Чарльз Платт - Электроника для начинающих (2-е издание)

Предположим, вы собираетесь измерить сопротивление вашего языка в омах. Но что такое «ом»?

Мы измеряем расстояние в милях или километрах, массу в фунтах или килограммах, температуру по шкале Фаренгейта или в градусах Цельсия. А электрическое сопротивление мы измеряем в омах — это международная единица, названная в честь Георга Симона Ома, первопроходца в изучении электричества.

Греческая буква Ω обозначает омы, но для сопротивлений выше 999 Ом используется приставка «к», означающая килоом, который равен тысяче ом. Например, сопротивление в 1500 Ом будет записываться как 1,5 кОм.

Для величин выше 999 999 Ом используется прописная буква «М», означающая мегаом миллион ом. В обиходе мегаом часто называется «мег.» Если кто-то использует резистор «два-точка-два мег», то это номинал в 2,2 МОм.

Пересчет единиц сопротивления приведен в табл. 1.1.

Замечание

В Европе для уменьшения вероятности ошибок вместо десятичного разделителя используют буквы R, К или М. Таким образом, 5К6 на европейских электрических схемах означает 5,6 кОм, 6М8 означает 6,8 МОм, a 6R8 означает 6,8 Ом. Я не использую здесь европейский вариант, но вы можете встретить его на некоторых электрических схемах.

Материал, который имеет очень высокое сопротивление к электрическому току, называется изолятором. Большинство пластиков, включая цветную оболочку проводов, являются изолирующими материалами.

Материал с очень низким сопротивлением это проводник. Такие металлы, как медь, алюминий, серебро и золото, являются превосходными проводниками.

Внимательно рассмотрите диск на передней части мультиметра. Вы увидите как минимум одно положение, обозначенное символом Ω. На мультиметрах с автоматическим выбором диапазона поверните диск так, чтобы он указывал на этот символ, как показано на рис. 1.21, аккуратно коснитесь щупами языка и подождите, пока мультиметр автоматически выберет диапазон. Ожидайте появления буквы К на цифровом дисплее. Не вонзайте щупы в язык!

На ручном мультиметре вы самостоятельно должны выбрать диапазон значений. Для измерения сопротивления языка недалеко от истины окажется величина 200 кОм (200 000 Ом). Заметьте, что числа рядом с диском — это максимальные значения, и поэтому 200 кОм означает «не более 200 000 Ом», а 20 кОм — «не более 20 000 Ом». Посмотрите на фотографии переключателей мультиметра с ручным выбором диапазона, показанные крупным планом на рис. 1.22 и 1.23.

Коснитесь щупами вашего языка на расстоянии около 2,5 см друг от друга. Обратите внимание на показание мультиметра, которое должно быть около 50 кОм. Отложите щупы в сторону, высуньте язык, с помощью ткани тщательно высушите его, как вы это делали ранее. Не допуская, чтобы язык снова стал влажным, повторите измерение. На этот раз показания должны быть выше. При использовании мультиметра с ручной установкой режима измерения вам, возможно, придется выбрать более высокий диапазон, чтобы увидеть значение сопротивления.

Замечание

Когда кожа влажная (например, при потении), ее электрическое сопротивление уменьшается. Этот принцип используется в детекторах лжи, поскольку тот, кто сознательно лжет, в условиях стресса обычно потеет.

Ваше исследование приводит к следующему выводу: меньшее сопротивление позволяет проводить больший ток, и поэтому в первом эксперименте больший ток создает большее пощипывание.

Когда вы в первом эксперименте исследовали батарею с помощью языка, я не стал рассказывать, как она работает. Теперь самое время исправить это упущение.

Батарея на 9 В содержит химические вещества, высвобождающие электроны (частицы электрического тока), которые в результате химической реакции желают переместиться от одного вывода к другому. Представьте ячейки внутри батареи в виде двух резервуаров для воды — один из них полон, второй пуст. Если резервуары соединить друг с другом трубой с вентилем, то при открытии вентиля вода будет перетекать между ними, пока уровень воды в них не станет одинаковым. Эта картина схематично изображена на рис. 1.24. Аналогично, когда вы открываете путь электрическому току от одного полюса батареи к другому, между ними начинают перемещаться электроны, даже если проводящий путь представлен только влагой вашего языка.

В некоторых веществах (таких как влажный язык) электроны передвигаются гораздо свободнее, чем в других (таких как сухой язык).

Исследование языка с помощью мультиметра — это плохо контролируемый эксперимент, поскольку расстояние между щупами может немного отличаться при каждой пробе. Как вы думаете, существенно ли это? Давайте выясним.

Держите щупы мультиметра так, чтобы их концы находились друг от друга на расстоянии в 5 мм. Коснитесь ими влажного языка. Затем разведите щупы на 2 см и попробуйте снова. Какие показания вы получили?

Когда путь протекания электрического тока короткий, сопротивление меньше. В результате сила тока увеличивается.

Попробуйте провести аналогичный эксперимент на руке, как показано на рис. 1.25. Вы можете изменять расстояние между щупами с постоянным шагом, например 5 мм, и отмечать сопротивление, которое показывает ваш мультиметр. Полагаете, что увеличение расстояния между щупами в два раза также вдвое увеличивает показание сопротивления на мультиметре? Как вы можете это доказать или опровергнуть?

Если сопротивление превысит максимально возможное значение для вашего измерительного прибора, то вы увидите ошибку, например, символ «L» вместо цифр. Попробуйте увлажнить кожу и повторите исследование, у вас должен получиться результат. Единственная проблема заключается в том, что при испарении влаги с вашей кожи сопротивление изменится. Видите, насколько сложно контролировать в эксперименте все факторы. Случайные факторы называют также неконтролируемыми переменными.