Fysik

Resistans og konduktans

19. august 2020 af Mikkeldkdk - Niveau: A-niveau
Hej jeg sidder og arbejder med begreberne resistans og konduktans og har lidt svært ved at forstå forskellen på de to begreber.

I min lærebog står der følgende om konduktans: ledningsevnen eller konduktansen er et udtryk for er materiales evne til at lede en elektrisk strøm. Her indgår dimensionerne som længden af lederen, tværsnittet af lederen og konduktivitets konstanten.

I samme ombæring står der på næste side/emne om resistans/modstand. Inden for elektrotekniskes foretrækker vi at udtrykke et materiales evne til at lede en strøm ved ledningsevnens reciprokke værdi. Her indgår dimensionerne længde af lederen og tværsnitsarealet af lederen og rho.

Jeg har i mit arbejde ved siden af studiet før målt resistansen af forskellige ting, tag nu en temperatursensor, hvor den typisk ligger for en sensor der virker på 3 kilo ohm afhængig af temp. Mit problem er at jeg har svært ved at omsætte det jeg har arbejdet med, til det der står i lærerbøgerne når der bliver blandet tværsnitsarealer og længder ind.

Brugbart svar (0)

Svar #1
19. august 2020 af Eksperimentalfysikeren

Det, du har målt på, er en komponent. Det, som du har læst om, er egenskaber af et materiale.

En temperatursensor, er ofte udført som en metaltråd, hvis elektriske modstand varierer med temperaturen på en kendt måde.

En metaltråd har en elektrisk modstand, som kan måles med et ohmmeter. Tager man en metaltråd, der består af det samme metal og har samme tværsnitsareal som den første, men er dobbelt så lang, så har den den dobbelte modstand.

En metaltråd af samme materiale som den første og med samme længde, men med det dobbelte tværsnitsareal, har en modstand, der er det halve af den førstes.

Man kan udregne trådens modstand med formlen R = ρ L/A, hvor L er trådens længde, A er dens tværsnitsareal og ρ er en materialekonstant, der kaldes materialets resistivitet.

Nu til dags angives ρ normalt i Ω m. Det ser umiddelbart lidt mystisk ud, men det svarer til, at man har en "tråd", der er en terning med kantlængde på 1m. Man har så, at A = 1m2 og L=1m. Enheden for R skal være Ω, så enheden for ρ skal være Ωm, for at enhederne passer.

I min skoletid (for mere end 50 år siden) angav man ofte enheden for ρ som Ωmm2/m, så ρ var altså den gang modstanden i 1m lang tråd med tværsnitsarealet 1mm2.


Brugbart svar (0)

Svar #2
19. august 2020 af Eksperimentalfysikeren

I nogle tilfælde er man ikke så interesseret i et materiales resistans, men mere i hvor god en leder det er. Et eksempel er ledningsevnen i vand, hvori der er opløst et salt. Her laver man i princippet en måling af, hvor stor en strømstyrke man kan få mellem to elektroder, der har en fast spændingsforskel. Man kan have et par elektroder, der er anbragt som to modsatte sider i en terning, som fyldes helt med vandet. Man måler så strømstyrken og finder ledningsevnen som strømstyrke divideret med spændingsforskellen. Normalt vil ledningsevnen stige med stigende saltkoncentration.Den specifikke ledningsevne har enheden Ω-1m-1.

Ω-1 kaldes også for Siemens: S.


Brugbart svar (0)

Svar #3
19. august 2020 af peter lind

Der synes at være noget sammenblandet noget

Konduktans eller ledningsevnen er det reciprokke af modstanden altså G = 1/R

resistiviteten eller specifikkemodstand er σ=R*a/l hvor R er modstanden l er længden og a er tværsnitsarealet: det kan også skrives som R = σ*l/a

Konduktansen bliver så  G = 1/R = a/(σ*l)


Brugbart svar (0)

Svar #4
19. august 2020 af ringstedLC

Forskel: Alle materialer har en eller anden "indbygget modvilje", resistans mod at få strøm presset igennem sig. Nogle har en enorm resistans (isolatorer) og andre har en meget lille res. (ledere el. de såkaldte superledere). Derfor har alle materialer også en eller anden evne, stor eller lille til at lede strøm. Den evne er konduktans.

Der gælder:

\begin{align*} R=\text{resistans}\;&,\;G=\text{konduktans} \\ G &= \frac{1}{R}\Leftrightarrow R=\frac{1}{G} \\ \text{Enheder}:\\ S &= \frac{1}{\Omega}=\Omega^{-1}\;,\;S\;(\text{siemens}) \end{align*}

Altså jo større R, jo mindre G og omvendt.

Eksempel; en jernbaneskinne: Hvert eneste jernatom yder en modstand. Jo tykkere den er (tværsnitsareal), jo mere strøm kan der presses igennem "ad gangen", fordi atomerne så er parallelforbundne fra A til B. Det giver mindre resistans og større konduktans.

Jo længere den er, jo sværere bliver det at presse strømmen igennem den, fordi atomerne her er serieforbundne fra A til B. Det giver så større resistans og mindre konduktans.


Brugbart svar (0)

Svar #5
19. august 2020 af ringstedLC

Jeg tror, at du har forvekslet konduktans henholdsvis resistans, med konduktivitet og resistivitet:

\begin{align*} \text{Resistivitet}:\rho &= R\cdot \frac{A}{l} \;,\;A=\text{tv\ae rsnitsareal}\;,\;l=\text{l\ae ngde} \\ \text{Konduktivitet}:\kappa &= \frac{1}{\rho } \\ \end{align*}

hvor tv.-areal og længde altså indgår. Resistivitet er en materialeegenskab. Det er modstanden i en tråd af materialet på 1 m. med tv.-areal på 1 mm2 ved 20 Cº. Enheden er Ωm. Se mere: https://da.wikipedia.org/wiki/Elektrisk_resistivitet

Elektriske temperatursensorer kan være modstande, der er afhængige af temperatur. De har en temp.-koefficient (PTC/NTC ≈ pos./neg.) i modsætning til alm. modstande, der indenfor deres maksimale effekt er uafhængige af temperatur (TC = 0).


Svar #6
19. august 2020 af Mikkeldkdk

Jeg har lidt svært ved at forstå det der med den reciprokke værdi. Det med at resistans er givet ved ledningsevnens reciprokke værdi. Altså R = G^-1

Brugbart svar (0)

Svar #7
20. august 2020 af ringstedLC

#6: 

#1

En metaltråd har en elektrisk modstand, som kan måles med et ohmmeter. Tager man en metaltråd, der består af det samme metal og har samme tværsnitsareal som den første, men er dobbelt så lang, så har den den dobbelte modstand.

Lad os sige, at tråd1 har modstanden 2 Ω. Så har tråd2 modstanden 4 Ω. De trådes ledningsevne:

\begin{align*} G &= \frac{1}{R} \\ G_1 &= \frac{1}{2}\;\left ( \frac{1}{\Omega}=S \right )=0.5\text{ S} \\ G_2 &= \frac{1}{4}\;\left ( \frac{1}{\Omega}=S \right )=0.25\text{ S} \\ \frac{R_1}{R_2}=\frac{2}{4}=0.5& \Leftrightarrow \frac{G_1}{G_2}=\frac{0.5}{0.25}=2 \\ R_1=0.5\cdot R_2&\Leftrightarrow G_1=2\cdot G_2 \end{align*}

En dobbelt så god leder har en halvt så stor modstand. Det er konsekvensen af det reciprokke forhold.


Svar #8
24. august 2020 af Mikkeldkdk

Ja tak for svar alle sammen det hjallp lidt, men har ikke helt fået fat i forskllen på konduktansen og resistans, kan i ikke lige udpensle det lidt bedre hvor i ikke blander det med de reciprokke værdier ind


Brugbart svar (0)

Svar #9
25. august 2020 af Eksperimentalfysikeren

Det er ikke muligt at udelade reciprok værdi, fordi det er helt centralt.

Modstanden R = U/I. Konduktansen G=I/U. Altså er de reciprokke ud fra deres definitioner.


Skriv et svar til: Resistans og konduktans

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.