OHM: MĂSURĂTORI DE REZISTENȚĂ, EXEMPLE ȘI EXERCIȚIU REZOLVAT - FIZIC - 2025

Ohm sau ohm este unitatea de măsură a rezistenței electrice aparținând Sistemul Internațional de Unități (SI), utilizate pe scară largă în știință și inginerie. A fost numit după fizicianul german Georg Simon Ohm (1789-1854).

Ohm a fost profesor și cercetător la Universitatea din München, iar printre numeroasele sale contribuții la electricitate și magnetism este definirea rezistenței prin relația dintre tensiune și curent printr-un conductor.

Figura 1. Rezistențe variate care fac parte dintr-un circuit. Sursa: Wikimedia Commons.

Această relație este cunoscută sub numele de Legea lui Ohm și este de obicei exprimată ca:

R = ΔV / I

Unde R reprezintă rezistența electrică, ΔV este tensiunea în volți (V), iar I este curent în amperi (A), toate în unități SI.

Prin urmare, 1 ohm, care este notat, de asemenea, interschimbabil prin litera greacă Ω, este egal cu 1 V / A. Înseamnă că dacă setarea unei tensiuni de 1 V pe un anumit conductor determină un curent de 1 A, rezistența respectivului conductor este de 1 Ω.

Rezistența electrică este un element de circuit foarte comun, care este utilizat în multe moduri pentru a controla corect curentul, indiferent dacă face parte dintr-un circuit integrat sau individual.

Măsurarea rezistenței electrice

Figura 5. Georg Simon Ohm, numit după unitatea pentru rezistență, s-a născut în Bavaria în 1789 și a adus contribuții majore la electricitate, acustică și interferențe ale undelor luminoase. Sursa: Wikimedia Commons.

Rezistențele sunt măsurate cu ajutorul unui multimetru, un contor care vine atât în ​​versiuni analogice cât și digitale. Cele mai de bază măsoară tensiuni directe și curenți, dar există dispozitive mai sofisticate, cu funcții suplimentare. Atunci când sunt folosite pentru a măsura rezistența, ele sunt numite ohmetre sau ohmetre. Acest dispozitiv este foarte simplu de utilizat:

- Selectorul central este poziționat în poziția de măsurare a rezistenței, alegând una dintre cântarele identificate cu simbolul Ω, în cazul în care instrumentul are mai mult de una.

- Rezistența de măsurat este extrasă din circuit. Dacă acest lucru nu este posibil, alimentarea cu energie electrică trebuie să fie oprită.

- Rezistența este plasată între vârfurile sau sondele instrumentului. Polaritatea nu contează.

- Valoarea este citită direct pe afișajul digital. Dacă instrumentul este analog, are o scară marcată cu simbolul Ω care se citește de la dreapta la stânga.

În figura următoare (numărul 2), este prezentat un multimetru digital și sondele sau sfaturile sale. Modelul are o scală unică pentru măsurarea rezistenței, indicată printr-o săgeată.

Figura 2. Multimetrul digital. Sursa: Pixabay.

Valoarea unei rezistențe electrice comerciale este adesea exprimată printr-un cod de bandă de culoare pe exteriorul său. De exemplu, rezistențele din figura 1 au benzi roșii, violet, aurii, galbene și gri. Fiecare culoare are o semnificație numerică care indică valoarea nominală, așa cum se arată mai jos.

Cod de culoare pentru rezistențe

Următorul tabel prezintă codurile de culoare pentru rezistențe:

Tabelul 1.

Ținând cont de faptul că banda metalică este în dreapta, codul este utilizat după cum urmează:

- Primele două culori de la stânga la dreapta dau valoarea rezistenței.

- A treia culoare indică puterea de 10 cu care trebuie înmulțită.

- Iar al patrulea indică toleranța stabilită de producător.

Exemple de valori ale rezistenței

Ca exemplu, să vedem mai întâi rezistența din prim-plan, la stânga figurii 1. Secvența de culori afișate este: gri, roșu, roșu, auriu. Amintiți-vă că banda de aur sau argint trebuie să fie în dreapta.

Griul reprezintă 8, roșul este 2, multiplicatorul este roșu și egal cu 10 ² = 100 și, în final, toleranța este aur, care simbolizează 5%. Prin urmare, rezistența este de 82 x 100 Ω = 8200 Ω.

Fiind toleranța de 5%, este echivalent în ohmi la: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Prin urmare, valoarea rezistenței este cuprinsă între: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω și 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.

Folosind codul de culoare, aveți valoarea nominală sau din fabrică a rezistenței, dar pentru a face măsurarea exactă, trebuie să măsurați rezistența cu multimetrul, așa cum am explicat mai înainte.

Un alt exemplu pentru rezistența următoarei figuri:

Figura 3. Utilizarea codului de culoare într-un rezistor R. Sursa: Wikimedia Commons.

Avem următoarele pentru rezistența R: roșu (= 2), violet (= 7), verde (înmulțiți cu 10 ⁵ ), deci rezistența R din figură este 27 x 10 ⁵ Ω. Banda de toleranță este de argint: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω. O modalitate de a exprima rezultatul de mai sus, rotunjirea 27 x 10 ⁴ până la 30 x 10 ⁴ , este:

Cele mai utilizate prefixe

Valorile pe care le poate avea o rezistență electrică, care este întotdeauna pozitivă, se află într-un interval foarte larg. Din acest motiv, puterile de 10 sunt utilizate pe scară largă pentru a-și exprima valorile, precum și prefixele. Iată cele mai frecvente:

Masa 2.

Conform acestei notații, rezistența din exemplul precedent este: (2,7 ± 0,3) MΩ.

Rezistența unui conductor

Rezistențele sunt confecționate din materiale diferite și este o măsură a opoziției pe care conductorul o are la trecerea curentului, așa cum se știe, nu toate materialele sunt conduse în același mod. Chiar și între materialele considerate ca conductoare există diferențe.

Rezistența depinde de mai multe caracteristici, cele mai importante fiind:

- Geometria conductorului: lungimea și aria secțiunii transversale.

- Rezistivitatea materialului: indică opoziția pe care o prezintă materialul la trecerea curentului.

- Temperatura: rezistivitatea și rezistența cresc odată cu temperatura, deoarece ordonarea internă a materialului scade și astfel purtătorii actuali sunt împiedicați în trecerea lor.

Pentru un conductor cu secțiune transversală constantă, la o temperatură dată, rezistența este dată de:

R = ρ (ℓ / A)

În cazul în care ρ este rezistivitatea materialului la temperatura în cauză, care este determinată experimental, ℓ este lungimea conductorului și A este aria secțiunii transversale.

Figura 4. Rezistența unui conductor. Sursa: Wikimedia Commons.

Exercițiu rezolvat

Găsiți rezistența unui fir de cupru cu o rază de 0,32 mm și 15 cm lungime, știind că rezistivitatea cuprului este de 1,7 × 10 ^-8 Ω.m.

Soluţie

Având în vedere că rezistivitatea este în unități ale sistemului internațional, cel mai potrivit este să exprimați secțiunea transversală și lungimea în aceste unități, apoi să înlocuiți în formula secțiunii precedente:

Raza = 0,32 mm = 0,32 × 10 ^-3 m

A = π (raza 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.

Referințe

1. Figueroa, D. (2005). Serie: fizică pentru știință și inginerie. Volumul 5. Electrostatice. Editat de Douglas Figueroa (USB).
2. Giancoli, D. 2006. Fizică: Principii cu aplicații. 6 ^a . Sala Ed Prentice.
3. Resnick, R. (1999). Fizic. Vol. 2. 3 ^rd în spaniolă. Compañía Editorial Continental SA de CV
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitatea de fizică cu fizică modernă. 14 ^a . Ed. Volumul 2.
5. Serway, R., Jewett, J. (2018). Fizică pentru știință și inginerie. Volumul 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.