Oporność(rezystancja)-wartość współczynnika występującego w równaniu opisującym zgodnie z prawem Ohma zależność pomiędzy napięciem i natężeniem prądu elektrycznego płynącego w danym obwodzie elektrycznym U=R*I . Wykres przedstawia charakterystykę prądowo-napięciową rezystora-elementu fizycznie reprezentującego oporność. Wartość oporności na przedstawionym wykresie jest równa tangensowi kąta α. Równanie Ohma i wykres mają charakter liniowy. Oporność rezystora przez który płynie prąd jest jego podstawową właściwością fizyczna(elektryczną). Zależy od materiału z którego jest on zbudowany oraz od wymiarów geometrycznych danego rezystora wg wzoru R=ρ*L/S jest ona tym większa im dłuższy jest przewód elektryczny i im mniejszy jest jego przekrój poprzeczny Rezystywność zależy od materiału z którego zbudowany jest dany opornik(składu chemicznego i struktury) Wielkości fizyczne wyrażone są w jednostkach Napięcie U[V], natężenie I[A], rezystancja R[Ω], rezystywność ρ[Ωm] Ze względu na wartość rezystywności substancje można podzielić na trzy grupy przewodniki, półprzewodniki, izolatory(dielektryki). Niektóre materiały w temperaturze bliskiej temperatury zera bezwzględnego tracą oporność elektryczną, ich ρ jest bliskie wartości zerowej. Dobrymi przewodnikami są metale, izolatorami tworzywa sztuczne, ceramika, szkło. Odwrotnością elektrycznej oporności jest przewodność elektryczna(konduktancja) G=1/R [S] Podczas pomiarów oporności wpływ na wynik mają dodatkowe czynniki np. temperatura, z jej wzrostem rośnie oporność metali a maleje przewodzących roztworów elektrolitów. Opis stanowiska pomiarowego Zasilacz jest typowym urządzeniem laboratoryjnym. Jego zadaniem jest dostarczanie napięcia do źródła prądowego. Zasilacz jest regulowany, do kontroli wytwarzanego napięcia służy woltomierz V1. Źródło prądowe wytwarza prąd o stałej wartości, niezależnej od obciążenia. Do źródła prądowego dołączany jest badany rezystor. Spadek napięcia na rezystorze badanym mierzony jest woltomierzem V2. Na stanowisku znajdują się przyrządy do pomiaru wymiarów rezystora. Przed pomiarem elektrycznym końce rezystora umieszcza się w specjalnych zaciskach, do których dołączone jest źródło prądowe. Wykonanie ćwiczenia: zmierzyć poprzeczne wymiary przygotowanego materiału, umieścić w znajdujących się na stanowisku zaciskach pomiarowych i zmierzyć odległość pomiędzy zaciskami, włączyć zasilacz i ustawić napięcia zasilające o wartości 9V, wymaganej przez źródło prądowe. Napięcie ustawiamy pokrętłem znajdującym się na płycie czołowej urządzenia. Wartość napięcia odczytujemy na pokrętle , dokładniejszy odczyt uzyskujemy z woltomierza V1. Zakres woltomierza należy ustawić na najmniejszy z zakresów obejmujących badane wartości. Rezystywność badanego materiału oblicza się z przekształconego wzoru na oporność ρ=R*S/L Wartość rezystancji obliczamy z prawa Ohma R=U/I. Napięcie U odczytujemy na woltomierzu V2 I=0,75A, L odczytujemy bezpośrednio z przyrządu pomiarowego. S obliczamy na podstawie wymiarów poprzecznych S=∏*D2/4 lub S=a*b
Materiały przewodzące dzieli się na: przewodniki-służą do przesyłania elektryczności z jednego miejsca do drugiego, charakteryzują się dużą konduktancją, metale Półprzewodniki- o dużej wrażliwość konduktancji na czystość materiału, temperaturę i wielkość pola elektrycznego. Izolatory- zapobiegają przemieszczaniu się elektryczności z jednego miejsca do drugiego, mają bardzo małą konduktancję, ceramika szkło, polimery. Rezystywność wynika z rozproszenia elektronów swobodnych przemieszczających się w sieci krystalicznej przewodnika pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Rozproszenie to spowodowane jest zaburzeniami periodycznej struktury materiału, takimi jak: drgania cieplne atomów w sieci(temperatura), obce atomy(skład chemiczny), dyslokacje, błędy ułożenia, odkształcenie struktury(zgniot). Temperatura- zależność rezystywności od temp. wiąże się z rozproszeniem elektronów swobodnych na atomach, które w wyniku drgań cieplnych tylko przez krótki czas znajdują się w położeniu równowagi. Rozpraszanie to jest wprost proporcjonalne do temp, na skutek rosnącej z temp, amplitudy drgań atomów w sieci krystalicznej. W temperaturach bliskich zera bezwzględnego rezystywność niektórych materiałów w określonej temperaturze gwałtownie spada i staje się znikomo mała. Rezystywność stopów metali zależy od ich składu chemicznego i struktury. W przypadku roztworów stałych rezystywność stopu zwiększa się ze zwiększeniem zawartości składnika rozpuszczanego. Wzrost rezystywności jest szczególnie duży przy małej zawartości domieszki. Wpływ zgniotu na rezystywność metali i stopów jest różnoraki. W stopach podlegających uporządkowaniu struktury zgniot zwiększa rezystywność. Stopy nie podlegające uporządkowaniu oraz mieszaniny wykazują wzrost rezystywności w miarę zwiększania stopnia zgniotu. Metody pomiary rezystywności mostek Wheatstone'a stosuje się do pomiaru rezystancji rzędu kilku lub więcej omów Mostek Thomsona- do pomiaru rezystancji rzędu 10-6-1Ω ma duże znaczenie przy badaniach małych próbek o małej rezystywności Metoda kompensacyjna- do bardzo dokładnego pomiaru rezystancji, zaletą jest możliwość pomiaru rezystancji na małych odcinkach powierzchni próbki, polega na porównaniu spadku napięcia na próbce badanej ze spadkiem napięcia na oporze wzorcowym Metody pomiaru rezystancji- pośrednie(techniczne) polegają na zestawieniu przyrządów pomiarowych (woltomierza, amperomierza) i badanego obiektu w odpowiedni obwód pomiarowy i bezpośrednim wykorzystaniu prawa Ohma. Zmierzona rezystancja jest równa ilorazowi napięcia wskazanego przez woltomierz i natężenia wskazanego przez amperomierz zerowe polegają na pomiarze bezprądowym. Mierzony element podłączamy do odpowiednio skonstruowanego układu odniesienia wyposażonego we wskaźnik przepływu prądu (mikroamperomierz, galwanometr lub podobny). Pomiar polega na doborze parametrów układu referencyjnego aż do uzyskania braku przepływu prądu przez badany element. Proces ten nazywamy równoważeniem. Najczęściej spotykanymi metodami zerowymi pomiaru rezystancji są metody mostkowe. bezpośrednie Polega na odczycie wartości mierzonej rezystancji bezpośrednio ze wskazań przyrządu- omomierza. Najczęściej w urządzeniach cyfrowych omomierz jest realizowany przez wbudowane źródło prądowe o znanym stabilnym natężeniu oraz pomiar spadku napięcia na badanym elemencie