Hoje, enquanto bebia água de uma garrafa de , comecei a ler as informações sobre a água e descobri que a condutividade ( ) a C é 147,9 \ mu S / cm . Por isso, percebi que talvez eu pudesse calcular a resistência da garrafa de água, de cima para baixo. Após algumas medições, descobri que a garrafa pode ser aproximada como um cilindro com 18cm de altura e 3cm de raio de base.σ
Portanto, podemos fazer o seguinte: , onde é a resistividade, é a altura da garrafa e é a base área. Ao fazer isso, obtive .
Então, comprei uma nova garrafa cheia, fiz um furo no fundo (é claro, evitando vazamentos) e medi a resistência (com um multímetro digital) desse furo para a "boca", primeiro fazendo com que apenas a ponta do as sondas tocam a água. A resistência medida era realmente alta, variando de a dependendo da profundidade em que eu posicionei as sondas.
Por que a resistência medida é tão diferente da que eu calculei? Estou esquecendo de algo? É possível usar uma garrafa de água como resistor?
Edit # 1: Jippie apontou que eu deveria usar eletrodos com a mesma forma que a garrafa. Usei papel alumínio e funcionou mesmo! Exceto que desta vez eu medi ~ e não o que calculei. Uma coisa que eu pude notar ao acender um LED com água como resistor foi que a resistência estava crescendo lentamente ao longo do tempo. Esse fenômeno pode ser explicado pela eletrólise que ocorre enquanto a corrente contínua viaja através da água (os eletrodos pioram lentamente devido ao acúmulo de íons em suas superfícies)? Isso não aconteceria com corrente alternada, certo?
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Respostas:
A fórmula usada é válida para uma determinada área, mas o tamanho das suas análises não está nem perto da área usada no seu cálculo. Se você quiser uma aproximação mais próxima, precisará usar eletrodos de tamanho semelhante à área em que calculou a coluna de água, um plano na parte superior e outro plano na parte inferior.
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Eu concordo com @jippie.
Por exemplo, veja esta seção de um bom resistor de haste de carbono à moda antiga:
Você percebe que os fios não aderem apenas à haste de carbono - em vez disso, prendem-se às placas de metal com o mesmo diâmetro da haste de carbono.
O mesmo com um resistor de filme de carbono mais moderno:
Aqui, os fios se ligam às tampas de níquel que se conectam ao tubo de carbono em torno de sua circunferência, não apenas em um ponto.
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Como Jippie já apontou, um dos problemas é que seus eletrodos eram muito menores do que o que seus cálculos supunham. Eles parecem assumir que as áreas superior e inferior do cilindro serão os eletrodos.
No entanto, a resistividade da "água" varia muito. Água muito pura e desionizada possui resistividade muito alta. A resistividade de qualquer água real à qual você provavelmente tem acesso é basicamente sobre quais impurezas estão nela. Mesmo pequenas quantidades podem fazer uma grande diferença na resistividade.
Outra questão para fazer um resistor a partir da água é que haverá eletrólise nos eletrodos. Sem impurezas e eletrodos inertes (como grafite), você obterá hidrogênio liberado em um eletrodo e oxigênio no outro. Com impurezas e eletrodos quimicamente ativos, muitas coisas podem acontecer. Por exemplo, se você eletrolisar a água salgada, receberá em parte gás de cloro. A maioria dos metais corroerá em uma extremidade da outra, se usados como eletrodos.
A água simplesmente não é uma boa substância para fazer resistores.
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Eu tentei medir a condutividade da água algumas vezes com um DMM sem muita sorte ... ou resultados reproduzíveis. (usando sondas grandes e planas.) Lendo isso, http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)
Eu acho que o problema pode ser eletrólise DC nas extremidades da água / sonda. Agora vou ter que tentar AC algum dia!
Editar adição: (Friday Fun.)
Então, eu estava motivado para medir a resistência da água.
Coloquei postes SS de 1/2 polegada de diâmetro em uma banheira de plástico com ~ 1 "de água da torneira Buffalo no fundo. (Uma foto e dados estão aqui.)
Os sinais de um gerador de funções foram enviados pelas sondas para um TIA opamp. (R = 1 k ohm) Movi as sondas em torno de uma resistência de ~ 1 k ohm (consulte TEK000). Então eu coloquei as sondas em um DMM (escala de resistência). A resistência mudou rapidamente no início (começando em ~ 3k ohm) e depois subiu lentamente para ~ 50k Ohm, altura em que o DMM automático variou e foi para ~ 300k Ohm e depois a resistência caiu para ~ 200k Ohm.
Eu então joguei alguns, olhou para a resposta do passo, alterei a amplitude da unidade de tensão.
(novamente os dados estão no link da caixa de depósito)
Eu então salpiquei uma pitada de sal. A resistência caiu rapidamente para ~ 100 Ohms (perto de 150). Tentando medir com um DMM, a resistência foi de 40 k Ohm!
A constante de tempo foi muito mais rápida com sal na água.
Para medir a resistência da água, você precisa fazê-lo com uma frequência mais rápida que a constante de tempo da água. (A constante de tempo da água muda com a concentração de eletrólitos.)
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Eu fiz meu projeto de física do ensino médio sobre a condutividade CC de água pura (32 anos atrás) e descobri que o aumento da corrente diminuiu a resistência linearmente no início e depois de forma bastante dramática, o primeiro e o último possivelmente causados por eletrólise nos eletrodos (como mencionado por Olin Lathrop) causando ionização, o oposto do que você encontrou.
O hidrogênio e o gás de oxigênio nos eletrodos reduzirão sua área de superfície condutora, aumentando a resistividade, mas o hidrogênio e o oxigênio que viajam para cada um dos eletrodos conduzirão eletricidade, portanto, você pode ter efeitos reversos / concorrentes que podem depender da forma e tamanho do eletrodos. Talvez meus eletrodos fossem grandes o suficiente para descontar o efeito anterior (redução na área de superfície), deixando apenas o último.
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Você precisa medir a resistência da água usando uma corrente CA. Você mede a tensão CA através dos eletrodos e a corrente CA que atravessa a água e se divide para obter a resistência efetiva. O tamanho dos eletrodos também afetará absolutamente a resistência efetiva. Medir com um ohmímetro CC usando eletrodos de contato pontual (ponteiras) sempre fornecerá uma resistência maior que a calculada. Todos os tipos de coisas estranhas acontecem na interface eletrodo-água. Existem muitos trabalhos escritos sobre o assunto.
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O que você perde nos cálculos é o coeficiente de temperatura para corrigir as mudanças de temperatura, se for diferente de 25 graus C. Para a maioria das aplicações, o valor é de 2% por graus Celsius.
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