ОМ: ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ, ПРИКЛАДИ ТА ВИРІШЕНА ВПРАВА - ФІЗИЧНІ - 2025

Ом або Ом є одиницею виміру електричного опору , що належить до Міжнародної системи одиниць (СІ), широко використовуються в науці і техніці. Він був названий на честь німецького фізика Георга Саймона Ома (1789-1854).

Ом був професором і дослідником Мюнхенського університету, і серед його численних внесків в електрику і магнетизм є визначення опору через співвідношення між напругою і струмом через провідник.

Рисунок 1. Різні резистори, що входять до ланцюга. Джерело: Wikimedia Commons.

Цей зв’язок відомий як Закон Ома і зазвичай виражається як:

R = ΔV / I

Якщо R являє собою електричний опір, ΔV - напруга у вольтах (V), а I струм в амперах (A), все в одиницях СІ.

Тому 1 Ом, який також позначається взаємозамінно грецькою літерою Ω, дорівнює 1 В / А. Це означає, що якщо встановлення напруги 1 В через певний провідник викликає струм 1 А, опір цього провідника дорівнює 1 Ом.

Електричний опір є дуже поширеним елементом ланцюга, який використовується багатьма способами для правильного контролю струму, незалежно від того, є частиною інтегральної ланцюга або окремо.

Вимірювання електричного опору

Рисунок 5. Георг Саймон Ом, названий на честь підрозділу для опору, народився в Баварії в 1789 році і зробив великий внесок у електрику, акустику та перешкоди світлових хвиль. Джерело: Wikimedia Commons.

Опір вимірюється за допомогою мультиметра, метра, який поставляється як в аналоговій, так і в цифровій версіях. Найбільш основні вимірюють прямі напруги та струми, але є більш досконалі пристрої з додатковими функціями. При використанні для вимірювання опору їх називають омметрами або омметрами. Цей пристрій дуже простий у використанні:

- Центральний селектор розміщується в положенні для вимірювання опору, вибираючи одну з шкал, ідентифіковану з символом Ω, якщо у приладі є більше одиниці.

- Опір, що вимірюється, витягується з ланцюга. Якщо це неможливо, джерело живлення необхідно відключити.

- Опір розміщується між наконечниками або зондами інструменту. Полярність не має значення.

- Значення читається безпосередньо на цифровому дисплеї. Якщо інструмент є аналоговим, він має шкалу, позначену символом Ω, який читається справа наліво.

На наступному малюнку (номер 2) показаний цифровий мультиметр та його зонди чи підказки. Модель має єдину шкалу вимірювання опору, позначену стрілкою.

Малюнок 2. Цифровий мультиметр. Джерело: Pixabay.

Значення комерційного електричного опору часто виражається кольоровим кодом смуги на зовнішній стороні. Наприклад, резистори на малюнку 1 мають смуги червоного, фіолетового, золотого, жовтого та сірого кольорів. Кожен колір має числове значення із зазначенням номінального значення, як буде показано нижче.

Кольоровий код для резисторів

У наступній таблиці показані кольорові коди для резисторів:

Таблиця 1.

Беручи до уваги, що металева смуга знаходиться праворуч, код використовується таким чином:

- Перші два кольори зліва направо дають значення опору.

- Третій колір позначає потужність 10, на яку його треба помножити.

- І четверте вказує на толерантність, встановлену виробником.

Приклади значень резистора

Як приклад, давайте спочатку розглянемо резистор на передньому плані, зліва від рисунка 1. Послідовність зображених кольорів: сірий, червоний, червоний, золотий. Пам’ятайте, що золота або срібна смуга повинна бути праворуч.

Сірий являє собою 8, червоний - 2, множник червоний і дорівнює 10 ² = 100 і, нарешті, допуск - золото, що символізує 5%. Тому опір 82 х 100 Ом = 8200 Ом.

Будучи допуском 5%, воно в омах еквівалентно: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Тому значення опору знаходиться між: 8200 - 410 Ом = 7790 Ом і 8200 + 410 Ом = 8610 Ом.

Використовуючи кольоровий код, ви маєте номінальне або заводське значення опору, але щоб зробити вимірювання точним, вам потрібно виміряти опір мультиметром, як пояснено раніше.

Ще один приклад опору наступного малюнка:

Малюнок 3. Використання кольорового коду в резисторі R. Джерело: Wikimedia Commons.

Для резистора R маємо наступне: червоний (= 2), фіолетовий (= 7), зелений (помножимо на 10 ⁵ ), тому резистор R на рисунку становить 27 х 10 ⁵ Ом. Діапазон допуску срібло: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Один із способів виразити вищезазначений результат, округлення 27 x 10 ⁴ до 30 x 10 ⁴ , це:

Найчастіше використовуються префікси

Значення електричного опору, які завжди є позитивними, знаходяться в дуже широкому діапазоні. З цієї причини повноваження 10 широко використовуються для вираження своїх значень, а також префіксів. Ось найпоширеніші:

Таблиця 2.

Відповідно до цієї позначення, опір у попередньому прикладі становить: (2,7 ± 0,3) МОм.

Опір провідника

Резистори виготовлені з різних матеріалів, і це міра протидії, яку провідник має проходити струмом, як відомо, не всі матеріали ведуть однаково. Навіть між матеріалами, що розглядаються як провідники, є відмінності.

Опір залежить від кількох характеристик, найважливіший:

- Геометрія провідника: довжина та площа перерізу.

- Опір матеріалу: вказує на протиставлення, яке матеріал подає до проходження струму.

- Температура: питомий опір і опір збільшуються з підвищенням температури, оскільки внутрішнє упорядкування матеріалу зменшується і, таким чином, носії струму перешкоджають їх проходженню.

Для провідника постійного перерізу при даній температурі опір задається:

R = ρ (ℓ / A)

Де ρ - питомий опір матеріалу при відповідній температурі, що визначається експериментально, ℓ - довжина провідника, а A - площа поперечного перерізу.

Малюнок 4. Опір провідника. Джерело: Wikimedia Commons.

Вправа вирішена

Знайдіть опір мідного дроту радіусом 0,32 мм і довжиною 15 см, знаючи, що питомий опір міді становить 1,7 × 10 ^-8 Ом.м.

Рішення

Зважаючи на те, що питомий опір знаходиться в одиницях Міжнародної системи, найбільш підходящим є вираження площі поперечного перерізу та довжини в цих одиницях, а потім замінити у формулі попереднього розділу:

Радіус = 0,32 мм = 0,32 × 10 ^-3 м

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

ℓ = 15 см = 15 х 10 ^-2 м

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

Список літератури

1. Фігероа, Д. (2005). Серія: Фізика для науки та техніки. Том 5. Електростатика. Під редакцією Дугласа Фігероа (USB).
2. Джанколі, Д. 2006. Фізика: принципи застосування. 6- ^й . Ед Прентіс Холл.
3. Реснік, Р. (1999). Фізичні. Т. 2. 3 ^-е іспанською мовою. Compañía Редакція Continental SA de CV
4. Сірс, Земанський. 2016. Університетська фізика із сучасною фізикою. 14- ^й . Видання 2 том.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Фізика для науки та техніки. Том 1. 10 ^ма . За ред.