- Mesura de la resistència elèctrica
- Codi de colors per a les resistències
- Exemples de valors de resistències
- Prefixos més utilitzats
- Resistència d'un conductor
- exercici resolt
- solució
- referències
El ohm o ohm és la unitat de mesura de la resistència elèctrica pertanyent a el Sistema Internacional d'Unitats (SI), àmpliament utilitzat en ciència i enginyeria. Es va nomenar així en honor a el físic alemany Georg Simon Ohm (1789-1854).
Ohm va ser professor i investigador a la Universitat de Munic, i entre els seus molts aportacions a l'electricitat i el magnetisme s'explica la definició de la resistència a través de la relació existent entre el voltatge i el corrent que travessa un conductor.
Figura 1. Resistències variades formant part d'un circuit. Font: Wikimedia Commons.
A aquesta relació se la coneix com la Llei d'Ohm i sol expressar-se com:
R = ΔV / I
On R representa la resistència elèctrica, ΔV és el voltatge en volts (V) i I és el corrent en ampers (A), tot en unitats SI.
Per tant, 1 ohm, que també es denota indistintament amb la lletra grega Ω, equival a 1 V / A. Vol dir que si establir un voltatge d'1 V a través de cert conductor origina un corrent d'1 A, la resistència del conductor és d'1 Ω.
La resistència elèctrica és un element de circuit molt comú que s'utilitza de moltes formes per controlar adequadament el corrent, tant si forma part d'un circuit integrat o de manera individual.
Mesura de la resistència elèctrica
Figura 5. Georg Simon Ohm, el nom porta la unitat per a la resistència, va néixer a Baviera en 1789 i va realitzar grans aportacions a l'electricitat, l'acústica i la interferència de les ones lluminoses. Font: Wikimedia Commons.
Les resistències es mesuren amb l'ajuda d'un multímetre, un mesurador que ve en versions analògiques i digitals. Els més bàsics mesuren voltatges i corrents directes, però hi ha aparells més sofisticats amb funcions addicionals. Quan s'usen per mesurar resistència s'anomenen óhmetros o ohmimetros. Aquest aparell és molt senzill d'utilitzar:
- Es col·loca el selector central en la posició per mesurar resistència, escollint una de les escales identificades amb el símbol Ω, en cas que l'instrument disposi de més d'un.
- La resistència a mesurar s'extreu de l'circuit. Si no és possible, cal apagar la font d'alimentació.
- Es col·loca la resistència entre les puntes o sondes de l'instrument. La polaritat no importa.
- El valor es llegeix directament a la pantalla digital. Si l'instrument és analògic, té una escala marcada amb el símbol Ω que es llegeix de dreta a esquerra.
En la següent figura (número 2), es mostra un multímetre digital i les seves sondes o puntes. El model té una sola escala per mesurar resistències, assenyalada amb una fletxa.
Figura 2. Multímetre digital. Font: Pixabay.
Freqüentment el valor d'una resistència elèctrica comercial ve expressat per un codi de bandes de colors en el seu exterior. Per exemple, les resistències de la figura 1 tenen bandes vermelles, violetes, daurades, grogues i grises. Cada color té un significat numèric que indica el valor nominal, com es mostrarà tot seguit.
Codi de colors per a les resistències
A la següent taula apareixen els codis de colors per a les resistències:
Taula 1.
Tenint en compte que la banda metal·litzada queda a la dreta, el codi s'utilitza de la següent manera:
- Els dos primers colors d'esquerra a dreta donen el valor de la resistència.
- El tercer color assenyala la potència de 10 per la qual s'ha de multiplicar.
- I el quart indica la tolerància establerta pel fabricant.
Exemples de valors de resistències
A tall d'exemple vegem primer la resistència en primer pla, a l'esquerra de la figura 1. La seqüència de colors mostrada és: gris, vermell, vermell, daurat. Cal recordar que la banda or o plata ha d'estar a la dreta.
El gris representa 8, el vermell és 2, el multiplicador és vermell i igual a 10 2 = 100 i finalment, la tolerància és daurada que simbolitza 5%. Per tant la resistència val 82 x 100 Ω = 8200 Ω.
Sent la tolerància de 5%, la mateixa equival en ohms a: 8200 x (5/100) Ω = 410 Ω. Per tant el valor de la resistència està comprès entre: 8200 - 410 Ω = 7790 Ω i 8200 + 410 Ω = 8610 Ω.
Mitjançant el codi de colors es té el valor nominal o de fàbrica de la resistència, però per precisar la mesura, es necessita mesurar la resistència amb el multímetre, segons es va explicar abans.
Un altre exemple per a la resistència de la següent figura:
Figura 3. Ús de el codi de colors en una resistència R. Font: Wikimedia Commons.
Tenim el següent per la resistència R: vermell (= 2), violeta (= 7), verd (multiplicar per 10 5), de manera que la resistència R de la figura val 27 x 10 5 Ω. La banda de la tolerància és platejada: 27 x 10 5 x (10/100) Ω = 27 x 10 4 Ω. Una manera d'expressar el resultat anterior, arrodonint 27 x 10 4 a 30 x 10 4, és:
Prefixos més utilitzats
Els valors que pot tenir una resistència elèctrica, que sempre és positiva, estan en un rang molt ampli. Per això s'utilitzen molt les potències de 10 per a expressar els seus valors, així com els prefixos. A continuació els més usuals:
Taula 2.
Segons aquesta notació, la resistència de l'exemple anterior és: (2.7 ± 0.3) MΩ.
Resistència d'un conductor
Les resistències es fabriquen de diversos materials i és una mesura de l'oposició que té el conductor a el pas del corrent, com és sabut, no tots els materials condueixen de la mateixa manera. Fins i tot entre els materials considerats com a conductors hi ha diferències.
La resistència depèn de diverses característiques, sent les més importants:
- Geometria de l'conductor: longitud i àrea de la secció transversal.
- Resistivitat de l'material: indica l'oposició que presenta el material a el pas del corrent.
- Temperatura: la resistivitat i la resistència augmenten amb la temperatura, ja que l'ordenament intern de l'material disminueix i així els portadors de corrent veuen obstaculitzat el seu pas.
Per a un conductor de secció transversal constant, a una temperatura donada la resistència ve donada per:
R = ρ (ℓ / A)
On ρ és la resistivitat de l'material a la temperatura en qüestió, la qual es determina experimentalment, ℓ és la longitud de l'conductor i A és l'àrea de secció transversal.
Figura 4. Resistència d'un conductor. Font: Wikimedia Commons.
exercici resolt
Trobar la resistència d'un filferro de coure de 0.32 mm de radi i 15 cm de longitud, sabent que la resistivitat de l'coure és 1.7 × 10 -8 Ω.m.
solució
Atès que la resistivitat està en unitats de el Sistema Internacional, el més adequat és expressar l'àrea de secció transversal i la longitud en aquestes unitats, per després substituir en la fórmula de la secció precedent:
Ràdio = 0.32 mm = 0.32 × 10 -3 m
A = π (Ràdio 2) = π (0.32 × 10 -3 m) 2 = 3.22 x 10 -7 m 2
ℓ = 15 cm = 15 x 10 -2 m
R = ρ (ℓ / A) = 1.7 × 10 -8 Ω.mx (15 x 10 -2 m / 3.22 x 10 -7 m 2) = 7.9 × 10 -3 Ω = 7.9 m-ohm.
referències
- Figueroa, D. (2005). Sèrie: Física per a Ciències i Enginyeria. Volum 5. Electrostàtica. Editat per Douglas Figueroa (USB).
- Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 th. Ed Prentice Hall.
- Resnick, R. (1999). Física. Vol. 2. 3 ra en espanyol. Companyia Editorial Continental SA de CV
- Sears, Zemansky. 2016. University Physics with Modern Physics. 14 th. Ed. Volume 2.
- Serway, R., Jewett, J. (2018). Física per a Ciències i Enginyeria. Volum 1. 10 ma. Ed. Cengage Learning.