Korisni savjeti

Snaga serije

Pin
Send
Share
Send
Send


Iz Ohmovog zakona i prvog i drugog Kirchhoffovog pravila slijedi:

Paralelno sa spajanjem, recipročni ukupni otpor jednak je zbroju inverznih otpora grana.

S paralelnim spojem, ukupni otpor kruga manji je od najmanjeg otpora grana.

Budući da je 1 / R = G, tj. vodljivost tada
kada se paralelno povezu, zbroje se električne vodljivosti pojedinih grana

Serija i paralelno spajanje otpora

Bilo koje opterećenje ima otpor koji sprečava slobodan protok električne struje. Njen put prolazi od izvora struje, preko vodiča do opterećenja. Za normalan prolazak struje, vodič mora imati dobru vodljivost i lako emitirati elektrone. Ova će mu odrednica biti korisna daljnje kada razmotrimo što je serijska veza.

Većina električnih krugova koristi bakrene vodiče. Svaki krug sadrži prijemnike energije - opterećenja s različitim otporovima. Spajačke parametre najbolje je promatrati s vanjskim strujnim krugom koji se sastoji od tri otpornika R1, R2, R3. Serijska veza uključuje uzastopno uključivanje ovih elemenata u zatvoreni krug. Odnosno, početak R1 povezan je s krajem R2, a početak R2 povezan je s krajem R3 i tako dalje. U takvom lancu može biti bilo koji broj otpornika. Ovi simboli koriste serijske i paralelne veze u proračunima.

Trenutna snaga u svim odjeljcima bit će ista: I = I1 = I2 = I3, a ukupni otpor kruga bit će zbroj otpora svih opterećenja: R = R1 + R2 + R3. Ostaje samo utvrditi koliki će napon biti serijski. U skladu s Ohmovim zakonom, napon je jačina struje i otpor: U = IR. Iz toga slijedi da će napon na izvoru struje biti jednak zbroju napona pri svakom opterećenju, jer je struja svuda jednaka: U = U1 + U2 + U3.

Uz konstantnu vrijednost napona, struja tijekom serijskog spajanja ovisit će o otpornosti kruga. Stoga, kada se otpor promijeni barem na jednom od opterećenja, otpor se mijenja u cijelom krugu. Osim toga, promijenit će se struja i napon pri svakom opterećenju. Glavni nedostatak serijske veze je prekid svih elemenata kruga, u slučaju kvara čak i jednog od njih.

Potpuno različite karakteristike struje, napona i otpora dobivaju se paralelnim priključkom. U ovom slučaju, počeci i krajevi opterećenja povezani su u dvije uobičajene točke. Dolazi do neke vrste grananja struje, što dovodi do smanjenja ukupnog otpora i povećanja ukupne vodljivosti električnog kruga.

Da bi se prikazala ta svojstva, ponovno će biti potreban Ohmov zakon. U ovom će slučaju trenutna snaga u paralelnom spoju i njegova formula izgledati ovako: I = U / R. Dakle, kada je n-ti broj identičnih otpornika paralelno spojen, ukupni otpor kruga bit će n puta manji od bilo kojeg od njih: Rtotal = R / n. To ukazuje na obrnutu proporcionalnu raspodjelu struja u opterećenjima s obzirom na otpor tih opterećenja. To jest, s povećanjem otpora paralelno povezanih, trenutna snaga u njima proporcionalno će se smanjiti. U obliku formula prikazuju se sve karakteristike kako slijedi: jakost struje - I = I1 + I2 + I3, napon - U = U1 = U2 = U3, otpor - 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3.

Sa stalnom vrijednošću napona između elemenata, struje u tim otpornicima ne ovise jedna o drugoj. Ako su jedan ili više otpornika isključeni iz kruga, to neće utjecati na rad ostalih uređaja koji ostaju uključeni. Ovaj faktor je glavna prednost paralelnog spajanja električnih uređaja.

U krugovima se obično ne koriste samo serijska veza i paralelna veza otpora, već se koriste u kombiniranom obliku, poznatom kao miješana veza. Za izračunavanje karakteristika takvih lanaca koriste se formule obje verzije. Svi proračuni su podijeljeni u nekoliko faza, kada se prvo utvrđuju parametri pojedinih odjeljaka, nakon čega se zbrajaju i dobiva se ukupni rezultat.

Zakoni serije i paralelno spajanje vodiča

Glavni zakon koji se koristi u proračunima različitih vrsta spojeva je Ohmov zakon. Njegov glavni položaj je prisutnost na mjestu struje kruga struje, izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu u ovom području. U obliku formule ovaj zakon izgleda ovako: I = U / R. Služi kao osnova za izračun električnih krugova povezanih ili serijski ili paralelno. Redoslijed izračuna i ovisnost svih parametara o Ohmovom zakonu jasno su prikazani na slici. Iz toga proizlazi i formula za serijsku vezu.

Složeniji izračuni koji uključuju druge količine zahtijevaju primjenu Kirchhoffovog pravila. Njegov je glavni stav da će nekoliko serijski povezanih izvora struje imati elektromotornu silu (EMF), koja čini algebarsku sumu EMF-a svakog od njih. Ukupni otpor ovih baterija sastojat će se od zbroja otpora svake baterije. Ako je n-ti broj izvora s jednakim EMF-om i unutarnjim otpovima spojen paralelno, tada će ukupna količina EMF-a biti jednaka EMF-u u bilo kojem od izvora. Vrijednost unutarnjeg otpora bit će rv = r / n. Te su odredbe relevantne ne samo za trenutne izvore, već i za vodiče, uključujući formule paralelnih priključaka vodiča.

U slučaju kada će emf izvora imati različita značenja, primjenjuju se dodatna Kirchhoffova pravila za proračun trenutne snage u različitim dijelovima kruga.

Vrste provodnika

Vodljivost električne struje neke tvari povezana je s postojanjem nosača slobodnih naboja u njoj. Njihov se broj utvrđuje elektroničkom konfiguracijom. Za to je potrebna kemijska formula tvari, pomoću koje možete izračunati njihov ukupni broj. Vrijednost za svaki element preuzeta je iz periodičnog sustava Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva.

Električna struja je uređeno kretanje nosača slobodnih naboja na koje utječe elektromagnetsko polje. Kad struja teče kroz tvar, tok nabijenih čestica uzajamno djeluje s čvorovima kristalne rešetke, a dio kinetičke energije čestice pretvara se u toplinsku energiju. Drugim riječima, čestica "udara" atom, a zatim se nastavlja kretati, dobivajući brzinu pod utjecajem elektromagnetskog polja.

Postupak interakcije čestica s čvorovima kristalne rešetke naziva se električna vodljivost ili otpornost materijala. Mjerna jedinica je Ohm, a može se odrediti ohmmetrom ili izračunati. Prema svojstvu vodljivosti, tvari se mogu podijeliti u 3 skupine:

  1. Provodnici (svi metali, ionizirani plin i elektrolitičke otopine).
  2. Poluvodiči (Si, Ge, GaAs, InP i InSb).
  3. Neprovodnici (dielektričari ili izolatori).

Provodnici uvijek provode električnu struju, jer sadrže slobodne elektrone, anione, katione i ione u svojoj atomskoj strukturi. Poluvodiči provode električnu energiju samo pod određenim uvjetima koji utječu na prisutnost ili odsutnost slobodnih elektrona i rupa. Čimbenici koji utječu na vodljivost uključuju sljedeće: temperatura, svjetlost itd. Dielektrika uopće ne provodi električnu energiju jer u njihovoj strukturi nema nosača besplatnih naboja. Tijekom obavljanja izračuna svaki radioamaterski amater mora znati ovisnost otpora o nekim fizičkim veličinama.

Ovisnost o otpornosti

Vrijednost električne vodljivosti ovisi o nekoliko čimbenika koje je potrebno uzeti u obzir prilikom izračuna, izrade otpornih elemenata opterećenja (otpornika), popravljanja i projektiranja uređaja. Ti čimbenici uključuju sljedeće:

  1. Temperatura okoline i materijala.
  2. Električne količine.
  3. Geometrijska svojstva tvari.
  4. Vrsta materijala od kojeg je vodič izrađen (poluvodič).

Električne vrijednosti uključuju razliku potencijala (napon), elektromotornu silu (EMF) i jačinu struje. Geometrija vodiča je njegova duljina i područje presjeka.

Električne količine

Ovisnost vodljivosti o parametrima električne energije određena je Ohmovim zakonom. Postoje dvije formulacije: jedna za zaplet, a druga za cijeli lanac. U prvom slučaju, omjer se određuje na temelju vrijednosti jakosti struje (I) i napona (U) jednostavnom formulom: I = U / R. Iz omjera možete vidjeti izravno proporcionalnu ovisnost struje o vrijednosti napona, a također i obrnuto proporcionalnu otpornosti. Možete izraziti R: R = U / I.

Za proračun električne vodljivosti cijelog presjeka treba koristiti omjer između EMF (e), jačine struje (i), kao i unutarnjeg otpora napajanja (Rin): i = e / (R + Rin). U ovom se slučaju vrijednost R izračunava formulom: R = (e / i) - Rin. No, pri obavljanju izračuna potrebno je uzeti u obzir i geometrijske parametre i vrstu vodiča, jer oni mogu značajno utjecati na proračune.

Vrsta i geometrijski parametri

Svojstvo materije na vodljivost električne energije određeno je strukturom kristalne rešetke, kao i brojem slobodnih nosača. Na temelju toga vrsta tvari je ključni faktor koji određuje količinu električne vodljivosti. U znanosti je koeficijent koji određuje vrstu tvari označen slovom "p" i naziva se otpornost. Njegova vrijednost za razne materijale (pri temperaturi od +20 stupnjeva Celzija) može se naći u posebnim tablicama.

Ponekad se za praktičnost izračuna koristi obrnuta vrijednost koja se naziva specifična vodljivost (σ). Povezan je s otporom sljedećim odnosom: p = 1 / σ. Površina poprečnog presjeka (S) utječe na električni otpor. S fizičkog stajališta, ovisnost se može razumjeti na sljedeći način: s malim presjekom javljaju se češće interakcije čestica električne struje s čvorovima kristalne rešetke. Presjek se može izračunati posebnim algoritmom:

  1. Izmjerite geometrijske parametre vodiča (promjer ili dužinu stranica) čeljusom.
  2. Vizualno odredite oblik materijala.
  3. Izračunajte površinu poprečnog presjeka prema formuli pronađenoj u referentnoj knjizi ili na Internetu.

U slučaju kada dirigent ima složenu strukturu, potrebno je izračunati S vrijednost jednog elementa, a potom rezultat množiti s brojem elemenata koji su uključeni u njegov sastav. Na primjer, ako je žica nanizana, tada S treba izračunati za jednu jezgru. Nakon toga dobivenu vrijednost S morate pomnožiti s brojem jezgara. Ovisnost R o gornjim vrijednostima može se zapisati u obliku omjera: R = p * L / S. Slovo "L" je duljina vodiča. No, za dobivanje točnih izračuna potrebno je uzeti u obzir temperaturne pokazatelje okoline i vodiča.

Indikatori temperature

Postoje dokazi o temperaturnoj ovisnosti otpora materijala na temelju fizikalnog pokusa. Za provođenje eksperimenta potrebno je sastaviti električni krug koji se sastoji od sljedećih elemenata: izvora napajanja, nikromske spirale, koji povezuju žice ampermetra i voltmetra. Uređaji su potrebni za mjerenje struje i napona. Kad struja teče, zagrijava se nichrome opruga. Kako se zagrijava, očitavanja ampermetra smanjuju se. U ovom slučaju dolazi do značajnog pada napona na dijelu kruga, o čemu svjedoči voltmetar.

U radiotehnici se smanjenje veličine napona naziva pad ili pad. Formula ovisnosti p o temperaturi ima sljedeći oblik: p = p0 * [1 + a * (t - 20)]. Vrijednost p0 je otpornost materijala uzetih iz tablice, a slovo "t" je temperatura vodiča.

Temperaturni koeficijent "a" uzima sljedeće vrijednosti: za metale - a> 0, a za elektrolitičke otopine - kombinaciju otpornih radio komponenata

Da bi se dobila potrebna vrijednost otpora, koriste se dvije vrste spajanja otpornika: paralelni i serijski. Ako su spojene paralelno, tada trebate spojiti dvije pinove jednog otpornika na dvije pinove drugog. Ako je veza serijska, tada je jedan terminal otpornika spojen na jedan terminal drugog otpornika. Priključci se koriste za dobivanje potrebnih vrijednosti otpora, kao i za povećanje rasipanja snage struje koja teče kroz krug.

Svaki od spojeva ima određene karakteristike. Pored toga, nekoliko otpornika može se kombinirati u nizu ili paralelno. Spojevi se također mogu miješati, tj. Koriste se obje vrste kombiniranja radio komponenti.

Paralelna veza

Uz paralelni spoj, vrijednost napona na svim otpornicima je jednaka, a jačina struje obrnuto je proporcionalna njihovom ukupnom otporu. Na Internetu su web programeri stvorili mrežni kalkulator za izračun ukupnog otpora paralelnog spajanja otpornika.

Ukupni otpor za paralelno povezivanje izračunava se formulom: 1 / Rtotal = (1 / R1) + (1 / R2) + ... + (1 / Rn). Ako izvodite matematičke transformacije i dovedete do zajedničkog nazivnika, dobit ćete prikladnu formulu paralelnog povezivanja za izračunavanje Rtotala. Ima sljedeći oblik: Rtotal = (R1 * R2 * ... * Rn) / (R1 + R2 + ... + Rn). Ako je potrebno izračunati vrijednost Rtotala za samo dvije radio komponente, tada formula paralelnog otpora ima sljedeći oblik: Rtotal = (R1 * R2) / (R1 + R2).

Kada se popravlja ili projektira krug uređaja, pojavljuje se problem kombiniranja nekoliko otporničkih elemenata kako bi se dobila određena vrijednost otpora. Na primjer, vrijednost Rtotal-a za određeni lanac elemenata je 8 Ohma, dobivena u proračunima. Radioamater se suočava sa zadatkom kojih nominalnih vrijednosti treba odabrati da bi se dobila željena vrijednost (u standardnom redu otpornika ne postoji radio komponenta nominalne vrijednosti 8 ohma, već samo 7,5 i 8,2). U ovom slučaju trebate pronaći otpor paralelnim spajanjem otporničkih elemenata. Vrijednost Rtotala za dva elementa može se izračunati na sljedeći način:

  1. Otpor otpornika od 16 ohma.
  2. Zamjena u formuli: R = (16 * 16) / (16 + 16) = 256/32 = 8 (Ohma).

U nekim slučajevima trebali biste potrošiti više vremena na odabir potrebnih vrijednosti. Možete primijeniti ne samo dva, već i tri elementa. Trenutna snaga izračunava se korištenjem prvog Kirchhoffovog zakona. Tekst zakona je sljedeći: ukupna vrijednost struje koja ulazi i teče duž kruga jednaka je njegovoj izlaznoj vrijednosti. Trenutna veličina za krug koji se sastoji od dva otpornika (paralelni spoj) izračunato prema sljedećem algoritmu:

  1. Struja koja teče kroz R1 i R2: I1 = U / R1 i I2 = U / R2, respektivno.
  2. Ukupna struja je zbrajanje struja na otpornicima: Itotal = I1 + I2.

Na primjer, ako se sklop sastoji od 2 otpornika koja su paralelno povezana s nazivima od 16 i 7,5 ohma. Napaja ih napajanjem od 12 V. Trenutna vrijednost na prvom otporniku izračunava se na sljedeći način: I1 = 12/16 = 0,75 (A). Na drugom otporniku struja će biti jednaka: I2 = 12 / 7,5 = 1,6 (A). Ukupna struja određena je prema Kirchhoffovom zakonu: I = I1 + I2 = 1,6 + 0,75 = 2,35 (A).

Serijska veza

Serijski spoj otpornika koristi se i u radiotehnici. Načini pronalaska ukupnog otpora, napona i struje razlikuju se od paralelnih priključaka. Osnovna pravila povezivanja su sljedeća:

  1. Struja se u krugu ne mijenja.
  2. Ukupni napon jednak je zbroju padova napona preko svakog otpornika.
  3. Rtotal = R1 + R2 + ... + Rn.

Primjer zadatka je sljedeći: lanac koji se sastoji od 2 otpornika (16 i 7,5 Ohma) pokreće izvor 12 V i struja 0,5 A. Potrebno je izračunati električne parametre za svaki element. Postupak izračuna je sljedeći:

  1. I = I1 = I2 = 0,5 (A).
  2. Rtotal = R1 + R2 = 16 + 7,5 = 23,5 (Ohm).
  3. Pad napona: U1 = I * R1 = 0,5 * 16 = 8 (V) i U2 = I * R2 = 0,5 * 7,5 = 3,75 (V).

Jednakost napona nije uvijek zadovoljena (12 V nije jednako 8 + 3,75 = 11,75 V), jer se otpor priključnih žica ne uzima u obzir u ovom proračunu. Ako je krug složen i u njemu postoje dvije vrste veza, tada morate izvršiti proračune na parcelama. Prije svega, izračunajte za paralelno spajanje, a potom i za serijsku.

Dakle, paralelna i serijska veza otpornika koriste se za dobivanje točnijih vrijednosti otpora, kao i u nedostatku zahtijevane radio-komponente, prilikom projektiranja ili popravljanja uređaja.

Pogledajte video: Krv nije voda Neprijateljske snage Domaca serija (Rujan 2020).

Pin
Send
Share
Send
Send