- elektrisk kvantitet, som kännetecknar egenskapen hos ett material att förhindra flöde av elektrisk ström. Beroende på typ av material kan resistansen tendera till noll - vara minimal (mil / mikro ohm - ledare, metaller), eller vara mycket stor (giga ohm - isolering, dielektrikum). Det ömsesidiga av elektriska motstånd är.
måttenhet elektriskt motstånd - Ohm... Den betecknas med bokstaven R. Motståndets beroende av ström och i en sluten krets bestäms.
Ohmmeter- anordning för direkt mätning av kretsresistans. Beroende på intervallet för det uppmätta värdet är de uppdelade i gigaohmmetrar (för stort motstånd - vid mätning av isolering) och mikro / milliohm-mätare (för små motstånd - vid mätning av transientmotstånd för kontakter, motorlindningar etc.).
Det finns ett brett utbud av ohmmetrar genom design från olika tillverkare, från elektromekaniska till mikroelektroniska. Det är värt att notera att en klassisk ohmmeter mäter den aktiva delen av motståndet (de så kallade ohm).
Varje motstånd (metall eller halvledare) i AC-kretsen har en aktiv och reaktiv komponent. Summan av aktiv och reaktans är AC impedans och beräknas med formeln:
där Z är impedansen för växelströmskretsen;
R är det aktiva motståndet för växelströmskretsen;
Xc är den kapacitiva reaktansen för växelströmskretsen; 
(C är kapacitansen, w är växelströmmens vinkelhastighet)
Xl är den induktiva reaktansen för växelströmskretsen; 
(L är induktans, w är växelströmmens vinkelhastighet).
Aktivt motstånd- detta är en del av det totala motståndet hos den elektriska kretsen, vars energi omvandlas helt till andra typer av energi (mekanisk, kemisk, termisk). En särskiljande egenskap hos den aktiva komponenten är den fullständiga förbrukningen av all elektricitet (energin återgår inte till nätverket tillbaka till nätverket), och reaktansen returnerar en del av energin tillbaka till nätverket (en negativ egenskap hos den reaktiva komponenten).
Den fysiska betydelsen av aktivt motstånd
Varje medium där elektriska laddningar passerar skapar hinder i deras väg (man tror att dessa är noderna i kristallgittret), i vilka de verkar träffa och förlora sin energi, som frigörs i form av värme.
Således uppstår ett fall (förlust av elektrisk energi), varav en del går förlorad på grund av det ledande mediets inre motstånd.
Ett numeriskt värde som kännetecknar ett materials förmåga att förhindra passage av laddningar kallas motstånd. Den mäts i ohm (ohm) och är omvänt proportionell mot elektrisk ledningsförmåga.
Olika element i Mendeleevs periodiska system har olika specifika elektriska motstånd (p), till exempel de minsta slagen. motståndet har silver (0,016 Ohm * mm2 / m), koppar (0,0175 Ohm * mm2 / m), guld (0,023) och aluminium (0,029). De används inom industrin som de grundmaterial som all elteknik och kraftteknik bygger på. Dielektrik har å andra sidan höga beats. motstånd och används för isolering.
Motståndet hos ett ledande medium kan variera avsevärt beroende på strömmens tvärsnitt, temperatur, storlek och frekvens. Dessutom har olika medier olika laddningsbärare (fria elektroner i metaller, joner i elektrolyter, "hål" i halvledare), som är de avgörande faktorerna för motståndet.
Den fysiska betydelsen av reaktans
När den appliceras, i spolar och kondensatorer, ackumuleras energi i form av magnetiska och elektriska fält, vilket tar lite tid.
Magnetiska fält i växelströmsnätverk förändras efter den ändrade rörelseriktningen för laddningar, samtidigt som de ger ytterligare motstånd.
Dessutom uppstår en stabil fas- och strömförskjutning, vilket leder till ytterligare förluster av el.
Resistivitet
Hur tar man reda på resistansen hos ett material om det inte rinner igenom det och vi inte har en ohmmeter? Det finns ett speciellt värde för detta - materialets elektriska resistivitet v
(detta är tabellvärden som bestäms empiriskt för de flesta metaller). Med hjälp av detta värde och de fysiska mängderna av materialet kan vi beräkna motståndet med hjälp av formeln:
var, sid- resistivitet (måttenheter ohm * m / mm 2);
l - ledarlängd (m);
S - tvärsnitt (mm 2).
Vi börjar publicera material i en ny rubrik "" och i dagens artikel kommer vi att prata om grundläggande begrepp, utan vilka ingen elektronisk enhet eller krets kan diskuteras. Du gissade rätt, menar jag ström, spänning och resistans😉 Dessutom kommer vi inte att kringgå lagen som bestämmer förhållandet mellan dessa kvantiteter, men jag kommer inte före oss själva, låt oss gå gradvis.
Så låt oss börja med konceptet stressar.
Spänning.
A-priory SpänningÄr energin (eller arbetet) som spenderas på att flytta en enhet positiv laddning från en punkt med låg potential till en punkt med hög potential (dvs den första punkten har en mer negativ potential än den andra). Från fysikkursen kommer vi ihåg att potentialen för ett elektrostatiskt fält är ett skalärt värde lika med förhållandet mellan den potentiella energin för en laddning i fältet och denna laddning. Låt oss ta en titt på ett litet exempel:
Ett konstant elektriskt fält verkar i rymden, vars styrka är E... Tänk på två punkter som ligger på avstånd d isär. Så spänningen mellan de två punkterna är inget annat än potentialskillnaden vid dessa punkter:
Samtidigt, glöm inte förhållandet mellan styrkan hos det elektrostatiska fältet och potentialskillnaden mellan två punkter:
Och som ett resultat får vi en formel som kopplar samman spänning och spänning:
Inom elektronik, när man överväger olika kretsar, anses spänningen fortfarande vara potentialskillnaden mellan punkter. Följaktligen blir det tydligt att spänning i en krets är ett koncept som är förknippat med två punkter i en krets. Det vill säga, till exempel, "spänning i ett motstånd" är inte helt korrekt. Och om de pratar om spänning någon gång, då menar de potentialskillnaden mellan denna punkt och "Jord"... Så smidigt kom vi fram till ett annat viktigaste begrepp inom elektronikstudiet, nämligen till begreppet "Jorden"🙂 Alltså "Jord" i elektriska kretsar anses det oftast vara en punkt med nollpotential (det vill säga potentialen för denna punkt är 0).
Låt oss säga några fler ord om de enheter som hjälper till att karakterisera värdet stressar... Måttenheten är Volt (V)... Om vi tittar på definitionen av begreppet spänning kan vi lätt förstå att för att flytta en laddning av storlek 1 hänge mellan punkter som har en potentialskillnad 1 volt, är det nödvändigt att utföra arbete lika med 1 Joule... Med detta verkar allt vara klart och du kan gå vidare 😉
Och näst på tur har vi ytterligare ett koncept, nämligen nuvarande.
Ström, ström i kretsen.
Vad är elektricitet?
Låt oss tänka på vad som kommer att hända om laddade partiklar, till exempel elektroner, faller under verkan av ett elektriskt fält ... Tänk på en ledare till vilken en viss Spänning:
Från den elektriska fältstyrkans riktning ( E) kan vi dra slutsatsen att titel = "(! LANG: Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}
Där e är laddningen av en elektron.
Och eftersom elektronen är en negativt laddad partikel kommer kraftvektorn att riktas i motsatt riktning mot fältstyrkevektorns riktning. Sålunda, under kraftens verkan, får partiklarna, tillsammans med kaotisk rörelse, en riktad sådan (hastighetsvektorn V i figuren). Som ett resultat finns det elektricitet 🙂
Ström är den ordnade rörelsen av laddade partiklar under påverkan av ett elektriskt fält.
En viktig nyans är att det är allmänt accepterat att strömmen flyter från en punkt med en mer positiv potential till en punkt med en mer negativ potential, trots att elektronen rör sig i motsatt riktning.
Laddningsbärare är inte begränsade till elektroner. Till exempel, i elektrolyter och joniserade gaser, är strömflödet främst förknippat med rörelsen av joner, som är positivt laddade partiklar. Följaktligen kommer riktningen för kraftvektorn som verkar på dem (och samtidigt hastighetsvektorn) att sammanfalla med vektorns riktning E... Och i det här fallet kommer det inte att finnas någon motsägelse, eftersom strömmen kommer att flyta exakt i den riktning som partiklarna rör sig 🙂
För att uppskatta strömmen i kretsen kom de fram till ett sådant värde som strömstyrkan. Så, strömstyrka (jag) Är en storhet som kännetecknar rörelsehastigheten för en elektrisk laddning vid en punkt. Enheten för att mäta strömstyrkan är Ampere... Strömmen i ledaren är 1 Ampere om för 1 sekund laddning passerar genom ledarens tvärsnitt 1 hänge.
Vi har redan täckt begreppen ström och spänning, låt oss nu se hur dessa kvantiteter är relaterade. Och för detta måste vi studera vad det är ledarmotstånd.
Ledare/kretsresistans.
Termen " motstånd”Säger redan för sig själv 😉
Så, motståndÄr en fysikalisk storhet som kännetecknar egenskaperna hos en ledare för att förhindra ( motstå) passage av elektrisk ström.
Tänk på en kopparledare med en längd l med en tvärsnittsarea lika med S:
Motståndet hos en ledare beror på flera faktorer:
Resistivitet är ett tabellvärde.
Formeln med vilken du kan beräkna resistansen hos en ledare är följande:
För vårt fall blir det lika med 0,0175 (Ohm * kvm Mm/m)- koppars resistivitet. Låt ledarens längd vara 0,5 m, och tvärsnittsarean är 0,2 kvm mm... Sedan:
Som du redan förstått från exemplet, måttenheten motståndär en Ohm 😉
MED ledarmotstånd allt är klart, det är dags att studera förhållandet spänning, ström och resistans i kretsen.
Och här kommer den grundläggande lagen för all elektronik till vår hjälp - Ohms lag:
Strömstyrkan i kretsen är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot resistansen hos den kretssektion som avses.
Tänk på den enklaste elektriska kretsen:
Som följer av Ohms lag är spänningen och strömmen i en krets relaterade enligt följande:
Låt spänningen vara 10 V och kretsens resistans är 200 ohm. Sedan beräknas strömmen i kretsen enligt följande:
Som du kan se är allt enkelt 🙂
Det är kanske här vi kommer att avsluta dagens artikel, tack för din uppmärksamhet och vi ses snart! 🙂
En av de fysiska egenskaperna hos ett ämne är förmågan att leda elektrisk ström. Elektrisk ledningsförmåga (motstånd hos en ledare) beror på flera faktorer: längden på den elektriska kretsen, strukturella egenskaper, närvaron av fria elektroner, temperatur, ström, spänning, material och tvärsnittsarea.
Flödet av elektrisk ström genom ledaren leder till riktningsrörelse av fria elektroner. Förekomsten av fria elektroner beror på själva ämnet och tas från DI Mendeleevs tabell, nämligen från elementets elektroniska konfiguration. Elektroner börjar träffa kristallgitter element och överför energi till det senare. I detta fall uppstår en termisk effekt när strömmen verkar på ledaren.
Med denna interaktion saktar de ner, men sedan, under inverkan av ett elektriskt fält som accelererar dem, börjar de röra sig i samma hastighet. Elektroner kolliderar ett stort antal gånger. Denna process kallas ledarens motstånd.
Följaktligen är det elektriska motståndet hos en ledare en fysisk storhet som kännetecknar förhållandet mellan spänning och ström.
Vad är elektrisk resistans: ett värde som indikerar egenskapen hos en fysisk kropp att omvandla elektrisk energi till termisk energi, på grund av interaktionen mellan elektronenergi och ett ämnes kristallgitter. Genom konduktivitetens natur skiljer de sig åt:
- Ledare (kapabla att leda elektrisk ström eftersom fria elektroner finns).
- Halvledare (kan leda elektricitet, men under vissa förutsättningar).
- Dielektrikum eller isolatorer (har ett enormt motstånd, det finns inga fria elektroner, vilket gör att de inte kan leda ström).
Denna egenskap betecknas med bokstaven R och mätt i ohm (ohm)... Användningen av dessa grupper av ämnen är mycket viktig för utvecklingen av elektriska schematiska diagram av enheter.
För att till fullo förstå beroendet av R av något måste du ägna särskild uppmärksamhet åt beräkningen av detta värde.
Beräkning av elektrisk ledningsförmåga
För att beräkna R för en ledare tillämpas Ohms lag, som säger: strömmen (I) är direkt proportionell mot spänningen (U) och omvänt proportionell mot resistansen.
Formeln för att hitta konduktivitetskarakteristiken för ett material R (en konsekvens av Ohms lag för en sektion av kretsen): R = U / I.
För hela sektionen av kretsen tar denna formel följande form: R = (U / I) - Rvn, där Rvn är strömkällans inre R.
En ledares förmåga att bära en elektrisk ström beror på många faktorer: spänning, ström, längd, tvärsnittsarea och ledarmaterial, såväl som den omgivande temperaturen.
Inom elektroteknik, för beräkning och tillverkning av motstånd, beaktas också den geometriska komponenten av ledaren.
Vad motståndet beror på: på ledarens längd - l, resistivitet - p och på tvärsnittsarean (med radie r) - S = Pi * r * r.
Formel för ledare R: R = p * l / S.
Formeln visar vad som avgör resistivitet hos ledaren: R, l, S. Det finns ingen anledning att beräkna det på detta sätt, för det finns ett mycket bättre sätt. Resistivitet kan hittas i lämpliga referensböcker för varje typ av ledare (p är en fysisk mängd lika med R av ett material 1 meter långt och en tvärsnittsarea på 1 m2.
Denna formel räcker dock inte för en exakt beräkning av motståndet, därför används temperaturberoendet.
Inverkan av omgivningstemperatur
Det har bevisats att varje ämne har en resistivitet som beror på temperaturen.
För att demonstrera detta kan följande experiment utföras. Ta en spiral gjord av nikrom eller någon ledare (indikerad i diagrammet som ett motstånd), en strömkälla och en konventionell amperemeter (den kan ersättas med en glödlampa). Montera kedjan enligt diagram 1.
Schema 1 - Elektrisk krets för experimentet
Det är nödvändigt att driva konsumenten och noggrant övervaka amperemeteravläsningarna. Därefter bör du värma upp R utan att stänga av den, och amperemeteravläsningarna börjar sjunka när temperaturen stiger. Beroendet spåras enligt Ohms lag för sektionen av kretsen: I = U / R. I detta fall kan strömförsörjningens interna motstånd försummas: detta kommer inte att påverka demonstrationen av beroendet av R på temperaturen. Det följer att det finns ett temperaturberoende av R.
Den fysiska betydelsen av en ökning av värdet på R beror på effekten av temperaturen på vibrationsamplituden (ökningen) av joner i kristallgittret. Som ett resultat kolliderar elektroner oftare och detta orsakar en ökning av R.
Enligt formeln: R = p * l / S, hittar vi indikatorn att beror på temperaturen(S och l är temperaturoberoende). Det återstår p-ledare. Baserat på detta erhålls formeln för temperaturberoendet: (R - Ro) / R = a * t, där Ro vid en temperatur på 0 grader Celsius, t är omgivningstemperaturen och a är proportionalitetskoefficienten (temperaturkoefficienten ).
För metaller är "a" alltid större än noll, och för elektrolytlösningar är temperaturkoefficienten mindre än 0.
Formeln för att hitta p, som används i beräkningarna: p = (1 + a * t) * po, där po är det specifika resistansvärdet hämtat från referensboken för en viss ledare. I detta fall kan temperaturkoefficienten anses vara konstant. Effektens (P) beroende av R följer av potensformeln: P = U * I = U * U / R = I * I * R. Det specifika motståndsvärdet beror också på materialets deformationer, som bryter kristallen gitter.
När metall bearbetas i en kall miljö vid ett visst tryck uppstår plastisk deformation. I detta fall förvrängs kristallgittret och elektronflödets R ökar. I detta fall ökar också resistiviteten. Denna process är reversibel och kallas rekristallin glödgning, på grund av vilken en del av defekterna reduceras.
När drag- och tryckkrafter verkar på metallen genomgår den senare deformationer, som kallas elastiska. Resistiviteten minskar med kompression, eftersom amplituden av termiska vibrationer minskar. Riktade laddade partiklar det blir lättare att röra sig... När den sträcks, ökar resistiviteten på grund av en ökning av amplituden av termiska vibrationer.
En annan faktor som påverkar konduktiviteten är typen av ström som flyter genom ledaren.
Motstånd i nätverk med växelström beter sig något annorlunda, eftersom Ohms lag är tillämplig endast för kretsar med konstant spänning. Därför bör beräkningarna göras annorlunda.
Impedansen betecknas med bokstaven Z och består av den algebraiska summan av aktivt, kapacitivt och induktivt motstånd.
När aktiv R är ansluten till en växelströmskrets börjar en sinusformad ström flyta under påverkan av en potentialskillnad. I det här fallet ser formeln ut som: Im = Um / R, där Im och Um är amplitudvärdena för strömmen och spänningen. Resistansformeln har följande form: Im = Um / ((1 + a * t) * po * l / 2 * Pi * r * r).
Kapacitiv resistans (Xc) beror på närvaron av kondensatorer i kretsarna. Det bör noteras att en växelström passerar genom kondensatorerna och därför fungerar den som en ledare med en kapacitans.
Beräkna Xc enligt följande: Xc = 1 / (w * C), där w är vinkelfrekvensen och C är kapacitansen för en kondensator eller grupp av kondensatorer. Vinkelfrekvensen bestäms enligt följande:
- Växelströmmens frekvens mäts (vanligtvis 50 Hz).
- Multiplicerat med 6,283.
Induktivt motstånd (Xl) - innebär närvaron av induktans i kretsen (choke, relä, krets, transformator, och så vidare). Beräknas enligt följande: Xl = wL, där L är induktans och w är vinkelfrekvens. För att beräkna induktans det är nödvändigt att använda specialiserade onlineräknare eller en fysikreferensbok. Så alla värden beräknas med formlerna och det återstår bara att skriva ner Z: Z * Z = R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl).
För att bestämma slutvärdet måste du extrahera kvadratroten av uttrycket: R * R + (Xc - Xl) * (Xc - Xl). Av formlerna följer att växelströmmens frekvens spelar en stor roll, till exempel i en krets av samma design, när frekvensen ökar, ökar dess Z också. Det bör tilläggas att i kretsar med växelspänning beror Z på på följande indikatorer:
- Ledarlängder.
- Sektionsområden - S.
- Temperaturer.
- Typen av material.
- Kapaciteter.
- Induktans.
- Frekvenser.
Följaktligen har Ohms lag för en del av kedjan en helt annan form: I = U/Z... Lagen för hela kedjan ändras också.
Resistansberäkningar kräver en viss tid, därför används speciella elektriska mätinstrument för att mäta deras värden, som kallas ohmmetrar. Mätanordningen består av en visare, till vilken en strömförsörjning är seriekopplad.
Mät R alla kombinerade apparater såsom testare och multimetrar. Separata instrument för att mäta endast denna egenskap används extremt sällan (en megohmmeter för att kontrollera isoleringen av en strömkabel).
Enheten används för kontinuitet i elektriska kretsar för skador och servicebarhet av radiokomponenter, samt för kontinuitet i kabelisolering.
Vid mätning av R är det nödvändigt att helt avaktivera kretssektionen för att undvika skador på enheten. För att göra detta måste du vidta följande försiktighetsåtgärder:
I dyra multimetrar finns en kontinuitetsfunktion, duplicerad av en ljudsignal, så det finns ingen anledning att titta på instrumentets display.
Således spelar elektriskt motstånd en viktig roll inom elektroteknik. Det beror i permanenta kretsar på temperatur, strömstyrka, längd, typ av material och område tvärgående ledarens tvärsnitt... I växelströmskretsar kompletteras detta beroende med sådana kvantiteter som frekvens, kapacitans och induktans. Tack vare detta beroende är det möjligt att ändra egenskaperna hos elektricitet: spänning och ström. Ohmmeter används för att mäta resistansvärdet, som även används vid detektering av ledningsproblem, kontinuitet i olika kretsar och radiokomponenter.
God dag kära radioamatörer!
Välkommen till sajten ""
Formler utgör skelettet i vetenskapen om elektronik. Istället för att dumpa en hel massa radioelement på bordet och sedan koppla ihop dem igen, försöka ta reda på vad som kommer att födas som ett resultat, bygger erfarna specialister omedelbart nya kretsar baserade på välkända matematiska och fysiska lagar. Det är formlerna som hjälper till att bestämma de specifika värdena för klassificeringen av elektroniska komponenter och kretsarnas driftsparametrar.
Det är lika effektivt att använda formler för att modernisera färdiga kretsar. Till exempel, för att välja rätt motstånd i en krets med en glödlampa, kan du tillämpa Ohms grundläggande lag för likström (du kan läsa om det i avsnittet "Ohm's Law Ratios" direkt efter vår lyriska introduktion). Glödlampan kan alltså fås att lysa starkare eller omvänt dämpas.
Det här kapitlet kommer att ge många av fysikens grundläggande formler som förr eller senare måste hanteras i arbetet med elektronik. Några av dem har varit kända i århundraden, men vi fortsätter att använda dem framgångsrikt, som våra barnbarn kommer att använda.
Ohms lagförhållanden
Ohms lag är förhållandet mellan spänning, ström, resistans och effekt. Alla härledda formler för att beräkna vart och ett av de angivna värdena presenteras i tabellen:
I denna tabell används följande allmänt accepterade beteckningar på fysiska kvantiteter:
U- spänning (V),
jag- ström (A),
R- Effekt, W),
R- motstånd (Ohm),
Låt oss öva med följande exempel: anta att du behöver hitta kraften i kretsen. Det är känt att spänningen vid dess terminaler är 100 V, och strömmen är 10 A. Då blir effekten enligt Ohms lag lika med 100 x 10 = 1000 W. Det resulterande värdet kan användas för att beräkna t.ex. säkringsvärdet som måste matas in i enheten, eller till exempel för att uppskatta elräkningen som en elektriker från bostadskontoret personligen kommer att ge dig i slutet av månaden .
Och här är ett annat exempel: anta att du behöver ta reda på värdet på motståndet i en krets med en glödlampa, om du vet hur mycket ström vi vill passera genom denna krets. Enligt Ohms lag är strömmen:
I = U/R
En krets bestående av en glödlampa, ett motstånd och en strömkälla (batteri) visas i figuren. Med hjälp av ovanstående formel kan även en skolbarn beräkna det nödvändiga motståndet.
Vad är vad i denna formel? Låt oss titta närmare på variablerna.
> U grop(ibland även kallad V eller E): matningsspänning. På grund av det faktum att när ström passerar genom glödlampan, sjunker en del spänning på den, måste mängden av detta fall (vanligtvis glödlampans driftsspänning, i vårt fall 3,5 V) subtraheras från strömkällans spänning . Till exempel, om Usup = 12 V, då U = 8,5 V, förutsatt att 3,5 V faller på glödlampan.
> jag: strömmen (mätt i ampere) som ska passera genom glödlampan. I vårt fall är det 50 mA. Eftersom strömmen anges i formeln i ampere, är 50 milliampere bara en liten del av den: 0,050 A.
> R: det erforderliga motståndet för det strömbegränsande motståndet, i ohm.
I fortsättningen kan du sätta reella tal i formeln för att beräkna motståndet istället för U, I och R:
R = U / I = 8,5 V / 0,050 A = 170 Ohm
Motståndsberäkningar
Att beräkna resistansen för ett motstånd i en enkel krets är ganska enkelt. Men genom att lägga till andra motstånd till den, parallellt eller i serie, ändras också kretsens totala resistans. Den totala resistansen för flera seriekopplade motstånd är lika med summan av de individuella resistanserna för var och en av dem. För en parallellkoppling är saker och ting lite mer komplicerade.
Varför ska du vara uppmärksam på hur komponenterna är kopplade till varandra? Det finns flera anledningar till detta.
> Motståndens resistanser är bara ett visst fast värdeområde. I vissa kretsar måste resistansvärdet beräknas noggrant, men eftersom ett motstånd med just ett sådant betyg kanske inte existerar alls måste man koppla flera element i serie eller parallellt.
> Motstånd är inte de enda komponenterna som har motstånd. Till exempel har varven på lindningen av en elmotor också ett visst motstånd mot ström. I många praktiska uppgifter är det nödvändigt att beräkna det totala motståndet för hela kretsen.
Beräkna resistansen för seriemotstånd
Formeln för att beräkna den totala resistansen för seriekopplade motstånd är obscent enkel. Du behöver bara lägga ihop alla motstånd:
Rtot = Rl + R2 + R3 + ... (så många gånger som det finns element)
I det här fallet är värdena Rl, R2, R3 och så vidare resistanserna för enskilda motstånd eller andra komponenter i kretsen, och Rtot är det resulterande värdet.
Så, till exempel, om det finns en kedja av två motstånd anslutna i serie med klassificeringar på 1,2 och 2,2 kOhm, kommer den totala resistansen för denna del av kretsen att vara 3,4 kOhm.
Beräkna motståndet för parallella motstånd
Saker och ting blir lite mer komplicerade om du behöver beräkna resistansen i en krets som består av parallella motstånd. Formeln har formen:
R totalt = R1 * R2 / (R1 + R2)
där R1 och R2 är resistanserna för individuella motstånd eller andra kretselement, och Rtot är det resulterande värdet. Så om vi tar samma motstånd med nominella värden på 1,2 och 2,2 kOhm, men parallellkopplade, får vi
776,47 = 2640000 / 3400
För att beräkna den resulterande resistansen för en elektrisk krets med tre eller fler motstånd, används följande formel:
Kapacitetsberäkningar
Formlerna ovan är också giltiga för beräkning av kapacitet, bara precis tvärtom. Precis som med motstånd kan de utökas för att rymma valfritt antal komponenter i en krets.
Beräkning av kapaciteten hos parallella kondensatorer
Om du behöver beräkna kapacitansen för en krets som består av parallella kondensatorer behöver du bara lägga till deras värden:
Common = CI + C2 + CZ + ...
I denna formel är CI, C2 och C3 kapacitanserna för individuella kondensatorer, och Ctot är summeringsvärdet.
Beräkning av kapacitansen för seriekondensatorer
För att beräkna den totala kapacitansen för ett par kondensatorer kopplade i serie, tillämpas följande formel:
Vanligt = C1 * C2 / (C1 + C2)
där C1 och C2 är värdena för kapacitansen för var och en av kondensatorerna, och Сtot är den totala kapacitansen för kretsen
Beräkning av kapaciteten hos tre eller flera seriekopplade kondensatorer
Finns det kondensatorer i kretsen? Många? Det är okej: även om de alla är seriekopplade kan du alltid hitta den resulterande kapacitansen för denna krets:
Så varför sticka flera kondensatorer i serie samtidigt när det kan räcka med en? En av de logiska förklaringarna till detta faktum är behovet av att få en specifik klassificering för kretsens kapacitans, som inte har någon analog i standardintervallet för klassificeringar. Ibland måste man gå på en mer taggig väg, särskilt i känsliga kretsar, som radioapparater.
Beräkning av energiekvationer
Den mest använda enheten för energimätning i praktiken är kilowattimme eller, när det gäller elektronik, wattimme. Du kan beräkna energin som förbrukas av kretsen genom att veta hur länge enheten är påslagen. Formeln för beräkningen är följande:
wattimmar = P x T
I denna formel betecknar bokstaven P strömförbrukningen, uttryckt i watt, och T är drifttiden i timmar. Inom fysiken är det vanligt att uttrycka mängden energi som förbrukas i wattsekunder, eller joule. För att beräkna energi i dessa enheter divideras wattimmar med 3600.
Beräkning av RC-kedjans konstanta kapacitans
RC-kretsar används ofta i elektroniska kretsar för att ge tidsfördröjningar eller förlängande pulssignaler. De enklaste kedjorna består av bara ett motstånd och en kondensator (därav ursprunget till termen RC-kedja).
Funktionsprincipen för RC-kretsen är att en laddad kondensator laddas ur genom ett motstånd inte omedelbart, utan under en viss tidsperiod. Ju högre resistans motståndet och/eller kondensatorn har, desto längre tid tar det att ladda ur kapacitansen. Det är mycket vanligt att kretsdesigners använder RC-kedjor för att skapa enkla timers och oscillatorer, eller för att ändra vågformer.
Hur kan du beräkna tidskonstanten för en RC-kedja? Eftersom denna krets består av ett motstånd och en kondensator används resistans- och kapacitansvärden i ekvationen. Typiska kondensatorer har en kapacitans i storleksordningen mikrofarader eller ännu mindre, och systemenheterna är farad, så formeln fungerar med bråktal.
T = RC
I denna ekvation används bokstaven T för att beteckna tid i sekunder, R är resistans i ohm och C är kapacitans i farad.
Anta till exempel att du har ett 2000 ohm motstånd anslutet till en 0,1uF kondensator. Tidskonstanten för denna kedja kommer att vara 0,002 s, eller 2 ms.
För att göra det enklare för dig till en början att konvertera ultrasmå enheter av containrar till farads, har vi sammanställt en tabell:
Frekvens- och våglängdsberäkningar
Frekvensen för en signal är en kvantitet omvänt proportionell mot dess våglängd, vilket kommer att framgå av formlerna nedan. Dessa formler är särskilt användbara när du arbetar med elektronik, till exempel för att uppskatta längden på en tråd som du planerar att använda som antenn. I alla följande formler uttrycks våglängden i meter och frekvensen i kilohertz.
Signalfrekvensberäkning
Låt oss säga att du vill studera elektronik för att bygga din egen transceiver och chatta med andra entusiaster från en annan del av världen på ett amatörradionätverk. Radiovågornas frekvenser och deras längder står sida vid sida i formlerna. I radioamatörnätverk kan man ofta höra påståenden om att operatören arbetar på en sådan och sådan våglängd. Så här beräknar du frekvensen för en radiosignal, givet våglängden:
Frekvens = 300 000 / våglängd
Våglängden i denna formel uttrycks i millimeter, inte fötter, arshins eller papegojor. Frekvensen anges i megahertz.
Signalvåglängdsberäkning
Samma formel kan användas för att beräkna våglängden för en radiosignal om dess frekvens är känd:
Våglängd = 300000 / Frekvens
Resultatet kommer att uttryckas i millimeter, och signalfrekvensen anges i megahertz.
Låt oss ge ett exempel på beräkning. Låt radioamatören prata med sin vän i 50 MHz (50 miljoner perioder per sekund). Genom att ersätta dessa siffror i formeln ovan får vi:
6000 millimeter = 300000/ 50 MHz
Men de använder ofta de systemiska längdenheterna - meter, så för att slutföra beräkningen behöver vi bara konvertera våglängden till ett mer förståeligt värde. Eftersom det är 1000 millimeter på 1 meter blir resultatet 6 m. Det visar sig att radioamatören ställde in sin radiostation till en våglängd på 6 meter. Häftigt!
Varje person vet att en elektrisk ström flyter genom ledningarna, på grund av vilken ett ljus är på eller en enhet som förbrukar elektrisk energi fungerar. Det har blivit så fast etablerat i vardagen att ingen tänker på den fysiska komponenten av detta fenomen. En person vars yrkesverksamhet inte är relaterad till fysik hörde talas om elektriskt motstånd, strömstyrka eller effekt för sista gången i samband med en skolfysikkurs.
Fysik är en mycket komplex vetenskap, som bygger inte bara på formler och beräkningar, utan i högre grad på begrepp. Detta manifesteras särskilt tydligt i avsnittet "elektricitet", som i sig inte är ett materiellt ämne, det är omöjligt att "röra" eller se det, men samtidigt upptar det en viktig nisch i mänskligt liv.
Vad är motståndets kraft? Vad är en elektrisk krets? Varför är strömmen stark? För en person som tog examen från skolan för länge sedan finns det fler frågor än svar, och få har åtminstone en allmän uppfattning om vad som faktiskt händer under isoleringen av en elektrisk tråd.
Vilka processer äger rum i ledare när ström passerar genom dem?
Om en kropp som har förmågan att leda en elektrisk ström placeras på ett sådant sätt att det blir en positiv pol på ena sidan och en negativ pol på den andra, så börjar en elektrisk ström flyta genom den. Strömmen är, i mycket förenklad form, rörelsen av negativa elektroner, som har riktning. I det här fallet attraheras partiklar med negativ laddning till den positiva polen. Det är på grund av detta att det är vanligt att särskilja den elektriska kretsens polaritet, vilket är lätt att märka när du ansluter batterierna, som är installerade med hänsyn till plus och minus.
När elektroner rör sig möter de på sin väg atomer av ett ämne, dit en del av energin överförs till följd av en kollision, vilket leder till uppvärmning av kroppen, som passerar strömmen. I det här fallet saktar kollisionen ner elektronerna. Det framkommande elektriska fältet har förmågan att återaccelerera de retarderade elektronerna, som återigen börjar sin rörelse mot den positiva polen. Hela denna process kommer att vara oändlig så länge som kroppen är ansluten till källan till det elektriska fältet. Det är de rörliga elektronerna som upplever fältresistansen, medan det finns ett direkt samband mellan antalet hinder i vägen för laddade partiklar och värdet på detta värde. Strömmens resistans i kretsen ökar med antalet kollisioner av elektroner.
Kretsresistans - vad är det?
Det finns två typer av resistansbestämning. Den första är baserad på Ohms lag. Enligt denna definition är resistansen hos en krets ett numeriskt värde, definierat som resultatet av att dividera värdet på spänningen som skapas i ledaren med styrkan på strömmen som flyter genom den. Resistansformeln i detta fall kommer att vara:
R - motstånd;
U är spänningen;
Jag är den nuvarande styrkan.
Den andra definitionen av resistansformeln är baserad på det ledande materialets fysikaliska egenskaper. Källresistans är också ett numeriskt värde som anger kroppens förmåga att omvandla elektrisk energi till värme. Resistansformeln i ohm för det andra fallet är följande:
R = (p * 1) / S, där
R - motstånd;
p är resistiviteten;
l är längden på ledaren;
S är tvärsnittsarean.
Dessutom är båda definitionerna korrekta och har rätt att vara det, men huvudsakligen i skolkursen studeras endast det första postulatet. Enheterna som bestämmer motstånd - Om, är uppkallade efter forskaren som upptäckte själva faktumet av förekomsten av detta fenomen och beskrev dess natur.
Ohms lag eller vad är makt i Ohm
En mycket viktig upptäckt för att förstå den fysiska essensen av elektricitet är lagen upptäckt av Ohm, som härleder strömstyrkans beroende av spänning. Lagen bygger på ett enkelt experiment. Föreställ dig att det finns en enkel krets som består av en vanlig glödlampa och en amperemeter. När en stor galvanisk cell läggs till kretsen kan det observeras att lampans glödtråd inte värms upp och det finns praktiskt taget ingen ström i nätverket. Men om den befintliga galvaniska cellen byts ut mot ett nytt batteri eller batteri kommer ljuset omedelbart att tändas och strömmen i nätet ökar. Efter att ha mätt strömmen i båda ändarna av nätverket kan du se att när batteriet är anslutet till nätverket ökar spänningen avsevärt.
Ohms lag för en del av en kedja
Från experimentet följer lagen formulerad av Ohm, som säger att strömstyrkan i en kropp som leder en elektrisk ström ökar med en ökning av spänningen som tillförs ändarna av en krets eller ledare. I detta fall är strömstyrkan direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot resistansen. Ohms lag är ett beroendesamband där strömstyrka, resistans och spänning deltar.
Typer av motstånd
Fysiken särskiljer flera typer av elektriskt motstånd:
- Specifika. Resistivitet hänvisar till förmågan hos en metall eller annan kropp att motstå passage av en elektrisk kropp. Ett högt resistivitetsvärde kommer att innebära att materialet är en dålig ledare;
- Trådmotstånd. I detta fall kommer motståndsformeln i Ohms att inkludera diametern på trådtvärsnittet, det specifika motståndet för en viss metall och längden på tråden;
- Ytmotstånd. Denna typ används för att beräkna resistiviteten hos tunna material, i synnerhet filmer. När det gäller ytmotstånd presenteras tvärsnittsdiametern i formeln i form av övergripande dimensioner (tjocklek, längd, bredd).
Elektriskt motstånd är ett viktigt koncept som gjorde det möjligt att skapa ett motstånd, vars huvuduppgift är att kontrollera och begränsa verkan av en elektrisk ström. Användningen av resistorer reduceras till att hämma spänningsökningen, eftersom denna del kan avleda värme. Dessutom används ett motstånd, som är en integrerad del av alla moderna kort och kretsar, för att separera spänningen, vilket sänker denna egenskap.
