Takistus
Takistuseks nimetatakse juhi omadust avaldada elektrilaengute liikumisele takistavat mõju. Takistuse mõõtühikuks on oom- Ω
Objekti (näiteks elektrijuhtme) takistus sõltub selle mõõtmetest ja materjalist ja on arvutatav järgmise valemiga:
R=ρ*L/S kus L on juhi pikkus mõõdetuna meetrites, S on juhi läbilõike pindala mõõdetuna ruutmeetrites ja ρ on materjali eritakistus mõõdetuna oom-meetrites (Ω·m).
Olulised järeldused eelmisest valemist:
1. Mida pikem on juhe, seda suurem on selle takistus.
2. Mida suurem on juhtme ristlõige, seda väiksem on selle takistus.
Kõrvaloleval pildil kujutab takistust R turbiin.
Vee voolu kiirus torus - (I- amper)
Veetoru sissevoolu ja väljavoolu kõrguste vahe - potentsiaalide vahe V volt.
Nendele mõlemale avaldab vastumõju R takistus.
Kõik need kolm on omavahel seotud. Igal elektriseadmel on oma takistus- mida suurem on vee voolu kiirus, seda kiiremini turbiin ringi käib. Mida suurem on veehoidla sisse- ja väljavoolu vahe, seda suurem on vee surve ja seda kiiremini turbiin ringi käib. Mida suurem on turbiini mass, seda raskem on teda ringi ajada.
Siit etteruttavalt ka üks elektrotehnika põhi valemeid-
Ohmi seadus- P = U x I ja U = I x R
Takistuse arvutamine
Takistuse arvutamiseks tuleb esmalt kindlaks teha, kuidas on tarbiad vooluringi ühendatud. Seda saab teha kas jadaühendusena või rööpühendusena.
Jadaühenduse korral on juhid omavahel ühendatud järjestikku (vaata parempoolset joonist).
Kui juhid takistustega R1 ja R2 ja R3 on jadaühenduses, siis on neil ühesugune voolutugevus: l = l1 = l2. Jadamisi ühendatud juhtide kogutakistus võrdub nende takistuste summaga: R = R1 + R2 +R3. Vastavalt Ohmi seadusele I = U / R ehk U = I x R.
Viimase valemi abil võime leida pinge vooluahelas (jada otstes) või arvutada pinge iga üksiku juhi otstel. Seejuures kogupinge jada otstel on võrdne juhtide otstele rakendatud pingete summaga: U = U1 + U2 + U3
Jadaühenduse puuduseks on asjaolu, et katkestuse puhul jäävad kõik tarbijad toiteta. (näiteks jõulutuled)
Tähelepanekud jadaühenduse kohta:
Kõikides tarbijates ühesugune vool.
I=I1=I2=I3
Vooluallika pinge jaguneb jadalülitusse ühendatud elementide vahel võrdeliselt nende takistusega. Mida suurem on elemendi takistus, seda suurem on temale langev osapinge ehk nn. pingelang. Tarbijatele langevate osapingete summa võrdub vooluallika pingega.
U=U1+U2+U3
Ahela kogutakistus on võrdne takistite takistuse summaga.
R=R1+R2+R3
Võimsus võrdub jadamisi ühendatud takistite võimsuste summaga.
P=P1+P2+P3=U1xI+U2xI+U3xI
Näide:
Olgu meil jadaühendus, kuhu on ühendatud 30V toiteallikas ja tarvitid takistusega 10Ω ja 20Ω. Kui suured on tarvititele langevad pinged.
Selleks peame leidma kui suur on läbiv vool:
R = R1 + R2 = 10 + 20 = 30Ω
I = U/R = 30/30 = 1A
Nüüd saame leida tarbijate pinge:
U1 = I*R1 = 1*10 = 10V
U2 = I*R2 = 1*20 = 20V
Rööpühenduse korral (vaata parempoolset joonist) on rööbiti ühendatud juhtide kogutakistuse pöördväärtus võrdne juhtide takistuste pöördväärtuste summaga:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Seejuures voolutugevus vooluringi hargnemata osas on võrdne rööpühenduses juhtide voolutugevuste summaga: l = l1 + l2. Kasutades eespool saadud Ohmi seaduse teisendust U = I x R, võime arvutada pinge vooluringi hargnemata osas või iga juhi otstel. Viimasest selgub, et rööbiti ühendatud kõigi juhtide otstel on pinge sama väärtusega: U = U1 = U2= U3
Tähelepanekud rööpühenduse kohta:
Kõigil tarbijatel on ühesugune pinge.
U = U1 = U2 = U3
Kogu voolutugevus sõltub üksikute harude voolutugevusest.
I = I1 + I2 + I3
Kogutakistuse pöördarv võrdub harude takistuste pöördarvude summaga.
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
Ahela kogutakistus on:
R = 1/(1/R1 + 1/R2 + 1/R3)
Näide:
Olgu meil rööpühendus, kus on pingeallikas 30V ja tarvitid takistusega 10Ω ja 20Ω. Leiame kogutakistuse ja voolutugevused.
1/R = 1/R1+1/R2 = 1/10 + 1/20 = 2+1/20 = 2/20 Ehk R= 20/3 = 6,67Ω
Takistitele langevaid osavoolusid arvutame Oomi seaduse abil:
I1 = U/R1 = 30/10 = 3A
I2 = U/R2 = 30/20 = 1,5A
Seega koguvool on:
I = I1+I2 = 3+1,5 = 4,5A või I = U/R = 30/6,67 = 4,5A
