Kas ir pretestība?

Elektrotehnikā pretestība ir mērs, kādā ķēde iebilst pret elektrības plūsmu. Visiem materiāliem ir zināma elektriskā pretestība, kas izraisa enerģijas zudumu siltuma veidā un samazina strāvas plūsmu. Līdzstrāvas (DC) gadījumā pretestība ir tāda pati kā pretestība un ir atkarīga tikai no materiāliem, no kuriem ķēde ir izgatavota. Tomēr maiņstrāvai (AC) pretestību var veicināt divi papildu faktori: kapacitāte un induktivitāte. Tos kopā sauc par pretestību, kas ir pretestības mērs strāvas izmaiņām, kas ir atkarīgas no tās frekvences un ķēdes sastāvdaļām.

Maiņstrāva pastāvīgi maina virzienu un dara to noteiktā frekvencē, ko mēra hercos (Hz) vai ciklos sekundē. Parasti elektrība tiek piegādāta ar 50 vai 60 Hz frekvenci, taču to var mainīt īpašiem lietojumiem. Frekvenci var attēlot kā vilni osciloskopā strāvas vai sprieguma izteiksmē, un attālums no smailes līdz virsotnei atspoguļo pilnu ciklu. Reaktīvās pretestības pakāpe ķēdē ir atkarīga no maiņstrāvas padeves frekvences. Precīzāk, kapacitatīvā pretestība samazinās, palielinoties frekvencei, bet induktīvā pretestība palielinās.

Kapacitatīvā reakcija
Kondensators ir ierīce, kas var uzglabāt elektrisko lādiņu un vēlāk to atbrīvot. Tas parasti sastāv no nevadoša materiāla vai izolatora, kas iestiprināts starp divām metāla plāksnēm. Kā daļa no ķēdes tas ļauj uzkrāties lādiņam izolatorā un efektīvi uzglabā enerģiju elektriskajā laukā. Palielinoties lādiņam, strāva tiek samazināta. Pēc noteikta laika kondensators vairs nespēs absorbēt lādiņu, un strāva samazināsies līdz nullei, un tad tas izlādēsies, radot elektronu plūsmu pretējā virzienā.

Tomēr, ja maiņstrāvas frekvence ir augsta, strāva mainīs virzienu īsākā laikā, nekā nepieciešams, lai kondensators “uzpildās”. Tā kā cikla sākumā strāva ir maksimālā, augstfrekvences maiņstrāvas padevi praktiski neietekmēs kondensators. Turpretim, ja frekvence ir zema, tas ļaus kondensatorā uzkrāties lādiņam, izraisot strāvas samazināšanos pirms nākamā cikla. Kondensatori tiek izmantoti daudzās populārās ierīcēs un sīkrīkos, tāpēc kapacitatīvā pretestība parasti ir svarīgs pretestības faktors.

Induktīvā reakcija
Induktivitāte ir tendence mainīgai strāvai, kas plūst caur vadu, inducēt pretēju strāvu tuvējā vadītājā. Tas notiek tāpēc, ka mainīga elektriskā strāva rada mainīgu magnētisko lauku, kas savukārt liek elektroniem plūst jebkurā vadošā materiālā tā diapazonā. Kad vads tiek uztīts spolē, tas veido induktors un pats par sevi izraisīs pretēju elektronu plūsmu jeb elektromotora spēku (EMF). Inducētā EML spriegums palielinās līdz ar barošanas sprieguma izmaiņu ātrumu, tāpēc, palielinot maiņstrāvas frekvenci, palielināsies induktīvā pretestība. Tāpat kā kondensatori, arī induktori ir parasti izmantotie komponenti.

Kondensatori un induktori kombinācijā
Ja ķēdē ir abas ierīces, efekti ir atkarīgi ne tikai no maiņstrāvas frekvences, bet arī no tā, kā tās ir pievienotas. Ja kondensators un induktors ir savienoti virknē, strāva sākotnēji palielinās ar frekvenci, sasniedzot maksimumu noteiktā punktā, ko sauc par rezonanses frekvenci, un pēc tam samazinās. Ja tie ir savienoti paralēli, strāva samazinās ar pieaugošu frekvenci, līdz tiek sasniegts punkts, kurā neviena neplūst. Pēc šī punkta plūsma atkal palielinās.
Mērvienības un mērvienības
Tāpat kā pretestība, pretestība un pretestība tiek mērīta omos. Vienādojumos pretestība parasti tiek attēlota ar simbolu Z, bet pretestība ar X. Kapacitatīvā un induktīvā pretestība ir attiecīgi apzīmēta ar XC un XL. Līdzīgi kā Ohma likumam par pretestību, kopējo pretestību var izteikt kā Z=V/I, kur Z ir norādīts omos; V ir spriegums, izteikts voltos; un es ir strāva, norādīta ampēros.