В каких единицах измеряется величина сопротивления. Электрическое сопротивление проводников. Проверка ламп накаливания

– это измерительный прибор, служащий для определения величины сопротивления в электрических цепях. Сопротивление измеряется в Омах и обозначается латинской буквой R . О том, что такое Ом в популярной форме изложено в статье сайта «Закон силы тока» .

Структурная схема и обозначение на схемах Омметра

Измерительный прибор Омметр структурно представляет собой стрелочный или цифровой индикатор с последовательно включенной батарейкой или источником питания, как показано на фотографии.

Функцию измерения сопротивления имеют все комбинированные приборы – стрелочные тестеры и цифровые мультиметры.

На практике, прибор, который измеряет только сопротивление, используется для особых случаев, например, для измерения сопротивления изоляции при повышенном напряжении, сопротивления заземляющего контура или как образцовый, служащий для поверки других омметров боше низкой точности.

На электрических измерительных схемах омметр обозначается греческой буквой омега заключенной в окружность, как показано на фотографии.

Подготовка Омметра для измерений

Ремонт электропроводки, электротехнических и радиотехнических изделий заключается в проверке целостности проводов и в поиске нарушения контакта в их соединениях.

В одних случаях сопротивление должно быть равно бесконечности, например сопротивление изоляции. А в других – равно нулю, например сопротивление проводов и их соединений. А в некоторых случаях равно определенной величине, например сопротивление нити накала лампочки или нагревательного элемента.

Внимание! Измерять сопротивление цепей, во избежание выхода из строя Омметра, допускается выполнять только при полном их обесточивании. Необходимо вынуть вилку из розетки или вынуть батарейки из отсека. Если в схеме есть электролитические конденсаторы большей емкости, то их необходимо разрядить, замкнув выводы конденсатора через сопротивление номиналом около 100 кОм на несколько секунд.

Как и при измерениях напряжения, перед измерением сопротивления, необходимо подготовить прибор. Для этого нужно установить переключатель прибора в положение, соответствующее минимальному измерению величины сопротивления.

Перед измерениями следует проверить работоспособность прибора, так как могут быть плохими элементы питания и Омметр может не работать. Для этого нужно соединить между собой концы щупов.

У тестера стрелка при этом должна установится точно на нулевую отметку, если не установилась, то можно покрутить ручку «Уст. 0». Если не получится, надо заменить батарейки.

Для прозвонки электрических цепей, например, при проверке электрической лампочки накаливания, можно пользоваться прибором, у которого сели батарейки и стрелка не устанавливается на 0, но хоть немного реагирует при соединении щупов. Судить о целостности цепи будет возможно по факту отклонения стрелки. Цифровые приборы должны тоже показывать нулевые показания, возможно отклонение в десятых долях омов, за счет сопротивления щупов и переходного сопротивления в контактах подключения их к клеммам прибора.

При разомкнутых концах щупов, стрелка тестера должна установится в точку, обозначенную на шкале ∞, а в цифровых приборах, мигать перегрузка или высвечиваться цифра 1 на индикаторе с левой стороны.

Омметр готов к работе. Если прикоснуться концами щупов к проводнику, то в случае его целостности, прибор покажет нулевое сопротивление, в противном случае, показания не изменятся.

В дорогих моделях мультиметров есть функция прозвонки цепей со звуковой индикацией, обозначенная в секторе измерения сопротивлений символом диода. Она очень удобна при прозвонке низкоомных цепей, например проводов кабеля витых пар для Интернета или бытовой электропроводки. Если провод цел, то прозвонка сопровождается звуковым сигналом, что освобождает от необходимости считывать показания с индикатора мультиметра.

Примеры из практики измерения сопротивления изделий

Теоретически обычно все понятно, однако на практике часто возникают вопросы, на которые лучше всего помогут ответить примеры проверки омметром наиболее часто встречающихся изделий.

Проверка ламп накаливания

Перестала светить лампочка накаливания в светильнике или в автомобильных бортовых приборах, как узнать причину? Неисправен может быть выключатель, электрический патрон или электропроводка . С помощью тестера легко проверяется любая лампа накаливания из домашнего светильника или фары автомобиля, нити накала ламп дневного света и энергосберегающих ламп. Для проверки достаточно установить переключатель прибора в положение измерения минимального сопротивления и прикоснуться концами щупов к выводам цоколя лампочки.

Сопротивление нити накала лампочки составило 51 Ом, что свидетельствует о ее исправности. Если бы нить была в обрыве, то прибор показал бы бесконечное сопротивление. Сопротивление галогенной лампочки на 220 В мощностью 50 ватт при свечении составляет около 968 Ом, автомобильной лампочки на 12 вольт мощностью 100 ватт, около 1,44 Ом.

Стоит заметить, что сопротивление нити лампы накаливания в холодном состоянии (когда лампочка не горит) в несколько раз меньше, чем в разогретом. Это связано с физическим свойством вольфрама. Его сопротивление с разогревом нелинейно возрастает. Поэтому лампы накаливания, как правило, перегорают в момент включения.

Проверка звуковоспроизводящих наушников

Бывает у наушников в одном из излучателей, или в обоих сразу, звук искажаться, периодически исчезает или отсутствует. Тут возможны два варианта, либо неисправны наушники, или устройство, с которого поступает сигнал. С помощью омметра легко найти причину их поломки и отремонтировать наушники .

Для проверки наушников нужно подсоединить концы щупов к их разъему. Обычно наушники подключаются к аппаратуре с помощью разъема типа Джек 3,5 мм, показанному на фотографии.

Одним концом щупа прикасаются к общему выводу, а вторым по очереди к выводам правого и левого каналов. Сопротивление должно быть одинаковым и составлять около 40 Ом. Обычно в паспорте на наушники сопротивление указывается.

Если сопротивление каналов сильно отличается, то возможно в проводах имеется короткое замыкание или обрыв провода. Убедиться в этом легко, достаточно концы щупов подсоединить к выводам правого и левого каналов. Сопротивление должно быть в два раза больше, чем одного наушника, то есть уже 80 Ом. Практически измеряется суммарное сопротивление последовательно включенных излучателей.

Если сопротивление при шевелении проводников во время измерений изменяется, значит, провод в каком-то месте перетертый. Обычно провода перетираются в местах выхода из Джека или излучателей.

Для локализации места обрыва провода нужно во время измерений, изгибать провод локально, зафиксировав остальную его часть. По нестабильности показаний омметра вы определите место дефекта. Если у Джека, то нужно приобрести разборный разъем, откусить старый с участком плохого провода и распаять провод на контакты нового Джека.

Если обрыв находится у входа в наушники, то нужно их разобрать, удалить дефектную часть провода, зачистить концы и припаять, к тем же контактам, к которым провода были припаяны раньше. В статье сайта «Как паять паяльником» Вы можете ознакомиться об искусстве пайки.

Измерение номинала резистора (сопротивления)

Резисторы (сопротивления) широко применяются в электрических схемах. Поэтому при ремонте электронных устройств возникает необходимость проверки исправности резистора или определения его величины.

На электрических схемах резистор обозначается в виде прямоугольника, внутри которого иногда пишут римскими цифрами его мощность. I – один ватт, II – два ватта, IV – четыре ватта, V – пять ватт.

Проверить резистор (сопротивление) и определить его номинал можно с помощью мультиметра, включенного в режим измерения сопротивления. В секторе режима измерения сопротивления, предусмотрено несколько положений переключателя. Это сделано для того, чтобы повысить точность результатов измерений.

Например, положение 200 позволить измерять сопротивления величиной до 200 Ом. 2k – до 2000 Ом (до 2 кОм). 2M – до 2000000 Ом. (до 2 МОм). Буква k после цифр обозначает приставку кило – необходимость умножения числа на 1000, M обозначает Мега, и число нужно умножить на 1 000 000.

Если переключатель установить в положение 2k, то при измерении резистора номиналом 300 кОм прибор покажет перегрузку. Необходимо переключить его в положение 2М. В отличие, от измерения напряжения, в каком положении находится переключатель, не имеет значения, всегда можно в процессе измерений его переключить.

Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов
по цветовой маркировке

Иногда при проверке резистора, омметр показывает, какое-то сопротивление, но если резистор в результате перегрузок изменил свое сопротивление и оно уже не соответствует маркировке, то такой резистор применять недопустимо. Современные резисторы маркируются с помощью цветных колец. Определить номинал резистора, маркированного цветными кольцами удобней всего с помощью онлайн калькулятора.

маркированных 4 цветными кольцами

Онлайн калькулятор для определения сопротивления резисторов
маркированных 5 цветными кольцами

Проверка диодов мультиметром или тестером

Полупроводниковые диоды широко применяются в электрических схемах для преобразования переменного в постоянный ток, и обычно при ремонте изделий, после внешнего осмотра печатной платы в первую очередь проверяют диоды. Диоды изготавливают из германия, кремния и других полупроводниковых материалов.

По внешнему виду диоды бывают разной формы, прозрачные и цветные, в металлическом, стеклянном или пластмассовом корпусе. Но они всегда имеют два вывода и сразу бросаются в глаза. В схемах в основном применяются выпрямительные диоды, стабилитроны и светодиоды.

Условное обозначение диодов на схеме представляет собой стрелку, упирающуюся в отрезок прямой линии. Обозначается диод латинскими буквами VD, за исключением светодиодов, которые обозначаются буквами HL, В зависимости от назначения диодов в схему обозначения вносятся дополнительные элементы, что и отражено на чертеже выше. Так как в схеме диодов бывает больше одного, то для удобства после букв VD или HL добавляется порядковый номер.

Проверить диод гораздо легче, если представлять, как он работает. А работает диод как ниппель. Когда Вы надуваете мячик, резиновую лодку или автомобильное колесо, то воздух в них входит, а обратно его не пускает ниппель.

Диод работает точно также. Только пропускает в одну сторону не воздух, а электрический ток. Поэтому для проверки диода нужен источник постоянного тока, которым и может служить мультиметр или стрелочный тестер, так как в них установлена батарейка.

Выше представлена структурная схема работы мультиметра или тестера в режиме измерения сопротивления. Как видно, на клеммы подается напряжение постоянного тока определенной полярности. Плюс принято подавать на красную клемму, а минус на черную. При прикосновении к выводам диода таким образом, что плюсовой выход прибора окажется на анодном выводе диода, а минусовой на катоде диода, то ток через диод пойдет. Если щупы поменять местами, то диод ток не пропустит.

Диод обычно может иметь три состояния – быть исправным, пробитым или в обрыве. При пробое диод превращается в отрезок провода, будет пропускать ток при любом порядке прикосновении щупов. При обрыве напротив, ток не будет идти никогда. Редко, но бывает и еще одно состояние, когда изменяется сопротивление перехода. Такую неисправность можно определить по показаниям на дисплее.

По выше приведенной инструкции можно проверять выпрямительные диоды, стабилитроны, диоды Шоттки и светодиоды, как с выводами, так и в SMD исполнении. Рассмотрим, как проверять диоды на практике.

В первую очередь необходимо, соблюдая цветовую маркировку, вставить в мультиметр щупы. Обычно в COM вставляется черный провод, а в V/R/f – красный (это плюсовой вывод батарейки). Далее необходимо установить переключатель режимов работы в положение прозвонки (если есть такая функция измерений), как на фотографии или в положение 2kOm. Включить прибор, сомкнуть концы щупов и убедиться в его работоспособности.

Практику начнем с проверки древнего германиевого диода Д7, этому экземпляру уже 53 года. Диоды на основе германия сейчас практически не выпускают из-за высокой стоимости самого германия и низкой предельной рабочей температуры, всего 80-100°С. Но эти диоды имеют самое маленькое падение напряжения и уровень собственных шумов. Их очень ценят сборщики ламповых усилителей звука. В прямом включении падение напряжения на диоде из германия составляет всего 0,129 В. Стрелочный тестер покажет приблизительно 130 Ом. При смене полярности мультиметр показывает 1, стрелочный тестер покажет бесконечность, что означает очень большое сопротивление. Данный диод исправен.

Порядок проверки кремниевых диодов не отличается от проверки сделанных из германия. На корпусе диода, как правило, помечается вывод катода, это может быть окружность, линия или точка. В прямом включении падение на переходе диода составляет около 0,5 В. У мощных диодов напряжение падения меньше, и составляет около 0,4 В. Точно также, проверяются стабилитроны и диоды Шоттки. Падение напряжения у диодов Шоттки составляет около 0,2 В.

У мощных светодиодов на прямом переходе падает более 2 В и прибор может показывать 1. Но тут сам светодиод является индикатором исправности. Если при прямом включении видно, даже самое слабое свечение светодиода, то он исправен.

Надо заметить, что некоторые типы мощных светодиодов состоят из цепочки включенных последовательно несколько светодиодов и внешне это не заметно. Такие светодиоды иногда имеют падение напряжения до 30 В, и проверить их возможно только от блока питания с напряжением на выходе более 30В и включенным последовательно со светодиодом токоограничивающим резистором .

Проверка электролитических конденсаторов

Различают два основных вида конденсаторов, простые и электролитические. Простые конденсаторы можно включать в схему как угодно, а электролитические только с соблюдением полярности, иначе конденсатор выйдет из строя.

На электрических схемах конденсатор обозначается двумя параллельными линиями. При обозначении электролитического конденсатора обязательно обозначается его полярность подключения знаком «+».

Электролитические конденсаторы низко надежны, и являются самой распространенной причиной отказа электронных блоков изделий. Вздутый конденсатор в блоке питания компьютера или другого устройства, не редкая картина.

Тестером или мультиметром в режиме измерения сопротивления можно успешно проверять исправность электролитических конденсаторов, или как еще говорят, прозвонить. Конденсатор нужно выпаять из печатной платы и обязательно разрядить, чтобы не повредить прибор. Для этого нужно закоротить его выводы металлическим предметом, например пинцетом. Для проверки конденсатора переключатель на приборе нужно установить в режим измерения сопротивления в диапазоне сотен килоом или мегаом.

Далее нужно, прикоснуться щупами к выводам конденсатора. В момент касания стрелка прибора должна резко отклониться по шкале и медленно вернуться в положение бесконечного сопротивления. Скорость отклонения стрелки зависит от величины емкости конденсатора. Чем емкость конденсатора больше, тем медленнее будет возвращаться на место стрелка. Цифровой прибор (мультиметр) при прикосновении щупов к выводам конденсатора, сначала покажет маленькое сопротивление, а затем все возрастающее вплоть до сотен мегом.

Если поведение приборов отличается от выше описанного, например сопротивление конденсатора составляет ноль Ом или бесконечность, то в первом случае имеется пробой между обмотками конденсатора, а во втором, обрыв. Такой конденсатор неисправен и применению не подлежит.

Любое физическое тело, через которое происходит направленное движение ионов, оказывает току определенное сопротивление. Свойство каждого вида материала проводника не давать заряженным частицам проходить сквозь него – сопротивление электрическое. С учетом разниц противодействия движению ионов строятся многие принципиальные схемы, часть из которых применяется в электронных вычислительных машинах, например, это триггеры в бытовых приборах, наушниках.

Что такое электрическое сопротивление

Что такое сопротивление в физике? Сопротивление – это физическое значение, которым описывается свойство проводящего материала препятствовать прохождению заряженных частиц сквозь него. Согласно закону Ома, данная величина равна значению напряжения на концевых участках проводника, деленному на силу тока в амперах, проходящего по нему. Значение противодействия направленному току заряженных частиц для цепей с переменным током и полей электромагнитного типа характеризуется полями волнового препятствия изменению потенциала и импедансом.

Интересно. На основании данной характеристики также получила название радиодеталь резистор, от английского Resistance – сопротивление. Эта часть требуется для введения в цепи питания активного препятствия электрическому току.

Определение единицы сопротивления – Ом

В чем измеряется сопротивление тока? Единица измерения в международной системе СИ – Ом. Данная величина равна сопротивлению в цепи между крайними участками, между которыми течет напряжение величиной в 1 В при силе тока в 1А. Слово было получено по фамилии ученого – Георга Ома. Было принято как единица измерения в шестидесятых годах двадцатого века вместе с международной системой единиц СИ.

Средства воспроизведения сопротивления

Для определения меры электрического сопротивления используют:

• Магазин сопротивлений – специальный набор радиоэлементов различного номинала. Данные компоненты специально изготовлены таким образом, чтобы содержать эталонное сопротивление проводников. При подключении электропроводника с постоянным или переменным током к магазину сопротивления можно выбрать подходящий по величине резистор и получить на выходе определенное напряжение, которое затем можно измерить при помощи вольтметра;
• Катушка – устройство, которое работает по сходному с магазином принципу. При подключении на вход прибора можно при помощи имеющихся рычагов и переключателей отрегулировать величину сопротивления агрегата и получить на выходе требуемый вольтаж.

Государственный эталон сопротивления

Данный государственный стандарт под индексом ГЭТ 14-91 принято описывать в следующем виде.

Величины и характеристики эталонного сопротивления

Название характеристики	Величина по государственному эталону 14-91
Воспроизводимое значение в Омах	6453 и 12906
Хранимое значение в Омах	1
Неточности по первому типу (А) в миллиардных долях	25
Неточности по второму типу (В) в миллиардных долях	35
Сумма стандартной неопределенности, ppb	45
Увеличенная неопределенность при коэффициенте, равном двум, ppb	90

Статическое и динамическое сопротивление

Согласно теории нелинейных цепей, разделяют величину сопротивления на статическую и динамическую. Первая – тождественна закону Ома и равна отношению напряжения на элементе к текущей силе тока. Динамической величиной элемента, которому присущи признаки нелинейности, является значение, полученное при делении минимального увеличения напряжения к соответствующему увеличению силы тока.

Зависимость величины от характеристик проводника

В проводнике носителями электрического тока являются свободные отрицательно заряженные частицы. Поведение в веществе подобно газу. Плотность свободных частиц зависят от плотности среды. Исходя из этого, плотность и структура кристаллической решетки определяются типом проводящего материала и его размерами. Из-за этого на проводимость влияют площадь поперечного сечения и температура. Сопротивление через площадь поперечного сечения считается расчетной величиной.

Сопротивление тела человека

Данная величина нелинейная, зависит от многих параметров и не может считаться омической. Значение может изменяться во времени, снижаясь относительно человека, который взволнован и вспотел. Кроме того, на данную величину оказывает влияние окружающая среда. У сухой дермы величина может превышать 10 тысяч Ом*метр. Поэтому временной график величины у человека может иметь разный вид.

Приборы для измерения сопротивления (постоянного тока)

Для измерения сопротивления можно применять:

• Омметр – непосредственно позволяет показывать уровень нагрузки;
• Мост Витстона;
• Возможно рассчитать по полученным данным амперметра и вольтметра по простым формулам.

Проводник, когда по нему идет ток

Во время прохождения электрического заряда по проводнику происходит усиленное выделение тепловой энергии. При этом проводник может сильно нагреваться. Энергия рассчитывается по формуле:

А=Р*t, где Р – мощность, рассчитываемая по формуле Р=U*I.

Типичный случай – нагрев алюминия под высоким напряжением.

Влияние температуры на удельное сопротивление

Характеристика удельного сопротивления при увеличении температуры также повышается. Это происходит из-за увеличения темпа движения заряженных частиц в металле, с повышением температуры. Удельное сопротивление веществ, проводящих электрический ток, и угля при нагревании, соответственно, уменьшается, из-за увеличения количества свободных электронов на единицу объема.

Показатели для твердотельных материалов

Удельное сопротивление сплавов и твердотельных металлов практически не меняется при повышении или снижении температуры. Это происходит из-за плотности кристаллической решетки. Характеристика присуща константану, манганину и другим плотным сплавам. Для такой особенности требуется повышенное удельное значение относительно составляющих компонентов.

Связь с удельной проводимостью

Электрическая проводимость представляет собой характеристику среды по проведению заряженных частиц, а также изменению свойств тел либо среды, из-за которых возникает движение заряженных частиц под воздействием электромагнитного поля. Данное значение считается обратным по величине сопротивлению проводника.

Показатели для жидких проводников

Показатели электросопротивления растворов солей и щелочей являются динамическими. Значения зависят от состава, концентрации вещества. При этом влияние температуры, обратное металлам. Во время нагрева из-за эффекта диффузии значение падает и наоборот. При слишком низких температурах электролит может перейти в твердое агрегатное состояние и не проводить ток. Так, вода, которая кристаллизовалась, не является проводником. Гидравлическое препятствование движению частиц возникает из-за наличия в жидкости производных солей, являющихся проводниками.

Зависимость удельного сопротивления от деформаций

При холодной обработке проводников происходит пластическая деформация сырья с последующим искажением кристаллической решетки, что значительно увеличивает уровень удельного сопротивления.

Электрическое сопротивление – это свойство любого вещества препятствовать движению ионов. Характеристика является динамической и зависит от нескольких факторов. Изоляция и некоторые материалы обладают уровнем сопротивления, при котором электрический ток не способен проходить сквозь вещество. Это может характеризовать некоторые вещества, как плохо проводящие ток из-за малого объема ионов. Что такое сопротивление проводника? Величина, из-за которой происходит потеря мощности при прохождении электричества.

Видео

Электри́ческое сопротивле́ние - физическая величина , характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока , протекающего по нему .

Сопротивление для цепей переменного тока и для переменных электромагнитных полей описывается понятиями импеданса и волнового сопротивления . Сопротивлением (резистором) также называют радиодеталь, предназначенную для введения в электрические цепи активного сопротивления.

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

R = U I , {\displaystyle R={\frac {U}{I}},} R - сопротивление, Ом; U - разность электрических потенциалов (напряжение) на концах проводника, В; I - сила тока , протекающего между концами проводника под действием разности потенциалов, А.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ 8 кл - 129. Работа и мощность электрического тока

✪ Урок 358. Активное сопротивление в цепи переменного тока. Действующее значение тока и напряжения

✪ Урок 305. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость.

✪ Урок 296. Температурная зависимость сопротивления металлов. Сверхпроводимость

✪ 8 кл - 110. Электрическая цепь и ее составные части

Субтитры

Единицы и размерности

• статом (в СГСЭ и гауссовой системе, 1 statΩ = (10 9 −2) /см = 898 755 178 736,818 Ом (точно) ≈ 8,98755·10 11 Ом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 статвольт течёт ток 1 статампер );
• абом (в СГСМ, 1 abΩ = 1·10 −9 Ом = 1 наноом, равен сопротивлению проводника, через который под напряжением 1 абвольт течёт ток 1 абампер ).

Размерность сопротивления в СГСЭ и гауссовой системе равна TL −1 (то есть совпадает с размерностью обратной скорости , с/см), в СГСМ - LT −1 (то есть совпадает с размерностью скорости, см/с) .

Обратной величиной по отношению к сопротивлению является электропроводность , единицей измерения которой в системе СИ служит сименс (1 См = 1 Ом −1), в системе СГСЭ (и гауссовой) статсименс и в СГСМ - абсименс .

Физика явления

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока - электронов проводимости , образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому . Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля , которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс , а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока .

Удельное сопротивление - скалярная физическая величина , численно равная сопротивлению однородного цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения.

Сопротивление металлов снижается при понижении температуры; при температурах порядка нескольких кельвинов сопротивление большинства металлов и сплавов стремится или становится равным нулю (эффект сверхпроводимости). Напротив, сопротивление полупроводников и изоляторов при снижении температуры (в некотором диапазоне) растёт. Сопротивление также меняется по мере увеличения тока/напряжения, протекающего через проводник/полупроводник.

Зависимость сопротивления от материала, длины и площади поперечного сечения проводника

В металле подвижными носителями зарядов являются свободные электроны. Можно считать, что при своем хаотическом движении они ведут себя подобно молекулам газа. Поэтому в классической физике свободные электроны в металлах называют электронным газом и в первом приближении считают, что к нему применимы законы, установленные для идеального газа.

Плотность электронного газа и строение кристаллической решетки зависят от рода металла. Поэтому сопротивление проводника должно зависеть от рода его вещества. Кроме того, оно должно еще зависеть от длины проводника, площади его поперечного сечения и от температуры.

Влияние сечения проводника на его сопротивление объясняется тем, что при уменьшении сечения поток электронов в проводнике при одной и той же силе тока становится более плотным, поэтому и взаимодействие электронов с частицами вещества в проводнике становится сильнее.

Проведем простейший эксперимент. К автомобильному аккумулятору с помощью двух коротких проводов подключим лампочку из фары машины. Лампочка светится, и довольно ярко. А теперь ту же лампу подключим гораздо более длинными соединителями. Свет явно стал слабее. В чем дело? В сопротивлении проводов.

Что такое электрическое сопротивление

Существуют разные формулировки описания этого явления. Воспользуемся одной из них:

«Электрическое сопротивление – физическая величина, которое характеризует свойство проводника противодействовать протеканию электротока».

В нашем эксперименте провода, подводящие напряжение от аккумулятора к лампочке, оказывают электросопротивление току, протекающему через замкнутую цепь. От источника напряжения – аккумулятора, через провода – проводники, к нагрузке – лампе.

Физическая сущность явления

При подключении нагрузки к источнику напряжения соединителями, возникает замкнутая цепь, в которой появляется электрическое поле, вызывающее направленное движение электронов металла проводов от отрицательного полюса аккумулятора к положительному. Электроны доставляют электроэнергию от источника к нагрузке, и вызывают свечение спирали лампы. На пути своего движения электроны ударяются об ионы кристаллической решетки проводника, теряют часть энергии, которая идет на нагрев материала соединителей.

Еще одно определение: «Причиной появления электросопротивления является результат взаимодействия потока электронов с молекулами (ионами) из которых состоит проводник».

Важное замечание! Хотя электроны движутся от минуса источника напряжения к плюсу, направление электрического тока исторически считается противоположным — от плюса к минусу.

Ток может протекать не только в твердых материалах, металлах, но и в жидких веществах, растворах солей, кислот, щелочей. Там основным переносчиком энергии являются ионы положительного и отрицательного заряда. Например, в автомобильных аккумуляторах ток проходит через водный раствор серной кислоты.

Измерение сопротивления проводников

За единицу электросопротивления в системе СИ принят 1 Ом. Если воспользоваться законом Ома для участка электрической цепи:

I = U / R,

• I – ток, протекающий в цепи;
• U – напряжение;
• R – электросопротивление.

преобразуя формулу R = U / I, можно сказать, что 1 Ом равен отношению напряжения в 1 Вольт к току в 1 Ампер.

R в данной формуле величина постоянная и не зависит от величин напряжения и тока.

Для более крупных значений применяются единицы:

• 1 кОм = 1 000 Ом;
• 1 МОм = 1 000 000 Ом;
• 1 ГОм = 1 000 000 000 Ом.

От чего зависит электросопротивление проводника

В первую очередь оно зависит от материала, из которого сделан соединитель. Разные металлы по-разному препятствуют прохождению электрического тока. Известно, что серебро, медь, алюминий хорошо проводят электроток, а сталь значительно хуже.

Существует понятие удельного электросопротивления материала, которое обозначили греческой буквой р (ро). Эта характеристика зависит только от внутренних свойств вещества, из которого изготовлен проводник. Но его полное сопротивление будет зависть еще и от длины и площади сечения. Вот формула, которая связывает все эти величины:

R = р * L /S,

• р – удельное сопротивление материала;
• L — длина;
• S – площадь поперечного сечения.

Площадь сечения S в практической электротехнике принято считать в кв.мм., тогда размерность р выражается, как Ом*кв.мм/метр.

Вывод: для уменьшения электросопротивления, а значит и потерь в электроцепи, материал должен иметь минимальное удельное сопротивление, а сам проводник быть, как можно короче и иметь достаточно большое поперечное сечение.

Показатели для твердотельных материалов

Материал		Материал	Удельное электросопротивление (Ом*кв.мм/м)
Серебро	0,016	Никелин (сплав)	0,4
Медь	0,017	Манганин (сплав)	0,43
Золото	0,024	Константан (сплав)	0,5
Алюминий	0,028	Ртуть	0,98
Вольфрам	0,055	Нихром (сплав)	1,1
Сталь	0,1	Фехраль(сплав)	1,3
Свинец	0,21	Графит	13

Из таблицы видно, что для изготовления соединителей, на которых будет теряться минимальное количество электроэнергии, лучше всего подойдут серебро, медь и алюминий, а вот из фехрали и нихрома изготовят термоэлектронагреватели (ТЭНы).

Следует отметить, что все эти значения справедливы для температуры 20 0 С. При повышении температуры удельное электросопротивление металлов растет, при понижении падает, исключение составляет Константан, его удельная характеристика меняется незначительно.

При сильном понижении температуры, близком к абсолютному нулю, сопротивление металлов может стать нулевым, наступает явление сверхпроводимости. Объясняется это тем, что ионы кристаллической решетки «замерзают», перестают колебаться, и не оказывают электронам помех в их движении.

Показатели для жидких проводников

Удельные электросопротивления растворов солей, кислот и щелочей зависят не только от их химического состава, но и от концентрации раствора. Зависимость от температуры обратная, чем у металлов. При нагреве удельное сопротивление падает, при охлаждении растет. Жидкость может замерзнуть при низких температурах и перестать проводить ток.

Наглядный пример – поведение автомобильных аккумуляторов в сильный мороз. Электролит — раствор серной кислоты, при значительных минусовых температурах (-20, -30С 0) увеличивает внутреннее электросопротивление аккумулятора, и полноценная отдача тока стартеру становится невозможной.

Электропроводимость

В некоторых случаях удобнее пользоваться понятием проводимости электротока. Это характеристика измеряется в Сименсах (См):

• G – проводимость;
• R – сопротивление,
• а 1 См = 1/ Ом.

Пример из практики

Получив некоторые сведения об электросопротивлении, стоит провести несложный расчет, и выяснить, как влияют характеристики соединителей на параметры электрических цепей.

Вернемся к простейшей электрической схеме, состоящей из аккумулятора, лампочки и проводов:

• Напряжение аккумулятора 12,5 В.
• Лампа имеет мощность 21 Вт.
• Соединители медные, длина 1 метр х 2 шт., сечение 1,5 кв.мм.

Найдем электросопротивление проводов: R = р* L/S. Подставляем наши данные: R = 0,017*2/1,5 = 0,023 Ом.

Найдем сопротивление лампы. Ее электрическая мощность 21 Вт, при подключении к источнику питания 12,5 В. ток в цепи будет равен:

I = P/U,

• I – искомый ток;
• P – мощность лампы;
• U – напряжение источника.

Подставляем числа: I = 21/12,5 = 1,68 А.

Сопротивление лампы находим по закону Ома для участка цепи. Если I = U/R, то R = U/I. Или: R = 12,5/1,68 = 7,44 Ом.

В расчете мы пренебрегли сопротивлением проводов, оно более чем в 300 раз меньше электросопротивления нагрузки.

Найдем потери мощности на проводах и сравним ее с полезной мощностью нагрузки. Нам известен ток в цепи, известны параметры соединителей, найдем мощность, теряющуюся на проводах:

P = U*I,

заменяем в формуле напряжение согласно закону Ома: U = I*R, подставляем в формулу мощности:

P = I*R*I = I 2 *R.

После подстановки чисел: P = 1,68 2 *0,023 = 0,065 Вт.

Результат отличный, соединители отнимают у нагрузки всего 0,3% мощности.

Но если подключить лампу через длинные провода, (20 метров), да еще и тонкие, сечение 0,75 кв.мм., то картина изменится. Не повторяя здесь весь расчет, можно отметить, что при таких соединителях эффективная мощность лампы снизится почти на 11%, а потери энергии на проводниках составят уже 6%.

Запомним правило — для уменьшения потерь в электрических сетях необходимо снижать электросопротивление проводов, применять медь или алюминий, по возможности сокращать длину и увеличивать сечения проводников.

Что такое сопротивление: видео

Сопротивление является физической величиной, которая характеризует свойства тела (предмета) препятствовать прохождению электрического тока. В какой-то степени сопротивление аналогично силе трения, возникающей при перемещении тела по некоторой поверхности. Сопротивление измеряется в омах (Ом): 1 Ом = 1 В (вольт, напряжение) / 1 А (ампер, сила тока). Сопротивление измеряют при помощи омметра или цифрового или аналогового мультиметра.

Шаги

Измерение сопротивления с помощью цифрового мультиметра

1. Одним щупом прикоснитесь к одному выводу элемента, а вторым щупом к противоположному выводу элемента. Дождитесь момента, когда цифры на индикаторе перестанут меняться, и запишите отображаемое число, которое является значением сопротивления резистора.

   • Например, если на индикаторе отображается «0,6», а в его верхнем правом углу отображается «MΩ», то сопротивление резистора равно 0,6 МОм.

2. Выключите мультиметр. Закончив измерять сопротивления резисторов, выключите мультиметр и отсоедините щупы.

   Измерение сопротивления с помощью аналогового мультиметра

   1. Выберите элемент, сопротивление которого вы хотите измерить. Для получения точного результата измерьте сопротивление каждого элемента цепи (схемы). Для этого либо извлеките элемент из цепи, либо измерьте сопротивление до подключения элемента к цепи. Измерение сопротивления элемента, подключенного к цепи, может привести к неточным результатам из-за влияния других элементов.

      Подключите щупы мультиметра к соответствующим разъемам. Большинство мультиметров имеют два щупа - черный и красный, а также несколько разъемов, которые предназначены для измерения различных величин - сопротивления, напряжения или силы тока. Как правило, разъемы, предназначенные для измерения сопротивления, обозначаются буквами «COM» (англ. «common» - стандартный) и греческой буквой Ω (омега), которая является символом единицы измерения ом.

      • Подключите черный щуп к разъему с надписью «COM», а красный щуп к разъему с надписью «Ohm» (Ом).

   2. Включите мультиметр и задайте диапазон пределов измерений. Сопротивление элемента может лежать в диапазоне от нескольких омов (1 Ом) до нескольких мегаомов (1000000 Ом). Для получения точных результатов задайте диапазон значений сопротивления, который соответствует выбранному элементу. В некоторых цифровых мультиметрах такой диапазон задается автоматически, а в других это делается вручную. Если вы знаете, в каком диапазоне лежит сопротивление выбранного элемента, задайте соответствующий диапазон; в противном случае определите диапазон методом проб и ошибок.

      • Если вы не знаете диапазон, сначала задайте средний диапазон; как правило, такой диапазон равен 0–20 кОм.
      • Одним щупом прикоснитесь к одному выводу элемента (резистора), а вторым щупом к противоположному выводу элемента.
      • Стрелка индикатора начнет движение по шкале и остановится у определенного числа, указывая на значение сопротивления элемента.
      • Если стрелка двигается к максимальному пределу диапазона (левая сторона), сузьте заданный диапазон, обнулите мультиметр (установите стрелку на нуле) и повторите измерение.
      • Если стрелка двигается к минимальному пределу диапазона (правая сторона), расширьте заданный диапазон, обнулите мультиметр и повторите измерение.
      • Аналоговые мультиметры следует обнулять после каждого изменения диапазона. Для этого прикоснитесь одним щупом к другому, чтобы вызвать короткое замыкание. Если стрелка не установилась на нуле, подкорректируйте ее положение при помощи специального регулятора («Регулятор омов» или «Контроль нуля»).

   3. Прикоснитесь щупами мультиметра к выводам резистора, сопротивление которого вы хотите измерить. Одним щупом прикоснитесь к одному выводу элемента, а вторым щупом к противоположному выводу элемента. Стрелка начнет движение справа налево - минимальное значение сопротивления (справа) равно нулю, а максимальное значение (слева) равно 2000 Ом (2 кОм). Аналоговый мультиметр снабжен сразу несколькими шкалами, поэтому ищите значение сопротивления на шкале, обозначенной «Ω» (Ом).

      • По мере роста значений числа на шкале будут сгруппированы ближе друг к другу. Поэтому установка правильного диапазона крайне важна для получения точных показаний.

   4. Определение сопротивления. Прикоснувшись щупами к выводам резистора, стрелка остановится где-то посередине шкалы. Убедитесь, что вы считываете значение со шкалы, обозначенной «Ω» (Ом); запишите число, на которое указывает стрелка - оно является значением сопротивления резистора.

      • Например, если заданный вами диапазон равен 0-10 Ом, а стрелка остановилась у числа 9, то сопротивление элемента равно 9 Ом.

   5. Задайте максимальный диапазон напряжения. Закончив пользоваться мультиметром, правильно выключите его. Для этого задайте максимальный диапазон напряжения, чтобы не повредить устройство, если в следующий раз вы (или кто-то другой) забудете, что в первую очередь следует установить диапазон. Выключите мультиметр и отсоедините щупы.

   Получение точных результатов измерения

   Измеряйте сопротивление, когда элементы не подключены к цепи. Если резистор подключен к цепи, то значение его сопротивления будет неточным, так как мультиметр измеряет не только сопротивление нужного вам резистора, но и сопротивления других резисторов, включенных в цепь. Однако, иногда требуется измерить сопротивление резистора, подключенного к цепи.

   1. Измеряйте сопротивление обесточенного элемента. Ток, проходящий через цепь, негативно скажется на точности показаний мультиметра, так как влияет на значение сопротивления резисторов. Кроме того, дополнительное напряжение может привести к повреждению мультиметра (поэтому не рекомендуется измерять сопротивление батарейки или аккумулятора).

      • При измерении сопротивления конденсатора, включенного в цепь, сначала необходимо разрядить его. Разряженный конденсатор будет заряжаться от мультиметра, что приведет к кратковременным скачкам показаний прибора.