Elektroniikan ja sähkötekniikan perusteissa törmää usein kahteen käsitteeseen: resistanssi ja resistiivisyys. Vaikka sanat kuulostavat samankaltaisilta ja liittyvät läheisesti toisiinsa, niiden merkitys on täysin eri. Katsotaan, mitä nämä käsitteet tarkoittavat ja miten ne liittyvät toisiinsa.
1. Mikä on resistanssi?
Resistanssi (\( R \)) kuvaa, kuinka paljon tietty kappale, esimerkiksi johtimen pätkä tai elektroninen komponentti, vastustaa sähkövirran kulkua. Yksikkö on ohmi (Ω), ja se määräytyy Ohmin lain mukaan:
\[ R = \frac{U}{I} \]
missä:
- \( R \) = resistanssi (Ω),
- \( U \) = jännite (V),
- \( I \) = virta (A).
2. Mikä on resistiivisyys?
Resistiivisyys (\( \rho \), rho) on materiaalin ominaisuus, joka kuvaa sen kykyä vastustaa sähkövirran kulkua. Se ei riipu johtimen muodosta tai koosta, vaan ainoastaan materiaalista ja lämpötilasta. Yksikkö on ohmimetri (Ω·m).
Resistiivisyys on hyödyllinen suure, koska sen avulla voidaan laskea johtimen resistanssi seuraavalla kaavalla:
\[ R = \rho \frac{L}{A} \]
missä:
- \( R \) = resistanssi (Ω),
- \( \rho \) = resistiivisyys (Ω·m),
- \( L \) = johtimen pituus (m),
- \( A \) = johtimen poikkipinta-ala (m²).
Esimerkkejä resistiivisyyksistä eri materiaaleille:
- Kupari: \( 1.68 \times 10^{-8} \) Ω·m
- Alumiini: \( 2.82 \times 10^{-8} \) Ω·m
- Rauta: \( 9.71 \times 10^{-8} \) Ω·m
- Lasi: \( 10^{10} – 10^{14} \) Ω·m (eriste)
3. Laskuesimerkki – 1,5 mm² kupari- ja alumiinijohto
Lasketaan 10 metrin pituisen 1,5 mm² kupari- ja alumiinijohtimen resistanssit.
Vaihe 1: Tiedot
\[ A = 1.5 \text{ mm}^2 = 1.5 \times 10^{-6} \text{ m}^2 \]
\[ L = 10 \text{ m} \]
Resistiivisyydet:
- Kupari: \( \rho_{Cu} = 1.68 \times 10^{-8} \) Ω·m
- Alumiini: \( \rho_{Al} = 2.82 \times 10^{-8} \) Ω·m
Vaihe 2: Resistanssin laskeminen
Kuparijohto:
\[ R_{Cu} = \rho_{Cu} \frac{L}{A} = (1.68 \times 10^{-8}) \times \frac{10}{1.5 \times 10^{-6}} \]
\[ R_{Cu} \approx 0.112 \text{ Ω} \]
Alumiinijohto:
\[ R_{Al} = \rho_{Al} \frac{L}{A} = (2.82 \times 10^{-8}) \times \frac{10}{1.5 \times 10^{-6}} \]
\[ R_{Al} \approx 0.188 \text{ Ω} \]
4. Yhteenveto – Resistanssi vs. Resistiivisyys
| Ominaisuus | Resistanssi (R) | Resistiivisyys (ρ) |
|---|---|---|
| Yksikkö | Ohmi (Ω) | Ohmimetri (Ω·m) |
| Kuvaa | Tietyn johtimen tai komponentin vastusta | Materiaalin ominaisuutta vastustaa sähkön kulkua |
| Riippuu | Materiaalista, pituudesta, poikkipinta-alasta, lämpötilasta | Vain materiaalista ja lämpötilasta |
Kun siis mietitään sähkövirran kulkua, resistanssi kuvaa tietyn kappaleen, esimerkiksi johtimen, vastusta, kun taas resistiivisyys kuvaa tietyn materiaalin ominaisuutta vastustaa sähkön kulkua.
Vastaa