OHM: RESISTENSSIMITTAUKSET, ESIMERKIT JA RATKAISTU TEHTÄVÄ - FYYSINEN - 2025

Ohmin tai ohmin on mittayksikkö sähkövastus kuuluvan kansainvälisen mittayksikköjärjestelmän (SI), jota käytetään laajasti ja tekniikan. Se nimettiin saksalaisen fyysikon Georg Simon Ohmin (1789-1854) mukaan.

Ohm oli professori ja tutkija Münchenin yliopistossa, ja hänen lukuisien sähkön ja magneettisuuden joukkojen joukossa on vastuksen määritelmä johtimen kautta tapahtuvan jännitteen ja virran välisellä suhteella.

Kuva 1. Vaihtelevat vastukset, jotka muodostavat osan piiristä. Lähde: Wikimedia Commons.

Tätä suhdetta kutsutaan Ohmin lakiksi ja se ilmaistaan ​​yleensä:

R = AV / I

Kun R edustaa sähkövastusta, ΔV on jännite volteissa (V) ja I on virta ampeereina (A), kaikki SI-yksiköinä.

Siksi 1 ohmi, jota myös merkitään vastaavasti kreikkalaisella kirjaimella Ω, on 1 V / A. Se tarkoittaa, että jos 1 V: n jännitteen asettaminen tietylle johtimelle aiheuttaa 1 A: n virran, tämän johtimen vastus on 1 Ω.

Sähkövastus on hyvin yleinen piirielementti, jota käytetään monin tavoin virran oikean ohjaamiseen, olipa se osa integroitua virtapiiriä tai erikseen.

Sähkövastuksen mittaus

Kuva 5. Georg Simon Ohm, nimeltään vastusyksiköstä, syntyi Baijerissa vuonna 1789 ja antoi merkittävän panoksen sähköön, akustiikkaan ja valoaaltohäiriöihin. Lähde: Wikimedia Commons.

Resistanssit mitataan yleismittarilla, mittarilla, joka tulee sekä analogisessa että digitaalisessa versiossa. Alkeisimmat mittaavat suorajännitteitä ja virtauksia, mutta on myös hienostuneempia laitteita, joissa on lisätoiminnot. Kun niitä käytetään resistanssin mittaamiseen, niitä kutsutaan ohmmimereiksi tai ohmmimereiksi. Tätä laitetta on helppo käyttää:

- Keskivalitsin asetetaan kohtaan, jolla mitataan vastus, valitsemalla yksi asteikoista, jotka on merkitty Ω-symbolilla, jos instrumentissa on enemmän kuin yksi.

- Mitattava vastus poistetaan piiristä. Jos tämä ei ole mahdollista, virransyöttö on kytkettävä pois päältä.

- Vastus asetetaan instrumentin kärkien tai koettimien väliin. Napaisuudella ei ole väliä.

- Arvo luetaan suoraan digitaalinäytöltä. Jos instrumentti on analoginen, siinä on asteikko, joka on merkitty Ω-symbolilla, joka luetaan oikealta vasemmalle.

Seuraavassa kuvassa (numero 2) on esitetty digitaalinen yleismittari ja sen koettimet tai kärjet. Mallissa on yksi asteikko resistanssin mittaamiseksi, merkitty nuolella.

Kuva 2. Digitaalinen yleismittari. Lähde: Pixabay.

Kaupallisen sähkövastuksen arvo ilmaistaan ​​usein värikaistakoodilla sen ulkopuolella. Esimerkiksi kuvion 1 vastuksissa on punainen, violetti, kulta, keltainen ja harmaa kaista. Jokaisella värillä on numeerinen merkitys, joka ilmaisee nimellisarvon, kuten alla esitetään.

Vasteiden värikoodi

Seuraava taulukko näyttää vastusten värikoodit:

Pöytä 1.

Ottaen huomioon, että metallinen nauha on oikealla puolella, koodia käytetään seuraavasti:

- Kaksi ensimmäistä väriä vasemmalta oikealle antavat vastusarvon.

- Kolmas väri ilmaisee 10: n tehon, jolla se on kerrottava.

- Ja neljäs tarkoittaa valmistajan vahvistamaa toleranssia.

Esimerkkejä vastusarvoista

Otetaan esimerkiksi ensin etualalla oleva vastus, kuvan 1 vasemmalla puolella. Esitetyt värisarjat ovat: harmaa, punainen, punainen, kulta. Muista, että kullan tai hopean nauhan on oltava oikealla puolella.

Harmaa edustaa 8, punainen on 2, kertoja on punainen ja on yhtä suuri kuin 10 ² = 100 ja lopuksi toleranssi on kulta, joka symboloi 5%. Siksi vastus on 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Koska toleranssi on 5%, se vastaa ohmeina: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Siksi vastusarvo on välillä 8200 - 410 Ω = 7790 Ω ja 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Värikoodia käyttämällä sinulla on resistanssin nimellinen tai tehdasarvo, mutta mittauksen tarkentamiseksi sinun on mitattava vastus yleismittarilla, kuten aiemmin selitettiin.

Toinen esimerkki seuraavan kuvan resistanssista:

Kuva 3. Värikoodin käyttö vastuksessa R. Lähde: Wikimedia Commons.

Olemme seuraavat vastus R: punainen (= 2), violetti (= 7), vihreä (kerrotaan 10 ⁵), joten vastuksen R luku on 27 x 10 ⁵ Ω. Toleranssialueen on hopea: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Yksi tapa ilmaista edellä mainitun tuloksen pyöristys 27 x 10 ⁴ ja 30 x 10 ⁴, on:

Käytetyimmät etuliitteet

Arkit, jotka sähkövastuksella voi olla ja jotka ovat aina positiivisia, ovat erittäin laaja-alainen. Tästä syystä 10: n arvoa käytetään laajasti arvojensa ja etuliitteidensä ilmaisemiseen. Tässä ovat yleisimmät:

Taulukko 2.

Tämän merkinnän mukaan edellisen esimerkin vastus on: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Johtimen vastus

Vastukset on valmistettu erilaisista materiaaleista ja se on vastusmitta, joka johtimella on virran kulkemiseen, kuten tiedetään, kaikki materiaalit eivät käytä samalla tavalla. Johtajina pidettävien materiaalien välillä on eroja.

Kestävyys riippuu useista ominaisuuksista, tärkeimmät ovat:

- Johtimen geometria: poikkileikkauksen pituus ja pinta-ala.

- Materiaalin resistiivisyys: osoittaa vastustuksen, jonka materiaali aiheuttaa virran kulkemiseen.

- Lämpötila: resistiivisyys ja vastus kasvaa lämpötilan mukana, koska materiaalin sisäinen järjestys laskee ja siten virran kantajat ovat estettyjen niiden kulkusta.

Jatkuvan poikkileikkauksen omaavalle johtimelle annetaan tietyssä lämpötilassa vastus:

R = ρ (ℓ / A)

Missä ρ on materiaalin resistiivisyys kyseisessä lämpötilassa, joka määritetään kokeellisesti, ℓ on johtimen pituus ja A on poikkileikkauspinta-ala.

Kuva 4. Johtimen vastus. Lähde: Wikimedia Commons.

Harjoitus ratkaistu

Selvitä 0,32 mm: n ja 15 cm: n säteen kuparijohdon vastus tietäen, että kuparin ominaisvastus on 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Ratkaisu

Koska resistiivisyys on kansainvälisen järjestelmän yksiköissä, sopivin asia on ilmaista poikkileikkauspinta-ala ja pituus näissä yksiköissä ja korvata sitten edellisen osan kaavalla:

Säde = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (säde 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 × 10 ^-3 Ω = 7,9 m-ohmia.

Viitteet

1. Figueroa, D. (2005). Sarja: Fysiikka tiedelle ja tekniikalle. Osa 5. Sähköstatiikka. Toimittanut Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fysiikka: Periaatteet ja sovellukset. 6 ^th. Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fyysinen. Vol. 2. 3 ^rd espanjaksi. Compañía Toimituksellinen Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Yliopistofysiikka modernin fysiikan kanssa. 14 ^th. Toim. Nide 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fysiikka tiedettä ja tekniikkaa varten. Nide 1. 10 ^ma. Ed. Cengage Learning.