Een weerstand is een elektrische component die het vloeien van elektrische stroom vermindert. Weerstand is ook de naam van de elektrische eigenschap van het tegenwerken van elektrische stroom. Variabele weerstanden heten potentiometers of rheostaten.
Weerstanden worden gebruikt als onderdeel in een elektrisch netwerk. De waarde van de weerstand is de weerstandswaarde, dit is de ratio van spanning tot stroom en wordt uitgedrukt in de afgeleide SI eenheid ohm. Een component heeft een weerstand van 1 ohm als een voltage van 1 volt over de component leidt tot een stroom van 1 ampère.
Vrijwel elk fysiek object bezit een zekere elektrische weerstand. De meeste metalen zijn geleiders en hebben een lage weerstand voor elektrische stroom. Het menselijke lichaam, een stuk plastic en zelfs de lucht hebben een weerstand die gemeten kan worden. Materialen met een hele hoge weerstand heten isolatoren. Voor bepaalde materialen wordt bij zeer lage temperatuur de elektrische weerstand nul. Dit verschijnsel wordt supergeleiding genoemd.
De relatie tussen spanning, stroom en weerstand door een object volgt een simpele vergelijking die afgeleid is van de wet van Ohm:
- U = I*R
waar U het voltage is over het object uitgedrukt in Volt, I de stroom is door het object uitgedrukt in Ampères en R de weerstand is uitgedrukt in Ohm. Het omgekeerde van weerstand is de geleidbaarheid (G):
- G = 1/R
Ohms materiaal is een materiaal waarvoor geldt dat U en I een lineaire relatie hebben, d.w.z. dat R constant is, over een wijd bereik. Een ideale weerstand heeft een constante weerstand bij elke frequentie en elke amplitude van spanning of stroom. Supergeleidende materialen hebben een weerstand van 0 Ohm vaak bij extreem lage temperaturen. Isolatoren (zoals de lucht, diamant en andere niet-geleidende materialen) hebben een extreem hoge (maar niet oneindige) weerstand. Bij voldoende hoge spanning, slaan ook deze door en veranderen ze in geleiders. Deze spanning heet de doorslagspanning.
De weerstand van een component kan berekend worden uit zijn fysische eigenschappen. De waarde van een weerstand is proportioneel met zijn lengte en de weerstandscoëfficient van het materiaal en invers proportioneel met de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van het materiaal.
Standaard weerstanden worden verkocht met waarden van enkele micro-Ohm tot ongeveer een Giga-Ohm. Alleen een beperkt aantal waarden ( uit de zogenaamde E-reeksen) worden gemaakt. Welke reeks van toepassing is hangt samen met de tolerantie van de weerstand.
In de praktijk zijn de discrete componenten die men verkoopt als weerstand een ideale weerstand zoals boven gedefinieerd. Weerstanden worden meestal gemarkeerd met hun tolerantie. Op kleurgecodeerde weerstanden geeft de meest rechtse band aan welke tolerantie de weerstand heeft. Weerstanden met zeer kleine toleranties worden precisieweerstanden genoemd.
Een weerstand heeft een maximale werkspanning/werkstroom. Daarboven zal de weerstand veranderen, in sommige gevallen zelfs dramatisch, of zal de weerstand beschadigd worden. Hoewel sommige weerstanden specifieke voltage- en stroombeperkingen hebben, worden de meeste gekenmerkt door hun maximum vermogen. Dit laatste hangt af van de grootte van de weerstand. Grotere weerstanden kunnen meer hitte dissiperen door hun grotere oppervlakte. Veel voorkomende vermogensbeperkingen voor weerstanden gebaseerd op koolstof zijn 1/8 watt, 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt. Weerstanden van opgerolde draad en weerstanden gevuld met zand hebben een veel hogere vermogensbeperking zoals 20 watt.
Elke echte weerstand introduceert eveneens enige inductantie en capacitantie die het dynamische gedrag van de weerstand verandert ten opzichte van de ideale weerstandsvergelijking.
Variabele weerstand
Een variabele weerstand is een weerstand waarvan de waarde versteld kan worden door mechanisch beweging, bijvoorbeeld door het draaien van een hand.
Een potentiometer (ook wel potmeter genoemd) is de meest voorkomende variabele weerstand.
Een rheostaat is een variabele weerstand, geschikt voor hoge stromen.
Variabele weerstanden komen in allerlei soorten en maten. De goedkope kunnen meestal nog geen hele omwenteling maken. Types met meerdere omwentelingen hebben een spiraalvormig element. Er zijn er zelfs met een mechanisch display die het aantal omwentelingen telt. Hoewel draaibare potmeters het meeste voorkomen, bestaan er ook rechte varianten.
Potmeters bestaan in zowel lineaire als logaritmische versies. Een lineaire potmeter heeft een weerstandselement met een constante diameter, waardoor de weerstand tussen de slede en een van de uiteinden proportioneel tot de afstand tussen beide.
Een logaritmische potmeter heeft een weerstandselement wat conisch toeloopt van het ene naar het andere uiteinde, waardoor de weerstand tussen de slede en een van de uiteinden logaritmisch verloopt in functie van de afstand tussen beide. Dit type wordt vooral toegepast in audio versterkers omdat de amplitude gevoeligheid van het menselijke oor ook logaritmisch is. Hierdoor kan een volumeknop met een bereik van "0" tot "10" zorgen dat een niveau van "5" half zo luid klinkt als een niveau van "10".
