Как обозначается ом: Единица измерения сопротивления, теория и онлайн калькуляторы

Содержание

ом [Ом] в микроом [мкОм] • Конвертер электрического сопротивления • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Нагретый до 800°C резистивный нагревательный элемент.

Введение

Резисторы на этой плате из блока питания обведены красными прямоугольниками и составляют половину ее элементов

Термину сопротивление в некотором отношении повезло больше, чем другим физическим терминам: мы с раннего детства знакомимся с этим свойством окружающего мира, осваивая среду обитания, особенно когда тянемся к приглянувшейся игрушке в руках другого ребёнка, а он сопротивляется этому. Этот термин нам интуитивно понятен, поэтому в школьные годы во время уроков физики, знакомясь со свойствами электричества, термин электрическое сопротивление не вызывает у нас недоумения и его идея воспринимается достаточно легко.

Число производимых в мире технических реализаций электрического сопротивления — резисторов — не поддаётся исчислению. Достаточно сказать, что в наиболее распространённых современных электронных устройствах — мобильных телефонах, смартфонах, планшетах и компьютерах — число элементов может достигать сотен тысяч. По статистике резисторы составляют свыше 35% элементов электронных схем, а, учитывая масштабы производства подобных устройств в мире, мы получаем умопомрачительную цифру в десятки триллионов единиц. Наравне с другими пассивными радиоэлементами — конденсаторами и катушками индуктивности, резисторы лежат в основе современной цивилизации, являясь одним из китов, на которых покоится наш привычный мир.

Кабели должны обладать возможно меньшим электрическим сопротивлением

Определение

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая некоторые электрические свойства материи препятствовать свободному, без потерь, прохождению электрического тока через неё. В терминах электротехники электрическое сопротивление есть характеристика электрической цепи в целом или её участка препятствовать протеканию тока и равная, при постоянном токе, отношению напряжения на концах цепи к силе тока, протекающего по ней.

Электрическое сопротивление связано с передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды энергии. При необратимом преобразовании электрической энергии в тепловую, ведут речь об активном сопротивлении. При обратимом преобразовании электрической энергии в энергию магнитного или электрического поля, если в цепи течет переменный ток, говорят о реактивном сопротивлении. Если в цепи преобладает индуктивность, говорят об индуктивном сопротивлении, если ёмкость — о ёмкостном сопротивлении.

Полное сопротивление (активное и реактивное) для цепей переменного тока описывается понятиям импеданса, а для переменных электромагнитных полей — волновым сопротивлением. Сопротивлением иногда не совсем правильно называют его техническую реализацию — резистор, то есть радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

Закон Ома

Сопротивление обозначается буквой R или r и считается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать как

Закон Ома

R = U/I

где

R — сопротивление, Ом;

U — разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, В;

I — сила тока, протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, А.

Эта формула называется законом Ома, по имени немецкого физика, открывшего этот закон. Немаловажную роль в расчёте теплового эффекта активного сопротивления играет закон о выделяемой теплоте при прохождении электрического тока через сопротивление — закон Джоуля-Ленца:

Q = I² · R · t

где

Q — количество выделенной теплоты за промежуток времени t, Дж;

I — сила тока, А;

R — сопротивление, Ом;

t — время протекания тока, сек.

Георг Симон Ом

Единицы измерения

Основной единицей измерения электрического сопротивления в системе СИ является Ом и его производные: килоом (кОм), мегаом (МОм). Соотношения единиц сопротивления системы СИ с единицами других систем вы можете найти в нашем конвертере единиц измерения.

Историческая справка

Первым исследователем явления электрического сопротивления, а, впоследствии, и автором знаменитого закона электрической цепи, названного затем его именем, стал выдающийся немецкий физик Георг Симон Ом. Опубликованный в 1827 году в одной из его работ, закон Ома сыграл определяющую роль в дальнейшем исследовании электрических явлений. К сожалению, современники не оценили его исследования, как и многие другие его работы в области физики, и, по распоряжению министра образования за опубликование результатов своих исследований в газетах он даже был уволен с должности преподавателя математики в Кёльне. И только в 1841 году, после присвоения ему Лондонским королевским обществом на заседании 30 ноября 1841 г. медали Копли, к нему наконец-то приходит признание. Учитывая заслуги Георга Ома, в 1881 г. на международном конгрессе электриков в Париже было решено назвать его именем теперь общепринятую единицу электрического сопротивления («один ом»).

Физика явления в металлах и её применение

По своим свойствам относительной величины сопротивления, все материалы подразделяются на проводники, полупроводники и изоляторы. Отдельным классом выступают материалы, имеющие нулевое или близкое к таковому сопротивление, так называемые сверхпроводники. Наиболее характерными представителями проводников являются металлы, хотя и у них сопротивление может меняться в широких пределах, в зависимости от свойств кристаллической решётки.

По современным представлениям, атомы металлов объединяются в кристаллическую решётку, при этом из валентных электронов атомов металла образуется так называемый «электронный газ».

Перегорание нити лампы накаливания в воздухе

Относительно малое сопротивление металлов связано именно с тем обстоятельством, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости — принадлежащих всему ансамблю атомов данного образца металла. Возникающий при приложении внешнего электрического поля, ток в металле представляет собой упорядоченное движение электронов. Под действием поля электроны ускоряются и приобретают определённый импульс, а затем сталкиваются с ионами решётки. При таких столкновениях, электроны изменяют импульс, частично теряя энергию своего движения, которая преобразуется во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока. Необходимо заметить, что сопротивление образца металла или сплавов металлов данного состава зависит от его геометрии, и не зависит от направления приложенного внешнего электрического поля.

Дальнейшее приложение всё более сильного внешнего электрического поля приводит к нарастанию тока через металл и выделению всё большего количества тепла, которое, в конечном итоге, может привести к расплавлению образца. Это свойство применяется в проволочных предохранителях электрических цепей. Если температура превысила определенную норму, то проволока расплавляется, и прерывает электрическую цепь — по ней больше не может течь ток. Температурную норму обеспечивают, выбирая материал для проволоки по его температуре плавления. Прекрасный пример того, что происходит с предохранителями, даёт опыт съёмки перегорания нити накала в обычной лампе накаливания.

Наиболее типичным применением электрического сопротивления является применение его в качестве тепловыделяющего элемента. Мы пользуемся этим свойством при готовке и подогреве пищи на электроплитках, выпекании хлеба и тортов в электропечах, а также при работе с электрочайниками, кофеварками, стиральными машинами и электроутюгами. И совершенно не задумываемся, что своему комфорту в повседневной жизни мы опять же должны быть благодарны электрическому сопротивлению: включаем ли бойлер для душа, или электрический камин, или кондиционер в режим подогрева воздуха в помещении — во всех этих устройствах обязательно присутствует нагревательный элемент на основе электрического сопротивления.

В промышленном применении электрическое сопротивление обеспечивает приготовление пищевых полуфабрикатов (сушка), проведение химических реакций при оптимальной температуре для получения лекарственных форм и даже при изготовлении совершенно прозаических вещей, вроде полиэтиленовых пакетов различного назначения, а также при производстве изделий из пластмасс (процесс экструдирования).

Физика явления в полупроводниках и её применение

В полупроводниках, в отличие от металлов, кристаллическая структура образуется за счёт ковалентных связей между атомами полупроводника и поэтому, в отличие от металлов, в чистом виде они имеют значительно более высокое электрическое сопротивление. Причем, если говорят о полупроводниках, обычно упоминают не сопротивление, а собственную проводимость.

Микропроцессор и видеокарта

Привнесение в полупроводник примесей атомов с большим числом электронов на внешней оболочке, создаёт донорную проводимость n-типа. При этом «лишние» электроны становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление понижается. Аналогично привнесение в полупроводник примесей атомов с меньшим числом электронов на внешней оболочке, создаёт акцепторную проводимость р-типа. При этом «недостающие» электроны, называемые «дырками», становятся достоянием всего ансамбля атомов в данном образце полупроводника и его сопротивление также понижается.

Наиболее интересен случай соединения областей полупроводника с различными типами проводимости, так называемый p-n переход. Такой переход обладает уникальным свойством анизотропии — его сопротивление зависит от направления приложенного внешнего электрического поля. При включении «запирающего» напряжения, пограничный слой p-n перехода обедняется носителями проводимости и его сопротивление резко возрастает. При подаче «открывающего» напряжения в пограничном слое происходит рекомбинация носителей проводимости в пограничном слое и сопротивление p-n перехода резко понижается.

На этом принципе построены важнейшие элементы электронной аппаратуры — выпрямительные диоды. К сожалению, при превышении определённого тока через p-n переход, происходит так называемый тепловой пробой, при котором как донорные, так и акцепторные примеси перемещаются через p-n переход, тем самым разрушая его, и прибор выходит из строя.

Главный вывод о сопротивлении p-n переходов заключается в том, что их сопротивление зависит от направления приложенного электрического поля и носит нелинейный характер, то есть не подчиняется закону Ома.

Несколько иной характер носят процессы, происходящие в МОП-транзисторах (Металл-Окисел-Полупроводник). В них сопротивлением канала исток-сток управляет электрическое поле соответствующей полярности для каналов p- и n-типов, создаваемое затвором. МОП-транзисторы почти исключительно используются в режиме ключа — «открыт-закрыт» — и составляют подавляющее число электронных компонентов современной цифровой техники.

Вне зависимости от исполнения, все транзисторы по своей физической сути представляют собой, в известных пределах, безынерционные управляемые электрические сопротивления.

В ксеноновой лампе-вспышке (обведена красной линией) вспышка происходит после ионизации газа в результате уменьшения его электрического сопротивления

Физика явления в газах и её применение

В обычном состоянии газы являются отличными диэлектриками, поскольку в них имеется очень малое число носителей заряда — положительных ионов и электронов. Это свойство газов используется в контактных выключателях, воздушных линиях электропередач и в воздушных конденсаторах, так как воздух представляет собой смесь газов и его электрическое сопротивление очень велико.

Так как газ имеет ионно-электронную проводимость, при приложении внешнего электрического поля сопротивление газов вначале медленно падает из-за ионизации всё большего числа молекул. При дальнейшем увеличении напряжения внешнего поля возникает тлеющий разряд и сопротивление переходит на более крутую зависимость от напряжения. Это свойство газов использовалась ранее в газонаполненных лампах — стабисторах — для стабилизации постоянного напряжения в широком диапазоне токов. При дальнейшем росте приложенного напряжения, разряд в газе переходит в коронный разряд с дальнейшим снижением сопротивления, а затем и в искровой — возникает маленькая молния, а сопротивление газа в канале молнии падает до минимума.

Основным компонентом радиометра-дозиметра Терра-П является счетчик Гейгера-Мюллера. Его работа основана на ударной ионизации находящегося в нем газа при попадании гамма-кванта, в результате которой резко снижается его сопротивление, что и регистрируется.

Свойство газов светиться при протекании через них тока в режиме тлеющего разряда используется для оформления неоновых реклам, индикации переменного поля и в натриевых лампах. То же свойство, только при свечении паров ртути в ультрафиолетовой части спектра, обеспечивает работу и энергосберегающих ламп. В них световой поток видимого спектра получается в результате преобразования ультрафиолетового излучения флуоресцентным люминофором, которым покрыты колбы ламп. Сопротивление газов точно так же, как и в полупроводниках, носит нелинейный характер зависимости от приложенного внешнего поля и так же не подчиняется закону Ома.

Физика явления в электролитах и её применение

Сопротивление проводящих жидкостей — электролитов — определяется наличием и концентрацией ионов различных знаков — атомов или молекул, потерявших или присоединивших электроны. Такие ионы при недостатке электронов называются катионами, при избытке электронов — анионами. При приложении внешнего электрического поля (помещении в электролит электродов с разностью потенциалов) катионы и анионы приходят в движение; физика процесса заключается в разрядке или зарядке ионов на соответствующем электроде. При этом на аноде анионы отдают излишние электроны, а на катоде катионы получают недостающие.

Гальваническое покрытие хромом пластмассовой душевой головки. На внутренней стороне, не покрытой хромом, виден тонкий красный слой меди.

Существенным отличием электролитов от металлов, полупроводников и газов является перемещение вещества в электролитах. Это свойство широко используется в современной технике и медицине — от очистки металлов от примесей (рафинирование) до внедрения лекарственных средств в больную область (электрофорез). Сверкающей сантехнике наших ванн и кухонь мы обязаны процессам гальваностегии – никелированию и хромированию. Излишне вспоминать, что качество покрытия достигается именно благодаря управлению сопротивлением раствора и его температурой, а также многими другими параметрами процесса осаждения металла.

Поскольку человеческое тело с точки зрения физики представляет собой электролит, применительно к вопросам безопасности существенную роль играет знание о сопротивлении тела человека протеканию электрического тока. Хотя типичное значение сопротивления кожи составляет около 50 кОм (слабый электролит), оно может варьироваться в зависимости от психоэмоционального состояния конкретного человека и условий окружающей среды, а также площади контакта кожи с проводником электрического тока. При стрессе и волнении или при нахождении в некомфортных условиях оно может значительно снижаться, поэтому для расчётов сопротивления человека в технике безопасности принято значение 1 кОм.

Любопытно, что на основе измерения сопротивления различных участков кожи человека, основан метод работы полиграфа — «детектора» лжи, который, наряду с оценкой многих физиологических параметров, определяет, в частности, отклонение сопротивления от текущих значений при задавании испытуемому «неудобных» вопросов. Правда этот метод ограниченно применим: он даёт неадекватные результаты при применении к людям с неустойчивой психикой, к специально обученным агентам или к людям с аномально высоким сопротивлением кожи.

В известных пределах к току в электролитах применим закон Ома, однако, при превышении внешнего прилагаемого электрического поля некоторых характерных для данного электролита значений, его сопротивление также носит нелинейный характер.

Физика явления в диэлектриках и её применение

Сопротивление диэлектриков весьма высоко, и это качество широко используется в физике и технике при применении их в качестве изоляторов. Идеальным диэлектриком является вакуум и, казалось бы, о каком сопротивлении в вакууме может идти речь? Однако, благодаря одной из работ Альберта Эйнштейна о работе выхода электронов из металлов, которая незаслуженно обойдена вниманием журналистов, в отличие от его статей по теории относительности, человечество получило доступ к технической реализации огромного класса электронных приборов, ознаменовавших зарю радиоэлектроники, и по сей день исправно служащих людям.

Магнетрон 2М219J, установленный в бытовой микроволновой печи

Согласно Эйнштейну, любой проводящий материал окружён облаком электронов, и эти электроны, при приложении внешнего электрического поля, образуют электронный луч. Вакуумные двухэлектродные приборы обладают различным сопротивлением при смене полярности приложенного напряжения. Раньше они использовались для выпрямления переменного тока. Трёх- и более электродные лампы использовались для усиления сигналов. Теперь они вытеснены более выгодными с энергетической точки зрения транзисторами.

Однако осталась область применения, где приборы на основе электронного луча совершенно незаменимы — это рентгеновские трубки, применяемые в радиолокационных станциях магнетроны и другие электровакуумные приборы. Инженеры и по сей день всматриваются в экраны осциллографов с электронно-лучевыми трубками, определяя характер происходящих физических процессов, доктора не могут обойтись без рентгеновских снимков, и все мы ежедневно пользуемся микроволновыми печами, в которых стоят СВЧ-излучатели — магнетроны.

Поскольку характер проводимости в вакууме носит только электронный характер, сопротивление большинства электровакуумных приборов подчиняется закону Ома.

Резисторы поверхностного монтажа

Резисторы: их назначение, применение и измерение

Переменный регулировочный резистор

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto — сопротивляюсь) — элемент электрической цепи, предназначенный для использования его в качестве электрического сопротивления. Помимо этого, резисторы, являясь технической реализацией электрического сопротивления, также характеризуются паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.

Резистор — электронный прибор, необходимый во всех электронных схемах. По статистике, 35% любой радиосхемы составляют именно резисторы. Конечно, можно попытаться выдумать схему без резисторов, но это будут лишь игры разума. Практические электрические и электронные схемы без резисторов немыслимы. С точки зрения инженера-электрика любой прибор, обладающий сопротивлением, может называться резистором вне зависимости от его внутреннего устройства и способа изготовления. Ярким примером тому служит история с крушением дирижабля «Италия» полярного исследователя Нобиле. Радисту экспедиции удалось отремонтировать радиостанцию и подать сигнал бедствия, заменив сломанный резистор грифелем карандаша, что, в конечном итоге, и спасло экспедицию.

10-ваттный керамический резистор

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться в качестве дискретных компонентов или составных частей интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду вольтамперной характеристики, по способу защиты и по способу монтажа, характеру изменения сопротивления, технологиям изготовления и рассеиваемой тепловой энергии. Обозначение резистора в схемах приведено на рисунке ниже:

Резисторы можно соединять последовательно и параллельно. При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов:

R = R₁ + R₂ + … + R_n

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление цепи равно

R = R₁ · R₂ · … · R_n/(R₁ + R₂ + … + R_n)

По назначению резисторы делятся на:

резисторы общего назначения;
резисторы специального назначения.

По характеру изменения сопротивления резисторы делятся на:

По способу монтажа:

для печатного монтажа;
для навесного монтажа;
для микросхем и микромодулей.

По виду вольт-амперной характеристики:

Цветовая маркировка резисторов

В зависимости от габаритов и назначения резисторов, для обозначения их номиналов применяются цифро-символьная маркировка или маркировка цветными полосками для резисторов навесного или печатного монтажа. Символ в маркировке может играть роль запятой в обозначении номинала: для обозначения Ом применяются символы R и E, для килоом — символ К, для мегаом — символ М. Например: 3R3 означает номинал в 3,3 Ом, 33Е = 33 Ом, 4К7 = 4,7 кОм, М56 = 560 кОм, 1М0 = 1,0 Мом.

Цветовая маркировка резисторов

Измерение сопротивления резистора с помощью мультиметра

Для малогабаритных резисторов навесного монтажа и печатного применяется маркировка цветными полосками по имеющимся таблицам. Чтобы не рыться в справочниках, в Интернете можно найти множество различных программ для определения номинала резистора.

Резисторы для поверхностного монтажа (SMD) маркируются тремя или четырьмя цифрами или тремя символами, в последнем случае номинал тоже определяется по таблице или по специальным программам.

Измерение резисторов

Наиболее универсальным и практичным методом определения номинала резистора и его исправности является непосредственное измерение его сопротивления измерительным прибором. Однако при измерении непосредственно в схеме следует помнить, что ее питание должно быть отключено и что измерение будет неточным.

Литература

Автор статьи: Сергей Акишкин

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Международная система единиц (СИ) | Диаэм

Единицы измерения

Международная система единиц (СИ) (фр. Le Système International d’Unités (SI)) — система единиц физических величин, современный вариант метрической системы.

СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее — единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.

Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела.

Основные единицы системы СИ

Величина	Единица измерения		Обозначение
Величина	русское название	международное название	русское	международное
Длина	метр	metre (meter)	м	m
Масса	килограмм	kilogram	кг	kg
Время	секунда	second	с	s
Сила тока	ампер	ampere	А	A
Термодинамическая температура	кельвин	kelvin	К	K
Сила света	кандела	candela	кд	cd
Количество вещества	моль	mole	моль	mol

Производные единицы системы СИ

Величина	Единица измерения		Обозначение
Величина	русское название	международное название	русское	международное
Плоский угол	радиан	radian	рад	rad
Телесный угол	стерадиан	steradian	ср	sr
Температура по шкале Цельсия¹	градус Цельсия	degree Celsius	°C	°C
Частота	герц	hertz	Гц	Hz
Сила	ньютон	newton	Н	N
Энергия	джоуль	joule	Дж	J
Мощность	ватт	watt	Вт	W
Давление	паскаль	pascal	Па	Pa
Световой поток	люмен	lumen	лм	lm
Освещённость	люкс	lux	лк	lx
Электрический заряд	кулон	coulomb	Кл	C
Разность потенциалов	вольт	volt	В	V
Сопротивление	ом	ohm	Ом	Ω
Электроёмкость	фарад	farad	Ф	F
Магнитный поток	вебер	weber	Вб	Wb
Магнитная индукция	тесла	tesla	Тл	T
Индуктивность	генри	henry	Гн	H
Электрическая проводимость	сименс	siemens	См	S
Активность (радиоактивного источника)	беккерель	becquerel	Бк	Bq
Поглощённая доза ионизирующего излучения	грэй	gray	Гр	Gy
Эффективная доза ионизирующего излучения	зиверт	sievert	Зв	Sv
Активность катализатора	катал	katal	кат	ka

¹) — Шкалы Кельвина и Цельсия связаны между собой следующим образом: °C = K — 273,15

Кратные единицы — единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие десятичные приставки для обозначений кратных единиц:

Кратность	Приставка		Обозначение
Кратность	русская	международная	русское	международное
10¹	дека	deca	да	da
10²	гекто	hecto	г	h
10³	кило	kilo	к	k
10⁶	мега	Mega	М	M
10⁹	гига	Giga	Г	G
10¹²	тера	Tera	Т	T
10¹⁵	пета	Peta	П	P
10¹⁸	экса	Exa	Э	E
10²¹	зетта	Zetta	З	Z
10²⁴	йотта	Yotta	И	Y

Дольные единицы составляют определённую долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины.

Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:

Дольность	Приставка		Обозначение
Дольность	русская	международная	русское	международное
10^-1	деци	deci	д	d
10^-2	санти	centi	с	c
10^-3	милли	milli	м	m
10^-6	микро	micro	мк	µ (u)
10^-9	нано	nano	н	n
10^-12	пико	pico	п	p
10^-15	фемто	femto	ф	f
10^-18	атто	atto	а	a
10^-21	зепто	zepto	з	z
10^-24	йокто	yocto	и	y

36 — сопротивление проводника • 31415.

Сопротивление проводника пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения проводника. R — электрическое сопротивление проводника, Ом ρ — удельное сопротивление проводника, Ом∙м L — длина проводника, м S — площадь сечения проводника, м²
Чем длиннее провод, тем больше его сопротивление, чем толще провод, тем его сопротивление меньше. Удобно использовать аналогию с водопроводной трубой и потоком воды. Чем толще труба, тем меньше сопротивление потоку. Чем длиннее, тем сопротивление больше.

ρ — удельное сопротивление проводника, является физическим свойством вещества. В качестве обозначения используется латинская буква — ρ, которая читается как «ро». Этой же буквой обозначается плотность веществ.

Обратите внимание! На практике, сечения проводов измеряют в — мм²(миллиметр в квадрате), но так как в системе СИ необходимо проводить вычисления площади проводника в квадратных метрах — м², то в разных таблицах, можно встретить разные размерности удельного сопротивления.
Например, вот так выглядит удельное сопротивление алюминия в разных таблицах.
Алюминий — 0,027 Ом∙мм²/м
Алюминий — 2.7·10^-8 Ом·м

Поэтому нужно всегда смотреть на размерность удельного сопротивления, и проверять полученный результат на соответствие реальности.
К примеру, если в задаче дано удельное сопротивление проводника 1 Oм∙мм²/м.
Значит, чтобы получить результат в Омах, нужно умножить эту величину на метры и разделить на мм². Если взять проводник длинной 6 метров, сечением 2 мм² и удельным сопротивлением 1 Oм∙мм²/м, то сопротивление этого проводника будет равно 3 Ома.

Таблица удельных сопротивлений металлов при 20 ° C.

Вещество	Ом∙мм²/м
Медь	0,017
Серебро	0,016
Золото	0,023
Хром	0,027
Алюминий	0,028
Железо	0,098
Вольфрам	0,055
Свинец	0,22
Нихром	1,1
Графит	8,0

Как видно из таблицы, медь является одним из лучших проводников. И поэтому используется в электрических соединениях.
Кстати, в одной из серий «Во все тяжкие», Уолтер Уайт напоминает о применении меди, своему напарнику Джесси Пинкману.

Задача 36.
Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом, рассчитанную на напряжение 120В, надо питать от сети напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник с площадью поперечного сечения 0,55 мм² надо включить последовательно с лампой? Удельное сопротивление нихрома равно 1,1 Ом∙мм²/м.
Показать ответОтвет: L=100м

Резистор. Резисторы постоянного сопротивления | Для дома, для семьи

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта sesaga.ru. В предыдущей статье мы разобрались, какие бывают соединительные провода и линии электрической связи и как они обозначаются на электрических схемах. В этой статье речь пойдет о резисторе или как по старинке его еще называют сопротивление.

Резисторы являются наиболее распространенными элементами радиоэлектронной аппаратуры и используются практически в каждом электронном устройстве. Резисторы обладают электрическим сопротивлением и служат для ограничения прохождения тока в электрической цепи. Их применяют в схемах делителей напряжения, в качестве добавочных сопротивлений и шунтов в измерительных приборах, в качестве регуляторов напряжения и тока, регуляторов громкости, тембра звука и т.д. В сложных приборах количество резисторов может достигать до нескольких тысяч штук.

1. Основные параметры резисторов.

Основными параметрами резистора являются: номинальное сопротивление, допускаемое отклонение фактической величины сопротивления от номинального (допуск), номинальная мощность рассеивания, электрическая прочность, зависимость сопротивления: от частоты, нагрузки, температуры, влажности; уровня создаваемых шумов, размерами, массой и стоимостью. Однако на практике резисторы выбирают по сопротивлению, номинальной мощности и допуску. Рассмотрим эти три основных параметра более подробно.

1.1. Сопротивление.

Сопротивление — это величина, которая определяет способность резистора препятствовать протеканию тока в электрической цепи: чем больше сопротивление резистора, тем большее сопротивление он оказывает току, и наоборот, чем меньше сопротивление резистора, тем меньшее сопротивление он оказывает току. Используя эти качества резисторов их применяют для регулирования тока на определенном участке электрической цепи.

Сопротивление измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм) и мегаомах (МОм):

1кОм = 1000 Ом;
1МОм = 1000 кОм = 1000000 Ом.

Промышленностью выпускаются резисторы различных номиналов в диапазоне сопротивлений от 0,01 Ом до 1ГОм. Числовые значения сопротивлений установлены стандартом, поэтому при изготовлении резисторов величину сопротивления выбирают из специальной таблицы предпочтительных чисел:

1,0; 1,1; 1,2; 1,5; 2,0; 2,2; 2,7; 3,0; 3,3; 3,9; 4,3; 4,7; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1

Нужное числовое значение сопротивления получают путем деления или умножения этих чисел на 10.

Номинальное значение сопротивления указывается на корпусе резистора в виде кода с использованием буквенно-цифровой, цифровой или цветовой маркировки.

Буквенно-цифровая маркировка.

При использовании буквенно-цифровой маркировки единицу измерения Ом обозначают буквами «Е» и «R», единицу килоом буквой «К», а единицу мегаом буквой «М».

а) Резисторы с сопротивлениями от 1 до 99 Ом маркируют буквами «Е» и «R». В отдельных случаях на корпусе может указываться только полная величина сопротивления без буквы. На зарубежных резисторах после числового значения ставят значок ома «Ω»:

3R — 3 Ом
10Е — 10 Ом
47R — 47 Ом
47Ω – 47 Ом
56 – 56 Ом

б) Резисторы с сопротивлениями от 100 до 999 Ом выражают в долях килоома и обозначают буквой «К». Причем букву, обозначающую единицу измерения, ставят на месте нуля или запятой. В некоторых случаях может указываться полная величина сопротивления с буквой «R» на конце, или только одно числовое значение величины без буквы:

К12 = 0,12 кОм = 120 Ом
К33 = 0,33 кОм = 330 Ом
К68 = 0,68 кОм = 680 Ом
360R — 360 Ом

в) Сопротивления от 1 до 99 кОм выражают в килоомах и обозначают буквой «К»:

2К0 — 2кОм
10К — 10 кОм
47К — 47 кОм
82К — 82 кОм

г) Сопротивления от 100 до 999 кОм выражают в долях мегаома и обозначают буквой «М». Букву ставят на месте нуля или запятой:

М18 = 0,18 МОм = 180 кОм
М47 = 0,47 МОм = 470 кОм
М91 = 0,91 МОм = 910 кОм

д) Сопротивления от 1 до 99 МОм выражают в мегаомах и обозначают буквой «М»:

1М — 1 МОм
10М — 10 МОм
33М — 33 МОм

е) Если номинальное сопротивление выражено целым числом с дробью, то буквы Е, R, К и М, обозначающие единицу измерения, ставят на месте запятой, разделяя целую и дробную части:

R22 – 0,22 Ом
1Е5 — 1,5 Ом
3R3 — 3,3 Ом
1К2 — 1,2 кОм
6К8 — 6,8 кОм
3М3 — 3,3 МОм

Цветовая маркировка.

Цветовая маркировка обозначается четырьмя или пятью цветными кольцами и начинается слева направо. Каждому цвету соответствует свое числовое значение. Кольца сдвинуты к одному из выводов резистора и первым считается кольцо, расположенное у самого края. Если размеры резистора не позволяют разместить маркировку ближе к одному из выводов, то ширина первого кольца делается примерно в два раза больше других.

Отчет сопротивления резистора ведут слева направо. Резисторы с величиной допуска ±20% (о допуске будет сказано ниже) маркируются четырьмя кольцами: первые два обозначают численную величину сопротивления в Омах, третье кольцо является множителем, а четвертое — обозначает допуск или класс точности резистора. Четвертое кольцо наносится с видимым разрывом от остальных и располагается у противоположного вывода резистора.

Резисторы с величиной допуска 0,1…10% маркируются пятью цветовыми кольцами: первые три – численная величина сопротивления в Омах, четвертое – множитель, и пятое кольцо – допуск. Для определения величины сопротивления пользуются специальной таблицей.

Например. Резистор маркирован четырьмя кольцами:

красное — (2)
фиолетовое — (7)
красное — (100)
серебристое — (10%)
Значит: 27 Ом х 100 = 2700 Ом = 2,7 кОм с допуском ±10%.

Резистор маркирован пятью кольцами:

красное — (2)
фиолетовое (7)
красное (2)
красное (100)
золотистое (5%)
Значит: 272 Ома х 100 = 27200 Ом = 27,2 кОм с допуском ±5%

Иногда возникает трудность с определением первого кольца. Здесь надо запомнить одно правило: начало маркировки не будет начинаться с черного, золотистого и серебристого цвета.

И еще момент. Если нет желания возиться с таблицей, то в интернете есть программы онлайн калькуляторы, предназначенные для подсчета сопротивления по цветным кольцам. Программы можно скачать и установить на компьютер или смартфон. Также о цветовой и буквенно-цифровой маркировке можно почитать в этой статье.

Цифровая маркировка.

Цифровая маркировка наносится на корпуса SMD компонентов и маркируется тремя или четырьмя цифрами.

При трехзначной маркировке первые две цифры обозначают численную величину сопротивления в Омах, третья цифра обозначает множитель. Множителем является число 10 возведенное в степень третьей цифры:

221 – 22 х 10 в степени 1 = 22 Ом х 10 = 220 Ом;
472 – 47 х 10 в степени 2 = 47 Ом х 100 = 4700 Ом = 4,7 кОм;
564 – 56 х 10 в степени 4 = 56 Ом х 10000 = 560000 Ом = 560 кОм;
125 – 12 х 10 в степени 5 = 12 Ом х 100000 = 12000000 Ом = 12 МОм.

Если последняя цифра ноль, то множитель будет равен единице, так как десять в нулевой степени равно единице:

100 – 10 х 10 в степени 0 = 10 Ом х 1 = 10 Ом;
150 – 15 х 10 в степени 0 = 15 Ом х 1 = 15 Ом;
330 – 33 х 10 в степени 0 = 33 Ом х 1 = 33 Ом.

При четырехзначной маркировке первые три цифры также обозначают численную величину сопротивления в Омах, а четвертая цифра обозначает множитель. Множителем является число 10 возведенное в степень четвертой цифры:

1501 – 150 х 10 в степени 1 = 150 Ом х 10 = 1500 Ом = 1,5 кОм;
1602 – 160 х 10 в степени 2 = 160 Ом х 100 = 16000 Ом = 16 кОм;
3243 – 324 х 10 в степени 3 = 324 Ом х 1000 = 324000 Ом = 324 кОм.

1.2. Допуск (класс точности) резистора.

Вторым важным параметром резистора является допускаемое отклонение фактического сопротивления от номинального значения и определяется допуском (классом точности).

Допускаемое отклонение выражается в процентах и указывается на корпусе резистора в виде буквенного кода, состоящего из одной буквы. Каждой букве присвоено определенное числовое значение допуска, пределы которого определены ГОСТ 9964-71 и приведены в таблице ниже:

Наиболее распространенные резисторы выпускаются с допуском 5%, 10% и 20%. Прецизионные резисторы, применяемые в измерительной аппаратуре, имеют допуски 0,1%, 0,2%, 0,5%, 1%, 2%. Например, у резистора с номинальным сопротивлением 10 кОм и допуском 10% фактическое сопротивление может быть в пределах от 9 до 11 кОм ±10%.

На корпусе резистора допуск указывается после номинального сопротивления и может состоять из буквенного кода или цифрового значения в процентах.

У резисторов с цветовой маркировкой допуск указывается последним цветным кольцом: серебристый цвет – 10%, золотистый – 5%, красный – 2%, коричневый – 1%, зеленый – 0,5%, голубой – 0,25%, фиолетовый – 0,1%. При отсутствии кольца допуска резистор имеет допуск 20%.

1.3. Номинальная мощность рассеивания.

Третьим важным параметром резистора является его мощность рассеивания

При прохождении тока через резистор на нем выделяется электрическая энергия (мощность) в виде тепла, которое сначала повышает температуру тела резистора, а затем за счет теплопередачи переходит в воздух. Поэтому мощностью рассеивания называют ту наибольшую мощность тока, которую резистор способен длительное время выдерживать и рассеивать в виде тепла без ущерба потери своих номинальных параметров.

Поскольку слишком высокая температура тела резистора может привести его к выходу из строя, то при составлении схем задается величина, которая указывает на способность резистора рассеивать ту или иную мощность без перегрева.

За единицу измерения мощности принят ватт (Вт).

Например. Допустим, что через резистор сопротивлением 100 Ом течет ток 0,1 А, значит, резистор рассеивает мощность в 1 Вт. Если же резистор будет меньшей мощности, то он быстро перегреется и выйдет из строя.

В зависимости от геометрических размеров резисторы могут рассеивать определенную мощность, поэтому резисторы разной мощности отличаются размерами: чем больше размер резистора, тем больше его номинальная мощность, тем большую силу тока и напряжение он способен выдержать.

Резисторы выпускаются с мощностью рассеивания 0,125 Вт, 0,25 Вт, 0,5 Вт, 1 Вт, 2 Вт, 3 Вт, 5 Вт, 10 Вт, 25 Вт и более.

На резисторах, начиная с 1 Вт и выше, величина мощности указывается на корпусе в виде цифрового значения, тогда как малогабаритные резисторы приходится определять на «глаз».

С приобретением опыта определение мощности малогабаритных резисторов не вызывает никаких затруднений. На первое время в качестве ориентира для сравнения можно использовать обычную спичку. Более подробно прочитать про мощность и дополнительно посмотреть видеоролик можно в этой статье.

Однако с размерами есть небольшой нюанс, который надо учитывать при выполнении монтажа: габариты отечественных и зарубежных резисторов одинаковой мощности немного отличаются друг от друга — отечественные резисторы чуть больше своих зарубежных собратьев.

Резисторы можно разделить на две группы: резисторы постоянного сопротивления (постоянные резисторы) и резисторы переменного сопротивления (переменные резисторы).

2. Резисторы постоянного сопротивления (постоянные резисторы).

Постоянным считается резистор, сопротивление которого в процессе работы остается неизменным. Конструктивно такой резистор представляет собой керамическую трубку, на поверхность которой нанесен токопроводящий слой, обладающий определенным омическим сопротивлением. По краям трубки напрессованы металлические колпачки, к которым приварены выводы резистора, сделанные из облуженной медной проволоки. Сверху корпус резистора покрыт влагостойкой цветной эмалью.

Керамическую трубку называют резистивным элементом и в зависимости от типа токопроводящего слоя, нанесенного на поверхность, резисторы разделяются на непроволочные и проволочные.

2.1. Непроволочные резисторы.

Непроволочные резисторы используются для работы в электрических цепях постоянного и переменного тока, в которых протекают сравнительно небольшие токи нагрузки. Резистивный элемент резистора выполнен в виде тонкой полупроводящей пленки, нанесенной на керамическое основание.

Полупроводящая пленка называется резистивным слоем и изготавливается из пленки однородного вещества толщиной 0,1 – 10 мкм (микрометр) или из микрокомпозиций. Микрокомпозиции могут быть выполнены из углерода, металлов и их сплавов, из окислов и соединений металлов, а также в виде более толстой пленки (50 мкм), состоящей из размельченной смеси проводящего вещества.

В зависимости от состава резистивного слоя резисторы разделяются на углеродистые, металлопленочные (металлизированные), металлодиэлектрические, металлоокисные и полупроводниковые. Наиболее широкое применение получили металлопленочные и углеродистые композиционные постоянные резисторы. Из резисторов отечественного производства можно выделить МЛТ, ОМЛТ (металлизированный, лакированный эмалью, теплостойкий), ВС (углеродистые) и КИМ, ТВО (композиционные).

Непроволочные резисторы отличаются малыми размерами и массой, низкой стоимостью, возможностью применения на высоких частотах до 10 ГГц. Однако они недостаточно стабильны, так как их сопротивление зависит от температуры, влажности, приложенной нагрузки, продолжительности работы и т.п. Но все же положительные свойства непроволочных резисторов настолько значительны, что именно они получили наибольшее применение.

2.2. Проволочные резисторы.

Проволочные резисторы применяются в электрических цепях постоянного тока. При изготовлении резистора на его корпус в один или два слоя наматывается тонкая проволока, сделанная из никелина, нихрома, константана или других сплавов с высоким удельным электрическим сопротивлением. Высокое удельное сопротивление провода позволяет выполнить резистор с минимальным расходом материалов и небольших размеров. Диаметр применяемых проводов определяется плотностью тока, проходящего через резистор, технологическими параметрами, надежностью и стоимостью, и начинается с 0,03 – 0,05 мм.

Для защиты от механических или климатических воздействий и для закрепления витков резистор покрывается лаками и эмалями или герметизируется. Вид изоляции влияет на теплостойкость, электрическую прочность и наружный диаметр провода: чем больше диаметр провода, тем толще слой изоляции и тем выше электрическая прочность.

Наибольшее применение нашли провода в эмалевой изоляции ПЭ (эмаль), ПЭВ (высокопрочная эмаль), ПЭТВ (теплостойкая эмаль), ПЭТК (теплостойкая эмаль), достоинством которой является небольшая толщина при достаточно высокой электрической прочности. Распространенными резисторами большой мощности являются проволочные эмалированные резисторы типа ПЭВ, ПЭВТ, С5-35 и др.

По сравнению с непроволочными резисторами проволочные отличаются более высокой стабильностью. Они могут работать при более высоких температурах, выдерживают значительные перегрузки. Однако они сложнее в производстве, дороже и малопригодны для использования на частотах выше 1- 2 МГц, так как обладают высокой собственной емкостью и индуктивностью, которые проявляются уже на частотах в несколько килогерц.

Поэтому в основном их применяют в цепях постоянного тока или тока низких частот, там, где требуются высокие точности и стабильность работы, а также способность выдерживать значительные токи перегрузки вызывающие значительный перегрев резистора.

С появлением микроконтроллеров современная техника стала более функциональнее и одновременно с этим намного миниатюрнее. Использование микроконтроллеров позволило упростить электронные схемы и тем самым уменьшить потребление тока устройствами, что сделало возможным миниатюризировать элементную базу. На рисунке ниже показаны SMD резисторы, которые припаиваются на плату со стороны печатного монтажа.

3. Обозначение резисторов на принципиальных схемах.

На принципиальных схемах постоянные резисторы, независимо от их типа, изображают в виде прямоугольника, а выводы резистора изображают в виде линий, проведенных от боковых сторон прямоугольника. Такое обозначение принято повсеместно, однако в некоторых зарубежных схемах используется обозначение резистора в форме зубчатой линии (пилы).

Рядом с условным обозначением ставят латинскую букву «R» и порядковый номер резистора в схеме, а также указывают его номинальное сопротивление в единицах измерения Ом, кОм, МОм.

Значение сопротивления от 0 до 999 Ом обозначают в омах, но единицу измерения не ставят:

15 — 15 Ом
680 – 680 Ом
920 — 920 Ом

На некоторых зарубежных схемах для обозначения Ом ставят букву R:

1R3 — 1,3 Ом
33R – 33 Ом
470R — 470 Ом

Значение сопротивления от 1 до 999 кОм обозначают в килоомах с добавлением буквы «к»:

1,2к — 1,2 кОм
10к — 10 кОм
560к — 560 кОм

Значение сопротивления от 1000 кОм и больше обозначают в единицах мегаом с добавлением буквы «М»:

1М — 1 МОм
3,3М — 3,3 МОм
56М — 56 МОм

Резистор применяют согласно мощности, на которую он рассчитан, и которую может выдержать без риска быть испорченным при прохождении через него электрического тока. Поэтому на схемах внутри прямоугольника прописывают условные обозначения, указывающие мощность резистора: двойной косой чертой обозначают мощность 0,125 Вт; прямой чертой, расположенной вдоль значка резистора, обозначают мощность 0,5 Вт; римскими цифрами обозначается мощность от 1 Вт и выше.

4. Последовательное и параллельное соединение резисторов.

Очень часто возникает ситуация когда при конструировании какого-либо устройства под рукой не оказывается резистора с нужным сопротивлением, но зато есть резисторы с другими сопротивлениями. Здесь все очень просто. Зная расчет последовательного и параллельного соединения можно собрать резистор с любым номиналом.

При последовательном соединении резисторов их общее сопротивление Rобщ равно сумме всех сопротивлений резисторов, соединенных в эту цепь:

Rобщ = R1 + R2 + R3 + … + Rn

Например. Если R1 = 12 кОм, а R2 = 24 кОм, то их общее сопротивление Rобщ = 12 + 24 = 36 кОм.

При параллельном соединении резисторов их общее сопротивление уменьшается и всегда меньше сопротивления каждого отдельно взятого резистора:

Допустим, что R1 = 11 кОм, а R2 = 24 кОм, тогда их общее сопротивление будет равно:

И еще момент: при параллельном соединении двух резисторов с одинаковым сопротивлением, их общее сопротивление будет равно половине сопротивления каждого из них.

Из приведенных примеров понятно, что если хотят получить резистор с бо́льшим сопротивлением, то применяют последовательное соединение, а если с меньшим, то параллельное. А если остались вопросы, почитайте статью последовательное и параллельное соединение резисторов, в которой способы соединения рассказаны более подробно.

Ну и в дополнении к прочитанному посмотрите видеоролик о резисторах постоянного сопротивления.

Ну вот, в принципе и все, что хотел сказать о резисторе в целом и отдельно о резисторах постоянного сопротивления. Во второй части статьи мы познакомимся с резисторами переменного сопротивления.
Удачи!

Литература:
В. И. Галкин — «Начинающему радиолюбителю», 1989 г.
В. А. Волгов — «Детали и узлы радиоэлектронной аппаратуры», 1977 г.
В. Г. борисов — «Юный радиолюбитель», 1992 г.

Как измерить сопротивление мультиметром – что надо знать

Есть немало ситуаций, когда будет полезно знать, как измерить сопротивление мультиметром и есть ли разница, каким устройством это лучше делать. Даже если человек не является заядлым радиолюбителем, то при домашних работах с электрикой часто возникает необходимость как минимум «прозвонить» провода – по сути, убедиться, что сопротивление провода находится в пределах допустимого.

Как мультиметр измеряет сопротивление

Принцип измерения сопротивления основан на законе Ома, который в упрощенном варианте гласит, что сопротивление проводника равно отношению напряжения на этом проводе к силе тока, которая по нему протекает. Формула выглядит как R (сопротивление) = U (напряжение) / I (сила тока). То есть, 1 Ом сопротивления говорит о том, что по проводу протекает ток номиналом в 1 Ампер и напряжением 1 Вольт.

Соответственно, при пропускании заранее измеренного тока с известным напряжением через проводник, можно вычислить его сопротивление. По сути, омметр (прибор, которым измеряют сопротивление) представляет собой источник тока и амперметр, шкала которого проградуирована в Омах.

Какой мультиметр использовать

Измерительные приборы делятся на универсальные (мультиметры) и специализированные, которые предназначены для выполнения одной операции, но проводят ее максимально быстро и точно. В мультиметре омметр является только составляющей частью прибора и его еще надо включить в соответствующий режим. Специализированные устройства, в свою очередь, также требуют некоторых навыков использования – надо знать, как их правильно подключить и интерпретировать полученные данные.

Как пользоваться аналоговым и цифровым мультиметрами – на следующем видео:

Специализированные измерительные приборы

Из закона Ома понятно, что стандартным мультиметром не получится замерить большие сопротивления, так как в качестве источника питания там используются стандартные пальчиковые, либо батарейка типа «Крона» – прибору попросту не хватит мощности.

Если часто возникает необходимость выполнить замер большого сопротивления, к примеру, изоляции, то надо приобретать мегаомметр.

В качестве источника тока он использует динамомашину или мощную батарею с повышающим трансформатором – в зависимости от класса устройства он может генерировать напряжение от 300 до 3000 Вольт.

Отсюда следует вывод, что у задачи, к примеру, как измерить мультиметром сопротивление заземления, не может быть однозначного ответа – в этом случае надо воспользоваться специализированным прибором, предназначенным именно для этой цели. Измерение проводятся по определенным правилам и применение таких устройств это удел специалистов – без профильных знаний получить правильный результат достаточно проблематично. Теоретически можно проверить у заземления сопротивление тестером, но это потребует сборки дополнительной электроцепи, для которой потребуется как минимум мощный трансформатор, наподобие такого, что используется на сварочных аппаратах.

Цифровой и аналоговый мультиметры

Внешне эти устройства легко отличить друг от друга – у цифрового данные выводятся на дисплей цифрами, а у аналогового циферблат проградуирован и на нужное значение указывает стрелка. Соответственно, цифровое устройство проще в использовании, так как сразу показывает готовое значение, а при работе с аналоговым придется еще дополнительно интерпретировать выдаваемые данные.

Дополнительно, при работе с такими устройствами, надо учитывать, что у цифрового мультиметра есть датчик разрядки источника питания – если силы тока батареи недостаточно, то он просто откажется работать.

Аналоговый же в такой ситуации ничего не скажет, а будет просто выдавать неправильные результаты.

В остальном, для бытовых целей подойдет любой мультиметр, на шкале которого указан достаточный предел измерения сопротивления.

Включение мультиметра в режим омметра и выбор пределов измерений

Управление мультиметром производится с помощью круглой поворотной ручки, вокруг которой расчерчена шкала, поделенная на секторы. Друг от друга они отделены линиями или просто надписи на них отличаются цветом. Чтобы включить мультиметр в режим омметра надо повернуть ручку в зону сектора, обозначенного значком «Ω» (омега). Цифры, которыми будет обозначаться режимы работы могут быть подписаны тремя способами:

Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. Обычно такие обозначения используются на аналоговых устройствах, у которых то, что показывает стрелка еще надо переводить в привычные значения. Если шкала проградуирована, к примеру, от 1 до 10, то при включении каждого из режимов отображаемый результат надо домножать на указанный коэффициент.

200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Такая запись применяется на электронных мультиметрах и показывает в каком диапазоне можно измерять сопротивление при установке переключателя в определенную позицию. Приставка «k» обозначает префикс «кило», что в единой системе измерений соответствует цифре 1000. Если выставить мультиметр на 200k и он покажет цифру 186 – это значит, что сопротивление равно 186000 Ом.
Ω – Если на корпусе омметра есть только такой значок, значит мультиметр способен автоматически определять диапазон. Циферблат такого устройства обычно может отображать не только цифры, но и буквы, к примеру, 15 kОм или 2 MОм.

У первых двух способов подписи шкалы есть прямая зависимость точности отображения результатов и их погрешности. Если сразу включить максимальный диапазон, то сопротивление порядка 100-200 Ом скорее всего будет показано неправильно.

Щупы прибора надо воткнуть в соответствующие гнезда – черный в «COM», а красный в то, возле которого среди других обозначений есть значок «Ω».

Прозвонка проводов – проверка целостности участка электрической цепи

Прозванивать провода мультиметром можно двумя способами, использование которых зависит от наличия в приборе звукового сигнала. Эта функция, если она есть, на разных приборах может включаться разными положениями переключателя – поэтому надо обращать внимание на значки, что нарисованы на корпусе прибора.

Зуммер показан как точка, справа от которой нарисованы три полукруга, каждый из последующих больший предыдущего. Искать такой значок надо либо отдельно, либо над самой маленькой цифрой из сопротивлений, либо возле значка диода, который отображается как стрелка на линии, острым концом упирающаяся в еще одну, перпендикулярную первой, линию.

Если включить тестер в режим прозвонки, то он будет подавать звуковой сигнал, если сопротивление измеряемого проводника будет меньше 50 Ом. В некоторых приборах это может быть 100 Ом, поэтому если нужна точность, то надо свериться с паспортом устройства.

Наглядно про прозвонку проводов на видео:

Порядок прозвонки прост и интуитивно понятен – установить переключатель напротив значка зуммера и щупами коснуться концов проводника, который надо «прозвонить»:

Если провод целый, то мультиметр издаст звуковой сигнал.
Если провод целый, но из-за его длины сопротивление больше чем то, при котором срабатывает зуммер, то на дисплее отобразится цифра, показывающая его значение.
Если сопротивление значительно больше чем диапазон, на который рассчитан этот режим работы, то на дисплее отобразится единица – значит надо переставить переключатель на другой режим и повторить измерение.
Если целостность провода нарушена, то никакой индикации не произойдет.

Если для «прозвонки» проводников используется аналоговый мультиметр без звукового сигнала, то он выставляется на минимальный диапазон измерений – если при прикосновении щупов к проводу стрелка показывает значение стремящееся к нолю, значит провод целый. То же самое касается цифровых приборов без зуммера.

Перед тем, как проверить сопротивление проводников, сначала всегда надо выполнить тест самого устройства – прикоснуться щупами друг к другу. Также надо проверить как прибор реагирует на человеческое тело – у некоторых людей достаточно низкое сопротивление и если прижимать концы провода к щупам руками, то прибор может показать что проводник целый, даже если это не так.

Проведение измерений сопротивления и какие могут возникнуть нюансы

Щупы мультиметра подключаются в те же гнезда и в целом, измерение сопротивления выполняется практически так же, как и прозвонка проводов, но так как проверить при этом надо не просто целостность проводника, то у этого процесса есть некоторые особенности.

Выбор границ измерений. Когда измеряемое сопротивление хотя бы примерно известно, то регулятором выставляется ближайшее большее значение (если мультиметр не определяет его автоматически). Если сопротивление точно неизвестно, то стоит начать измерения с самого большого значения, постепенно переключая мультиметр на меньшее.

Когда нужна точность, то обязательно надо учитывать погрешности. К примеру, если есть на резисторе указано сопротивлением 1 кОм (1000 Ом), то во-первых надо учитывать допуски для его изготовления, которые составляют 10%. Как итог – реальные цифры могут быть в диапазоне от 900 до 1100 Ом. Во-вторых – если взять тот же резистор и выставить мультиметр на максимальное значение, к примеру 2000 kОм, то прибор может показать единицу, т.е. 1000 Ом. Если после этого перевести переключатель в положение 2 kОм, то вероятнее всего прибор покажет другую – более точную цифру, к примеру, 0,97 или 1,04.
Если надо проверить сопротивление детали, которая впаяна в плату, то как минимум один из ее выводов надо выпаивать. В противном случае прибор покажет неправильный результат, так как с высокой долей вероятности параллельно проверяемой детали на схеме есть другие проводники.

Если проверяется элемент с несколькими выводами, то эту деталь надо полностью выпаивать из схемы.

Человеческое тело проводит ток и обладает определенным электрическим сопротивлением. Поэтому, как и в случае с впаянными в плату деталями, надо исключить возможность их контакта с посторонними предметами – в данном случае это руки замеряющего. В крайнем случае можно прижимать пальцами одной руки контакт к щупу, но прикасаться другой рукой ко второму категорически недопустимо – результат измерений в таком случае будет заведомо неверным.

В ряде случаев надо учитывать переходное сопротивление контактов – даже чистый припой или ножки неиспользованных радиодеталей со временем может покрываться оксидной пленкой, поэтому место контакта желательно хотя бы минимально зачистить или процарапать концом щупа.

Как проверить сопротивление провода наглядно показано на видео:

Как измерять сопротивление мультиметром – итоги

Управление современных цифровых мультиметров, да и большинство аналоговых, сделано максимально удобным для оператора и не требует глубоких познаний. Оно интуитивно понятно даже непрофессионалу без профильного образования – зачастую для освоения и правильного использования прибора достаточно вспомнить школьные уроки физики по построению и проверке электроцепей. Желательно при проведении измерений помнить про перечисленные выше нюансы, ведь они в любом случае «вылезут» в процессе использования мультиметра.

Обозначение резисторов зарубежных компаний

Единая структура условных обозначений резисторов зарубежных компаний отсутствует. Она произвольно устанавливается фирмами-изготовителями.

В основу обозначения постоянных резисторов положен буквенно-цифровой (или цифровой) код, которым обозначают тип, значения основных параметров (номинальная мощность, ТКС, номинальное сопротивление, допускаемое отклонение) и вид упаковки.

Для резисторов специального назначения (изготовляемые по стандартам MIL) условное обозначение формируется следующим образом:

ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — обозначает серию резистора, согласно таблицы:

Серия	Наименование резисторов	N стандарта
RL	Стандартные металлопленочные резисторы (допуск ±2, ±5)	MIL-R-22684
RN	Металлопленочные прецизионные резисторы	MIL-R-10509
RE	Мощные проволочные резисторы с алюминиевым радиатором	MIL-R-18546
RNC	Металлопленочные резисторы с уровнем надежности «S»	MIL-R-55182
RLR	Металлопленочные резисторы с уровнем надежности «Р»	MIL-R-39017
RB	Проволочные прецизионные резисторы миниатюрные и субминиатюрные	MIL-R-93
RBR	Проволочные прецизионные резисторы с уровнем надежности «R»	MIL-R-39005
RW	Проволочные мощные резисторы для поверхностного монтажа	MIL-R-26
RNR RNN	Металлопленочные прецизионные резисторы с герметичным уплотнением	MIL-R-55182
RCR	Углеродистые композиционные резисторы	MIL-R-39008
М55342	Толстопленочные кристаллы резисторов с уровнем надежности «R»	MIL-R-55342

ВТОРОЙ, ТРЕТИЙ, ЧЕТВЕРТЫЙ И ПЯТЫЙ ЭЛЕМЕНТ — цифровой код, обозначающий номинальное сопротивление

ШЕСТОЙ ЭЛЕМЕНТ — буквенный код, которым обозначается уровень надежности резисторов в течение 1000 часов-

Код	М	Р	R	S
Уровень надежности (число отказов в %)	1	0,1	0,01	0,001

Обозначение номинального сопротивления представляет собой код из четырех цифр, первые три из которых указывают величину номинала сопротивления в Омах, а последняя — число последующих нулей.

Для резисторов с допуском более 10% код состоит из трех цифр, в котором значащими являются первые две. Некоторые фирмы указывают номинальное сопротивление, закодированное в соответствии с Публикацией МЭК № 62, 63:

Сопротивление	код	Сопротивление	код	Сопротивление	код	Сопротивление	код
0,1 Ом	R10	47 Ом	47R	4,7 кОм	4К7	220 кОм	М22
0,15 Ом	R15	68 Ом	68R	6,8 кОм	6К8	330 кОм	МЗЗ
0,22 Ом	R22	100 Ом	100R	10 кОм	10К	470 кОм	М47
0,33 Ом	R33	150 Ом	150R	15 кОм	15К	680 кОм	М68
4,7 Ом	4R7	220 Ом	220R	22 кОм	22К	1,0 МОм	1МО
6,8 Ом	6R8	330 Ом	330R	33 кОм	ЗЗК	1,5 МОм	1М5
10 Ом	10R	1 кОм	1КО	47 кОм	47К	2,2 МОм	2М2
15 Ом	15R	1,5 кОм	1К5	68 кОм	68К	3,3 МОм	ЗМЗ
22 Ом	22R	2,2 кОм	2К2	100 кОм	М10	4,7 МОм	4М7
33 0м	33R	3,3 кОм	ЗКЗ	150 кОм	М15	6,8МОм	6М8

Для примера рассмотрим условное обозначение постоянных резисторов фирмы Philips :

ПЕРВЫЙ ЭЛЕМЕНТ — тип (класс) резистора:

AC, ACL (Cemented Wirewound’ Nonisolated) -мощные керамические проволочные,

CR (Carbon Resistor) -углеродистые пленочные,

EH (Power Wirewound Isolated) -мощные, опорные проволочные.

MPR (Metal film precision Resistor) -металлопленочные прецизионные,

MR (Vetal film Resistor) -металлопленочные,

NPR (Fussible) -предохранительные металлопленочные,

PR (Power metal film Resistor) -мощные металлопленочные,

RC (Chip Resistor) — бескорпусные (кристаллы),

SFR (Standart film Resistor) -стандартные пленочные,

VR (High- ohmic Voltage Resistor) -высоковольтные,

WR (Enamelled Wirewound Isolated Resistor) — мощные эмалированные пленочные;

ВТОРОЙ ЭЛЕМЕНТ — максимальный диаметр корпуса (кроме класса RC): 06 — 0,6 мм; 08 — 0,8 мм; 16—1,6 мм; 21 — 2,1 мм; 24 или 25 — 2,5 мм; 30—3 мм; 31 или 34 — 3,1 мм; 37 или 39 — 3,7 мм; 52 или 54 — 5,2 мм; 68 или 74 — 6,8 мм.

ПРИМЕЧАНИЕ: Для классов AC, ACL и ЕН цифры обозначают допустимую мощность рассеяния: 01 — 1 Вт; 02 — 2 Вт; 03-3 Вт; 04—4 Вт; 05—5 Вт; 07—7 Вт; 09-9 Вт; 10 — 10 Вт; 15 — 15 Вт; 17 — 17 Вт; 20 — 20 Вт.

ТРЕТИЙ ЭЛЕМЕНТ — кодируется буквенными символами и обозначает конструктивное исполнение контактных выводов и материал покрытия контактов.

Обозначение номинального сопротивления, в зависимости от типа резистора, может быть представлено:

— кодом из четырех (или трех) цифр, в котором первые три (или две) являются значащими, а последняя обозначает число последующих нулей;

— кодом в соответствии с Публикацией МЭК № 62;

— цветовым кодом в соответствии с Публикацией МЭК № 63.

Цветовое различие выпускаемых корпусов резисторов.

Цвет корпуса	Тип резистора
Светло-коричневый	CR16, CR25, CR37, CR52, CR68
Светло-зеленый	SFR16, SFR25, SFR30
Серый	NFR25, NFR30
Зеленый	MR16, MR25, MR30, MR52, MR24E(C), MR34E(C), MR54E(C), MR74E(C), MPR24, MPR34, AC04, AC05, AC07, AC10, AC15, AC20, ACL01, ACL02, ACL03
Светло-голубой	VR25, VR37, VR68
Красный	PR37, PR52
Коричневый	WRO167E, WRO842E, WRO825E, WRO865E

Некоторые фирмы применяют цветовое кодирование для отличия резисторов, изготавливаемых по стандартам MIL, от резисторов промышленного и бытового назначения или обозначения ТКС для отличия проволочных резисторов от постоянных.

ЗАО «РЕОМ» производит

источники питания ПНВ27 класса DC-DC.
ИВЭП серии ПНВ27 рассчитаны на питание от сети постоянного тока напряжением в диапазоне от 22В до 34В.

Задать вопрос

<< Предыдущая Следующая >>

Электрическое сопротивление | Физика

На рисунке 33 изображена электрическая цепь, в которую включена панель с разными проводниками. Эти проводники отличаются друг от друга материалом, а также длиной и площадью поперечного сечения. Подключая по очереди эти проводники и наблюдая за показаниями амперметра, можно заметить, что при одном и том же источнике тока сила тока в разных случаях оказывается различной. С увеличением длины проводника и уменьшением его сечения сила тока в нем становится меньше. Уменьшается она и при замене никелиновой проволоки проволокой такой же длины и сечения, но изготовленной из нихрома. Это означает, что разные проводники оказывают различное противодействие току. Противодействие это возникает из-за столкновений носителей тока со встречными частицами вещества.

Физическая величина, характеризующая противодействие, оказываемое проводником электрическому току, обозначается буквой R и называется электрическим сопротивлением (или просто сопротивлением) проводника:

R — сопротивление.

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который впервые ввел это понятие в физику. 1 Ом — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А. При сопротивлении 2 Ом сила тока при том же напряжении будет в 2 раза меньше, при сопротивлении 3 Ом — в 3 раза меньше и т. д.

На практике встречаются и другие единицы сопротивления, например килоом (кОм) и мегаом (МОм):

1 кОм= 1000 Ом, 1 МОм= 1 000 ООО Ом.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материала проводника, его длины l и площади поперечного сечения S и может быть найдено по формуле

R = ρl/S (12.1)

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает сделанный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы (12.1) следует, что

ρ = RS/l

Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом, единицей площади 1 м², а единицей длины 1 м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет

1 Ом · м²/м, или 1 Ом · м.

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм²). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом·мм²/м. Так как 1 мм² = 0,000001 м², то

1 Ом · мм²/м = 0,000001 Ом · м.

У разных веществ удельные сопротивления различны. Некоторые из них приведены в таблице 3.

Приведенные в этой таблице значения соответствуют температуре 20 °С. (С изменением температуры сопротивление вещества изменяется.) Например, удельное сопротивление железа равно 0,1 Ом · мм²/м. Это означает, что если изготовить из железа провод с площадью сечения 1 мм² и длиной 1 м, то при температуре 20 °С он будет обладать сопротивлением 0,1 Ом.

Из таблицы 3 видно, что наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. Значит, именно эти металлы являются наилучшими проводниками электричества.

Из той же таблицы видно, что, наоборот, такие вещества, как фарфор и эбонит, обладают очень большим удельным сопротивлением. Это и позволяет использовать их в качестве изоляторов.

??? 1. Что характеризует и как обозначается электрическое сопротивление? 2. По какой формуле находится сопротивление проводника? 3. Как называется единица сопротивления? 4. Что показывает удельное сопротивление? Какой буквой оно обозначается? 5. В каких единицах измеряют удельное сопротивление? 6. Имеются два проводника. У какого из них больше сопротивление, если они: а) имеют одинаковую длину и площадь сечения, но один из них сделан из константана, а другой — из фехраля; б) сделаны из одного и того же вещества, имеют одинаковую толщину, но один из них в 2 раза длиннее другого; в) сделаны из одного и того же вещества, имеют одинаковую длину, но один из них в 2 раза тоньше другого? 7. Проводники, рассматриваемые в предыдущем вопросе, поочередно подключают к одному и тому же источнику тока. В каком случае сила тока будет больше, в каком меньше? Проведите сравнение для каждой пары рассматриваемых проводников.

Как считывать значения сопротивления на мультиметре дальнего действия

Для измерения каждого из трех наиболее важных параметров электрической цепи — напряжения, тока и сопротивления — требуется специальный измеритель, но многие производители продают измерители, которые могут измерять все три параметра. Эти мультиметры, аналоговые или цифровые, имеют настройки диапазона для каждого параметра, которые позволяют увеличить чувствительность измерителя для измерения небольших значений. В зависимости от качества вашего измерителя он должен иметь от четырех до пяти диапазонов настроек для измерения сопротивления.

Использование закона Ома

Напряжение (В), ток (I) и сопротивление (R) цепи связаны законом Ома, простым уравнением, которое гласит: V = I • R. Мультиметры используют этот закон при измерении ом, то есть единиц сопротивления, путем генерации тока через цепь с помощью внутренней батареи. Регулировка переключателя диапазонов на измерителе изменяет ток — более слабые токи могут измерять сопротивление в хрупких цепях, не повреждая их. Диапазоны обычно увеличиваются в 10 раз, но на некоторых измерителях определенные диапазоны могут отличаться в 100 раз.

Настройка измерителя

Мультиметры имеют три входных порта для двух проводов, которые идут в комплекте. Чтобы измерить сопротивление, один из выводов — обычно черный — должен быть вставлен в «общий» порт, а другой вывод — красный — в порт, помеченный греческой буквой омега, которая — это символ Ом. Перед тем как снимать мерки, важно убедиться, что глюкометр исправен. Когда вы устанавливаете селектор на наиболее чувствительную настройку, которая может быть обозначена как 200 Ом или 1X, измеритель должен перескочить влево или на дисплее должно появиться сообщение об ошибке; оба указывают на большое сопротивление воздуха между выводами.Когда вы соприкасаетесь проводами, сопротивление должно показывать 0.

Измерение чувствительных цепей

Если вы измеряете сопротивление в электронных схемах, вам, как правило, нужен наиболее чувствительный диапазон, предлагаемый измерителем, который обозначен как 0-200 Ом. или 1X. При использовании этого диапазона с аналоговым мультиметром значение, указанное стрелкой, является фактическим сопротивлением. Если вы используете цифровой мультиметр, он будет отображать максимальное количество десятичных знаков.Если сопротивление слишком велико для измерения в этом диапазоне, цифровой измеритель отобразит сообщение о перегрузке, а указатель на аналоговом измерителе переместится слишком далеко влево, чтобы давать значимые показания. В этом случае необходимо уменьшить чувствительность измерителя.

Увеличение диапазона измерения

Следующий диапазон чувствительности для большинства измерителей составляет 10X для аналоговых измерителей или 0–2000 Ом для цифровых. Если у вас аналоговый измеритель, вы должны умножить значение на измерителе на 10; например, если счетчик показывает 13.5 фактическое сопротивление составляет 135 Ом. Цифровой измеритель выполняет внутреннюю калибровку, поэтому на экране всегда отображается фактическое сопротивление в Ом. Последующие диапазоны аналогового измерителя, например 1K, 100K и 1M, требуют умножения показаний измерителя на тысячу, сто тысяч и один миллион соответственно, чтобы получить значение сопротивления.

Сопротивление, целостность цепи и использование мультиметра

Для многих обсуждаемых нами упражнений по устранению неисправностей вам необходимо знать концепцию сопротивления.Сопротивление, обозначенное символом (Ω) и измеренное в Ом, является мерой того, насколько хорошо ток может проходить по цепи или заданному пути. Цепь без сопротивления (0) будет указывать на полную цепь или цепь без короткого замыкания. Цепь с полным сопротивлением будет указывать на полностью разомкнутую цепь, через которую не может проходить ток.

При устранении неисправностей CB, возможность измерить сопротивление (или его отсутствие) позволяет нам определить, есть ли какие-либо короткие замыкания в нашей проводке, с антенной и с землей.Без понимания и возможности измерить сопротивление цепи будет невозможно устранить многие проблемы CB, которые могут возникнуть.

Для измерения сопротивления вам понадобится мультиметр. Мультиметры используются для измерения ряда электрических компонентов, включая сопротивление, напряжение и силу тока. Мы настоятельно рекомендуем купить базовый мультиметр, если у вас его еще нет, поскольку он очень доступен и неоценим для устранения широкого спектра автомобильных и электрических проблем.Базовый аналоговый мультиметр изображен ниже.

Изображение 1 — Базовый аналоговый мультиметр

Два отдельных щупа используются при проверке цепей с помощью мультиметра. Как вы можете видеть ниже на изображении 2, когда щупы разделены, цепь полностью разомкнута, на что указывает показание бесконечного сопротивления, или Ом, на шкале мультиметра.

Изображение 2 — Обрыв цепи

Когда датчики соприкасаются друг с другом, цепь замыкается, и мультиметр показывает это, когда стрелка движется к другому концу шкалы, показывая сопротивление, близкое к нулю, как показано на рисунке 3.

Изображение 3 — Замкнутый контур

Каждый мультиметр будет немного отличаться, поэтому лучше всего обратиться к инструкциям, прилагаемым к мультиметру, для его правильной настройки, настройки чувствительности и проведения измерений. После того, как измеритель настроен, процесс тестирования сопротивления становится очень простым.

Была ли эта статья полезной? Пожалуйста, лайкни / поделись!

Закон

Ом

Изучив этот раздел, вы должны уметь:
Опишите закон Ома для металлических проводников:
• Сопротивление, напряжение и ток.
Определить:
Ом, Ампер и Вольт.

Ом, вольт и ампер.

Сопротивление проводника измеряется в Омах, а Ом — это единица измерения, названная в честь немецкого физика Джорджа Симона Ома (1787–1854 гг.), Который первым показал взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением. При этом он разработал свой закон, который показывает взаимосвязь между тремя основными электрическими свойствами сопротивления, напряжения и тока.Он демонстрирует одну из самых важных взаимосвязей в электротехнике и электронной технике.

Закон Ома гласит: «В металлических проводниках при постоянной температуре и нулевом магнитном поле протекающий ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника. »

Проще говоря, при условии, что температура постоянна и электрическая цепь не подвержена влиянию магнитных полей, тогда:

• В цепи с постоянным сопротивлением, чем больше напряжение, приложенное к цепи, тем больше будет протекать ток.

• При подаче постоянного напряжения, чем больше сопротивление цепи, тем меньше будет протекать ток.

Обратите внимание, что закон Ома гласит: «В металлических проводниках». Это означает, что закон применим для большинства металлических материалов, но не для всех. Например, вольфрам, используемый для накаливания накала лампочек, имеет сопротивление, которое изменяется в зависимости от температуры нити, отсюда в законе Ома ссылка на «при постоянной температуре». В электронике также используются компоненты, которые имеют нелинейную зависимость между тремя электрическими свойствами: напряжением, током и сопротивлением, но их можно описать разными формулами.Для большинства схем или компонентов, которые можно описать законом Ома:

Вместо того, чтобы запоминать весь закон Ома, три электрических свойства напряжения, тока и сопротивления отдельными буквами:

Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в единицах Ом, которые имеют символ Ω (греческая заглавная буква O).

Напряжение обозначается буквой V (или иногда E, сокращением от Electromotive Force) и измеряется в вольтах, которые имеют символ V.

Ток обозначается буквой I (не C, поскольку он используется для обозначения емкости) и измеряется в единицах ампер (часто сокращается до ампер), которые имеют символ A.

Используя буквы V, I и R для выражения отношений, определенных в Законе Ома, дает три простые формулы:

Каждый из них показывает, как найти значение любой из этих величин в цепи, если известны две другие. Например, чтобы найти напряжение V (в вольтах) на резисторе, просто умножьте ток I (в амперах) через резистор на значение резистора R (в омах).

Обратите внимание, что при использовании этих формул значения V I и R, записанные в формулу, должны быть в БАЗОВЫХ ЕДИНИЦАХ, то есть в ВОЛЬТАХ (не в милливольтах) в Омах (не в киломах) и в АМПЕРЕ (не в микроамперах) и т. Д.

Вкратце 15 кОм (килоом) вводится как 15 EXP 03, а 25 мА (миллиампер) вводится как 25 EXP -03 и т. Д. Это проще всего сделать с помощью научного калькулятора.

Как пользоваться калькулятором с инженерными обозначениями, широко используемыми в электронике, объясняется в нашем бесплатном буклете под названием «Подсказки по математике». Загрузите его со страницы загрузки.

Определение Ом, Ампера и Вольт

1 Ом

Может быть определено как «величина сопротивления, которая создает разность потенциалов (p.d.) или напряжение в 1 вольт на нем, когда через него протекает ток в 1 ампер».

1 АМПЕР

Можно определить как «Величина тока, которая при прохождении через сопротивление 1 Ом создает разность потенциалов на сопротивлении в 1 Вольт».

(Хотя доступны более полезные определения ампера)

1 ВОЛЬТ

Может быть определено как «Разность потенциалов (напряжений), возникающая на сопротивлении 1 Ом, через которое протекает ток в 1 Ампер.«

Эти определения относятся к Вольтам, Амперам и Ом в пределах величин, описанных в Законе Ома, но также могут использоваться альтернативные определения с использованием других величин.

ПОПРОБУЙТЕ ПРОСТЫЕ РАСЧЕТЫ, ИСПОЛЬЗУЯ Закон Ома.

Омметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

Детали и материалы

Мультиметр, цифровой или аналоговый
Резисторы в ассортименте (каталог Radio Shack № 271-312 — ассортимент из 500 штук)
Выпрямительный диод (1N4001 или аналог; каталожный номер Radio Shack 276-1101)
Фотоэлемент из сульфида кадмия (Каталожный номер Radio Shack 276-1657)
Макетная плата (каталог Radio Shack № 276-174 или аналог)
Перемычки
Бумага
Карандаш
Стакан воды
Соль поваренная

Этот эксперимент описывает, как измерить электрическое сопротивление нескольких объектов.

Вам не нужно обладать всеми перечисленными выше предметами, чтобы эффективно изучать сопротивление.

И наоборот, вам не нужно ограничивать свои эксперименты этими элементами.

Однако убедитесь, что никогда не измеряет сопротивление каких-либо электрически «находящихся под напряжением» объектов или цепей.

Другими словами, не пытайтесь измерить сопротивление батареи или любого другого источника значительного напряжения с помощью мультиметра, настроенного на функцию сопротивления («Ом»).

Несоблюдение этого предупреждения может привести к повреждению прибора и даже травме.

Перекрестные ссылки

Уроки электрических цепей , том 1, глава 1: «Основные концепции электричества»

Уроки электрических цепей , том 1, глава 8: «Схемы измерения постоянного тока»

Цели обучения

Определение и понимание «электрической непрерывности»
Определение и понимание «электрически общих точек»
Как измерить сопротивление
Характеристики сопротивления: существует между двумя точками
Выбор подходящего диапазона расходомера
Относительная проводимость различных компонентов и материалов

Иллюстрация

Инструкции

Сопротивление — это мера электрического «трения» при движении зарядов по проводнику.

Он измеряется в единицах «Ом», которые обозначаются заглавной греческой буквой омега (Ом).

Установите мультиметр на максимально возможный диапазон сопротивления. Функция сопротивления обычно обозначается символом единицы измерения сопротивления: греческой буквой омега (Ом) или иногда словом «ом».

Соедините два тестовых щупа глюкометра. Когда вы это сделаете, измеритель должен зарегистрировать сопротивление 0 Ом.

Если вы используете аналоговый измеритель, вы заметите, что игла отклоняется на полную шкалу, когда зонды соприкасаются вместе, и возвращается в исходное положение, когда зонды разводятся.

Шкала сопротивления аналогового мультиметра напечатана в обратном порядке по сравнению с другими шкалами: нулевое сопротивление указано в крайней правой части шкалы, а бесконечное сопротивление указано в крайней левой части.

На аналоговом мультиметре также должна быть небольшая регулировочная ручка или «колесико», чтобы откалибровать его на «нулевое» сопротивление.

Соедините измерительные щупы вместе и перемещайте эту регулировку до тех пор, пока стрелка точно не укажет на ноль на правом конце шкалы.

Хотя ваш мультиметр может предоставлять количественные значения измеренного сопротивления, он также полезен для качественных проверок целостности : есть ли постоянное электрическое соединение от одной точки к другой.

Вы можете, например, проверить целостность отрезка провода, подключив щупы измерителя к противоположным концам провода, и проверить, движется ли стрелка на полную шкалу.

Что бы мы сказали о куске провода, если бы стрелка омметра вообще не двигалась, когда щупы были подключены к противоположным концам?

Как измерить сопротивление

Цифровые мультиметры

, установленные в режим «сопротивления», указывают на разрыв цепи, отображая на дисплее некоторую нечисловую индикацию.

На некоторых моделях указано «OL» (разомкнутый контур), на других — пунктирные линии.

Используйте свой измеритель, чтобы определить непрерывность между отверстиями на макетной плате : устройство, используемое для временного построения схем, где клеммы компонентов вставляются в отверстия на пластиковой решетке, металлические пружинные зажимы под каждым отверстием соединяют одни отверстия с другими.

Используйте небольшие кусочки сплошного медного провода 22-го калибра, вставленные в отверстия на макетной плате, чтобы подключить измеритель к этим пружинным зажимам, чтобы можно было проверить целостность цепи:

Преемственность и общность

Важное понятие в электричестве, тесно связанное с непрерывностью электрической цепи, состоит в том, что точки электрически общие друг с другом.

Электрически общие точки — это точки соприкосновения с устройством или в цепи, между которыми имеется пренебрежимо малое (очень маленькое) сопротивление.

Таким образом, мы могли бы сказать, что точки в столбце макета (вертикальные на иллюстрациях) являются электрически общими друг с другом, потому что между ними существует электрическая целостность .

И наоборот, точки макета внутри ряда (горизонтальные на иллюстрациях) электрически не являются общими, потому что между ними нет непрерывности.

Непрерывность описывает, что находится между точками соприкосновения, а общность описывает, как сами точки связаны друг с другом.

Подобно целостности, общность — это качественная оценка, основанная на относительном сравнении сопротивления между другими точками цепи.

Это важная концепция, которую нужно усвоить, потому что есть определенные факты, касающиеся напряжения относительно общих электрически точек, которые ценны при анализе схемы и поиске неисправностей, первая из которых заключается в том, что никогда не будет существенного падения напряжения между точками, электрически общими для друг с другом.

Как измерить сопротивление резистора?

Выберите резистор 10 000 Ом (10 кОм) из своего ассортимента запчастей.

Это значение сопротивления обозначается серией цветных полос: коричневого, черного, оранжевого, а затем другого цвета, представляющего точность резистора, золотого (+/- 5%) или серебряного (+/- 10%).

Некоторые резисторы не имеют цвета для точности, что означает +/- 20%. Другие резисторы используют пять цветных полос для обозначения их значения и точности, и в этом случае цвета для резистора 10 кОм будут коричневым, черным, черным, красным и пятым цветом для точности.

Подключите щупы измерителя к резистору как таковому и отметьте его показание на шкале сопротивления:

Если стрелка указывает очень близко к нулю, вам нужно выбрать более низкий диапазон сопротивления на измерителе, так же, как вам нужно было выбрать подходящий диапазон напряжения при считывании напряжения батареи.

Если вы используете цифровой мультиметр, вы должны увидеть на дисплее числовую цифру, близкую к 10, с маленьким символом «k» с правой стороны, обозначающим метрический префикс для «килограммов» (тысяч).

Некоторые цифровые измерители устанавливаются вручную и требуют соответствующего выбора диапазона, как и аналоговый измеритель.

Если у вас такой, поэкспериментируйте с разными положениями переключателя диапазонов и посмотрите, какое из них дает вам лучшую индикацию.

Попробуйте поменять местами подключения измерительного щупа на резисторе. Это вообще меняет показания счетчика?

Что это говорит нам об сопротивлении резистора? Что произойдет, если вы прикоснетесь к резистору только одним щупом?

Что это говорит нам о природе сопротивления и как оно измеряется?

Как это соотносится с измерением напряжения, и что произошло, когда мы попытались измерить напряжение батареи, прикоснувшись к батарее только одним датчиком?

При прикосновении щупов измерителя к клеммам резистора старайтесь не прикасаться кончиками обоих щупов к пальцам.

Если вы это сделаете, вы будете измерять параллельную комбинацию резистора и вашего собственного тела, что будет иметь тенденцию делать показания измерителя ниже, чем должны быть!

При измерении резистора 10 кОм эта ошибка будет минимальной, но может быть более серьезной при измерении резистора других номиналов.

Вы можете безопасно измерить сопротивление собственного тела, удерживая один наконечник датчика пальцами одной руки, а другой наконечник датчика — пальцами другой руки.

Примечание: будьте очень осторожны с щупами, так как они часто заостряются до острия.

Держите наконечники щупов по всей их длине, а не в точках! Возможно, вам придется снова отрегулировать диапазон измерителя после измерения резистора 10 кОм, поскольку сопротивление вашего тела, как правило, превышает 10000 Ом из рук в руки.

Попробуйте смочить пальцы водой и повторно измерить сопротивление измерителем.

Как это влияет на индикацию? Попробуйте смочить пальцы соленой водой, приготовленной из стакана воды и поваренной соли, и повторно измерить сопротивление.

Как это влияет на сопротивление вашего тела, измеряемое глюкометром?

Сопротивление — это мера трения, возникающего при прохождении заряда через объект.

Чем больше сопротивление между двумя точками, тем труднее зарядам перемещаться (течь) между этими двумя точками.

Учитывая, что поражение электрическим током вызывается большим потоком зарядов через тело человека, а повышенное сопротивление тела действует как предохранитель, затрудняя прохождение зарядов через нас, что мы можем узнать об электробезопасности по полученным показаниям сопротивления мокрыми пальцами?

Вода увеличивает или снижает опасность поражения людей электрическим током?

Измерение сопротивления других материалов

Измерить сопротивление выпрямительного диода аналоговым измерителем.Попробуйте поменять местами подключения измерительного щупа к диоду и повторно измерить сопротивление.

Что вам примечательного в диоде, особенно в отличие от резистора?

Возьмите лист бумаги и нарисуйте на нем очень толстую черную отметку карандашом (не ручкой!).

Измерьте сопротивление на черной полосе с помощью измерителя, поместив наконечники щупа на каждый конец метки следующим образом:

Сдвиньте наконечники щупов ближе друг к другу на черной метке и обратите внимание на изменение значения сопротивления.

Увеличивается или уменьшается при уменьшении расстояния между датчиками?

Если результаты противоречат друг другу, вам необходимо перерисовать отметку более толстыми карандашными штрихами, чтобы она была одинаковой по плотности.

Что это говорит вам о зависимости сопротивления от длины проводящего материала?

Подключите глюкометр к клеммам фотоэлемента из сульфида кадмия (CdS) и измерьте изменение сопротивления, вызванное различиями в освещенности.

Как и в случае со светоизлучающим диодом (LED) в эксперименте с вольтметром, вы можете использовать перемычки типа «крокодил» для соединения с компонентом, оставляя руки свободными, чтобы удерживать фотоэлемент на источнике света и / или менять диапазоны метров:

Поэкспериментируйте с измерением сопротивления нескольких различных типов материалов, только не пытайтесь измерить что-либо, что производит значительное напряжение, например, аккумулятор.

Предлагаемые материалы для измерения: ткань, пластик, дерево, металл, чистая вода, грязная вода, соленая вода, стекло, алмаз (на бриллиантовом кольце или другом ювелирном изделии), бумага, резина и масло.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

-метровая проверка диода | Диоды и выпрямители

Функциональность полярности диода

Способность определять полярность (катод по сравнению с анодом) и основные функции диода — очень важный навык для любителя электроники или техника.Поскольку мы знаем, что диод по сути является не более чем односторонним клапаном для электричества, имеет смысл проверить его односторонний характер с помощью омметра постоянного тока (с батарейным питанием), как показано на рисунке ниже. При одностороннем подключении через диод измеритель должен показывать очень низкое сопротивление в точке (a). Подключенный другой стороной через диод, он должен иметь очень высокое сопротивление в точке (b) («OL» на некоторых моделях цифровых измерителей).

Определение полярности диода: (a) Низкое сопротивление указывает на прямое смещение, черный провод — это катод, а красный провод — анод (для большинства измерителей) (b) Реверсивные провода показывают высокое сопротивление, указывающее на обратное смещение.

Определение полярности диода?

Использование мультиметра

Конечно, чтобы определить, какой конец диода является катодом, а какой — анодом, вы должны точно знать, какой измерительный провод измерителя положительный (+), а какой отрицательный (-) при установке на «сопротивление». или функцию «Ω». В большинстве цифровых мультиметров, которые я видел, красный провод становится положительным, а черный — отрицательным, когда они настроены на измерение сопротивления в соответствии со стандартным соглашением о цветовой кодировке электроники.Однако это не гарантируется для всех счетчиков. Многие аналоговые мультиметры, например, фактически делают свои черные выводы положительными (+), а их красные выводы — отрицательными (-) при переключении на функцию «сопротивления», потому что так легче изготавливать!

Проблемы проверки диодов с помощью омметра

Одна проблема с использованием омметра для проверки диода заключается в том, что полученные показания имеют только качественную, а не количественную ценность. Другими словами, омметр только говорит вам, в какую сторону ведет диод; индикация низкого сопротивления, полученная во время проводки, бесполезна.

Если омметр показывает значение «1,73 Ом» при прямом смещении диода, это значение 1,73 Ом не представляет собой какую-либо реальную величину, полезную для нас, технических специалистов или проектировщиков схем. Он не представляет собой ни прямое падение напряжения, ни какое-либо «объемное» сопротивление в полупроводниковом материале самого диода, а скорее является цифрой, зависящей от обеих величин, и будет существенно меняться в зависимости от конкретного омметра, используемого для снятия показаний.

Цифровой мультиметр для проверки диодов с

По этой причине некоторые производители цифровых мультиметров оснащают свои измерители специальной функцией «проверки диодов», которая отображает фактическое прямое падение напряжения на диоде в вольтах, а не значение «сопротивления» в омах.Эти измерители работают, пропуская через диод небольшой ток и измеряя падение напряжения между двумя измерительными проводами. (рисунок ниже)

Измеритель

с функцией «Проверка диодов» отображает прямое падение напряжения 0,548 В вместо низкого сопротивления.

Прямое напряжение диода с Показание прямого напряжения, полученное с помощью такого измерителя, обычно будет меньше, чем «нормальное» падение 0,7 В для кремния и 0,3 В для германия, потому что ток, обеспечиваемый измерителем, имеет тривиальные пропорции.

Альтернативы функции проверки диодов Если мультиметр с функцией проверки диодов недоступен, или вы хотите измерить прямое падение напряжения на диоде при некотором нетривиальном токе, схема на рисунке ниже может быть построена с использованием аккумулятор, резистор и вольтметр.

Измерение прямого напряжения диода без функции измерителя «проверка диода»: (a) Принципиальная схема. (б) Графическая диаграмма.

Если подключить диод к этой испытательной цепи в обратном направлении, вольтметр просто покажет полное напряжение батареи.

Если бы эта схема была разработана для обеспечения постоянного или почти постоянного тока через диод, несмотря на изменения прямого падения напряжения, ее можно было бы использовать в качестве основы прибора для измерения температуры, напряжение, измеренное на диоде, обратно пропорционально диодному переходу. температура. Конечно, ток диода должен быть минимальным, чтобы избежать самонагрева (диод рассеивает значительное количество тепловой энергии), что может помешать измерению температуры.

Рекомендации в Multimet ers

Помните, что некоторые цифровые мультиметры, оснащенные функцией «проверки диодов», могут выдавать очень низкое испытательное напряжение (менее 0,3 В) при установке на обычную функцию «сопротивления» (Ом): слишком низкое, чтобы полностью разрушить область истощения PN переход.

Философия здесь заключается в том, что функция «проверка диодов» должна использоваться для тестирования полупроводниковых устройств, а функция «сопротивления» — для чего-либо еще.Используя очень низкое испытательное напряжение для измерения сопротивления, технику легче измерить сопротивление неполупроводниковых компонентов, подключенных к полупроводниковым компонентам, поскольку переходы полупроводниковых компонентов не будут смещены в прямом направлении при таких низких напряжениях.

Пример тестирования e

Рассмотрим пример резистора и диода, соединенных параллельно, припаянных на печатной плате (PCB). Обычно необходимо отпаять резистор от схемы (отсоединить его от всех других компонентов) перед измерением его сопротивления, в противном случае любые параллельно соединенные компоненты повлияют на полученные показания.При использовании мультиметра, который выдает очень низкое испытательное напряжение на щупы в режиме функции «сопротивление», на PN переход диода не будет подаваемого напряжения, достаточного для смещения в прямом направлении, и он будет пропускать только незначительный ток. Следовательно, измеритель «видит» диод как обрыв (отсутствие обрыва) и регистрирует только сопротивление резистора. (Рисунок ниже)

Омметр с низким испытательным напряжением (<0,7 В) не видит диодов, позволяющих измерять параллельные резисторы.

Если бы такой омметр использовался для проверки диода, он показал бы очень высокое сопротивление (много МОм), даже если он подключен к диоду в «правильном» (прямом) направлении. (Рисунок ниже)

Омметр с низким тестовым напряжением, слишком низким для прямого смещения диодов, диодов не видит.

Сила обратного напряжения диода не так легко проверить, потому что превышение PIV нормального диода обычно приводит к разрушению диода. Однако специальные типы диодов, которые предназначены для «пробоя» в режиме обратного смещения без повреждения (называемые стабилитроны ), которые испытываются с той же схемой источника напряжения / резистора / вольтметра, при условии, что источник напряжения достаточно высокого значения, чтобы заставить диод попасть в область пробоя.Подробнее об этом в следующем разделе этой главы.

ОБЗОР:

Омметр можно использовать для качественной проверки работы диода. В одном направлении должно быть измерено низкое сопротивление, а в другом — очень высокое. При использовании омметра для этой цели убедитесь, что вы знаете, какой измерительный провод положительный, а какой отрицательный! Фактическая полярность может не соответствовать цвету проводов, как вы могли ожидать, в зависимости от конкретной конструкции измерителя.
Некоторые мультиметры предоставляют функцию «проверки диода», которая отображает фактическое прямое напряжение диода, когда он проводит ток. Такие измерители обычно показывают немного более низкое прямое напряжение, чем «номинальное» для диода, из-за очень небольшого тока, используемого во время проверки.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Основные выводы

Ключевые моменты

Напряжение управляет током, а сопротивление препятствует ему.
Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
Существуют неомические компоненты и схемы; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.

Ключевые термины

простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.Напомним, что хотя напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток будет увеличен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их соотношение между током и напряжением (их ВАХ) нелинейное (или неомическое). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор Закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и выброс магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Основные выводы

Ключевые моменты

Сверхпроводимость — это сверхпроводимость. Сверхпроводимость — это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.

Ключевые термины

высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость — это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853–1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T _c.Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он испытывает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень небольшое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера — определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на текущую продолжительность жизни не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, найденная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB ₂), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения относительно его точной классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa ₂ Cu ₃ O ₇, один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Основные выводы

Ключевые моменты

Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.

Ключевые термины

эквивалентное сопротивление серии : сопротивление сети резисторов, расположенных так, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление — это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
параллельное эквивалентное сопротивление : такое сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), так что токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ — это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R — это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 ¹² Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 ⁵ Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 ³ Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 ⁻⁵ Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурные зависимости удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

Основные выводы

Ключевые моменты

При изменении температуры на 100ºC или меньше удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.
При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
Сопротивление объекта демонстрирует такую же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

Ключевые термины

удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражено в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление совершает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α ₁₅), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 × 10 ⁻³ K ⁻¹ до + 6 × 10 ⁻³ K ⁻¹ для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Отметим также, что α отрицательна для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R ₀ прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где R ₀ — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

19,1 Закон Ома | Texas Gateway

Постоянный и переменный ток

Так же, как вода течет с большой высоты на низкую, электроны, которые могут свободно перемещаться, будут перемещаться из места с низким потенциалом в место с высоким потенциалом.Батарея имеет две клеммы с разным потенциалом. Если клеммы соединены проводом, электрический ток (заряды) будет течь, как показано на рисунке 19.2. Затем электроны будут перемещаться от низкопотенциальной клеммы батареи (отрицательный конец ) по проводу и попадут в высокопотенциальную клемму батареи (положительный конец ).

Рисунок 19.2 У батареи есть провод, соединяющий положительную и отрицательную клеммы, который позволяет электронам перемещаться от отрицательной клеммы к положительной.

Электрический ток — это скорость движения электрического заряда. Большой ток, такой как тот, который используется для запуска двигателя грузовика, перемещает большое количество очень быстро, тогда как небольшой ток, такой как тот, который используется для работы портативного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда медленнее. В форме уравнения электрический ток I определяется как

, где ΔQΔQ — это количество заряда, которое проходит через заданную область, а ΔtΔt — время, за которое заряд проходит мимо этой области.Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер (А), названный в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Один ампер — это один кулон в секунду, или

1 А = 1 Кл / с. 1 А = 1 Кл / с.

Электрический ток, движущийся по проволоке, во многом похож на ток воды, движущийся по трубе. Чтобы определить поток воды через трубу, мы можем подсчитать количество молекул воды, которые проходят мимо данного участка трубы. Как показано на рисунке 19.3, электрический ток очень похож. Мы подсчитываем количество электрических зарядов, протекающих по участку проводника; в данном случае провод.

Рис. 19.3 Электрический ток, движущийся по этому проводу, — это заряд, который проходит через поперечное сечение A, деленный на время, необходимое этому заряду, чтобы пройти через участок A .

Предположим, что каждая частица q на рисунке 19.3 несет заряд q = 1 нКл = 1 нКл, и в этом случае общий заряд будет равен ΔQ = 5q = 5 нКлΔQ = 5q = 5 нКл. Если эти заряды пройдут мимо области A за время Δt = 1 нсΔt = 1 нс, то ток будет

19,1I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.

Обратите внимание, что мы присвоили зарядам на рис. 19.3 положительный заряд. Обычно отрицательные заряды — электроны — являются подвижным зарядом в проводах, как показано на рисунке 19.2. Положительные заряды обычно застревают в твердых телах и не могут свободно перемещаться. Однако, поскольку положительный ток, движущийся вправо, аналогичен отрицательному току такой же величины, движущемуся влево, как показано на рисунке 19.4, мы определяем обычный ток, который течет в том направлении, в котором протекал бы положительный заряд, если бы он мог двигаться. .Таким образом, если не указано иное, предполагается, что электрический ток состоит из положительных зарядов.

Также обратите внимание, что один кулон — это значительная величина электрического заряда, поэтому 5 А — это очень большой ток. Чаще всего вы увидите ток порядка миллиампер (мА).

Рис. 19.4 (a) Электрическое поле направлено вправо, ток движется вправо, а положительные заряды движутся вправо. (б) Эквивалентная ситуация, но с отрицательными зарядами, движущимися влево.Электрическое поле и ток по-прежнему справа.

Snap Lab

Vegetable Current

Эта лабораторная работа помогает студентам понять, как работает ток. Учитывая, что частицы, заключенные в трубе, не могут занимать одно и то же пространство, толкание большего количества частиц в один конец трубы приведет к вытеснению того же количества частиц из противоположного конца. Это создает поток частиц.

Найдите солому и сушеный горох, которые могут свободно перемещаться в соломе. Положите соломинку на стол и засыпьте ее горошком.Когда вы вдавливаете одну горошину с одного конца, другая горошина должна выходить из другого конца. Эта демонстрация представляет собой модель электрического тока. Определите часть модели, которая представляет электроны, и часть модели, которая представляет собой подачу электроэнергии. В течение 30 секунд подсчитайте, сколько горошин вы можете протолкнуть через соломинку. Когда закончите, вычислите гороховый ток , разделив количество горошин на время в секундах.

Обратите внимание, что поток гороха основан на том, что горох физически сталкивается друг с другом; электроны толкают друг друга за счет взаимно отталкивающих электростатических сил.

Проверка захвата

Предположим, четыре горошины в секунду проходят через соломинку. Если бы каждая горошина несла заряд 1 нКл, какой электрический ток проходил бы через соломинку?

Электрический ток будет равен заряду гороха, умноженному на 1 нКл / горох.
Электрический ток будет равняться пиковому току, вычисленному в лаборатории, умноженному на 1 нКл / горох.
Электрический ток будет равняться гороховому току, рассчитанному в лаборатории.
Электрический ток равен заряду горошины, разделенному на время.

Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд . В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, как мы видели, ток переносится электронами, поэтому отрицательные заряды движутся. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительно заряженные, так и отрицательно заряженные ионы.То же самое и с нервными клетками. Чистые положительные токи относительно редки, но встречаются. История отмечает, что американский политик и ученый Бенджамин Франклин описал ток как направление, в котором положительные заряды проходят через провод. Он назвал тип заряда, связанный с электронами, отрицательным задолго до того, как стало известно, что они переносят ток во многих ситуациях.

Когда электроны движутся по металлической проволоке, они сталкиваются с препятствиями, такими как другие электроны, атомы, примеси и т. Д.Электроны разбегаются от этих препятствий, как показано на рисунке 19.5. Обычно электроны теряют энергию при каждом взаимодействии. Таким образом, чтобы электроны двигались, требуется сила, создаваемая электрическим полем. Электрическое поле в проводе направлено от конца провода с более высоким потенциалом к концу провода с более низким потенциалом. Электроны, несущие отрицательный заряд, движутся в среднем (или дрейф ) в направлении, противоположном электрическому полю, как показано на рисунке 19.5.

Рис. 19.5. Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных электронов находится в направлении, противоположном электрическому полю. Столкновения обычно передают энергию проводнику, поэтому для поддержания постоянного тока требуется постоянный запас энергии.

До сих пор мы обсуждали ток, который постоянно движется в одном направлении. Это называется постоянным током, потому что электрический заряд течет только в одном направлении.Постоянный ток часто называют током DC .

Многие источники электроэнергии, такие как плотина гидроэлектростанции, показанная в начале этой главы, вырабатывают переменный ток, направление которого меняется взад и вперед. Переменный ток часто называют . Переменный ток . Переменный ток перемещается вперед и назад через равные промежутки времени, как показано на рисунке 19.6. Переменный ток, который исходит из обычной розетки, не меняет направление внезапно.Скорее, он плавно увеличивается до максимального тока, а затем плавно уменьшается до нуля. Затем он снова растет, но в противоположном направлении, пока не достигнет того же максимального значения. После этого он плавно уменьшается до нуля, и цикл начинается снова.

Рисунок 19.6 При переменном токе направление тока меняется на противоположное через равные промежутки времени. График вверху показывает зависимость тока от времени. Отрицательные максимумы соответствуют движению тока влево.Положительные максимумы соответствуют току, движущемуся вправо. Ток регулярно и плавно чередуется между этими двумя максимумами.

Устройства, использующие переменный ток, включают пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, фены и многие другие. Эти устройства получают необходимую мощность, когда вы подключаете их к розетке. Настенная розетка подключена к электросети, которая обеспечивает переменный потенциал (потенциал переменного тока). Когда ваше устройство подключено к сети, потенциал переменного тока толкает заряды вперед и назад в цепи устройства, создавая переменный ток.

Однако во многих устройствах используется постоянный ток, например в компьютерах, сотовых телефонах, фонариках и автомобилях. Одним из источников постоянного тока является аккумулятор, который обеспечивает постоянный потенциал (потенциал постоянного тока) между своими выводами. Когда ваше устройство подключено к батарее, потенциал постоянного тока толкает заряд в одном направлении через цепь вашего устройства, создавая постоянный ток. Другой способ получения постоянного тока — использование трансформатора, который преобразует переменный потенциал в постоянный. Небольшие трансформаторы, которые вы можете подключить к розетке, используются для зарядки вашего ноутбука, мобильного телефона или другого электронного устройства.Люди обычно называют это зарядным устройством или батареей , но это трансформатор, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. В следующий раз, когда кто-то попросит одолжить зарядное устройство для ноутбука, скажите им, что у вас нет зарядного устройства для ноутбука, но они могут одолжить ваш преобразователь.

Рабочий пример

Ток при ударе молнии

Удар молнии может передать до 10201020 электронов из облака на землю. Если удар длится 2 мс, каков средний электрический ток в молнии?

СТРАТЕГИЯ

Используйте определение тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt.Заряд ΔQΔQ из 10201020 электронов ΔQ = neΔQ = ne, где n = 1020n = 1020 — количество электронов, а e = −1.60 × 10−19 Ce = −1.60 × 10−19 C — заряд электрона. Это дает

19,2 ΔQ = 1020 × (−1,60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C ΔQ = 1020 × (−1,60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C.

Время Δt = 2 × 10–3 с Δt = 2 × 10–3 с — длительность удара молнии.

Решение

Ток при ударе молнии

19,3I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА. I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА.

Обсуждение

Отрицательный знак отражает тот факт, что электроны несут отрицательный заряд.Таким образом, хотя электроны текут от облака к земле, положительный ток должен течь от земли к облаку.

Рабочий пример

Средний ток для зарядки конденсатора

В цепи, содержащей конденсатор и резистор, зарядка конденсатора емкостью 16 мкФ с использованием батареи 9 В.