ОМ: ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ПРИМЕРЫ И РЕШЕННОЕ УПРАЖНЕНИЕ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

Ом или Ом является единицей измерения электрического сопротивления , принадлежащего к Международной системе единиц (СИ), широко используются в науке и технике. Он был назван в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1789-1854).

Ом был профессором и исследователем в Мюнхенском университете, и среди его многочисленных вкладов в электричество и магнетизм - определение сопротивления через взаимосвязь между напряжением и током через проводник.

Рис. 1. Различные резисторы, составляющие часть схемы. Источник: Wikimedia Commons.

Эта связь известна как закон Ома и обычно выражается следующим образом:

R = ΔV / I

Где R представляет собой электрическое сопротивление, ΔV - напряжение в вольтах (В), а I - ток в амперах (А), все в единицах СИ.

Следовательно, 1 Ом, который также взаимозаменяемо обозначается греческой буквой Ω, равен 1 В / А. Это означает, что если установка напряжения 1 В на определенный проводник вызывает ток 1 А, сопротивление этого проводника составляет 1 Ом.

Электрическое сопротивление - это очень распространенный элемент схемы, который используется многими способами для правильного управления током, независимо от того, является ли он частью интегральной схемы или индивидуально.

Измерение электрического сопротивления

Рисунок 5. Георг Симон Ом, названный в честь единицы сопротивления, родился в Баварии в 1789 году и внес большой вклад в развитие электричества, акустики и интерференции световых волн. Источник: Wikimedia Commons.

Сопротивления измеряются с помощью мультиметра, который выпускается как в аналоговой, так и в цифровой версиях. Самые простые из них измеряют постоянное напряжение и ток, но есть более сложные устройства с дополнительными функциями. Когда они используются для измерения сопротивления, их называют омметрами или омметрами. Этим устройством очень просто пользоваться:

- Центральный переключатель помещается в положение для измерения сопротивления, выбирая одну из шкал, обозначенных символом Ω, в случае, если прибор имеет более одной шкалы.

- Измеряемое сопротивление извлекается из цепи. Если это невозможно, необходимо отключить питание.

- Сопротивление помещается между наконечниками или щупами инструмента. Полярность не имеет значения.

- Значение читается прямо на цифровом дисплее. Если прибор аналоговый, он имеет шкалу, отмеченную символом Ω, который читается справа налево.

На следующем рисунке (номер 2) показан цифровой мультиметр и его щупы или наконечники. Модель имеет единую шкалу измерения сопротивления, обозначенную стрелкой.

Рисунок 2. Цифровой мультиметр. Источник: Pixabay.

Значение промышленного электрического сопротивления часто выражается кодом цветовой полосы на его внешней стороне. Например, резисторы на Рисунке 1 имеют красные, фиолетовые, золотые, желтые и серые полосы. Каждый цвет имеет числовое значение, обозначающее номинальное значение, как будет показано ниже.

Цветовой код резисторов

В следующей таблице приведены цветовые коды резисторов:

Таблица 1.

Учитывая, что металлическая полоса справа, код используется следующим образом:

- Первые два цвета слева направо дают значение сопротивления.

- Третий цвет указывает на степень 10, на которую его нужно умножить.

- И четвертый указывает на допуск, установленный производителем.

Примеры номиналов резисторов

В качестве примера давайте сначала посмотрим на резистор на переднем плане слева от рисунка 1. Показанная последовательность цветов следующая: серый, красный, красный, золотой. Помните, что золотая или серебряная полоса должна быть справа.

Серый цвет представляет 8, красный - 2, множитель красный и равен 10 ² = 100 и, наконец, допуск - золотой, что означает 5%. Следовательно, сопротивление составляет 82 x 100 Ом = 8200 Ом.

Поскольку допуск 5%, это эквивалентно в омах: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Следовательно, значение сопротивления находится в диапазоне от 8200 до 410 Ом = 7790 Ом до 8200 + 410 Ом = 8610 Ом.

Используя цветовой код, у вас есть номинальное или заводское значение сопротивления, но для более точного измерения вам необходимо измерить сопротивление с помощью мультиметра, как объяснялось ранее.

Другой пример сопротивления следующего рисунка:

Рисунок 3. Использование цветового кода в резисторе R. Источник: Wikimedia Commons.

Для резистора R мы имеем следующее: красный (= 2), фиолетовый (= 7), зеленый (умножить на 10 ⁵ ), поэтому резистор R на рисунке равен 27 x 10 ⁵ Ом. Полоса допуска серебряная: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ом = 27 x 10 ⁴ Ом. Один из способов выразить вышеуказанный результат, округлив 27 x 10 ⁴ до 30 x 10 ⁴ :

Наиболее часто используемые префиксы

Значения, которые может иметь электрическое сопротивление, которое всегда положительно, находятся в очень широком диапазоне. По этой причине для выражения их значений широко используются степени 10, а также префиксы. Вот самые распространенные:

Таблица 2.

Согласно этим обозначениям сопротивление в предыдущем примере составляет: (2,7 ± 0,3) МОм.

Сопротивление проводника

Резисторы изготовлены из разных материалов, и это мера сопротивления, которое проводник оказывает прохождению тока, как известно, не все материалы проводят одинаково. Даже между материалами, рассматриваемыми как проводники, есть различия.

Сопротивление зависит от нескольких характеристик, наиболее важными из которых являются:

- Геометрия проводника: длина и площадь поперечного сечения.

- Удельное сопротивление материала: указывает сопротивление материала прохождению тока.

- Температура: удельное сопротивление и сопротивление увеличиваются с увеличением температуры, поскольку внутренняя упорядоченность материала уменьшается и, таким образом, носители тока затрудняются при прохождении.

Для проводника постоянного сечения при заданной температуре сопротивление определяется как:

R = ρ (ℓ / A)

Где ρ - удельное сопротивление материала при рассматриваемой температуре, которое определяется экспериментально, ℓ - длина проводника, а A - площадь поперечного сечения.

Рисунок 4. Сопротивление проводника. Источник: Wikimedia Commons.

Упражнение решено

Найдите сопротивление медной проволоки радиусом 0,32 мм и длиной 15 см, зная, что удельное сопротивление меди составляет 1,7 · 10 ^-8 Ом · м.

Решение

Учитывая, что удельное сопротивление выражается в единицах Международной системы, наиболее целесообразно выразить площадь поперечного сечения и длину в этих единицах, а затем подставить в формулу предыдущего раздела:

Радиус = 0,32 мм = 0,32 × 10 ^-3 м

A = π (Радиус ² ) = π (0,32 × 10 ^-3 м) ² = 3,22 x ^10-7 м ²

ℓ = 15 см = 15 x 10 ^-2 м

R = ρ (ℓ / А) = 1,7 × 10 ^-8 Ω.mx (15 х 10 ^-2 м / 3,22 × 10 ^-7 м ² ) = 7,9 × 10 ^-3 Ω = 7,9 м-ом.

Ссылки

1. Фигероа, Д. (2005). Серия: Физика для науки и техники. Том 5. Электростатика. Отредактировал Дуглас Фигероа (USB).
2. Джанколи, Д. 2006. Физика: принципы с приложениями. 6 ^чт . Эд Прентис Холл.
3. Резник, Р. (1999). Физический. Том 2. 3- ^й на испанском языке. Compañía Editor Continental SA de CV
4. Сирс, Земанский. 2016. Университетская физика с современной физикой. 14 ^чт . Ред. Том 2.
5. Сервей, Р., Джуэтт, Дж. (2018). Физика для науки и техники. Объем 1. 10 ^мА . Под ред. Cengage Learning.