Strona głównaPytania → Czy opór elektryczny może być...

Czy opór elektryczny może być ujemny?

Pytanie

Pyta Paweł Janiszewski

Moje pytanie dotyczy przewodnictwa jonowego granicznego wyrażonego w mikrozimensach na cm. Urządzenie pracujące na zasadzie odwróconej osmozy po wymianie złoża wskazuje przez pewien czas ujemną wartość przewodnictwa po przefiltrowaniu wody wodociągowej, co moim zdaniem nie ma sensu fizycznego. Tu mój kolega z pracy nie chciał się ze mną zgodzić. Moje pytanie to: czy ujemna wartość przewodnictwa granicznego ma sens fizyczny?

Odpowiedź

Odpowiada Damian Zdulski

Przewodnictwo graniczne elektrolitu zgodnie z jego definicją będzie wprost proporcjonalne do przewodnictwa elektrolitu w odpowiedniej granicy stężenia normalnego. Dlatego powyższe pytanie jest równoważne temu, czy przewodnictwo może przyjmować wartości ujemne.

Nie ma takiej możliwości. Przewodnictwo elektryczne musi być zawsze koniecznie dodatnio określone. Wynika to z tego, że opór elektryczny, do którego jest odwrotnie proporcjonalne przewodnictwo, musi być zawsze dodatni. Gdyby mógł być ujemny to wtedy, zgodnie z prawem Joule’a, moc wydzielana na oporniku byłaby ujemna. Oznaczałoby to, że opornik zamiast wydzielać energię cieplną pobierałby ją z otoczenia. Następnie tak pozyskana energia mogłaby być wykorzystana w silniku elektrycznym do wykonania pracy. Takie urządzenie, wykonujące pracę wyłącznie poprzez ochładzanie jednego zbiornika ciepła,  byłoby perpetuum mobile II rodzaju, którego istnienie jest sprzeczne z drugą zasadą termodynamiki.

Warto przy tej okazji wspomnieć, że dla nieliniowych elementów obwodu elektrycznego można wprowadzić pojęcie oporu różniczkowego, zdefiniowanego jako $R_{diff}=\frac{dU}{dI}$. Taki opór może w pewnym zakresie charakterystyki $I-U$ przyjmować wartości ujemne — dzieje się tak np. w diodzie Gunna. Aczkolwiek w takich obszarach zwykły opór statyczny nadal pozostaje dodatni.