โอห์ม: การวัดความต้านทานตัวอย่างและการออกกำลังกายที่แก้ไขได้ - กายภาพ - 2025

โอห์มหรือโอห์มเป็นหน่วยของการวัดความต้านทานไฟฟ้าเป็นของระบบหน่วย (SI) ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม ได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Georg Simon Ohm (1789-1854)

โอห์มเป็นศาสตราจารย์และนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยมิวนิกและในบรรดาผลงานมากมายของเขาเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็กคือคำจำกัดความของความต้านทานผ่านความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันและกระแสผ่านตัวนำ

รูปที่ 1. ตัวต้านทานที่แตกต่างกันเป็นส่วนหนึ่งของวงจร ที่มา: Wikimedia Commons

ความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎของโอห์มและมักจะแสดงเป็น:

R = ΔV / I

โดยที่ R แสดงถึงความต้านทานไฟฟ้าΔVคือแรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์ (V) และ I คือกระแสเป็นแอมแปร์ (A) ทั้งหมดอยู่ในหน่วย SI

ดังนั้น 1 โอห์มซึ่งแสดงแทนกันได้ด้วยตัวอักษรกรีกΩเท่ากับ 1 V / A หมายความว่าถ้าการตั้งค่าแรงดันไฟฟ้า 1 V บนตัวนำบางตัวทำให้เกิดกระแส 1 A ความต้านทานของตัวนำนั้นคือ 1 Ω

ความต้านทานไฟฟ้าเป็นองค์ประกอบของวงจรทั่วไปที่ใช้ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าอย่างเหมาะสมไม่ว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของวงจรรวมหรือแยกกัน

การวัดความต้านทานไฟฟ้า

รูปที่ 5. Georg Simon Ohm ตั้งชื่อตามหน่วยต้านทานเกิดในบาวาเรียในปี 1789 และมีส่วนร่วมสำคัญในการไฟฟ้าเสียงและการรบกวนของคลื่นแสง ที่มา: Wikimedia Commons

ความต้านทานวัดได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ซึ่งเป็นมิเตอร์ที่มีทั้งแบบอนาล็อกและดิจิตอล อุปกรณ์พื้นฐานที่สุดวัดแรงดันไฟฟ้าและกระแสโดยตรง แต่มีอุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่าพร้อมฟังก์ชันเพิ่มเติม เมื่อใช้วัดความต้านทานจะเรียกว่าโอห์มมิเตอร์หรือโอห์มมิเตอร์ อุปกรณ์นี้ใช้งานง่ายมาก:

- ตัวเลือกกลางถูกวางไว้ในตำแหน่งที่จะวัดความต้านทานโดยเลือกหนึ่งในสเกลที่ระบุด้วยสัญลักษณ์Ωในกรณีที่เครื่องมือมีมากกว่าหนึ่งตัว

- ความต้านทานที่จะวัดได้ถูกดึงออกมาจากวงจร หากไม่สามารถทำได้ต้องปิดแหล่งจ่ายไฟ

- ความต้านทานอยู่ระหว่างปลายหรือหัววัดของเครื่องมือ ขั้วไม่สำคัญ

- ค่าจะถูกอ่านโดยตรงบนจอแสดงผลดิจิตอล หากเครื่องมือเป็นแบบอะนาล็อกจะมีมาตราส่วนกำกับด้วยสัญลักษณ์Ωซึ่งอ่านจากขวาไปซ้าย

ในรูปต่อไปนี้ (หมายเลข 2) ดิจิตอลมัลติมิเตอร์และโพรบหรือเคล็ดลับจะแสดงขึ้น แบบจำลองมีสเกลเดียวสำหรับการวัดความต้านทานซึ่งระบุด้วยลูกศร

รูปที่ 2. ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ที่มา: Pixabay

ค่าความต้านทานไฟฟ้าเชิงพาณิชย์มักแสดงด้วยรหัสแถบสีที่ด้านนอก ตัวอย่างเช่นตัวต้านทานในรูปที่ 1 จะมีแถบสีแดงม่วงทองเหลืองและเทา แต่ละสีมีความหมายเป็นตัวเลขที่ระบุค่าเล็กน้อยดังที่จะแสดงด้านล่าง

รหัสสีสำหรับตัวต้านทาน

ตารางต่อไปนี้แสดงรหัสสีสำหรับตัวต้านทาน:

ตารางที่ 1.

โดยคำนึงว่าแถบโลหะอยู่ทางด้านขวารหัสจะใช้ดังนี้:

- สองสีแรกจากซ้ายไปขวาให้ค่าความต้านทาน

- สีที่สามแสดงถึงพลังของ 10 ซึ่งจะต้องคูณ

- และประการที่สี่แสดงถึงความอดทนที่กำหนดโดยผู้ผลิต

ตัวอย่างค่าตัวต้านทาน

ตามตัวอย่างก่อนอื่นเรามาดูตัวต้านทานที่อยู่เบื้องหน้าทางด้านซ้ายของรูปที่ 1 ลำดับของสีที่แสดงคือเทาแดงแดงทอง โปรดจำไว้ว่าแถบสีทองหรือสีเงินต้องอยู่ทางขวา

สีเทาหมายถึง 8 สีแดงคือ 2 ตัวคูณเป็นสีแดงและเท่ากับ 10 ² = 100 และสุดท้ายความอดทนคือทองซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของ 5% ดังนั้นความต้านทานคือ 82 x 100 Ω = 8200 Ω

ด้วยความอดทน 5% จึงเทียบเท่ากับโอห์มกับ: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω ดังนั้นค่าความต้านทานอยู่ระหว่าง: 8200 - 410 Ω = 7790 Ωและ 8200 + 410 Ω = 8610 Ω

เมื่อใช้รหัสสีคุณจะมีค่าความต้านทานเล็กน้อยหรือโรงงาน แต่เพื่อให้การวัดแม่นยำยิ่งขึ้นคุณต้องวัดความต้านทานด้วยมัลติมิเตอร์ตามที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้

อีกตัวอย่างหนึ่งสำหรับความต้านทานของรูปต่อไปนี้:

รูปที่ 3. การใช้รหัสสีในตัวต้านทาน R ที่มา: Wikimedia Commons

เรามีสิ่งต่อไปนี้สำหรับตัวต้านทาน R: สีแดง (= 2), สีม่วง (= 7), สีเขียว (คูณด้วย 10 ⁵ ) ดังนั้นตัวต้านทาน R ในรูปคือ 27 x 10 ⁵ Ω แถบความคลาดเคลื่อนเป็นเงิน: 27 x 10 ⁵ x (10/100) Ω = 27 x 10 ⁴ Ω วิธีหนึ่งในการแสดงผลลัพธ์ข้างต้นโดยปัดเศษ 27 x 10 ⁴ถึง 30 x 10 ⁴คือ:

คำนำหน้าที่ใช้มากที่สุด

ค่าที่ความต้านทานไฟฟ้าสามารถมีได้ซึ่งเป็นบวกเสมออยู่ในช่วงที่กว้างมาก ด้วยเหตุนี้พาวเวอร์ 10 จึงถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อแสดงค่าของมันเช่นเดียวกับคำนำหน้า นี่คือสิ่งที่พบบ่อยที่สุด:

ตารางที่ 2.

ตามสัญกรณ์นี้ความต้านทานในตัวอย่างก่อนหน้าคือ: (2.7 ± 0.3) MΩ

ความต้านทานของตัวนำ

ตัวต้านทานทำจากวัสดุที่แตกต่างกันและเป็นตัวชี้วัดของการต่อต้านที่ตัวนำมีต่อทางเดินของกระแสตามที่ทราบกันดีว่าวัสดุบางชนิดไม่ได้ทำในลักษณะเดียวกัน แม้แต่ระหว่างวัสดุที่ถือว่าเป็นตัวนำก็มีความแตกต่างกัน

ความต้านทานขึ้นอยู่กับลักษณะหลายประการสิ่งที่สำคัญที่สุด:

- เรขาคณิตของตัวนำ: ความยาวและพื้นที่ของส่วนตัดขวาง

- ความต้านทานของวัสดุ: บ่งบอกถึงการต่อต้านที่วัสดุนำเสนอต่อทางเดินของกระแส

- อุณหภูมิ: ความต้านทานและความต้านทานเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิเนื่องจากการสั่งซื้อภายในของวัสดุลดลงและทำให้พาหะในปัจจุบันถูกขัดขวางในทางเดินของพวกมัน

สำหรับตัวนำของส่วนตัดขวางคงที่ที่อุณหภูมิที่กำหนดความต้านทานจะได้รับจาก:

R = ρ (ℓ / A)

โดยที่ρคือความต้านทานของวัสดุที่อุณหภูมิที่เป็นปัญหาซึ่งพิจารณาจากการทดลองℓคือความยาวของตัวนำและ A คือพื้นที่หน้าตัด

รูปที่ 4. ความต้านทานของตัวนำ ที่มา: Wikimedia Commons

การออกกำลังกายได้รับการแก้ไข

ค้นหาความต้านทานของเส้นลวดทองแดงที่มีรัศมี 0.32 มม. และยาว 15 ซม. โดยทราบว่าความต้านทานของทองแดงคือ 1.7 × 10 ^-8 Ω.m.

สารละลาย

เนื่องจากความต้านทานอยู่ในหน่วยของระบบสากลสิ่งที่เหมาะสมที่สุดคือการแสดงพื้นที่หน้าตัดและความยาวในหน่วยเหล่านี้จากนั้นแทนที่ในสูตรของส่วนก่อนหน้า:

รัศมี = 0.32 มม. = 0.32 × 10 ^-3ม

A = π (รัศมี² ) = π (0.32 × 10 ^-3ม.) ² = 3.22 x 10 ^-7ม. ²

ℓ = 15 ซม. = 15 x ^10-2ม

R = ρ (ℓ / A) = 1.7 × 10 ^-8 Ω.mx (15 x 10 ^-2ม. / 3.22 x 10 ^-7ม. ² ) = 7.9 × 10 ^-3 Ω = 7.9 ม. - โอห์ม

อ้างอิง

1. Figueroa, D. (2005). ซีรี่ส์: ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม เล่มที่ 5. ไฟฟ้าสถิต. แก้ไขโดย Douglas Figueroa (USB)
2. Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 TH Ed Prentice Hall
3. เรสนิก, อาร์. (2542). ทางกายภาพ. ฉบับ 2. 3 ^rdในภาษาสเปน Compañía Editorial Continental SA de CV
4. เซียร์เซมันสกี้ 2559. ฟิสิกส์มหาวิทยาลัยกับฟิสิกส์สมัยใหม่. 14 ^ธ . ฉบับที่ 2.
5. Serway, R. , Jewett, J. (2018). ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม. เล่ม 1. 10 ^ma . Ed. Cengage Learning.