Weerstand
Elektrische weerstand is de elektrische eigenschap van materialen om de doorgang van elektrische stroom te bemoeilijken en te verstoren. Vloeit door een materiaal een elektrische stroom, dan gebeurt dit niet ongehinderd, er is energie voor nodig: de stroom ondervindt een zekere weerstand (Engels: resistance).
Een elektronische component die wordt ingezet voor zijn elektrische weerstand heet eveneens weerstand (Engels: resistor).
De wet van Ohm
De natuurkundige Ohm heeft ontdekt, dat bij constante temperatuur de stroomsterkte in een geleider evenredig toeneemt met de aangelegde spanning. Voor een geleider geldt dus:
Deze constante verhouding noemde Ohm de weerstand van de geleider met als symbool R.
In formulevorm kunnen we voor weerstand noteren:
De weerstand wordt uitgedrukt in Ω. Als bij een spanning van 1 V er een stroom loopt van 1 A dan is de weerstand 1 Ω.
Geleiding
Geleiding is een andere manier om de weerstand aan te geven. De geleiding met als symbool G, is dus omgekeerd evenreding met de weerstand R, zodat geldt:
Als naam voor de eenheid van geleiding is de siemens, afgekort S, gekozen. Een weerstand van 10 Ω bezit dus een geleiding van 0,1 S.
Specifieke weerstand en specifieke geleiding
Onder de specifieke weerstand verstaan we de weerstand van een geleider met een lengte van 1 m en een doorsnede van 1 m2.
Symbool ρ, spreek uit rho.
We zullen nu nagaan welk verband er bestaat tussen specifieke weerstand ρ en de weerstand R van een geleider met een willekeurige lengte l en de doorsnede A.
Fig. 1
In figuur 1 is de weerstand van de kubus gelijk aan de specifieke weerstand (l = 1m en A = 1 m2). Passen we op de kubus de wet van Ohm toe dan volgt:
of in letters:
Substitutie van 
en 
geeft voor ρ:
Nu is 
zodat Eq over gaat in:
Met R in Ω, A in m2 en l in m vinden we dat ρ wordt gemeten in:
Hieruit volgt de formule voor de weerstand van een geleider:
De specifieke weerstand wordt ook wel soortelijke weerstand genoemd. In tabel 1 wordt de specifieke weerstand van de meest gebruikte weerstands- en geleidermaterialen, bij een temperatuur van 293 K (20°C) vermeld.
| Materiaal | Specifieke weerstand bij 293 K | Specifieke geleiding bij 293 K | Temperatuurscoëfficient α | ||
|---|---|---|---|---|---|
| ρ in Ωm | ρ in Ωmm2/m | γ in S/m | γ in Sm/mm2 | ||
| Metalen | |||||
| aluminium | 0,028 ×10-6 | 0,028 | 35,7×106 | 35,7 | 0,0046 |
| koper | 0,0175.10-6 | 0,0175 | 57,1×106 | 57,1 | 0,0038 |
| kwik | 0,95×10-6 | 0,95 | 1,05×106 | 1,05 | 0,0009 |
| lood | 0,21×10-6 | 0,21 | 4,8×106 | 4,8 | 0,0037 |
| nikkel | 0,11 ×10-6 | 0,11 | 9,1×106 | 9,1 | 0,0045 |
| platina | 0,098×10-6 | 0,098 | 10,2×106 | 10,2 | 0,0039 |
| tin | 0,11×10-6 | 0,11 | 9,1×106 | 9,1 | 0,0045 |
| wolfram | 0,055×10-6 | 0,055 | 18,2×106 | 18,2 | 0,0048 |
| ijzer | 0,12×10-6 | 0,12 | 8,3×106 | 8,3 | 0,0047 |
| zilver | 0,016×10-6 | 0,016 | 62,5×106 | 62,5 | 0,0037 |
| zink | 0,063×10-6 | 0,063 | 16×106 | 16 | 0,0039 |
| Legeringen | |||||
| constantaan | 0,48 ×10-6 | 0,48 | 2,1×106 | 2,1 | 0,00002 |
| isabelline | 0,5×10-6 | 0,5 | 2×106 | 2 | 0,00002 |
| kanthal | 1,45×10-6 | 1,45 | 0,7×106 | 0,7 | 0,00006 |
| manganine | 0,42×10-6 | 0,42 | 2,38×106 | 2,38 | 0,00002 |
| nikkeline | 0,43×10-6 | 0,43 | 2,32×106 | 2,32 | 0,00024 |
| Overig | |||||
| koolstof | 100×10-6 | 100 | 0,01×106 | 0,01 | -0,0003 tot -0,0008 |
Specifieke geleiding
De omgekeerde (reciproke) waarde van de specifieke weerstand noemt men de speciefiek of soortelijke geleiding met het symbool γ (spreek uit gamma).
In letters:
De specifieke geleiding wordt uitgdrukt in:
Invloed van de temperatuur op de weerstand
De weerstand van nagenoeg alle stoffen is afhankelijk van de temperatuur. In het algemeen treedt bij een temperatuur stijging bij metallische geleiders een toename van de weerstand op.
De weestandstoename is binnen bepaalde temperatuurgrenzen, praktisch evenredig met de temperatuursstijging.
In enkele gevallen neemt de weerstand af bij temperatuurtoename. Dit doet zich onder andere voor bij koolstof, silicium en tellurium.
Temperatuurcoëfficiënt
Onder de temperatuurcoëfficiënt vertstaat men de weerstandsverandering per kelvin temperatuurverandering en per ohm weertsand. (symbool α, spreek uit alpha)
In een formule uitgeschreven wordt dat dan:
Na een temperatuursverandering wordt de nieuwe weerstandswaarde:
Herleidt krijgen we dan:
