Ристорын хүчийг хэрхэн тодорхойлох. Зэрэгцээ холболтын резисторуудын хүч

2024 Зохиолч: Trinity Chesterton | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 00:35

Бүх электрон төхөөрөмж нь резисторыг үндсэн элемент болгон агуулна. Энэ нь цахилгаан хэлхээний гүйдлийн хэмжээг өөрчлөхөд хэрэглэгддэг. Нийтлэлд резисторын шинж чанар, тэдгээрийн хүчийг тооцоолох аргуудыг харуулав.

Эсэргүүцлийн хуваарилалт

Резисторыг цахилгаан хэлхээн дэх гүйдлийг зохицуулахад ашигладаг. Энэ өмчийг Ом-ын хуулиар тодорхойлсон:

I=U/R (1)

Томъёо (1)-ээс харахад эсэргүүцэл бага байх тусам гүйдэл ихсэх ба эсрэгээр R-ийн утга бага байх тусам гүйдэл ихсэх нь тодорхой харагдаж байна. Энэ нь цахилгааны эсэргүүцлийн шинж чанарыг цахилгаан инженерчлэлд ашигладаг. Энэ томьёо дээр үндэслэн цахилгаан төхөөрөмжид өргөн хэрэглэгддэг гүйдэл хуваагч хэлхээг үүсгэсэн.

Энэ хэлхээнд эх үүсвэрээс гарах гүйдэл нь резисторуудын эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ хоёр хуваагдана.

Гүйдлийн зохицуулалтаас гадна резисторыг хүчдэл хуваагчдад ашигладаг. Энэ тохиолдолд Ом-ын хуулийг дахин ашигласан боловч арай өөр хэлбэрээр:

U=I∙R (2)

Томъёо (2)-аас харахад эсэргүүцэл нэмэгдэхийн хэрээр хүчдэл нэмэгддэг. Энэ өмчхүчдэл хуваагч хэлхээг бүтээхэд ашигладаг.

Диаграмм болон томьёо (2)-аас харахад резистор дээрх хүчдэл нь эсэргүүцэлтэй пропорциональ тархсан байна.

Диаграм дээрх резисторуудын зураг

Стандартын дагуу резисторыг 10 х 4 мм хэмжээтэй тэгш өнцөгт хэлбэрээр дүрсэлсэн бөгөөд R үсгээр тэмдэглэсэн байдаг. Диаграм дээр резисторуудын хүчийг ихэвчлэн заадаг. Энэ үзүүлэлтийн зургийг ташуу эсвэл шулуун шугамаар гүйцэтгэдэг. Хэрэв хүч нь 2 ваттаас их байвал тэмдэглэгээг Ромын тоогоор хийнэ. Үүнийг ихэвчлэн утастай резисторуудад хийдэг. АНУ зэрэг зарим мужууд бусад конвенцуудыг ашигладаг. Хэлхээний засвар, шинжилгээг хөнгөвчлөхийн тулд резисторуудын хүчийг ихэвчлэн өгдөг бөгөөд тэдгээрийн тэмдэглэгээг ГОСТ 2.728-74-ийн дагуу гүйцэтгэдэг.

Төхөөрөмжийн үзүүлэлт

Рэсисторын гол шинж чанар нь резисторын ойролцоох диаграмм болон түүний гэрт заасан нэрлэсэн эсэргүүцэл R_{n юм. Эсэргүүцлийн нэгж нь ом, килоом, мегаом юм. Резисторууд нь омын фракцаас хэдэн зуун мегаом хүртэлх эсэргүүцэлтэй байдаг. Резистор үйлдвэрлэх олон технологи байдаг бөгөөд тэдгээр нь бүгд давуу болон сул талуудтай байдаг. Зарчмын хувьд өгөгдсөн эсэргүүцлийн утга бүхий резисторыг туйлын нарийвчлалтайгаар үйлдвэрлэх технологи байхгүй.}

Хоёр дахь чухал шинж чанар бол эсэргүүцлийн хазайлт юм. Энэ нь нэрлэсэн R-ийн% -аар хэмжигддэг. Эсэргүүцлийн хазайлтын стандарт муж байдаг: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% ба түүнээс дээшутгууд ±0.001%.

Дараагийн чухал үзүүлэлт бол резисторуудын хүч юм. Ашиглалтын явцад тэдгээр нь дамжин өнгөрөх урсгалаас халдаг. Хэрэв эрчим хүчний алдагдал зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэтэрвэл төхөөрөмж амжилтгүй болно.

Резисторууд халах үед эсэргүүцлээ өөрчилдөг тул өргөн температурын мужид ажилладаг төхөөрөмжүүдийн хувьд өөр нэг шинж чанарыг нэвтрүүлсэн - эсэргүүцлийн температурын коэффициент. Үүнийг ppm/°C-ээр хэмждэг, өөрөөр хэлбэл 10^-6 R_n/°C (R_{n - 1°C).}

резисторын цуврал холболт

Рэсисторыг цуваа, зэрэгцээ, холимог гэсэн гурван янзаар холбож болно. Цуврал холболттой үед гүйдэл нь бүх эсэргүүцлийг ээлжлэн дамжуулдаг.

Ийм холболттой бол хэлхээний аль ч цэгийн гүйдэл ижил байх бөгөөд үүнийг Ом-ын хуулиар тодорхойлж болно. Энэ тохиолдолд хэлхээний нийт эсэргүүцэл нь эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү байна:

R=200+100+51+39=390 Ом;

I=U/R=100/390=0, 256 A.

Одоо та резисторуудыг цуваа холбосон үед хүчийг тодорхойлох боломжтой, үүнийг томъёогоор тооцоолно:

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 Вт.}

Үлдсэн резисторуудын хүчийг дараах байдлаар тодорхойлно:

P₁=I²∙R₁=0, 256 2^{∙200=13, 11 Мягмар;}

P₂=I²∙R₂=0, 256 2^{∙100=6.55W;}

P₃=I²∙R₃=0, 256 2^{∙51=3, 34Вт;}

P₄=I²∙R₄=0, 256 2^{∙39=2, 55 Мягмар.}

Хэрэв та резисторуудын хүчийг нэмбэл бүтэн P: авна.

P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 Мягмар.

резисторуудын зэрэгцээ холболт

Зэрэгцээ холболтын үед резисторуудын бүх эхлэл нь хэлхээний нэг зангилаатай, төгсгөлүүд нь нөгөөтэй холбогддог. Энэ холболтоор гүйдэл нь төхөөрөмж тус бүрээр дамждаг. Ом хуулийн дагуу гүйдлийн хэмжээ нь эсэргүүцэлтэй урвуу хамааралтай бөгөөд бүх резистор дээрх хүчдэл ижил байна.

Гүйдлийг олохын өмнө сайн мэддэг томьёог ашиглан бүх резисторуудын нийт дамжуулалтыг тооцоолох хэрэгтэй:

1/R=1/R₁+1/R₂+1/R_{3 +1/R}4_{=1/200+1/100+1/51+1/39=0, 005+0, 01+0, 0196+0, 0256=0, 06024 1/Ом.}

Эсэргүүцэл нь дамжуулах чадварын эсрэг:

R=1/0, 06024=16.6 ом.

Омын хуулийг ашиглан эх үүсвэрээр дамжих гүйдлийг олно уу:

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

Эх үүсвэрээр дамжих гүйдлийг мэдэж параллель холбогдсон резисторуудын хүчийг дараах томъёогоор олно уу

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 Мягмар.}

Омын хуулийн дагуу резистороор дамжих гүйдлийг тооцоолно:

I₁=U/R_{1=100/200=0.5A;}

I₂=U/R_{2=100/100=1 A;}

I₃=U/R_{1=100/51=1, 96A;}

I₁=U/R_{1=100/39=2, 56 A.}

Зэрэгцээ холболтын резисторуудын хүчийг тооцоолоход арай өөр томьёог ашиглаж болно:

P₁=U²/R₁=100 ^{2/200=50Вт;}

P₂=U²/R₂=100 ^{2/100=100Вт;}

P₃=U²/R₃=100 ^2/51=195.9W;

P₄=U²/R₄=100 ^{2/39=256, 4 Мягмар.}

Хэрэв та бүгдийг нь нэмбэл бүх резисторуудын хүчийг авах болно:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 Мягмар.}

Холимог холболт

Резисторуудын холимог холболттой схемүүд нь цуваа болон зэрэгцээ холболтыг нэгэн зэрэг агуулна. Энэ хэлхээг резисторуудын зэрэгцээ холболтыг цувралаар сольж хувиргахад хялбар байдаг. Үүнийг хийхийн тулд эхлээд R₂ ба R₆ эсэргүүцлийг нийт R_{2, 6 эсэргүүцлээр солино., доорх томьёог ашиглан:}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

Үүнтэй адил R₄, R₅ хоёр зэрэгцээ резисторыг нэг R_{4, 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

Үр дүн нь шинэ, энгийн хэлхээ юм. Хоёр схемийг доор харуулав.

Холимог холболтын хэлхээний резисторуудын хүчийг дараах томъёогоор тодорхойлно:

P=U∙I.

Энэ томьёог тооцоолохын тулд эхлээд эсэргүүцэл тус бүрийн хүчдэл ба түүгээр дамжих гүйдлийн хэмжээг ол. Та резисторуудын хүчийг тодорхойлох өөр аргыг ашиглаж болно. Үүний төлөөтомъёог ашигласан:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

Хэрэв зөвхөн резистор дээрх хүчдэлийг мэддэг бол өөр томъёог ашиглана:

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

Гурван томьёог бүгдийг практикт ихэвчлэн ашигладаг.

Хэлхээний параметрийн тооцоо

Хэлхээний параметрийн тооцоо нь цахилгаан хэлхээний хэсгүүдийн бүх салбаруудын үл мэдэгдэх гүйдэл ба хүчдэлийг олох явдал юм. Энэ өгөгдлөөр та хэлхээнд орсон резистор бүрийн хүчийг тооцоолж болно. Тооцооллын энгийн аргуудыг дээр харуулсан боловч бодит байдал дээр нөхцөл байдал илүү төвөгтэй байдаг.

Бодит хэлхээнд резисторыг од ба гурвалжинтай холбох нь ихэвчлэн олддог бөгөөд энэ нь тооцоололд ихээхэн хүндрэл учруулдаг. Ийм схемийг хялбарчлахын тулд одыг гурвалжин болгон хувиргах аргуудыг боловсруулсан болно. Энэ аргыг доорх диаграммд үзүүлэв:

Эхний хэлхээ нь 0-1-3 зангилаатай холбогдсон одтой. Эсэргүүцэл R1 нь зангилаа 1, R3 нь зангилаа 3, R5 нь зангилаа 0 юм. Хоёрдахь диаграммд гурвалжин резисторууд нь 1-3-0 зангилаатай холбогдсон байна. R1-0 ба R1-3 резисторууд нь 1-р зангилаа, R1-3 ба R3-0 нь 3-р зангилаа, R3-0 ба R1-0 нь 0-р зангилаатай холбогдсон байна. Эдгээр хоёр схем нь бүрэн тэнцүү байна.

Эхний хэлхээнээс хоёр дахь хэлхээ рүү шилжихийн тулд гурвалжин резисторуудын эсэргүүцлийг тооцоолно:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

Цаашдын хувиргалтыг параллель ба цуваа холболтын эсэргүүцлийн тооцоолол болгон багасгасан. Хэлхээний эсэргүүцлийг олох үед эх үүсвэрээр дамжих гүйдлийг Ом хуулийн дагуу олно. Энэ хуулийг ашигласнаар бүх салбар дахь гүйдлийг олоход хэцүү биш юм.

Бүх гүйдлийг олсны дараа резисторуудын хүчийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Үүнийг хийхийн тулд сайн мэддэг томъёог ашиглана уу: P=I2∙R, үүнийг эсэргүүцэл бүрт хэрэглэхэд бид тэдний хүчийг олох болно.

Хэлхээний элементүүдийн шинж чанарыг туршилтаар тодорхойлох

Элементүүдийн хүссэн шинж чанарыг туршилтаар тодорхойлохын тулд бодит бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс өгөгдсөн хэлхээг угсрах шаардлагатай. Үүний дараа цахилгаан хэмжих хэрэгслийн тусламжтайгаар шаардлагатай бүх хэмжилтийг гүйцэтгэдэг. Энэ арга нь хөдөлмөр их шаарддаг бөгөөд үнэтэй байдаг. Цахилгаан болон электрон төхөөрөмжийн дизайнерууд энэ зорилгоор симуляцийн програмуудыг ашигладаг. Тэдгээрийн тусламжтайгаар шаардлагатай бүх тооцоог хийж, янз бүрийн нөхцөл байдалд хэлхээний элементүүдийн зан төлөвийг загварчилсан болно. Үүний дараа л техникийн төхөөрөмжийн прототипийг угсардаг. Ийм нийтлэг программуудын нэг бол National Instruments компанийн хүчирхэг Multisim 14.0 симуляцийн систем юм.

Энэ программыг ашиглан резисторуудын хүчийг хэрхэн тодорхойлох вэ? Үүнийг хоёр аргаар хийж болно. Эхний арга нь амперметр ба вольтметрээр гүйдэл ба хүчдэлийг хэмжих явдал юм. Хэмжилтийн үр дүнг үржүүлснээр шаардлагатай хүчийг олж авна.

Энэ хэлхээнээс бид эсэргүүцлийн хүчийг R3 тодорхойлно:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.}

Хоёр дахь арга бол хүчийг шууд хэмжих явдал юмваттметр ашиглаж байна.

Энэ диаграмаас R3 эсэргүүцлийн хүч P_{3=20.8 мВт болохыг харж болно. Эхний аргын алдаанаас үүдэлтэй зөрүү нь илүү их байна. Бусад элементүүдийн хүчийг ижил аргаар тодорхойлно.}