- Måling af elektrisk modstand
- Farvekode for modstande
- Eksempler på modstandsværdier
- Mest anvendte præfikser
- Modstand fra en leder
- Træning løst
- Løsning
- Referencer
Den ohm eller ohm er måleenheden for elektrisk modstand tilhører internationale enhedssystem (SI), er meget udbredt inden for videnskab og teknik. Det blev opkaldt efter den tyske fysiker Georg Simon Ohm (1789-1854).
Ohm var professor og forsker ved München Universitet, og blandt hans mange bidrag til elektricitet og magnetisme er definitionen på modstand gennem forholdet mellem spænding og strøm gennem en leder.
Figur 1. Varierede modstande, der er en del af et kredsløb. Kilde: Wikimedia Commons.
Dette forhold er kendt som Ohms lov og udtrykkes normalt som:
R = ΔV / I
Hvor R repræsenterer elektrisk modstand, er ΔV spænding i volt (V), og I er strøm i ampere (A), alt i SI-enheder.
Derfor er 1 ohm, som også betegnes ombytteligt med det græske bogstav Ω, lig med 1 V / A. Det betyder, at hvis indstilling af en spænding på 1 V over en bestemt leder forårsager en strøm på 1 A, er modstanden for denne leder 1 Ω.
Elektrisk modstand er et meget almindeligt kredsløbselement, der bruges på mange måder til korrekt styring af strøm, hvad enten det er en del af et integreret kredsløb eller individuelt.
Måling af elektrisk modstand
Figur 5. Georg Simon Ohm, opkaldt efter enheden for modstand, blev født i Bayern i 1789 og gav store bidrag til elektricitet, akustik og interferens i lysbølger. Kilde: Wikimedia Commons.
Modstande måles ved hjælp af et multimeter, en meter, der findes i både analoge og digitale versioner. De mest basale måler direkte spændinger og strømme, men der er mere sofistikerede enheder med ekstra funktioner. Når de bruges til at måle modstand kaldes de for ohmmetre eller ohmmeters. Denne enhed er meget enkel at bruge:
- Den centrale vælger placeres i positionen for at måle modstand ved at vælge en af de skalaer, der er identificeret med Ω-symbolet, hvis instrumentet har mere end et.
- Modstanden, der skal måles, udvindes fra kredsløbet. Hvis dette ikke er muligt, skal strømforsyningen være slukket.
- Modstanden placeres mellem instrumentets spidser eller sonder. Polaritet betyder ikke noget.
- Værdien læses direkte på det digitale display. Hvis instrumentet er analogt, har det en skala markeret med Ω-symbolet, der læses fra højre til venstre.
I den følgende figur (nummer 2) vises et digitalt multimeter og dets sonder eller tip. Modellen har en enkelt skala til måling af modstand, angivet med en pil.
Figur 2. Digital multimeter. Kilde: Pixabay.
Værdien af en kommerciel elektrisk modstand udtrykkes ofte med en farvebåndkode på dens udvendige. For eksempel har modstande i figur 1 røde, lilla, guld, gule og grå bånd. Hver farve har en numerisk betydning, der angiver den nominelle værdi, som det vil blive vist nedenfor.
Farvekode for modstande
Følgende tabel viser farvekoder for modstande:
Tabel 1.
Under hensyntagen til, at det metalliske bånd er til højre, bruges koden som følger:
- De to første farver fra venstre mod højre giver modstandsværdien.
- Den tredje farve angiver kraften på 10, hvormed den skal multipliceres.
- Og den fjerde angiver den tolerance, som fabrikanten har fastlagt.
Eksempler på modstandsværdier
Lad os som et eksempel først se på modstanden i forgrunden til venstre for figur 1. De viste farver er: grå, rød, rød, guld. Husk, at guld- eller sølvbåndet skal være til højre.
Den grå repræsenterer 8, den røde er 2, multiplikatoren er rød og lig med 10 2 = 100 og endelig er tolerancen guld, der symboliserer 5%. Derfor er modstanden 82 x 100 Ω = 8200 Ω.
Som tolerance på 5% svarer det i ohm til: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Derfor er modstandsværdien mellem: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω og 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.
Ved hjælp af farvekoden har du den nominelle eller fabriksværdi af modstanden, men for at gøre målingen mere præcis skal du måle modstanden med multimeteret, som forklaret tidligere.
Et andet eksempel på modstanden i følgende figur:
Figur 3. Brug af farvekoden i en modstand R. Kilde: Wikimedia Commons.
Vi har følgende for modstand R: rød (= 2), lilla (= 7), grøn (gang med 10 5), så modstanden R i figuren er 27 x 10 5 Ω. Tolerancebåndet er sølv: 27 x 10 5 x (10/100) Ω = 27 x 10 4 Ω. En måde at udtrykke ovenstående resultat, afrunding 27 x 104 til 30 x 104, er:
Mest anvendte præfikser
De værdier, som en elektrisk modstand kan have, som altid er positiv, er inden for et meget bredt område. Af denne grund er kræfter på 10 vidt brugt til at udtrykke deres værdier såvel som præfikser. Her er de mest almindelige:
Tabel 2
I henhold til denne notation er modstanden i det foregående eksempel: (2,7 ± 0,3) MΩ.
Modstand fra en leder
Modstandene er lavet af forskellige materialer, og det er et mål for modstanden, at lederen har mod strømmen, som det er kendt, ikke alle materialer leder på samme måde. Selv mellem materialer, der betragtes som ledere, er der forskelle.
Modstand afhænger af flere egenskaber, hvoraf det vigtigste er:
- Ledernes geometri: tværsnitets længde og areal.
- Materialets modstandskraft: angiver den modstand, som materialet giver mod strømmen.
- Temperatur: resistivitet og modstand stiger med temperaturen, da den interne rækkefølge af materialet falder, og de aktuelle bærere således hindres i deres passage.
For en leder med konstant tværsnit gives ved en given temperatur modstanden ved:
R = ρ (ℓ / A)
Hvor ρ er materialets resistivitet ved den aktuelle temperatur, som eksperimentelt bestemmes, er the længden af lederen, og A er tværsnitsarealet.
Figur 4. Modstand fra en leder. Kilde: Wikimedia Commons.
Træning løst
Find modstanden hos en kobbertråd med en radius på 0,32 mm og 15 cm lang, vel vidende om, at kobbers modstand er 1,7 × 10-8 Ω.m.
Løsning
I betragtning af at resistiviteten er i enheder i det internationale system, er den mest passende ting at udtrykke tværsnitsarealet og længden i disse enheder og derefter erstatte formlen i det foregående afsnit:
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.
Referencer
- Figueroa, D. (2005). Serie: Fysik til videnskab og teknik. Volumen 5. Elektrostatik. Redigeret af Douglas Figueroa (USB).
- Giancoli, D. 2006. Fysik: Principper med applikationer. 6 th. Ed Prentice Hall.
- Resnick, R. (1999). Fysisk. Vol. 2. 3 rd i spansk. Compañía Redaktionel Kontinentalt SA de CV
- Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med moderne fysik. 14 th. Udgave bind 2.
- Serway, R., Jewett, J. (2018). Fysik til videnskab og teknik. Bind 1. 10 ma. Ed. Cengage Learning.