- Измерване на електрическо съпротивление
- Цветен код за резистори
- Примери за стойности на резистора
- Повечето използвани префикси
- Съпротивление на проводник
- Упражнението е разрешено
- Решение
- Препратки
В ома или ома е единица за измерване на електрическо съпротивление, принадлежащ на Международната система единици (SI), широко използван в областта на науката и техниката. Тя е кръстена на немския физик Георг Саймън Ом (1789-1854).
Ом е бил професор и изследовател в Мюнхенския университет и сред многото му приноси към електричеството и магнетизма е определянето на съпротивлението чрез връзката между напрежение и ток през проводник.
Фигура 1. Различни резистори, съставляващи част от верига. Източник: Wikimedia Commons.
Тази връзка е известна като Закон на Ом и обикновено се изразява като:
R = ΔV / I
Когато R представлява електрическо съпротивление, ΔV е напрежение във волтове (V), а I е ток в ампери (A), всички в единици SI.
Следователно 1 ом, който също се обозначава взаимозаменяемо с гръцката буква Ω, е равен на 1 V / A. Това означава, че ако задаването на напрежение от 1 V през определен проводник предизвиква ток от 1 A, съпротивлението на този проводник е 1 Ω.
Електрическото съпротивление е много често срещан елемент на веригата, който се използва по много начини за правилно управление на тока, независимо дали е част от интегрална схема или поотделно.
Измерване на електрическо съпротивление
Фигура 5. Георг Саймън Ом, кръстен на звеното за съпротива, е роден в Бавария през 1789 г. и има голям принос за електричество, акустика и смущения от светлинни вълни. Източник: Wikimedia Commons.
Съпротивленията се измерват с помощта на мултицет, метър, който се предлага както в аналогова, така и в цифрова версия. Най-основните от тях измерват директни напрежения и токове, но има и по-сложни устройства с допълнителни функции. Когато се използват за измерване на съпротивление, те се наричат омметри или омметри. Това устройство е много лесно за използване:
- Централният селектор е поставен в положение за измерване на съпротивлението, като се избере една от везните, идентифицирани със символа Ω, в случай че уредът има повече от една.
- Съпротивлението, което се измерва, се извлича от веригата. Ако това не е възможно, захранването трябва да бъде изключено.
- Съпротивлението се поставя между накрайниците или сондите на инструмента. Полярността няма значение.
- Стойността се чете директно на цифровия дисплей. Ако инструментът е аналогов, той има скала, маркирана със символа Ω, който се чете отдясно на ляво.
На следващата фигура (номер 2) е показан цифров мултицет и неговите сонди или съвети. Моделът има единна скала за измерване на съпротивлението, обозначена със стрелка.
Фигура 2. Цифров мултицет. Източник: Pixabay
Често пъти стойността на търговско електрическо съпротивление се изразява с цветен код на външната му страна. Например, резисторите на фигура 1 имат червени, лилави, златни, жълти и сиви ленти. Всеки цвят има числово значение, указващо номиналната стойност, както ще бъде показано по-долу.
Цветен код за резистори
Следващата таблица показва цветовите кодове на резисторите:
Маса 1.
Като се има предвид, че металната лента е отдясно, кодът се използва, както следва:
- Първите два цвята отляво надясно дават стойността на съпротивлението.
- Третият цвят показва силата на 10, с която трябва да се умножи.
- И четвъртата посочва толеранса, установен от производителя.
Примери за стойности на резистора
Като пример, нека първо разгледаме резистора на преден план, вляво от фигура 1. Последователността на показаните цветове е: сиво, червено, червено, златисто. Не забравяйте, че златната или сребърната лента трябва да е отдясно.
Сивото представлява 8, червеното е 2, умножителят е червен и е равен на 10 2 = 100 и накрая, толерансът е злато, което символизира 5%. Следователно съпротивлението е 82 x 100 Ω = 8200 Ω.
Тъй като толерансът е 5%, той е еквивалентен в оми на: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Следователно стойността на съпротивлението е между: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω и 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.
Използвайки цветния код, имате номиналната или фабричната стойност на съпротивлението, но за да направите измерването по-прецизно, трябва да измерите съпротивлението с мултицет, както е обяснено по-горе.
Друг пример за съпротивлението на следната фигура:
Фигура 3. Използване на цветния код в резистор R. Източник: Wikimedia Commons.
За резистор R имаме следното: червено (= 2), лилаво (= 7), зелено (умножете по 10 5), така че резисторът R на фигурата е 27 x 10 5 Ω. Толерансната лента е сребърна: 27 x 10 5 x (10/100) Ω = 27 x 10 4 Ω. Един от начините за изразяване на горния резултат, закръгляне 27 x 10 4 до 30 x 10 4, е:
Повечето използвани префикси
Стойностите, които може да има електрическо съпротивление, което винаги е положително, са в много широк диапазон. Поради тази причина правомощия 10 се използва широко за изразяване на техните стойности, както и префикси. Ето най-често срещаните:
Таблица 2.
Съгласно тази нотация, съпротивлението в предишния пример е: (2,7 ± 0,3) MΩ.
Съпротивление на проводник
Резисторите са направени от различни материали и това е мярка за противопоставянето, което проводникът има за преминаване на тока, както е известно, не всички материали се провеждат по един и същи начин. Дори между материали, считани за проводници, има разлики.
Съпротивлението зависи от няколко характеристики, като най-важният е:
- Геометрия на проводника: дължина и площ на напречното сечение.
- Съпротивление на материала: показва противопоставянето, което материалът представя на преминаването на тока.
- Температура: съпротивлението и съпротивлението се увеличават с температурата, тъй като вътрешното подреждане на материала намалява и по този начин носещите ток се възпрепятстват при преминаването им.
За проводник с постоянно напречно сечение при дадена температура съпротивлението се дава от:
R = ρ (ℓ / A)
Когато ρ е съпротивлението на материала при въпросната температура, което е определено експериментално, ℓ е дължината на проводника и A е площта на напречното сечение.
Фигура 4. Съпротивление на проводник. Източник: Wikimedia Commons.
Упражнението е разрешено
Намерете съпротивлението на медна жица с радиус 0,32 mm и дължина 15 cm, като знаете, че съпротивлението на медта е 1,7 × 10 -8 Ω.m.
Решение
Като се има предвид, че съпротивлението е в единици от Международната система, най-подходящото е да се изрази площта на напречното сечение и дължината в тези единици и след това да се замени във формулата на предходния раздел:
Радиус = 0,32 мм = 0,32 × 10 -3 м
A = π (Радиус 2) = π (0,32 × 10 -3 m) 2 = 3,22 x 10 -7 m 2
ℓ = 15 cm = 15 x 10 -2 m
R = ρ (ℓ / A) = 1,7 × 10 -8 Ω.mx (15 x 10 -2 m / 3,22 x 10 -7 m 2) = 7,9 × 10 -3 Ω = 7,9 m-ohm.
Препратки
- Figueroa, D. (2005). Серия: Физика за наука и инженерство. Том 5. Електростатици. Редактиран от Дъглас Фигероа (USB).
- Giancoli, D. 2006. Физика: Принципи на приложение. 6 -та. Ед Прентис Хол.
- Resnick, R. (1999). Физическа. Том 2. 3 -ти на испански. Compañía Редакция Continental SA de CV
- Сиърс, Земански. 2016. Университетска физика със съвременна физика. 14 -та. Изд. Том 2.
- Serway, R., Jewett, J. (2018). Физика за наука и инженерство. Том 1. 10 ма. Ed. Cengage Learning.