Winkler Prins Encyclopedie

E. de Bruyne, G.B.J. Hiltermann en H.R. Hoetink (1947)

Gepubliceerd op 23-01-2023

ELECTRISCHE WEERSTAND

betekenis & definitie

Elke geleider biedt weerstand aan de electriciteit, die er door stroomt; het blijkt, dat deze weerstand evenredig is aan de lengte van de geleider, omgekeerd evenredig aan de doorsnede en daarenboven afhankelijk van de aard der stof.

Onder de soortelijke of specifieke weerstand van een stof verstaat men de weerstand van een kubus met de lengte-eenheid tot ribbe. Stelt men deze voor door a, dan is de weerstand van een geleider van lengte l en doorsnee d te berekenen uit r = al/d. De waarde van a in Ω cm is 10-4 maal, in Ω m (practische stelsel) 10-4 maal de weerstand van een draad van 1 m lengte en 1 mm2 doorsnee. Voor zilver bedraagt deze 0,016 ohm, voor koper 0,017, ijzer 0,09-0,15, platina 0,14, kwik 0,958. De weerstand van een draad neemt toe bij stijgende temperatuur. Voor enkele legeringen als constantaan en manganien is het temperatuureffect veel kleiner. Als eenheid van weerstand dient de ohm. De internationale ohm is de weerstand van een kwikkolom van 1,063 m lengte en 1 mm2 doorsnede bij 0 gr. C., de absolute ohm (die er practisch aan gelijk is; z equivalent) is gedefinieerd als de weerstand, waarin bij één ampère één joule per sec warmte ontwikkeld wordt.

De weerstand wordt gewoonlijk bepaald met behulp van de brug van Wheatstone, in fig. 1 schematisch voorgesteld. K is een element; bij A kan de stroom twee wegen inslaan naar J. De punten F en E zijn geleidend verbonden met een galvanometer S. De theorie bewijst, dat, indien de weerstanden van X en R2 zich verhouden als die van R3 en R1, er geen stroom door S gaat. Hebben dus R2 en R1 gelijke weerstanden en is in R3 een weerstandsbank ingeschakeld, dan kunnen wij hierin zoveel weerstand brengen, tot S geen uitslag vertoont; de ingeschakelde weerstand is dan gelijk aan die van de draad X.

Voor het meten van de weerstand bij electrolytisch geleidende vloeistoffen gebruikt men wisselstromen; daartoe wordt S in fig. 1, G in fig. 3 vervangen door een telefoon T, die geen (of haast geen) geluid geeft, als de weerstanden de vereiste verhouding hebben.

De atomistische theorie verklaart de weerstand uit de wrijving, die de electronen of ionen bij hun beweging door de stof ondervinden. Bij de zgn. halfgeleiders neemt de weerstand bij stijgende temperatuur af, omdat er meer electriciteitsdragers door de temperatuurbeweging vrijgemaakt worden. Gedeeltelijk is dit ook het geval bij de geleiding door electrolyten (z dissociatie), maar ook de vermindering van de viscositeit bij stijgende temperatuur vergemakkelijkt daar de beweging.

De metaalgeleiding wordt geheel door vrije electronen veroorzaakt. Bij alliages (verbindingen van metalen) worden de electronen aan de onregelmatigheden van het rooster sterker verstrooid dan in zuivere metalen. Dit verklaart de grote weerstand van alliages, zoals het bovengenoemde constantaan en manganien. Doordat de inhomogeniteiten onafhankelijk van de temperatuur zijn, geldt dit ook voor deze weerstand. Daarnaast veroorzaakt de temperatuurbeweging ook in zuivere metalen fluctuerende onregelmatigheden, waardoor de weerstand met de temperatuur stijgt. Door het ontbreken van de voornoemde structuuronregelmatigheid bij zuivere metalen is deze invloed daarbij relatief groot. Bij zeer lage temperatuur valt de weerstand bij sommige metalen plotseling tot nul: suprageleiding, waarvan de theorie nog geen afdoende beeld verschaft.

< >