Використання пляшки води в якості резистора

Сьогодні, випиваючи трохи води з пляшки , я почав читати інформацію про воду і з’ясував, що провідність ( σ ) при С становить . Тож мені стало відомо, що, можливо, я можу обчислити опір пляшки з водою зверху вниз. Після деякого виміру, я виявив, що пляшка може бути апроксимована у вигляді циліндра з висотою і радіусом підстави.$500mL$$\sigma$$25°$$147.9\mu S/cm$$18cm$$3cm$

Тож ми можемо зробити наступне: , де - це опір, - висота пляшки, а - основа область. Роблячи це, я отримав .$R_{eq} = \frac{\rho L}{A}$$\rho = \frac{1}{\sigma}$$L$$A$$R_{eq} \simeq 4.3k\Omega$

Потім я купив нову повну пляшку, зробив отвір на її дні (звичайно, уникаючи протікань) і виміряв опір (цифровим мультиметром) від цього отвору до "гирла", спочатку зробивши так, що тільки кінчик зонди торкаються води. Виміряний опір був дійсно високим - від до навіть залежно від того, наскільки глибоко у воді я розміщував зонди.$180k\Omega$$1M\Omega$

Чому вимірюваний опір настільки відрізняється від того, що я підрахував? Я щось пропускаю? Чи взагалі можна використовувати пляшку води в якості резистора?

Правка №1: Джіппі зазначила, що я повинен використовувати електроди тієї ж форми, що і пляшка. Я використав деяку алюмінієву фольгу, і вона справді спрацювала! За винятком цього часу я вимірював ~ а не я підрахував. Одне, що я зміг помітити під час освітлення світлодіода з водою в якості резистора, це те, що опір повільно зростає. Чи може це явище пояснити електролізом, який відбувається, коли струм постійного струму рухається по воді (електроди повільно погіршуються через накопичення іонів на їх поверхнях)? Це не відбудеться для струму змінного струму, правда?$10k\Omega$$4.3k\Omega$

Формула, яку ви використовуєте, дійсна для певної області, але розмір ваших зондів ніде не знаходиться в районі, який ви використовували у своєму розрахунку. Якщо ви хочете більш близького наближення, вам доведеться використовувати електроди, подібні за розміром, як площа, для якої ви обчислили товщу води, одна квартира на вершині, одна квартира на дні.

Я згоден з @jippie.

Наприклад, візьміть цей переріз хорошого старомодного вуглецевого резистора:

Ви помітили, що дроти не просто впираються у вуглецевий стрижень, а замість цього вони прикріплюються до металевих пластин того ж діаметра, що й вуглецевий стрижень.

Те саме з більш сучасним резистором з вуглецевої плівки:

Тут дроти кріпляться до нікелевих ковпачків, які з'єднуються з вуглецевою трубкою прямо навколо її окружності, а не лише в одній точці.

Як уже зазначав Джіппі, одне з питань полягає в тому, що ваших електродів було значно менше, ніж передбачали ваші розрахунки. Вони, здається, припускають, що вся верхня і нижня ділянки циліндра будуть електродами.

Однак питомий опір "води" змінюється в широких межах. Дуже чиста і деіонізована вода має дуже високий опір. Опір будь-якої реальної води, до якої ви, ймовірно, маєте доступ, стосується того, які домішки є в ній. Навіть невеликі кількості можуть значно змінити опір.

Ще одне питання для створення резистора з води - це те, що на електродах будуть електролізи. Без домішок та інертних електродів (як графіт) ви отримаєте водень, що виділяється на одному електроді, та кисень на іншому. З домішками та хімічно активними електродами може статися багато чого. Наприклад, якщо ви електролізуєте сольову воду, ви частково отримаєте газ хлору. Більшість металів піддаються корозії на одному кінці іншого, якщо їх використовувати як електроди.

Вода просто не є доброю речовиною для виготовлення резисторів.

Я кілька разів намагався виміряти провідність води за допомогою ДММ без особливої ​​удачі ... або відтворюваних результатів. (використовуючи великі плоскі щупи.) Читаючи це, http://en.wikipedia.org/wiki/Conductivity_(electrolytic)

Я думаю, що проблемою може бути електроліз постійного струму у кінцях води / зонда. Тепер мені доведеться спробувати це зміна якогось дня!

Редагувати додаток: (П'ятниця веселощів.)
Тому я був вмотивований вимірювати опір води.
Я помістив декілька посадок SS діаметром 1/2 дюйма в пластикову ванну з ~ 1 "водою з водопроводу Буффало в нижній частині. (Зображення та дані тут.)

Сигнали від генератора функцій, куди надсилаються через зонди до операційного апарата TIA. (R = 1 к Ом) Я перемістив зонди навколо отриманого ~ 1 к Ом опору (Див. TEK000). Потім я встромив зонди в DMM (шкалу опору). Спочатку опір змінювався швидко (починаючи з ~ 3k Ом), потім повільно піднімався до ~ 50k Ohm, після чого авто DMM змінювався і піднімався до ~ 300k Ohm, а потім опір знижувався до ~ 200k Ohm.

Потім я грав деякі, дивився на крок відповіді, змінив амплітуду приводу напруги.
(знову дані в посиланні)

Потім я посипав дрібкою солі. Опір швидко впав до ~ 100 Ом (ближче 150) Спробувавши виміряти ДММ, опір склав 40 к Ом!

Постійна часу була набагато швидшою з сіллю у воді.

Для вимірювання опору води потрібно робити це змінного струму з частотою, що швидша за константу часу води. (Постійна часу води змінюється концентрацією електроліту.)

Я зробив проект фізики середньої школи про постійну струмопровідність чистої води (32 роки тому) і виявив, що збільшення струму спочатку лінійно знижує опір, а потім досить різко, колишній і останній, можливо, викликаний електролізом на електродах (як згадувалося від Оліна Латропа), що викликає іонізацію, протилежну тому, що ви знайшли.

Газ водню та кисню на електродах зменшить площу їх електропровідності, збільшуючи питомий опір, але водень та кисень, що прямують до кожного з електродів, матимуть електрику, тому у вас можуть бути зворотні / конкуруючі ефекти, які можуть залежати від форми та розміру електроди. Можливо, мої електроди були досить великими, щоб знизити колишній ефект (зменшення площі поверхні), залишаючи лише останній.

Вам потрібно виміряти опір води за допомогою змінного струму. Ви вимірюєте напругу змінного струму на електродах та струм змінного струму, що проходить через воду, і розділяєте їх, щоб отримати ефективний опір. Розмір електродів також абсолютно вплине на ефективний опір. Вимірювання омметром постійного струму за допомогою точкових контактних електродів (свинцеві наконечники) завжди дасть вам більший, ніж розрахунковий опір. Всі різні дивні речі трапляються на інтерфейсі електрод-вода. На цю тему написано багато робіт.

Те, що вам не вистачає при розрахунках, - це температурний коефіцієнт для виправлення зміни температури, якщо він не відрізняється від 25 градусів С. Для більшості застосувань значення має 2% на градус Цельсія.