Электрическое сопротивление характеризует свойство проводника оказывать противодействие направленному движению заряженных частиц.
Влияние электрического сопротивления на электрический ток можно представить следующим образом:
- Движение свободных носителей электрического заряда внутри проводника приводит к тому, что свободные носители заряда сталкиваются с атомами и нарушают их поток.
- Этот эффект называется сопротивлением, которое обладает свойством ограничивать электрический ток в электрической цепи.
- Столкновение носителей электрического заряда с атомами также имеет тепловой эффект. Соответствующий элемент электрической цепи становится теплым или даже горячим. Если он перегреется, он может выйти из строя.
Электрическое сопротивление говорит о том, какое напряжение U необходимо, чтобы заставить электрический ток определенной силы тока I протекать через проводник. В физике для обозначения электрического сопротивления в формуле используется прописная буква R (от английского слова «Resistor» или «Resistance»).
Аналогия с потоком воды
Когда речь идет об электрическом сопротивлении в физике, необходимо различать два случая:
- Электрические сопротивления как элементы электрической цепи (см. пример на рисунке 2). То есть, если вы называете элемент в электротехнике резистором, то вы имеете в виду конкретный элемент, предназначенный для целей ограничения протекания электрического тока в электрической цепи.
- Электрическое сопротивление как физическая величина. Вы также можете спросить, насколько сильно тот или иной элемент препятствует протеканию электрического тока или вообще как можно рассчитать электрическое сопротивление. Здесь вы говорите об электрическом сопротивлении как о физической величине.
Примечание. Резистор — это прибор с постоянным сопротивлением. Если необходимо регулировать силу тока в электрической цепи, то используют для этой цели реостаты — приборы с переменным сопротивлением. В составе реостата имеется подвижный контакт, при помощи которого изменяется длина участка, включённого в цепь. Реостат используется, например, в регуляторах громкости радиоприёмников.
Вы можете проиллюстрировать работу резистора как элемента (т.е. случай 1) с помощью модели протекания воды в трубе.
Если представить поток электрического тока как поток воды через трубу, то резистор, имеющий электрическое сопротивление R, выполняет функцию сужения трубы. Сужение в трубе препятствует потоку воды, подобно тому, как резистор препятствует потоку электрического тока. Если вы сильнее сузите трубу, то сопротивление потоку воды увеличится. Тем самым труба будет больше препятствовать потоку воды.
Формулы для определения электрического сопротивления
Согласно закона Ома для участка электрической цепи следует, что если вы измеряете напряжение U на проводнике и через него течет ток силой I, то проводник имеет электрическое сопротивление R, равное U, деленное на I, т.е. R = U / I. Единицей измерения электрического сопротивления в СИ является Ом, которая названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома. То есть, 1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток силой 1 А. Поэтому, иногда, электрическое сопротивление ещё могут называть «омическим сопротивлением».
Для очень малых или очень больших сопротивлений используются такие дополнения, как милли-, кило- или мегаом. Применяются следующие отношения:
- 1 Миллиом = 1 мОм = 1*10-3 Ом;
- 1 Килоом = 1 кОм = 1*103 Ом;
- 1 Мегаом = 1 МОм = 1*106 Ом.
Интересный факт! Электрическое сопротивление человеческого тела может изменяться от 20000 Ом до 1800 Ом.
Также вы можете рассчитать электрическое сопротивление проводников с помощью их геометрических характеристик. Формула для этого следующая (см. также рисунок 3):
R = (ρ * l) / S, где
- R — электрическое сопротивление проводника;
- l — длина проводника;
- S — площадь поперечного сечения проводника;
- ρ — удельное сопротивление вещества проводника (выбирается по таблицам).
Другими словами, чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Весомое значение имеет также материал, из которого изготовлен проводник.
Как измерять электрического сопротивление?
Для измерения электрического сопротивления необходимо придерживаться следующих правил:
- Измерение проводить нужно параллельно элементу электрического цепи;
- Элемент должен быть обесточен;
- Элемент не должен быть подключен к электрической цепи;
- Измерение имеет смысл только для обычного резистора.
Значение омического сопротивления лучше всего определять с помощью цифрового мультиметра, чтобы избежать ошибок и неточностей в показаниях.
При измерении с помощью измерительного прибора измеряемый элемент не должен быть подключен к источнику напряжения во время измерения. Измеряемый элемент должен быть отпаян от электрической цепи, по крайней мере, с одной стороны. В противном случае расположенные параллельно элементы будут влиять на результат измерения.
При
измерении сопротивлений в зависимости
от их значений и необходимой
точности измерения применяются различные
способы.
Измерение
сопротивлений методом амперметра —
вольтметра.
Метод
определения
сопротивлений с помощью амперметра и
вольтметра является
косвенным, так как в этом случае по
показаниям приборов I
и U,
пользуясь
законом Ома, находят искомое сопротивление:
(10.13)
При
измерении сопротивления этим методом
приборы могут быть включены
двумя способами (рис. 10.10), причем и в
том, и в другом случае
результаты не будут точными, если не
ввести соответствующие поправки.
Когда
на схеме рис. 10.10 переключатель находится
в положении 1, ошибка
в определении сопротивления rx
обусловливается
тем, что вольтметр
измеряет не только напряжение на
сопротивлении, но и потерю
напряжения в сопротивлении амперметра
rA.
Когда
измеряемое сопротивление
значительно больше сопротивления
амперметра (rx
>> rA),
тогда
падением напряжения в сопротивлении
rA
можно
пренебречь и вычислять искомое
сопротивление непосредственно по
показаниям приборов
по формуле (10.13). Если же сопротивления
rx
и
rA
соизмеримы
по
значению, то для получения более точного
результата необходимо пользоваться
формулой
(10.14)
Когда
на схеме рис. 10.10 переключатель находится
в положении 2, ошибка
в определении сопротивления rx
обусловливается
тем, что амперметр
показывает сумму двух токов, один из
которых (Ix)
проходит
через неизвестное сопротивление rx,
другой
(IU)
проходит
через вольтметр:
I
= Ix
+ IU.
Если
при этом измеряемое сопротивление
значительно
меньше сопротивления вольтметра (rx
<< rU),
то
током IU,
проходящим
через вольтметр, можно пренебречь и
искомое сопротивление можно
вычислить непосредственно по показаниям
приборов, воспользовавшись
формулой (10.13). Если же эти сопротивления
соизмеримы по
значению, то для получения более точного
значения rx
пользуются
формулой
(10.15)
Рассмотренный
косвенный метод измерения сопротивлений
не всегда удобен,
так как требует затрат времени на
дополнительные вычисления.
Кроме того, он отличается невысокой
точностью из-за влияния внутренних
сопротивлений приборов.
Измерение
сопротивлений омметром.
Для
непосредственного измерения
сопротивлений служат специальные
приборы — омметры,
которые
представляют
собой комбинацию магнитоэлектрического
миллиамперметра
и специальной измерительной схемы (рис.
10.11). Шкалу такого прибора
градуируют в омах. На схеме рис. 10.11
последовательно с
миллиамперметром га
включены
резистор с сопротивлением rx,
регулируемый
добавочный резистор с сопротивлением
rp
и
источник питания. В
этом случае шкала прибора обратная, так
как с увеличением измеряемого
сопротивления ток в приборе уменьшается:
(10.16)
г
деU
— рабочее
напряжение омметра. При неизменном U
показание
прибора
зависит только от измеряемого сопротивления
rx,,
так
как каждому
значению rx
соответствует
определенное значение тока Ix.
Это
позволяет
шкалу миллиамперметра отградуировать
в омах.
Показания
омметров зависят от значения э. д. с.
источника питания, которая
с течением времени уменьшается, что
является существенным недостатком
этих приборов. Для того чтобы при
изменении э. д. c.
источника
рабочее напряжение U
оставалось
постоянным, омметры снабжают
специальным добавочным сопротивлением
rp,
с помощью которого
регулируют прибор перед измерением
(регулировка
нуля).
На
практике чаще всего применяются омметры,
показания которых не зависят от э. д. с.
источника питания. В качестве таких
омметров используют
магнитоэлектрические логометры
— приборы,
у которых отсутствует механическое
устройство для создания противодействующего
момента.
Магнитоэлектрический логометр состоит
из двух катушек, закрепленных
на одной оси под углом 90° и жестко
связанных друг с
другом.
Катушки
помещены в поле постоянного магнита
(рис. 10.12). Токи к
ним подводятся от общего источника
питания через гибкие проводники,
которые практически не создают
противодействующего момента.
Последовательно с одной из катушек
включен постоянный добавочный резистор
с сопротивлением rд,
а в цепь другой катушки — резистор с
измеряемым сопротивлением rx.
Катушки
с последовательно включенными
сопротивлениями образуют две параллельные
цепи. При этом токи,
протекающие через катушки, соответственно
равны I1
= U/(r1
+ rx)
и
I2
= U/(r2
+ rд),
где r1
и r2
— соответственно сопротивления катушек.
Под
действием токов, протекающих через
катушки, создаются два вращающих
момента, направленных встречно друг
другу и зависящих от
положения катушек в пространстве: М1
= C1I1
=
I1F1(α)
и М2
=
С2I2
= I2F2
(α),
где C1
= F1
(α) и С2
= F2
(α)
— коэффициенты пропорциональности,
зависящие от положения катушек в
магнитном поле;
α — угол отклонения плоскости катушки
1 относительно вертикальной
оси ОО’.
Функции
f1(α)
и
F2(α.)
зависят
от конструктивного выполнения прибора
и подбираются таким образом, чтобы
обеспечить достаточную
чувствительность прибора на всем
диапазоне измеряемых значений. Для
этого необходимо, чтобы соблюдалось
условие F1(α)
≠
F2
(α),
так как
в противном случае отсутствует зависимость
между отклонением подвижной
системы прибора и отношением токов. Для
обеспечения этого условия
воздушный зазор приборов выполняют
так, чтобы на всем диапазоне
шкалы не было такого положения подвижной
системы, при котором
катушки находились бы в одинаковых
магнитных полях. Это достигается
за счет эллипсоидальной формы центрального
сердечника (рис. 10.12) и цилиндрической
расточки полюсных наконечников.
Под
влиянием вращающих моментов подвижная
система прибора поворачивается
до тех пор, пока не окажется в равновесном
состоянии при М1
= М2
или
I1F1
(α)
= I2F2
(α).
Отсюда I1
/I2
= F2
(α)/F1
(α) = F
(α),
или
(10.17)
Из
(10.17) следует, что отклонение подвижной
системы прибора определяется
только отношением токов I1/I2.
Так как I1/I2
= (r2
+ rд)/(r1
+ rx),
то угол отклонения
подвижной системы прибора при неизменных
значениях сопротивлений r1,
r2,
rд
зависит только от измеряемого
сопротивления rx
и
не зависит от напряжения источника
питания. Последнее
обстоятельство является существенным
при использовании логометров
в качестве приборов, предназначенных
для измерения неэлектрических
величин.
В
цепях переменного тока применяют
логометры электромагнитной
и электродинамической систем. Логометры
электромагнитной системы
используют для измерения частоты,
емкости, индуктивности и
других величин. Электродинамические
логометры применяют для измерения
различных величин в цепях переменного
тока. В частности, их
широко используют в качестве фазометров.
Измерение
сопротивлений мостовым методом.
Мостовой метод
(рис.
10.13) позволяет наиболее точно измерять
сопротивления. В одно из
плеч моста включают резистор с
сопротивлением rx,
а
в другие три
три
плеча — регулируемые и известные по
значению сопротивления r1,
r2,
r3.
К
точкам моста а
и
b
подключен
источник питания
постоянного тока, а в диагональ моста
между точками c
и d
включен
магнитоэлектрический гальванометр Г.
При измерении сопротивления
rx
значения
трех других сопротивлений изменяют
таким образом,
чтобы наступило равновесие моста, при
котором ток в цепи гальванометра
становится равным нулю. Равновесие
моста наступает при
условии, когда разность потенциалов
между точками с
и
d
равна
нулю. Поэтому при равновесном состоянии
моста как через плечи
ас
и
сb
проходят
одинаковые токи: I1
=
I2,
так
и через плечи ad
и
db:
I3
=
I4.
Исходя из этого, для схемы рис. 10.13 можно
записать
I1r1
= I3r3,
I2r2
= I4rx.
Разделив
эти уравнения друг на друга, получим
rl/r2
=r3/rx,
откуда
(10.18)
Наряду
с уравновешенными мостами для измерения
сопротивлений широко применяются
неуравновешенные
мосты, позволяющие
более быстро производить измерение
сопротивлений (но менее точно, так как
их
показания зависят от стабильности
напряжения источника питания).
Значение измеряемого сопротивления в
этих мостах определяют непосредственно
по показаниям прибора. В неуравновешенных
мостах часто
используют в качестве измерительного
прибора магнитоэлектрические
логометры, позволяющие повысить точность
измерения.
Уравновешивание
мостов можно производить вручную или
автоматически. Автоматическое
уравновешивание применяют в тех случаях,
когда
необходимо следить за изменением
измеряемого сопротивления и
управлять его значением.
Загрузить PDF
Загрузить PDF
Сопротивление является физической величиной, которая характеризует свойства тела (предмета) препятствовать прохождению электрического тока.[1]
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).[2]
Сопротивление измеряют при помощи омметра или цифрового или 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.[3]
- Например, вы можете измерить сопротивление резистора, реле или мотора.
- Перед измерением сопротивления цепи или отдельного элемента убедитесь, что любой источник питания цепи отключен.[4]
-
2
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.[5]
- Подключите черный щуп к разъему с надписью «COM», а красный щуп к разъему с надписью «Ohm» (Ом).
-
3
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.
- На индикаторе отобразится либо «0,00», либо «OL», либо фактическое значение сопротивления.[6]
- Если результат измерения равен нулю, то выбранный вами диапазон очень большой; в этом случае сузьте его.
- Если на индикаторе отображается «OL» (англ. «overloaded» — перегружен), заданный вами диапазон слишком узкий; в этом случае увеличьте его до следующего максимального значения. Теперь еще раз измерьте сопротивление элемента.
- Если на индикаторе отображается некоторое число, например, 58, то это и есть значение сопротивление резистора. Не забудьте учесть заданный диапазон. В правом верхнем углу индикатора цифрового мультиметра отображается заданный вами диапазон. Если в углу индикатора отображается «kΩ» (кОм), то сопротивление резистора измеряется в килоомах, то есть в нашем примере оно равно 58 кОм.
- Найдя подходящий диапазон, попробуйте сузить его, чтобы получить более точные результаты. Используйте наименьший диапазон для получения самых точных значений сопротивления.
-
4
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. 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.
-
5
Выключите мультиметр. Закончив измерять сопротивления резисторов, выключите мультиметр и отсоедините щупы.
Реклама
-
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.[7]
- Например, можно измерить сопротивление резистора или мотора.
- Перед измерением сопротивления цепи или отдельного элемента убедитесь, что любой источник питания цепи отключен.[8]
-
2
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).
-
3
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»).
-
4
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.
-
5
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.
-
6
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.
Реклама
-
1
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.
-
2
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.
-
3
Определите наличие в цепи диодов. Диоды проводят ток только в одном направлении, поэтому, меняя положение щупов мультиметра при прикосновении к выводам цепи с диодами, вы получите разные показания.
-
4
Следите за пальцами. Некоторые резисторы или другие элементы нужно удерживать для обеспечения надежного контакта щупов мультиметра с выводами резистора (элемента). Прикосновение к резистору или щупам может привести к неточным показаниям, потому что некоторое количество тока пройдет через ваше тело. Это не является серьезной проблемой в случае, когда вы пользуетесь мультиметром низкого напряжения, но является помехой при работе с мультиметром высокого напряжения.
- Для того чтобы при измерении сопротивления не касаться руками элементов прикрепите их к испытательному стенду. Или же прикрепите к щупам мультиметра зажимы типа «крокодил», чтобы захватить ими выводы резистора или другого элемента, сопротивление которого вы хотите измерить.
Реклама
Советы
- Точность мультиметра зависит от его модели. Погрешность дешевого мультиметра составит ±1% от точного значения. Дорогой мультиметр обеспечит гораздо большую точность измерений.
- Уровень сопротивления резистора можно узнать по количеству и цвету полос, нанесенных на его корпус. Как правило, резисторы маркируются четырьмя или пятью полосами. Одна полоса указывает на уровень точности.
Реклама
Предупреждения
- Щупы мультиметра бывают такими же острыми, как иглы. Если вы работаете с такими щупами, держите их подальше от острых концов, чтобы не уколоться.
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 46 336 раз.
Была ли эта статья полезной?
Какие есть формулы для вычисления сопротивления резистора
Содержание
- 1 Что такое резистор
- 2 Сопротивление резистора
- 3 Последовательная цепь источника и сопротивлений
- 4 Параллельная схема элементов
- 5 Расчет смешанного соединения элементов схемы
- 6 Мощность рассеивания
- 7 Параметры резисторов
- 8 Определение параметров по маркировке и схеме
- 9 Видео по теме
Сопротивление направленному движению электронов (электрическому току) в проводах электроснабжения чаще всего провоцирует потери. Они зависят от площади сечения (S), длины (L), удельного сопротивления вещества провода (ρ). Однако, сопротивление послужило созданию самого распространенного элемента в электронике — резистора.
Что такое резистор
Деталь электрической или электронной схемы, сопротивляющаяся прохождению электрического тока, называется резистор (от латинского resisto — сопротивляюсь). Падение или изменение напряжения на этом элементе используется в схемотехнике для получения нужных процессов управления автоматикой или преобразования электричества в свет, тепло, звук или движение.
Наиболее удобно классифицировать резисторы по следующим признакам:
- назначение. Для различных сфер используют элементы с
общими свойствами или специфическими по частоте тока, точности изготовления или ограничения по напряжению;
- способ управления сопротивлением. Постоянные резисторы в определенном диапазоне напряжения и тока не меняют сопротивление. У переменных можно менять вручную данный параметр с целью управления процессами. Подстроечные используются для корректировки режимов при наладке и после ремонта;
- материал рабочей части резистора. Металлы, их окислы и сплавы, графитовые или композитные смеси;
- вид резистивных тел. Проволока, фольга или ленты из метала, напыление пленки на керамику, интегрированные каналы в микросхеме;
- способ размещения. Резисторы могут быть впаяны в электронную плату, устанавливаться отдельно на панели управления или закладываться при создании микросхемы внутри изделия;
- характер изменения падения напряжения на элементе от внешних условий (ВАХ). Вольт-амперная характеристика в рабочем диапазоне резистора может быть линейной или нелинейной.
Нелинейная ВАХ отражает изменение сопротивления компонента от внешних условий. Такие резисторы служат датчиками напряжения (варисторы), магнитного поля (магниторезисторы), уровня освещенности (фоторезисторы), перепада температуры (терморезисторы), изменения деформации (тензорезисторы).
Сопротивление резистора
У тех, кто только начинает изучать азы электротехники, часто возникает вопрос, а чем отличается резистор от сопротивления. Разница в том, что резистор является пассивным элементом электроцепи, а сопротивление — это характеристика данного элемента, которую можно рассчитать, определить по маркировке или измерить. Но зачастую сопротивление используется в качестве синонима слова «резистор».
Рассчитать внутреннее сопротивление резистора в сети постоянного тока помогает формула закона Ома для элемента цепи:
Эту формулу применяют также для расчета активного сопротивления в сети переменного тока, но используют действующий ток через элемент. Он равен постоянному току, при котором выделяется на резисторе столько же теплоты, сколько за одинаковое время при прохождении импульсного или синусоидального тока различной частоты.
Суммарное электрическое сопротивление в сетях переменного тока вычисляется при учете активной и реактивной составляющей участка цепи. Любой вид сопротивления измеряется в омах.
Одинокий резистор в схеме часто используется как ограничитель тока. На электронных платах этих элементов много. Друг с другом они соединяются в различных комбинациях: последовательно, параллельно или по смешанной системе.
Последовательная цепь источника и сопротивлений
В замкнутом контуре из последовательно соединенных резисторов и батареи ток в разных точках цепи имеет одинаковое значение. Показание вольтметра на отдельном резисторе будет отражать произведение его внутреннего сопротивления на ток в контуре. Суммарные показания вольтметров будут равны напряжению источника, а для определения общего сопротивления резисторов надо сложить сопротивления всех элементов.
Последовательную цепочку сопротивлений часто используют как делитель напряжения в маломощных измерительных или задающих ступенчатое управление параметрами устройствах. Сопротивление нагрузки Rн, подключенной параллельно R1 вместо вольтметра, должно быть немного больше, чтобы делитель работал стабильно.
Параллельная схема элементов
При параллельном соединении на каждом элементе присутствует напряжение источника, общий ток равен сумме токов резисторов. Расчет сопротивления участка цепи осуществляется по формуле R = (R1 • R2) / (R1 + R2).
Отличие параллельного соединения от последовательного заключается в том, что каждый резистор получает напряжение, которое равно напряжению источника, а общее сопротивление участка меньше меньшего из его составляющих.
Расчет смешанного соединения элементов схемы
Перед тем как рассчитать общее сопротивление схемы, состоящей из параллельных и последовательных участков, используют методы упрощения. На каждом шаге упрощенные эквивалентные схемы можно посчитать по уже известным формулам. Полученный в результате резистор будет обладать общим сопротивлением исходной схемы.
Мощность рассеивания
Для надежной работы электрической схемы нужно знать и сопротивление резистора, и мощность рассеивания, формула для вычисления последней имеет вид:
Правильно подобранный элемент схемы должен рассеять мощность Р (Вт) не разрушаясь и не нагревая другие детали.
Параметры резисторов
Выбор резисторов происходит чаще всего по следующим основным параметрам:
- номинальному сопротивлению. Подбирается или подгоняется ближайшее к расчетному;
- допуску — характеристика, отражающая точность при изготовлении номинального сопротивления. Она составляет 5–20%;
- номинальной мощности рассеивания. Наибольшая величина рассеянного тепла без изменения характеристик меньше номинала элемента;
- предельному рабочему напряжению. Приложенное к выводам резистора наибольшее напряжение, которое не разрушает его;
- температурный коэффициент. Показывает, как изменится сопротивление резистора при колебании на один градус температуры среды.
Для переменных резисторов учитывают ряд дополнительных характеристик:
- износоустойчивость — число циклов;
- функцию изменения сопротивления (линейная, логарифмическая, обратнологарифмическая);
- уровень шума при движении ползунка.
Определение параметров по маркировке и схеме
Некоторые из параметров наносятся непосредственно на резисторы, например, сопротивление и допуск. Раньше для информации о них использовали буквы и цифры. Номинальное сопротивление резисторов имеет диапазон от 0.01 Ом до 1 ГОм. Цифры в маркировке обозначают номинал, а буквы — множитель. Конкретная величина получается умножением или делением цифр.
Буквенно-цифровая маркировка предполагает использование букв Е и R для сопротивлений до 99 Ом, выше — К, а уровень мегаомов обозначается буквой М. В зависимости от того, какую позицию занимает буква в цифровом коде, определяются целые числа или дробные. Узнать, какому множителю соответствует определенная буква, поможет специальная таблица, которую можно найти в любом справочном пособии.
Элементы с цифро-буквенной маркировкой сейчас можно найти преимущественно в старой аппаратуре. В ходе ее ремонта часто приходится менять резисторы, поэтому необходимо уметь расшифровывать такое обозначение.
Сейчас в угоду минимизации отказались от буквенно-цифровых обозначений. На поверхность резисторов наносится маркировка кольцами или точками разных цветов. Чтобы определить по полоскам сопротивление резистора, следует начинать со смещенной к одному из выводов или самой широкой цветной полоски.
Набор цветов первых трех колец при 5 и 6-полосной раскраске означает шифр сопротивления резистора, цвет четвертого кольца обозначает определенное значение множителя для него. Цвет пятого кольца показывает точность изготовления резистора. При шестиполосной окраске цвет последнего кольца обозначает изменение сопротивления (процент) при перепаде температуры окружающей среды на 1 градус. Четырех и пятиполосная раскраска его не имеет.
При четырехполосной маркировке сопротивление резисторов определяется по цветам первых двух. Цвет третьей полосы — это множитель для точного определения сопротивления. Последняя полоса своей расцветкой говорит о допуске в процентах от номинала.
На электрической схеме резистор изображается в виде прямоугольника с размерами 4×10 мм. Рядом с изображением указывается буква R и цифра, обозначающая порядковый номер элемента на схеме, например, R1. Указывается также номинальное сопротивление. Как определить его по буквенно-цифровой маркировке, было рассказано выше.
Мощность рассеивания указывается на графическом изображении специальными метками, если этот параметр меньше 1 ватта. Как узнать мощность по ним подскажет таблица, приведенная ниже.
Если мощность рассеивания выше одного ватта, то внутри прямоугольника ставят римскую цифру. Например, V используется для мощности величиной 5 Вт, Х — 10 Вт и т. п.
Бывают случаи, когда нет возможности воспользоваться маркировкой, например, если она повреждена или стерта. В таком случае нужно знать, как измерить сопротивление специальным прибором. Это может быть омметр или мультиметр. Они мало чем отличаются, но последний является многофункциональным прибором. Принцип измерений основывается на законе Ома. Перед тем как проверить резистор, следует выставить рабочий режим и диапазон измеряемого сопротивления.
Алгоритм по измерению сопротивления используется такой:
Резистор является довольно простым элементом и по своему устройству, и по принципу работы. Поэтому его сопротивление определяется также довольно просто. Еще больше облегчают задачу онлайн-калькуляторы. Ими можно воспользоваться, если возникает необходимость рассчитывать сопротивление многих элементов, для соединения которых применяются разные способы, а также для расшифровки маркировки в виде цветных полос.
Видео по теме
Цифровой мультиметр — современный измерительный прибор, который помогает определять параметры электрический цепей, например, сопротивление. Для получения точных результатов нужно соблюдать важные правила. Из этой статьи вы узнаете, как измерить сопротивление мультиметром.
Contents
- 1 Сопротивление и закон Ома: немного полезных знаний
- 2 Несколько важных правил
- 3 Как измерить сопротивление мультиметром
- 3.1 Выбираем режим и диапазон
- 3.2 Подключаем щупы
- 3.3 Проводим измерения
- 4 Как проверить мультиметром сопротивление провода
Сопротивление и закон Ома: немного полезных знаний
Ещё со школьных лет многие из нас помнят определение электрического тока — это направленное движение заряженных частиц. Происходит под влиянием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электроцепи к другому.
Электрическое сопротивление определяет свойство проводника препятствовать или сопротивляться прохождению тока. Чем больше препятствий на пути электронов, тем менее энергичными они становятся.
Сопротивление должно измеряться в Омах (обозначается Ом или греч. буквой Ω, далее вместо слова сопротивление мы иногда будем использовать этот знак). В формулах используется обозначение R.
На активность сопротивления оказывает влияние материал проводника, сечение и длина. Чем больше сечение, тем лучше проводимость. А вот с длиной ситуация обратная: чем длиннее, тем хуже проводимость. Сопротивление является обратным понятием проводимости.
Ω проводника проявляется, к примеру, в том, как он нагревается, когда в нем “бежит” ток. При этом нагрев проводника зависит от размера сечения и силы тока: чем меньше первое и больше второе, тем больше будет нагреваться материал.
Суть измерения Ω в законе Ома, благодаря которому мы понимаем, что сопротивление = отношению напряжения к силе тока. То есть R = U (напряжение) / I (сила тока). 1 Ом сопротивления указывает, что по кабелю движется ток в 1 Ампер, а напряжение составляет 1 Вольт.
Для измерения сопротивления есть специальный прибор — омметр.
Если же у вас есть мультиметр с функцией омметра, то вы тоже можете узнать величину Ω.
Но помните, что обычным мультиметром вы не сможете замерить большие сопротивления, потому что источником питания выступают пальчиковые батарейки или Крона (батарейка на 9 вольт в форме прямоугольника с двумя полюсами на одном из торцов).
Для проверки больших значений сопротивлений, например, изоляции, нужно использовать мегаомметр. На видео показано, как проверить сопротивление омметром:
А какой лучше использовать мультиметр для проверки сопротивления? Проще пользоваться цифровым, потому что такой прибор сразу показывает готовое значение. Кроме того, у цифрового тестера есть датчик разрядки: если силы тока не хватает, устройство работать не будет. А вот аналоговый мультиметр в такой ситуации будет давать неверные показания, а как вы поймёте, что они неправильные? В этом вся загвоздка. В остальных ситуациях вы можете использовать для проверки сопротивления любой мультиметр с нужным пределом измерений.
Несколько важных правил
В том, как замерить сопротивление мультиметром, учтите следующие моменты:
- Не переключайте режимы в ходе измерений.
- Работайте с мультиметром в перчатках, которые не проводят ток.
- Зачистите место контакта, если оно покрылось оксидной пленкой.
- Не проводите замеры, если в исследуемом месте повышена влажность.
- Не используйте тестер, если у него имеется механическое повреждение или деформирована оплетка щуповпроводов.
- Если вы хотите померить сопротивление впаянного в плату элемента, придётся выпаять хотя бы один вывод. Иначе результат измерений будет искажён (это обусловлено тем, что на схеме, скорее всего, имеются иные проводники). Если вы хотите проверить деталь с несколькими выводами, полностью отсоедините её от схемы.
Как измерить сопротивление мультиметром
Для проверки не нужно подключаться к сети. Батарейка даёт скромное напряжение, значит, не нужен иной источник тока. Теперь предметно поговорим о том, как измерить сопротивление мультиметром.
Выбираем режим и диапазон
Обычно мультиметр управляется круглой ручкой, которой и выбирается режим. Нам нужен уже известный значок Ω, который обозначает режим омметра на мультиметре. Но есть следующие нюансы:
- Если на вашем мультиметре стоит только знак Ω, значит, тестер определяет диапазон измерений автоматически. Тогда на циферблате, скорее всего, будут цифры с буквами. Например, 15kОм (приставка кило (буква k) означает увеличение единицы измерения в 1000 раз; Ом = единица, 1 кОм = 1000 Ом) или 2 MОм (миллиомы; 1 мОм = 0,001 Ом).
- На цифровых тестерах могут стоять значения 200, 2000, 200k и т.п. Это указывает на диапазоны, в которых можно мерить Ω, устанавливая ручку в конкретную позицию. Обозначение k, как уже было сказано, указывает на «кило». Например, если вы поставите ручку на 20k, а на приборе высветится 17, значит, Ω = 17000 Ом.
- На аналоговых тестерах можно увидеть такие значения: Ω, kΩ – x1, x10, x100, MΩ. На таких мультиметрах то, на что указывает стрелка, приходится переводить в привычные для нас показания. Подробности можно узнать в инструкции по применению.
Как выбрать нужный диапазон измерений (если тестер не определяет самостоятельно):
- Если вы приблизительно знаете, какого сопротивления ожидать, выставляйте ближайшее бОльшее значение.
- В случае, если приблизительное значение неизвестно, начинайте измерения с наибольшего диапазона, плавно переключаясь на меньший.
- Если важна точность, придется брать во внимание погрешности. Скажем, на резисторе стоит Ω 1 кОм. Учитывайте допуски для изготовления, составляющие 10%. Значит, настоящие показания могут быть в пределах 900-1100 Ом. Ещё один момент (на примере того же резистора): если вы поставите максимальный диапазон, например, 2000 kОм, тестер может выдать 1. Переведите ручку на 2 kОм: скорее всего, показания будут более точными.
Подключаем щупы
На корпусе мультиметра есть гнезда, в которые нужно вставить щупы. Чаще всего черный вставляется в отверстие с надписью СОМ, а красный в гнездо VΩmА. Но надписи могут отличаться, обязательно изучите инструкцию к мультиметру. Также советуем к прочтению статью о том, как пользоваться мультиметром. Она поможет разобраться, какие щупы к чему подключать, и в других моментах.
Проводим измерения
Теперь нужно дотронуться наконечниками контактов элемента, в котором нужно измерить сопротивление.
Помните, что наше тело тоже проводит ток, и у него есть сопротивление. Поэтому исключите прикосновение рук к контактам. В крайнем случае можете прижимать пальцами только одной руки контакт к щупу, но другой рукой этого делать нельзя, иначе показания будут неправильными.
Остаётся посмотреть на экран, чтобы увидеть значение сопротивления. Но учтите:
- Если показан 0, то нужно уменьшить диапазон измерений и провести измерение сопротивления мультиметром заново.
- Если вы увидели «ol» или «over» или «1», диапазон нужно увеличить. Кроме того, цифра 1 может указывать, что в сети нет тока из-за обрыва.
Как проверить мультиметром сопротивление провода
Обычно на мультиметрах есть режим прозвонки, с помощью которого можно проверить наличие или отсутствие обрыва на участке цепи. Режим прозвонки — значок “звуковой микшер”.
Как узнать целостность проводов:
- Выбираем режим прозвонки.
- Вставляем щупы в соответствующие гнезда.
- Проверяем щупы на повреждение (соединить наконечники друг с другом: при наличии сигнала всё в порядке).
- Наконечниками прикасаемся к контактам исследуемого участка кабеля, замкнув цепь.
Полезное видео о замере сопротивления мультиметром:
Затем слушаем сигнал и смотрим на дисплей мультиметра:
- Звуковой сигнал говорит о том, что кабель целый, обрыва нет.
- Если кабель целый, но сопротивление больше, чем то значение, на которое реагирует зуммер (такое может быть из-за длины провода), то на экране вы увидите значение сопротивления.
- Если сопротивление намного больше диапазона, вы увидите цифру 1. В таком случае измените диапазон.
Теперь вы знаете, как измерить сопротивление мультиметром. Надеемся, что наша статья была вам полезна.
Желаем безопасных и точных измерений!