В чем измеряется сопротивление, в каких единицах?

Электрическое сопротивление - одна из важнейших характеристик проводников. Без понимания того, в чем оно измеряется и какие для этого используются единицы, невозможно грамотно подобрать компоненты для электрических схем или определить неисправности в работе приборов.

Определение электрического сопротивления

Электрическое сопротивление - это физическая величина, характеризующая способность проводника противодействовать прохождению электрического тока. Чем выше сопротивление, тем слабее ток в цепи при заданном напряжении.

В 1826 году немецкий ученый Георг Ом экспериментально установил, что сила тока в цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Эту зависимость выражает закон Ома для участка цепи постоянного тока :

I = U/R

где I - сила тока в амперах, U - напряжение в вольтах, R - электрическое сопротивление в омах.

Единица измерения сопротивления - ом

В чем измеряется электрическое сопротивление? В Международной системе единиц (СИ) для него введена специальная единица - ом , обозначаемая буквой Ом с индексом Ω. ¹⁄₁ Ом - это такое сопротивление проводника, при котором на его концах возникает разность потенциалов (напряжение) 1 Вольт при силе тока 1 Ампер.

Единица сопротивления названа в честь Георга Ома, открывшего закон, связывающий между собой ток, напряжение и сопротивление проводника.

Кратные и дольные единицы сопротивления образуются при помощи приставок СИ:

• килоом (кОм) - 1000 Ом;
• мегаом (МОм) - 1000000 Ом;
• миллиом (мОм) - 0,001 Ом.

В системе СГС для сопротивления также используется своя единица, называемая "сопротивление СГС" и обозначаемая СГСР.

Таким образом, электрическое сопротивление в современной физике стандартно измеряется в омах (Ом).

Измерение сопротивления на практике

Для измерения сопротивления в электрических цепях используется специальный прибор - омметр. Кроме того, такую функцию обычно имеют все современные мультиметры.

Чем измеряется сопротивление при помощи омметра? Для этого прибор пропускает через исследуемый участок цепи слабый электрический ток и измеряет падение напряжения на этом участке. По закону Ома определяется величина сопротивления.

Порядок измерения мультиметром

1. Перевести мультиметр в режим измерения сопротивления (омметр)
2. Подключить измерительные провода прибора к исследуемому участку цепи
3. Считать показания с экрана в омах

При этом очень важно соблюдать технику безопасности и убедиться, что цепь обесточена!

Зависимость сопротивления от параметров проводника

Величина сопротивления зависит не только от материала проводника, но и от его размеров. Эту зависимость описывает формула:

R = ρ·l/S

Здесь ρ - удельное сопротивление материала (зависит только от его природы), l - длина проводника, S - площадь поперечного сечения. Чем измеряется удельное сопротивление ? Оно выражается в ом·м - то есть это сопротивление проводника длиной в 1 метр и площадью поперечного сечения 1 м2.

Также на величину сопротивления влияет температура. С ростом температуры сопротивление увеличивается.

Применение информации о сопротивлении

Знание сопротивления используется:

• При расчете и проектировании электрических цепей
• Для контроля исправности оборудования
• При подборе нужных значений сопротивления резисторов

Любопытные факты о сопротивлении

Самое большое сопротивление имеет вакуум - 10^16 Ом/м. А самое малое - сверхпроводники при температурах близких к абсолютному нулю.

Особенности сверхпроводимости

При температурах, близких к абсолютному нулю (-273,15°C), сопротивление некоторых материалов резко падает до нуля. Такое состояние называется сверхпроводимостью .

Объяснение эффекта сверхпроводимости

Современная наука объясняет это квантово-механическим эффектом - образованием так называемых куперовских пар электронов. Они движутся по проводнику, практически не взаимодействуя с кристаллической решеткой, что и обеспечивает полное отсутствие сопротивления.

Перспективы применения

Уникальное свойство сверхпроводимости в последнее время находит все больше практических применений:

• Создание сверхмощных электромагнитов
• Хранение энергии в сверхпроводящих катушках
• Конструирование высокочувствительных датчиков

Температурная зависимость сопротивления

Для большинства проводников характерный рост электрического сопротивления с повышением температуры. Лишь у сверхпроводников наблюдается обратная картина.

Коэффициент температуропроводности

Для количественной оценки влияния температуры используют специальный коэффициент температуропроводности α. Чем выше его значение, тем сильнее изменяется сопротивление при нагреве.

Учет температурной зависимости на практике

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры нужно обязательно учитывать температурную зависимость сопротивления используемых материалов. Иначе характеристики схемы могут выйти за допустимые пределы при нагреве.

Пример расчета

Допустим, в схеме используется резистор с номинальным сопротивлением 100 Ом при 20°C. Требуется рассчитать его сопротивление при повышении температуры до 70°C, если температурный коэффициент резистора составляет 0,005 1/°C.

1. Находим разность температур: Δt = 70°C - 20°C = 50°C;
2. Умножаем ее на коэффициент: 0,005 1/°C * 50°C = 0,25;
3. Умножаем на начальное значение: 100 Ом * 0,25 = 25 Ом;
4. Прибавляем к начальному значению: 100 Ом + 25 Ом = 125 Ом.

Ответ: при 70°C сопротивление резистора составит 125 Ом.

Частые ошибки при измерении сопротивления

Несоблюдение правил техники безопасности и невнимательность могут привести к неточным результатам или поломке приборов.