Opór elektryczny R jest wielkością charakterystyczną dla danego przewodnika. Każdy przewodnik elektryczny umieszczony w obwodzie prądu stawia przepływowi tego prądu określony opór elektryczny R. Wielkość tego oporu określa I prawo Ohma, które głosi że: Dla każdego stosunek napięci U - przyłożonego do końców tego przewodnika - do napięcia I płynącego prądu jest wielkością stałą, którą nazywamy oporem elektrycznym R:
R = U / I
Opór danego przewodnika zależy od:
jego cech geometrycznych tzn. od długości l i przekroju g,
rodzaju materiału z jakiego jest wykonany przewodnik
Zależność ta znajduje wyraz w II prawie Ohma:
R = * l / g
* - opór właściwy
przewodnika [*m]
Pomiar oporu elektrycznego przewodnika ma zasadnicze znaczenie dla poznania jego właściwości elektrycznych. Istnieją różne metody pomiaru oporu R. Najprostsza jest metoda sprawdzająca się do bezpośredniego zastosowania I prawa Ohma. Opór nieznany x dołączamy do źródła prądu stałego, łączymy go w szereg z amperomierzem A i oporem suwakowym R o. W ten sposób możemy zmierzyć natężenie prądu I płynącego przez dany opór. Napięcie panujące między końcami oporu x możemy mierzyć za pomocą woltomierza V dołączonego do końców tego oporu albo w sposób podany na rys. 1 lub 2. Pierwszy sposób stosujemy w przypadku, gdy opór jest niewielki (poniżej 100*).
W obwodzie, przedstawionym na rysunku 1, amperomierz A wykonuje za duże natężenie prądu w stosunku do natężenia prądu płynącego przez opór x. W pkt. A i B mamy równolegle połączone dwa opory: opór x i opór woltomierza Rv. Opór zastępczy takiego układu określany jest zależnością:
1/ R2 = 1/ x + 1/ Rv
Wykazywane przez amperomierze natężenie prądu IA określamy zależnością:
Uv = IA (1/x = 1/ Rv)-1
opór nieznany otrzymujemy z następującego wzoru:
x = (IA/Uv - 1/ Rv)-1 * Uv/IA
W układzie drugim woltomierz wykazuje napięcie zwiększone w stosunku do tego napięcia, które panuje na końcach oporu. Zakłócenie to możemy wyeliminować, uwzględniając oporu wewnętrzne RA i Rv stosowanych mierników prądu i napięcia. W pkt. A i C, mammy układ szeregowo połączonych oporności:
R2 = x + RA ; UV = IA(x + RV)
Opór nieznany obliczamy z zależności:
x = UV/IA - RA * UV/ IA
Porównanie obydwu wzorów na opór nieznany do wniosku , że pomiar przybliżony, zarówno oporu małego jak i dużego sprowadza się do stosowania tego samego wzoru końcowego. Pomiar dokładny wymaga znajomości oporu wewnętrznego RA amperomierza i RV woltomierza. W omawianych pomiarach dość istotną rolę spełnia opór regulowany Ro ; za jego pomocą dobieramy różne napiecia przykładane do mierzonego oporu. Funkcję oporu regulowanego, najczęściej spełnia opornik suwakowy. Stanowi go drut oporowy nawinięty na rurze porcelanowej, umocowanej do dwóch przeciwległych podstawkach ; końce drutu umocowane są do zacisków. Przesuwany po drucie ruchomy kontakt odprowadza prąd od miejsca styku, poprzez pręt do zacisków. Dzięki temu czynna jest tylko część oporu zawarta między jednym z końców drutu a ruchomym kontaktem.
TABELA POMIARÓW I OBLICZEŃ
L |
IA |
Uv |
Rp |
* |
[m] |
[A] |
[V] |
[*] |
[*m]*10-6 |
0,5 |
0,2 |
1,35 |
6,7682 |
1,218 |
0,48 |
0,2 |
1,30 |
6,5169 |
1,23 |
0,46 |
0,2 |
1,25 |
6,27 |
1,226 |
0,44 |
0,2 |
1,20 |
6,014 |
1,23 |
0,42 |
0,2 |
1,15 |
5,763 |
1,234 |
0,40 |
0,2 |
1,10 |
5,512 |
1,24 |
0,38 |
0,2 |
1,05 |
5,261 |
1.236 |
0,36 |
0,2 |
1,00 |
5,01 |
1.252 |
0,34 |
0,2 |
0,95 |
4,795 |
1,259 |
0,32 |
0,2 |
0,90 |
4,508 |
1,267 |
0,30 |
0,2 |
0,85 |
4,257 |
1,277 |
0,28 |
0,2 |
0,80 |
4,006 |
1,287 |
0,26 |
0,2 |
0,75 |
3,7576 |
1,299 |
0,24 |
0,2 |
0,70 |
3,504 |
1,314 |
0,22 |
0,2 |
0,65 |
3,254 |
1,329 |
0,20 |
0,2 |
0,60 |
3,003 |
1,351 |
Uv - spadek napięcia odczytywany na woltomierzu
IA - natężenie odczytane na miliamperze
Rv - opór wewnętrzny woltomierza Rv = 2500*
Rp = Uv /IA(1 + Uv /IARv)
TABELA POMIARÓW I OBLICZEŃ
L |
IA |
Uv |
Rp |
* |
[m] |
[A] |
[V] |
[*] |
[*m]10-6 |
0,50 |
0,2 |
1,43 |
7 |
1,267 |
0,48 |
0,2 |
1,36 |
6,65 |
1,246 |
0,46 |
0,2 |
1,32 |
6,45 |
1,261 |
0,44 |
0,2 |
1,26 |
6,15 |
1.257 |
0,42 |
0,2 |
1,20 |
5,85 |
1,253 |
0,40 |
0,2 |
1,16 |
5,65 |
1,271 |
0,38 |
0,2 |
1,12 |
5,45 |
1,290 |
0,36 |
0,2 |
1,06 |
5,25 |
1,290 |
0,34 |
0,2 |
1,01 |
4,90 |
1,300 |
0,32 |
0,2 |
0,96 |
4,65 |
1,307 |
0,30 |
0,2 |
0,91 |
4,40 |
1,320 |
0,28 |
0,2 |
0,86 |
4,15 |
1,330 |
0,26 |
0,2 |
0,80 |
3,85 |
1,340 |
0,24 |
0,2 |
0,76 |
3,65 |
1,370 |
0,22 |
0,2 |
0,71 |
3,40 |
1,400 |
0,20 |
0,2 |
0,66 |
3,15 |
1,420 |
Rp = Uv /IA - RA
RA - opór wew. miliamperomierza - 0,15*
Oporność właściwą przewodu oporowego można wyznaczyć:
* = R**r2 /l
r - promień przekroju drutu - 1,7*10-4 m
l - dł. przewodu oporowego
Rp - oporność przewodu o dł. l
DYSKUSJA BŁĘDÓW
*I |
*I2 |
[*m]10-6 |
[*m]210-17 |
-0,052 |
0,0027 |
-0,04 |
0,0016 |
-0,044 |
0,001936 |
-0,04 |
0,0016 |
-0,036 |
0,00129 |
-0,03 |
0,0009 |
-0,024 |
0,000516 |
-0,02 |
0,0009 |
-0,011 |
0,000121 |
-0,003 |
0,000009 |
0,007 |
0,00005 |
0,017 |
0,00029 |
0,029 |
0,00084 |
0,044 |
0,00197 |
0,059 |
0,0035 |
0,081 |
0,0066 |
|
* = 0,02425 |
*i |
*i2 |
[*m]10-6 |
[*m]210-17 |
-0,033 |
0,001 |
-0,06 |
0,0036 |
-0,039 |
0,00152 |
-0,05 |
0,0025 |
-0,05 |
0,0025 |
-0,03 |
0,0009 |
-0,01 |
0,0001 |
-0,01 |
0,0001 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0,02 |
0,0004 |
0,03 |
0,0009 |
0,04 |
0,0016 |
0,07 |
0,0049 |
0,1 |
0,01 |
0,12 |
0,0144 |
|
* = 0,04442 |