POMIARY REZYSTANCJI

LABORATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
POMIARY REZYSTANCJI
Literatura:
„Elektrotechnika i elektronika dla nieelektryków”, Hempowicz P i inni, WNT 1999
„Elektrotechnika. Podstawy i instalacje elektryczne”, Miedziński B., PWN 2000
Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza
Rezystancja jest miarą oporu czynnego, z jakim element (opornik) przeciwstawia się
przepływowi prądu elektrycznego. Zwyczajowo rezystancję oznacza się symbolem R.
Jednostką rezystancji w układzie SI jest om, której symbolem jest Ω. Odwrotność rezystancji
to konduktancja, której jednostką jest simens.
Dla większości materiałów rezystancja nie zależy od natężenia prądu, wówczas
natężenie prądu jest proporcjonalne do przyłożonego napięcia. Zależność ta znana jest jako
prawo Ohma:
I=
U
R
gdzie
I — natężenie prądu elektrycznego,
U — napięcie elektryczne.
Rezystancja przewodnika o jednakowym przekroju poprzecznym do kierunku
przepływu prądu jest proporcjonalna do długości przewodnika, odwrotnie proporcjonalna do
przekroju i zależy od materiału, co wyraża wzór:
R=ρ
l
s
gdzie
l — długość elementu,
S — pole przekroju poprzecznego elementu,
ρ — rezystywność przewodnika.
W obwodach prądu przemiennego natężenie prądu zależy nie tylko do rezystancji lecz
także od reaktancji elementu. Uogólnieniem i rozwinięciem pojęcia rezystancji w obwodach
prądu przemiennego na elementy pojemnościowe (kondensator) i indukcyjne (cewka) jest
impedancja. Rezystancja jest wówczas częścią rzeczywistą impedancji zespolonej.
Rezystywność
(oporność
właściwa,
opór
właściwy)
–
cecha
substancji
charakteryzująca rezystancję danego materiału. Rezystywność jest zazwyczaj oznaczana jako
ρ. Jednostką rezystywności w układzie SI jest [Ω·m]. Odwrotność rezystywności to
konduktywność. Rezystywność jest wielkością charakterystyczną dla substancji w danej
temperaturze. Wraz ze wzrostem temperatury rezystywność metali wzrasta, a większości
1
półprzewodników maleje. Istnieją stopy metali, których rezystywność jest w przybliżeniu
stała, niezależna od temperatury (konstantan, manganin)
Tabela rezystywności niektórych substancji (w temp. 20 °C)
materiał rezystywność (Ω·m)
srebro
1,59 · 10−8
miedź
1,7 · 10−8
złoto
2,44 · 10−8
aluminium 2,82 · 10−8
nikiel
6,99 · 10−8
żelazo
10 · 10−8
cyna
1,09 · 10−7
platyna
11 · 10−8
ołów
22 · 10−8
węgiel
3,5 · 10−5
german
0,46
krzem
640
szkło
1010 - 1014
guma
około 1013
siarka
1015
Metody pomiaru rezystancji
1. Metoda pośrednia (metoda techniczna)
Metoda pomiaru rezystancji wykorzystująca amperomierz i woltomierz jest metodą najbardziej rozpowszechnioną i należy do grupy metod pośrednich. Pomiar tą metodą sprowadza się do zbudowania obwodu w którym szeregowo połączone są: źródło prądu stałego, amperomierz i badany rezystor. Równolegle do rezystora włączony jest woltomierz.
W takim układzie (rysunek) amperomierz będzie wskazywał większe natężenie prądu, niż
płynący przez rezystor:
2
I=IV+Ix
Jeżeli jednak rezystancja woltomierza RV >> Rx, wtedy IV ≅ 0 i możliwe jest wystarczająco dokładne wyznaczenie Rx z prawa Ohma:
Rx =
U
I
2. Metoda bezpośrednia
Metoda ta polega na zastosowaniu omomierza o odpowiednim zakresie pomiarowym. Badany rezystor należy połączyć z omomierzem według poniższego schematu:
Rx
Ω
UWAGA: Rezystor Rx nie może znajdować się podczas pomiaru pod napięciem!
Przebieg ćwiczenia:
•
Wybrać odpowiednią aparaturę pomiarową.
•
Zestawić układ do pomiaru rezystancji Rx metodą techniczną.
•
Wykonać pomiar rezystancji Rx przy trzech różnych wartościach napięcia zasilającego. Czy rezystancja zależy od napięcia?
•
Przeprowadzić pomiar rezystancji Rx omomierzem.
•
Wykonać powyższymi metodami pomiar rezystancji wzorcowej Rw. Która metoda
daje dokładniejszy wynik?
Zawartość sprawozdania:
•
Cel i zakres ćwiczenia
•
Spis aparatury pomiarowej
•
Wyniki pomiarów i obliczeń
•
Wnioski
3