OHM: ELLENÁLLÁSMÉRÉSEK, PÉLDÁK ÉS MEGOLDOTT GYAKORLAT - FIZIKAI - 2025

Az ohm vagy oh az elektromos ellenállás mérési mértékegysége, amely a Nemzetközi Egységrendszerhez (SI) tartozik, széles körben alkalmazva a tudományban és a mérnöki munkában. Georg Simon Ohm (1789-1854) német fizikusról kapta a nevét.

Ohm professzor és kutató volt a müncheni egyetemen, és az elektromossággal és a mágnesességgel kapcsolatos számos hozzájárulása között szerepel az ellenállás meghatározása a feszültség és az áram közötti kapcsolaton keresztül egy vezetéken.

1. ábra. Az áramkör részét képező változatos ellenállások. Forrás: Wikimedia Commons.

Ezt a kapcsolatot Ohm-törvénynek nevezik, és általában az alábbiak szerint fejezik ki:

R = ΔV / I

Ahol R jelentése elektromos ellenállás, ΔV feszültség voltban (V), és I áramerősségű amperben (A), mind SI-egységekben.

Ezért az 1 ohm, amelyet szintén felváltva jelölnek a görög letter betűvel, egyenlő 1 V / A-val. Ez azt jelenti, hogy ha 1 V feszültséget beállít egy vezetőn, akkor 1 A áramot okoz, akkor ennek a vezetőnek az ellenállása 1 Ω.

Az elektromos ellenállás egy nagyon gyakori áramköri elem, amelyet sokféle módon használnak az áram megfelelő szabályozására, akár integrált áramkör része, akár külön-külön.

Az elektromos ellenállás mérése

5. ábra. Georg Simon Ohm, az ellenállási egység elnevezése, 1789-ben született Bajorországban, és nagyban hozzájárult az elektromosság, az akusztika és a fényhullám-interferencia szempontjából. Forrás: Wikimedia Commons.

Az ellenállást multiméter segítségével mérik, egy olyan mérővel, amely analóg és digitális változatban egyaránt elérhető. A legalapvetőbbek a közvetlen feszültségeket és áramokat mérik, de vannak kifinomultabb eszközök, kiegészítő funkciókkal. Az ellenállás mérésére használják őket ohmméternek vagy ohmméternek. Ez az eszköz nagyon egyszerűen használható:

- A központi választógombot az ellenállás mérésére szolgáló helyzetbe kell állítani, és kiválasztja a of szimbólummal azonosított skálák egyikét, ha a műszer egynél több.

- A mérni kívánt ellenállást kihúzzák az áramkörből. Ha ez nem lehetséges, akkor az áramellátást ki kell kapcsolni.

- Az ellenállást a műszer hegyei vagy szondái közé kell helyezni. A polaritás nem számít.

- Az értéket közvetlenül a digitális kijelzőn olvassa le. Ha a műszer analóg, akkor a skáláját a Ω szimbólum jelöli, jobbról balra olvasva.

A következő ábrán (2. szám) egy digitális multiméter és annak szondái vagy hegyei láthatók. A modellnek egy nyíllal jelölt skálája van az ellenállás mérésére.

2. ábra. Digitális multiméter. Forrás: Pixabay.

A kereskedelemben kapható elektromos ellenállás értékét gyakran színsávkód fejezi ki annak külső oldalán. Például az 1. ábra ellenállásainak vörös, lila, arany, sárga és szürke sávok vannak. Mindegyik színnek numerikus jelentése van, amely jelzi a névleges értéket, amint az alább látható.

Színkód ellenállásokhoz

A következő táblázat az ellenállások színkódjait mutatja:

Asztal 1.

Figyelembe véve, hogy a fémes sáv a jobb oldalon van, a kódot a következőképpen kell használni:

- Az első két szín balról jobbra adja az ellenállás értékét.

- A harmadik szín azt a típust jelöli, amellyel meg kell szorozni.

- És a negyedik a gyártó által megállapított toleranciát jelzi.

Példák az ellenállás értékekre

Példaként nézzük meg először az előtérben lévő ellenállást, az 1. ábrától balra. A feltüntetett színsorozatok: szürke, piros, piros, arany. Ne feledje, hogy az arany vagy ezüst szalagnak a jobb oldalon kell lennie.

A szürke 8-at jelent, a piros 2-t, a szorzó vörös és egyenlő 10 ² = 100-mal, és végül: a tűrés az arany, amely 5% -ot szimbolizál. Ezért az ellenállás 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

5% -os tűréshatárnál ohmmal egyenértékű: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Ezért az ellenállás értéke 8200 - 410 Ω = 7790 Ω és 8200 + 410 Ω = 8610 Ω között van.

A színkód használatával megkapja az ellenállás névleges vagy gyári értékét, de a pontos mérés érdekében a multiméterrel meg kell mérni az ellenállást, amint azt korábban kifejtettük.

További példa a következő ábra ellenállására:

3. ábra: A színkód használata az R ellenállásban. Forrás: Wikimedia Commons.

Az R ellenállásra a következők vonatkoznak: piros (= 2), lila (= 7), zöld (szorozva 10 ^5- zel), tehát az ábrán szereplő R ellenállás 27 x 10 ⁵ Ω. A tűrési sáv ezüst: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. A fenti eredmény kifejezésének egyik módja, a 27 x 10 ^4- et 30 x 10 ^4-re kerekítve:

A leggyakrabban használt előtagok

Az elektromos ellenállás értékei, amelyek mindig pozitívak, nagyon széles tartományban vannak. Ezért a 10-es hatalmat széles körben használják értékek és elõtagok kifejezésére. Itt vannak a leggyakoribb:

2. táblázat

E jelölés szerint az előző példában az ellenállás: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Vezeték ellenállása

Az ellenállások különféle anyagokból készülnek, és ez az ellenállás mércéje, amelyet a vezetõ az áramláshoz vezet, mint ismert - nem minden anyag viselkedik azonos módon. Még a vezetőknek tekinthető anyagok között is vannak különbségek.

Az ellenállás több tulajdonságtól függ, amelyek közül a legfontosabb:

- A vezető geometriája: a keresztmetszet hossza és területe.

- Az anyag ellenálló képessége: azt az ellenállást jelzi, amelyet az anyag az áram áthaladásával szemben mutat.

- Hőmérséklet: az ellenállás és az ellenállás növekszik a hőmérséklettel, mivel az anyag belső rendezése csökken, és így az áramhordozók akadályozódnak áthaladásukban.

Állandó keresztmetszetű vezető esetén egy adott hőmérsékleten az ellenállást a következők szerint adják meg:

R = ρ (ℓ / A)

Ahol ρ az anyag ellenállása a kérdéses hőmérsékleten, amelyet kísérletileg határoznak meg, ℓ a vezető hossza, és A a keresztmetszeti területe.

4. ábra Egy vezető ellenállása. Forrás: Wikimedia Commons.

A feladat megoldódott

Keresse meg egy 0,32 mm és 15 cm hosszú rézhuzal ellenállását, tudva, hogy a réz ellenállása 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Megoldás

Tekintettel arra, hogy az ellenállás a Nemzetközi Rendszer egységeiben van, a legalkalmasabb a keresztmetszeti terület és a hosszúság kifejezése ezekben az egységekben, majd az előző szakasz képletében helyettesíthető:

Sugár = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (^2. sugár) = 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.

Irodalom

1. Figueroa, D. (2005). Sorozat: Fizika a tudomány és a technika számára. 5. kötet. Elektrosztatika. Szerkesztette Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6 ^-én. Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fizikai. Vol. 2. 3 ^rd spanyol. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Egyetemi fizika a modern fizikával. 14 ^-én. Ed. 2. kötet.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fizika a tudomány és a technika számára. 1. kötet 10 ^ma. Ed. Cengage Learning.