เข้าใจความต้านทาน ตัวต้านทาน และสื่อกระแสไฟฟ้าในวงจร
ความต้านทาน แทนด้วยสัญลักษณ์ (R) ใช้แสดงค่าความสามารถของวัสดุที่ขัดขวางการไหลของประจุไฟฟ้าภายในวงจร องค์ประกอบสำคัญที่ทำให้หน้าที่สำเร็จคือ "ตัวต้านทาน"
ความต้านทานวัดเป็นหน่วยโอห์ม แทนด้วยสัญลักษณ์อักษรกรีก Ω (โอเมก้า) คำนำหน้าเช่นกิโลโอห์ม (kΩ = 10^3Ω) และเมกะโอห์ม (MΩ = 10^6Ω) ใช้เพื่อแสดงความต้านทานในหน่วยที่ใหญ่กว่า สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ ความต้านทานสามารถมีค่าเป็นบวกเท่านั้น
ทฤษฎีวงจรไฟฟ้ากระแสตรง เรื่องสัญลักษณ์ตัวต้านทาน
ความต้านทานในตัวต้านทานจะกำหนดตามความสัมพันธ์ระหว่างกระแสที่ไหลผ่าน และแรงดันไฟฟ้าที่ปรับใช้ในตัวต้านทาน ความสัมพันธ์ลักษณะนี้จัดประเภทตัวต้านทานให้เป็น "ตัวนำที่ดี" มีความต้านทานต่ำ หรือ "ตัวนำที่ไม่ดี" มีความต้านทานสูง ยกตัวอย่างเช่น ความต้านทาน 1Ω หรือน้อยกว่า บ่งชี้ให้เห็นว่า เป็นตัวนำที่ดี มักทำจากวัสดุ เช่น ทองแดง อะลูมิเนียม หรือคาร์บอน ในทางกลับกัน ความต้านทานสูง 1MΩ หรือมากกว่า ชี้ให้เห็นว่า เป็นตัวนำที่ไม่ดี มักทำจากวัสดุฉนวน เช่น แก้ว เครื่องเคลือบดินเผา หรือพลาสติก
ในทางตรงกันข้าม สารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียม มีความต้านทานระหว่างตัวนำที่ดีและฉนวนที่ดี จึงมีชื่อเรียกว่า "สารกึ่งตัวนำ (เซมิคอนดักเตอร์)" วัสดุเหล่านี้ใช้เพื่อสร้างส่วนประกอบต่างๆ เช่น ไดโอดและทรานซิสเตอร์
ความต้านทานเชิงเส้น vs.ความต้านทานแบบไม่เป็นเชิงเส้น
ความต้านทานสามารถแสดงให้เห็นในรูปแบบเชิงเส้นหรือไม่เป็นเชิงเส้นได้ แต่จะไม่มีค่าเป็นลบ ความต้านทานเชิงเส้นเป็นไปตามกฎของโอห์ม โดยแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกระแสที่ไหลผ่าน ในทางกลับกัน ความต้านทานแบบไม่เชิงเส้นไม่เป็นไปตามกฎของโอห์ม แต่มีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับกำลังของกระแสไฟฟ้าบางส่วน
ความต้านทานไม่ได้รับผลกระทบจากความถี่ ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับของตัวต้านทานจะเทียบเท่ากับความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรง สิ่งสำคัญที่ต้องเน้นยํ้าคือ ความต้านทานไม่มีค่าเป็นลบ และโปรดจำไว้ว่า ตัวต้านทานเป็นส่วนประกอบทางไฟฟ้า ในขณะที่ความต้านทานแสดงถึง ค่าความชันที่กำหนดโดยกฎของโอห์มและมีค่าเป็นบวกเสมอ
ตัวต้านทานถูกจัดประเภทเป็นองค์ประกอบวงจรแบบพาสซีฟ ที่ไม่สามารถสร้างพลังงาน หรือเก็บพลังงานได้ แต่จะดูดซับพลังงานส่งผลให้เกิดความร้อนและแสงสว่าง ไม่ว่าขั้วแรงดันไฟฟ้าและทิศทางกระแสไฟจะเป็นเช่นไร กำลังไฟฟ้าในความต้านทานยังคงเป็นค่าบวกเสมอ
หากมีค่าความต้านทานที่ต่ำมากเช่น มิลลิโอห์ม (mΩ) อาจสะดวกกว่าในการทำงานกับส่วนกลับของความต้านทาน (1/R) ที่เรียกว่า สื่อนำกระแสไฟฟ้า (Conductance ) ซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์ (G) สื่อนำกระแสไฟฟ้าแสดงถึงความสามารถของตัวนำไฟฟ้า หรืออุปกรณ์ที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าได้ง่าย มันถูกแสดงในรูปแบบ i = 1/R * v = Gv ค่าตัวนำไฟฟ้าสูงชี้ให้เห็น ความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ดังที่เห็นในวัสดุเช่น ทองแดง ในขณะที่ค่าตัวนำไฟฟ้าต่ำชี้ให้เห็นว่า มีความสามารถในการนำไฟฟ้าต่ำ เช่น ไม้ หน่วยวัดมาตรฐานของสื่อนำกระแสไฟฟ้าคือ ซีเมน แทนด้วยสัญลักษณ์ (S)
ค่าพลังงานยังสามารถแสดงค่าด้วยสื่อนำกระแสไฟฟ้าออกมาเป็น p = i^2/G = v^2G
วงจรที่ประกอบไปด้วยความต้านทานคงที่ (R) ความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้า (v) และกระแสไฟฟ้า (i) จะแสดงผลเป็นความสัมพันธ์เชิงเส้น i-v ที่มีความชันเท่ากับค่าความต้านทาน ดังที่แสดงให้เห็นในภาพต่อไปนี้