Der elektrische Widerstand ist eine wichtige physikalische Eigenschaft eines Materials, das seine Fähigkeit bestimmt, den Strom einer elektrischen Ladung zu behindern. Die Messung des elektrischen Widerstands ist ein wesentlicher Bestandteil von Experimenten und Forschung in der Elektrotechnik und Elektronik.
Die grundlegende Maßeinheit für den elektrischen Widerstand ist Ohm (Ω). Ein Ohm ist eine Widerstandseinheit, die definiert ist als ein Widerstand, der einen Strom in ein Ampere einer Spannung verhindert. Die gebräuchlichste Methode zur Messung des elektrischen Widerstands ist die Verwendung eines Amperemeters und eines Voltmeters.
Um den Widerstand zu messen, müssen Sie zuerst ein Voltmeter an den zu messenden Bereich der elektrischen Schaltung anschließen und die Spannung an dieser Stelle messen. Dann müssen Sie ein Amperemeter an diesen Bereich anschließen und den Strom messen. Indem wir die Spannung durch den Strom dividieren, erhalten wir den Widerstandswert. Es ist wichtig sich daran zu erinnern, dass die richtige Verbindung und keine anderen Widerstandsquellen in der Messkette sichergestellt werden müssen, um den Widerstand genau zu messen.
Das Konzept des elektrischen Widerstands
wo R - elektrischer Widerstand in Ohm (Ω), U - spannung in Volt (V), I - strom in Ampere (A).
Der Widerstand ist auf die Wechselwirkung von Elektronen mit Teilchen in einer Substanz oder mit Schaltungselementen zurückzuführen. Je größer der Widerstand ist, desto geringer wird der Strom bei einer bestimmten Spannung fließen.
Verschiedene Methoden und Werkzeuge werden verwendet, um den elektrischen Widerstand zu messen. Eines der gebräuchlichsten Werkzeuge ist ein Amperemeter, mit dem Sie den Strom in einer Schaltung messen können. Zur Messung der Spannung wird ein Voltmeter verwendet. Es gibt auch spezielle Geräte, sogenannte Ohmmeter, mit denen Sie den Widerstand direkt messen können.
Die Maßeinheit für den elektrischen Widerstand ist Ohm (Ω). 1 ohm ist ein Widerstand, bei dem eine angelegte Spannung von 1 Volt einen Strom von 1 Ampere erzeugt. Wenn der Widerstand gleich 1 Ohm ist, wird er als Widerstand bezeichnet.
Es ist wichtig zu verstehen, dass der elektrische Widerstand sowohl positiv als auch negativ sein kann. Ein positiver Widerstand zeigt an, dass eine Substanz oder ein Schaltungselement dem Stromfluss widersteht, und ein negativer Widerstand zeigt eine Situation an, in der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließen kann.
| Das Material | Spezifischer Widerstand (Widerstandskraft) [Ω·m] | Elektrischer Widerstand (Gleichstrom) [Ω/m] |
|---|---|---|
| Aluminium | 2.82x10 -8 | 0.167 |
| Kupfer | 1.68x10 -8 | 0.063 |
| Eisen | 10x10 -8 | 0.10 |
| Silber | 1.59x10 -8 | 0.016 |
| Kohlenstoff | 3.5x10 -5 | 0.01-1000 |
Wie die Tabelle zeigt, haben verschiedene Materialien unterschiedliche spezifische Widerstände. Zum Beispiel hat Kupfer einen niedrigen spezifischen Widerstand, der es zu einem guten Leiter für elektrischen Strom macht.
Maßeinheiten für elektrischen Widerstand
Der elektrische Widerstand wird in Einheiten gemessen, die als Ohm (Ohm) bezeichnet werden. Diese Einheit ist nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm benannt, der maßgeblich zum Studium von Elektrizität und Magnetismus beigetragen hat.
Ohm ist der Widerstandswert, der benötigt wird, um einen Strom in ein Ampere bei einer Spannung von einem Volt zu fließen. Ohm ist eine wichtige Maßeinheit in elektrischen Schaltungen, da sie zeigt, wie leicht oder schwierig ein elektrischer Strom durch ein Material oder Gerät fließt.
Maßeinheiten können in anderen Formaten wie kiloOm (cOm), megaOm (mOm) usw. dargestellt werden, die die Multiplikatoren 1000 bzw. Million anzeigen. Zum Beispiel ist ein kiloOm 1000 Ohm und ein megaOm 1 000 000 Ohm.
Die Kenntnis der Maßeinheiten des elektrischen Widerstands ist wichtig, um die elektrische Schaltung richtig zu bewerten und geeignete Komponenten auszuwählen. Der elektrische Widerstand kann mit verschiedenen Methoden gemessen werden, einschließlich der Verwendung eines Amperemeters und eines Voltmeters.
Methoden zur Messung des elektrischen Widerstands
Es gibt verschiedene Methoden zur Messung des elektrischen Widerstands, die je nach den spezifischen Bedingungen und Anforderungen angewendet werden können:
- Zweiadriges Messverfahren – die einfachste und gebräuchlichste Methode zur Widerstandsmessung. Es basiert auf dem Anschluss von zwei Kontaktleitern an das zu untersuchende Element und der Messung des Spannungsabfalls darauf. Diese Methode kann jedoch aufgrund des Widerstands von Leiterverbindungen und Kontaktflächen zu Fehlern führen.
- Vieradriges Messverfahren - eine genauere Methode zur Messung des Widerstands, mit der die Auswirkungen des Widerstands von Verbindungen minimiert werden können. Es basiert auf der Verwendung von zwei zusätzlichen Leitern, die parallel zu den Kontaktleitern mit dem untersuchten Element verbunden sind. Eine solche Schaltung ermöglicht es Ihnen, nur den Spannungsabfall am Element selbst zu messen.
- Brückenmessverfahren - basiert auf dem Prinzip, den Widerstand des untersuchten Elements mit dem bekannten Widerstand zu vergleichen. Es ist eine spezielle elektrische Schaltung – eine Brücke, die es ermöglicht, einen unbekannten Widerstand mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. Die Brückenmethode wird häufig verwendet, um kleine Widerstände wie den Widerstand von Leitern oder Sensoren zu messen.
- Thermische Messmethode - basiert auf der Änderung des Widerstandes des Materials, wenn sich seine Temperatur ändert. Diese Methode wird verwendet, um hohe Widerstände wie den Isolationswiderstand von Leitern oder Halbleiterelementen zu messen.
Die Wahl der Methode zur Messung des elektrischen Widerstands hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der erforderlichen Genauigkeit, dem Typ des zu untersuchenden Elements und den Messbedingungen. Die Kombination verschiedener Methoden kann die genauesten Ergebnisse liefern und die Besonderheiten einer bestimmten Aufgabe berücksichtigen.
Messung des Widerstands mit einem Amperemeter
Ein Amperemeter ist ein Gerät, das zur Messung der Stärke eines elektrischen Stroms bestimmt ist. Um den Widerstand mit ihm zu messen, muss das Amperemeter in Reihe mit dem Element, dessen Widerstand gemessen werden soll, eingeschaltet werden.
Wenn ein Amperemeter an ein Element angeschlossen wird, kann die Stromstärke, die durch das Element fließt, anhand der Messwerte des Amperemeters gemessen werden. Als nächstes kann der Widerstand unter Verwendung des ohmschen Gesetzes berechnet werden, wonach die Spannung am Proportionalelement ist
Widerstandsmessung mit einem Voltmeter
1. Vorbereitung für die Messung. Vergewissern Sie sich vor Beginn der Messung, dass das Voltmeter ordnungsgemäß an den Stromkreis angeschlossen ist und dass es korrekt und funktionsfähig ist. Es ist auch wichtig, den Messbereich des Voltmeters zu berücksichtigen und den für diese Aufgabe am besten geeigneten auszuwählen.
3. Werte werden gemessen. Nachdem Sie das Voltmeter richtig angeschlossen und den gewünschten Messbereich eingestellt haben, können Sie mit den Messungen selbst beginnen. Es ist wichtig, auf die Qualität des Kontakts des Voltmeters mit dem Messbereich der Schaltung zu achten, da ein schlechter Kontakt die Messergebnisse verzerren kann.
4. Berechnung des Widerstands. Um den Widerstand zu berechnen, müssen Sie den Wert der Spannung am Messbereich des Stromkreises und die Stromstärke kennen, die durch diesen Stromkreis fließt. Der Widerstand kann durch die Formel R = U/I berechnet werden, wobei R der Widerstand, U die Spannung und I die Stromstärke ist.
5. Ergebnisanalyse. Nach der Berechnung des Widerstands ist es wichtig, die erhaltenen Werte zu analysieren und sicherzustellen, dass sie mit den erwarteten Ergebnissen übereinstimmen. Wenn die Ergebnisse nicht den Erwartungen entsprechen, sollten Sie überprüfen, ob alle vorherigen Schritte korrekt ausgeführt wurden und mögliche Fehlerquellen auftreten.
Die Messung des Widerstands mit einem Voltmeter ist eine der gebräuchlichsten und genauesten Messmethoden in der Physik. Die korrekte Durchführung aller Schritte und die sorgfältige Durchführung der Messungen ermöglichen zuverlässige Ergebnisse.
