Todos los dispositivos electrónicos contienen resistencias,siendo su elemento principal Con él, la corriente en el circuito eléctrico cambia. El artículo describe las propiedades de las resistencias y los métodos para calcular su potencia.
El propósito de la resistencia.
Para ajustar la corriente en los circuitos eléctricos, se utilizan resistencias. Esta propiedad está definida por la ley de Ohm:
I = U / R (1)
De la fórmula (1) se ve claramente que cuanto más pequeñoresistencia, cuanto más fuerte aumenta la corriente, y viceversa, cuanto menor es el valor de R, mayor es la corriente. Es esta propiedad de resistencia eléctrica la que se utiliza en ingeniería eléctrica. Según esta fórmula, los circuitos divisores de corriente se usan ampliamente en dispositivos eléctricos.
En este esquema, la corriente de la fuente se divide en dos, inversamente proporcional a las resistencias de las resistencias.
Además de ajustar la corriente, las resistencias se usan en divisores de voltaje. En este caso, la ley de Ohm se usa nuevamente, pero en una forma ligeramente diferente:
U = I ∙ R (2)
De la fórmula (2) se deduce que al aumentar la resistencia, el voltaje aumenta. Esta propiedad se usa para construir circuitos divisores de voltaje.
Está claro del circuito y la fórmula (2) que los voltajes a través de las resistencias se distribuyen en proporción a las resistencias.
La imagen de las resistencias en los diagramas.
Por norma, las resistencias se representanun rectángulo con dimensiones de 10 x 4 mm y se indica con la letra R. A menudo, la potencia de las resistencias se indica en el diagrama. La imagen de este indicador se realiza mediante líneas oblicuas o rectas. Si la potencia es superior a 2 vatios, la designación se realiza en números romanos. Esto generalmente se hace para resistores bobinados. Algunos estados, como los Estados Unidos, utilizan otras convenciones. Para facilitar la reparación y el análisis del circuito, a menudo se proporciona la potencia de las resistencias, cuya designación se realiza de acuerdo con GOST 2.728-74.
Especificaciones del dispositivo
La característica principal de la resistencia es la resistencia nominal Rn, que se indica en el diagrama cerca de la resistencia yen su cuerpo La unidad de resistencia es ohm, kiloohm y megaohm. Las resistencias están hechas con resistencia desde una fracción de ohm hasta cientos de megaohmios. Existen muchas tecnologías para producir resistencias, todas las cuales tienen ventajas y desventajas. En principio, no hay tecnología que permita fabricar con precisión una resistencia con un valor de resistencia dado.
La segunda característica importante es la desviación.resistencia Se mide en% de la R. nominal. Existe una serie estándar de desviaciones de resistencia: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1%, y luego hasta el valor de ± 0.001%.
La siguiente característica importante esresistencias de potencia. Durante la operación, son calentados por la corriente que fluye a través de ellos. Si la potencia disipada excede el valor permitido, el dispositivo fallará.
Las resistencias cambian su temperatura cuando se calientan.resistencia, por lo tanto, para dispositivos que operan en un amplio rango de temperatura, se introduce otra característica: el coeficiente de resistencia a la temperatura. Se mide en ppm / ° C, es decir, 10-6 Pn/ ° C (ppm de Rn a 1 ° C).
Resistencias en serie
Las resistencias se pueden conectar de tres maneras diferentes: serie, paralelo y mixto. Cuando se conecta en serie, la corriente pasa alternativamente a través de todas las resistencias.
Con esta conexión, la corriente en cualquier punto del circuito es la misma, se puede determinar de acuerdo con la ley de Ohm. La resistencia total del circuito en este caso es igual a la suma de las resistencias:
R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 ohmios;
I = U / R = 100/390 = 0.256 A.
Ahora puede determinar la potencia en la conexión en serie de resistencias, se calcula mediante la fórmula:
P = i2∙ R = 0.2562∙ 390 = 25.55 vatios.
Del mismo modo, se determina el poder de las resistencias restantes:
P1= Y2∙ R1= 0.2562∙ 200 = 13,11 W;
P2= Y2∙ R2= 0.2562∙ 100 = 6,55 W;
P3= Y2∙ R3= 0.2562∙ 51 = 3,34 W;
P4= Y2∙ R4= 0.2562∙ 39 = 2.55 vatios.
Si agrega la potencia de las resistencias, obtiene el P completo:
P = 13.11 + 6.55 + 3.34 + 2.55 = 25.55 vatios.
Conexión en paralelo de resistencias
Con una conexión en paralelo, todo el comienzo de las resistencias.conectarse a un nodo del circuito y los extremos a otro. Con esta conexión, la corriente se ramifica y fluye a través de cada dispositivo. El valor actual, de acuerdo con la ley de Ohm, es inversamente proporcional a las resistencias, y el voltaje en todas las resistencias es el mismo.
Antes de encontrar la corriente, debe calcular la conductividad total de todas las resistencias de acuerdo con la fórmula bien conocida:
1 / R = 1 / R1+ 1 / R2+ 1 / R3+ 1 / R4= 1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39 = 0.005 + 0.01 + 0.0196 + 0.0256 = 0.06024 1 / Ohm.
La resistencia es el recíproco de la conductividad:
R = 1 / 0.06024 = 16.6 ohmios.
Usando la ley de Ohm, encuentran la corriente a través de la fuente:
I = U / R = 100 ∙ 0.06024 = 6.024 A.
Conociendo la corriente a través de la fuente, encuentre la potencia de las resistencias conectadas en paralelo de acuerdo con la fórmula:
P = i2∙ R = 6.0242∙ 16.6 = 602.3 vatios.
Según la ley de Ohm, se calcula la corriente a través de las resistencias:
Y1= U / R1= 100/200 = 0,5 A;
Y2= U / R2= 100/100 = 1 A;
Y3= U / R1= 100/51 = 1.96 A;
Y1= U / R1= 100/39 = 2.56 A.
Usando una fórmula ligeramente diferente, puede calcular la potencia de las resistencias en conexión paralela:
P1= Y2/ P1= 1002/ 200 = 50 W;
P2= Y2/ P2= 1002/ 100 = 100 W;
P3= Y2/ P3= 1002/ 51 = 195,9 W;
P4= Y2/ P4= 1002/ 39 = 256,4 vatios.
Si todo esto se suma, la potencia de todas las resistencias resultará:
P = p1+ P2+ P3+ P4= 50 + 100 + 195.9 + 256.4 = 602.3 vatios.
Compuesto mixto
Circuitos de resistencia mixtacontener conexión en serie y al mismo tiempo paralela. Este circuito es fácil de convertir al reemplazar la conexión en paralelo de resistencias con una serie. Para hacer esto, primero reemplace la resistencia R2 y R6 en su total R2,6usando la siguiente fórmula:
P2,6= P2∙ R6/ P2+ P6.
Del mismo modo, se reemplazan dos resistencias paralelas R4, R5 una R4,5:
P4,5= P4∙ R5/ P4+ P5.
El resultado es un nuevo esquema más simple. Ambos esquemas se muestran a continuación.
La potencia de las resistencias en un circuito de conexión mixta está determinada por la fórmula:
P = U ∙ I.
Para calcular con esta fórmula, primero encuentrevoltaje en cada resistencia y la cantidad de corriente a través de ella. Puede usar otro método para determinar la potencia de las resistencias. Para esto, se usa la fórmula:
P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I2∙ R.
Si solo se conoce el voltaje a través de las resistencias, entonces se usa otra fórmula:
P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U2/ R.
Las tres fórmulas se usan a menudo en la práctica.
Cálculo de parámetros del circuito.
El cálculo de los parámetros del circuito es encontrarCorrientes y tensiones desconocidas de todas las ramas en secciones del circuito eléctrico. Con estos datos, puede calcular la potencia de cada resistencia incluida en el circuito. Los métodos de cálculo simples se muestran arriba, pero en la práctica la situación es más complicada.
En circuitos reales, a menudo se encuentra una conexiónresistencias con una estrella y un triángulo, lo que crea dificultades significativas en los cálculos. Para simplificar tales esquemas, se desarrollaron métodos para convertir una estrella en un triángulo, y viceversa. Este método se ilustra en el siguiente diagrama:
El primer esquema incluye una estrella,conectado a los nodos 0-1-3. La resistencia R1 está conectada al nodo 1, R3 al nodo 3 y R5 al nodo 0. En el segundo diagrama, las resistencias triangulares están conectadas a los nodos 1-3-0. Las resistencias R1-0 y R1-3 están conectadas al nodo 1, R1-3 y R3-0 al nodo 3, y R3-0 y R1-0 al nodo 0. Estos dos esquemas son completamente equivalentes.
Para pasar del primer circuito al segundo, se calculan las resistencias de las resistencias triangulares:
R1-0 = R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3;
R1-3 = R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5;
R3-0 = R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.
Las transformaciones adicionales se reducen a la informática.resistencias paralelas y conectadas en serie. Cuando se encuentra la impedancia del circuito, de acuerdo con la ley de Ohm, se encuentra la corriente a través de la fuente. Con esta ley, es fácil encontrar corrientes en todas las ramas.
¿Cómo determinar el poder de las resistencias después de encontrar todas las corrientes? Para hacer esto, use la fórmula bien conocida: P = I2∙ R, aplicándolo para cada resistencia, encontramos su poder.
Determinación experimental de las características de los elementos del circuito.
Para la determinación experimental de lo necesariocaracterísticas de los elementos que se requieren para ensamblar un circuito dado a partir de componentes reales. Después de eso, con la ayuda de instrumentos de medición eléctricos, realice todas las mediciones necesarias. Este método es lento y costoso. Los desarrolladores de dispositivos eléctricos y electrónicos utilizan programas de simulación para este propósito. Con la ayuda de ellos, se realizan todos los cálculos necesarios y se modela el comportamiento de los elementos del circuito en diversas situaciones. Solo después de eso se ensambla un prototipo de dispositivo técnico. Uno de estos programas comunes es el potente sistema de modelado Multisim 14.0 de National Instruments.
Cómo determinar el poder de las resistencias usando estoprogramas? Esto se puede hacer de dos maneras. El primer método es medir corriente y voltaje con un amperímetro y un voltímetro. Multiplicando los resultados de la medición, obtenemos la potencia deseada.
A partir de este circuito determinamos la potencia de resistencia R3:
P3= U ∙ I = 1.032 ∙ 0.02 = 0.02064 W = 20.6 mW.
El segundo método es la medición de potencia directa utilizando un vatímetro.
De este diagrama se ve que el poder de la resistencia R3 es igual a P3= 20,8 mW. La discrepancia debida al error en el primer método es mayor. Del mismo modo, se determinan los poderes de los elementos restantes.
