Опір електричного кола

Розрізняють опір електричного кола постійному струму (омічний опір) і опір електричного кола змінному струму (активний опір).

Рис. 1.1. Еквівалентна схема 1 кмдвопровідного електричного кола

Опір 1 км проводу постійному струму залежить від матеріалу проводу (питомого опору), діаметра проводу і температури.

Так, наприклад, опір мідних проводів менше, ніж сталевих.

Опір проводів з більшим діаметром менше опору проводів з меншим діаметром.

Опір будь-якого проводу при збільшенні температури збільшується.

Омічний опір 1 км проводу при температурі 20° С може бути розрахований по формулі

де p-питомий опір матеріалу проводу (для міді p=0,018; для сталі p=0,14).

Омічний опір 1 км проводу для будь-якої температури, відмінної від 20° С, може бути розрахований по формулі

де R_{t -} опір при даній температурі;

a - температурний коефіцієнт опору,

Для двопровідних електричних кіл отриману величину опору необхідно помножити на два.

Опір 1 км проводу змінного струму залежить, крім зазначених факторів, ще й від частоти струму. Опір змінного струму завжди більше, ніж постійному, внаслідок поверхневого ефекту, який як би зменшує корисну площу поперечного перерізу проводу.

Сутність поверхневого ефекту полягає в наступному. При проходженні змінного струму по проводу величина створеного струмом магнітного потоку увесь час змінюється, що приводить до появи в проводі ЕРС (електрорушійна сила) самоіндукції. Так як центральна частина проводу охоплюється більшим магнітним потоком, чим зовнішня, то ЕРС самоіндукції в центрі проводу більше, ніж у його зовнішніх шарах. Відомо, що ЕРС самоіндукції створює струм, що протидіє змінам основного струму. Так як в центрі проводу ЕРС самоіндукції більше, то й протидія основному струму в центрі проводу більше.

Таким чином, основний струм розподіляється по перетині проводу неоднаково: щільність струму в центральній частині в порівнянні із щільністю струму в зовнішніх шарах зменшується. Отже, центральна частина перетину проводу при змінному струмі корисно не використовується, тому опір проводу збільшується (у порівнянні з його опором постійному струму).

Так як із збільшенням частоти струму ЕРС самоіндукції збільшується, то поверхневий ефект, а отже, і опір проводу змінному струму зі збільшенням частоти збільшуються.

Залежність опору проводу змінному струму від частоти визначається формулою

де K1 – коефіцієнт, що враховує частоту струму (зі збільшенням частоти струму K1 збільшується).