OHM: MĚŘENÍ ODPORU, PŘÍKLADY A ŘEŠENÉ CVIČENÍ - FYZICKÝ - 2025

Ohm nebo ohm je jednotka měření elektrického odporu, který patří k mezinárodním systému jednotek (SI), široce používané v oblasti vědy a techniky. Pojmenoval se podle německého fyzika Georga Simona Ohma (1789-1854).

Ohm byl profesorem a vědcem na univerzitě v Mnichově a mezi jeho mnoho příspěvků k elektřině a magnetismu patří definice odporu prostřednictvím vztahu mezi napětím a proudem prostřednictvím dirigenta.

Obrázek 1. Různé odpory tvořící součást obvodu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento vztah je známý jako Ohmův zákon a je obvykle vyjádřen jako:

R = ΔV / I

Kde R představuje elektrický odpor, A je napětí ve voltech (V) a I je proud v ampérech (A), vše v jednotkách SI.

Proto 1 ohm, který je také řecky zaměnitelně označen řeckým písmenem Ω, se rovná 1 V / A. To znamená, že pokud nastavení napětí 1 V přes určitý vodič způsobí proud 1 A, odpor tohoto vodiče je 1 Ω.

Elektrický odpor je velmi běžný prvek obvodu, který se používá mnoha způsoby ke správné regulaci proudu, ať už je součástí integrovaného obvodu nebo jednotlivě.

Měření elektrického odporu

Obrázek 5. Georg Simon Ohm, pojmenovaný po jednotce odporu, se narodil v Bavorsku v roce 1789 a významně přispěl k rušení elektřinou, akustikou a světelnými vlnami. Zdroj: Wikimedia Commons.

Odpory jsou měřeny pomocí multimetru, měřiče, který je dodáván v analogové i digitální verzi. Nejzákladnější měří stejnosměrné napětí a proudy, ale existují i ​​sofistikovanější zařízení s přídavnými funkcemi. Když se používají k měření odporu, nazývají se ohmmetry nebo ohmmetry. Používání tohoto zařízení je velmi jednoduché:

- Centrální selektor je umístěn v poloze pro měření odporu a volí jednu ze stupnic označených symbolem Ω, pokud má přístroj více než jednu.

- Měřený odpor je odebírán z obvodu. Pokud to není možné, musí být vypnuto napájení.

- Odpor je umístěn mezi hroty nebo sondy přístroje. Na polaritě nezáleží.

- Hodnota se odečte přímo na digitálním displeji. Je-li přístroj analogový, má stupnici označenou symbolem Ω, která se čte zprava doleva.

Na následujícím obrázku (číslo 2) je zobrazen digitální multimetr a jeho sondy nebo tipy. Model má jednu stupnici pro měření odporu, označenou šipkou.

Obrázek 2. Digitální multimetr. Zdroj: Pixabay.

Hodnota komerčního elektrického odporu je často vyjádřena kódem barevného pásma na jeho vnější straně. Například rezistory na obrázku 1 mají červené, fialové, zlaté, žluté a šedé pruhy. Každá barva má numerický význam označující jmenovitou hodnotu, jak bude ukázáno níže.

Barevný kód pro rezistory

V následující tabulce jsou uvedeny barevné kódy rezistorů:

Stůl 1.

Vzhledem k tomu, že je kovový pás napravo, používá se kód takto:

- První dvě barvy zleva doprava udávají hodnotu odporu.

- Třetí barva označuje sílu 10, kterou je třeba znásobit.

- A čtvrtý označuje toleranci stanovenou výrobcem.

Příklady hodnot rezistorů

Jako příklad se podívejme nejprve na rezistor v popředí vlevo od obrázku 1. Zobrazená sekvence barev je: šedá, červená, červená, zlatá. Pamatujte, že zlatá nebo stříbrná páska musí být napravo.

Šedá představuje 8, červená je 2, multiplikátor je červená a rovná 10 ² = 100 a konečně tolerance je zlato, které symbolizuje 5%. Proto je odpor 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Protože je tolerance 5%, odpovídá v ohmech: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Proto je hodnota odporu mezi: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω a 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Pomocí barevného kódu máte jmenovitou nebo tovární hodnotu odporu, ale pro zpřesnění měření musíte změřit odpor pomocí multimetru, jak bylo vysvětleno výše.

Další příklad odporu na následujícím obrázku:

Obrázek 3. Použití barevného kódu v rezistoru R. Zdroj: Wikimedia Commons.

Jsme následující pro odpor R: červená (= 2), purpurové (= 7), zelené (násobit 10 ⁵), takže odpor R na obrázku je 27 x 10 ⁵ Ω. Tolerančního pásma je stříbrná: 27 x 10 ⁵ x (10/100), Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Jeden způsob, jak vyjádřit výše uvedený výsledek, zaoblení 27 x 10 ⁴ až 30 x 10 ⁴, je:

Nejpoužívanější předpony

Hodnoty, které může mít elektrický odpor, který je vždy kladný, jsou ve velmi širokém rozmezí. Z tohoto důvodu jsou mocnosti 10 široce používány k vyjádření jejich hodnot a předpon. Zde jsou nejčastější:

Tabulka 2.

Podle tohoto zápisu je odpor v předchozím příkladu: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Odpor vodiče

Rezistory jsou vyrobeny z různých materiálů a je to míra opozice, že vodič musí procházet proudem, jak je známo, ne všechny materiály se chovají stejným způsobem. I mezi materiály považovanými za vodiče existují rozdíly.

Odpor závisí na několika charakteristikách, z nichž nejdůležitější je:

- Geometrie vodiče: délka a plocha průřezu.

- Odolnost materiálu: označuje opozici, kterou materiál představuje průchodu proudu.

- Teplota: měrný odpor a odpor se zvyšují s teplotou, protože vnitřní uspořádání materiálu klesá, a tím se v jejich průchodu brání proudové nosiče.

Pro vodič s konstantním průřezem je odpor při dané teplotě dán:

R = ρ (ℓ / A)

Kde ρ je odpor materiálu při dané teplotě, který je určen experimentálně, ℓ je délka vodiče a A je plocha průřezu.

Obrázek 4. Odpor vodiče. Zdroj: Wikimedia Commons.

Cvičení vyřešeno

Najděte odpor měděného drátu o poloměru 0,32 mm a 15 cm dlouhém s vědomím, že měrný odpor mědi je 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Řešení

Vzhledem k tomu, že odpor je v jednotkách mezinárodního systému, je nejvhodnější vyjádřit plochu průřezu a délku v těchto jednotkách a poté nahradit ve vzorci předchozí sekce:

Poloměr = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (poloměr 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-ohm.

Reference

1. Figueroa, D. (2005). Série: Fyzika pro vědu a techniku. Svazek 5. Elektrostatika. Editoval Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fyzika: Principy s aplikacemi. 6 ^th. Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fyzický. Vol. 2. 3 ^rd ve španělštině. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitní fyzika s moderní fyzikou. 14 ^th. Ed. Svazek 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fyzika pro vědu a techniku. Objem 1. 10 ^ma. Ed. Cengage Learning.