Расчет сопротивления по мощности: Калькулятор сопротивления – Расчет сопротивления проводника

Расчёт реактивного сопротивления конденсатора и индуктивности. Он-лайн калькулятор сопротивлений ёмкости Xc и индуктивности Xl переменному току.

Прежде, чем мы приступим к расчётам разнообразных пассивных и активных фильтров, не плохо было бы сориентироваться в пространстве и
задуматься — а за счёт чего происходит процесс частотной фильтрации сигналов, какой неведомый зверь должен выбежать на свист царевича
после преобразования частотно-зависимыми цепями, и что это за цепи такие — частотно-зависимые?

Большая Энциклопедия Нефти и Газа учит нас, что частотно-зависимыми цепями называются электрические цепи с использованием емкостных и
резистивных элементов. Спасибо, господа нефтяники и газовики — будем знать. От себя добавлю, что индуктивные элементы в
частотно-зависимом хозяйстве также иногда пригождаются.

Для постоянного тока ни конденсаторы, ни катушки индуктивности никакого интереса не представляют. Сопротивление идеального конденсатора —
бесконечность, индуктивности — ноль. Другое дело — переменный ток, тут наши частотно-зависимые элементы, начинают приобретать
определённые значения сопротивлений, называемые реактивными сопротивлениями. Ясен пень, значения этих сопротивлений зависят от
частоты протекающего тока.
Для особо продвинутых, вымучаю из себя умную фразу — «Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление переменному току,
обусловленное передачей энергии магнитным полем в индуктивностях или электрическим полем в конденсаторах».

Графики, фазовые сдвиги, интегралы и прочие атрибуты студенческих знаний, как правило, мало кого интересуют. Если я не прав,
пусть первыми бросят в меня камень и с лёгкостью найдут необходимую информацию на других сайтах. А мы ребята весёлые, поэтому
сразу перейдём к делу и напишем всего пару формул:

Xс = 1 / 2πƒС,   Xl = 2πƒL, где

Xc — сопротивление конденсатора переменному току, а Xl — сопротивление индуктивности переменному току.

РИСУЕМ ТАБЛИЧКУ ДЛЯ РАСЧЁТА РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРА

ТО ЖЕ САМОЕ ДЛЯ РАСЧЁТА РЕАКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ

В реальной жизни конденсаторы, помимо ёмкости, обладают также собственными последовательным и параллельным сопротивлениями и
индуктивностью, а катушки индуктивности — омическим сопротивлением провода обмотки и межвитковой паразитной ёмкостью.

Нужно Вам вооружаться этими знаниями, или нет, судить не возьмусь, а вот то, что электролитические конденсаторы имеют обыкновение
иногда взрываться при превышении допустимых уровней напряжений, либо перегреве, вызванным утечками вследствие старения —
знать надо обязательно.


Делают они это, ни кем не посоветовавшись, эффектно, громко, с выделение токсичных паров электролита в виде облака из дыма,
и с лёкгостью могут выбить глаз пытливому радиолюбителю.

Так что, если не хотите превратиться в одноглазого шахматиста из Васюков, соблюдайте технику безопасности, покупайте электролиты
приличных производителей.

Мощность резистора, что это, как подобрать, как узнать

Резисторы есть в любой электрической схеме. Но в разных схемах протекают различной величины ток. Не могут же одни и те же элементы работать при 0,1 А и при 100 А. Ведь при прохождении тока сопротивление греется. Чем выше ток, тем более интенсивный нагрев. Значит, и резисторы должны быть на разную величину тока. Так и есть. Отображает их способность работать при различных токах такой параметр, как мощность резистора. На деталях покрупнее она указывается прямо на корпусе. Для мелких корпусов есть другой метод определения (см. ниже).

Содержание статьи

Что такое мощность резистора

Мощность определяется как произведение силы тока на сопротивление: P = I * R и измеряется в ваттах (закон Ома). Рассеиваемая мощность резистора — это максимальный ток, который сопротивление может выдерживать длительное время без ущерба для работоспособности. То есть, этот параметр надо выбирать для каждой схемы отдельно — по максимальному рабочему току.

Как определить мощность резистора по внешнему виду: надо знать соответствие размеров и мощностей

Физически рассеиваемая мощность резистора — это то количество тепла, которое его корпус может «отдать» в окружающую среду и не перегреться при этом до фатальных последствий. При этом, нагрев не должен слишком сильно влиять на сопротивление резистора.

Стандартный ряд мощностей резисторов и их обозначение на схемах

Обратите внимание, что резисторы одного номинала могут быть с разной мощностью рассеивания. Этот параметр зависит от технологии изготовления, материала корпуса. Есть определенный ряд мощностей и их графическое обозначение по ГОСТу.

Графическое обозначение мощности резисторов на схеме — черточки и римские цифры, нанесенные на поверхность сопротивления. Самое малое стандартное значение 0,05 Вт, самое большое — 25 Вт, но есть и более мощные. Но это уже специальная элементная база и в бытовой аппаратуре не встречается.

Как обозначаются мощность маломощных резисторов надо просто запомнить. Это косые линии на прямоугольниках, которыми обозначают сопротивления на схемах. Количество косых черточек обозначает количество четвертей дюйма. При номиналах сопротивлений от 1 Вт на изображении ставятся римские цифры: I, II, III, V, VI и т.д. Цифра эта и обозначает мощность резистора в ваттах. Тут немного проще, так как соответствие прямое.

Как определить по внешнему виду

На принципиальной схеме указана нужная мощность резистора — тут все понятно. Но как определить мощность сопротивления по внешнему виду на печатной плате? Вообще, чем больше размер корпуса, тем больше тепла он рассеивает. На достаточно крупных по размеру сопротивлениях указывается номинальное сопротивление и его мощность в ваттах.

Тут есть некоторая путаница, но не все так страшно. На отечественных сопротивлениях рядом с цифрой ставят букву В. В зарубежных ставят W. Но эти буквы есть не всегда. В импортных может стоять V или SW перед цифрой. Еще в импортных может тоже стоять буква B, а в отечественных МЛТ может не стоять ничего или буква W. Запутанная история, конечно. Но с опытом появляется хоть какая-то ясность.

Как определить мощность резистора: стоит в маркировке

А ведь есть маленькие резисторы, на которых и номинал-то с трудом помещается. В импортных он нанесен цветными полосками. Как у них узнать мощность рассеивания?

В старом ГОСТе была таблица соответствий размеров и мощностей. Резисторы отечественного производства по прежнему делают в соответствии с этой таблицей. Импортные, кстати, тоже, но они по размерам чуть меньше отечественных. Тем не менее их также можно идентифицировать. Если сомневаетесь, к какой группе отнести конкретный экземпляр, лучше считать что он имеет более низкую способность рассеивать тепло. Меньше шансов, что деталь скоро перегорит.

С размерами сопротивлений и их мощностью вроде понятно. Не все так однозначно. Есть резисторы большого размера с малой рассеивающей способностью и наоборот. Но в таких случаях, проставляют этот параметр в маркировке.

Мощность SMD-резисторов

SMD-компоненты предназначены для поверхностного монтажа и имеют миниатюрные размеры. Мощность резисторов SMD определяется по размерам. Также она есть в характеристиках, но необходимо знать серию и производителя. Таблица мощности СМД резисторов содержит наиболее часто встречающиеся номиналы.

Размеры SMD-резисторов — вот по какому признаку можно определить мощность этих элементов

В общем-то, у этого типа радиоэлементов нет другого оперативного способа определения тока, при котором они могут работать, кроме как по размерам. Можно узнать по характеристикам, но их найти не всегда просто.

Как рассчитать мощность резистора в схеме

Чтобы рассчитать мощность резисторов в схеме, кроме сопротивления (R) необходимо знать силу тока (I). На основании этих данных можно рассчитать мощность. Формула обычная: P = I² * R. Квадрат силы тока умножить на сопротивление. Силу тока подставляем в Амперах, сопротивление — в Омах.

Если номинал написан в килоомах (кОм) или мегаомах (мОм),  его переводим в Омы. Это важно, иначе будет неправильная цифра.

Схема последовательного соединения резисторов

Для примера рассмотрим схему на рисунке выше. Последовательное соединение сопротивлений характерно тем, что через каждый отдельный резистор цепи протекает одинаковый ток. Значит мощность сопротивлений будет одинаковой. Последовательно соединенные сопротивления просто суммируется: 200 Ом + 100 Ом + 51 Ом + 39 Ом = 390 Ом. Ток рассчитаем по формуле: I = U/R. Подставляем данные: I = 100 В / 390 Ом = 0,256 А.

По расчетным данным определяем суммарную мощность сопротивлений: P = 0,256² * 390 Ом = 25,549 Вт.  Аналогично рассчитывается мощность каждого из резисторов. Например, рассчитаем мощность резистора R2 на схеме. Ток мы знаем, его номинал тоже. Получаем: 0,256А² * 100 Ом = 6,55 Вт. То есть, мощность этого резистора должна быть не ниже 7 Вт. Брать с более низкой мощностью точно не стоит — быстро перегорит. Если позволяет конструктив прибора, то можно поставить резистор большей мощности, например, на 10 Вт.

Есть резисторы серии МЛТ, в которых мощность рассеивания тепла указана сразу после названия серии без каких-либо букв. В данном случае — МЛТ-2 означает, что мощность этого экземпляра 2 Вт, а номинал 6,8 кОм.

При параллельном подключении расчет аналогичен. Нужно только правильно рассчитать ток, но это тема другой статьи. А формула расчета мощности резистора от типа соединения не зависит.

Как подобрать резистор на замену

Если вам необходимо поменять резистор, брать надо либо той же мощности, либо выше. Ни в коем случае не ниже — ведь резистор и без того вышел из строя. Происходит это обычно из-за перегрева. Так что установка резистора меньшей мощности исключена. Вернее, вы его поставить можете. Но будьте готовы к тому, что скоро его снова придется менять.

Примерно определить мощность резистора можно по размерам

Если место на плате позволяет, лучше поставить деталь с большей мощностью рассеивания, чем была у заменяемой детали. Или поднять резистор той же мощности повыше (можно вообще не подрезать выводы) — чтобы охлаждение было лучше. В общем, при замене резистора, мощность берем либо ту же, либо выше на шаг.

Формула расчета сопротивления при параллельном соединении резистора

Параллельное соединение резисторов — одно из двух видов электрических соединений, когда оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов. Зачастую резисторы соединяют последовательно или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы.

Схема параллельного соединения резисторов показан на рисунке ниже. При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению:

Формула параллельного соединения резисторов

Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле:

Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно закону Ома, можно найти по формуле:

При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:

Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом.
Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:

Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.

Пример расчета №2

Найти общее сопротивление  R из трех параллельно соединенных резисторов:

Общее сопротивление R рассчитывается по формуле:

Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.

Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.

Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов

Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:

Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1).

Последовательное соединение резисторов группы 2 вычисляется как сумма сопротивлений R2 и R3:

В результате мы упрощаем схему в виде двух параллельных резисторов. Теперь общее сопротивление всей схемы можно посчитать следующим образом:

Расчет более сложных соединений резисторов можно выполнить используя законы Кирхгофа.

Ток, протекающий в цепи параллельно соединенных резисторах

Общий ток I протекающий в цепи параллельных резисторов равняется сумме отдельных токов, протекающих во всех параллельных ветвях, причем ток в отдельно взятой ветви не обязательно должен быть равен току в соседних ветвях.

Несмотря на параллельное соединение, к каждому резистору приложено одно и то же напряжение. А поскольку величина сопротивлений в параллельной цепи может быть разной, то и величина протекающего тока через каждый резистор тоже будет отличаться (по определению закона Ома).

Рассмотрим это на примере двух параллельно соединенных резисторов. Ток, который течет через каждый из резисторов ( I1 и I2 ) будет отличаться друг от друга поскольку сопротивления резисторов R1 и R2 не равны.
Однако мы знаем, что ток, который поступает в цепь в точке «А» должен выйти из цепи в точке «B» .

Первое правило Кирхгофа гласит: «Общий ток, выходящий из цепи равен току входящий в цепь».

• Таким образом, протекающий общий ток в цепи  можно определить как:
• I = I1 + I2
• Затем с помощью закона Ома можно вычислить ток, который протекает через каждый резистор:
• Ток, протекающий в R1 = U ÷ R1 = 12 ÷ 22 кОм = 0,545 мА
• Ток, протекающий в R 2 = U ÷ R2 = 12 ÷ 47 кОм = 0,255 мА
• Таким образом, общий ток будет равен:
• I = 0,545 мА + 0,255 мА = 0,8 мА
• Это также можно проверить, используя закон Ома:
• I = U ÷ R = 12 В ÷ 15 кОм = 0,8 мА (то же самое)
• где 15кОм — это общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (22 кОм и 47 кОм)
• И в завершении хочется отметить, что большинство современных резисторов маркируются цветными полосками и назначение ее можно узнать здесь.

Параллельное соединение резисторов — онлайн калькулятор

Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных параллельно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором:

Подведем итог

Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно. Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора, входящего в параллельное соединение.

Источник: http://www.joyta.ru/7362-parallelnoe-soedinenie-rezistorov/

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через все резисторы проходит один и тот же электрический ток. Чем больше элементов на данном участке электрической цепи, тем «труднее» току протекать через него. Следовательно, при последовательном соединении резисторов их общее сопротивление увеличивается, и оно равно сумме всех сопротивлений.

Напряжение при последовательном соединении

Напряжение при последовательном соединении распределяется на каждый резистор согласно закону Ома:

Т.е чем большее сопротивление резистора, тем большее напряжение на него падает.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение – это соединение, при котором резисторы соединяются между собой обоими контактами. В результате к одной точке (электрическому узлу) может быть присоединено несколько резисторов.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через каждый резистор потечет отдельный ток. Сила данного тока будет обратно пропорциональна сопротивлению резистора. В результате общая проводимость такого участка электрической цепи увеличивается, а общее сопротивление в свою очередь уменьшается.

Таким образом, при параллельном подсоединении резисторов с разным сопротивлением, общее сопротивление будет всегда меньше значения самого маленького отдельного резистора.

Формула общей проводимости при параллельном соединении резисторов:

Формула эквивалентного общего сопротивления при параллельном соединении резисторов:

Для двух одинаковых резисторов общее сопротивление будет равно половине одного отдельного резистора:

Соответственно, для n одинаковых резисторов общее сопротивление будет равно значению одного резистора, разделенного на n.

Напряжение при параллельном соединении

Напряжение между точками A и B является как общим напряжением для всего участка цепи, так и напряжением, падающим на каждый резистор в отдельности. Поэтому при параллельном соединении на все резисторы упадет одинаковое напряжение.

Электрический ток при параллельном соединении

Через каждый резистор течет ток, сила которого обратно пропорциональна сопротивлению резистора. Для того чтобы узнать какой ток течет через определенный резистор, можно воспользоваться законом Ома:

Смешанное соединение резисторов

Смешанным соединением называют участок цепи, где часть резисторов соединяются между собой последовательно, а часть параллельно. В свою очередь, смешанное соединение бывает последовательного и параллельного типов.

Общее сопротивление Rобщ

Для того чтобы посчитать общее сопротивление смешанного соединения:

• Цепь разбивают на участки с только пареллельным или только последовательным соединением.
• Вычисляют общее сопротивление для каждого отдельного участка.
• Вычисляют общее сопротивление для всей цепи смешанного соединения.

Так это будет выглядеть для схемы 1:

Также существует более быстрый способ расчета общего сопротивления для смешанного соединения. Можно, в соответствии схеме, сразу записывать формулу следующим образом:

• Если резисторы соединяются последоватеьно — складывать.
• Если резисторы соединяются параллельно — использовать условное обозначение «||».
• Подставлять формулу для параллельного соединения где стоит символ «||».

Так это будет выглядеть для схемы 1:

После подстановки формулы параллельного соединения вместо «||»:

Источник: http://hightolow.ru/resistor3.php

Параллельное соединение сопротивлений в электрической цепи. Параллельное соединение конденсаторов и катушек

Параллельное соединение электрических элементов (проводников, сопротивлений, емкостей, индуктивностей) — это такое соединение, при котором подключенные элементы цепи имеют два общих узла подключения.

Другое определение: сопротивления подключены параллельно, если они подключены одно и той же паре узлов. 

Графическое обозначение схемы параллельного соеднинения

На приведенном рисунке показана схема параллельное подключения сопротивлений R1, R2, R3, R4. Из схемы видно, что все эти четыре сопротивления имеют две общие точки (узла подключения). 

В электротехнике принято, но не строго требуется, рисовать провода горизонтально и вертикально. Поэтому эту же схему можно изобразить, как на рисунке ниже. Это тоже параллельное соединение тех же самых сопротивлений.

Формула для расчета параллельного соединения сопротивлений

При параллельном соединении обратная величина от эквивалентного сопротивления равна сумме обратных величин всех параллельно подключенных сопротивлений. Эквивалентная проводимость равна сумме всех параллельно подключенных проводимостей электрической схемы.

Для приведенной выше схемы эквивалентное сопротивление можно рассчитать по формуле:

В частном случае при подключении параллельно двух сопротивлений:

Эквивалентное сопротивление цепи определяется по формуле:

 В случае подключения «n» одинаковых сопротивлений, эквивалентное сопротивление можно рассчитать по частной формуле:

Формулы для частного рассчета вытекают из основной формулы. 

Формула для расчета параллельного соединения емкостей (конденсаторов)

При параллельном подключении емкостей (конденсаторов) эквивалентная емкость равна сумме параллельно подключенных емкостей:

Формула для расчета параллельного соединения индуктивностей

• При параллельном подключении индуктивностей, эквивалентная индуктивность рассчитывается так же, как и эквивалентное сопротивление при параллельном соединении: 
•  
• Необходимо обратить внимание, что в формуле не учтены взаимные индуктивности.

Пример свертывания параллельного сопротивления  

Для участка электрической цепи необходимо найти параллельное соединение сопротивлений выполнить их преобразование до одного.

Из схемы видно, что параллельно подключены только R2 и R4. R3 не параллельно, т.к. одним концом оно подключено к источнику ЭДС E1. R1 — одним концом подключено к R5, а не к узлу. R5 — одним концом подключено к R1, а не к узлу. Можно так же говорить, что последовательное соединение сопротивлений R1 и R5 подключено параллельно с R2 и R4.

Рассчитать эквивалентное сопротивлений R14 можно по формуле для двух сопротивлений.

Ток при параллельном соединении

При параллельном соединении сопротивлений ток через каждое сопротивление в общем случае разный. Величина тока обратно пропорциональна величине сопротивления.

Напряжение при параллельном соединении 

При параллельном соединении разность потенциалов между узлами, объединяющими элементы цепи, одинакова для всех элементов.

Применение параллельного соединения

1. В промышленности изготавливаются сопротивления определенных величин. Иногда необходимо получить значение сопротивления вне данных рядов. Для этого можно подключить несколько сопротивлений параллельно. Эквивалентное сопротивление всегда будет меньше самого большого номинала сопротивления.

2. Делитель токов.

Источник: https://kurstoe.ru/osnovnie-svedeniya/preobrazovanie-tcepej/parallelnoe-soedinenie.html

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Последовательное и параллельное соединение резисторов в схемах являются самыми распространенными, также — это база для расчета более сложных схем.

Последовательное подключение

Начнем с последовательного соединения. По этой схеме каждый резистор подключается с другим только в одной точке, их может быть в цепи 2, 3 и больше.

Рис. Последовательное подключение.

Обозначение:

Обозначим сопротивления: R1, R2, R3 и напряжение источника в цепи Uц. При подключении источника питания в ней начнет протекать ток Iц. В цепи с последовательным соединением ток протекает по всем резисторам один за другим.

Поскольку ток течет через все резисторы их сопротивления и ток суммируется, Iц = I1+I2+I3, Rц = R1 +R2 + R3, чем больше отдельно взятое сопротивление, тем тяжелее электронам преодолевать участок цепи. Мощность резисторов при последовательном и параллельном соединении рассчитывается по разным формулам.

В последовательных цепях — складываем, в параллельных — это обратно пропорциональная величина.

Параллельное соединение

Рис. Параллельное подключение.

Данный вид подключения характерен тем, что все элементы цепи соединяется выводами в одной точке друг другу, т.е. точка входа и выхода всех нагрузок сходятся в одну точку (или еще одно обозначение на схемах — //). Электроток, двигаясь по проводнику, дойдя до общего соединения делится на количество имеющихся веток. Если представить движение воды в трубе, то можно сказать, что вода двигающиеся по одной трубе, равномерно перетекает в несколько отводов, подсоединенных к ней. В нашем случае заряженные электроны, двигающиеся по проводнику, также растекаются на количества предложенных веток в узле. Более наглядно это можно представить в виде формул: 1. Каждый вид соединения находится под одинаковым напряжением: U = U1 = U2; 2. Суммарная сила тока равняется суммарному значению тока каждого участка I = I1 + I2; 3. Сопротивление цепи равно сумме величина обратных сопротивлению участка: 1/R = 1/R1 + 17R2 + . . . + 1/Rn; 4. Сила тока пропорциональна сопротивлению каждого участка I1/I2=R2/R1.

Далее рассмотрим схему как работает не только последовательное параллельное, но и смешанное соединение резисторов.

Смешанное подключение

Рис. Смешанное подключение резисторов

В электрических схемах используются не только типовые схемы, но и смешанное, созданное из критерий определенных требований. Чаще всего в схемах встречается третий вариант, представляющий набор из элементарных типов схем. В смешанных участках учитываются не только элементы, но и направления движения тока. При вычислении мощности резисторов смешанного подключения используются формулы для параллельного и последовательного соединения резисторов, формула также является составной.

Основные законы электротехники, наиболее часто используемые для расчетов

Рассмотрим основные законы электротехники и свойства последовательного и параллельного соединения резисторов для участка цепи

Закон Ома

Напряжение находится по закону Ома по формуле I=U/R — чем больше сопротивление, тем меньше ток. Напряжение можно найти из этой же формулы. U=R*I, ток умножается на сопротивление. Запишем эту формулу для каждого участка U1=R1· I1, Un=Rn · In.

Законы Кирхгофа

Первый закон

Ещё один очень важный закон — это закон Кирхгофа. Для участка цепи постоянного тока их два.

Рис. иллюстрация к пояснению действия первого закона Кирхгофа.

Первый закон имеет формулировку: Сумма всех токов, входящих в узел и выходящих из него равна нулю. Если посмотреть на схему, I1 — это ток, который заходит в узел, I2 и I3 — это электроны, которые вытекают из него. Применяя формулировку первого закона можно записать формулу по-другому:

I1-I2+I3=0. В этой формуле знаки плюс имеют значения, которые прибывают в узел, минус, который отходит от него.

Второй закон Кирхгофа

Рис. иллюстрация к пояснению действия второго закона Кирхгофа.

Если к цепи с включенными сопротивлениями подключен один источник ЭДС (батарея питания) тогда всё понятно, можно обойтись законом Ома. А, если, источников несколько и схема с различным схемным расположением элементов, тогда вступает в силу второй закон, который гласит: сумма токов всех источников питания для замкнутого контура, равна сумме падений напряжения на всех сопротивлениях участка в этом контуре. E1- Е2 = — UR1 — UR2 или E1 = Е2 — UR1 — UR2.

Параллельное и последовательное соединение резисторов,  решение задач

Алгоритм расчёта смешанных подключений находится в тех же правилах, что и в элементарных схемах расчета последовательного и параллельного соединения резисторов. Ничего нового нет: нужно правильно разбить предложенную схему на пригодные для расчета участки. Участки, с элементами, подключены поочередно либо параллельно.

Рис. Порядок замещения при расчете сложных позиций более простыми.

Для решения задачи на последовательное и параллельное соединение резисторов необходимо правильно оценить цепи элементов. Рассмотрим схему №1 на рис.

На схеме присутствует параллельная и последовательная часть соединения элементов. Для расчета очень важно аккуратно, шаг за шагом упрощать цепи и не брать сразу всю схему (рис.1).

Как же правильно определить параллельное и последовательное соединение резисторов?

Для примера расчета возьмем резисторы R3, R4, которые подключены параллельно. Эквивалентный резистор этих элементов, будет равенRэ. = 1/R34 =1/R3 + 1/R4, после преобразования формулы и приведения к одному знаменателю получим R34 = R3 · R4 / (R3 + R4). Э. = 1/3+1/4 /(3+4) =1,7 Ом.

Далее видно, что приведённая эквивалентное R эк и R6 соединены последовательно, чтобы узнать сопротивление их необходимо сложить, тогда общее сопротивление будет равно R346 = R34 + R6, тогда Rэк346 = 1,7 + 6 = 7, 7 Ом. Заменяем на схеме одним общим элементом, теперь, позиция упрощается еще больше (рис 3).

Теперь образовалась ситуация — включение трех элементов в //. Как вычисляется такое соединение нам уже известно, 1/ R23465 = 1/ R2 +1/R346 + 1/R5 после вычисления правой части получаем 0,82 Ом. После окончательного вычисления получаем R23465 = 2,1 Ом. Здесь следует обратить внимание, что общее сопротивление получилось меньше самого меньшего из трех.

Заменяем эти сопротивление одним эквивалентным R23465. В конечном итоге все выглядит уже намного проще. Rц = Rэк + R1+ R2. R об. = R ц = 1,21 +7+1 =9,21 Ом. Из приведенного алгоритма расчёта видно, как из сложной схемы путем простого математического вычисления и применения правил сокращения резисторов участок становится простой и понятной.

Схема с подключением сопротивлений «треугольником»

Рис. Расчетная схема соединения резисторов в треугольник.

Иногда некоторые затруднения возникают при разборе схемы соединения в треугольник.

Рассмотрим на примере рисунка расчет резисторов по этому подключению. Из схемы видно, что R1 и R2 соединены последовательно Rэ12 будет соединяться R3 последовательно.

Затем Rэ123 соединяется с сопротивлением R4, R5 в последовательную цепь. Затем все это объединяется с Rэ в //.

Проведем несложные вычисления учитывая, что R1, R2, R4, R5 равняется 1 Ом. R3, R7 — 2 Ом.

RЭ1,2 = R1+R2 = 1+1=2 Ом.

Вычисляем параллельное подключение: Rэ 12 с R3. Rэ1,3 = (Rэ12*R3) /(Rэ12+R3) = (2*2) /(2+2) = 1Ом.

Далее мы видим последовательное: RЭ123 + R4 + R5 = 1+1+1 = 3 Ом. И последнее — Rэ123 4 5 с R6 — параллельное.

Общее сопротивление цепи Rц = Rоб = (RЭ1,2,3,4,5 *R6) /(RЭ1,2,3,4,5+R6) = (3 * 2) / (3+2) = 1,2 Ом. Как видно, что расчет подобного варианта также не сложный.

Расчет последовательного и параллельного подключения резисторов онлайн

Подсчитать значение мощность и сопротивлений подставляя их в формулы можно только в учебных целях, или, когда объемы не очень большие.

Наиболее практичный вариант расчета является онлайн калькуляторы, которые расположены на многочисленных интернет ресурсах.

Для расчёта любой сложности нужно правильно определить тип соединения резисторов последовательное или параллельное и внести данные для расчета в поля калькулятора.

Также такая форма расчета подойдет и для проверки результатов решения учебных задач.

Последовательное и параллельное соединение резисторов и конденсаторов

Электрические цепи состоят не только из резисторов, в них применяется большое количество различных деталей, например, конденсатор, которые подключаются в последовательное, // и смешанное соединение.

Рис. Замещения последовательно включенных элементов.

Определение этому элементу можно дать следующее: Конденсатор — это совокупность проводящих тел служащий для накопления электрического заряда. Элементарный конденсатор имеет две пластины, форма этих пластин может быть различной: сферической, круглой, цилиндрической, прямоугольной — по форме пластин разделяется и тип конденсатора.

Важное свойство. Одно из важных свойств конденсатора: если заряжается одна пластина конденсатора, то благодаря явлению электростатической индукции заряжается и вторая половина, но с противоположным знаком.

Устройство конденсатора

Плоский конденсатор состоит из двух плоских пластин отстоящих друг от друга на маленькое расстояние. У конденсатора к двум пластинам припаивается вывод всего их получается два.

Типовые схемы подключения конденсаторов

Рассмотрим различные виды подключения конденсатора.

Последовательное

Первый вид — это последовательное соединение. Предположим, что емкость этих конденсаторов будут равны.

Тогда заряды также будут равны: q1=q2=q3, как и в примере с резисторами,  сложный тип позиций с конденсатором можно упростить, заменив несколько элементов одним.

У элементов соединенных друг за другом, общая емкость будет обратно пропорциональная всем имеющимся элементам. То есть: Rэк будет равняться 1/С1 + 1/С2 +…. 1/Сn/

Напряжение складывается,  U эк = U1 + U2+ … Un.

Параллельное

Второй тип подключения конденсаторов — это соединение в паралель

Рис. Схема замещения элементов, включенных в параллель.

• Соответственно эти конденсаторов обозначены C1, C2, … Cn заряды: Q1, Q2, … Qn и напряжение: U1, U2, … Un.
• У элементов в // емкость складывается Сэ = C1 + C2 + … C n. Напряжение Un на каждом конденсаторе будет равно напряжению на эквивалентном
• Uэ = U1 = U2 =… = Un — это особенность параллельного подсоединения всех элементов цепи.
• Емкость будет складываться из суммы отдельных элементов Сэ =С1 + С2 + … Сп.

Рис. Расчетные позиции элементов при различном включении.

Простая позиция, которая не требует преобразования №1 — последовательное подключение. По известной формуле для этих поз. запишем 1/Сэ = 1/С1 +1/С2 +1/С3,  подставив формулу значения, которые даны в условии задачи, получим 1/Сэ = 1/С1 +1/С2 +1/С3 = 59 мФ.

Не требует преобразования и 2 схема: емкость общего конденсатора будет равняться сумме конденсаторов которые включены в параллельной цепи: Сэ =С1 +С2 +С3 Сэ = 100 + 200 + 500 = 800 мФ.

Рассмотрев рис. №3 видно, что пара конденсаторов включена параллельно и один последовательно. Алгоритм преобразования таких цепей мы уже рассматривали, поэтому: сразу же находим емкость конденсатора Сэ соединения: Сэ = С1+С2 = 200+500 = 700 мФ.

Теперь находим общие эквивалентную емкость элементов с последовательным подключением 1/Сэ = 1/С2,3 +1/ С1 = 89 мф. Практическая задача решена.

Источник: http://themechanic.ru/posledovatelnoe-i-parallelnoe-soedinenie-rezistorov/

Соединение резисторов

Радиоэлектроника для начинающих

О том, как соединять конденсаторы и рассчитывать их общую ёмкость уже рассказывалось на страницах сайта. А как соединять резисторы и посчитать их общее сопротивление? Именно об этом и будет рассказано в этой статье.

Резисторы есть в любой электронной схеме, причём их номинальное сопротивление может отличаться не в 2 – 3 раза, а в десятки и сотни раз. Так в схеме можно найти резистор на 1 Ом, и тут же неподалёку на 1000 Ом (1 кОм)!

Поэтому при сборке схемы либо ремонте электронного прибора может потребоваться резистор с определённым номинальным сопротивлением, а под рукой такого нет. В результате быстро найти подходящий резистор с нужным номиналом не всегда удаётся. Это обстоятельство тормозит процесс сборки схемы или ремонта. Выходом из такой ситуации может быть применение составного резистора.

Для того чтобы собрать составной резистор нужно соединить несколько резисторов параллельно или последовательно и тем самым получить нужное нам номинальное сопротивление. На практике это пригождается постоянно.

Знания о правильном соединении резисторов и расчёте их общего сопротивления выручают и ремонтников, восстанавливающих неисправную электронику, и радиолюбителей, занятых сборкой своего электронного устройства.

Последовательное соединение резисторов

• В жизни последовательное соединение резисторов имеет вид:
• Последовательно соединённые резисторы серии МЛТ
• Принципиальная схема последовательного соединения выглядит так:

На схеме видно, что мы заменяем один резистор на несколько, общее сопротивление которых равно тому, который нам необходим.

Подсчитать общее сопротивление при последовательном соединении очень просто. Нужно сложить все номинальные сопротивления резисторов входящих в эту цепь. Взгляните на формулу.

1. Общее номинальное сопротивление составного резистора обозначено как Rобщ.
2. Номинальные сопротивления резисторов включённых в цепь обозначаются как R1, R2, R3,…RN.
3. Применяя последовательное соединение, стоит помнить одно простое правило:

Из всех резисторов, соединённых последовательно главную роль играет тот, у которого самое большое сопротивление. Именно он в значительной степени влияет на общее сопротивление.

Что это значит?

Так, например, если мы соединяем три резистора, номинал которых равен 1, 10 и 100 Ом, то в результате мы получим составной на 111 Ом.

Если убрать резистор на 100 Ом, то общее сопротивление цепочки резко уменьшиться до 11 Ом! А если убрать, к примеру, резистор на 10 Ом, то сопротивление будет уже 101 Ом.

Как видим, резисторы с малыми сопротивлениями в последовательной цепи практически не влияют на общее сопротивление.

Параллельное соединение резисторов

• Можно соединять резисторы и параллельно:
• Два резистора МЛТ-2, соединённых параллельно
• Принципиальная схема параллельного соединения выглядит следующим образом:

Для того чтобы подсчитать общее сопротивление нескольких параллельно соединённых резисторов понадобиться знание формулы. Выглядит она вот так:

Эту формулу можно существенно упростить, если применять только два резистора. В таком случае формула примет вид:

Есть несколько простых правил, позволяющих без предварительного расчёта узнать, каково должно быть сопротивление двух резисторов, чтобы при их параллельном соединении получить то, которое требуется.

Если параллельно соединены два резистора с одинаковым сопротивлением, то общее сопротивление этих резисторов будет ровно в два раза меньше, чем сопротивление каждого из резисторов, входящих в эту цепочку.

Это правило исходит из простой формулы для расчёта общего сопротивления параллельной цепи, состоящей из резисторов одного номинала. Она очень проста. Нужно разделить номинальное сопротивление одного из резисторов на общее их количество:

Здесь R1 – номинальное сопротивление резистора. N – количество резисторов с одинаковым номинальным сопротивлением.

Ознакомившись с приведёнными формулами, вы скажите, что все они справедливы для расчёта ёмкости параллельно и последовательно соединённых конденсаторов. Да, только в отношении конденсаторов всё действует с точностью до «наоборот”. Узнать подробнее о соединении конденсаторов можно здесь.

Проверим справедливость показанных здесь формул на простом эксперименте.

Возьмём два резистора МЛТ-2 на 3 и 47 Ом и соединим их последовательно. Затем измерим общее сопротивление получившейся цепи цифровым мультиметром. Как видим оно равно сумме сопротивлений резисторов, входящих в эту цепочку.

1. Замер общего сопротивления при последовательном соединении
2. Теперь соединим наши резисторы параллельно и замерим их общее сопротивление.
3. Измерение сопротивления при параллельном соединении
4. Как видим, результирующее сопротивление (2,9 Ом) меньше самого меньшего (3 Ом), входящего в цепочку. Отсюда вытекает ещё одно известное правило, которое можно применять на практике:

При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.

Что ещё нужно учитывать при соединении резисторов?

Во-первых, обязательно учитывается их номинальная мощность. Например, нам нужно подобрать замену резистору на 100 Ом и мощностью 1 Вт. Возьмём два резистора по 50 Ом каждый и соединим их последовательно. На какую мощность рассеяния должны быть рассчитаны эти два резистора?

Поскольку через последовательно соединённые резисторы течёт один и тот же постоянный ток (допустим 0,1 А), а сопротивление каждого из них равно 50 Ом, тогда мощность рассеивания каждого из них должна быть не менее 0,5 Вт. В результате на каждом из них выделится по 0,5 Вт мощности. В сумме это и будет тот самый 1 Вт.

Данный пример достаточно грубоват. Поэтому, если есть сомнения, стоит брать резисторы с запасом по мощности.

Подробнее о мощности рассеивания резистора читайте тут.

Во-вторых, при соединении стоит использовать однотипные резисторы, например, серии МЛТ. Конечно, нет ничего плохого в том, чтобы брать разные. Это лишь рекомендация.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/connection-of-resistors.html

Параллельное соединение резисторов

Господа, в прошлый раз мы с вами говорили про последовательное сопротивление резисторов. Сегодня я бы хотел вам рассказать про другой возможный вид соединения – параллельное.

Чем различается последовательное и параллельное соединение я уже писал в предыдущей статье.  Но все-таки вытащу сюда картинку из той прошлой статьи, я ж знаю, что вам будет лень ходить по ссылкам .

• А) – Последовательное соединение
• В) – Параллельное соединение
• Рисунок 1 – Последовательное и параллельное соединение
• Как мы видим из рисунка 1, параллельное соединение – это такое соединение, при котором одни концы всех резисторов соединены в один узел, а другие концы – в другой узел.

Сейчас наша задача будет разобраться, как ведут себя токи, напряжения, сопротивления и мощности при таком подключении. Для этого прошу вас взглянуть на рисунок 2, где подробно разрисован расклад дел для параллельного соединения. Будем полагать, что мы знаем величины R1, R2 и R3, а также величину приложенного к схеме напряжения U. Про токи же мы ничего не знаем.

Рисунок 2 – Параллельное соединения

Что мы видим на рисунке 2? Ну, в первую очередь – два узла А и B. В узел А сходятся одни концы всех резисторов, а в узел В – другие концы. Пусть узел А имеет потенциал φ1, а узел В – потенциал φ2. Из рисунка 2 видно, что для всех резисторов R1, R2 и R3 у нас одна и та же разность потенциалов U.

Как следует из статьи про потенциалы, это означает, что напряжение на всех резисторах у нас одинаково и равно приложенному напряжению U. Это важный вывод, его следует хорошо запомнить.

С токами дело обстоит по-другому. Проанализируем рисунок 2 слева направо. Пусть у нас в цепи течет ток I. Течет он себе, течет, никого не трогает и тут вдруг натыкается на узел А. Что в этом случае говорит полюбившаяся вам статья про первый закон Кирхгофа? А то, что ток I в узле А разделится на три тока I1, I2, I3. При этом будет выполняться равенство

То есть через резистор R1 будет протекать ток I1, через резистор R2 – ток I2, а через резистор R3 – ток I3.

Итак, у нас в системе уже тихо-мирно текут себе три тока. И все хорошо, пока они не наткнуться на узел В. Тут снова вступает в силу первый закон Кирхгофа. Эти три тока I1, I2, I3 вновь соединятся в один ток I. Причем после узла В ток будет иметь такую же величину I, какой он был до узла А.

То есть если все вышесказанное воплотить в лаконичный язык наскальной живописи, положение дел можно представить себе вот так

Как же найти эти самые токи I1, I2, I3? Господа, полагаю, вы уже догадались, что на помощь нам придет горячо нами всеми любимый закон Ома. Действительно, мы знаем сопротивления резисторов и, кроме того, нам известно, что на всех них падает одно и тоже напряжение U. Поэтому легко находим токи

Отлично, мы разобрались с напряжениями и с токами в такой схеме. А помните в статье про последовательное сопротивление мы ловко преобразовали три резистора в один с эквивалентным им сопротивлением? Нельзя ли и здесь сделать что-то подобное? Оказывается, вполне себе можно. Как мы помним, токи в схеме распределены таким вот образом

2. Обзовем эквивалентное сопротивление буковкой R. И подставим в это выражение только что найденные нами токи I1, I2, I3
4. Видим, что здесь без проблем можно сократить левую и правую части на U. Получаем
5. Господа, важный вывод: при параллельном соединении резисторов обратное эквивалентное сопротивление равно сумме обратных сопротивлений отдельных резисторов.
6. То есть для упрощения различных расчетов электрических схем такую вот цепочку параллельно соединенных резисторов можно заменить одним резистором с соответствующим сопротивлением, как показано на рисунке 3.
7. Рисунок 3 – Преобразование параллельного соединение

Весьма частый случай на практике, когда соединены параллельно не много резисторов, а всего два. Поэтому полезно знать наизусть итоговое сопротивление такой схемы. Давайте посмотрим, чему оно равно:

То есть, если у вас два сопротивления соединены параллельно, то по этой формуле вы легко высчитаете общее сопротивление. Рассмотрим пример. Пусть у нас параллельно соединены два резистора 10 кОм и 15 кОм. Чему равно их общее сопротивление?

Заметьте, господа, итоговое сопротивление у нас получилось 6 кОм, что меньше 10 кОм и 15 кОм. То есть при параллельном соединении общее сопротивление меньше любого из составляющих.

Это всегда верно для любого количества резисторов, а не только для двух. Итоговое сопротивление всегда уменьшается (в отличии от последовательного сопротивления, где итоговое сопротивление всегда растет).

Этот факт полезно запомнить.

Еще один часто встречающийся на практике случай – когда параллельно соединены несколько резисторов с одинаковым сопротивлением. Допустим, каждый из них обладает сопротивлением R1 и всего их N штук. Тогда по нашей общей формуле для эквивалентного сопротивления

• То есть при параллельном соединении N одинаковых резисторов с сопротивлением R1 итоговое сопротивление будет в N раз меньше этого самого сопротивления R1.
• Так-с, с током разобрались, с напряжением разобрались, с эквивалентным сопротивлением вроде тоже…осталась мощность. Для этого воспользуемся вот этим выражением, которое мы писали чуть выше в статье
• Умножим левую и правую части на напряжение U.
• Как мы помним из статьи про мощность произведение тока на напряжение есть мощность. То есть мы можем записать
• где Р – мощность, выдаваемая источником;
• P1 – мощность, рассеиваемая на резисторе R1;
• P2 – мощность, рассеиваемая на резисторе R2;
• P3 – мощность, рассеиваемая на резисторе R3.

Заметьте, господа, формула в точности такая же, как и для случая последовательного соединения резисторов. И там и там мощность, выдаваемая источником, равна сумме мощностей, рассеиваемых на резисторах цепи.

Итак, господа, мы рассмотрели основные соотношения при параллельном соединении резисторов. Теперь осталось поговорить, где это параллельное соединение можно использовать и для чего.

1) Ну, во-первых, параллельное соединение применяют во всех случаях, когда хотят запитать несколько нагрузок от одного источника напряжения. При этом пользуются тем свойством, что при параллельном соединении напряжения на всех нагрузках одинаково.

То есть, допустим, вы берете источник напряжения, выставляете на нем напряжение 5 В и цепляете к этому источнику сразу несколько своих устройств. Узлами А и В в этом случае будут клеммы источника. На каждое из устройств в этом случае придет напряжение 5 В.

Да и все устройства в вашей квартире (лампочки, компьютеры, телевизоры и все прочее) соединены между собой параллельно.

2) Второе возможное применение встречается не так часто, но, думаю, о нем тоже следует рассказать. Допустим, вы делаете какую-то схему, где необходим очень точный подгон сопротивления. Скажем, надо получить сопротивление 6 кОм. Такое сопротивление найти нелегко, их просто не продают. Зато у вас есть два сопротивления 10 кОм и 15 кОм.

Вы их соединяете параллельно и получаете требуемые 6 кОм. Как показывает практика, 3 параллельных резисторов достаточно для получения итогового результирующего сопротивления требуемого номинала с весьма хорошей точностью. Конечно, таких вещей лучше избегать и, если есть возможность, всегда стараться применять стандартные сопротивления.

Но бывают случаи, когда это невозможно, и тогда приходит на помощь этот метод.

3) Третий пункт будет немного похож на первый. Его суть заключается в следующим. Допустим, нам надо снять с источника питания 10 Вт мощности. А у нас в наличии только резисторы, которые позволяют рассеивать на себе 1 Вт. Что делать? Можно соединить 10 резисторов параллельно и с каждого снимать по 1 Вт. Мы же помним нашу формулу

Конечно, лучше брать не 10 резисторов, а хотя бы 15 и рассеивать на них меньше, чем 1 Вт. Работать на пределе никогда не следует.

Кстати, тут очень вовремя к моменту написания статьи пришли платы с производства! Господа, прошу вас взглянуть на рисунок 4.

Рисунок 4 – Плата нагревателя

На нем изображена плата нагревателя (флешка для масштаба). В чем суть? Имеется весьма сложное устройство, предназначенное для работы в арктических условиях.

Найти же компоненты, которые надежно функционировать при температурах минус 55 градусов и при этом стоят адекватных денег и обладают адекватными размерами бывает непросто. Обычно элементная база в лучшем случае рассчитана на минус 40 градусов.

И было принято решение разработать вот такой вот нагреватель для прогрева чувствительных к холоду аналоговых узлов устройства. Он управляется с микроконтроллера и автоматически включается при температурах меньше минус 40 градусов.

Как вы можете видеть из рисунка 4, этот нагреватель представляет собой 30 параллельно соединенных резисторов с сопротивлениями 150 Ом. Каждый резистор, согласно документации, способен рассеивать до 1 Вт мощности. Используя изученные формулки, мы можем посчитать, что в сумме такая система обладает сопротивлением

1. и теоретически может рассеивать мощность

Ну, с сопротивлением вопросов нет, оно действительно равно 5 Ом. Ну, плюс-минус 5 % на допуск резисторов, что в данном случае вообще не критично. А вот с мощностью тут не так все однозначно. Помните про закон Джоуля-Ленца, который мы рассматривали? Резисторы будут греться, причем не слабо.

Как показывает практика, если нагружать резисторы по полной, то есть рассеивать на каждом по 1 Вт, то в течении нескольких секунд их температура улетит за 150 градусов. Такая высокая температура критична для резистора и может привести к его разрушению.

Я был готов к такому развитию событий, поэтому заложил для платы нагревателя максимальное напряжение 9 вольт. Это значит, что на каждом резисторе будет выделяться

• что почти в два раза меньше максимально допустимой мощности в 1 Вт. В сумме на всей плате выделялось, соответственно

Эксперимент показал, что резисторы достигли температуры с комнатных 25 градусов до критичных 120 градусов приблизительно за 10 секунд работы и температура продолжала уверенно расти.

Очевидно, если оставить на длительное время включенным такой нагреватель при комнатной температуре, он неминуемо выйдет из строя.

Возможно, при работе на минус 55 градусах перегрев бы не был столь критичным, однако хотелось исключить вариант спалить плату на столе, поэтому я понизил напряжение, подаваемое на плату на 3 вольта: стал подавать 6 вольт. Теперь на каждом резисторе рассеивалось

1. а на всей плате

Теперь температура поднималась до 100-110 градусов примерно за 30-40 секунд работы и оставалась на этом уровне (выходила в точку термодинамического равновесия). Эта температура вполне подходит для нагревателя.

Однако пока это были лишь эксперименты на столе при комнатной температуре, главный эксперимент – в термокамере на минус 55 градусах – впереди. Возможно, по его результатам потребуется чуть увеличить рассеиваемую мощность.

А может все останется как есть и этой мощности будет достаточно для вывода девайса на режим за адекватное время, время покажет .

На сегодня все, господа. Удачи вам и до новых встреч!

Источник: http://myelectronix.ru/postoyannyy-tok/40-parallelnoe-soedinenie-rezistorov

Как отличается параллельное и последовательное соединение резисторов?

Большое разнообразие схем основано на двух видах соединений – последовательное параллельное. Для каждого типа существуют свои собственные законы и принципы. Именно это и позволяет создавать устройства с самыми различными техническими параметрами, в том числе и резисторы. Что же такое резистор?

Резистор – радиодеталь, созданная для контроля напряжения и тока в цепи, увеличивая либо понижая его. Резисторы могут быть двух видов – постоянные и переменные. Так, например, светодиоды требуют для себя совсем небольшого тока. Для этого в электрическую цепочку перед светодиодом устанавливается резистор, который обеспечивает необходимое напряжение для работы последнего.

В статье подробны рассмотрены все аспекты последовательного и параллельного подключения резисторов. Бонусом к статье являются видеоролик и детальная информационная статья на рассматриваемую тему.

Последовательное подключение

Начнем с последовательного соединения. По этой схеме каждый резистор подключается с другим только в одной точке, их может быть в цепи 2, 3 и больше. Обозначим сопротивления: R1, R2, R3 и напряжение источника в цепи Uц. При подключении источника питания в ней начнет протекать ток Iц. В цепи с последовательным соединением ток протекает по всем резисторам один за другим.

Поскольку ток течет через все резисторы их сопротивления и ток суммируется, Iц = I1+I2+I3, Rц = R1 +R2 + R3, чем больше отдельно взятое сопротивление, тем тяжелее электронам преодолевать участок цепи. Мощность резисторов при последовательном и параллельном соединении рассчитывается по разным формулам. В последовательных цепях — складываем, в параллельных — это обратно пропорциональная величина.

Последовательное соединение характеризуется тем, что элементы идут друг за другом. Конец одного подключается к началу другого. При подключении полученной цепочки к источнику тока получается кольцо.

Теоретическая часть

Последовательное соединение характерно тем, что через все элементы протекает ток одинаковой силы. То есть, если цепочка состоит из двух резисторов R1 и R2 (как на рисунке ниже), то ток протекающий через каждое из них и любую другую часть цепи будет одинаковой (I = I1 = I2).

Суммарное сопротивление всей цепи последовательно соединенных резисторов считается как сумма сопротивлений всех ее элементов. То есть, номиналы складывают. R = R1 + R2 — это и есть формула расчета сопротивления при последовательном соединении резисторов. Если элементов больше двух, будет просто больше слагаемых.

Еще одно свойство последовательного соединения — на каждом элементе напряжение отличается. Ток в цепи одинаковый, а напряжение на резисторе зависит от его номинала.

Последовательное подключение.

Примеры расчета

Давайте рассмотрим пример. Цепь представлена на рисунке выше. Есть источник тока и два сопротивления. Пусть R1=1,2 кОм, R2= 800 Ом, а ток в цепи 2 А. По закону Ома U = I * R. Подставляем наши значения:

• U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
• U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.

Будет интересно➡  SMD резисторы: что это такое и для чего используются?

Общее напряжение цепи считается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В. Полученную цифру можно проверить. Для этого найдем суммарное сопротивление цепи и умножим его на ток.   R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом.

Если подставить в формулу напряжения при последовательном соединении сопротивлений, получаем: U = R * I = 2000 Ом * 2  А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение данной цепи 4000 В.

А теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором  — 1600 В.  При этом напряжение источника питания — 4000 В. Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке.

Материал по теме: Как проверить варистор мультиметром.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через все резисторы проходит один и тот же электрический ток. Чем больше элементов на данном участке электрической цепи, тем «труднее» току протекать через него. Следовательно, при последовательном соединении резисторов их общее сопротивление увеличивается, и оно равно сумме всех сопротивлений.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение – это соединение, при котором резисторы соединяются между собой обоими контактами. В результате к одной точке (электрическому узлу) может быть присоединено несколько резисторов.

Параллельное подключение резисторов.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через каждый резистор потечет отдельный ток. Сила данного тока будет обратно пропорциональна сопротивлению резистора. В результате общая проводимость такого участка электрической цепи увеличивается, а общее сопротивление в свою очередь уменьшается.

Таким образом, при параллельном подсоединении резисторов с разным сопротивлением, общее сопротивление будет всегда меньше значения самого маленького отдельного резистора.

Если посмотреть на изображение параллельного соединения, заметно, что ко всем элементам прилагается одинаковое напряжение.

То есть, при параллельном соединении резисторов, на каждом из них будет одинаковое напряжение U = U1 = U2 = U3. Получается, что ток разделяется на несколько «ручейков».

То есть, при параллельном соединении резисторов сила тока, протекающего через каждый из элементов, отличается. I = I1+I2+I3. И зависит сила тока (согласно тому же закону Ома) от сопротивления каждого участка цепи.

В случае с параллельным соединением резисторов — от их номинала.

Предлагаем также почитать интересный материал про малоизвестные факты о двигателях постоянного тока в другой нашей статье.

Схема параллельного соединения

Общее сопротивление участка цепи при таком соединении становится ниже. Его высчитывают по формуле: 1/R = 1/R1 + 1/R + 1/R3+. Такая форма хоть и понятна, но неудобна.

Формула расчета сопротивления параллельно подключенных резисторов получается тем сложнее, чем больше элементов соединены параллельно.

Но больше двух-трех редко кто объединяет, так что на практике достаточно знать только две формулы приведенные ниже.

Если подставить значения в эти формулы, то заметим, что результат будет меньше, чем сопротивление резистора с наименьшим номиналом. Это стоит запомнить: результирующее сопротивление включенных параллельно резисторов будет ниже самого маленького номинала. Давайте сначала рассчитаем параллельное соединение двух резисторов разного номинала и посмотрим что получится.

Соединили параллельно 150 Ом и 100 Ом. Считаем результирующее: 150*100 / (150+100) = 15000/250 = 60 Ом. Если соединить 150 Ом и 50 Ом, получим: 150*50 / (150+50) = 7500 / 200 = 37,5 Ом.

 Как видим, в обоих случаях результат оказывается меньше чем самый низкий номинал соединенных деталей. Этим и пользуются, если в наличии нет сопротивления небольшого номинала.

Проблема только в том, что подбирать сложновато: надо каждый раз считать используя калькулятор.

Как высчитывать сопротивление составных резисторов

Возможно, вам будет проще, если знать, что соединив два одинаковых резистора параллельно, получим результат в два раза меньше. Например, соединив параллельно два резистора по 100 Ом получим составное сопротивление 50 Ом. Проверим? Считаем: 100*100 / (100+100) = 10000 / 200 = 50 Ом. При соединении параллельно трех резисторов, считать приходится больше, так как формула сложнее.

Если подключить параллельно 150 Ом, 100 Ом и 50 Ом, результирующее будет 27,3 Ом. Попробуем с более низкими номиналами. Если параллельно включены 20 Ом, 15 Ом и 10 Ом. Получим результирующее сопротивление 4,61 Ом. Вот вам подтверждение правила. Суммарное сопротивление параллельно соединенных резисторов меньше чем самый низкий номинал.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку. При этом по каждому резистору течет свой ток. При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей.

 Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи.

Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением: 1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn.

Формулы расчета параллельного и последовательного подключения.

Следует отметить, что здесь действует правило «меньше – меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора. Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле: Rобщ= R1*R2/R1+R2.

Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них. Параллельное соединение резисторов. При параллельном соединении резисторов нескольких приемников они включаются между двумя точками электрической цепи, образуя параллельные ветви.

Заменяя лампы резисторами с сопротивлениями R1, R2, R3, При параллельном соединении ко всем резисторам приложено одинаковое напряжение U. Поэтому согласно закону Ома: I1=U/R1; I2=U/R2; I3=U/R3.

Источник: https://ElectroInfo.net/radiodetali/rezistory/kak-otlichaetsja-parallelnoe-i-posledovatelnoe-soedinenie-rezistorov.html

Общие сведения о данных о тепловом сопротивлении полупроводников

Автор: Сива Уппулури, инженер по приложениям

Полупроводниковые устройства не идеальны — все диоды и транзисторы характеризуются потерями мощности из-за переключения и проводимости. Коммутационные потери возникают в интервале между включенным и выключенным состояниями перехода, когда есть как напряжение на клеммах устройства, так и ток, протекающий через него. Потери проводимости возникают из-за внутреннего сопротивления устройства, которое, каким бы низким оно ни было, приведет к потере мощности при протекании тока.Даже в выключенном состоянии потери из-за токов утечки транзисторов могут быть значительными в таких устройствах, как микропроцессоры, которые должны использовать процессы малой геометрии, чтобы упаковать миллионы транзисторов в одну интегральную схему.

Какой бы ни была причина, потери в полупроводниковых устройствах генерируют тепло, которое необходимо рассеивать, если температура перехода должна поддерживаться в допустимых пределах для правильной работы устройства. Упаковка полупроводниковых устройств дополнительно усложняет способы отвода тепла, поэтому важно понимать различные задействованные процессы и то, как тепловая информация предоставляется в технических паспортах устройств.

В этой статье будут рассмотрены механизмы, с помощью которых обычно отводится тепло, с целью понять, каким образом они применяются к полупроводниковым устройствам и, в свою очередь, как производители полупроводников определяют тепловые характеристики своей продукции. Неточности, которые могут возникнуть из-за использования тепловой информации, представленной в таблице данных, будут выделены вместе с альтернативным методом определения температуры ключевого перехода устройства.

Механизмы отвода тепла

Существует три основных механизма отвода тепла от электронного устройства: теплопроводность, конвекция и излучение.Для упакованного полупроводникового устройства большая часть тепла будет передаваться за счет теплопроводности: от источника тепла в сердечнике устройства через полупроводниковую подложку, выводную рамку, к которой прикреплен чип, и через формовочный материал, который инкапсулирует устройство, к его внешняя поверхность. В этот момент тепло может дополнительно передаваться за счет теплопроводности через любой твердый материал, с которым устройство контактирует, например печатная плата или внешний радиатор.

Конвекция определяется как передача тепла через жидкость, которая может быть жидкостью или газом, как в окружающем воздухе.Это механизм, который в значительной степени учитывает остаточное тепловыделение в окружающую среду. Лучистая теплопередача редко является существенным механизмом теплопередачи в электронике, и ее сложно вычислить, поскольку она зависит не только от разницы температур, но и от расстояния между объектами и таких факторов, как цвет и текстура поверхностей.

Несмотря на то, что целью является эффективная теплопередача от источника к окружающей среде, обычно тепловыделение определяется с учетом обратного теплового потока, а именно теплового сопротивления между этими точками.Обычно эта цифра складывается из тепловых сопротивлений между конечными точками и одной или несколькими промежуточными точками, в зависимости от механизмов теплопередачи и задействованных материалов.

Производители полупроводников предоставляют значения теплового сопротивления для корпусных устройств в качестве вспомогательного средства при проектировании, чтобы помочь определить их способность выдерживать нагрузку. Обычно этот показатель выражается в термическом сопротивлении перехода к окружающей среде и предназначен для расчета количества энергии, которое может безопасно рассеиваться внутри устройства без повышения температуры перехода (Tj) выше указанного максимума.Например, для устройства, работающего при температуре окружающей среды (Ta) 25 ° C, которое имеет тепловое сопротивление перехода к окружающей среде, Rth (JA), 150 ° C / Вт с указанной максимальной температурой перехода, Tj, 150 ° C, максимальная мощность (Pmax) может быть рассчитана по следующей формуле:

Pmax = (Tj (max) — Ta) / Rth (JA) = (150-25) / 150 = 0,83 Вт

Примечание. Это предполагает, что устройство монтируется в тех же условиях, для которых Rth (JA) определено в таблице данных.

И наоборот, исходя из этой формулы, Tj можно рассчитать, зная мощность, рассеиваемую внутри устройства, и значения Rth (JA) и Ta.

Иногда производители предоставляют альтернативные или дополнительные значения термического сопротивления, которые можно использовать аналогичным образом для расчета рабочей температуры перехода. Они могут включать значение соединения с корпусом (верх упаковки), Rth (JC), и значение соединения с выводами (соединение с точкой пайки выводной рамки), Rth (JL) — см. Рисунок 1.

Рис. 1. Пакет PowerDI5®, показывающий точки измерения температуры для Tc (температура корпуса) и Tl (температура выводов)

Попытка измерить тепловое сопротивление конкретного пути теплового потока, такого как переход к корпусу или переход к Использование свинца осложняется тем, что мощность, рассеиваемая на переходе полупроводника, покидает корпус через ряд параллельных путей теплового потока.Каждый из них имеет определенное тепловое сопротивление, значение которого зависит от размеров и теплопроводности этого пути. Следовательно, значимый показатель теплового сопротивления зависит от 1) того, насколько точно могут быть измерены температуры на стыке и корпусе (или выводе), а также 2) от определения доли общего тепла, генерируемого на переходе полупроводников, которое течет между переходом и измерением. точка (т. е. верхняя часть корпуса или вывод).

На практике получить точную температуру в требуемых точках измерения сложно даже при использовании бесконтактных инфракрасных приборов.Вместо этого можно использовать один из следующих стандартных методов JEDEC (JESD51-12) для определения значений термического сопротивления для Rth (JC) или Rth (JL).

Метод 1: Rth (JX_Ө)

Этот метод направлен на определение теплового сопротивления пути теплового потока между переходом и конкретной интересующей точкой, «X», которая может быть верхней частью корпуса, точкой пайки. и т.д. Метод 1 предполагает, что вся мощность, рассеиваемая на переходе, проходит через интересующую точку с использованием эффективного теплоотвода в точке «X».Затем при точном измерении температуры в этой точке (Tx) истинное тепловое сопротивление может быть рассчитано как:

Rth (JX_Ө) = (Tj –Tx) / P

Где P — рассеиваемая мощность (тепло), которая течет из соединение с точкой «X». В идеале, во время этого измерения, около 100% мощности должно течь от соединения до точки «X». Этот показатель зависит только от физических свойств пути теплового потока и не зависит от количества рассеиваемой мощности или размера платы, на которой установлено устройство.

Значения теплового сопротивления переходов и выводов, предоставленные компанией Diodes Incorporated в ее технических паспортах, измерены с использованием метода 1. Это значение не зависит от размера платы и поэтому помогает сравнивать тепловые характеристики выводных рамок различных корпусов.

Метод 2: Rth (JX_ᴪ)

Этот метод обеспечивает параметр тепловых характеристик, который не следует путать с тепловым сопротивлением. Он рассчитывается с использованием уравнения, аналогичного используемому в методе 1:

Rth (JX_ᴪ) = (Tj –Tx) / P

В этом методе, поскольку не используется дополнительный теплоотвод для отвода большей части генерируемого тепла через Для рассматриваемого пути в расчетах используется значение общей рассеиваемой мощности вместо доли, которая течет между стыком и точкой «X».Это приводит к более низкому абсолютному значению Rth (JX_ᴪ).

Значения термического сопротивления перехода к корпусу, предоставленные компанией Diodes Incorporated в ее технических паспортах, измерены с использованием метода 2, поэтому в дальнейшем в этой статье Rth (JC) будет более правильно называться ᴪth (JC).

Определение температуры перехода (Tj):

Точное определение температуры перехода (Tj) устройства с помощью Rth (JA), Rth (JL) или ᴪth (JC) зависит от возможности измерения температуры окружающей среды, свинца или корпуса в идеальных условиях таблицы.В действительности, устройство часто устанавливается на печатной плате, заполненной другими устройствами и компонентами; также количество меди, подключенной к выводной рамке, может не соответствовать условиям таблицы, что ограничивает полезность этих параметров, как описано ниже:

Диаграммы 1–3, измеренные на пакете PowerDI (как показано на рисунке 1), показывают соотношение между температурой перехода и ᴪth (JC), Rth (JL) и Rth (JA) соответственно при различных условиях радиатора: 1) алюминиевая плата размером 2 дюйма * 2 дюйма и 2) минимальная рекомендуемая схема прокладки (MRP).

Диаграмма 1. ᴪth (JC) по сравнению с Tj

Диаграмма 2. Rth (JL) по сравнению с Tj

Диаграмма 3. Rth (JA) по сравнению с Tj

Диаграмма 4. Tc в зависимости от Tj

Rth (JA)… Как показано на диаграмме 3, изменение Rth (JA) в зависимости от температуры перехода минимально, но влияние из-за различных радиаторов более значимо. Следовательно, при использовании значений Rth (JA) из таблицы данных необходимо следить за тем, чтобы условия установки устройства в реальных приложениях были близки к тем, которые указаны в таблице.Различия в расположении радиаторов (объем и проводимость радиатора, подключенного к выводной рамке устройства) могут вызвать значительные ошибки при оценке температуры перехода с использованием Rth (JA).

Rth (JL)… Это значение измеряется в соответствии с методом 1 JEDEC (JESD51-12) и может использоваться только 1) если тепловой поток в каждом другом пути сделать незначительным и 2) температура проводов измерена точно . Чтобы измерить значение Rth (JL) из таблицы данных с помощью этого метода, необходимо прикрепить массивный радиатор к выступу выводной рамки, чтобы большая часть тепла от перехода отводилась от выступа выводной рамки в радиатор.На практике это случается редко, поскольку будут другие параллельные пути теплового потока, которые уменьшают точность Rth (JL). На диаграмме 2 показана зависимость Rth (JL) от теплоотвода при использовании радиаторов практичного размера. Следовательно, значение Rth (JL), указанное в таблице данных, действительно может обеспечить только сравнение теплопроводности выводных рам корпусов различных производителей. Для расчета температуры перехода в реальных приложениях Rth (JL) вряд ли даст точный ответ и чаще дает результат «наилучшего случая», связанный с максимальным теплоотводом.

ᴪth (JC)… Это значение измеряется в соответствии с методом 2 JEDEC (JESD51-12) и использует 1) разницу температур между спаем и точкой измерения на корпусе (которая часто является центром корпуса). и 2) общая мощность, рассеиваемая в устройстве, но не мощность, протекающая между переходом и точкой измерения на корпусе. По этой причине это значение не следует рассматривать как истинное тепловое сопротивление, а только как тепловой параметр, и поэтому его следует использовать только для сравнения между различными пакетами.График 1 показывает, что это значение зависит не только от размера радиатора, но и от рабочей температуры перехода. Значение уменьшается с увеличением температуры перехода из-за конвекции воздуха вокруг устройства. Несмотря на то, что измерение выполняется в условиях неподвижного воздуха, горячая поверхность устройства все равно будет вызывать циркуляцию воздуха, что приводит к эффекту конвекции. Поскольку ᴪth (JC) часто имеет меньшее значение по сравнению с Rth (JA) и Rth (JL), эффект конвекции приводит к большему пропорциональному изменению его значения, что делает его более значительным.Следовательно, это значение не следует использовать безоговорочно при попытке определить температуру перехода в реальных приложениях. Более низкое абсолютное значение th (JC), однако, означает, что ошибка в вычислении температуры перехода также будет низкой.

Диаграмма 4 предлагает альтернативный подход, который можно использовать в качестве инструмента для более точного определения температуры перехода устройства в реальных сценариях применения. Такой подход исключает влияние различных радиаторов из уравнения.Однако следует соблюдать осторожность при измерении температуры корпуса, поэтому 1) рекомендуется использовать бесконтактный прибор для измерения температуры и 2) точка измерения на корпусе должна находиться как можно ближе к центру его поверхности.

Заключение

Результаты, представленные выше, показывают, что определение температуры перехода полупроводникового устройства с использованием различных параметров термического сопротивления (переход к корпусу, выводу или окружающей среде), которые обычно содержатся в технических данных производителя, в значительной степени зависят от расположения радиатора.Вместо этого на диаграмме 4 показана гораздо более тесная корреляция между температурой перехода и температурой корпуса, которая гораздо меньше зависит от размера или эффективности любого радиатора. Следовательно, график, аналогичный диаграмме 4, является наиболее точным инструментом для определения температуры перехода устройства, при условии, что температуру корпуса можно измерить таким же образом на реальной монтажной плате приложения.

PowerDI — зарегистрированная торговая марка Diodes Incorporated.

Скачать статью в формате PDF

Вернуться к указателю статей

Сопротивление листа

и расчет удельного сопротивления или толщины относительно полупроводниковых приборов

В приборах на основе четырехточечного датчика используется давно зарекомендовавший себя метод измерения среднего сопротивления тонкого слоя или листа путем пропускания тока через две внешние точки датчика и измерения напряжение на внутренних двух точках.

Если расстояние между точками датчика постоянное, а толщина проводящей пленки менее 40% расстояния, а края пленки более чем в 4 раза превышают расстояние между точками измерения, среднее сопротивление пленки или сопротивление листа определяется как:

Rs = 4,53 x V / I

Толщина пленки (в см) и ее удельное сопротивление (в Ом · см) связаны с Rs соотношением:

Rs = удельное сопротивление / толщина

Следовательно, можно вычислить удельное сопротивление, если известна толщина пленки, или можно вычислить толщину, если известно удельное сопротивление.

Глоссарий терминов

Ом на квадрат: Единица измерения при измерении сопротивления тонкой пленки материала с использованием метода четырехточечного зонда. Оно равно сопротивлению между двумя электродами на противоположных сторонах теоретического квадрата. Размер квадрата не имеет значения.

Подробнее читайте здесь, в Википедии: http://en.wikipedia.org/wiki/Sheet_resistance

Ом-сантиметр (Ом-см): Единица измерения при измерении объемного или объемного удельного сопротивления толстых или однородных материалов, таких как голые кремниевые пластины или кремниевые слитки, с использованием метода четырехточечного зонда.

В. Является ли сопротивление листа «неотъемлемым» свойством материала или оно зависит от толщины?

СОПРОТИВЛЕНИЕ — это неотъемлемое свойство материала, которое придает ему электрическое сопротивление. Иногда его называют удельным сопротивлением. Сопротивление листа — это сопротивление тонкого листа материала, которое при умножении на толщину (в см) дает значение удельного сопротивления.

В. Как мне преобразовать из омов на квадрат в ом-сантиметр?

Термин Ом-см (Ом-сантиметр) относится к измерению «объемного» или «объемного» удельного сопротивления полупроводящего материала.Ом-см используется для измерения проводимости трехмерного материала, такого как слиток кремния или толстый слой материала. Термин «Ом на квадрат» используется при измерении сопротивления листа, то есть значения сопротивления тонкого слоя полупроводящего материала.

Чтобы рассчитать Ом-см с помощью четырехточечного зонда, необходимо знать толщину пластины (если это однородная пластина) или толщину измеряемого верхнего слоя, чтобы иметь возможность рассчитать Ом-см.Метод четырехточечного зонда используется для измерения одного слоя или одного однородного материала. При измерении образца с двумя или более проводящими слоями результатом будет какое-то бессмысленное среднее значение всех подключенных проводников.

Как упоминалось выше, поскольку метод четырехточечного зонда не позволяет напрямую измерять толщину тонких пленок, если известны две из следующих трех характеристик для данного образца, четырехточечный зонд можно использовать для определения третьей характеристики: 1) объемное сопротивление в Ом-см, 2) сопротивление листа в Ом-квадрат, 3) толщина образца.Подробнее об этом можно узнать здесь: http://www.fourpointprobes.com/understanding-volume-resistivity-measurements/

Уравнения для расчета объемного сопротивления отличаются от тех, которые используются для расчета сопротивления листа, однако, если сопротивление листа уже известно, объемное сопротивление можно рассчитать, умножив сопротивление листа в Ом на квадрат на толщину материала в сантиметры.

В. В какой момент вы перестаете умножать сопротивление листа на толщину в сантиметрах, чтобы получить Ом-см?

Когда толщина превышает 0.1 расстояния между двумя иглами — после которого сопротивление листа не применяется. Итак, 0,1 мм для головки зонда с расстоянием между иглами 1 мм. Однако, из-за исправлений, подойдет до 0,3 мм.

Если толщина равна или превышает пятикратное расстояние между датчиками, поправочный коэффициент, применяемый к формуле удельного сопротивления (rho) = 2 x pi x s x V / I, составляет менее 0,1%. С точки зрения удельного сопротивления листа, таблицы поправочных коэффициентов, которые у нас есть, начинаются с отношения толщины к расстоянию между зондами, равного 0.3, где поправочный коэффициент равен единице, до отношения 2, где поправочный коэффициент равен x0,6337.

Я ожидаю, что эти таблицы можно расширить до большего соотношения, но очевидно, что от толщины в 2 раза до 5-кратного расстояния — это немного нейтральная зона, но если предположить, что ситуация « большая », есть поправочные коэффициенты, охватывающие отношение толщины к интервалу от 10 до 0,4, где поправочный коэффициент равен x0,288.

Подробнее: Взаимосвязь между сопротивлением листа (Ом на квадрат), толщиной пленки и объемным сопротивлением (Ом-см)

Подробнее читайте здесь, в Википедии: http: // en.wikipedia.org/wiki/Resistivity

Четырехточечные зонды — это подразделение компании Bridge Technology. Чтобы запросить дополнительную информацию, позвоните в Bridge Technology по телефону (480) 988-2256 или отправьте электронное письмо Ларри Бриджу по адресу: [email protected]

Что такое шунт амперметра? — Определение и расчет сопротивления шунта

Определение: Шунт амперметра — это устройство, которое обеспечивает путь с низким сопротивлением для прохождения тока . Подключается параллельно с амперметром .В некоторых амперметрах шунт встроен внутри прибора, в то время как в других он подключен к цепи извне.

Почему шунт подключается параллельно с амперметром?

Конструкции амперметра для измерения слабого тока. Для измерения сильного тока шунт подключается параллельно амперметру . Значительная часть тока измеряемой величины проходит на шунт из-за низкого сопротивления пути, а через амперметр проходит небольшое количество тока.

Шунт подключается параллельно амперметру, из-за чего напряжение на измерителе падает, а шунт остается прежним. . Таким образом, шунт не влияет на движение стрелки.

Расчет сопротивления шунта

Рассмотрим схему, используемую для измерения тока I. Схема имеет амперметр и шунт, подключенные параллельно друг другу. Конструкции амперметра для измерения малого тока говорят: I _m . Величина тока I , проходящего через счетчик, очень высока, и он сожжет счетчик.Для измерения тока I в цепи требуется шунт. Следующее выражение вычисляет значение сопротивления шунта.

Поскольку шунт подключается параллельно амперметру, между ними возникает одинаковое падение напряжения.

Шунтирующий ток

Следовательно, уравнение сопротивления шунта имеет вид,

Отношение полного тока к току, требующему перемещения катушки амперметра, называется умножающей мощностью шунта.

Умножающая мощность определяется как сопротивление шунта равно

Строительство шунта

Ниже приведены требования к шунту.

• Сопротивление шунта остается постоянным во времени.
• Температура материала остается прежней, даже если в цепи протекает значительный ток.
• Температурный коэффициент прибора и шунта остается низким и одинаковым. Температурный коэффициент показывает взаимосвязь между изменением физических свойств устройства и изменением температуры.

Magainin и Constantan используют для создания шунта в приборах постоянного и переменного тока соответственно.

Расчет закона Ома с мощностью

Q = It E = расчеты QV Закон Ома V = ИК-факторы, влияющие на сопротивление Характеристики графика ВАХ диод омическая проводниковая лампа накаливания igcse / gcse 9-1 Physics revision notes

Электричество 3: Закон Ома, экспериментальные исследования сопротивления

а также
I-V графики и расчеты с использованием I = V / R, Q = It и E = QV

Редакция Доктора Брауна по физике
Банкноты

Подходит для курсов GCSE / IGCSE Physics / Science или
их эквивалент

Что такое закон Ома? Как проводить расчеты по закону Ома / с?

Какие факторы влияют на стойкость
цепь?

Как построить и использовать схему для
исследовать закон Ома?

Как рассчитать количество электричества?
заряд движется по цепи?

Подиндекс этой страницы

1.Закон Ома,
простая схема исследования и расчеты V = IR

2.

Движение и единица заряда, кулон, расчеты с использованием Q = It

3.
Возможная разница и
передача электроэнергии, E = QV расчеты

4а.

Электрическое сопротивление
— задействованных факторов

4б.
Изучение
сопротивление провода при постоянной температуре, различной длины и ширины

4с.Изучение
вольт-амперные характеристики провода — пояснение графика

4д.
Расследование
Вольт-амперная характеристика металлической лампы накаливания — график

4e.
Изучение
вольт-амперные характеристики диода — объяснение графика

См. Также
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 для обзора всей электроэнергии
уравнения вам могут понадобиться

1а.Ома
Закон (и упоминание других единиц, рассматриваемых в других разделах)

Закон Ома гласит, что ток через
провод между двумя точками прямо пропорционален напряжению на
две точки в цепи.

Он включает в себя самое фундаментальное уравнение
что нужно знать для расчета электричества.

Математически это можно выразить как:
я
= V / R

перестановок:
В = ИК
а также
R = V / I

I = ток в амперах, амперах,
А ; мера скорости потока электрического заряда.

В = разность потенциалов, п.о., вольт,
V ; мера потенциальной энергии, передаваемой электрическому заряду
течет.

Разность потенциалов в цепи
это энергии, передаваемой на кулон электрического заряда , что
течет между двумя точками в электрической цепи.

Кулон ( C ) — это
единица электрического заряда (см.
Q = Примечания к уравнению).

Передаваемая энергия
рассчитывается от п.о. и количество электрического заряда ( Q )
перемещен p.d. в V (см.
E = QV
примечания к уравнениям).

R = сопротивление провода, Ом,
Ом ; мера сопротивления проводника препятствовать
поток заряда.

Чем больше сопротивление
резистор, тем больше он сопротивляется и замедляет ток электричества.

Закон Ома означает, что R в этом уравнении
является константой, не зависящей от величины текущего электрического тока.

Закон правильно применяется к так называемому омическому сопротивлению .
проводники , где текущий ток прямо пропорционален
приложенная разность потенциалов, но некоторые резисторы не подчиняются этому закону, например нагретая нить
лампочка.

1b.Просто
эксперимент по измерению сопротивления отдельного компонента

Если вы настроили контур 31 (правая диаграмма), вы можете измерить
сопротивление постоянного резистора [R].

Изменяя напряжение источника питания с помощью переменной
резистора, вы можете легко получить множество пар показаний p.d. (V) и текущий
(А).

Затем используйте уравнение закона Ома (R = V / I), чтобы вычислить значение
фиксированное сопротивление.

Затем вы можете усреднить значения R, рассчитанные для более
надежный результат.

Более подробная информация приведена ниже, чтобы получить полную ВАХ
графики, а также как получить сопротивление графическим методом.

Это базовая установка для исследования
вольт-амперные характеристики любого компонента Р.

1c. Примеры
расчеты по Ому
Закон V = IR

Q1 Когда стр.d. от 4,5 В
приложен к сопротивлению, течет ток 0,5 А.

Какое значение имеет резистор?

R = V / I = 4,5 / 0,5 =
9,0 Ом

Q2 Сопротивление имеет
значение 50 Ом.

Какой п.о. должен применяться через это
чтобы через него протекал ток 5,0 А?

В = ИК = 5 x 50 =
250
V

3 квартал
А п.d. 240 В подается на резистор нагревательного элемента сопротивлением 30 Ом.

Сколько тока проходит через
обогреватель?

I = V / R = 240/30 =
8.0
А

4 квартал

Три батареи на 1,5 В были подключены последовательно к трем лампочкам.

Если амперметр измеряет ток
0,50 А, какое сопротивление у каждой лампочки?

I = V / R, поэтому R = V / I = (3 x 1.5) /
0,50 = 9,0 Ом

Так как общее сопротивление = сумма
сопротивления, сопротивление каждой лампочки = 9,0 / 3 =
3.0
Ом

5 квартал

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

2. Движение заряда

2а. Расчет
заряда, проходящего через точку в цепи Q = It

Ток (I в амперах) — скорость протекания электрического
заряжать вокруг цепи.

Чем больше поток заряда в данный момент времени, тем больше
электрический ток.

Скорость протекания электрического заряда равна
измеряется в кулонах в секунду.

Вы можете рассчитать заряд, проходящий через точку в цепи в
в данный момент времени по формуле

Q = Оно

, где Q = электрический заряд в кулонах ( C )
— блок электрического заряда

I = ток в амперах ( A ) и t = время ( с )

перегруппировок из Q = It,
I = Q / т
и t = Q / I

Ток в 1 А равен
скорость потока заряда 1 Кл / с.

2b. Примеры расчетных вопросов с участием
уравнение Q = It

Q1 Если
ток 3,0 А проходит через прибор в течение 1 часа 30 минут,
сколько электрического заряда передается в процессе?

Q = Оно, Q = 3,0 x 1,5 x 60 x 60 = 16 200 C =
1,62
х 10 ⁴
С

Q2 Если
Заряд 9000 C проходит через точку в электрической цепи в 12.0 минут,
какой текущий поток?

I = Q / t = 9000 / (12 x 60) = 9000/720 =
12,5
А

Q3
Сколько времени займет электрическая цепь в минутах и ​​секундах
ток 20.0 А передать 5000 С заряда?

т = Q / I = 5000/20 =
250 секунд =
4
минут и 10 секунд

Q4 Портативный компьютер
зарядное устройство пропускает ток 1.20 А на 30 минут с выходом
p.d. 15.0 В.

(а) Рассчитайте, сколько заряда
перенесена в компьютерный аккумулятор.

Q = It = 1,2 х 30 х 60 =
2160
С

(б) Какое сопротивление
зарядное устройство?

В = ИК, R = V / I = 15 / 1,2
знак равно

12,5 Ом

(c) Когда аккумулятор ноутбука полностью
заряжено в нем хранит 3000 с.

Сколько времени потребуется, чтобы полностью
заряжать разряженный аккумулятор?

Q = It, t = Q / I = 3000 /
1,2 =

2500 с (41 мин 40 с)

5 квартал

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

3. Возможная разница и
передача энергии

3а.Введение в электрическую энергию
перевод

Передача энергии на единицу заряда = разность потенциалов (p.d.) и
расчеты на основе
E = QV

В предыдущем разделе мы рассмотрели, как рассчитать
количество заряда, движущегося в цепи, но ничего не говорит об энергии
переведен.

Напоминания :

Электрические цепи, используемые термины, обозначения цепей, параллельные
объяснение схем и последовательных схем

Разность потенциалов (стр.d. в
вольт, В ) — энергия, передаваемая на единицу заряда в виде электрического
заряд перемещается из одной точки в другую в электрической цепи.

Измеряется вольтметром,
который всегда подключается параллельно через компонент схемы.

Передача электрического тока
энергия

Подумайте обо всех электрических
приборы, которыми вы пользуетесь — все они нуждаются в энергии для работы!

Блок питания работает на
заряжается и передает ему энергию.

Работа должна производиться на зарядке
для увеличения его потенциальной энергии.

Электрический заряд измеряется в
кулоны (C)

Заряд и его движение
уже было рассмотрено в
раздел 2 (Q = It).

Заряды передают энергию
компонентов по мере их прохождения, выполняя работу против сопротивления
компонент.

Если работа сделана, то энергия
переведен.

Если электрический заряд испытывает разность потенциалов,
этот заряд будет течь, передавая энергию.

Энергия подается из накопителя энергии
источник питания — аккумулятор, электросеть и т. Д.

При прохождении заряда по любой п.d. Падение высвобождает энергию
(с более высокого уровня потенциальной энергии на более низкий).

например в тонкой проволоке
сопротивление , выделяется тепло.

Разница потенциалов между двумя
баллов равна проделанной работе на единицу заряда.

разность потенциалов (В) = проделанная работа ( энергия
передано в Дж) заряд (C)

т.е. 1 вольт соответствует 1 джоуля
за кулон или
V = J / C

Чем больше падение п.д., тем больше энергия
передан, потому что заряд начинается с большим потенциалом
энергия.

Следовательно, блок питания с большим источником
p.d. (В)
может подавать на больше энергии в схему на единицу электрического заряда (
кулон, В).

Чем больше p.d., тем больше энергии такое же количество
электрический заряд может унести.

3b.Еще одно уравнение для расчета электрического
передача энергии

В
количество переносимой энергии можно рассчитать по формуле:

переданная энергия = заряд x потенциал
разница.

E = QV (поэтому Q = E / V
и V = E / Q )

E = передаваемая энергия в джоулях ( Дж )

Q = количество
электрический заряд в кулонах ( C )

В = разность потенциалов ( В )

отмечая, что: V = E / Q =
энергия, передаваемая на единицу заряда
(J / C)

Попутно и несколько напоминаний:

Чем больше энергии передается в данном
время, тем больше мощность устройства или электроприбора.

г. V говорит вам, сколько
энергия, передаваемая на каждую единицу электрического заряда,

так, V = E / Q , (шт.
J / C), см. Расчеты E = QV ниже).

Текущий I говорит вам, сколько
заряд проходит заданную точку в цепи за единицу времени (кулонов в секунду,
С / с ).

Это означает, что оба p.d. В и текущий
I влияет на скорость передачи энергии прибору
из накопителя электроэнергии в другие накопители энергии.

И некоторые математические связи
на основе раздела 2. Q = It, а здесь, в разделе 3, E = QV

Из Q = It и E = QV, подставив
дает E = ItV,

так (i)
E = IVt (I в A,
t в с, В в вольтах)

Перестановка E = IVt дает IV =
Е / т

Это соединяется с

уравнения для мощности

(ii) Мощность = энергия
переведено / время принято =
E / t (Дж / с),
и

( iii ) Мощность = ток
x напряжение = P (Вт) = I (A) x V (В),
Р = IV

Из (ii) и (iii) E / t =
IV, поэтому E = IVt , что является уравнением (i) !!!

3c.Расчет q Использование на основе E = QV
(иногда с участием других уравнений электричества)

Q1 Электродвигатель
Модель автомобиля питается от аккумулятора 1,5 В.

Если 120 C заряда проходит через
цепь двигателя в движущемся вагоне,

(а) сколько энергии передается?

E = QV = 120 x
1,5 = 180 Дж

(b) Опишите вероятный накопитель энергии
меняется, когда машина работает.

Химическая потенциальная энергия
запас батареи уменьшается и превращается в электрическую энергию.

Накопитель кинетической энергии
автомобиль увеличивается из-за потери тепла от трения и звуковой энергии
передается в накопитель тепловой энергии окрестностей.

Q2 Какое количество
заряд необходим для передачи 500 Дж энергии, если п.д.цепи
24,0 В?

E = QV, Q = E / V =
500/24 ​​=
20,8 С (3
SF)

Q3 Какой потенциал
разность требуется в цепи для передачи 2000 Дж энергии с
заряд 50 кулонов?

E = QV, V = E / Q = 2000/50 =
40 В

4 квартал
А 12.Батарея 0 В пропускает через лампу ток 2,0 А в течение 5 минут.

(a) Рассчитайте, сколько заряда прошло
через лампу.

Q = It = 2 x 5 x 60 =
600
С

(b) Рассчитайте, сколько электроэнергии
был перенесен лампой.

Два пути:

(i) E = QV = 600 x 12 =
7200 Дж,
самый простой, но вы можете рассчитать его, не зная Q:

(ii) E = IVt = 2 x 12 x 5 x 60 =

7200 Дж

5 квартал
Устройство имеет мощность 1.5 кВт и работает от сети 230 В.

Если прибор используется в течение 15 минут,
сколько заряда прошло через цепь?

1,5 кВт ≡
1500 Вт ≡
1500 Дж / с

Общая переданная энергия = мощность x
время = 1500 x 15 x 60 = 130000 Дж

E = QV, поэтому Q = E / V = ​​1350
000/230 =

5870 C (3 SF)

Ответ можно рассчитать по
другой маршрут

P = IV, I = P / V = ​​1500/230
= 6.522 А

Q = It = 6,522 x 15 x 60 =

5870 C (3 SF)

Q6

3d. Еще немного о разности потенциалов — действие двух последовательно соединенных резисторов

Схема 41 показывает два подключенных резистора.
последовательно.

Справа показано, что происходит с
p.d. по часовой стрелке по цепи (направление условного тока).

Повышается потенциальный запас аккумулятора
разность зарядных потенциалов заряда до 12 В.

По мере прохождения заряда через 1-й
резистор R ₁ , он теряет энергию и п.д. падает на 8 В до п.п.
из 4 В.

По мере прохождения заряда через 2-ю
резистор R ₁ , он снова теряет энергию и п.д. падает на 4 В до
p.d. из 0 В.

Пока есть полная цепь,
процесс повторяется.

Поскольку E = QV, выделяется вдвое больше энергии
резистором R ₁ (p.d. 8 В), чем R ₂ (p.d. 4 В) для
тот же ток.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

4. Электрическое сопротивление — эксперименты по
исследовать ВАХ различных сопротивлений и достоверность, или
в противном случае Закона Ома

4а.
Что влияет на сопротивление провода? Сопротивление
постоянный?

и s графики общей вольт-амперной характеристики (ВАХ)
объяснил

Сопротивление цепи зависит от
несколько факторов:

(i) толщина сопротивления
провод — для однокомпонентного резистора

(ii) длина сопротивления
провод — для однокомпонентного резистора

(iii) если более одного сопротивления,
они подключены последовательно или параллельно?

(iv) температура компонента
действует как сопротивление

Раздел
4.описывает и объясняет несколько примеров
графиков ВАХ — которые можно исследовать с помощью схемы 31 (справа)

На принципиальной схеме 31 справа показано
как можно исследовать изменение тока через сопротивление (или
любой компонент) при изменении разности потенциалов.

Графики разности потенциалов тока используются, чтобы показать, как ток через компонент изменяется в зависимости от разности потенциалов на нем.

Сопротивление некоторых резисторов / компонентов меняется.
как действующий и п.д. изменения например диодная или лампа накаливания.

Узнайте, как
и почему в разделах 4d. и 4e.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

4b.

Исследование электрического сопротивления провода — изменение длины или ширины

Схема 30 показывает, как исследовать сопротивление провода

Относительно тонкая проволока закреплена на
каждый конец на линейке с разметкой в ​​миллиметрах с помощью зажимов «крокодил».

Вам понадобится амперметр для измерения
ток в амперах и вольтметр для измерения п.д. через провод в
вольт.

Провод подключается в серии
с аккумуляторным блоком питания, переключателем и амперметром для измерения силы тока
течет по проводу в амперах.

Вольтметр , для измерения p.d, есть
соединены параллельно через провод сопротивления.

Обратите внимание, что амперметр всегда подключается к
последовательно с компонентом , но вольтметр всегда подключается параллельно
по любому исследуемому компоненту.

Один конец провода, подключенный через
вольтметр закреплен (слева), но на другом конце есть зажим типа крокодил, который действует как подвижный
точку контакта для размещения на различном расстоянии вдоль провода сопротивления от
слева направо.

Замкните выключатель, чтобы замкнуть цепь
и начать снимать показания.

Лучше всего открыть переключатель между
показания, чтобы свести к минимуму риск нагрева провода.

Вы изменяете расстояние d (мм) от
слева (0 мм) в точку дальше вправо и возьмите серию пар
из п.d и текущие показания, например каждые 50 мм (можно работать в см, получается
нет разницы!).

Используя закон Ома, вы вычисляете
сопротивление в омах из уравнения
R = V / I

Вы
затем можно построить график зависимости сопротивления (Ом) от длины провода d (мм)
— показано справа.

Вы должны найти график линейным с
его начало координат x, y в точке 0,0.

Это означает, что сопротивление
пропорционально длине провода .

Если не закрепить провод точно на 0
мм, график по-прежнему должен быть линейным, но начало линии не будет
быть 0,0.

Если повторить эксперимент с
провода разного диаметра, вы должны обнаружить, что градиент становится ниже,
толще проволока.

Для провода той же длины сопротивление меньше
толще проволока — хорошая аналогия — легкость, с которой вода течет через
труба тонкого или большего диаметра.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

4c.

Изучение
ток — напряжение
характеристики проволоки

Это эксперимент с законом Ома

Схема
31 показывает, как исследовать зависимость I от V для сопротивления

.

Следствие направлено на поиск
вне …

… как течет ток
через резистор меняются в зависимости от разности потенциалов на нем?

Постоянный резистор представляет собой
‘компонент’ в цепи и должен иметь постоянную температуру
на протяжении всего эксперимента (см. ниже
температура
последствия).

В этом случае
простой проволочный резистор
соединены последовательно с блоком питания и амперметром.

г. измеряется по фиксированному
сопротивление с вольтметром,

Однако,
также подключенный последовательно, добавлен переменный резистор, так что вы можете
удобно изменить разность потенциалов и тем самым изменить ток
протекает через компонент.

Это позволяет собрать целую серию
пар показаний I и V, с помощью которых можно построить подходящие графики — в этом
случай V против I, но часто делается как I против V.

Используя переменный резистор, вы
постепенно увеличивайте разность потенциалов на компоненте, принимая
соответствие текущему чтению, например увеличиваясь на 0,5 В. Повторите каждый
прочитав дважды и используйте среднее значение.

После этого можно поменять местами клеммы аккумулятора.
и повторить все показания.

Если вы построите p.d. по сравнению с текущим,
график линейный , если он подчиняется закону Ома — тогда он называется ‘ омической
кондуктор ‘.

Это я изобразил графиком
вверху справа, а градиент равен сопротивлению в
Ом .

Это соответствует закону Ома .
уравнение V = IR , поэтому градиент равен R .

Если график остается линейным,
сопротивление остается постоянным.

Этот график не представляет
показания сняты после перестановки полюсов аккумулятора.

Однако показывает, как получить
значение сопротивления графическим методом.

Это линейный график и
фраза линейный компонент может использоваться.

Для таких компонентов, как провод, который не
нагревается, вы должны получить линейный график p.d. (V) против I (A) с
градиент R (Ω). (правый график).

Вы должны убедиться, что провод
не сильно нагревается — если начинает нагреваться, сразу
отключите резистор («выключите») и дайте ему остыть.

Если вы построите график зависимости I от V, градиент будет 1 / R (обратная величина
сопротивление), линейный график .

Этот график показывает, что вы получаете
построение всех данных, включая показания I-V, снятые после реверсирования
клеммы аккумулятора.

График
(1)
является
построены на поперечной оси. Верхняя правая половина — это ваш первый набор
результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите
эксперимент дает нижнюю левую часть графика.

Обратите внимание, что
вы получите только линейный
график, если температура проволоки остается постоянной .

Когда ток (А) пропорционален
к p.d (V) он описывается как
омический провод
(подчиняется закону Ома!).

С помощью схемы 31 вы можете проверить любой
резистор или любой другой тип компонента схемы, и результаты
обсуждается ниже, начиная с резюме факторов, влияющих на сопротивление.

Так,
сопротивление омического проводника, например цепь
компонент не изменяется независимо от того, проходит ли ток — постоянный
градиент 1 / R для графика 1.

Это ожидаемые линейные графики для
фиксированный резистор с использованием схемы 31 выше.

Думая против часовой стрелки на
диаграмме, разные линии графика могут отображать убывающее сопротивление
е.грамм. (i) резистивный провод становится короче при том же диаметре, или
(ii) увеличение диаметра при фиксированной длине провода.

При постоянной температуре ток, протекающий через
омический проводник прямо пропорционален разности потенциалов на
это — уравнение: В = IR или
I = V / R .

Однако это только правда, так как
линейный график, если температура не
изменение.

Комментарии к переменным в этом
частный эксперимент с законом Ома

Ток всегда определяется
сочетание п.о. (В) и сопротивление R (Ом).

Независимая переменная — это
что мы изменяем или контролируем в эксперименте — в этом случае вы можете
считать его р.д. управляется переменным резистором.

Одно из соглашений — построить
независимая переменная на оси x, а зависимая переменная на оси
ось y.

Этот
означает, что сопротивление R, является обратной величиной градиента — немного больше
неудобно рассчитать сопротивление, чем на графике V в зависимости от I,
где градиент — это сопротивление.
Закон Ома: I =
В / р.

Зависимая переменная — это то, что
мы тестируем или измеряем в эксперименте, это ток I
(A), который зависит от настройки переменного резистора, который, в свою очередь,
контролирует разность потенциалов на резисторе.

Управляющие переменные — это то, что
мы сохраняем то же самое во время эксперимента, чтобы убедиться, что это честный тест
например в этом случае провод и температура сохраняются
постоянная, НЕ должна изменяться — не меняйте провод и не позволяйте
нагреться.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

4г.
Исследование вольт-амперных характеристик металла
лампа накаливания

Когда электрический заряд проходит через высокое сопротивление,
подобно тонкой металлической нити накала лампы, он передает часть
электроэнергия
к накопителю тепловой энергии нити накала. Электрический заряд делает
работают против сопротивления .

Схема 45 показывает, как можно
исследовать ток-разностные характеристики
нить
лампочка.

Вольтметр подключен параллельно
термистор, п.д. В измеряется в вольтах ( В ).

Переменный резистор позволяет варьировать
п.д. и текущий поток.

Амперметр, подключенный последовательно, дает
текущее значение I , чтение в амперах ( A, ).

В
прохождение тока нагревает нить накала и поднимается в
температура вызывает повышение сопротивления . Итак, нить
Лампа представляет собой неомический провод .

Этот «эффект нагрева» влияет на
все резисторы.

По мере увеличения тока выделяется больше тепловой энергии, и
нить накаливания становится все горячее и горячее, поэтому дальнейшее повышение температуры
еще больше увеличивает сопротивление.

Уменьшает скорость увеличения тока с
увеличение разности потенциалов .

Следовательно, градиент I-V
кривая графика уменьшается, и все больше с увеличением
температура — график 2. Это нелинейный график .

Если градиент меняется,
тогда сопротивление меняется.

График
(2)
является
построены на поперечной оси.Верхняя правая половина — это ваш первый набор
результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите
эксперимент дает нижнюю левую часть графика.

Фраза нелинейная
компонент может быть использован.

Когда ток (А) равен НЕ
пропорциональная p.d (V) лампа накаливания описывается как
неомический провод
(не подчиняется закону Ома!).

У вас такой же график в форме треугольника.
для
термистор.

Теория
— со ссылкой на схему металлической конструкции

Кристаллическая решетка металла состоит из неподвижных ионов и свободно движущихся
электроны между ними. С повышением температуры ионы металлов колеблются сильнее.
сильно, в котором электроны сталкиваются, и это препятствует прохождению электронов, уменьшая поток
плата. По мере увеличения тока вибрации увеличиваются, вызывая больше
электрической энергии, которая будет преобразована в тепло — увеличение
температура И сопротивление металлической нити, тем самым
еще больше понижая ток.

Итак, увеличение i n
по температуре увеличивает сопротивление лампы накаливания (или большинства других
резисторы) и снижает ток, протекающий при заданном p.d.

Если резистор становится слишком горячим,
ток почти не будет течь.

Есть одно важное исключение
к этому «правилу», см. примечания к

термистор, где сопротивление фактически падает с
повышение температуры.

Лампа накаливания — лишь одна из многих
примеры были энергия передается с пользой , НО есть
всегда теряется тепловая энергия в накопителе тепловой энергии устройства и
Окрестности .

Нить накала часто изготавливается из
металлический вольфрам, плавящийся при> 3400 ^o C и ярко светящийся при
2500 ^o C, но все равно испаряется очень медленно. Инертный газ
например, добавляется аргон или азот, чтобы уменьшить это испарение — любое
испаренные атомы вольфрама попадают в инертный (и, следовательно, неокисляющий) Ar
или N ₂ молекул и, надо надеяться, снова конденсируются на нити.

См.
Сохранение энергии,
передача-преобразование энергии, эффективность — расчеты

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

4e.
Исследование вольт-амперных характеристик диода

Модель
ток через диод протекает только в одном направлении — см. график 3.

Сопротивление в обратном направлении
очень высока — следовательно, это фактически «односторонняя» система.

Схема 43 показывает, как можно исследовать
вольт-амперная характеристика диода.

Вольтметр подключен параллельно
термистор, п.д. В измеряется в вольтах ( В ).

Переменный резистор позволяет варьировать
п.д. и текущий поток.

Амперметр, подключенный последовательно, дает
текущее значение I , чтение в амперах ( A, ).

А диод имеет очень высокое сопротивление в
обратное направление .

Также есть порог р.о.
(например,
1,4 В) до того, как ток вообще протечет — внимательно посмотрите на график —
есть короткий горизонтальный участок, прежде чем ток поднимется с нуля
и со временем становится линейным.

Таким образом, вы получаете верхнюю правую часть
графика 3 по сравнению с графиками 1 и 2 выше.

Это потому, что когда вы делаете
экспериментируйте, используя схему, описанную выше, по изменению
подключений, вы не обнаружите никаких текущих потоков при изменении p.d.

Его нелинейный
график .

Если градиент меняется, то
сопротивление меняется.

Когда ток (А) равен НЕ
пропорциональный p.d (V), диод описывается как
неомический провод
(не подчиняется закону Ома!).

Фраза нелинейный компонент
может быть использовано.

График
(3)
является
построены на поперечной оси. Верхняя правая половина — это ваш первый набор
результатов, затем вы переверните клеммы на источнике питания и повторите
эксперимент дает нижнюю левую часть графика.

Так как ток течет только в одну сторону
через диод его можно использовать для преобразования переменного тока в постоянный
текущий.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

Практическая работа по
помощь в развитии ваших навыков и понимания, возможно, включала следующее:

с использованием ламп накаливания и резисторов для исследования разности потенциалов
— текущий
характеристики,

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Важные определения, описания,
формулы и
ед.

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

Что дальше?

Электричество и
ревизия магнетизма
индекс нот

1.Полезность электроэнергии, безопасность, передача энергии, расчеты затрат и мощности, P = IV = I ² R,
E = Pt, E = IVt

2.
Электрические схемы и как их рисовать, условные обозначения схем, параллельность
схемы, объяснение последовательных схем

3. Закон Ома, экспериментальные исследования
сопротивление, I-V графики, расчеты V = IR, Q = It, E = QV

4. Схема устройств и как они используются? (е.грамм.
термистор и LDR), соответствующие графики gcse Physical Revision

5. Подробнее о последовательных и параллельных цепях.
электрические схемы, измерения и расчеты
gcse физика

6. Электроснабжение «Национальной сети», экология
вопросы, использование трансформаторов
gcse
примечания к редакции физики

7.
Сравнение способов получения электроэнергии
gcse
Заметки о пересмотре физики (энергия 6)

8.Статическое электричество и электрические поля, использование
и опасность статического электричества gcse
примечания к редакции физики

9.

Магнетизм
— магнитные материалы — временные (индуцированные) и постоянные магниты — использует gcse
физика

10.
Электромагнетизм, соленоидные катушки, применение электромагнитов gcse
примечания к редакции физики

11. Моторное воздействие электрического тока,
электродвигатель, громкоговоритель, правило левой руки Флеминга, F = BIL

12.Эффект генератора, приложения, например генераторы
производство электричества и микрофон
gcse
физика

ВСЕ мои GCSE
Примечания к редакции физики

ИЛИ воспользуйтесь [GOGGLE
ПОИСК]

Версия IGCSE
заметки по закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It вычисления KS4 физика Научные заметки на
Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It
расчеты GCSE руководство по физике
примечания к закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It
расчеты для школ, колледжей, академий, научных курсов, репетиторов, изображений
рисунки-диаграммы для исследования сопротивления по закону Ома V = IR Q =
Он вычисляет научные исправления примечания по
Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It
расчеты для пересмотра модулей физики примечания по темам физики, чтобы помочь понять
Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It
расчеты университетские курсы физики
карьера в области науки и физики вакансии в машиностроении
технический лаборант
стажировка инженер стажировка по физике США 8 класс 9 класс 10 AQA
Примечания к редакции GCSE 9-1 по физике по закону Ома
исследования сопротивления V = IR Q = It вычисления GCSE
примечания к закону Ома исследования сопротивления V = IR Q = It
расчеты Edexcel GCSE 9-1 физика наука примечания к редакции
Исследование сопротивления по закону Ома V = IR Q = It
расчеты для OCR GCSE 9-1 21 век
научные заметки по физике об исследованиях сопротивления по закону Ома
V = IR Q = Расчет OCR GCSE
9-1 Шлюз физики
примечания к пересмотру исследований сопротивления по закону Ома V = IR
Q = It вычисления WJEC gcse science CCEA / CEA gcse science

ВЕРХ СТРАНИЦЫ
и субиндекс

Мощность и энергия

• Изучив этот раздел, вы сможете:
• Выполнять расчеты мощности, напряжения, тока и сопротивления.
• • с использованием соответствующих единиц и частей.
• Различайте мощность и энергию в электрических цепях.

Мощность резисторов

Когда через резистор протекает ток, электрическая энергия преобразуется в ТЕПЛОВУЮ энергию. Тепло, генерируемое в компонентах цепи, каждый из которых обладает хотя бы некоторым сопротивлением, рассеивается в воздухе вокруг компонентов. Скорость рассеивания тепла называется МОЩНОСТЬЮ, обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Количество рассеиваемой мощности может быть вычислено с использованием любых двух величин, используемых в расчетах по закону Ома. Помните, как и в любой формуле, в формуле должны использоваться ОСНОВНЫЕ КОЛИЧЕСТВА, то есть ВОЛЬТЫ, ОМЫ и АМПЕРЫ (не милли, мег и т. Д.).

Чтобы найти мощность P, используя V и I

Чтобы найти мощность P, используя V и R

Чтобы найти мощность P, используя I и R

Перед тем, как начать, подумайте об этих нескольких советах, они упростят задачу, если следовать им.

1. Разработайте ответы с помощью карандаша и бумаги; в противном случае легко запутаться на полпути и получить неправильный ответ.

2. Конечно, ответ — это не просто число, это будет определенное количество ватт (или несколько или несколько единиц ватт). Не забудьте указать правильную единицу измерения (например, Вт или мВт и т. Д.), А также число, иначе ответ не имеет смысла.

3. Преобразуйте все вспомогательные единицы, такие как мВ или кОм, в ватты, указав их в соответствующей формуле.Ошибка здесь даст действительно глупые ответы, в тысячи раз слишком большие или слишком маленькие.

4. Хотя структура этих формул мощности кажется очень похожей на формулы закона Ома, есть небольшое различие — они содержат некоторые квадраты (I ² и V ² ). Будьте очень осторожны при использовании трюка с треугольником для транспонирования этих формул. Если вам нужно связать мощность с сопротивлением, то I или V необходимо возвести в квадрат (умножить на себя). Однако вы можете построить треугольник, который соответствует любой из формул для получения R, как показано ниже.

Не забудьте загрузить нашу брошюру «Подсказки по математике», в которой показано, как использовать калькулятор с показателями степени и инженерной нотацией, чтобы работать с этими частями и каждый раз получать правильный ответ.

Нет научного калькулятора? Буклет «Подсказки по математике» объясняет, что вам нужно (и что вам не нужно, чтобы не тратить деньги без необходимости). Если вы не хотите покупать научный калькулятор, вы всегда можете получить его бесплатно в сети.Пользователи ПК могут попробовать Calc98 на сайте www.calculator.org/download.html. Какой бы калькулятор вы ни выбрали, прочтите инструкции, чтобы ознакомиться с методами работы, которые вам следует использовать, поскольку они варьируются от калькулятора к калькулятору.

Важно помнить о влиянии рассеивания мощности в компонентах: чем больше мощность, тем больше тепла должно рассеиваться компонентом. Обычно это означает, что компоненты, рассеивающие большое количество энергии, нагреваются, а также они будут значительно больше по размеру, чем типы с низким энергопотреблением.Если компоненту требуется рассеивать больше энергии, чем он предназначен, он не сможет достаточно быстро избавиться от выделяемого тепла. Его температура повысится, и перегрев может вызвать полный выход из строя компонента и, возможно, повреждение других компонентов и самой печатной платы (PCB). В качестве меры предосторожности резисторы большой мощности часто устанавливают вне печатной платы с использованием более длинных выводных проводов, заключенных в керамические гильзы. Резисторы с проволочной обмоткой большой мощности могут быть даже заключены в металлический радиатор и прикреплены болтами к большой металлической поверхности, такой как корпус оборудования, чтобы избавиться от нежелательного тепла.Примеры резисторов большой мощности показаны на странице конструкции резистора.

Компоненты, такие как резисторы, имеют определенную номинальную мощность, указанную производителем (в ваттах или милливаттах). Этот рейтинг (параметр) необходимо проверить при замене компонента, чтобы не произошло завышения рейтинга. Это важный фактор безопасности при обслуживании электронного оборудования.

TIP

Тепло, выделяемое резисторами большой мощности, является основной причиной преждевременного выхода из строя многих цепей.Либо сам резистор выходит из строя из-за «разомкнутой цепи», особенно в резисторах с проволочной обмоткой. В резисторах из углеродного состава перегрев в течение длительного периода может вызвать изменение значения. Это может увеличиваться в типах с высоким сопротивлением или более опасно уменьшаться (позволяя увеличить ток) в типах с низким значением. Увеличение тока, вызванное уменьшением сопротивления, только ускоряет процесс, и в конечном итоге резистор (а иногда и другие связанные компоненты) сгорает!

Энергия в резисторах

Если определенное количество мощности рассеивается в течение заданного времени, то ЭНЕРГИЯ рассеивается.Энергия (мощность x время) измеряется в Джоулях, и, включив время (t) в формулы мощности, можно рассчитать энергию, рассеиваемую компонентом или схемой.

Рассеиваемая энергия = Pt или VIt или V ² t / R или даже I ² Rt Джоулей

Обратите внимание, что в формулах для энергии такие величины, как мощность, время, сопротивление, ток и напряжение, должны быть преобразованы в их основные единицы, например Ватты, секунды, Ом, Амперы, Вольт и т. Д.Никаких дополнительных единиц или нескольких единиц! Как описано в буклете «Советы по математике».

Все вышеперечисленные единицы являются частью интегрированной системы международно стандартизированных единиц; Система S.I. (Système International d´Unités). Эта система устанавливает основные единицы для любых электрических, механических и физических свойств и их отношения друг к другу. Он также включает стандартную форму кратных и долей кратных, описанную в буклете «Подсказки по математике».

.