- en elektrisk verdi som karakteriserer egenskapen til et materiale for å forhindre flyt av elektrisk strøm. Avhengig av type materiale kan motstanden ha en tendens til null - være minimal (miles / mikroohm - ledere, metaller), eller være veldig stor (giga ohm - isolasjon, dielektrikum). Den gjensidige av elektrisk motstand er.
måleenhet elektrisk motstand - Ohm... Den er betegnet med bokstaven R. Motstandens avhengighet av strøm og i en lukket krets bestemmes.
Ohmmeter- enhet for direkte måling av kretsmotstand. Avhengig av rekkevidden til den målte verdien, er de delt inn i gigaohmmeter (for stor motstand - ved måling av isolasjon), og mikro / milliohmmeter (for små motstander - ved måling av transientmotstander til kontakter, motorviklinger, etc.).
Det finnes et bredt utvalg av ohmmetre etter design fra forskjellige produsenter, fra elektromekaniske til mikroelektroniske. Det er verdt å merke seg at et klassisk ohmmeter måler den aktive delen av motstanden (de såkalte ohm).
Enhver motstand (metall eller halvleder) i AC-kretsen har en aktiv og reaktiv komponent. Summen av aktiv og reaktans er AC impedans og beregnes med formelen:
hvor Z er impedansen til vekselstrømkretsen;
R er den aktive motstanden til vekselstrømkretsen;
Xc er den kapasitive reaktansen til vekselstrømkretsen; 
(C er kapasitansen, w er vinkelhastigheten til vekselstrømmen)
Xl er den induktive reaktansen til vekselstrømkretsen; 
(L - induktans, w - vekselstrøms vinkelhastighet).
Aktiv motstand- dette er en del av den totale motstanden til den elektriske kretsen, hvis energi blir fullstendig omdannet til andre typer energi (mekanisk, kjemisk, termisk). Et særtrekk ved den aktive komponenten er det fullstendige forbruket av all elektrisitet (energi går ikke tilbake til nettverket tilbake til nettverket), og reaktansen returnerer en del av energien tilbake til nettverket (en negativ egenskap til den reaktive komponenten).
Den fysiske betydningen av aktiv motstand
Hvert medium der elektriske ladninger passerer skaper hindringer i deres vei (det antas at disse er nodene til krystallgitteret), som de ser ut til å treffe og miste energien sin, som frigjøres i form av varme.
Dermed oppstår et fall (tap av elektrisk energi), hvorav en del går tapt på grunn av den indre motstanden til det ledende mediet.
En tallverdi som karakteriserer et materiales evne til å hindre passasje av ladninger kalles motstand. Den måles i ohm (ohm) og er omvendt proporsjonal med elektrisk ledningsevne.
Ulike elementer i Mendeleevs periodiske system har forskjellige spesifikke elektriske motstander (p), for eksempel de minste slagene. motstand er besatt av sølv (0,016 Ohm * mm2 / m), kobber (0,0175 Ohm * mm2 / m), gull (0,023) og aluminium (0,029). De brukes i industrien som hovedmaterialene som all elektroteknikk og kraftteknikk er basert på. Dielektrikk har derimot høye beats. motstand og brukes til isolasjon.
Motstanden til et ledende medium kan variere betydelig avhengig av strømmens tverrsnitt, temperatur, størrelse og frekvens. I tillegg har forskjellige medier forskjellige ladningsbærere (frie elektroner i metaller, ioner i elektrolytter, "hull" i halvledere), som er de bestemmende faktorene for motstand.
Den fysiske betydningen av reaktans
I spoler og kondensatorer, når de tilføres, akkumuleres energi i form av magnetiske og elektriske felt, noe som tar litt tid.
Magnetiske felt i vekselstrømnettverk endres etter skiftende bevegelsesretning for ladninger, samtidig som det gir ekstra motstand.
I tillegg oppstår en stabil fase- og strømforskyvning, og dette fører til ytterligere tap av elektrisitet.
Resistivitet
Hvordan finne ut motstanden til et materiale hvis det ikke strømmer gjennom det og vi ikke har et ohmmeter? Det er en spesiell verdi for dette - materialets elektriske resistivitet v
(dette er tabellverdier som er bestemt empirisk for de fleste metaller). Ved å bruke denne verdien og de fysiske mengdene til materialet, kan vi beregne motstanden ved å bruke formelen:
hvor, s- resistivitet (måleenheter ohm * m / mm 2);
l - lederlengde (m);
S - tverrsnitt (mm 2).
Vi starter publiseringen av materialer i en ny overskrift "" og i dagens artikkel vil vi snakke om grunnleggende konsepter, uten hvilke ingen elektronisk enhet eller krets kan diskuteres. Du gjettet det, mener jeg strøm, spenning og motstand😉 I tillegg vil vi ikke omgå loven som bestemmer forholdet mellom disse mengdene, men jeg kommer ikke i forkjøpet, la oss bevege oss gradvis.
Så la oss starte med konseptet stresser.
Spenning.
A-priory Spenning Er energien (eller arbeidet) som brukes på å flytte en enhets positiv ladning fra et punkt med lavt potensial til et punkt med høyt potensial (det vil si at det første punktet har et mer negativt potensial enn det andre). Fra fysikkkurset husker vi at potensialet til et elektrostatisk felt er en skalar mengde lik forholdet mellom den potensielle energien til en ladning i feltet og denne ladningen. La oss ta en titt på et lite eksempel:
Et konstant elektrisk felt virker i rommet, hvis styrke er E... Tenk på to punkter som ligger på avstand d fra hverandre. Så spenningen mellom to punkter er ikke mer enn en potensialforskjell på disse punktene:
Samtidig, ikke glem forholdet mellom styrken til det elektrostatiske feltet og potensialforskjellen mellom to punkter:
Og som et resultat får vi en formel som forbinder spenning og spenning:
I elektronikk, når man vurderer forskjellige kretser, anses spenningen fortsatt for å være potensialforskjellen mellom punktene. Følgelig blir det klart at spenning i en krets er et konsept assosiert med to punkter i en krets. Det vil si, for eksempel, "spenning i en motstand" er ikke helt riktig. Og hvis de snakker om spenning på et tidspunkt, så mener de potensialforskjellen mellom dette punktet og "Bakke"... Så jevnt kom vi til et annet viktigst konsept i studiet av elektronikk, nemlig til konseptet "Jord"🙂 Så "Bakke" i elektriske kretser anses det oftest for å være nullpotensialet (det vil si at potensialet til dette punktet er 0).
La oss si noen flere ord om enhetene som er med på å karakterisere verdien stresser... Måleenheten er Volt (V)... Ser vi på definisjonen av begrepet spenning, kan vi lett forstå at å flytte en ladning av størrelse 1 anheng mellom punkter som har en potensiell forskjell 1 volt, er det nødvendig å utføre arbeid lik 1 Joule... Med dette ser alt ut til å være klart og du kan gå videre 😉
Og ved siden av har vi ett konsept til, nemlig strøm.
Strøm, strøm i kretsen.
Hva er elektrisitet?
La oss tenke på hva som vil skje hvis ladede partikler, for eksempel elektroner, faller inn under virkningen av et elektrisk felt ... Tenk på en leder som en viss Spenning:
Fra retningen til den elektriske feltstyrken ( E) kan vi konkludere med at tittel = "(! LANG: Gjengitt av QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}
Hvor e er ladningen til et elektron.
Og siden elektronet er en negativt ladet partikkel, vil kraftvektoren rettes i motsatt retning av feltstyrkevektorens retning. Dermed, under påvirkning av kraften, får partiklene, sammen med kaotisk bevegelse, en retningsbestemt (hastighetsvektoren V i figuren). Som et resultat er det elektrisitet 🙂
Strøm er den ordnede bevegelsen av ladede partikler under påvirkning av et elektrisk felt.
En viktig nyanse er at det er allment akseptert at strømmen går fra et punkt med mer positivt potensial til et punkt med mer negativt potensial, til tross for at elektronet beveger seg i motsatt retning.
Ladningsbærere kan ikke bare være elektroner. For eksempel, i elektrolytter og ioniserte gasser, er strømmen først og fremst forbundet med bevegelsen av ioner, som er positivt ladede partikler. Følgelig vil retningen til kraftvektoren som virker på dem (og samtidig hastighetsvektoren) falle sammen med retningen til vektoren E... Og i dette tilfellet vil det ikke være noen motsetning, fordi strømmen vil flyte nøyaktig i den retningen partiklene beveger seg 🙂
For å estimere strømmen i kretsen kom de opp med en slik verdi som strømstyrken. Så, strømstyrke (Jeg) Er en størrelse som karakteriserer bevegelseshastigheten til en elektrisk ladning i et punkt. Enheten for å måle strømstyrken er Ampere... Strømmen i lederen er 1 Ampere hvis for 1 sekund ladning passerer gjennom tverrsnittet av lederen 1 anheng.
Vi har allerede dekket konseptene strøm og spenning, la oss nå se hvordan disse mengdene er relatert. Og for dette må vi studere hvordan det er ledermotstand.
Leder / kretsmotstand.
Begrepet " motstand«Snakker allerede for seg selv 😉
Så, motstand Er en fysisk størrelse som karakteriserer egenskapene til en leder for å forhindre ( stå imot) passering av elektrisk strøm.
Tenk på en kobberleder med en lengde l med et tverrsnittsareal lik S:
Ledermotstand avhenger av flere faktorer:
Resistivitet er en tabellverdi.
Formelen som du kan beregne motstanden til en leder med er som følger:
For vårt tilfelle vil det være lik 0,0175 (Ohm * kvm. Mm/m)- resistivitet av kobber. La lengden på lederen være 0,5 m, og tverrsnittsarealet er 0,2 kvm mm... Deretter:
Som du allerede har forstått fra eksempelet, måleenheten motstand er en Ohm 😉
MED ledermotstand alt er klart, det er på tide å studere forholdet spenning, strøm og motstand i kretsen.
Og her kommer den grunnleggende loven for all elektronikk til vår hjelp - Ohms lov:
Strømmen i kretsen er direkte proporsjonal med spenningen og omvendt proporsjonal med motstanden til den betraktede delen av kretsen.
Tenk på den enkleste elektriske kretsen:
Som følger av Ohms lov er spenningen og strømmen i en krets relatert som følger:
La spenningen være 10 V og motstanden til kretsen er 200 ohm. Deretter beregnes strømmen i kretsen som følger:
Som du kan se er alt enkelt 🙂
Kanskje det er her vi vil avslutte dagens artikkel, takk for oppmerksomheten og se deg snart! 🙂
En av de fysiske egenskapene til et stoff er dets evne til å lede elektrisk strøm. Elektrisk ledningsevne (motstanden til en leder) avhenger av flere faktorer: lengden på den elektriske kretsen, strukturelle egenskaper, tilstedeværelsen av frie elektroner, temperatur, strøm, spenning, materiale og tverrsnittsareal.
Strømmen av elektrisk strøm gjennom lederen fører til retningsbestemt bevegelse av frie elektroner. Tilstedeværelsen av frie elektroner avhenger av selve stoffet og er hentet fra DI Mendeleevs tabell, nemlig fra elementets elektroniske konfigurasjon. Elektroner begynner å treffe krystallgitter element og overføre energi til sistnevnte. I dette tilfellet oppstår en termisk effekt når strømmen virker på lederen.
Med denne interaksjonen bremser de ned, men så, under påvirkning av et elektrisk felt som akselererer dem, begynner de å bevege seg i samme hastighet. Elektroner kolliderer et stort antall ganger. Denne prosessen kalles lederens motstand.
Følgelig er den elektriske motstanden til en leder en fysisk størrelse som karakteriserer forholdet mellom spenning og strøm.
Hva er elektrisk motstand: en verdi som indikerer egenskapen til en fysisk kropp til å konvertere elektrisk energi til termisk energi, på grunn av samspillet mellom elektronenergi og krystallgitteret til et stoff. Av ledningsevnens natur er de forskjellige:
- Ledere (i stand til å lede elektrisk strøm da frie elektroner er tilstede).
- Halvledere (kan lede strøm, men under visse forhold).
- Dielektrikum eller isolatorer (har en enorm motstand, det er ingen frie elektroner, noe som gjør at de ikke kan lede strøm).
Denne egenskapen er angitt med bokstaven R og målt i ohm (ohm)... Bruken av disse gruppene av stoffer er svært viktig for utviklingen av elektriske skjematiske diagrammer av enheter.
For fullt ut å forstå avhengigheten av R av noe, må du være spesielt oppmerksom på beregningen av denne verdien.
Beregning av elektrisk ledningsevne
For å beregne R-en til en leder brukes Ohms lov, som sier: strømmen (I) er direkte proporsjonal med spenningen (U) og omvendt proporsjonal med motstanden.
Formelen for å finne konduktivitetskarakteristikken til et materiale R (en konsekvens av Ohms lov for en del av en krets): R = U / I.
For hele delen av kretsen har denne formelen følgende form: R = (U / I) - Rvn, hvor Rvn er den interne R til strømkilden.
En leders evne til å føre en elektrisk strøm avhenger av mange faktorer: spenning, strøm, lengde, tverrsnittsareal og ledermateriale, samt omgivelsestemperaturen.
I elektroteknikk, for beregning og produksjon av motstander, tas også den geometriske komponenten av lederen i betraktning.
Hva motstanden avhenger av: på lederens lengde - l, resistivitet - p og på tverrsnittsarealet (med radius r) - S = Pi * r * r.
Formel for leder R: R = p * l / S.
Formelen viser hva som bestemmer lederens resistivitet: R, l, S. Det er ikke nødvendig å beregne det på denne måten, fordi det er en mye bedre måte. Resistivitet kan finnes i de aktuelle referansebøkene for hver ledertype (p er en fysisk mengde lik R av et materiale som er 1 meter langt og et tverrsnittsareal på 1 m2.
Imidlertid er denne formelen ikke nok for en nøyaktig beregning av motstanden, derfor brukes avhengigheten av temperatur.
Påvirkning av omgivelsestemperatur
Det er bevist at hvert stoff har en resistivitet som avhenger av temperatur.
For å demonstrere dette kan følgende eksperiment utføres. Ta en spiral laget av nikrom eller en hvilken som helst leder (angitt i diagrammet som en motstand), en strømkilde og et konvensjonelt amperemeter (det kan erstattes med en glødelampe). Sett sammen kjedet i henhold til diagram 1.
Skjema 1 - Elektrisk krets for forsøket
Det er nødvendig å gi strøm til forbrukeren og nøye overvåke amperemeteravlesningene. Deretter bør du varme R uten å slå den av, og amperemeteravlesningene vil begynne å synke med økende temperatur. Avhengigheten spores i henhold til Ohms lov for seksjonen av kretsen: I = U / R. I dette tilfellet kan den interne motstanden til strømforsyningen neglisjeres: dette vil ikke påvirke demonstrasjonen av avhengigheten til R på temperaturen. Derfor følger det at det er en temperaturavhengighet av R.
Den fysiske betydningen av en økning i verdien av R skyldes effekten av temperatur på vibrasjonsamplituden (økningen) til ioner i krystallgitteret. Som et resultat kolliderer elektroner oftere, og dette forårsaker en økning i R.
I henhold til formelen: R = p * l / S, finner vi indikatoren som avhenger av temperaturen(S og l er temperaturuavhengige). Det gjenstår p-leder. Basert på dette oppnås formelen for avhengigheten av temperatur: (R - Ro) / R = a * t, hvor Ro ved en temperatur på 0 grader Celsius, t er omgivelsestemperaturen og a er proporsjonalitetskoeffisienten (temperaturkoeffisienten ).
For metaller er "a" alltid større enn null, og for elektrolyttløsninger er temperaturkoeffisienten mindre enn 0.
Formelen for å finne p, brukt i beregningene: p = (1 + a * t) * po, hvor po er den spesifikke motstandsverdien hentet fra referanseboken for en bestemt leder. I dette tilfellet kan temperaturkoeffisienten betraktes som konstant. Kraftens (P) avhengighet av R følger av potensformelen: P = U * I = U * U / R = I * I * R. Den spesifikke motstandsverdien avhenger også av deformasjonene av materialet, der krystallen gitteret er ødelagt.
Når metall behandles i et kaldt miljø ved et visst trykk, oppstår plastisk deformasjon. I dette tilfellet blir krystallgitteret forvrengt og R til elektronstrømmen øker. I dette tilfellet øker også resistiviteten. Denne prosessen er reversibel og kalles rekrystallinsk gløding, på grunn av hvilken noen av defektene reduseres.
Når strekk- og trykkkrefter virker på metallet, gjennomgår sistnevnte deformasjoner, som kalles elastiske. Resistiviteten avtar med kompresjon, siden amplituden til termiske vibrasjoner avtar. Rettede ladede partikler det blir lettere å bevege seg... Når den strekkes, øker resistiviteten på grunn av en økning i amplituden til termiske vibrasjoner.
En annen faktor som påvirker ledningsevnen er typen strøm som flyter gjennom lederen.
Motstand i nettverk med vekselstrøm oppfører seg noe annerledes, fordi Ohms lov gjelder kun for kretser med konstant spenning. Derfor bør beregningene gjøres annerledes.
Impedans er betegnet med bokstaven Z og består av den algebraiske summen av aktiv, kapasitiv og induktiv motstand.
Når aktiv R er koblet til en vekselstrømkrets, begynner en sinusformet strøm å flyte under påvirkning av en potensialforskjell. I dette tilfellet ser formelen ut som: Im = Um / R, hvor Im og Um er amplitudeverdiene til strømmen og spenningen. Motstandsformelen har følgende form: Im = Um / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Pi * r * r).
Kapasitiv motstand (Xc) skyldes tilstedeværelsen av kondensatorer i kretsene. Det skal bemerkes at en vekselstrøm går gjennom kondensatorene, og derfor fungerer den som en leder med en kapasitans.
Beregn Xc som følger: Xc = 1 / (w * C), der w er vinkelfrekvensen og C er kapasitansen til en kondensator eller gruppe av kondensatorer. Vinkelfrekvensen bestemmes som følger:
- Frekvensen til vekselstrømmen måles (typisk 50 Hz).
- Multiplisert med 6,283.
Induktiv motstand (Xl) - innebærer tilstedeværelsen av induktans i kretsen (choke, relé, krets, transformator, og så videre). Beregnes som følger: Xl = wL, hvor L er induktans og w er vinkelfrekvens. For å beregne induktans det er nødvendig å bruke spesialiserte online kalkulatorer eller en fysikkoppslagsbok. Så alle verdiene beregnes av formlene, og det gjenstår bare å skrive ned Z: Z * Z = R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl).
For å bestemme den endelige verdien, må du trekke ut kvadratroten av uttrykket: R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl). Fra formlene følger det at frekvensen til vekselstrømmen spiller en stor rolle, for eksempel i en krets med samme design, når frekvensen øker, øker dens Z også. Det bør legges til at i kretser med vekselspenning Z avhenger på følgende indikatorer:
- Lederlengder.
- Seksjonsområder - S.
- Temperaturer.
- Type materiale.
- Kapasiteter.
- Induktans.
- Frekvenser.
Følgelig har Ohms lov for en del av kjeden en helt annen form: I = U/Z... Loven for hele kjeden endres også.
Resistansberegninger krever en viss tid, derfor brukes spesielle elektriske måleenheter for å måle verdiene, som kalles ohmmetre. Måleapparatet består av en måleklokke, som en strømforsyning er koblet til i serie.
Mål R alle kombinerte apparater som testere og multimetre. Separate instrumenter for å måle kun denne karakteristikken brukes ekstremt sjelden (et megohmmeter for å kontrollere isolasjonen til en strømkabel).
Enheten brukes for kontinuitet av elektriske kretser for skade og servicebarhet av radiokomponenter, samt for kontinuitet av kabelisolasjon.
Når du måler R, er det nødvendig å deaktivere seksjonen av kretsen fullstendig for å unngå skade på enheten. For å gjøre dette må du ta følgende forholdsregler:
I dyre multimetre er det en kontinuitetsfunksjon, duplisert av et lydsignal, så det er ikke nødvendig å se på instrumentdisplayet.
Dermed spiller elektrisk motstand en viktig rolle i elektroteknikk. Det avhenger i permanente kretser på temperatur, strømstyrke, lengde, type materiale og område tverrgående ledertverrsnitt... I vekselstrømkretser blir denne avhengigheten supplert med størrelser som frekvens, kapasitans og induktans. Takket være denne avhengigheten er det mulig å endre egenskapene til elektrisitet: spenning og strøm. Ohmmetere brukes til å måle motstandsverdien, som også brukes ved detektering av ledningsproblemer, kontinuitet i ulike kretser og radiokomponenter.
God dag, kjære radioamatører!
Velkommen til siden ""
Formler utgjør skjelettet til elektronikkvitenskapen. I stedet for å dumpe en hel haug med radioelementer på bordet, og deretter koble dem sammen igjen, og prøve å finne ut hva som vil bli født som et resultat, bygger erfarne spesialister umiddelbart nye kretsløp basert på kjente matematiske og fysiske lover. Det er formlene som hjelper til med å bestemme de spesifikke verdiene for vurderingene til elektroniske komponenter og driftsparametrene til kretsene.
Det er like effektivt å bruke formler for å modernisere ferdige kretser. For å velge riktig motstand i en krets med en lyspære, kan du for eksempel bruke den grunnleggende Ohms lov for likestrøm (du kan lese om det i avsnittet "Ohms lovforhold" rett etter vår lyriske introduksjon). Lyspæren kan dermed fås til å lyse sterkere eller omvendt dimmes.
Dette kapittelet vil gi mange av fysikkens grunnleggende formler som før eller siden må forholde seg til i prosessen med å jobbe med elektronikk. Noen av dem har vært kjent i århundrer, men vi fortsetter fortsatt å bruke dem med hell, slik barnebarna våre vil bruke.
Ohms lovforhold
Ohms lov er forholdet mellom spenning, strøm, motstand og effekt. Alle avledede formler for å beregne hver av de angitte verdiene er presentert i tabellen:
I denne tabellen brukes følgende generelt aksepterte betegnelser på fysiske mengder:
U- spenning (V),
Jeg- strøm (A),
R- Strøm, W),
R- motstand (ohm),
La oss øve med følgende eksempel: anta at du må finne kraften til kretsen. Det er kjent at spenningen på terminalene er 100 V, og strømmen er 10 A. Da vil effekten, i henhold til Ohms lov, være lik 100 x 10 = 1000 W. Den resulterende verdien kan brukes til å beregne for eksempel sikringsverdien som må legges inn i enheten, eller for eksempel til å beregne strømregningen som en elektriker fra boligkontoret personlig vil bringe til deg på slutten av måned.
Og her er et annet eksempel: anta at du må finne ut verdien av motstanden i kretsen med lyspæren, hvis du vet hvor mye strøm vi vil passere gjennom denne kretsen. I følge Ohms lov er strømmen:
I = U/R
En krets bestående av en lyspære, en motstand og en strømkilde (batteri) er vist på figuren. Ved å bruke formelen ovenfor kan til og med et skolebarn beregne den nødvendige motstanden.
Hva er hva i denne formelen? La oss se nærmere på variablene.
> U pit(noen ganger også referert til som V eller E): forsyningsspenning. På grunn av det faktum at når strømmen går gjennom lyspæren, faller noe spenning på den, må mengden av dette fallet (vanligvis driftsspenningen til lyspæren, i vårt tilfelle 3,5 V) trekkes fra spenningen til strømmen. kilde. For eksempel, hvis Usup = 12 V, så U = 8,5 V, forutsatt at 3,5 V faller på pæren.
> Jeg: strømmen (målt i ampere) som skal føres gjennom lyspæren. I vårt tilfelle er det 50 mA. Siden strømmen er angitt i formelen i ampere, er 50 milliampere bare en liten del av den: 0,050 A.
> R: den nødvendige motstanden til den strømbegrensende motstanden, i ohm.
I fortsettelsen kan du sette reelle tall i formelen for å beregne motstanden i stedet for U, I og R:
R = U / I = 8,5 V / 0,050 A = 170 Ohm
Motstandsberegninger
Å beregne motstanden til en enkelt motstand i en enkel krets er ganske enkelt. Men ved å legge til andre motstander til den, parallelt eller i serie, endres også den totale motstanden til kretsen. Den totale motstanden til flere motstander koblet i serie er lik summen av de individuelle motstandene til hver av dem. For en parallellkobling er ting litt mer komplisert.
Hvorfor bør du være oppmerksom på måten komponentene er koblet til hverandre på? Det er flere grunner til dette.
> Resistansene til motstandene er bare et visst fast verdiområde. I noen kretser må motstandsverdien beregnes nøyaktig, men siden en motstand med akkurat en slik karakter kanskje ikke eksisterer i det hele tatt, må du koble flere elementer i serie eller parallelt.
> Motstander er ikke de eneste komponentene som har motstand. For eksempel har svingene på viklingen til en elektrisk motor også en viss motstand mot strøm. I mange praktiske oppgaver er det nødvendig å beregne den totale motstanden til hele kretsen.
Beregning av motstanden til seriemotstander
Formelen for å beregne den totale motstanden til motstander koblet i serie er uanstendig enkel. Du trenger bare å legge sammen alle motstandene:
Rtot = Rl + R2 + R3 + ... (så mange ganger som det er elementer)
I dette tilfellet er verdiene til Rl, R2, R3 og så videre motstandene til individuelle motstander eller andre komponenter i kretsen, og Rtot er den resulterende verdien.
Så, for eksempel, hvis det er en kjede av to motstander koblet i serie med karakterer på 1,2 og 2,2 kΩ, vil den totale motstanden til denne delen av kretsen være 3,4 kΩ.
Beregning av motstanden til parallelle motstander
Ting blir litt mer komplisert hvis du skal beregne motstanden til en krets som består av parallelle motstander. Formelen har formen:
R totalt = R1 * R2 / (R1 + R2)
der R1 og R2 er motstandene til individuelle motstander eller andre elementer i kretsen, og Rtot er den resulterende verdien. Så hvis vi tar de samme motstandene med karakterer på 1,2 og 2,2 kΩ, men koblet parallelt, får vi
776,47 = 2640000 / 3400
For å beregne den resulterende motstanden til en elektrisk krets med tre eller flere motstander, brukes følgende formel:
Kapasitetsberegninger
Formlene gitt ovenfor er også gyldige for å beregne kapasiteter, bare det motsatte. Som med motstander, kan de utvides for å romme et hvilket som helst antall komponenter i en krets.
Beregning av kapasiteten til parallelle kondensatorer
Hvis du trenger å beregne kapasitansen til en krets som består av parallelle kondensatorer, trenger du bare å legge til verdiene deres:
Vanlig = CI + C2 + CZ + ...
I denne formelen er CI, C2 og C3 kapasitansene til individuelle kondensatorer, og Ctot er summeringsverdien.
Beregning av kapasitansen til seriekondensatorer
For å beregne den totale kapasitansen til et par kondensatorer koblet i serie, brukes følgende formel:
Vanlig = C1 * C2 / (C1 + C2)
hvor C1 og C2 er kapasitansverdiene til hver av kondensatorene, og Сtot er den totale kapasitansen til kretsen
Beregning av kapasiteten til tre eller flere seriekoblede kondensatorer
Er det kondensatorer i kretsen? Mange? Det er greit: selv om de alle er koblet i serie, kan du alltid finne den resulterende kapasitansen til denne kretsen:
Så hvorfor strikke flere kondensatorer i serie på en gang når én kunne være nok? En av de logiske forklaringene på dette faktum er behovet for å få en spesifikk vurdering for kapasitansen til kretsen, som ikke har noen analog i standardspekteret. Noen ganger må du gå på en mer tornefull vei, spesielt i følsomme kretser, som radioer.
Beregning av energiligninger
Den mest brukte enheten for energimåling i praksis er kilowatt-time eller, når det gjelder elektronikk, watt-time. Du kan beregne energien som brukes av kretsen, og vite hvor lenge enheten er slått på. Formelen for beregningen er som følger:
watt-timer = P x T
I denne formelen angir bokstaven P strømforbruket, uttrykt i watt, og T - driftstiden i timer. I fysikk er det vanlig å uttrykke mengden energi som brukes i watt-sekunder, eller joule. For å beregne energi i disse enhetene deles watt-timer på 3600.
Beregning av konstant kapasitans til RC-kjeden
RC-kretser brukes ofte i elektroniske kretser for å gi tidsforsinkelser eller forlengende pulssignaler. De enkleste kjedene består av bare en motstand og en kondensator (derav opprinnelsen til begrepet RC-kjede).
Prinsippet for drift av en RC-krets er at en ladet kondensator utlades gjennom en motstand ikke umiddelbart, men over en viss tidsperiode. Jo høyere motstanden til motstanden og/eller kondensatoren er, desto lengre utlades kapasitansen. Kretsdesignere bruker ofte RC-kretser for å lage enkle timere og oscillatorer, eller for å endre bølgeformer.
Hvordan kan du beregne tidskonstanten til en RC-kjede? Siden denne kretsen består av en motstand og en kondensator, brukes motstands- og kapasitansverdier i ligningen. Typiske kondensatorer har en kapasitans i størrelsesorden mikrofarader eller enda mindre, og systemenhetene er farader, så formelen opererer med brøktall.
T = RC
I denne ligningen brukes bokstaven T for å angi tid i sekunder, R er motstand i ohm, og C er kapasitans i farad.
Anta for eksempel at du har en 2000 ohm motstand koblet til en 0,1uF kondensator. Tidskonstanten til denne kjeden vil være 0,002 s, eller 2 ms.
For å gjøre det lettere for deg i begynnelsen å konvertere ultrasmå beholdere til farader, har vi satt sammen en tabell:
Frekvens- og bølgelengdeberegninger
Frekvensen til et signal er en størrelse omvendt proporsjonal med dets bølgelengde, som vil bli sett av formlene nedenfor. Disse formlene er spesielt nyttige når du arbeider med elektronikk, for eksempel for å beregne lengden på et stykke ledning som du planlegger å bruke som antenne. I alle de følgende formlene er bølgelengden uttrykt i meter og frekvensen er i kilohertz.
Signalfrekvensberegning
La oss si at du vil studere elektronikk for å bygge din egen transceiver og chatte med andre entusiaster fra en annen del av verden på et amatørradionettverk. Frekvensene til radiobølger og deres lengder er i formlene side om side. I amatørradionettverk kan du ofte høre utsagn om at operatøren jobber med en slik og en slik bølgelengde. Slik beregner du frekvensen til et radiosignal gitt bølgelengden:
Frekvens = 300 000 / bølgelengde
Bølgelengden i denne formelen er uttrykt i millimeter, ikke føtter, arshins eller papegøyer. Frekvensen er gitt i megahertz.
Signalbølgelengdeberegning
Den samme formelen kan brukes til å beregne bølgelengden til et radiosignal hvis frekvensen er kjent:
Bølgelengde = 300 000 / Frekvens
Resultatet vil bli uttrykt i millimeter, og signalfrekvensen er angitt i megahertz.
La oss gi et eksempel på beregning. La radioamatøren snakke med vennen sin på 50 MHz (50 millioner perioder per sekund). Ved å erstatte disse tallene i formelen ovenfor får vi:
6000 millimeter = 300000/ 50 MHz
Imidlertid bruker de ofte systemenhetene for lengde - meter, derfor gjenstår det for oss å konvertere bølgelengden til en mer forståelig verdi for å fullføre beregningen. Siden det er 1000 millimeter i 1 meter, blir resultatet 6 m. Det viser seg at radioamatøren stilte inn radiostasjonen sin til en bølgelengde på 6 meter. Kul!
Hver person vet at en elektrisk strøm flyter gjennom ledningene, på grunn av hvilken et lys er på eller en enhet som bruker elektrisk energi fungerer. Det har blitt så godt etablert i hverdagen at ingen tenker på den fysiske komponenten av dette fenomenet. En person hvis faglige aktivitet ikke er relatert til fysikk, har hørt om elektrisk motstand, strømstyrke eller kraft for siste gang i forbindelse med et fysikkkurs på skolen.
Fysikk er en svært kompleks vitenskap, som ikke bare er basert på formler og beregninger, men mer på konsepter. Dette er spesielt uttalt i avsnittet "elektrisitet", som i seg selv ikke er et materiell stoff, det er umulig å "røre" eller se det, men samtidig opptar det en viktig nisje i menneskelivet.
Hva er motstandens kraft? Hva er en elektrisk krets? Hvorfor er strømmen sterk? For en person som ble uteksaminert fra skolen for lenge siden, er det flere spørsmål enn svar, og få har i det minste en generell ide om hva som faktisk skjer under isolasjonen av en elektrisk ledning.
Hvilke prosesser finner sted i ledere når strøm går gjennom dem?
Hvis et legeme som har evnen til å lede en elektrisk strøm er plassert på en slik måte at det blir en positiv pol på den ene siden og en negativ pol på den andre, så begynner det å gå en elektrisk strøm gjennom den. Strømmen er, i en veldig forenklet form, bevegelsen av negative elektroner med retningsbestemthet. I dette tilfellet blir partikler med negativ ladning tiltrukket av den positive polen. Det er på grunn av dette at det er vanlig å skille polariteten til den elektriske kretsen, som er lett å legge merke til når du kobler til batteriene, som er installert under hensyntagen til pluss og minus.
Når elektroner beveger seg møter de på sin vei atomer av et stoff, som en del av energien overføres til som følge av en kollisjon, som fører til oppvarming av kroppen, som passerer strømmen. I dette tilfellet bremser kollisjonen elektronene. Det nye elektriske feltet har evnen til å akselerere de retarderte elektronene, som igjen begynner sin bevegelse mot den positive polen. Hele denne prosessen vil være uendelig så lenge kroppen er koblet til kilden til det elektriske feltet. Det er de bevegelige elektronene som opplever feltmotstanden, mens det er en direkte sammenheng mellom antall hindringer i banen til ladede partikler og verdien av denne verdien. Motstanden til strømmen i kretsen øker med antall kollisjoner av elektroner.
Kretsmotstand - hva er det?
Det er to typer motstandsbestemmelse. Den første er basert på Ohms lov. I henhold til denne definisjonen er motstanden til en krets en numerisk verdi, definert som resultatet av å dele verdien av spenningen som skapes i lederen med styrken til strømmen som flyter gjennom den. Resistensformelen i dette tilfellet vil se slik ut:
R - motstand;
U er spenningen;
Jeg er den nåværende styrken.
Den andre definisjonen av motstandsformelen er basert på de fysiske egenskapene til det ledende materialet. Kildemotstand er også en tallverdi som indikerer kroppens evne til å omdanne elektrisk energi til varme. Motstandsformelen i Ohms for det andre tilfellet er som følger:
R = (p * l) / S, hvor
R - motstand;
p er resistiviteten;
l er lengden på lederen;
S - tverrsnittsareal.
Dessuten er begge definisjonene korrekte og har rett til å være det, men hovedsakelig i skolekurset studeres kun det første postulatet. Enhetene som bestemmer motstand - Om, er oppkalt etter forskeren som oppdaget selve eksistensen av dette fenomenet og beskrev dets natur.
Ohms lov eller hva er kraft i Ohm
En svært viktig oppdagelse for å forstå den fysiske essensen av elektrisitet er loven oppdaget av Ohm, som utleder strømstyrkens avhengighet av spenning. Loven er basert på et enkelt eksperiment. Tenk deg at det er en enkel krets som består av en vanlig lyspære og et amperemeter. Når en stor galvanisk celle legges til kretsen, kan det observeres at glødetråden til lampen ikke varmes opp og det er praktisk talt ingen strøm i nettverket. Men hvis den eksisterende galvaniske cellen erstattes med et nytt batteri eller batteri, vil lyset umiddelbart lyse og strømmen i nettverket øker. Etter å ha målt strømmen i begge ender av nettverket, kan du se at når batteriet er koblet til nettverket, øker spenningen betydelig.
Ohms lov for en del av en kjede
Fra eksperimentet følger loven formulert av Ohm, som sier at strømstyrken i et legeme som leder en elektrisk strøm øker med en økning i spenningen som tilføres endene av en krets eller leder. I dette tilfellet er strømstyrken direkte proporsjonal med spenningen og omvendt proporsjonal med motstanden. Ohms lov er et avhengig forhold der strømstyrke, motstand og spenning deltar.
Typer motstand
Fysikk skiller flere typer elektrisk motstand:
- Spesifikk. Resistivitet refererer til evnen til et metall eller annet legeme til å motstå passasje av et elektrisk legeme. En høy resistivitetsverdi vil bety at materialet er en dårlig leder;
- Trådmotstand. I dette tilfellet vil motstandsformelen i Ohms inkludere diameteren til ledningsseksjonen, den spesifikke motstanden til et bestemt metall og lengden på ledningen;
- Overflatemotstand. Denne typen brukes til å beregne resistiviteten til tynne materialer, spesielt filmer. Når det gjelder overflatemotstand, presenteres tverrsnittsdiameteren i formelen i form av overordnede dimensjoner (tykkelse, lengde, bredde).
Elektrisk motstand er et viktig konsept som gjorde det mulig å lage en motstand, hvis hovedoppgave er å kontrollere og begrense virkningen av en elektrisk strøm. Bruken av motstander reduseres til å hemme spenningsøkningen, siden denne delen er i stand til å spre varme. Også en motstand, som er en integrert del av ethvert moderne kort og krets, brukes til å skille spenningen, og senker denne karakteristikken.
