OHM: MOTSTANDSMÅLINGER, EKSEMPLER OG LØST TRENING - FYSISK - 2025

Den ohm eller ohm er enheten for måling av elektrisk motstand som tilhører den SI-systemet (SI), mye brukt i teknologi. Den ble oppkalt etter den tyske fysikeren Georg Simon Ohm (1789-1854).

Ohm var professor og forsker ved Universitetet i München, og blant hans mange bidrag til elektrisitet og magnetisme er definisjonen av motstand gjennom forholdet mellom spenning og strøm gjennom en leder.

Figur 1. Varierte motstander som er en del av en krets. Kilde: Wikimedia Commons.

Dette forholdet er kjent som Ohms lov og uttrykkes vanligvis som:

R = ΔV / I

Der R representerer elektrisk motstand, er voltageV spenning i volt (V), og I er strøm i ampere (A), alt i SI-enheter.

Derfor tilsvarer 1 ohm, som også betegnes om hverandre med den greske bokstaven Ω, 1 V / A. Det betyr at hvis innstilling av en spenning på 1 V over en viss leder fører til en strøm på 1 A, er motstanden til den lederen 1 Ω.

Elektrisk motstand er et veldig vanlig kretselement som brukes på mange måter for å kontrollere strøm riktig, enten det er en del av en integrert krets eller individuelt.

Måling av elektrisk motstand

Figur 5. Georg Simon Ohm, oppkalt etter enheten for motstand, ble født i Bayern i 1789 og ga store bidrag til elektrisitet, akustikk og interferens i lysbølger. Kilde: Wikimedia Commons.

Motstand måles ved hjelp av et multimeter, en måler som kommer i både analoge og digitale versjoner. De mest grunnleggende måler direkte spenning og strøm, men det er mer sofistikerte enheter med tilleggsfunksjoner. Når de brukes til å måle motstand kalles de ohmmeters eller ohmmeters. Denne enheten er veldig enkel å bruke:

- Den sentrale velgeren er i posisjon til å måle motstand, og velg en av skalaene som er identifisert med Ω-symbolet, i tilfelle instrumentet har mer enn ett.

- Motstanden som skal måles trekkes ut fra kretsen. Hvis dette ikke er mulig, må strømforsyningen være slått av.

- Motstanden er plassert mellom spissene eller probene til instrumentet. Polaritet spiller ingen rolle.

- Verdien leses direkte på den digitale skjermen. Hvis instrumentet er analogt, har det en skala markert med Ω-symbolet som leses fra høyre til venstre.

I den følgende figuren (nummer 2) er et digitalt multimeter vist og sonder eller tips. Modellen har en enkelt skala for å måle motstand, indikert med en pil.

Figur 2. Digital multimeter. Kilde: Pixabay.

Verdien av en kommersiell elektrisk motstand uttrykkes ofte med en fargebåndkode på utsiden. For eksempel har motstandene i figur 1 røde, lilla, gull, gule og grå bånd. Hver farge har en numerisk betydning som indikerer den nominelle verdien, som vist nedenfor.

Fargekode for motstander

Følgende tabell viser fargekodene for motstandene:

Tabell 1.

Når man tar i betraktning at metallbåndet er til høyre, brukes koden som følger:

- De to første fargene fra venstre til høyre gir motstandsverdien.

- Den tredje fargen indikerer kraften på 10 som den må multipliseres med.

- Og den fjerde indikerer toleransen som er produsert av produsenten.

Eksempler på motstandsverdier

La oss som et eksempel se på motstanden i forgrunnen, til venstre for figur 1. Sekvensen av farger som vises er: grå, rød, rød, gull. Husk at gull- eller sølvbåndet må være til høyre.

Den grå representerer 8, den røde er 2, multiplikatoren er rød og lik 10 ² = 100 og til slutt er toleransen gull som symboliserer 5%. Derfor er motstanden 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Som toleranse på 5% tilsvarer det i ohm: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Derfor er motstandsverdien mellom: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω og 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Ved hjelp av fargekoden har du den nominelle eller fabrikkverdien av motstanden, men for å gjøre målingen nøyaktig, må du måle motstanden med multimeteret, som forklart før.

Et annet eksempel på motstanden til følgende figur:

Figur 3. Bruk av fargekoden i en motstand R. Kilde: Wikimedia Commons.

Vi har følgende for motstand R: rød (= 2), lilla (= 7), grønn (multipliser med 10 ⁵ ), så motstanden R på figuren er 27 x 10 ⁵ Ω. Toleransebåndet er sølv: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. En måte å uttrykke ovenfor resultat avrunding 27 x 10 ⁴ til 30 x 10 ⁴ , er:

Mest brukte prefikser

Verdiene som en elektrisk motstand kan ha, som alltid er positive, ligger i et veldig bredt spekter. Av denne grunn er krefter på 10 mye brukt for å uttrykke sine verdier, så vel som prefikser. Her er de vanligste:

Tabell 2.

I følge denne notasjonen er motstanden i forrige eksempel: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Motstand fra en leder

Motstandene er laget av forskjellige materialer, og det er et mål på motstanden som lederen har mot strømmen, som kjent, ikke alle materialer leder på samme måte. Selv mellom materialer som anses som ledere er det forskjeller.

Motstand avhenger av flere kjennetegn, det viktigste er:

- Geometri av lederen: lengde og område av tverrsnittet.

- Materialets motstandskraft: indikerer motstanden som materialet gir mot strømmen.

- Temperatur: resistiviteten og motstanden øker med temperaturen, siden den interne bestillingen av materialet avtar og dermed blir strømførerne hindret i passasjen.

For en leder med konstant tverrsnitt gis motstanden ved en gitt temperatur ved:

R = ρ (ℓ / A)

Hvor ρ er materialets resistivitet ved den aktuelle temperaturen, som eksperimentelt bestemmes, er the lengden på lederen og A er tverrsnittsområdet.

Figur 4. Motstand fra en leder. Kilde: Wikimedia Commons.

Trening løst

Finn motstanden til en kobbertråd med en radius på 0,32 mm og 15 cm lang, vel vitende om at kobbermotstanden er 1,7 × ^10-8 Ω.m.

Løsning

Gitt at resistiviteten er i enheter av det internasjonale systemet, er det mest passende å uttrykke tverrsnittsarealet og lengden i disse enhetene, og deretter erstatte formelen i foregående seksjon:

Radius = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (Radius 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 × ^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.

referanser

1. Figueroa, D. (2005). Serie: Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 5. Elektrostatikk. Redigert av Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 ^th . Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fysisk. Vol. 2. ^3. på spansk. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysikk med moderne fysikk. 14 ^th . Utgave bind 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fysikk for vitenskap og ingeniørfag. Volum 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.