В каких единицах измеряют сопротивление: Электрическое сопротивление

Содержание

Единица измерения сопротивления, теория и онлайн калькуляторы

В соответствии с законом Ома для участка цепи сила тока ($I$) на рассматриваемом участке пропорциональна
напряжению ($U$) на концах участка:

\[I=\frac{U}{R}\left(1\right),\]

где $R$ — физическая величина, называемая электрическим сопротивлением, характеризует участок цепи. Из закона Ома (1) следует, что:

\[R=\frac{U}{I}\left(2\right).\]

Ом — единица измерения сопротивления в системе СИ

Из формулы (2) следует, что сопротивление численно равно отношению напряжения на концах участка к силе тока, который в нем течет. Единицу измерения сопротивления можно определить как:

\[\left[R\right]=\frac{\left[U\right]}{\left[I\right]}=\frac{В}{А}.\]

Единица измерения электрического сопротивления в Международной системе единиц (СИ) имеет собственное название — ом (Ом). {-9}Ом.\]

В системе СГСМ выполняется равенство:

\[1\ ab\Omega =\frac{1\ abV}{1\ abA},\]

где $abV$ — абвольт; $abA$ — абампер.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Чему равно добавочное сопротивление ($R$), которое подключают к вольтметру для того, чтобы предельная величина измеряемого напряжения была увеличена в 4 раза, если внутреннее сопротивление самого вольтметра равно $R_V=5\ кОм$. Ответ запишите в омах.\textit{}

Решение. Схема подключения дополнительного сопротивления к вольтметру с целью увеличения напряжения, которое он может измерять указана на рис.1.

К вольтметру последовательно подключают дополнительное сопротивление. Сила тока на этом участке цепи остается без изменения, обозначим ее $I$, используя закон Ома, мы можем записать, что падение напряжения на вольтметре (рис.1) равно:

\[U_V=IR_{V\ }\left(1. 1\right).\]

При этом падение напряжения на дополнительном сопротивлении составляет:

\[U=IR\ \left(1.2\right).\]

Падение напряжения на концах соединения AB. составляет:

\[IR_{V\ }+IR=4U_V\ \left(1.3\right),\]

так как по условию падение напряжения после подключения дополнительного сопротивления к вольтметру должно быть рано $4U_V$ (где $U_V=IR_V$ — падение напряжения на вольтметре при отсутствии дополнительного сопротивления).

\[IR_{V\ }+IR=4\left(IR_V\right)\to R=3R_V.\]

Вычислим величину дополнительного сопротивления:

\[R=3\cdot 5=15\ \left(кОм\right).\]

Зная, что:

\[1\ кОм=1000\ Ом,\]

получим:

\[R={\rm 15}{\rm кОм}{\rm =15000\ }{\rm Ом}\]

Ответ. $R=15000$ Ом

Пример 2

Задание. 2}=Ом.\]

Ответ. Из какого закона не получали бы мы сопротивление, всегда в системе СИ единицами его измерения должен быть Ом.

Читать дальше: единица измерения ускорения.

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

единица, в чём будет измеряться мощность, электрический заряд и теория определения

Сила тока представляет собой движение заряженных частиц в определённом направлении, во взятом проводнике. Многих физиков в прошлом волновал вопрос: в чём измеряется ток и как измерить то, что невидимо и неосязаемо. Но благодаря ряду открытий ситуация стала проясняться. Для того чтобы появилось движение заряженных частиц, нужно воздействие электрического поля.

Единицы измерения

Разные значения

Измерение мощности

Определение частоты

Практическое применение

В то же время заряженные частицы появляются постоянно, благодаря плотному контакту в любых веществах:

проводники

полупроводники

диэлектрики.

Заряженные частицы способны совершать свободные движения в разных направлениях. Материалы, где свободно перемещаются заряженные частицы, называют проводниками: металл, растворы соли.

Материалы, где электрические частицы не могут перемещаться, называют диэлектриками: газ, кварц, дерево.

Материалы, которые имеют не только электронную, но и «дырочную» проводимость, которая зависит от многих внешних факторов (свет, температура, магнитные и электрические поля) называют полупроводниками: селен, кремний, германий.

Единицы измерения

Ток подразделяют на несколько разновидностей. Основные из них представлены таким образом:

Постоянный -значение и направление не меняются во времени;

Синусоидальный — величина меняется по синусоидальному закону;

Высокочастотный — частота начинается с десятки килогерц;

Периодический — значения которого повторяются во времени с одинаковой периодичностью;

Пульсирующий — изменяющий периодически значение во времени, отличное от нуля.

Учёные часто задавались вопросом, в каких единицах измеряется сила тока. Для измерения, пользуются физической величиной. Эта физическая величина равна отношению значения заряда Q, протёкшего за какое-то время через поперечное сечение проводника, к значению этого временного периода: I=Q/t. И измеряется в амперах и показывает обозначение силы тока: A.

Электрический ток в чём измеряется, в том и рассчитывается — на принципиальных схемах. Такое определение помогает рассчитать блоки питания определённой мощности.

В электрических цепях показатели рассчитывают по закону Ома, и именно это отвечает на вопрос чему равен ток. Сила I на определённом участке цепи прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на него и обратно пропорциональна сопротивлению R участка цепи: I=U/R.

Разные значения

Если на участке цепи переменный ток, напряжение постоянно изменяется, поэтому если взять средние значения напряжения, то они будут равны нулю, а средняя мощность будет нулю не равна. Для этого стали применять такие понятия:

мгновенные значения;

амплитудные значение ;

действующие значения.

Мгновенные значения -это те, которые имеют место в данный момент времени. Амплитудные значения — самые максимальные. Действующие значения определяются тепловым свойством тока, текущего через сечение проводника, а направление векторной величины совпадает с направлениями перемещения положительных частиц.

Для точных измерений нужны основные параметры: напряжение, мощность, сопротивление, частота.

Измерение мощности

Мощностью называют определённое количество работы, которое совершается за одну секунду времени.

Для измерения мощности была принята единица — ватт .

Следовательно, мощностью в 1 Вт называют силу в 1 А при значении напряжения в 1 В.

Для того чтобы вычислить мощность, нужно силу тока умножить на напряжение .

Если мощность обозначается буквой P, то формула примет вид:

P = I*U.

Мощность вычисляется с помощью сопротивления. Часто бывают известны сила тока и сопротивление цепи, а напряжение, обычно, неизвестно.

Следовательно, воспользовавшись законом Ома :

U=IR

получаем формулу: Р = I²*R

Определение частоты

Передвижение электронов в проводнике в одну сторону, а затем в другую принято называть одним колебанием. За одним колебанием следует другое. При таких колебаниях в проводнике происходит соответствующее колебание магнитного поля.

Время, затраченное на одно колебание, называют периодом и обозначают буквой Т. Период обозначают в секундах.

Одной из важных величин является частота. Она показывает число колебаний в секунду и обозначается буквой f. Название единицы частоты — герц, (Гц) .

Практическое применение

Электрический постоянный ток всегда имеет всегда одно направление, которое называют постоянным. Он широко применяется для питания электронных устройств.

Если ток меняет направление, его называют переменным, и он применяется для передачи энергии по проводам на большие расстояния.

Единица сопротивления Ом — PTB.de

Единицей электрического сопротивления, измеряемой постоянным током, является ом (сокращенно Ω), названный в честь немецкого физика и математика Георга Симона Ома (1789-1854). По закону Ома сопротивление R равно отношению напряжения U на проводнике к протекающему по нему току I :

R = U / I .

Отсюда следует: 1 Ом = 1 В/А. Это определение ома в системе СИ действительно непригодно для реализации.

Благодаря исключительной воспроизводимости квантового сопротивления Холла, его идеальной долговременной стабильности и универсальности во всем мире, ом может быть реализован как определенная доля постоянной фон-Клитцинга. Уже с 1990 года, на основании рекомендации CIPM ( Comité International des Poids et Mesures ), сравнения сопротивлений и калибровки во всем мире должны были соотноситься с фиксированным числовым значением константы фон-Клитцинга, R _К-90 = 25812,807 Ом ₉₀ . Введение этого условного эталонного значения для постоянной фон Клитцинга имело значительные практические преимущества с точки зрения сохранения и распространения единицы Ом. Однако в то же время это также означало, что условная единица Ω ₉₀ не соответствовала Международной системе единиц (СИ), действовавшей в то время. SI-реализация ома была возможна, например, с конденсатором Томпсона-Лэмпарда (рассчитываемая емкость; из-за сложности соответствующей измерительной установки достижимая точность уступала воспроизводимости квантовых резисторов Холла.

20 мая 2019 г. вступила в силу редакция SI, согласно которой значение SI для константы фон Клитцинга R _K = h / e ² можно получить, используя точно определенные значения для элементарного заряда e и постоянной Планка h . Это позволило реализовать ом за счет использования квантовых резисторов Холла в СИ.

В PTB единица сопротивления реализована из квантового сопротивления Холла. С этой целью наша рабочая группа использует криостат со сверхпроводящим соленоидом. Чтобы гарантировать, что сопротивление Холла принимает точно квантованное значение, должны выполняться некоторые международно признанные критерии [Delahaye, Jeckelmann, Metrologia 40, 217-223 (2003)]. Во-первых, продольное сопротивление должно быть равно нулю, поскольку исчезающее продольное сопротивление является мерой полного квантования (в противном случае необходимо применять поправку). Кроме того, все контактные сопротивления квантового устройства Холла должны быть достаточно малы. Перед каждой калибровкой эти критерии должны быть проверены экспериментально. Кроме того, значения сопротивления, откалиброванные в PTB и других национальных метрологических институтах, необходимо время от времени сравнивать, чтобы гарантировать единообразие единицы сопротивления в омах во всем мире.

Для распространения устройства оказалось возможным калибровать обычный резистор 100 Ом с известным дрейфом примерно два раза в год, используя компаратор криогенного тока. С этим рабочим резистором 100 Ом калибровка для клиентов PTB выполняется рабочей группой 2.11. Только в случае специальных калибровок, требующих относительной погрешности 10 ^-9 (или меньше), калибруемый резистор измеряется непосредственно относительно квантового сопротивления Холла (т. е. без промежуточного шага с резистором 100 Ом). Примером может служить прецизионное измерение графена в рамках исследовательского проекта.

Набор резисторов 1 Ом от «The Leeds & Northrup Co.» как использовалось в прежние времена для сохранения ома.

Back to Home AG 2.61

Электрическое сопротивление | Единицы измерения Wiki

в:
Термины электроники, Измеряемые величины

На этой странице используется содержимое инженерной вики на Wikia . Оригинальная статья была на электрическом сопротивлении. Список авторов можно увидеть в история страниц . Как и в случае с вики по единицам измерения, текст инженерной вики доступен по лицензии Creative Commons, см. Викия:Лицензирование.

Электрическое сопротивление — это мера степени сопротивления объекта прохождению электрического тока.

Резистор A

Содержимое

1 Способ измерения

2 Что такое сопротивление

3 Признак

4 Резистивные потери

5 Сопротивление проводника

5.1 Сопротивление постоянному току

5.2 Сопротивление переменному току

6 Причины резистентности

6.1 В металлах

6.2 В полупроводниках и изоляторах

6.3 В ионных жидкостях/электролитах

6.4 Сопротивление различных материалов

6.5 Теория зон

7 Дифференциальное сопротивление

8 Зависимость от температуры

9 См. также

10 Внешние ссылки

Способ измерения[]

Единицей электрического сопротивления в системе СИ является ом. Его обратная величина равна , электрическая проводимость , измеренная в сименсах.

Что такое сопротивление[]

Сопротивление – это свойство любого объекта или вещества сопротивляться или препятствовать прохождению электрического тока. Величина сопротивления в электрической цепи определяет количество тока, протекающего в цепи при любом заданном напряжении, приложенном к цепи. Соответствующая формула:
9где

R — сопротивление объекта, обычно измеряемое в омах.

В — это разность потенциалов на объекте, обычно измеряемая в вольтах (постоянного тока).

I ток, проходящий через объект, обычно измеряется в амперах Напряжение. В можно либо измерить непосредственно на объекте, либо рассчитать путем вычитания напряжений относительно опорной точки. Первый метод проще для одного объекта и, вероятно, более точен. Также могут возникнуть проблемы с предыдущим методом, если источник питания переменного тока и два измерения от контрольной точки не совпадают по фазе друг с другом.

Резистивные потери[]

Когда ток I протекает через объект с сопротивлением 9{2}\cdot R}\,}

, где

P – мощность, измеренная в ваттах

I – сила тока, измеренная в амперах

R – сопротивление измеряется в омах

Этот эффект полезен в некоторых приложениях, таких как освещение лампами накаливания и электрообогрев, но нежелательно при передаче электроэнергии. Общие способы борьбы с резистивными потерями включают использование более толстого провода и более высокого напряжения. Сверхпроводящий провод используется в специальных приложениях.

Сопротивление проводника[]

Сопротивление постоянному току[]

Пока плотность тока в проводнике полностью однородна, сопротивление постоянному току R проводника регулярного сечения можно вычислить как

р = L⋅ρA {\ displaystyle R = {L \ cdot \ rho \ over A} \,}

, где

L – длина проводника, измеренная в метрах

A – площадь поперечного сечения, измеренная в квадратных метрах

ρ (греч. rho) — удельное электрическое сопротивление (также называемое удельным электрическим сопротивлением ) материала, измеряемое в ом · метр. Удельное сопротивление является мерой способности материала противостоять потоку электрического тока.

По практическим соображениям почти любое подключение к реальному проводнику почти наверняка будет означать, что плотность тока не будет полностью однородной. Однако эта формула по-прежнему дает хорошее приближение для длинных тонких проводников, таких как провода.

Сопротивление переменному току[]

Если по проводу проходит высокочастотный переменный ток, то эффективная площадь поперечного сечения провода, доступного для проведения тока, уменьшается. (См. скин-эффект).

Формула Термана дает диаметр провода, сопротивление которого увеличится на 10%.
где

F{\displaystyle F} — рабочая частота, измеренная в герцах (Гц)

Dw{\displaystyle D_{w}} — диаметр провода в миллиметрах.

Эта формула применяется к изолированным проводникам. В проводнике, находящемся в непосредственной близости от других проводников, фактическое сопротивление выше из-за эффекта близости.

Причины сопротивления[]

В металлах[]

Металл состоит из решетки атомов, каждый из которых имеет электронную оболочку. Внешние электроны могут свободно отделяться от своих родительских атомов и перемещаться по решетке, превращая металл в проводник. Когда к металлу прикладывается электрический потенциал (напряжение), электроны дрейфуют от одного конца проводника к другому под действием электрического поля. В реальном материале атомная решетка никогда не бывает идеально правильной, поэтому ее несовершенства рассеивают электроны и вызывают сопротивление. Повышение температуры заставляет атомы вибрировать сильнее, создавая еще больше столкновений и еще больше увеличивая сопротивление.

Чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем больше электронов доступно для переноса тока, поэтому сопротивление ниже. Чем длиннее проводник, тем больше случаев рассеяния происходит на пути каждого электрона через материал, поэтому тем выше сопротивление. [1]

В полупроводниках и изоляторах[]

Полупроводники обладают свойствами, промежуточными между свойствами металлов и изоляторов. Кремниевая буля имеет сероватый металлический блеск, как металл, но хрупкая, как стекло. Можно управлять резистивными свойствами полупроводниковых материалов, добавляя в эти материалы атомарные элементы, такие как мышьяк или бор, которые создают электроны или дырки, которые могут перемещаться по решетке материала.

В ионных жидкостях/электролитах[]

В электролитах электрическая проводимость осуществляется не зонными электронами или дырками, а движущимися полными атомными частицами (ионами), каждая из которых несет электрический заряд. Удельное сопротивление ионных жидкостей сильно зависит от концентрации соли — в то время как дистиллированная вода является почти изолятором, соленая вода — очень эффективный электрический проводник. В клеточных мембранах токи переносят ионные соли. Небольшие отверстия в мембранах, называемые ионными каналами, селективны к определенным ионам и определяют сопротивление мембраны.
9{16}}
Зонная теория[]

Энергетические уровни электронов в изоляторе.

Квантовая механика утверждает, что энергия электрона в атоме не может быть произвольной величиной. Скорее, существуют фиксированные энергетические уровни, которые могут занимать электроны, и значения между этими уровнями невозможны. Уровни энергии сгруппированы в две зоны: валентную зону и зону проводимости (последняя обычно выше первой). Электроны в зоне проводимости могут свободно перемещаться по веществу в присутствии электрического поля.

В изоляторах и полупроводниках атомы в веществе влияют друг на друга таким образом, что между валентной зоной и зоной проводимости существует запрещенная зона энергетических уровней, которую электроны просто не могут занимать. Чтобы протекал ток, электрон должен передать относительно большое количество энергии, чтобы он перепрыгнул через эту запрещенную щель и попал в зону проводимости. Таким образом, большие напряжения дают относительно малые токи.

Дифференциальное сопротивление[]

Когда сопротивление может зависеть от напряжения и тока, дифференциальное сопротивление , добавочное сопротивление или наклонное сопротивление определяется как наклон графика V-I в определенной точке, таким образом:

R = dVdI {\ displaystyle R = {\ frac {dV} {dI}} \,}

Эту величину иногда называют просто сопротивлением , хотя эти два определения эквивалентны только для омической составляющей, такой как идеальный резистор. Если V-I график немонотонный (т.е. имеет пик или впадину), дифференциальное сопротивление будет отрицательным при некоторых значениях напряжения и тока. Это свойство часто называют отрицательным сопротивлением , хотя правильнее его называть отрицательным дифференциальным сопротивлением , поскольку абсолютное сопротивление В / I все же является положительным.

Зависимость от температуры[]

При комнатной температуре электрическое сопротивление типичного металлического проводника 9{a/T}\,}
По мере повышения температуры, начиная с абсолютного нуля, примесные (легированные) полупроводники сначала уменьшают сопротивление по мере того, как носители покидают доноры или акцепторы, затем, как только большинство доноров или акцепторов теряют свои носители, начинается сопротивление снова немного увеличиться из-за уменьшения подвижности носителей (как в металле), а затем, наконец, начать вести себя как собственные полупроводники, поскольку носители от доноров / акцепторов становятся незначительными по сравнению с термически генерируемыми носителями.