Potentiaali ja jännitehäviö
Piirin potentiaali V ilmaisee virtapiirin pisteiden
jännitteet sovittuun nollapotentiaaliin nähden. Potentiaalitarkasteluissa jokin
virtapiirin pisteen potentiaali sovitaan nollaksi eli piste maadoitetaan. Tämän
pisteen potentiaali on V = 0 V.
Jos virtapiirin kaksi eri pistettä maadoitetaan, näiden
pisteiden välillä ei ole jännitettä. Jos näiden pisteiden väliin on kytketty
esim hehkulamppu, sen läpi ei kulje sähkövirtaa ja lamppu ei valaise. Virtapiirissä
pisteiden B ja A välinen jännite UBA on näiden pisteiden
potentiaalien erotus eli potentiaaliero:
UBA = VB – VA
Potentiaali muuttuu virtapiirissä jännitelähteiden ja
komponenttien kohdalla: kun kuljetaan sähkövirran suunnassa, potentiaali kasvaa
paristoissa ja alenee lampuissa. Kirchoffin 2. lain mukaan suljetussa
virtapiirissä potentiaalimuutosten summa on nolla. Tämä johtuu siitä, että
virtapiiriä kierrettäessä palataan takaisin kohtaan A.
Resistiivisyys
Metallilangan resistanssi riippuu langan materiaalista ja se
saadaan yhtälöstä
R = ρ l/A
jossa ρ on aineen resistiivisyys, l langan pituus ja A
langan poikkipinta-ala. Resistiivisyys kuvaa aineen kykyä vastustaa sähkövirran
kulkua. Kullakin materiaalilla on sille ominainen resistiivisyys. Hyvän sähköjohteen
resistiivisyys on pieni ja hyvä eristeen resistiivisyys suuri. Resistanssi on
laitteen tai johtimen ominaisuus, ja resistiviisyys on tietyn materiaalin
ominaisuus. Resistiivisyyden yksikkö on 1 Ωm.
Lämpötilan vaikutus resistanssiin
On mahdollista valmistaa vastuksia, joiden resistanssi
riippuu lämpötilasta, valon määrästä tai esim jonkin voiman aiheuttamasta
jännityksestä. Resistanssin muutos voikin olla lämpömittarin tai valaistus- ja
voimamittarin toiminnan fysikaalinen perusta.
Aineita, joiden resistiivisyyden lämpötilakertoimet ovat
suuret, voidaan käyttää lämpötilan mittaukseen. Lämpötilan muuttuessa
virtapiirin resistanssi muuttuu, mikä muuttaa piirissä kulkevaa sähkövirtaa. Ampeerimittarin
asteikko kalibroidaan näyttämään lämpötilaa.
Resistiivisyyden lämpötilariippuvuutta kuvaa yhtälö
ρ = ρ20 (1 + α∆T)
missä ρ on metallilangan resistiivisyys lämpötilassa T, ρ20
saman langan resistanssi lämpötilassa 20 ° C = 293 K ja ∆T = T – 293 K.
Kerroin α on resistiivisyyden
lämpötilakerroin ja sen yksikkö on 1/K.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti