Elektrisk resistans

Elektrisk resistans eller elektrisk motstand er et fysisk fenomen som uttrykker at det koster energi å transportere elektriske ladninger. Tallverdien for resistansen i en leder er definert som forholdet mellom den elektriske spenningen, målt i Volt, som ligger over lederen og den elektriske strømmen, målt i Ampere, som går gjennom den. Denne tallverdien er høyere jo mer energi det koster å transportere en gitt ladning per tidsenhet gjennom lederen, for eksempel et gitt antall elektroner per sekund. Ladning per tidsenehet er det samme som elektrisk strøm.
Formelsymbolet for resistans er R og SI-enheten er  (Ohm). For metalliske ledere og for komponenten motstand (resistor) er dette forholdet en konstant, uavhengig av spenningens verdi. Men ved økende temperatur vil motstandsverdien oftest vanlivis bli litt større.

Praktiske verdier

Resistiviteten har en enorm spennvidde for forskjellige materialer. Man grupperer materialer i denne sammenheng som ledere, halvledere og isolatorer. Metaller, som utgjør de beste lederne, har verdier nær 10⁻⁸ Ωm mens isolatorer er å finne rundt 10¹⁶ Ωm. Forskjellen er hele 24 størrelsesordener, altså 1:1.000.000.000.000.000.000.000.000. (Kalt en kvadrillion i det kontinentale Europa og en septillion i engelsk- og arabisktalende land.) Det er neppe noen annen materialkonstant som har større verdibredde for fast temperatur.
At metaller er gode ledere kan ses av glansen; lyset blir reflektert nettopp fordi metallet leder godt. En innfallende lyskvant vil generere en elektrisk strøm i metallets overflate. Denne strømmen ledes godt og et indusert magnetfelt oppstår. Dette feltet motsetter seg lyseenergiens inntrengning til metallets indre og fører slik til en refleksjon i stedet for, slik at energien ikke opptas av metallet. Bortsett fra overflatens retningsendring endrer ikke de andre energiretningene seg, noe som fører til muligheten for å lage speil når overflaten gjøres glatt.
Isolatorer kaller vi stoffer som leder elektrisk strøm svært dårlig. De fleste tørre stoffer og gasser er gode isolatorer. Plast, keramikk, stein og luft er gode isolatorer. Halvledere er ofte relativt gode isolatorer i ren form, men kan lede godt hvis de forurenses av fremmede atomtyper i strukturen sin. I faste, krystallinske stoffer kalles denne type målrettet forurensning doping. Det er da graden av doping av andre stoffer som bestemmer den spesifikke resistansen. Halvledere som silisium og germanium brukes mye i elektronikken, men fenomenet halvleder er ikke begrenset til elektroniske komponenter. For eksempel rent vann leder dårlig, skittent vann for det meste betraktelig. Sjøvann leder godt. Vann er derfor en halvleder.

Strekkavhengighet

En strekking eller en sammenstuing av en leder vil deformere den noe, siden alle materialer er elastiske. Deformasjonen fører til en endring av resistansen. For eksempel ved strekking av en kabel vil den bli både lengre og tynnere, og begge deler fører til øket resistans.
Denne effekten utnyttes i strekk-sensorer (engelsk: strain gauges), som består av en isolerende flate med flere parallelle, seriekoplede ledere. Sensoren limes fast til den mekaniske delen som skal undersøkes. Siden endringene i resistansen er ganske små, blir sensoren ofte satt inn som en av fire like store resistanser i en balansert wheatstone-bro for å øke målingens sensitivitet. De tre andre bro-grenene har da faste resistanser.

Som del av impedans

Impedans er et begrep som bare har gyldighet for vekselspenninger og -strømmer. Resistansen kalles den såkalt reelle delen av en impedans. Den andre delen er reaktansen, som kan være kapasitiv eller induktiv. Resistansen er den delen av impedansen som forbruker energi (omdanner den til varme). Reaktansene opptar, lagrer og avgir energi i løpet av en periode, men kan ikke forbruke den. For en impedans er strømmen gjennom den og spenningen over den ikke i fase, men forskjellen er begrenset til +/- 90 grader.

Vekselstrøm

Resistansen er like mye gyldig for likestrøm som for vekselstrøm. Man kan snakke om vekselstrømsmotstand for spoler og kondensatorer, og mener da deres impedans. Begrepet vekselstrømresistans gir ingen mening.
Resistansen til en metallisk leder vil øke ved høye frekvenser, siden strømledningen inne i lederen reduseres siden strømmen tvinges ut mot overflaten. Effekten kalles 'skin effect' på engelsk, som betyr hud- eller overflate-effekt. Av denne grunn blir høyfrekvensspoler ofte viklet av forsølvet koppertråd, eller av tynne sølvbånd.

Spenningstap i linjeresistans

Elektriske ledere som brukes til energitransport over avstander kalles kraftlinjer. Slike linjer oppviser en motstand som fører til at en del av energien tapes på veien fordi spenningen reduseres noe på veien. Dette følger av innledningens observasjon: det koster energi å transportere ladninger. Differansen mellom spenningsverdien ved kilden og verdien ved forbrukeren kalles spenningstapet til linjen. Strømmen er lik på begge sider.
Både effekttapet og spenningstapet varierer med mengden av energi som transporteres; større transportert energi fører til større tap.
Sett nøyere er det strømmen gjennom linjen som fører til tap. Spenningstapet på veien øker lineært med strømmen som
der
spenningstapet er UT,
linjeresistansen er RL,
og strømmen er: IL
Effekttapet beregnes som UT*IL og blir
Effekttapet er derfor proporsjonalt med strømmen i kvadrat, og er uavhengig av linjespenningen.
For å redusere transporttapene reduseres derfor strømmen. For samme mengde transportert energi må da spenningen over linjen økes tilsvarende for at verdien P=U*I skal være konstant; U er her linjespenningen. Derfor brukes høyspenning for å redusere strømmen der det er snakk om mye energi og lange strekninger. Spenningen reduseres så i en transformatorstasjon lokalt før den gis videre til forbrukerne. Den lokale spenningen 220-240 V er gitt som et kompromiss mellom høyest mulig spenning og dens farlighetsgrad for mennesker. Land som bruker 110-120 V er mere konservative her.
I prinsipp er det ikke noe annerledes ved bruk av vekselstrøm eller trefase; beskrivelser og beregninger blir bare noe mer komplisert.
En kraftlinje har forøvrig ikke bare resistans; både induktiviteter og kapasiteter langs linjen har innflytelse på linjens oppførsel.

Flateresistans

En isolerende flate dekket av et jevnt ledende sjikt danner en flateresistans. Dens motstandsverdi oppgis som Ohm per kvadrat siden ethvert kvadrat uansett størrelse oppviser den samme motstandsverdien fra kant til kant.
Dette er gitt av et kvadrat med doblet sidelengde kan betraktes som en parallellkopling av to seriekoplinger.

Negativ differensiell resistans

En negativ resistans kan ikke finnes som passiv komponent siden den ville avgi energi. Det finnes imidlertid spesielle komponenter som reduserer strømtrekket når de får tilført mere spenning. Dette fenomenet kalles negativ differensiell resistans og kan bare opptre i en begrenset del av karakteristikken. I hele området gjelder likevel at resistansen som absoluttverdi er positiv. Tetroder kan ha små (uønskede) områder med negativ differensiell resistans, og tunnelldioder er laget med dette som formål. De kan fungere som enkle oscillatorer sammen med reaktive komponenter og en forsyningsspenning. Andre komponenter eller fenomen med denne egenskapen er elektriske lysbuer, lysstoffrør, IMPATT- og Gunn-dioder, unijunction-transistorer og flere.

Superledning

Ved superledning ledes strømmen helt uten motstand. Den spesifikke motstanden  er null ved superledning.
Superledning er kun blitt påvist ved svært lave temperaturer, lavere enn -150 grader Celcius (123 grader Kelvin). Metaller blir superledende først under ca. 4 grader Kelvin.