OHM: MERITVE UPORA, PRIMERI IN REŠENA VAJA - FIZIČNO - 2026

Ohm ali Ohm je enota za merjenje električne upornosti, ki je del mednarodnega sistema enot (SI), se pogosto uporablja v znanosti in tehniki. Ime je dobila po nemškem fiziku Georgu Simonu Ohmu (1789-1854).

Ohm je bil profesor in raziskovalec na univerzi v Münchnu, med njegovimi številnimi prispevki k elektriki in magnetizmu pa je opredelitev upora z odnosom napetosti in toka skozi prevodnik.

Slika 1. Različni upori, ki so del vezja. Vir: Wikimedia Commons.

Ta odnos je znan kot Ohmov zakon in je ponavadi izražen kot:

R = ΔV / I

Kjer R predstavlja električni upor, je ΔV napetost v voltih (V), I pa tok v amperih (A), vse v enotah SI.

Zato je 1 ohm, ki ga grško črko Ω tudi zamenljivo označuje, enako 1 V / A. To pomeni, da če nastavitev napetosti 1 V na določenem prevodniku povzroči tok 1 A, je upor tega vodnika 1 Ω.

Električni upor je zelo pogost element vezja, ki se uporablja na več načinov za pravilno krmiljenje toka, ne glede na to, ali je del integriranega vezja ali posamezno.

Merjenje električne upornosti

Slika 5. Georg Simon Ohm, imenovan po enoti za odpor, se je rodil na Bavarskem leta 1789 in je veliko prispeval k elektriki, akustiki in motnjam svetlobnih valov. Vir: Wikimedia Commons.

Upori se merijo s pomočjo multimetra, merilnika, ki je na voljo v analogni in digitalni različici. Najosnovnejši merijo neposredne napetosti in tokove, vendar obstajajo bolj izpopolnjene naprave z dodatnimi funkcijami. Če se uporabljajo za merjenje upora, jih imenujemo ohmmetri ali ohmmetri. Ta naprava je zelo preprosta za uporabo:

- Osrednji izbirnik je postavljen v položaj za merjenje upora in izbere eno od tehtnic, označenih s simbolom Ω, če ima instrument več kot eno.

- Upor, ki se meri, se črpa iz vezja. Če to ni mogoče, je treba napajanje izklopiti.

- Odpornost je postavljena med konice ali sonde instrumenta. Polarnost ni pomembna.

- Vrednost se bere neposredno na digitalnem zaslonu. Če je instrument analogen, ima lestvico, označeno s simbolom Ω, ki se bere od desne proti levi.

Na naslednji sliki (številka 2) je prikazan digitalni multimeter in njegove sonde ali nasveti. Model ima enotno lestvico za merjenje upora, označeno s puščico.

Slika 2. Digitalni multimeter. Vir: Pixabay.

Vrednost komercialnega električnega upora je pogosto izražena s kodo barvnega pasu na zunanji strani. Na primer, upori na sliki 1 imajo rdeče, vijolične, zlate, rumene in sive trakove. Vsaka barva ima numerični pomen, ki označuje nazivno vrednost, kot bo prikazano spodaj.

Barvna koda za upore

Naslednja tabela prikazuje barvne kode za upore:

Tabela 1.

Upoštevajoč, da je kovinski pas na desni, se uporablja koda na naslednji način:

- Prvi dve barvi od leve proti desni data vrednost upora.

- Tretja barva označuje moč 10, za katero se mora pomnožiti.

- In četrti nakazuje toleranco, ki jo je določil proizvajalec.

Primeri vrednosti upora

Kot primer si najprej oglejmo upor v ospredju, levo od slike 1. Zaporedje prikazanih barv je: siva, rdeča, rdeča, zlata. Ne pozabite, da mora biti zlati ali srebrni pas na desni.

Siva predstavlja 8, rdeča 2, množitelj je rdeča in je enaka 10 ² = 100 in na koncu je toleranca zlata, ki simbolizira 5%. Zato je upor 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Če je toleranca 5%, je v ohmih enakovredna: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Vrednost upora je torej med: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω in 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

S pomočjo barvne kode imate nominalno ali tovarniško vrednost upora, vendar pa morate za natančnejšo meritev meriti upor z multimetrom, kot je razloženo prej.

Še en primer odpornosti naslednje slike:

Slika 3. Uporaba barvne kode v uporu R. Vir: Wikimedia Commons.

Za upor R imamo naslednje: rdeča (= 2), vijolična (= 7), zelena (pomnožimo s 10 ⁵ ), zato je upor R na sliki 27 x 10 ⁵ Ω. Tolerancijski pas je srebrn: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Eden od načinov za izražanje zgornjega rezultata, zaokroževanje 27 x 10 ⁴ na 30 x 10 ⁴ je:

Najpogosteje uporabljene predpone

Vrednosti, ki jih ima lahko električni upor, ki je vedno pozitiven, so v zelo širokem območju. Zaradi tega se za izražanje njihovih vrednosti in predponk široko uporabljajo pooblastila 10. Tu so najpogostejši:

Tabela 2

Po tem zapisu je upor v prejšnjem primeru: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Odpornost prevodnika

Upori so narejeni iz različnih materialov in merilo je nasprotovanja, ki ga mora prevodnik prehajati skozi tok, kot je znano, da vsi materiali ne delujejo enako. Tudi med materiali, ki se štejejo za prevodnike, obstajajo razlike.

Odpornost je odvisna od več značilnosti, najpomembnejše:

- Geometrija prevodnika: dolžina in površina preseka.

- upornost materiala: kaže nasprotovanje, ki ga material predstavlja prehodu toka.

- Temperatura: upornost in odpornost naraščata s temperaturo, saj se notranje urejanje materiala zmanjšuje in s tem ovirajo trenutni nosilci pri njihovem prehodu.

Za prevodnik s konstantnim prerezom pri določeni temperaturi upor poda:

R = ρ (ℓ / A)

Kjer je ρ upornost materiala pri zadevni temperaturi, ki je določena eksperimentalno, je length dolžina prevodnika in A površina prečnega prereza.

Slika 4. Upor prevodnika. Vir: Wikimedia Commons.

Vaja rešena

Poiščite upornost bakrene žice s polmerom 0,32 mm in 15 cm, pri čemer veste, da je upornost bakra 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Rešitev

Glede na to, da je upornost v enotah mednarodnega sistema, je najbolj primerno, da v teh enotah izrazite površino preseka in dolžino in nato nadomestite v formuli prejšnjega oddelka:

Polmer = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (polmer 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.

Reference

1. Figueroa, D. (2005). Serija: Fizika za znanost in tehniko. Zvezek 5. Elektrostatika. Uredil Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela uporabe. 6. ^st . Dvorana Ed Prentice.
3. Resnick, R. (1999). Fizično. Vol. 2. 3. ^rd v španščini. Compañía Uredništvo Continental SA de CV
4. Sears, Zemanski. 2016. Univerzitetna fizika s sodobno fiziko. 14. ^st . Ed. Zvezek 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fizika za znanost in tehniko. Zvezek 1. 10 ^ma . Ed Cengage Learning.