Sfaturi utile

Rezistența curentă a seriei

Pin
Send
Share
Send
Send


Din legea lui Ohm și din prima și a doua regulă a lui Kirchhoff rezultă:

În legătură paralelă, reciproca rezistenței totale este egală cu suma rezistențelor inverse ale ramurilor.

Cu o conexiune paralelă, rezistența totală a circuitului este mai mică decât cea mai mică din rezistența ramurilor.

De la 1 / R = G, adică conductivitatea atunci
când sunt conectate în paralel, conductivitățile electrice ale ramurilor individuale se adaugă

Serie și conexiune paralelă a rezistențelor

Orice sarcină are o rezistență care împiedică curgerea liberă a curentului electric. Traseul său trece de la sursa curentă, prin conductoare la sarcină. Pentru trecerea normală a curentului, conductorul trebuie să aibă o conductivitate bună și să elibereze cu ușurință electroni. Această prevedere va veni la îndemână în continuare, luând în considerare ce este o conexiune serială.

Majoritatea circuitelor electrice folosesc conductoare de cupru. Fiecare circuit conține receptoare de energie - sarcini cu rezistențe diferite. Parametrii de conectare sunt vizualizați cel mai bine cu un circuit sursă de curent extern format din trei rezistențe R1, R2, R3. Conexiunea serială implică includerea secvențială a acestor elemente într-un circuit închis. Adică începutul lui R1 este conectat la sfârșitul lui R2, iar începutul lui R2 este conectat la sfârșitul lui R3 și așa mai departe. Poate fi un număr de rezistențe într-un astfel de lanț. Aceste simboluri utilizează conexiuni seriale și paralele în calcule.

Rezistența curentă în toate secțiunile va fi aceeași: I = I1 = I2 = I3, iar rezistența totală a circuitului va fi suma rezistențelor tuturor sarcinilor: R = R1 + R2 + R3. Rămâne doar să stabilim care va fi tensiunea cu o conexiune în serie. În conformitate cu legea lui Ohm, tensiunea este forța curentului și a rezistenței: U = IR. Rezultă că tensiunea la sursa curentă va fi egală cu suma tensiunilor la fiecare sarcină, deoarece curentul este același peste tot: U = U1 + U2 + U3.

Cu o valoare a tensiunii constante, curentul în timpul unei conexiuni în serie va depinde de rezistența circuitului. Prin urmare, atunci când rezistența se schimbă cel puțin pe una dintre sarcini, rezistența se schimbă pe întregul circuit. În plus, curentul și tensiunea la fiecare sarcină se vor schimba. Principalul dezavantaj al unei conexiuni în serie este terminarea tuturor elementelor circuitului, în cazul eșecului chiar a unuia dintre ele.

Caracteristici complet diferite ale curentului, tensiunii și rezistenței se obțin folosind o conexiune paralelă. În acest caz, începuturile și capetele încărcăturilor sunt conectate în două puncte comune. Se produce un fel de ramificare a curentului, ceea ce duce la o scădere a rezistenței totale și la o creștere a conductivității totale a circuitului electric.

Pentru a afișa aceste proprietăți, va fi din nou nevoie de legea lui Ohm. În acest caz, puterea curentă în conexiune paralelă și formula sa vor arăta astfel: I = U / R. Astfel, când al șaptelea număr de rezistențe identice este conectat în paralel, rezistența totală a circuitului va fi de n ori mai mică decât oricare dintre ele: Rtotal = R / n. Aceasta indică o distribuție proporțională inversă a curenților în sarcini în raport cu rezistențele acestor sarcini. Adică, cu o creștere a rezistențelor conectate în paralel, puterea curentă în ele va fi proporțional redusă. Sub formă de formule, toate caracteristicile sunt afișate după cum urmează: rezistența curentului - I = I1 + I2 + I3, tensiunea - U = U1 = U2 = U3, rezistența - 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3.

Cu o valoare constantă a tensiunii dintre elemente, curenții din aceste rezistențe nu depind unul de celălalt. Dacă una sau mai multe rezistențe sunt deconectate de la circuit, acest lucru nu va afecta funcționarea altor dispozitive care rămân pornite. Acest factor este avantajul principal al conectării paralele a aparatelor electrice.

În circuite, de obicei nu se utilizează doar conexiunea în serie și conexiunea cu rezistență paralelă, sunt utilizate într-o formă combinată, cunoscută sub numele de conexiune mixtă. Pentru a calcula caracteristicile acestor lanțuri, se folosesc formulele ambelor versiuni. Toate calculele sunt împărțite în mai multe etape, când parametrii secțiunilor individuale sunt prima dată determinați, după care sunt adăugați și se obține rezultatul general.

Legile de serie și conexiunea paralelă a conductorilor

Legea principală folosită în calculul diferitelor tipuri de compuși este legea lui Ohm. Poziția sa principală este prezența pe locul rezistenței curentului circuitului, direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența din această zonă. Sub forma unei formule, această lege arată astfel: I = U / R. Servește ca bază pentru calculul circuitelor electrice conectate în serie sau în paralel. Ordinea calculelor și dependența tuturor parametrilor de legea lui Ohm sunt arătate clar în figură. Formula conexiunii seriale este, de asemenea, derivată din aceasta.

Calcule mai complexe care implică alte cantități necesită aplicarea regulii Kirchhoff. Poziția sa principală este aceea că mai multe surse de curent conectate în serie vor avea o forță electromotivă (EMF), care constituie suma algebrică a EMF a fiecăreia dintre ele. Rezistența totală a acestor baterii va consta în suma rezistențelor fiecărei baterii. Dacă al șaptelea număr de surse cu EMF egal și cu rezistențe interne este conectat în paralel, atunci cantitatea totală de EMF va fi egală cu EMF la oricare dintre surse. Valoarea rezistenței interne va fi rv = r / n. Aceste dispoziții sunt relevante nu numai pentru sursele de curent, ci și pentru conductoare, inclusiv formulele de conectare paralele a conductoarelor.

În cazul în care emf a surselor va avea semnificații diferite, se aplică reguli suplimentare Kirchhoff pentru a calcula puterea curentă în diferite părți ale circuitului.

Tipuri de conductor

Conductivitatea unui curent electric de către o substanță este asociată cu prezența în el a unor purtători de încărcare gratuită. Numărul acestora este determinat de configurația electronică. Pentru aceasta este nevoie de formula chimică a substanței, cu ajutorul căreia puteți calcula numărul lor total. Valoarea pentru fiecare element este preluată din sistemul periodic al lui Dmitri Ivanovici Mendeleev.

Curentul electric este mișcarea ordonată a transportatorilor de încărcare gratuită care sunt afectați de un câmp electromagnetic. Când un curent curge printr-o substanță, fluxul de particule încărcate interacționează cu nodurile rețelelor de cristal și o parte din energia cinetică a particulei este transformată în energie termică. Cu alte cuvinte, o particulă „lovește” un atom, apoi continuă să se miște din nou, câștigând viteză sub influența unui câmp electromagnetic.

Procesul de interacțiune a particulelor cu nodurile rețelelor de cristal se numește conductivitatea electrică sau rezistența materialului. Unitatea de măsură este Ohm și poate fi determinată folosind un ohmetru sau calculat. În funcție de proprietatea conductivității, substanțele pot fi împărțite în 3 grupe:

  1. Conductoare (toate metalele, gazele ionizate și soluțiile electrolitice).
  2. Semiconductori (Si, Ge, GaAs, InP și InSb).
  3. Neconductoare (dielectrice sau izolatoare).

Conductorii conduc întotdeauna curent electric, deoarece conțin electroni liberi, anioni, cationi și ioni în structura lor atomică. Semiconductorii conduc electricitatea numai în anumite condiții care afectează prezența sau absența electronilor și găurilor libere. Factorii care afectează conductivitatea includ următoarele: temperatura, lumina, etc. Dielectricele nu conduc deloc energie electrică, deoarece nu există transportatori cu taxă gratuită în structura lor. La efectuarea calculelor, fiecare operator radio amator trebuie să cunoască dependența de rezistență de anumite cantități fizice.

Dependență de rezistență

Valoarea conductivității electrice depinde de mai mulți factori de care trebuie să se țină seama la calcularea, fabricarea elementelor de sarcină rezistivă (rezistențe), repararea și proiectarea dispozitivelor. Acești factori includ următorii:

  1. Temperatura ambientală și materială.
  2. Cantități electrice.
  3. Proprietățile geometrice ale substanței.
  4. Tipul de material din care este alcătuit conductorul (semiconductor).

Valorile electrice includ diferența de potențial (tensiune), forța electromotivă (EMF) și puterea curentului. Geometria conductorului este lungimea și aria secțiunii sale transversale.

Cantități electrice

Dependența conductivității de parametrii electricității este determinată de legea lui Ohm. Există două formulări: una pentru complot, iar cealaltă pentru lanțul complet. În primul caz, raportul este determinat pe baza valorilor puterii curente (I) și tensiunii (U) printr-o formulă simplă: I = U / R. Din raport se poate observa o dependență direct proporțională a curentului de valoarea tensiunii și, de asemenea, invers proporțională cu rezistența. Puteți exprima R: R = U / I.

Pentru a calcula conductibilitatea electrică a întregii secțiuni, trebuie utilizat raportul dintre EMF (e), puterea curentului (i), precum și rezistența internă a sursei de alimentare (Rin): i = e / (R + Rin). În acest caz, valoarea lui R se calculează după formula: R = (e / i) - Rin. Cu toate acestea, atunci când se efectuează calcule, este necesar să se țină seama și de parametrii geometrici și de tipul conductorului, deoarece aceștia pot afecta semnificativ calculele.

Tipul și parametrii geometrici

Proprietatea materiei față de conductivitatea energiei electrice este determinată de structura rețelelor de cristal, precum și de numărul de transportori liberi. Pe baza acestui fapt, tipul de substanță este un factor cheie care determină cantitatea de conductivitate electrică. În știință, coeficientul care determină tipul de substanță este notat cu litera „p” și se numește rezistivitate. Valoarea sa pentru diverse materiale (la o temperatură de +20 grade Celsius) poate fi găsită în tabelele speciale.

Uneori, pentru comoditatea calculelor, se utilizează o valoare inversă, care se numește conductivitate specifică (σ). Este asociat cu rezistivitatea prin următoarea relație: p = 1 / σ. Zona transversală (S) afectează rezistența electrică. Din punct de vedere fizic, dependența poate fi înțeleasă astfel: cu o secțiune mică, au loc interacțiuni mai frecvente ale particulelor de curent electric cu nodurile din rețeaua de cristal. Secțiunea transversală poate fi calculată printr-un algoritm special:

  1. Măsurați parametrii geometrici ai conductorului (diametrul sau lungimea laturilor) cu o etrier.
  2. Determină vizual forma materialului.
  3. Calculați zona secțiunii transversale în conformitate cu formula găsită în cartea de referință sau pe Internet.

În cazul în care conductorul are o structură complexă, este necesar să se calculeze valoarea S a unui element, apoi să se înmulțească rezultatul cu numărul de elemente incluse în compoziția sa. De exemplu, dacă firul este blocat, atunci S trebuie calculat pentru un miez. După aceasta, trebuie să înmulțiți valoarea obținută de S cu numărul de nuclee. Dependența lui R de valorile de mai sus poate fi scrisă sub forma unui raport: R = p * L / S. Litera „L” este lungimea conductorului. Cu toate acestea, pentru a obține calcule exacte, este necesar să se țină seama de indicatorii de temperatură ai mediului și conductorului.

Indicatori de temperatură

Există dovezi ale dependenței de temperatură a rezistivității materialului pe baza unui experiment fizic. Pentru a desfășura experimentul, este necesar să asamblați un circuit electric format din următoarele elemente: o sursă de putere, o spirală nichromă, care conectează firele unui ampermetru și un voltmetru. Dispozitivele sunt necesare pentru a măsura curentul și tensiunea, respectiv. Când curentul curge, un arc de nichrom este încălzit. Pe măsură ce se încălzește, citirile de amperi scad. În acest caz, o secțiune de tensiune semnificativă are loc pe secțiunea circuitului, așa cum este demonstrat de voltmetru.

În inginerie radio, o scădere a mărimii unei tensiuni se numește extragere sau scufundare. Formula pentru dependența p de temperatură are următoarea formă: p = p0 * [1 + a * (t - 20)]. Valoarea p0 este rezistivitatea materialului preluat din tabel, iar litera „t” este temperatura conductorului.

Coeficientul de temperatură "a" are următoarele valori: pentru metale - a> 0, și pentru soluții electrolitice - o combinație de componente radio rezistive

Pentru a obține valoarea de rezistență necesară, se utilizează două tipuri de conexiuni de rezistențe: paralele și seriale. Dacă sunt conectate în paralel, atunci trebuie să conectați doi pini ai unui rezistor la doi pini ai celuilalt. Dacă conexiunea este serială, atunci un terminal al rezistorului este conectat la un terminal al celuilalt rezistor. Conexiunile sunt utilizate pentru a obține valorile de rezistență necesare, precum și pentru a crește disiparea puterii curentului care circulă prin circuit.

Fiecare compus are anumite caracteristici. În plus, mai multe rezistențe pot fi combinate în serie sau în paralel. Compușii pot fi de asemenea mixți, adică sunt utilizate ambele tipuri de combinare a componentelor radio.

Conexiune paralelă

Cu o conexiune paralelă, valoarea tensiunii pe toate rezistențele este aceeași, iar puterea curentă este invers proporțională cu rezistența lor totală. Pe Internet, dezvoltatorii web au creat un calculator online pentru a calcula rezistența totală a conexiunii paralele a rezistorilor.

Rezistența totală a conexiunii paralele este calculată după formula: 1 / Rtotal = (1 / R1) + (1 / R2) + ... + (1 / Rn). Dacă efectuați transformări matematice și conduceți la un numitor comun, veți obține o formulă de conexiune paralelă convenabilă pentru calculul Rtotal. Are următoarea formă: Rtotal = (R1 * R2 * ... * Rn) / (R1 + R2 + ... + Rn). Dacă este necesar să se calculeze valoarea Rtotal doar pentru două componente radio, atunci formula de rezistență paralelă are următoarea formă: Rtotal = (R1 * R2) / (R1 + R2).

Când reparați sau proiectați un circuit de dispozitiv, apare problema combinării mai multor elemente rezistive pentru a obține o valoare specifică de rezistență. De exemplu, valoarea Rtotal pentru un anumit lanț de elemente este de 8 Ohmi, care a fost obținută în calcule. Radioamator se confruntă cu sarcina căreia trebuie selectate valori nominale pentru a obține valoarea dorită (în rândul standard de rezistențe nu există o componentă radio cu o valoare nominală de 8 ohmi, ci doar 7,5 și 8,2). În acest caz, trebuie să găsiți rezistența în conexiune paralelă cu elemente rezistive. Valoarea Rtotal pentru două elemente poate fi calculată după cum urmează:

  1. Un rezistor de 16 ohmi va face.
  2. Înlocuiește formula: R = (16 * 16) / (16 + 16) = 256/32 = 8 (Ohms).

În unele cazuri, ar trebui să alocați mai mult timp selectării valorilor dorite. Puteți aplica nu numai două, ci și trei elemente. Puterea curentă este calculată folosind prima lege a lui Kirchhoff. Formularea legii este următoarea: valoarea totală a curentului care intră și curge de-a lungul circuitului este egală cu valoarea sa de ieșire. Mărimea curentului pentru un circuit format din două rezistențe (conexiune paralelă) calculat după următorul algoritm:

  1. Curentul care curge prin R1 și R2: I1 = U / R1 și respectiv I2 = U / R2.
  2. Curentul total este adăugarea de curenți pe rezistențe: Itotal = I1 + I2.

De exemplu, dacă circuitul este format din 2 rezistențe conectate în paralel cu puteri de 16 și 7,5 ohmi. Sunt alimentate de o alimentare de 12 V. Valoarea curentă la primul rezistor se calculează după cum urmează: I1 = 12/16 = 0,75 (A). Pe al doilea rezistor, curentul va fi egal cu: I2 = 12 / 7.5 = 1.6 (A). Curentul total este determinat conform legii lui Kirchhoff: I = I1 + I2 = 1,6 + 0,75 = 2,35 (A).

Conexiune serială

Conexiunea în serie a rezistoriilor este folosită și în inginerie radio. Metodele pentru găsirea rezistenței totale, a tensiunii și a curentului sunt diferite de conexiunea paralelă. Regulile de bază de conectare sunt următoarele:

  1. Curentul nu se modifică în circuit.
  2. Tensiunea totală este egală cu suma căderilor de tensiune pe fiecare rezistor.
  3. Rtotal = R1 + R2 + ... + Rn.

Un exemplu de sarcină este următorul: un lanț format din 2 rezistențe (16 și 7,5 ohmi) este alimentat de o sursă de 12 V și un curent de 0,5 A. Este necesar să se calculeze parametrii electrici pentru fiecare element. Procedura de calcul este următoarea:

  1. I = I1 = I2 = 0,5 (A).
  2. Rtotal = R1 + R2 = 16 + 7,5 = 23,5 (Ohms).
  3. Scăderi de tensiune: U1 = I * R1 = 0,5 * 16 = 8 (V) și U2 = I * R2 = 0,5 * 7,5 = 3,75 (V).

Egalitatea de tensiune nu este întotdeauna satisfăcută (12 V nu este egală cu 8 + 3,75 = 11,75 V), deoarece rezistența firelor de conectare nu este luată în considerare în acest calcul. Dacă circuitul este complex și există două tipuri de conexiuni în el, atunci trebuie să efectuați calcule pe parcele. În primul rând, calculați pentru conexiune paralelă, apoi pentru serial.

Astfel, conexiunea în paralel și în serie a rezistoriilor sunt utilizate pentru a obține valori de rezistență mai precise, precum și în absența ratingului necesar de componente radio la proiectarea sau repararea dispozitivelor.

Urmărește videoclipul: Protectie inghet conducte (Ianuarie 2022).

Pin
Send
Share
Send
Send