Или как да дефинираме електрическото съпротивление, без необходимост от духовна медитация.


В живота на хората непрекъснато изникват пречки от всякакво естество, възпрепятстващи нашето безпроблемно и максимално бързо движение напред. От неработещия банкомат и затварянето на любимия ни ресторант до преместването на най-добрия ни приятел в чужбина или неочакваното ни уволнение от работа, в нашето съзнание всичко това са препятствия, къде по-преодолими, къде не чак толкова.

Свикнали сме да гледаме на тях като нещо неестествено, но един по-дълбок анализ би разкрил, че житейското съпротивление, което срещаме, е не просто нормално, но и необходимо условие да постигнем растеж. Освен това далеч не сме единствените, които трябва да се срещат с определени “пречки” по пътя си.

Да не си мислите, че на електрическия ток му е по-лесно? Той също е принуден да търпи редица ограничения, които влияят на неговата сила и своеобразна скорост, което сигурно далеч не е приятно. Една от най-съществените величини, която оказва именно такъв тип въздействие, е електрическото съпротивление.

Понякога най-сложните на пръв поглед неща са изненадващо прости.


Представете си един ученик, който седи пред черната (или в по-съвременните варианти бяла) дъска под строгия взор на учителя си и се опитва да отговори на простичкия въпрос, който ще му донесе заветната и така блянувана тройка по физика: “Каква е мерната единица на електрическото съпротивление?”.

Естествено, мнозина от нас са изпитвали затруднения в тази необятна и доста абстрактна материя като малки, така че има сериозна вероятност да не дадем мигновен верен отговор на подобен въпрос, особено поставени в ситуация на психологически натиск. Съзнанието започва да се обърква, ученикът - да се стресира правопропорционално на преподавателското неудовлетворение, а решението продължава да не идва, колкото и всевишни сили да призоваваме на помощ. Но ако трябва да се уповаваме на собствени, а не божествени сили, то помните ли какво ни съветват всички психологически книги? Спри, игнорирай стресовите фактори и помисли.

В контекста на конкретния случай, ако ученикът беше чувал за този психологически трик, щеше с един дълбок напън да проникне в необятните дебри на подсъзнанието си, изпадайки в състояние на съвършена умствена медитация, и да чуе мъдър мистичен глас, който съзаклятнически му нашепва: “Омм, омм, омм”... Ако се е случило по този начин, има доста добър шанс клетникът да се спасил от лятна поправителна сесия. Защото дълбините на човешката психика са необятни и обикновено крият повече информация, отколкото предполагаме.

Ом, освен често употребявано медитационно междуметие в чисто лингвистичен смисъл, е и традиционната международно призната единица за измерване на електрическо съпротивление, бележеща се със символа “Ω”.

Токът сам по себе си представлява насочено движение на частици с електрически заряд, а съпротивлението е свойство, присъщо на материалите, което определя до каква степен те ще са “благоразположени” към преминаването на тока през тях. Традиционно с високо “благоразположение” (или научно казано “електропроводимост”) се ползват металите, в чиито външни атомни слоеве има голям брой свободни електрони, които могат да бъдат активирани и да спомогнат за интензивния трансфер на електроенергия.

Най-често употребяваните проводници в практиката са медта и алуминият

Съществуват и далеч по-електропроводими метали - например среброто - които обаче са и много по-скъпи, следователно неефективни в икономическо отношение. Като примери за предмети с ниска електро- и топлопроводимост могат да се дадат пластмасата, стъклото и др.

Важно е да се отбележи, че електрическото съпротивление е присъщо на всички материали, но в различна степен. Логично, “по-благоразположените” към токовото движение като медта имат по-ниско съпротивление и обратно: стъклото има много високо. В света на науката тази способност на отделните материали се нарича специфично електрическо съпротивление (ρ) и се измерва с единицата Ω/m (ом за метър).

Съпротивлението (R), заедно с големината на тока (I) и неговото напрежение (U), са трите му фундаментални характеристики.

Без тях разбирането на всичко останало, свързано с него, би било невъзможно. Зависимостта между тях бива открита от баварския учен Георг Ом, който ги дефинира математически и смислово едно чрез друго. И до днес в съзнанието ни отеква небезизвестният “Закон на Ом”, който се състои точно от тези три елемента и традиционно се използва за изчисляване на електрическо съпротивление на даден материал при линейна зависимост между напрежението и силата на тока.

Самият Георг Ом остава в историята като брилянтен учен, който въпреки липсата на формално научно образование (обучаван е предимно вкъщи, от баща си), провежда редица основополагащи експерименти в областта на електричеството, на базата на които се ражда и прословутият му и най-популярен закон, носещ неговото име.

Първоначално, подобно на повечето големи и променящи статуквото открития, тезите му биват отхвърлени от съвременниците му, като са признати едва няколко десетилетия по-късно. Интересен факт е, че въпреки безспорните си постижения в електротехниката, то той оставя следа и в други сфери, написвайки наръчник по геометрия и някои трудове на акустична тема, учудващо проникновени за времето си.

Но да се върнем на закона, благодарение на който името Георг Ом присъства във всеки един съвременен учебник по физика. Приблизителната формулировка на основната му идея би звучала по следния начин:

“В еднородна система големината на тока и напрежението са правопропорционални помежду си и обратнопропорционални на съпротивлението”,

от което следва, че със същия успех можем да използваме закона на Ом, за да изчислим и останалите два параметъра. Математически, в най-общия си вид формулата изглежда по следния начин:

R (съпротивление, измерено в омове - Ω) = U (напрежение, измерено във волтове - V) / I (големина на тока, измерена в ампери - A)

Днес законът на Ом намира широко приложение в практиката при дефиниране на статичните елементи в различните електрически вериги, равнището на електрически ток в дадена система, волтовите излишъци и спадове - все параметри с изначално голямо значение за правилното и безопасно функциониране на всичко, свързано с електричеството. Да си представим, че в система с протичащ постоянен ток (DC) се установи, че общото му равнище е спаднало, то по логиката на закона следва, че или напрежението се понижило правопропорционално на големината на тока, или съпротивлението е нараснало, което може да е индикация за разхлабени връзки, корозия или повредени електрически компоненти в системата.

Както вече знаем, в практиката съществуват два вида ток: постоянен (DC), който не се изменя по посока и големина във времето, и променлив (AC), при който споменатите величини се променят периодично. Защо тогава дадохме пример с прав, а не с променлив ток? Е, краткият отговор е, че структурите с променлив ток са традиционно по-сложни и зависещи от повече променливи, като не могат да се дефинират с висока прецизност единствено и само чрез електрическо съпротивление и напрежение, а е необходимо да се вземат предвид и фактори като капацитет и индукция например.

Съпротивлението, подобно на големината на тока и неговото напрежение, може да се измери количествено чрез уред, наречен омметър.

А ако искате да измерите и трите величини с едно-единствено устройство, то определено се нуждаете от мултиметър. А ако пък сте усвоили до съвършенство закона на Ом, то можете да измерите съпротивлението без нито един от тези уреди, стига да разполагате с волтметър (отчитащ напрежението) и амперметър (отчитащ големината на тока), като просто разделите числовата стойност на първия уред с тази на втория, като отчетете потенциалната разлика в представянето на стойностите (дали ще са мега-, кило- или просто стандартни ампери / волтове).

Бонус факт: ако случайно се чудите има ли измервателна единица, противоположна на ома, и коя е тя, то отговорът е да, съществува, и се нарича сименс (S). Това е единицата за електрическа проводимост (G), която е в тясна математическа зависимост със съпротивлението.

За да не се отклоняваме от предварително заложените цели на текста, а именно краткост, простота и яснота, ще спрем дотук с изложението, но от все сърце ще ви приканим да не спирате дотук и да си обогатите знанията по темата в по-задълбочени научни детайли самостоятелно. Физичните постулати на Георг Ом заслужават вниманието ви и ви предоставят шанс да научите нещо интересно и значимо, изразявайки индиректно уважението си към делото на големите световни гении, един от които безспорно е той.

А ако ние сега бяхме натоварени със задачата да формулираме собствено житейско мото на база закона на Ом, което няма нищо общо с електричеството, но действа безотказно в сложни житейски ситуации (като изпит пред черна дъска например), то постулатът би звучал приблизително така - не се съпротивлявай, бъди дзен и в случай на неприятности, спри, поеми си въздух и само си повтаряй “Ом, ом, ом”. Действа безотказно!