Погонное сопротивление: 3.5. Погонные (удельные) параметры линий

3.5. Погонные (удельные) параметры линий

Погонное
(удельное) (на единицу длины) активное
сопротивление
r_о
при частоте
50 Гц и обычно применяемых сечениях
алюминиевых или медных проводов и жил
кабелей можно принять равным погонному
омическому сопротивлению. Явление
поверхностного эффекта начинает заметно
сказываться только при сечениях порядка
500 мм².

Активное
сопротивление – это сопротивление при
протекании по проводнику переменного
тока, омическое — это сопротивление при
протекании по тому же проводнику
постоянного тока. Для сталеалюминиевых
проводов явление поверхностного эффекта
также незначительно и может не учитываться.

Значительное
влияние на активное сопротивление
оказывает температура материала
проводников, которая зависит от
температуры окружающей среды и тока
нагрузки.

Погонные
(удельные) реактивные
(индуктивные)
сопротивления фаз линий в общем случае
получаются разными. Они определяются
взаимным расположением фаз и геометрическими
параметрами. При расчетах симметрических
рабочих режимов пользуются средними
значениями (независимо от транспозиции
фаз линии).

Задания для самостоятельной работы:

1. Выбор трансформаторов.

2.
Ме­тоды определения параметров сети
при различных конструктивных исполнениях,
номи­нальных напряжениях и назначениях
в составе ЭЭС.

3.
Изучение удельных параметров проводов
ЛЭП, кабельных линий, а именно воздействия
на них температуры окружающей среды.

4.
Составление принципиальной электрической
схемы сети: генератор-двухобмоточный
трансформатор-линия- двухобмоточный
трансформатор-нагрузка.

Лекция
4. Схемы
замещения ЛЭП. Определение параметров
схемы замещения ЛЭП.

1. Схемы замещений лэп для напряжений 35-220 кВ

Линия
электрической сети теоретически
рассматривается состоящей из бесконечно
большого количества равномерно
распределенных вдоль нее активных и
реактивных сопротивлений и проводимостей.

Точный
учет влияния распределенных сопротивлений
и проводимостей сложен и необходим при
расчетах очень длинных линий, которые
в этом курсе не рассматривается.

На
практике ограничиваются упрощенными
методами расчета, рассматривая линию
с сосредоточенными активными и реактивными
сопротивлениями и проводимостями.

Для
проведения расчетов принимают упрощенные
схемы замещения
линии, а
именно: П-образную схему замещения,
состоящую из последовательно соединенных
активного (r_л)
и реактивного (x_л)
сопротивлений. Активная (g_л)
и реактивная (емкостная) (b_л)
проводимости включены в начале и конце
линии по 1/2.

Рис.
4.1. П-образная схема замещения характерна
для воздушных
ЛЭП напряжением 110-220
кВ длиной до 300-400 км.

2. Активное и реактивное сопротивления линий. Расщепление проводов

Активное
сопротивление определяется по формуле

,

где
r_о
– удельное сопротивление Ом/км при t^о
провода + 20^о
,

l
– длина линии, км

Активное
сопротивление проводов и кабелей при
частоте 50 Гц обычно примерно равно
омическому сопротивлению. Не учитывается
явление поверхностного эффекта.

Удельное
активное сопротивление r_о
для сталеалюминиевых и других проводов
из цветных металлов определяется по
таблицам в зависимости от поперечного
сечения.

Для
стальных проводов нельзя пренебрегать
поверхностным эффектом. Для них r_о
зависит от сечения и протекающего тока
и находится по таблицам.

При
температуре провода, отличной от 20^о
С сопротивление линии уточняется по
соответствующим формулам.

Реактивное
сопротивление
определяется:

,

где

x_о
— удельное реактивное сопротивление
Ом/км. Удельные индуктивные сопротивления
фаз ВЛ в общем случае различны (об этом
уже говорилось).

При
расчетах симметричных режимов используют
средние значения x_о
:

(1),

где
r_пр
— радиус провода, см;

Д_ср
— среднегеометрическое расстояние между
фазами, см, определяется следующим
выражением:

,

Где
Д_ав,
Д_вс,
Д_са
— расстояния между проводами соответствующих
фаз А, В, С.

Например,
при расположении фаз по углам
равностороннего треугольника со сторонойД,
среднегеометрическое расстояние равно
Д.

Д_ав=Д_вс=Д_ас=Д

При
расположении проводов ЛЭП в горизонтальном
положении:

Д_ав=Д_вс=Д

Д_ас=2Д

При
размещении параллельных цепей на
двухцепных опорах потокосцепление
каждого фазного провода определяется
токами обеих цепей. Изменение Х₀
из-за влияния второй цепи зависит от
расстояния между цепями. Отличие Х₀
одной цепи при учете и без учета влияния
второй цепи не превышает 5-6% и не
учитывается в практических расчетах.

В
линиях электропередач при
(иногда и при напряжении 110 и 220 кВ) провод
каждой фазы расщепляется на несколько
проводов.

Рис.
4.2. Пример участка ВЛ с расщеплением
провода одной фазы на три провода:
подвешивают одновременно несколько
проводов на фазу.

Это
соответствует увеличению эквивалентного
радиуса. В выражении для Х₀:

(1)

вместо
r_пр
используется

,

где
r_эк
— эквивалентный радиус провода, см;

а_ср
— среднегеометрическое расстояние
между проводами одной фазы, см;

n_ф—
число проводов в одной фазе.

Для
линии с расщепленными проводами последнее
слагаемое в формуле 1 уменьшается в n_ф
раз, т.е. имеет вид
.

Удельное
активное сопротивление фазы линии с
расщепленными проводами определяются
так : r₀=
r_0пр
/ n_ф
,

Где
r_0пр
— удельное сопротивление провода данного
сечения, определенное по справочным
таблицам. Для сталеалюминиевых
проводов Х₀
определяется по справочным таблицам,
в зависимости от сечения, для стальных
в зависимости от сечения и тока.

Погонное сопротивление — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Погонное сопротивление

Cтраница 1

Погонное сопротивление потерь коаксиальной линии зависит от частоты.
 [2]

Погонное сопротивление по постоянному току скрученной пары зависит от диаметра сечения центрального проводника и составляет в среднем 15 — 20 Ом на 1 км. Амплитуды напряжения или тока сигнала, передаваемого по скрученной паре, определяются в основном уровнем излучаемых парой помех в окружающую среду. Предельные значения напряжения и тока определяются пробивными свойствами диэлектрика и могут составлять единицы киловольт. Масса моноканала на скрученной паре проводников меньше массы коаксиального кабеля и составляет 4 — 5 кг на 1 км. Износоустойчивость средняя и меняется в зависимости от условий эксплуатации от 2 до 6 лет.
 [3]

Погонное сопротивление вычисляют как омическое сопротивление внутреннего и внешнего проводника на единицу длины. Погонная утечка из-за высокого сопротивления диэлектрика крайне мала.
 [4]

Фн и Фн — погонные сопротивления на несовершенство, определяемые в соответствии с рекомендациями, изложенными в § 4, 5 и 6 гл.
 [5]

R представляет собой сумму погонных сопротивлений всех токопроводящих поверхностей, включая и экранирующую оболочку.
 [6]

При параллельном соединении п проводов погонное сопротивление уменьшается в п раз.
 [7]

При параллельном соединении п проводов погонное сопротивление системы падает в п раз.
 [8]

Четырехзондовым методом может быть измерено и погонное сопротивление полосок гм, нанесенных на высокоомную подложку.
 [9]

Промежуточные скрепления для бесстыкового пути должны обеспечивать погонное сопротивление продольному перемещению рельсовой нити 25 — 30 кГ / см и допускать возможность быстрой разрядки напряжений. Этому требованию удовлетворяют скрепления раздельного типа с пружинными или жесткими клеммами.
 [11]

Коэффициент преобразования t Rlh растет с увеличением погонного сопротивления терморезистора и его температурного коэффициента сопротивления. Коэффициент преобразования увеличивается также с ростом температуры t сухого преобразователя ( так как при этом увеличивается разность t2 — ti), однако чрезмерное повышение температуры сухого преобразователя недопустимо из-за опасности нарушения режима теплоотдачи, повреждения терморезистора и подогрева контролируемой жидкости. Основной областью применения термокондуктометрических уровнемеров является криогенная техника, где они используются для измерения уровня сжиженных газов.
 [12]

Определить погонную индуктивность LI, коэффициент фазы а, погонное сопротивление RI, скорость фазы волны в кабеле и и длину волны в кабеле) л, если генератор дает частоту / 45 Мгц.
 [13]

При одинаковом сечении проводов или кабелей на всех т участках сети погонные сопротивления г и х одинаковы.
 [14]

Страницы:  

   1

   2

   3

погонное сопротивление — это… Что такое погонное сопротивление?

погонное сопротивление

adj

1) eng. Widerstand je Längeneinheit

2) electr. Widerstandsbelag

Универсальный русско-немецкий словарь.
Академик.ру.
2011.

• погонное орудие
• погонные потери

Смотреть что такое «погонное сопротивление» в других словарях:

• погонное сопротивление — ilginė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resistance per unit lenght vok. Widerstand je Längeneinheit, m rus. погонное сопротивление, n pranc. résistance linéique, f …   Fizikos terminų žodynas

• активное сопротивление — Параметр пассивного двухполюсника, равный отношению активной мощности, поглощаемой в этом двухполюснике, к квадрату действующего значения электрического тока через этот двухполюсник. [ГОСТ Р 52002 2003] (активное) сопротивление Величина,… …   Справочник технического переводчика

• американский сортамент проводов — Американская система классификации кабелей, в которой чем больше условный номер изделия, тем меньше диаметр проводника. В телекоммуникационных сетях, как правило, используются провода калибров 22AWG, 24AWG и 26AWG (табл. А 4). [Л.М. Невдяев.… …   Справочник технического переводчика

• американский сортамент проводов — Американская система классификации кабелей, в которой чем больше условный номер изделия, тем меньше диаметр проводника. В телекоммуникационных сетях, как правило, используются провода калибров 22AWG, 24AWG и 26AWG (табл. А 4). [Л.М. Невдяев.… …   Справочник технического переводчика

• ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ — (длинные линии), многопроводные системы, состоящие из параллельных проводников, вдоль к рых могут распространяться эл. магн. волны. Поперечные размеры таких систем малы по сравнению с продольными, а часто и по сравнению с длиной волны l (отсюда… …   Физическая энциклопедия

• Длинная линия — Содержание 1 Дифференциальные уравнения длинной линии 1.1 Первичные параметры …   Википедия

• Widerstand je Längeneinheit — ilginė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resistance per unit lenght vok. Widerstand je Längeneinheit, m rus. погонное сопротивление, n pranc. résistance linéique, f …   Fizikos terminų žodynas

• ilginė varža — statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resistance per unit lenght vok. Widerstand je Längeneinheit, m rus. погонное сопротивление, n pranc. résistance linéique, f …   Fizikos terminų žodynas

• resistance per unit lenght — ilginė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resistance per unit lenght vok. Widerstand je Längeneinheit, m rus. погонное сопротивление, n pranc. résistance linéique, f …   Fizikos terminų žodynas

• résistance linéique — ilginė varža statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. resistance per unit lenght vok. Widerstand je Längeneinheit, m rus. погонное сопротивление, n pranc. résistance linéique, f …   Fizikos terminų žodynas

• Микрополосковая линия — Циркулятор устройство СВЧ выполненное с использованием микрополосковой технологии Микрополосковая линия несимметричная полосковая линия передачи СВЧ, для передачи электромагнитных волн в воздушной или, как правило, в диэлектрической среде, вдоль… …   Википедия

Зависимость сопротивления шлейфа кабеля от его длины. АТС-Телеком

Для передачи двоичной информации с помощью HDSL, SDSL, ADSL модемов используют симметричные пары отечественных городских многопарных кабелей связи (абонентских, межстанционных соединительных) типа Т,ТГ,ТБ,ТБГ,ТПП и т.д. с воздушно-бумажной, полиэтиленовой или стирофлексной изоляцией жил. В руководствах по применению модемов обычно указывается максимальная длина кабельной пары при заданном типе кабеля и диаметре жилы в паре, при которых потенциально могут быть достигнуты паспортные скорости работы для конкретного изделия.

Традиционно простым методом оценки длины трассы кабельной пары и тем самым предполагаемой скорости работы является натурное измерение обычным омметром (тестером) сопротивления шлейфа кабельной пары на постоянном токе.

В таблице приведены расчеты, выполненные на основании нормативной справочной информация для отечественных городских кабелей связи (БрискерА.С. и др. «Городские кабели связи», Справочник, Москва,»РиС»,1984г.)

Погонное сопротивление слабо зависит от типа кабеля, а определяется только диаметром жилы в паре.

Приведенные в таблице данные относятся к случаю, когда по всей длине трассы используется только заданный диаметр жилы в паре.

Стандартное погонное сопротивление жил симметричных кабелей связи зарубежного производства несколько отличаются от отечественных:

США

Германия

ВНИМАНИЕ:

• Необходимо помнить, что реальная кабельная пара по трассе может состоять из участков с различным диаметром жил.
• Достижимые дальность, скорость и качество связи зависят не только от диаметра жил пары, но и от:
  • реальных типов кабелей, составляющих участки кабельной трассы, и, следовательно, от реальной сквозной ( из конца в конец) амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик кабельной пары в необходимом диапазоне частот;
  • реальной помеховой обстановки и, в частности, влияния сигналов соседних пар на данную пару на ближнем (NEXT-Near End Crosstalk) и дальнем (FEXT-Far End Crosstalk) концах, т.е переходного затухания между парами кабелей, составляющих трассу, в рабочем диапазоне частот на ближнем и дальних концах ;
  • мощности флюктуационных тепловых шумов и реальных внешних помех (например, от городского электрического транспорта, коммутационного оборудования АТС и т.п. )

Определенное представление о частотных характеристиках симметричной пары массовых отечественных кабелей типа T дает рисунок.

На рисунке представлены частотные зависимости километрических параметров пары в кабеле типа T:

• характеристическое сопротивление (импеданс) Ом/км
• рабочее затухание дБ/км
• коэффициэнт фазы рад/км

Рекомендованные статьи

Часто приходится слышать вопрос от людей, интересующихся покупкой мини-АТС — «Что такое системный телефон, зачем он нужен и нельзя ли обойтись без него?». Часто также встречается заблуждение, что системный телефон нужен только для программирования АТС, ну или в крайнем случае для секретаря, чтобы она могла с него переключать звонки. По сравнению с обычными аналоговыми аппаратами, системные телефоны обладают целым рядом преимуществ, что делает их установку на рабочих местах экономически выгодной, за счет повышения производительности и эффективности работы сотрудников.
Читать дальше

У многих современных компаний имеются удаленные филиалы и подразделения. По статистике 70% всех соединений филиалов приходится на головной офис. При этом занимаются внешние линии, ограничивая поступление входящих звонков, кроме того приходится оплачивать исходящий трафик. В связи с этим возникает проблема связи головного офиса со своими филиалами, а также создания собственной сети, объединившей бы все подразделения компании в единое целое. Имеется множество способов решения данной проблемы. Рассмотрим некоторые из них:
Читать дальше

Современные АТС предоставляют функции, обеспечивающие совместную работу мобильных телефонов с мини-АТС, причем эти функции выполняются так, как будто пользователь мобильного телефона является внутренним абонентом УАТС. Это позволит достичь истинной мобильности в Вашей работе и будет особенно полезно в таких сферах деятельности как агентства недвижимости, страховые компании, юридические фирмы, службы доставки, строительный бизнес.
Читать дальше

Зачастую при открытии филиала или дополнительного офиса, у компаний возникают проблемы с подключением телефонных линий. Причины могут быть разные — нет возможности провести телефон из-за отстутствия кабеля или отстутствия в нем свободных пар, в данном конкретном месте присутствует только один оператор связи и его тарифы непомерно высоки из-за подобного монополизма и т.д.
Читать дальше

Качественное решение по монтажу мини-АТС в 19” стойку или телекоммуникационный шкаф. Коммутация станционной и абонентской проводки выполняется на патч-панелях, которые соединяются между собой патч-кордами. Дальнейшее обслуживание кабельногй сети (при переезде сотрудников или добавлении новых линий) сводится к простому «перетыканию» патч-кордов.
Читать дальше

Блог «Офис на связи»

Справочник AWG

Справочник AWG

В справочнике приведена информация по стандарту AWG — американскому калибру проводов. По таблицам справочника вы сможете определить харктеристики проводов, имеющих маркировку AWG — диаметр провода, его сечение, погонное сопротивление и вес.

Измерения с помощью моста Уитстона

С помощью моста Уитстона при постоянном токе измеряют сопротивление витой пары (шлейфа) (рис. 5), сопротивление изоляции жил пары (рис. 6), сопротивление изоляции между жилами и экраном (рис. 7).

Рис. 5.

Рис. 6.

Рис. 7.

Значения упомянутых параметров используются для диагностики кабельных линий с помощью специальных приборов – измерительных мостов. Локализация же неисправностей требует определения места повреждения на кабельной линии.

При помощи моста постоянного тока несложно вычислить расстояние до места повреждения. Зная сопротивление шлейфа Rшл и погонное сопротивление жил кабеля Rпог, можно воспользоваться формулой: Lпары = Rшл / 2Rпог, и рассчитать длину витой пары.

Погонное сопротивление медных жил определяется табличным способом по их сечению. Оно зависит не только от сечения жил, но и от их температуры. Чтобы избежать ошибки, нужно использовать значение погонного сопротивления для соответствующей температуры (особенно важно это для воздушных кабельных линий, где температура меняется в широких пределах). В простых мостах значения вводятся оператором вручную из таблиц. В более сложных приборах при помощи автоматической или полуавтоматической калибровочной процедуры определяется поправочный коэффициент по измеренному значению температуры (для чего в комплекте прибора присутствует щуп-датчик).

Длина витой пары может быть установлена также мостовым методом при переменном токе (рис. 8). В таком случае измеряемым параметром является емкость витой пары. Разделив емкость витой пары на ее погонную емкость, получим длину витой пары.

Рис. 8.

Аналогично рассмотренным выше измерениям при постоянном токе, с помощью моста Уитстона при переменном токе определяются емкость витой пары (шлейфа) и емкость каждой из жил пары относительно экрана. Длина жил может быть вычислена по их погонной емкости. Погонная емкость (нФ/км) витой пары зависит от сечения жил, типа скрутки, вида и материала изоляции и определяется табличным способом по типу кабеля.

Резкое увеличение емкости витой пары по сравнению с ее паспортным значением, как правило, свидетельствует о наличии воды в сердечнике кабеля. Для локализации повреждений этого типа применяются другие методы, прежде всего зондирование поврежденной пары с помощью рефлектометра.

Отметим, что, в отличие от сопротивления, погонная емкость слабо зависит от температуры, что существенно упрощает измерения.

Измерения при переменном токе удобно использовать для локализации обрывов жил (рис. 9). В случае экранированного кабеля это лучше всего сделать посредством измерения емкости каждой из жил относительно экрана. Зная погонную емкость жилы Cпог, длину оборванной жилы можно рассчитать по формуле Lпары = Cж-э/Cпог.

Рис. 9.

При измерении емкости жил оборванной цепи, жилы остальных цепей кабельного пучка соединяют между собой и с надежно заземленным экраном. Если результаты измерений емкости обеих жил одинаковы, то это означает, что и та и другая оборваны в одном месте. Разные значения указывают на наличие обрыва только в одной жиле, причем в той, емкость которой меньше. Расстояние до места обрыва вычисляется по формуле Lпары = Cж-э/Cпог, где Cж-э и Cпог — измеренная и погонная емкость жилы.

Рис. 10.

Очень важно помнить, что существенное влияние на результат измерений оказывают дефекты экрана кабеля (рис. 10). С помощью рассмотренной выше схемы можно определить и место обрыва экрана кабеля. Для этого экран отключают от заземления и затем с обеих сторон измеряют его емкость относительно земли. Место обрыва вычисляется исходя из отношения результатов этих измерений и длины кабеля (если она неизвестна, необходимо использовать измерения длины шлейфа жил любой пары при постоянном токе). Расстояние до обрыва устанавливается приблизительно — на основании измеренной емкости экрана и его погонной емкости (она оценивается как 0,083 от погонной емкости жилы относительно экрана).

Если кабель не экранирован, то расстояние до места обрыва можно определить, измерив емкость пары жил. Однако применение мостовой схемы Уитстона (Wheatstone) не обеспечивает достаточную точность. Впрочем, и в случае измерений при постоянном токе к схеме Уитстона для локализации неисправности прибегают редко, чаще всего предпочтение отдается мосту Муррея (Murray).

См. также:

Проверка и испытание трансформаторного масла на пробой

Как измерить электрическое сопротивление шлейфа кабеля.

В области связи шлейф представляет собой провода одной пары, которые соединены на другом конце линии, при этом сопротивление шлейфа является суммарным сопротивлением двух проводов, принадлежащих этой одной паре. Для определения шлейфа необходимо:

• скоротить две жилы кабеля;
• на другой стороне выполнить необходимые измерения;
• рассчитать длину кабеля и расстояние до места повреждения.

Получить точные результаты по измерению сопротивления шлейфа с помощью простого тестера получается не всегда, здесь необходим специальный сложный прибор – омметр, позволяющий измерить необходимое сопротивление в десятых долях Ома. Как правило, омметр используется для замеров сопротивления по постоянному току, однако многие современные электронные омметры способны использовать для этих целей переменный ток. Получение такой точности шлейфа позволяет измерить длину кабеля, а также, что является весьма востребованным, определить длину до места дефекта при коротком замыкании в линии.

 Измерение сопротивления шлейфа кабеля в зависимости от его вида и длины

Каждый отдельный вид кабеля имеет разный диаметр жил, которые, соответственно, имеют и разное погонное сопротивление. При этом также следует учитывать и тот факт, что диаметр жил не нормирован. Поэтому каждому диаметру соответствует своя норма сопротивления шлейфа. Еще одним фактором, влияющим на сопротивление шлейфа, даже при условии его измерения на одной линии, является температура микроклимата, в котором находится кабель. Как правило, нормы сопротивления приводятся для средней температуры, равной 20º С. Естественно, кабель, который проложен в грунте, имеет совсем другую температуру, а, значит, и сопротивление, что обозначается дополнительными поправками.

На данном этапе развития области связи появляются совершенно новые приборы, которые способны точно измерить сопротивление шлейфа кабеля без учета каких-либо поправок. Это стало возможным благодаря тому, что в память таких омметров уже внесены все необходимые таблицы с поправками и методы измерения, что значительно облегчает весь процесс. Работая с такими модернизированными и функциональными приборами, необходимо:

• указать характеристики кабеля;
• определить тип кабеля;
• замерить температуру;
• нажать соответствующую кнопку на устройстве;
• получить точные результаты.

Процесс измерения сопротивления шлейфа кабеля заставляет учитывать его зависимость от длины кабеля. Руководства по применению различных изделий, в которых используется кабель, обычно указывают максимальную длину кабельной пары при указанном типе кабеля, а также диаметре жилы в паре. Эти данные необходимы для определения паспортной скорости работы для каждого конкретного изделия. При измерении погонного сопротивления следует учитывать, что по шлейфу реальная кабельная пара может состоять из таких участков, у которых имеется разный диаметр жил.

Аварийное измерение сопротивления шлейфа кабеля

Особым случаем измерения сопротивления шлейфа кабеля является аварийное измерение, которое заключается не только в определении поврежденной области кабеля, но также в уточнении непосредственного места повреждения. Среди наиболее распространенных дефектов кабельных линий можно назвать повреждение изоляции между жилами, обрыв жил, разбивание пар, а также повреждение изоляции с сопутствующим обрывом жил. Самым сложным примером дефектов являются повреждения, которые приводят к понижению электрического сопротивления изоляции.

Чтобы определить характер обнаруженного повреждения следует выполнить измерение:

• омической асимметрии;
• электрического сопротивления изоляции;
• электрического сопротивления шлейфа.

Когда характер дефекта определен, переходят к выбору способа, с помощью которого будет измерено точное расстояние до непосредственного повреждения. Выбор способа измерения зависит от нескольких факторов: величина переходных сопротивлений, наличие/отсутствие исправных жил, длина кабеля, имеющиеся в распоряжении измерительные приборы.

При выборе того или иного метода измерения сопротивления шлейфа следует учитывать, что не все они способны дать достаточно точные результаты. В любом случае проверка выше указанных факторов, влияющих на погрешность измерения, сможет дать наиболее правильные результаты, которые позволят успешно устранить любой дефект, возникший на линии связи.

Линейный и нелинейный резистор | Определение | Характеристическая кривая

Для большинства проводников график зависимости тока от напряжения представляет собой прямую линию, указывающую на постоянное сопротивление (см. , рис. 1, ). Чем меньше сопротивление, тем круче наклон графика.

Определение: Резистор, поддерживающий постоянное отношение V / I, является линейным резистором.

По мере увеличения тока через резистор в резисторе выделяется больше тепла, что приводит к повышению его температуры.Это повышение температуры вызывает небольшое увеличение сопротивления большинства проводящих материалов.

Для обычных материалов проводников, таких как медь и алюминий, изменение сопротивления в диапазоне рабочих температур для большинства цепей настолько мало, что эти материалы обычно считаются линейными резисторами.

Рисунок 1 Зависимость тока от напряжения Характеристическая кривая для линейных резисторов

Как следует из названия, резисторы с проволочной обмоткой имеют металлическую проволоку, намотанную на полую фарфоровую трубку и герметизированную фарфоровым покрытием.Эти резисторы обычно изготавливаются из константана или других сплавов с почти нулевым температурным коэффициентом.

Чем больше размер резистора, тем легче он может рассеивать тепло в окружающий воздух и, следовательно, тем выше номинальная мощность.

Недорогие резисторы массового производства часто имеют сопротивление, которое на 10% и более отличается от их номинальных значений.

Хотя такие резисторы подходят для многих типов цепей, для таких приложений, как измерительные приборы, требуются резисторы с точностью до 1% или менее от номинального сопротивления.Такие прецизионные резисторы часто изготавливаются путем нанесения тонкой пленки металла или углерода на небольшой керамический цилиндр, к которому прикреплены выводы.

Пленку можно протравить для доведения сопротивления до указанного значения перед нанесением слоя изоляционного материала.

Резисторы, используемые в электронных устройствах, обычно имеют сопротивление более килом (тысячи Ом) и пропускают ток всего в несколько миллиампер.

Резистор из углеродистой композиции обычно используется, когда ток через резистор выделяет менее 2 Вт тепла.Элемент сопротивления состоит из мелко измельченного углерода, смешанного с изолирующим связующим, например фенольным, и спрессованного в цилиндрическую форму с проволочным выводом, встроенным в каждый конец. Затем резистивный элемент герметизируется пластиковой оболочкой.

Длина и ширина цилиндра, доля углерода в смеси и способ сжатия смеси для определения сопротивления.

Резисторы из углеродного состава намного дешевле, чем проволочные и пленочные резисторы, но сопротивление резистора из углеродного состава увеличивается, если температура заметно изменяется от 20 ° C, как показано на Рисунок 2 .

При умеренных колебаниях температуры сопротивление изменяется всего на несколько процентов, поэтому мы обычно можем рассматривать резисторы из углеродистой композиции как линейные резисторы.

Рисунок 2 График зависимости сопротивления от температуры углеродных резисторов

Составные резисторы также изготавливаются из керамики, состоящей из оксида олова и сурьмы, связанной стеклом. Резисторы из керамической композиции особенно полезны для схем, в которых резисторы должны выдерживать скачки напряжения или энергии.

Интегральные схемы (ИС) варьируются от простых резисторных цепей до микропроцессоров, содержащих миллионы микроскопических резисторов и транзисторов. ИС начинаются как пластина из высокоочищенного кремния.

Чистый кремний — плохой проводник, поскольку в нем мало свободных носителей заряда. Резисторы изготавливаются путем рассеивания крошечных областей кремния с точно контролируемым количеством элементов, которые поставляют свободные электроны, что делает области более проводящими.

Нелинейные резисторы

Определение: Свойство, проявляемое устройствами, сопротивление которых не изменяется равномерно при изменении напряжения или тока.

Лампа накаливания

При включении лампы накаливания температура и сопротивление ее вольфрамовой нити резко возрастают.

Раскаленная добела нить накала обычной 60-ваттной лампы на 120 В имеет сопротивление 240 Ом, но ее сопротивление при комнатной температуре составляет около 18 Ом.

Лампа накаливания представляет собой нелинейный резистор . Пусковой ток в момент включения лампы намного превышает нормальный рабочий ток:

$ \ begin {align} & Normal \ text {} I = \ frac {V} {R} = \ frac {120V } {240 \ Omega} = 0.5A \\ & Inrush \ text {} I = \ frac {V} {R} = \ frac {120V} {18 \ Omega} = 6.6A \\\ end {align} $

К счастью, масса лампы Нить накала достаточно мала, чтобы нагреться добела менее чем за миллисекунду. Следовательно, скачок тока кратковременный, как показано на Рисунок 3 .

Тем не менее, переключатели, используемые с лампами накаливания, должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать пусковой ток. Чтобы избежать больших пусковых токов, нагревательные элементы, например, в печах, обычно изготавливаются из сплава с очень малым температурным коэффициентом.

Рис. 3 Пусковой ток лампы накаливания мощностью 60 Вт

Кривая на рис. 4 показывает, как сопротивление лампы накаливания изменяется с напряжением.

Рисунок 4: Кривая вольт-амперных характеристик лампы накаливания

Термистор

Резистор с большим отрицательным температурным коэффициентом, называемый термистором , может использоваться для ограничения пусковых токов.

Обычно , такие термисторы имеют сопротивление более 100 Ом при комнатной температуре, но при протекании через них тока 1 А их сопротивление падает до менее 1 Ом через 10–15 с.

Эти термисторы содержат полупроводящие оксиды металлов с керамической связкой. Тепло, выделяемое током через резистор, разрывает ковалентные связи в оксидах металлов, создавая достаточно свободных электронов, чтобы снизить сопротивление до доли от его значения при комнатной температуре.

Маленькие термисторы используются для измерения температуры, поскольку снижение температуры менее чем на 20 ° C увеличивает их сопротивление более чем в два раза.

Рисунок 5: Кривая зависимости сопротивления термистора от температуры

Варистор

Варисторы зависят от нелинейной характеристики сопротивления кристаллов оксида цинка или карбида кремния, которые формуются в пластины с глиняной связкой .

Варисторы на основе оксида цинка (также называемые варисторами на основе оксида металла или MOV) используются для защиты чувствительной электроники от скачков напряжения.

Варисторы из карбида кремния (широко известные под торговым названием тирит) могут защищать системы высокого напряжения. Они используются в качестве грозовых разрядников на линиях электропередачи.

Температура мало влияет на сопротивление варистора. Вместо этого происходит быстрое увеличение количества носителей заряда, когда разность потенциалов на варисторе становится больше, чем пороговое значение варистора. Как показано на рис. 6 , результирующее уменьшение сопротивления таково, что ток через варистор сильно увеличивается без заметного увеличения падения напряжения на нем.

Таким образом, варистор, подключенный к источнику питания устройства, может защитить его от скачков напряжения.

Рисунок 6 Типичная характеристика варистора

Фоторезистор

Фоторезистор , фотопроводник или светозависимый резистор (LDR) содержит тонкую зигзагообразную полоску из сульфида кадмия или селенида кадмия.

Свет, падающий на полоску, разрушает валентные связи в соединении кадмия, создавая дополнительные носители заряда.

Сопротивление может составлять от сотен кОм в темноте до менее 100 Ом при ярком дневном свете. Фоторезисторы широко используются в люксметрах, схемах автоэкспозиции в камерах и контроллерах уличного освещения.

Рисунок 7: Характеристическая кривая фоторезистора

Термисторы, варисторы и фоторезисторы используют полупроводники, которые в определенных условиях становятся более проводящими. Схематические символы для этих нелинейных резисторов показаны в Таблица 1 .

Таблица 1 Условные обозначения для нелинейных резисторов

Резистор и типы резисторов

Различные типы резисторов — фиксированные, переменные, линейные и нелинейные резисторы и приложения

Сопротивление:

свойство вещества, которое препятствует прохождению электрического тока (или электричества) через него, называется Сопротивление ИЛИ Сопротивление — это способность цепи, которая противодействует току.

Слюда, стекло, резина, дерево и т. Д. — примеров резистивных материалов . Единица измерения сопротивления — ОМ (Ом) , где 1 Ом = 1 В / 1 А. который выводится из основного электрического закона Ома = V = IR.

Другие определения Ом «Ω» следующие;

Если между двумя концами проводника существует разность потенциалов в 1 вольт и ток, протекающий через него, составляет 1 ампер, то сопротивление этого проводника будет 1 Ом (Ом).OR

Если через сопротивление протекает ток 1 ампер и генерируется энергия (в виде тепла) 1 джоуль в секунду (1 Вт), то измерение этого сопротивления составляет 1 Ом.

Ом — это величина измерения сопротивления, которая производит один джоуль энергии (в виде тепла) за одну секунду, когда через него проходит один ампер тока.

Сопротивление, обратное сопротивлению, называется проводимостью.

Резистор

Резистор — это компонент или устройство, рассчитанное на известное значение сопротивления.OR,

Те компоненты и устройства, которые специально разработаны для обеспечения определенного сопротивления и используются для противодействия или ограничения электрического тока, протекающего через них, называются резисторами.

Полезная информация : Сопротивление резистора зависит от его длины (l), удельного сопротивления (ρ) и его площади поперечного сечения (a), что также известно как закон сопротивления … R = ρ (l / а) .

Символы IEEE и IEC для резисторов

Символы IEEE и IEC для различных типов резисторов.

Типы резисторов:

Резисторы

доступны в различных размерах, формах и материалах. Мы обсудим все возможные типы резисторов один за другим подробно, с плюсами, минусами и применением, как показано ниже.

Таблица / дерево различных типов резисторов.

Есть два основных типа резисторов.

• Линейные резисторы
• Нелинейные резисторы

Линейные резисторы:

Те резисторы, значения которых меняются в зависимости от приложенного напряжения и температуры, называются линейными резисторами.Другими словами, резистор, значение тока которого прямо пропорционально приложенному напряжению, называется линейным резистором.

Как правило, существует два типа резисторов с линейными свойствами.

• Постоянные резисторы
• Переменные резисторы

Постоянные резисторы

Как видно из названия, постоянный резистор — это резистор, который имеет определенное значение, и мы не можем изменить значение постоянных резисторов.

Типы постоянных резисторов.

• Резисторы из углеродного состава
• Резисторы с проволочной обмоткой
• Тонкопленочные резисторы
• Толстопленочные резисторы

Резисторы из углеродного состава

, типичные составные из карбоновых резисторов

, изготовлены из типичной смеси

или порошкообразный углерод или графит, изоляционный наполнитель или связующее на основе смолы. Соотношение изоляционного материала определяет фактическое сопротивление резистора.Изолирующий порошок (связующее) выполнен в виде стержней и на обоих концах стержня есть две металлические заглушки.

На обоих концах резистора есть два проводящих провода для упрощения подключения в цепи с помощью пайки. Пластиковое покрытие покрывает стержни с различными цветовыми кодами (напечатанными), которые обозначают значение сопротивления. Они доступны с сопротивлением от 1 Ом до 25 МОм и номинальной мощностью от Вт до 5 Вт.

Конструкция и номинальная мощность резисторов из углеродного состава.

Характеристика постоянных резисторов

Как правило, они очень дешевые и маленькие по размеру, следовательно, занимают меньше места. Они надежны и доступны с различными номинальными сопротивлениями и мощностью. Кроме того, постоянный резистор можно легко подключить к цепи и выдержать большее напряжение.

С другой стороны, они менее стабильны, что означает очень высокий температурный коэффициент. Кроме того, они создают небольшой шум по сравнению с резисторами других типов.

Резисторы с проволочной обмоткой

Резисторы с проволочной обмоткой изготавливают из изолирующего сердечника или стержня путем наматывания на резистивный провод.Проволока сопротивления обычно изготавливается из вольфрама, манганина, нихрома или никеля или никель-хромового сплава, а изолирующий сердечник изготавливается из фарфора, бакелита, бумаги для прессования или керамической глины.

Манганиновые резисторы с проволочной обмоткой очень дороги и используются с чувствительным испытательным оборудованием, например Мост Уитстона и т. Д. Они доступны в диапазоне от 2 Вт до 100 Вт и более. Сопротивление резисторов этого типа составляет от 1 Ом до 200 кОм или более, и их можно безопасно эксплуатировать при температуре до 350 ° C.

кроме того, номинальная мощность резистора с проволочной обмоткой большой мощности составляет 500 Вт, а доступное значение сопротивления этих резисторов составляет 0,1 Ом — 100 кОм.

Конструкция резисторов с проволочной обмоткой

Преимущества и недостатки резисторов с проволочной обмоткой

Резисторы с проволочной обмоткой производят меньше шума, чем резисторы из углеродистой композиции. Их работоспособность хорошо работает в условиях перегрузки. Они надежны и универсальны и могут использоваться с диапазоном частот постоянного тока и звука.Недостатком резисторов с проволочной обмоткой является то, что они дороги и не могут использоваться в высокочастотном оборудовании.

Применение резисторов с проволочной обмоткой

Резисторы с проволочной обмоткой используются там, где требуется высокая чувствительность, точное измерение и сбалансированный контроль тока, например как шунт с амперметром. Кроме того, резисторы с проволочной обмоткой обычно используются в устройствах и оборудовании с высокой номинальной мощностью, контрольно-измерительных приборах, отраслях промышленности и контрольно-измерительном оборудовании.

Тонкопленочные резисторы

В основном все тонкопленочные резисторы изготавливаются из керамического стержня с высокой сеткой и резистивного материала.Очень тонкий слой проводящего материала, нанесенный на изолирующий стержень, пластину или трубку из высококачественного керамического материала или стекла. Есть еще два типа тонкопленочных резисторов.

• Углеродистые пленочные резисторы
• Металлопленочные резисторы

Углеродные пленочные резисторы

Углеродистые пленочные резисторы

Углеродистые пленочные резисторы содержат стержень или сердечник из изоляционного материала из высококачественного керамического материала, который называется подложкой. Очень тонкий резистивный углеродный слой или пленка, наложенная вокруг стержня.Эти типы резисторов широко используются в электронных схемах из-за незначительного шума, широкого рабочего диапазона и стабильности по сравнению с твердотельными углеродными резисторами.

Конструкция углеродных пленочных резисторов и этикетки для них.

Металлопленочные резисторы

Металлопленочные резисторы аналогичны по конструкции углеродным пленочным резисторам, но главное отличие состоит в том, что они состоят из металла (или смеси оксидов металлов, хрома никеля или смеси металлов и стекла, называемого металлом). глазурь, которая используется как резистивная пленка) вместо углерода.Металлопленочные резисторы очень малы, дешевы и надежны в эксплуатации. Их температурный коэффициент очень низкий (± 2 ppm / ° C) и используется там, где важны стабильность и низкий уровень шума.

Конструкция и внутренние части металлопленочного резистора. .

Толстопленочные резисторы

Метод производства толстопленочных резисторов такой же, как и тонкопленочных резисторов, но разница в том, что вокруг толстая пленка вместо тонкой пленки или слоя резистивного материала. Вот почему они называются толстопленочными резисторами.Есть два дополнительных типа толстопленочных резисторов.

• Металлооксидные резисторы
• Пленочные резисторы из кермета
• Плавкие резисторы

Металлооксидные резисторы

Путем окисления толстой пленки хлористого оловянного стекла метод изготовления металлооксидного резистора. Эти резисторы доступны в широком диапазоне сопротивлений с высокой температурной стабильностью. Кроме того, уровень рабочего шума очень низкий и может использоваться при высоких напряжениях.

Резисторы на основе оксида кермета (сетевые резисторы)

В резисторах на основе оксида кермета внутренняя поверхность покрыта керамическими изоляционными материалами. А затем пленку или слой из углеродного или металлического сплава оборачивают вокруг резистора, а затем закрепляют в металлокерамике (которая известна как металлокерамика). Они имеют квадратную или прямоугольную форму, а выводы и контакты находятся под резисторами, что упрощает установку на печатных платах. Они обеспечивают стабильную работу при высоких температурах, поскольку их значения не меняются при изменении температуры.

Конструкция сети пленочного резистора из кермета

Плавкие резисторы

Эти типы резисторов аналогичны резисторам с проволочной обмоткой. Когда номинальная мощность цепи превышает указанное значение, этот резистор срабатывает, т.е. он размыкает или размыкает цепь. Вот почему они называются плавкими резисторами. Плавкие предохранители выполняют двойную работу: они ограничивают ток, а также могут использоваться в качестве предохранителя.

Они широко используются в телевизорах, усилителях и других дорогих электронных схемах.Обычно омическое сопротивление плавких резисторов составляет менее 10 Ом.

Переменные резисторы

Как видно из названия, те резисторы, значения которых можно изменять с помощью шкалы, ручки и винта или вручную подходящим способом. В этих типах резисторов есть скользящий рычаг, который соединен с валом, и значение сопротивления может быть изменено путем вращения рычага. Они используются в радиоприемнике для регулировки громкости и сопротивления регулировки тембра.

Ниже приведены другие типы переменных резисторов

• Потенциометры
• Реостаты
• Подстроечные резисторы

Потенциометры

Потенциометры

Потенциометры

терминал контроля уровня потенциометра напряжение в цепи.Сопротивление между двумя внешними клеммами постоянно, в то время как третья клемма соединена с подвижным контактом (Wiper), который может изменяться. Величину сопротивления можно изменить, вращая стеклоочиститель, соединенный с валом управления.

Конструкция потенциометра

Таким образом, потенциометры можно использовать в качестве делителя напряжения, и эти резисторы называются резисторами переменного состава. Они доступны до 10 МОм.

Различные типы потенциометров

Реостаты

Реостаты представляют собой двух- или трехконтактное устройство, которое используется для ограничения тока вручную или вручную.Реостаты также известны как резисторы с отводом или переменные резисторы с обмоткой .

Типы резисторов реостатов и конструкция реостата с винтовым приводом

Для изготовления реостатов они обматывают нихромовым сопротивлением керамический сердечник, а затем собирают в защитную оболочку. Металлическая полоса обернута вокруг элемента резистора, и его можно использовать в качестве потенциометра или реостата (см. Примечание ниже для разницы между реостатом и потенциометром ).

Конструкция реостата с отводами

Переменные проволочные резисторы доступны в диапазоне от 1 до 150 Ом. Доступная номинальная мощность этих резисторов составляет от 3 до 200 Вт. В то время как наиболее часто используемые реостаты в зависимости от номинальной мощности составляют от 5 до 50 Вт.

Конструкция реостата с проволочной обмоткой

Полезно знать:

В чем основное отличие потенциометра от реостата?

В принципе, между потенциометром и реостатом нет разницы.Оба являются переменными резисторами. Основное различие заключается в использовании и работе схемы, то есть для какой цели мы используем этот переменный резистор?

Например, если мы подключаем цепь между выводами резистивного элемента (где один вывод является общим концом резистивного элемента, а другой — скользящим контактом или стеклоочистителем) в качестве переменного резистора для управления током схемы, то это реостаты. .

С другой стороны, если мы сделаем то же самое, что упомянуто выше, для контроля уровня напряжения, то этот переменный резистор будет называться потенциометром.Вот и все.

Триммеры

Есть дополнительный винт с потенциометром или переменными резисторами для повышения эффективности и работы, они известны как триммеры. Величину сопротивления можно изменить, изменив положение винта на вращение с помощью небольшой отвертки.

Конструкция различных типов подстроечных резисторов и подстроечных резисторов потенциометра

Они изготовлены из углеродной композиции, углеродной пленки, металлокерамики и проволоки и доступны в диапазоне от 50 Ом до 5 мегаом.Номинальная мощность потенциометров Trimmers составляет от 1/3 до Вт.

Нелинейные резисторы

Мы знаем, что нелинейные резисторы — это те резисторы, в которых ток, протекающий через них, не изменяется в соответствии с законом Ома, а изменяется с изменением температуры или приложенного напряжения.

Кроме того, если ток, протекающий через резистор, изменяется при изменении температуры тела, такие резисторы называются термистерами. Если ток, протекающий через резистор, изменяется в зависимости от приложенного напряжения, он называется варисторами или VDR (резисторы, зависящие от напряжения).

Ниже приведены дополнительные типы нелинейных резисторов.

• Термистры
• Варистеры (VDR)
• Фоторезистор или фотопроводящая ячейка или LDR

Термистры

Термистры — это двухконтактное устройство, которое очень чувствительно к температуре. Другими словами, термистеры — это тип переменного резистора, который замечает изменение температуры. Термистры изготавливаются из кобальта, никеля, стронция и оксидов металлов марганца.Сопротивление термистора обратно пропорционально температуре, то есть сопротивление увеличивается при понижении температуры и наоборот.

Типы термисторов и их конструкция

Это означает, что термистеры имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), но есть также PTC (положительный температурный коэффициент), который изготовлен из полупроводниковых материалов на основе титаната бария, и их сопротивление увеличивается при повышении температуры.

Варистеры (VDR)

Варистеры — это резисторы, зависящие от напряжения (VDR), которые используются для устранения переходных процессов высокого напряжения.Другими словами, специальный тип переменных резисторов, используемых для защиты цепей от деструктивных скачков напряжения, называется варистерами.
Когда напряжение увеличивается (из-за освещения или неисправности линии) на подключенном чувствительном устройстве или системе, оно снижает уровень напряжения до безопасного уровня, то есть меняет уровень напряжений.

Типы варистеров

Фоторезистор или фотопроводящий элемент или LDR (светозависимые резисторы)

Фоторезистор или LDR (светозависимые резисторы) — это резистор, конечное значение сопротивления которого изменяется в зависимости от интенсивности света.Другими словами, те резисторы, значения сопротивления которых меняются при падающем на их поверхность свете, называются фоторезистором, или фотопроводящей ячейкой, или LDR (светозависимым резистором). Материал, который используется для изготовления таких резисторов, называется фотопроводниками, например сульфид кадмия, сульфид свинца и т. д.

Конструкция LDR (светозависимого резистора), фоторезистора или фотопроводящего элемента

Когда свет падает на фотопроводящие элементы (LDR или фоторезистор), то количество свободных носителей (электронов) увеличивается. пары дырок) из-за световой энергии, которые уменьшают сопротивление полупроводникового материала (т.е.е. количество световой энергии обратно пропорционально материалу полупроводника). Это означает, что фоторезисторы имеют отрицательный температурный коэффициент.

Типы фотоэлементов и резисторы LDR

SMD (технология поверхностного монтажа)

Вы можете прочитать более подробную информацию о специальных резисторах, например, резисторах SMD с методами цветовой кодировки, которые мы уже обсуждали ранее.

Применение и использование фоторезисторов / фотоэлементов или LDR

Эти типы резисторов используются в охранной сигнализации, открывателях дверей, детекторах пламени, детекторах дыма, световых счетчиках, схемах управления реле с активацией света, промышленных и коммерческих автоматическое управление уличным освещением и фотографические устройства и оборудование.

Применение резисторов

Практически оба типа резисторов (постоянный и переменный) обычно используются для следующих целей.

Используются резисторы :

• Для контроля и ограничения тока
• Для изменения электрической энергии в виде тепловой энергии
• В качестве шунта в амперметрах
• В качестве умножителя в вольтметре
• Для контроля температуры
• Для управления напряжением или падением
• В целях защиты e.грамм. Плавкие резисторы
• В лабораториях
• В бытовых электроприборах, таких как нагреватель, утюг, погружной стержень и т. Д.
• Широко используется в электронной промышленности

Полезно знать : Характеристики разных типов резисторов одинаковы для обоих переменного тока и постоянный ток, но есть разница между сопротивлением переменному и постоянному току.

Похожие сообщения:

Нелинейные резисторы — Блог пассивных компонентов

Источник: EPCI ABC of CLR, статья

онлайн-справочника.

Р 5.1 ТЕРМИСТОР NTC

В этом разделе мы опишем некоторые типы нелинейных резисторов, что означает, что они не подчиняются закону Ома. Упрощенно, материал резистора состоит из легированных гранул, содержащих различные оксиды, которые с помощью связующих были спрессованы до желаемой формы и затем спечены. Клеммы либо вставляются в корпус резистора, либо припаиваются к металлизированным поверхностям. Есть несколько типов инкапсуляции.

R 5.1.1 Конструкции

Термисторы

NTC существуют в виде стержней, дисков, шариков, покрытых лаком, эпоксидной смолой, глазурью или расплавленным стеклом, а также в виде SMD.

Рисунок R5-1. Примеры конструкции термистора.

Термисторы

SMD с низким сопротивлением имеют ряд внутренних электродов, как показано на рисунке R5-2. Пониженное сопротивление достигается за счет конструкции, которая параллельно соединяет «резистивные элементы» внутри корпуса термистора.

Рисунок R5-2. Конструкция термистора микросхемы с низким сопротивлением.

Р 5.1.2. Температурная зависимость и допуски

NTC означает отрицательный TCR (отрицательный температурный коэффициент).Температурная зависимость сильная, экспоненциальная и следует формуле

Постоянная материала A определяет сопротивление, а B — его температурную зависимость, то есть наклон кривой зависимости сопротивления от температуры. T означает температуру в Кельвинах (° C + 273). Если мы применим формулу [R5-1] к эталонной температуре T0 и общей температуре T и объединим два выражения, мы получим формулу

Константа B обычно определяется измерениями при 25 и 50 ° C.Обычно он имеет значения от 2500 до 5000. Значение немного меняется в зависимости от температуры. Следовательно, в формулах стоит символ ≈. Материал термистора сильно сжимается во время процесса спекания, что вызывает большие трудности с соблюдением допусков как для R ₂₅ , так и для значения B. Значение B указано с допусками, которые обычно составляют 5%. Контрольное значение R ₀ относится к 20 или 25 ° C и имеет допуски 5, 10 или 20%. Однако, распиливая уже спеченную стружку до близких размеров, можно значительно повысить точность.R ₂₅ допуски 0,2–1% больше не являются исключительными, равно как и допуск 1% для значения B. Результат этих наложенных допусков выглядит как на рисунках R5-3… R5-5.

Рисунок R5-3. Допуски термистора при эталонной температуре T25.

Рисунок R5-4. Эффект толерантности B.

Рисунок R5-5. Комбинированный эффект допусков R25 и B.

Для более точных применений указаны две или более точек на кривой сопротивления / температуры (сокращенно R / T curve), так называемое приложение отслеживания кривой.Тогда допуски B менее важны. Допуски такого двух- или трехточечного датчика могут быть указаны либо как отклонение сопротивления ∆R в процентах от R, либо как отклонение температуры ∆T в ° C при рассматриваемых температурах (рисунок R5-6). В последнем случае мы должны рассчитать ∆R с помощью температурного коэффициента α в формуле R5-3.

Рисунок R5-6. Пример задания альтернативного допуска с помощью так называемой кривой «бабочка».

Наклон и температурный коэффициент
Наклон кривой R / T для термистора NTC определяется значением B.Иногда также указывается температурный коэффициент a. Если мы выведем выражение в уравнении R5-1, мы получим:

По сравнению с формулой R1-4, где TCR = 1 / R x ∆R / ∆T, мы находим то же основное выражение, что и для α. Как следует из уравнения R5-3, α сильно зависит от температуры. Около 25 ° C α обычно имеет значения от –3 до –5,5% / ° C. Еще один способ указать наклон кривой R / T — использовать отношения сопротивлений. Например, сравниваются отношения R ₀ / R ₅₀ или R ₂₅ / R ₁₂₅ .Коэффициенты указаны с допусками.

R 5.1.3 Эффекты самонагрева

Самонагрев термистора NTC влияет на сопротивление. Если мы подадим напряжение на термистор, ток вначале линейно возрастет по закону Ома. Но как только внутренняя энергия генерирует ощутимое тепло, сопротивление начинает уменьшаться. Дальнейшее постепенное повышение напряжения вызывает уменьшение сопротивления, которое происходит быстрее, чем увеличивается ток. Кривая V / I начинает снижаться (Рисунки R5-7 и R5-8).

Рисунок R5-7. Эффект самонагрева на кривой V / I термистора NTC

Рисунок R5-8. Пример термистора NTC на диаграмме V / I в логарифмическом масштабе вместе с градацией мощности и сопротивления.

Пример на рисунке R5-8 помогает нам понять, как параметры V, I, P и R связаны друг с другом.

R 5.1.4

• Постоянная времени теплового охлаждения, т
• Теплоемкость, ч
• Коэффициент рассеяния, D

Еще два параметра связаны с рисунком R5-8, а именно, время и температура.Размер, форма и окружающая среда влияют на скорость изменения температуры. Мерой скорости изменения является тепловая постоянная времени t. Он указан для корпуса термистора, свободно установленного в неподвижном воздухе, в условиях нулевой мощности и определяется как время, необходимое для изменения температуры на 63,2% — точно (1-1 / e) — разницы ∆T между начальная и конечная температура тела T0 соответственно T∞ (Рисунок R5-9).

Рисунок R5 -9.Постоянная времени t термистора NTC

С обозначениями на Рисунке R7-9 можно записать температуру термистора:

t также можно вывести из двух констант материала, теплоемкости H (Дж / ° C) и коэффициента рассеяния D (мВт / ° C).

Теплоемкость описывает, сколько Джоулей (Вт) необходимо передать корпусу термистора, чтобы повысить его среднюю температуру на 1 ° C. Коэффициент рассеяния D выражается в мВт / ° C (или мВт / K) и определяется как мощность, повышающая среднюю температуру корпуса термистора на 1 ° C (или 1 K) при свободном монтаже в неподвижном воздухе.Разумеется, способность рассеивания мощности может быть увеличена с помощью вентиляторов, радиаторов или другой охлаждающей среды, например подходящей жидкости. В этом случае можно получить практическую постоянную времени. Если термистор помещен в подходящую жидкость, постоянная времени резко уменьшается. Помимо прочего, это используется при производственном контроле. Термистор погружается в ванну с точным контролем температуры и, таким образом, за очень короткое время доводится до стабильной температуры измерения.

R 5.1.5 Применение / выбор типа

Можно выделить три основные группы приложений:

1. Использована температурная зависимость сопротивления R = f (T). Тогда может быть определена температура

• либо по окрестностям
• или внутренним питанием термистора.

2. Используется временная зависимость R = f (t), т.е. используется внутренняя тепловая инерция материала.

3.Используются типичные NTC характеристики материала.

При выборе термистора необходимо учитывать следующие требования.

• Требования к окружающей среде и герметичности. Стекло, глазурь, лак / эпоксидная смола, без инкапсуляции.
• Диапазон температур.
• Форма и дизайн. Чип / SMD, стержневой, дисковый или бортовой термистор.
• Пайка, точечная сварка или склеивание.
• Эталонная температура R ₂₅ и температурный коэффициент α (-B / T2).
• Требования допусков по R ₂₅ и значение B. Это приложение R / T для сопоставления точек или отслеживания кривой?
• Рассеиваемая мощность а) без ощутимого нагрева. б) с максимальным изменением значения сопротивления.
• Тепловая постоянная времени τ.

Линеаризация R / T характеристики

Если нам нужна температурная зависимость с определенным наклоном характеристики R / T в более широком диапазоне температур, обычно трудно найти подходящую форму кривой.Однако с помощью постоянных резисторов в сочетании с термистором можно настроить кривую R / T в желаемом направлении. На рисунке R5-10 показаны некоторые примеры простых схем для этого.

Рисунок R5-10. Цепи коррекции R / T характеристики термисторов NTC.

При альтернативе c) можно получить интересное решение, задав размеры R _p в соответствии с уравнением R5-6 ниже. Результирующее параллельное сопротивление дает кривую, которая пересекает прямую в трех точках, как показано на Рисунке R5-11.

Рисунок R5-11. Линеаризация кривой R / T термистора NTC.

R 5.1.6 Виды отказа

Термисторы

часто имеют очень маленькие размеры и высокие значения сопротивления. Они чувствительны к каждому «беспорядку» в материале. Открытая часть тела — это конечная область, особенно для маленьких размеров. Если корпус не герметизирован таким образом, чтобы любые изгибы свинца механически разгружались перед входом в корпус термистора, можно легко создать небольшие трещины вокруг входа для свинца.Эти трещины изменяют сопротивление; также остается возможность для влаги и жидкостей проникать в организм.

Бусины, покрытые глазурью, и диски без покрытия с выводами, припаянными непосредственно поверх металлизированных контактных площадок, являются примерами уязвимых конструкций. Дисковые термисторы без покрытия не рекомендуется использовать в проводящих жидкостях и агрессивных газах. Спеченный материал иногда оседает в кристаллической структуре. Такие события проявляются в виде внезапных изменений сопротивления величиной от 3 до 10% и могут высвобождаться из-за тепла, изменений температуры и механических ударов.Частота отказов для необработанных партий поставки колеблется от 30 до 60%. Отверждение — это процесс пригорания, который обычно выполняется в виде термической обработки.

Термисторы с шариками, заключенные в корпус из расплавленного стекла, часто имеют небольшие размеры и соответствующие тонкие выводы, состоящие из сплавов, которые часто трудно паять. В таких случаях единственным выходом может быть точечная сварка. Осторожность. Никогда не пытайтесь подключать термисторы NTC параллельно, чтобы увеличить рассеиваемую мощность.Термистор, который на данный момент имеет наименьшее сопротивление, получит более высокую токовую нагрузку, более сильный самонагрев, большее уменьшение сопротивления, еще более высокую нагрузку по току и т. Д., Пока эффект лавины не разрушит компонент.

R 5.1.7 Надежность

Надежность термисторов NTC сегодня считается хорошей. Это зависит не в последнюю очередь от серьезных производителей, имеющих программы на основе статистического управления процессами (SPC) для производства и проверенных типовых квалификаций.Если мы определим, что компоненты обработаны при выгорании, и если мы приобретем их с герметичными уплотнениями, то есть в стеклянном или стеклянном / металлическом корпусе, надежность таких термисторов следует отнести к той же группе, что и фиксированные металлизированные пленочные резисторы.

Термисторы

SMD устраняют некоторые проблемы, связанные с выводами чувствительных выводов. Вначале были некоторые проблемы с пайкой, но сегодня их можно считать преодоленными. Теперь у нас есть компонент, который структурно напоминает керамический конденсатор микросхемы, однако с меньшим количеством источников ошибок.В стратифицированном варианте с низким сопротивлением электроды встроены в материал, и с точки зрения надежности он может быть сопоставим с гомогенным типом.

Ядерная радиация

Испытания с радиоактивным излучением в виде нейтронного, β- и γ-излучения показывают, что термисторы способны выдерживать высокие нагрузки без какого-либо влияния на характеристики.

Таблица R5-1. ТЕРМИСТОРЫ NTC

ABC CLR: Глава R Резисторы

Резисторы нелинейные

Лицензионный контент EPCI:

[1] EPCI Эксперты Европейского института пассивных компонентов оригинальные статьи
[2] Справочник по пассивным компонентам CLR от P-O.Фагерхольт *

[one_third]
см. Предыдущую страницу:

Подстроечные потенциометры

[/ one_third] [one_third]

[/ one_third] [one_third_last]

см. Следующую страницу:

[/ one_third_last]

* используется под авторским правом EPCI от CTI Corporation, США

Содержание этой страницы находится под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International License.

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Основные выводы

Ключевые моменты

• Напряжение управляет током, а сопротивление препятствует ему.

Закон

• Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
• Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
• Существуют неомические компоненты и схемы; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.

Ключевые термины

• простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
• омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле.Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием.Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда. Напомним, что хотя напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток будет увеличен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их соотношение между током и напряжением (их ВАХ) нелинейное (или неомическое). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и выброс магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Основные выводы

Ключевые моменты

• Сверхпроводимость — это сверхпроводимость. Сверхпроводимость — это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
• В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
• Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
• Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.

Ключевые термины

• высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
• критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
• сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость — это явление точно нулевого электрического сопротивления и вытеснения магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T _c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он испытывает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера — определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на текущую продолжительность жизни не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, найденная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB ₂ ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa ₂ Cu ₃ O ₇ , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Основные выводы

Ключевые моменты

• Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
• Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
• Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
• Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.

Ключевые термины

• Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление — это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
• параллельное эквивалентное сопротивление : сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), так что токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
• удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ — это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R — это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 ¹² Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 ⁵ Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 ³ Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 ⁻⁵ Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, подключенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурные зависимости удельного сопротивления и сопротивления для больших и малых изменений температуры

Основные выводы

Ключевые моменты

• При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.
• При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
• Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

Ключевые термины

• удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
• температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
• полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражается в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ ₀ — исходное удельное сопротивление, а α — температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α ₁₅ ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 · 10 ⁻³ K ⁻¹ до + 6 · 10 ⁻³ K ⁻¹ для металлов, температура которых близка к комнатной.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Отметим также, что α отрицательна для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R ₀ прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

— это температурная зависимость сопротивления объекта, где R ₀ — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Измеритель линейного сопротивления

Измеритель линейного сопротивления

Самый аналог
мультиметры способны измерять сопротивление в довольно широком диапазоне
значений, но довольно неудобны в использовании из-за обратного чтения
масштаб, который также является нелинейным.Это также может дать низкую точность из-за
сжатие шкалы, возникающее в конце высокого значения каждого диапазона.
Этот измеритель сопротивления имеет 5 диапазонов и имеет прямое линейное считывание.
шкала для каждого диапазона. Полные значения 5 диапазонов: 1K, 10K,
100 тыс., 1 млн и 10 млн соответственно, поэтому устройство способно
достаточно точные измерения от нескольких десятков Ом до десяти МОм.

Схема

Большинство измерителей сопротивления с линейной шкалой
включая настоящий дизайн, работать по принципу
если сопротивление запитано от источника постоянного тока,
напряжение, развиваемое на этом сопротивлении, пропорционально
к его стоимости.Например, если резистор 1 кОм питается от
Источник тока 1 мА по закону Ома его можно рассчитать
что на резисторе будет развиваться 1 вольт (1000
Ом деленное на 0,001 ампера = 1 вольт). Используя тот же
значения тока и сопротивления 100 Ом и 10К дают
напряжения 0,1 В (100 Ом / 0,001 А = 0,1 В)
и 10 вольт (10000 Ом / 0,001 ампера = 10 вольт).

Таким образом, напряжение, возникающее на
резистор действительно пропорционален его значению, и
вольтметр, используемый для измерения этого напряжения, на самом деле может быть
откалиброван по сопротивлению и будет иметь желаемый
линейная шкала прямого чтения. Одно небольшое осложнение:
что вольтметр не должен пропускать значительный ток или
это изменит ток, подаваемый на испытательный резистор, и
ухудшают линейность.Поэтому необходимо использовать высокий
Импедансный вольтметр цепи.

Полная принципиальная схема линейного
Измеритель сопротивления представлен на рисунке 1. Постоянная
Генератор тока основан на IC1a и Q1. R1, D1 и D2
образуют простую форму простой схемы регулятора напряжения,
который подает потенциал чуть более 1,2 В на
неинвертирующий вход IC1a.Есть 100% негатива
обратная связь с эмиттера Q1 на инвертирующий вход
IC1a, чтобы излучатель Q1s стабилизировался на том же уровне
потенциал как IC1 в качестве неинвертирующего входа. Другими словами
он стабилизируется чуть более 1,2 вольт ниже
положительный потенциал железнодорожных поставок. S3a дает 5 переключенных
сопротивления эмиттера для Q1 и, следовательно, 5 переключенных
эмиттерные токи.S3b предоставляет 5 эталонных резисторов
через T1 и T2 через S2, чтобы установить полное отклонение на
каждый диапазон с использованием VR1.

Как эмиттерный, так и коллекторный токи
транзистора с высоким коэффициентом усиления, такого как устройство BC179, используемое в
Q1 практически идентичны, это также дает 5
коммутируемые токи коллектора. Имея 5 выходных токов,
и ток уменьшается в 10 раз каждый раз, когда S3a
перемещается на один шаг по часовой стрелке, 5
получены требуемые диапазоны измерения.R2 — R6 должны быть
типы с жесткими допусками для обеспечения хорошей точности на всех
диапазоны. В секции высокоомного вольтметра используется IC1b.
со 100% отрицательной обратной связью с выхода на
инвертирующий вход так, чтобы было единичное усиление напряжения от
неинвертирующий вход к выходу. Выход IC1b
управляет простой схемой вольтметра с использованием VR1 и M1, и
первый настроен для получения правильной полной шкалы
значения сопротивления.

Устройство CA3240E, используемое для IC1, является
двойной операционный усилитель с входным каскадом MOS и выходом класса A
сцена. Это позволяет устройству работать с входами
и выходы вплоть до отрицательной шины питания
Напряжение. Это очень полезная функция во многих схемах,
в том числе существующий, так как он позволяет разовую поставку
рельс, который будет использоваться там, где двойное сбалансированное питание
иначе понадобиться.Во многих приложениях отрицательный
поставка необходима просто для того, чтобы разрешить выход
операционный усилитель, чтобы добраться до шины 0 вольт. В приложениях
этого типа устройство CA3240E обычно включает
отрицательное питание, от которого нужно отказаться.

Поскольку CA3240E имеет входной каскад MOS
для каждой секции входное сопротивление очень высокое (около
1.5 миллионов МОм!) И, очевидно, без значительного ввода
ток течет в устройство. Это вместе с
высокое качество источника постоянного тока, а
практически отсутствуют искажения через IC1b из-за
высокий уровень обратной связи делает эту схему отличной
линейность.

Без резистора, подключенного к T1 и
T2 M1 выйдет за пределы полного отклонения и
перегружен примерно на 100 или 200%.Это вряд ли
повредить счетчик, но на всякий случай
Используется двухпозиционный переключатель включения / выключения (S1). Таким образом, власть
применяется к цепи только тогда, когда испытательный резистор
подключены к агрегату, и длительные перегрузки счетчика
таким образом избежать.

Маленькая (размер PP3) 9-вольтовая батарея — это
подходящий источник питания для этого проекта, который имеет
потребление тока около 5 мА и не требует
стабилизированное предложение.

Фотографии внутри и снаружи завершенного
Измеритель линейного сопротивления.

Тренировка с линейным переменным сопротивлением — Applied Fitness Solutions

Линейное переменное сопротивление (LVR) означает, что нагрузка постепенно увеличивается по мере увеличения диапазона движений.Формы упражнений с отягощениями, в которых используется LVR, включают эспандеров, цепей и некоторых тренажеров.

Представьте себе жим штанги лежа с весом 100 фунтов на гриф. За каждое выполненное повторение перемещается 100 фунтов во всем диапазоне движения. Теперь представьте себе жим лежа с 60 фунтами веса вместе с 40 фунтами эспандеров. Внизу механизма 60 фунтов, но наверху, когда полосы сопротивления туго натянуты, есть еще 40 фунтов. Эта разница в нагрузке при каждом повторении — это отдельный стимул для тела, который может вызвать полезную адаптацию мышечной силы.

Обычные тренировки с постоянной нагрузкой (свободные веса и тренажеры) должны оставаться «мясо и картошка» вашей программы тренировок с отягощениями, но исследования показывают, что прирост силы можно получить, комбинируя LVR и тренировки с постоянной нагрузкой.

Кто может получить выгоду от LVR?

Любой, кто заинтересован в улучшении мышечной силы, может извлечь выгоду из включения форм LVR в свои тренировки. Недавние исследования показывают, что включение LVR в тренировки с отягощениями увеличивает прирост мышечной силы по сравнению с тренировками только с постоянной нагрузкой.Улучшение мышечной силы коррелирует с увеличением размера мышц, но нет данных, показывающих, что LVR способствует росту мышц по сравнению с тренировками с постоянной нагрузкой.

В одном исследовании изучались две группы молодых людей, тренирующихся с отягощениями, и проверялось, будет ли LVR в сочетании с «тренировкой с постоянной нагрузкой» влиять на силу и выходную мощность по сравнению с тренировкой только с постоянной нагрузкой. В конце семинедельного исследования группа, которая объединила LVR с тренировкой с постоянной нагрузкой, показала среднее увеличение силы на 34 фунта в приседаниях на спине, тогда как группа с тренировкой только с постоянной нагрузкой показала в среднем 14.5 фунтов улучшения силы. Группа LVR также показала увеличение силы на 14,5 фунтов в жиме лежа по сравнению с увеличением силы на 7,26 фунтов в группе тренировки только с постоянной нагрузкой. Кроме того, общая мощность группы LVR была на 52% выше, чем в группе тренировки с постоянной нагрузкой. только группа (Андерсон, 2008).

Пример тренировки, основанной на силе / росте мышц, включающей LVR и тренировку с постоянной нагрузкой, может выглядеть следующим образом:

• Приседания со штангой с лентой: 4 x 4-6
• Румынская становая тяга со штангой: 3 x 8-10
• Жим штанги со штангой на скамье: 4 x 4-6
• Жим гантелей на наклонной скамье: 3 x 8-10
• Тяга штанги с ограничением: 4 x 4-6
• Тяга вниз: 3 x 8-10
• Тяга штанги к груди: 3 x 8-10
Сгибания рук со штангой на бицепс: 3 x 6-10
• Отжимания на трицепсе с перегибами: 3 x 6-10
• Сгибания со штангой на бицепсе: 3 x 6-10

Заключение

На эту тему необходимо провести дополнительные исследования.Однако справедливо заключить, что, хотя тренировку с постоянной нагрузкой не следует уменьшать, добавление нового стимула, такого как LVR, может улучшить производительность.

http://www.strengthandconditioningresearch.com/2013/10/30/variable-resistance-hypertrophy/

http://journals.lww.com/nsca-jscr/Abstract/2008/03000/The_Effects_of_Combining_Elastic_and_. 33.aspx

«Сравнение эффектов линейной и нелинейной периодизации тренировок с отягощениями» Рафаэля М.Питта, Карла Г. С. Пинто Монтенегро и др.

Аннотация

International Journal of Exercise Science 12 (4): 666-690, 2019. Тренировка с отягощениями (RT) признана эффективным методом улучшения мышечной силы, мощности и гипертрофии; все они являются фундаментальными компонентами функционального здоровья и качества жизни. Переменные RT, такие как объем, интенсивность, плотность, интервал отдыха, продолжительность, порядок и выбор упражнений, частота тренировок и модели периодизации (т.е. линейная периодизация (LP), обратная линейная периодизация (RLP), блочная периодизация (BP) и нелинейная периодизация (NLP): волнообразная периодизация (UP) и недельная волнообразная периодизация (WUP)) используются для усиления мышечно-скелетной адаптации. Целью настоящего исследования было провести систематический обзор исследований, сравнивающих различные модели периодизации морфофункциональной способности у взрослых с разным уровнем физической активности. В период с января 2007 г. по июнь 2017 г. поиск в базах данных Ebsco, PubMed и Web of Science проводился с использованием следующих дескрипторов: RT; силовые тренировки; LP; ВВЕРХ; ежедневный UP; НЛП.Из 4337 найденных статей 11 соответствовали критериям включения. Среднее количество подходов в каждой модели RT составляло 3 ± 1 для обоих (LP и UP), среднее количество использованных повторений составляло 10 ± 5, а средний интервал отдыха между подходами составлял 2 ± 1 минуту. Среднее количество упражнений составило 7 ± 3 с продолжительностью тренировки от 45 до 90 минут. Количество подходов, повторений, интервал отдыха и интенсивность нагрузки были минимально детализированы в 12% оцениваемых статей. В заключение, программы RT, в которых использовались LP и UP, дали противоречивые результаты, что не позволяет прийти к консенсусу в настоящее время.Большинство характеристик и различий между описанными здесь исследованиями следует использовать в будущих планах экспериментов, чтобы улучшить наше понимание моделей периодизации.