OHM: MERANIE ODPORU, PRÍKLADY A VYRIEŠENÉ CVIČENIA - FYZICKÝ - 2026

Ohm alebo ohm je jednotka meranie elektrického odporu, ktorý patrí k medzinárodnom systéme jednotiek (SI), široko používané v oblasti vedy a techniky. Pomenoval sa podľa nemeckého fyzika Georga Simona Ohma (1789 - 1854).

Ohm bol profesorom a výskumníkom na univerzite v Mníchove a medzi jeho mnohé príspevky k elektrine a magnetizmu patrí definícia odporu prostredníctvom vzťahu medzi napätím a prúdom prostredníctvom vodiča.

Obrázok 1. Rôzne odpory tvoriace súčasť obvodu. Zdroj: Wikimedia Commons.

Tento vzťah sa nazýva Ohmov zákon a zvyčajne sa vyjadruje ako:

R = A / I

Ak R predstavuje elektrický odpor, A je napätie vo voltoch (V) a I je prúd v ampéroch (A), všetky v jednotkách SI.

Preto 1 ohm, ktorý je tiež gréckym písmenom Ω vzájomne zameniteľne rovný, sa rovná 1 V / A. To znamená, že ak nastavenie napätia 1 V na určitom vodiči spôsobí prúd 1 A, odpor tohto vodiča je 1 Ω.

Elektrický odpor je veľmi častým prvkom obvodu, ktorý sa používa mnohými spôsobmi na správne riadenie prúdu, či už je súčasťou integrovaného obvodu alebo jednotlivo.

Meranie elektrického odporu

Obrázok 5. Georg Simon Ohm, pomenovaný po jednotke odporu, sa narodil v Bavorsku v roku 1789 a významne prispel k rušeniu elektrinou, akustikou a svetelnými vlnami. Zdroj: Wikimedia Commons.

Odpory sa merajú pomocou multimetra, ktorý je dodávaný v analógovej aj digitálnej verzii. Najzákladnejšie zmerajú priame napätie a prúdy, ale existujú zložitejšie zariadenia s prídavnými funkciami. Keď sa používajú na meranie odporu, nazývajú sa ohmmetre alebo ohmmetre. Použitie tohto zariadenia je veľmi jednoduché:

- Centrálny volič sa umiestni do polohy na meranie odporu a zvolí jednu z mierok označených symbolom Ω, ak má prístroj viac ako jednu stupnicu.

- Odpor, ktorý sa má zmerať, sa získa z obvodu. Ak to nie je možné, musí sa vypnúť napájanie.

- Odpor je umiestnený medzi špičkami alebo sondami prístroja. Nezáleží na polarite.

- Hodnota sa načíta priamo na digitálnom displeji. Ak je prístroj analógový, má stupnicu označenú symbolom Ω, ktorý sa číta sprava doľava.

Na nasledujúcom obrázku (číslo 2) je zobrazený digitálny multimeter a jeho sondy alebo tipy. Model má jednu stupnicu na meranie odporu označenú šípkou.

Obrázok 2. Digitálny multimeter. Zdroj: Pixabay.

Hodnota komerčného elektrického odporu je často vyjadrená kódom farebného pásma na jeho vonkajšej strane. Napríklad rezistory na obrázku 1 majú červené, fialové, zlaté, žlté a sivé pruhy. Každá farba má číselný význam označujúci nominálnu hodnotu, ako bude uvedené nižšie.

Farebný kód pre odpory

Nasledujúca tabuľka zobrazuje farebné kódy rezistorov:

Stôl 1.

Berúc do úvahy, že kovový pás je napravo, kód sa používa takto:

- Prvé dve farby zľava doprava udávajú hodnotu rezistencie.

- Tretia farba označuje silu 10, ktorou sa musí vynásobiť.

- A štvrtý označuje toleranciu stanovenú výrobcom.

Príklady hodnôt rezistorov

Ako príklad sa pozrime na rezistor v popredí, naľavo od obrázku 1. Znázornená sekvencia farieb je: šedá, červená, červená, zlatá. Pamätajte, že zlatá alebo strieborná páska musí byť napravo.

Šedá predstavuje 8, červená je 2, multiplikátor je červená a rovný 10 ² = 100, a konečne, tolerancia je zlato, ktorý symbolizuje 5%. Preto odpor je 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Keďže je tolerancia 5%, v ohmoch je ekvivalentná: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Preto je hodnota odporu medzi: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω a 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Pri použití farebného kódu máte menovitú alebo továrenskú hodnotu odporu, ale na presnejšie meranie musíte odmerať odpor multimetrom, ako bolo vysvetlené vyššie.

Ďalší príklad odolnosti na nasledujúcom obrázku:

Obrázok 3. Použitie farebného kódu v rezistore R. Zdroj: Wikimedia Commons.

Sme nasledujúce pre odpor R: červená (= 2), purpurovej (= 7), zelenej (násobiť 10 ⁵ ), takže odpor R na obrázku je 27 x 10 ⁵ Ω. Tolerančného pásma je strieborná: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. Jeden spôsob, ako vyjadriť vyššie uvedený výsledok, zaoblenie 27 x 10 ⁴ až 30 x 10 ⁴ , je:

Najpoužívanejšie predpony

Hodnoty, ktoré môže mať elektrický odpor, ktoré sú vždy kladné, sú vo veľmi širokom rozmedzí. Z tohto dôvodu sa právomoci 10 často používajú na vyjadrenie ich hodnôt, ako aj predpony. Tu sú najbežnejšie:

Tabuľka 2.

Podľa tohto zápisu je odpor v predchádzajúcom príklade: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Odpor vodiča

Odpory sú vyrobené z rôznych materiálov a je to miera opozície, že vodič musí prechádzať prúdom, ako je známe, nie všetky materiály sa správajú rovnakým spôsobom. Aj medzi materiálmi považovanými za vodiče existujú rozdiely.

Odolnosť závisí od niekoľkých charakteristík, z ktorých najdôležitejšia je:

- Geometria vodiča: dĺžka a plocha prierezu.

- Odolnosť materiálu: označuje odpor, ktorý materiál predstavuje prechodu prúdu.

- Teplota: rezistencia a odpor sa zvyšujú s teplotou, pretože vnútorné usporiadanie materiálu klesá, a preto sú nosičom prúdu bránené v ich prechode.

Pre vodič s konštantným prierezom je odpor pri danej teplote daný:

R = ρ (ℓ / A)

Ak ρ je odpor materiálu pri príslušnej teplote, ktorý je určený experimentálne, ℓ je dĺžka vodiča a A je plocha prierezu.

Obrázok 4. Odpor vodiča. Zdroj: Wikimedia Commons.

Cvičenie bolo vyriešené

Nájdite odpor medeného drôtu s polomerom 0,32 mm a dlhým 15 cm s vedomím, že odpor medi je 1,7 × 10 - ⁸ Ω.m.

Riešenie

Vzhľadom na to, že odpor je v jednotkách medzinárodného systému, je najvhodnejšie vyjadriť prierezovú plochu a dĺžku v týchto jednotkách a potom nahradiť vzorec z predchádzajúcej časti:

Polomer = 0,32 mm = 0,32 x 10 ^-3 m

A = π (polomer 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 x 10 ^-3 Ω = 7,9 m-ohmov.

Referencie

1. Figueroa, D. (2005). Séria: Fyzika pre vedu a techniku. Zväzok 5. Elektrostatika. Editoval Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fyzika: Princípy s aplikáciami. 6 ^th . Ed Prentice Hall.
3. Resnick, R. (1999). Fyzický. Zväzok 2. ^3. v španielčine. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Univerzitná fyzika s modernou fyzikou. 14 ^th . Vyd. Zväzok 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fyzika pre vedu a techniku. Objem 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.