materialets resistivitet i ohmmeter. Den anger hur bra materialet leder ström.
- L är ledarens längd. Dubbelt så lång ledare ger dubbelt så hög resistans.
- A är tvärsnittsarean. Dubbelt så tjock ledare, räknat i area, ger halva resistansen.
Vattenliknelsen fungerar även här. Ett långt och smalt rör bromsar vattnet mer än ett kort och brett.
Resistivitet för vanliga material
Tabellen visar resistiviteten vid 20 °C. Ju lägre värde, desto bättre ledare.
| Material | Resistivitet (Ω·m) | Används till |
|---|---|---|
| Silver | 1,59 × 10−8 | Kontakter, specialledare |
| Koppar | 1,68 × 10−8 | Elledningar i hus |
| Guld | 2,44 × 10−8 | Kontaktytor som inte får oxidera |
| Aluminium | 2,82 × 10−8 | Kraftledningar |
| Volfram | 5,60 × 10−8 | Glödtrådar |
| Järn | 9,70 × 10−8 | Sällan som ledare |
| Konstantan | 49 × 10−8 | Precisionsmotstånd |
| Nikrom | 110 × 10−8 | Värmeelement |
| Havsvatten | 0,21 | |
| Kisel | 2 300 | Halvledare |
| Glas | 1011 till 1015 | Isolatorer |
Silver leder bäst men är för dyrt för ledningar. Koppar är nästan lika bra och används därför i husets elinstallation. Aluminium leder sämre men väger bara en tredjedel så mycket. Därför hänger det i kraftledningarna mellan stolparna. Nikrom har hög resistans och tål värme, vilket gör det perfekt i värmeelement och brödrostar.
Räkna ut resistansen i en ledning
Med formeln kan du räkna ut hur stor resistans en kabel har och hur mycket spänning som går förlorad på vägen. Strömmen går både till apparaten och tillbaka, så ledningen räknas två gånger.
Räkna ut resistansen i en ledning
R = ρ × L / A vid 20 °C. Strömmen går både fram och tillbaka, så räknaren dubblar längden för spänningsfallet.
Exemplet som räknaren startar med är en kopparledning på 1,5 mm² och 20 meter, med en last på 10 A. Spänningsfallet blir knappt 4,5 V och ledningen avger omkring 45 W i värme. Därför ska långa skarvsladdar ha grövre area när de används för stora laster. Av samma skäl ska en kabeltrumma alltid rullas ut helt.
Resistansen ändras med temperaturen
I metaller ökar resistansen när det blir varmare, eftersom atomerna vibrerar mer och elektronerna krockar oftare med dem. För koppar ökar resistansen med ungefär 0,4 procent per grad. En kopparledning som värms från 20 till 70 grader får inte samma resistans som du räknat med, utan ungefär en femtedel högre.
Halvledare som kisel beter sig tvärtom: deras resistans minskar med temperaturen, eftersom värmen frigör fler laddningsbärare. Den egenskapen utnyttjas i termistorer av typen NTC, som används som temperaturgivare i allt från elementtermostater till bilmotorer.
Legeringen konstantan har en temperaturkoefficient som är nästan noll. Den behåller samma resistans oavsett temperatur och används därför i mätinstrument och precisionsmotstånd.
Supraledning: när resistansen försvinner
År 1911 kylde den nederländske fysikern Heike Kamerlingh Onnes kvicksilver till ungefär 4,2 kelvin, drygt 269 minusgrader. Resistansen försvann då helt. Fenomenet kallas supraledning och används i dag bland annat i magnetkameror på sjukhus.
Motståndet: komponenten med bestämd resistans
Ett motstånd (eller resistor) är en komponent som tillverkas för att ha en viss resistans. Det används för att begränsa strömmen, dela upp en spänning eller omvandla elektrisk energi till värme. Utan motstånd skulle en lysdiod brinna upp direkt och en förstärkare inte kunna ställas in.
Vanliga typer
- Kolfilmsmotstånd är billiga och vanliga i hobbyelektronik.
- Metallfilmsmotstånd har snävare tolerans och lägre brus.
- Trådlindade motstånd tål stora effekter och används i nätaggregat och bromsmotstånd.
- Ytmonterade motstånd sitter direkt på kretskortets yta och är ofta mindre än ett riskorn.
- Potentiometrar har ställbar resistans och sitter bakom volymratten i en äldre förstärkare.
- Ljuskänsliga motstånd och termistorer ändrar resistans med ljus respektive temperatur och används som givare.
Standardvärden: E-serierna
Motstånd tillverkas inte i alla tänkbara värden. De följer standardiserade serier där varje värde ligger ungefär lika många procent från nästa. I den vanliga serien E12 finns tolv värden per tiopotens: 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 och 82. Samma siffror återkommer sedan som 100, 120 och 150 i nästa tiopotens.
Behöver du ett värde som inte finns väljer du det närmaste eller kopplar ihop två motstånd. Hur resistanser adderas i serie och parallellt beskrivs på sidan om seriekoppling och parallellkoppling.
Färgkoderna
Små motstånd har inte plats för siffror. Värdet anges i stället med färgade ringar. Med fyra ringar anger de två första siffrorna, den tredje multiplikatorn och den fjärde toleransen. Läs av ditt motstånd med räknaren på sidan om färgkoder på motstånd.
Effekttålighet
Ett motstånd omvandlar elektrisk energi till värme. Det tål bara en viss effekt innan det blir för varmt. Vanliga hålmonterade motstånd är ofta märkta 0,25 W eller 0,5 W. Räkna alltid ut effekten med P = U × I och välj ett motstånd med marginal.
Konduktans: resistansens motsats
Konduktans är det omvända mot resistans och anger hur lätt strömmen går igenom. Den mäts i siemens med tecknet S, där 1 S = 1 / Ω. Enheten har fått sitt namn efter den tyske uppfinnaren Werner von Siemens. Konduktans är praktisk när man räknar på parallellkopplingar, eftersom konduktanserna där bara adderas.
Mäta resistans
Resistans mäts med en multimeter i läget Ω. Stäng alltid av strömmen först och lossa gärna komponenten från kretsen. Andra komponenter som sitter parallellt påverkar annars mätvärdet. Håll inte i båda mätspetsarna med fingrarna när du mäter höga resistanser, eftersom din egen kropp då kopplas in parallellt.
Vanliga frågor om resistans
Vad är skillnaden mellan resistans och motstånd?
Egenskapen heter resistans och mäts i ohm. Motstånd är oftast namnet på komponenten som har en bestämd resistans. I vardagligt tal används orden som synonymer.
Vad är enheten för resistans?
Ohm, med tecknet Ω. Tusen ohm skrivs 1 kΩ och en miljon ohm 1 MΩ.
Har vatten resistans?
Rent vatten leder ström dåligt. Det är salterna och mineralerna i vattnet som gör det ledande. Havsvatten leder därför betydligt bättre än dricksvatten, men båda leder tillräckligt bra för att el och vatten aldrig ska blandas.
Varför blir sladdar varma?
All ledning har resistans. Ström genom en resistans ger värme enligt P = R × I². En sladd som är för klen för strömmen den bär blir varm. Blir en sladd tydligt varm ska den bytas mot en grövre eller lasten minskas.
Källor
- Wikipedia: Electrical resistivity and conductivity (resistivitet och temperaturkoefficienter vid 20 °C)
- Wikipedia: Georg Ohm
- Wikipedia: Superconductivity
- Wikipedia: E series of preferred numbers
Senast uppdaterad