OHM: MOTSTÅNDSMÄTNINGAR, EXEMPEL OCH LÖST TRÄNING - FYSISK - 2024

Den ohm eller ohm är enheten för mätning av elektrisk resistans som hör till internationella enhetssystemet (SI), ofta används inom vetenskap och ingenjörskonst. Det fick sitt namn efter den tyska fysikern Georg Simon Ohm (1789-1854).

Ohm var professor och forskare vid universitetet i München, och bland hans många bidrag till elektricitet och magnetism är definitionen av motstånd genom förhållandet mellan spänning och ström genom en ledare.

Figur 1. Olika motstånd som utgör en del av en krets. Källa: Wikimedia Commons.

Detta förhållande är känt som Ohms lag och uttrycks vanligtvis som:

R = ΔV / I

Där R representerar elektriskt motstånd är ΔV spänning i volt (V) och I är ström i ampere (A), allt i SI-enheter.

Därför är 1 ohm, som också betecknas utbytbart med den grekiska bokstaven Ω, lika med 1 V / A. Det betyder att om inställning av en spänning på 1 V över en viss ledare orsakar en ström på 1 A, är motståndet för den ledaren 1 Ω.

Elektriskt motstånd är ett mycket vanligt kretselement som används på många sätt för att korrekt kontrollera ström, oavsett om det är en del av en integrerad krets eller individuellt.

Mätning av elektriskt motstånd

Bild 5. Georg Simon Ohm, uppkallad efter enheten för motstånd, föddes i Bayern 1789 och gjorde stora bidrag till el, akustik och ljusvågstörningar. Källa: Wikimedia Commons.

Resistanser mäts med hjälp av en multimeter, en mätare som finns i både analoga och digitala versioner. De mest grundläggande mäter direkta spänningar och strömmar, men det finns mer sofistikerade enheter med ytterligare funktioner. När de används för att mäta motstånd kallas de ohmmetrar eller ohmmetrar. Den här enheten är mycket enkel att använda:

- Den centrala väljaren placeras i läget för att mäta motstånd, välj en av de skalor som är identifierade med Ω-symbolen, om instrumentet har mer än en.

- Motståndet som ska mätas extraheras från kretsen. Om detta inte är möjligt måste strömförsörjningen vara avstängd.

- Motståndet placeras mellan instrumentets spetsar eller sonder. Polaritet spelar ingen roll.

- Värdet läses direkt på den digitala displayen. Om instrumentet är analogt har det en skala markerad med Ω-symbolen som läses från höger till vänster.

I följande figur (nummer 2) visas en digital multimeter och dess sonder eller tips. Modellen har en enda skala för att mäta motstånd, indikerad med en pil.

Bild 2. Digital multimeter. Källa: Pixabay.

Värdet på ett kommersiellt elektriskt motstånd uttrycks ofta med en färgbandkod på dess yttre. Till exempel har motstånden i figur 1 röda, lila, guld, gula och grå band. Varje färg har en numerisk betydelse som indikerar det nominella värdet, vilket kommer att visas nedan.

Färgkod för motstånd

Följande tabell visar färgkoderna för resistorerna:

Bord 1.

Med hänsyn till att metallbandet är till höger används koden enligt följande:

- De två första färgerna från vänster till höger ger motståndsvärdet.

- Den tredje färgen indikerar kraften på 10 med vilken den måste multipliceras.

- Och den fjärde indikerar toleransen som fastställts av tillverkaren.

Exempel på motståndsvärden

Som ett exempel, låt oss först titta på motståndet i förgrunden, till vänster om figur 1. Följd av färger som visas är: grå, röd, röd, guld. Kom ihåg att guld- eller silverbandet måste vara till höger.

Den grå representerar 8, den röda är 2, multiplikatorn är röd och lika med 10 ² = 100 och slutligen är toleransen guld som symboliserar 5%. Därför är motståndet 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Eftersom toleransen är 5%, motsvarar den i ohm: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Därför är resistansvärdet mellan: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω och 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Med färgkoden har du motståndets nominella eller fabriksvärde, men för att göra mätningen mer exakt måste du mäta motståndet med multimetern, som förklarats tidigare.

Ett annat exempel på motståndet enligt följande figur:

Bild 3. Användning av färgkoden i ett motstånd R. Källa: Wikimedia Commons.

Vi har följande för motstånd R: röd (= 2), lila (= 7), grön (multiplicera med 10 ⁵ ), så motståndet R i figuren är 27 x 10 ⁵ Ω. Toleransbandet är silver: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Ett sätt att uttrycka ovanstående resultat, avrundning 27 x 10 ⁴ till 30 x 10 ⁴ , är:

Mest använda prefix

Värdena som ett elektriskt motstånd kan ha, vilket alltid är positivt, ligger inom ett mycket brett intervall. Av denna anledning används krafter på 10 i stor utsträckning för att uttrycka sina värden, liksom prefix. Här är de vanligaste:

Tabell 2.

Enligt denna notation är motståndet i föregående exempel: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Ledares motstånd

Motstånden är gjorda av olika material och det är ett mått på motståndet som ledaren har mot strömpassagen, som är känt, inte alla materialledningar på samma sätt. Även mellan material som betraktas som ledare finns det skillnader.

Motstånd beror på flera egenskaper, varav det viktigaste är:

- Ledarens geometri: tvärsektionens längd och area.

- Materialets motståndskraft: indikerar den motstånd som materialet ger mot strömmen.

- Temperatur: resistiviteten och motståndet ökar med temperaturen, eftersom den interna beställningen av materialet minskar och därmed hindras de aktuella bärarna i deras passage.

För en ledare med konstant tvärsnitt ges motståndet vid en given temperatur av:

R = ρ (ℓ / A)

Där ρ är materialets resistivitet vid den aktuella temperaturen, som experimentellt bestäms, är the längden på ledaren och A är tvärsnittsområdet.

Bild 4. Ledarens motstånd. Källa: Wikimedia Commons.

Träningen löst

Hitta resistansen hos en koppartråd med radien 0,32 mm och 15 cm lång, att veta att resistiviteten hos koppar är 1,7 x 10 ^-8 Ω.m.

Lösning

Med tanke på att resistiviteten finns i enheter i det internationella systemet är det mest lämpliga att uttrycka tvärsnittsarean och längden i dessa enheter och sedan ersätta formeln i föregående avsnitt:

Radie = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (radie 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 x 10 ^-8 Ω.mx (15 x 10 ^-2 m / 3,22 x 10 ^-7 m ² ) = 7,9 x 10 ^-3 Ω = 7,9 m-ohm.

referenser

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Fysik för vetenskap och teknik. Volym 5. Elektrostatik. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 ^{: e} . Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fysisk. Vol. 2. ^tredje på spanska. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14 ^{: e} . Utg. Volym 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.