Toate dispozitivele electronice conțin rezistențe,care sunt elementul lor principal. Cu ajutorul acestuia, se modifică valoarea curentului din circuitul electric. Articolul prezintă proprietățile rezistențelor și metodele de calculare a puterii acestora.
Alocarea rezistenței
Rezistoarele sunt folosite pentru reglarea curentului în circuitele electrice. Această proprietate este determinată de legea lui Ohm:
I = U / R (1)
Din formula (1) se vede clar că cu cât este mai micrezistență, cu cât curentul crește și invers, cu cât valoarea lui R este mai mică, cu atât este mai mare curentul. Această proprietate a rezistenței electrice este utilizată în inginerie electrică. Pe baza acestei formule, sunt create circuite divizor de curent, care sunt utilizate pe scară largă în dispozitivele electrice.
În acest circuit, curentul de la sursă este împărțit la doi, invers proporțional cu rezistențele rezistențelor.
Pe lângă reglarea curentului, rezistențele sunt utilizate în divizoarele de tensiune. În acest caz, legea lui Ohm este folosită din nou, dar într-o formă ușor diferită:
U = I ∙ R (2)
Din formula (2) rezultă că odată cu creșterea rezistenței, tensiunea crește. Această proprietate este utilizată pentru a construi circuite divizor de tensiune.
Din diagramă și formula (2) reiese clar că tensiunile pe rezistențe sunt distribuite proporțional cu rezistențele.
Imaginea rezistențelor din diagrame
Conform standardului, sunt prezentate rezistențeleun dreptunghi cu dimensiunile de 10 x 4 mm și sunt notate cu litera R. Adesea puterea rezistențelor este indicată pe diagramă. Imaginea acestui indicator este realizată prin linii oblice sau drepte. Dacă puterea este mai mare de 2 wați, atunci desemnarea se face cu cifre romane. Acest lucru se face de obicei pentru rezistențele bobinate. Unele țări, cum ar fi Statele Unite, folosesc convenții diferite. Pentru a facilita repararea și analiza circuitului, este adesea dată puterea rezistențelor, a căror desemnare este efectuată în conformitate cu GOST 2.728-74.
Specificațiile dispozitivului
Caracteristica principală a rezistenței este rezistența nominală Rn, care este indicat pe diagramă lângă rezistența șipe corpul lui. Unitățile de rezistență sunt ohmi, kilo-ohmi și mega-ohmi. Rezistoarele sunt fabricate cu rezistență de la fracțiuni de ohm și până la sute de megaohmi. Există multe tehnologii pentru producția de rezistențe, toate au avantaje și dezavantaje. În principiu, nu există o tehnologie care să permită fabricarea absolut precisă a unui rezistor cu o anumită valoare a rezistenței.
A doua caracteristică importantă este abaterearezistenţă. Se măsoară în % din R nominal. Există un interval standard de abatere a rezistenței: ± 20, ± 10, ± 5, ± 2, ± 1% și mai departe până la ± 0,001%.
O altă caracteristică importantă esteputerea rezistențelor. În timpul funcționării, se încălzesc de la curentul care trece prin ele. Dacă puterea disipată depășește valoarea admisă, dispozitivul va fi deteriorat.
Când sunt încălzite, rezistențele își schimbărezistență, prin urmare, pentru dispozitivele care funcționează într-un domeniu larg de temperatură, se introduce o altă caracteristică - coeficientul de temperatură al rezistenței. Se măsoară în ppm/°C, adică 10-6 Rn/ ° C (ppm de Rn 1 ° C).
Conectarea în serie a rezistențelor
Rezistoarele pot fi conectate în trei moduri diferite: în serie, paralel și mixt. Când este conectat în serie, curentul trece prin toate rezistențele pe rând.
Cu această conexiune, curentul în orice punct al circuitului este același, poate fi determinat prin legea lui Ohm. Rezistența totală a circuitului în acest caz este egală cu suma rezistențelor:
R = 200 + 100 + 51 + 39 = 390 Ohm;
I = U / R = 100/390 = 0,256 A.
Acum puteți determina puterea atunci când rezistențele sunt conectate în serie, aceasta este calculată prin formula:
P = I2∙ R = 0,2562∙ 390 = 25,55 W.
Puterea rezistențelor rămase este determinată într-un mod similar:
P1= eu2∙ R1= 0,2562∙ 200 = 13,11 W;
P2= eu2∙ R2= 0,2562∙ 100 = 6,55 W;
P3= eu2∙ R3= 0,2562∙ 51 = 3,34 W;
P4= eu2∙ R4= 0,2562∙ 39 = 2,55 W.
Dacă adunăm puterea rezistențelor, obțineți P total:
P = 13,11 + 6,55 + 3,34 + 2,55 = 25,55 W.
Conectarea în paralel a rezistențelor
Când sunt conectate în paralel, toate originile rezistențelorsunt conectate la un nod al circuitului, iar capetele la altul. Cu această conexiune, curentul se bifurcă și curge prin fiecare dispozitiv. Mărimea curentului, conform legii lui Ohm, este invers proporțională cu rezistențele, iar tensiunea la toate rezistențele este aceeași.
Înainte de a găsi curentul, trebuie să calculați admitanța tuturor rezistențelor folosind formula binecunoscută:
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.
Rezistența este inversul conductivității:
R = 1 / 0,06024 = 16,6 Ohm.
Folosind legea lui Ohm, ei găsesc curentul prin sursă:
I = U / R = 100 ∙ 0,06024 = 6,024 A.
Cunoscând curentul prin sursă, găsiți puterea rezistențelor conectate în paralel cu formula:
P = I2∙ R = 6,0242∙ 16,6 = 602,3 W.
Legea lui Ohm calculează curentul prin rezistențe:
și1= U/R1= 100/200 = 0,5 A;
și2= U/R2= 100/100 = 1 A;
și3= U/R1= 100/51 = 1,96 A;
și1= U/R1= 100/39 = 2,56 A.
Folosind o formulă ușor diferită, puteți calcula puterea rezistențelor atunci când sunt conectate în paralel:
P1= U2/ R1= 1002/ 200 = 50 W;
P2= U2/ R2= 1002/ 100 = 100 W;
P3= U2/ R3= 1002/ 51 = 195,9 W;
P4= U2/ R4= 1002/ 39 = 256,4 W.
Dacă adăugați toate acestea, obțineți puterea tuturor rezistențelor:
P = P1+ P2+ P3+ P4= 50 + 100 + 195,9 + 256,4 = 602,3 W.
Conexiune mixtă
Circuite de rezistență mixtăconțin conexiune serială și simultană paralelă. Acest circuit este ușor de convertit prin înlocuirea conexiunii paralele a rezistențelor în serie. Pentru a face acest lucru, înlocuiți mai întâi rezistențele R2 și R6 pe Rul lor comun2,6folosind formula de mai jos:
R2,6= R2∙ R6/ R2+ R6.
În mod similar, înlocuiți două rezistențe paralele R4, R5 unul R4.5:
R4,5= R4∙ R5/ R4+ R5.
Rezultatul este un circuit nou, mai simplu. Ambele scheme sunt prezentate mai jos.
Puterea rezistențelor într-un circuit cu conexiune mixtă este determinată de formula:
P = U ∙ I.
Pentru a calcula folosind această formulă, mai întâi găsițitensiunea pe fiecare rezistență și cantitatea de curent prin aceasta. O altă metodă poate fi utilizată pentru a determina puterea rezistențelor. Pentru aceasta se folosește formula:
P = U ∙ I = (I ∙ R) ∙ I = I2∙ R.
Dacă se cunoaște numai tensiunea pe rezistoare, atunci se folosește o formulă diferită:
P = U ∙ I = U ∙ (U / R) = U2/ R.
Toate cele trei formule sunt adesea folosite în practică.
Calculul parametrilor circuitului
Calculul parametrilor circuitului este de a găsicurenți și tensiuni necunoscute ale tuturor ramurilor din secțiunile circuitului electric. Cu aceste date, puteți calcula puterea fiecărui rezistor inclus în circuit. Mai sus au fost prezentate metode simple de calcul, dar în practică situația este mai complicată.
În circuitele reale, conexiunea este adesea găsitărezistențe cu o stea și un triunghi, ceea ce creează dificultăți semnificative în calcule. Pentru a simplifica astfel de scheme, au fost dezvoltate metode pentru transformarea unei stele într-un triunghi și invers. Această metodă este ilustrată în diagrama de mai jos:
Prima schemă conține o stea,conectat la nodurile 0-1-3. Rezistorul R1 este conectat la nodul 1, R3 este conectat la nodul 3 și R5 este conectat la nodul 0. În a doua diagramă, rezistențele delta sunt conectate la nodurile 1-3-0. Rezistoarele R1-0 și R1-3 sunt conectate la nodul 1, la nodul 3 - R1-3 și R3-0 și la nodul 0 - R3-0 și R1-0. Aceste două scheme sunt complet echivalente.
Pentru a trece de la primul circuit la al doilea, se calculează rezistențele rezistențelor triunghiulare:
R1-0 = R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3;
R1-3 = R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5;
R3-0 = R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.
Transformările ulterioare se reduc la calculrezistențe conectate în paralel și în serie. Când se găsește rezistența totală a circuitului, găsiți curentul prin sursă conform legii lui Ohm. Folosind această lege, este ușor să găsiți curenți în toate ramurile.
Cum se determină puterea rezistențelor după găsirea tuturor curenților? Pentru a face acest lucru, utilizați formula binecunoscută: P = I2∙ R, aplicând-o pentru fiecare rezistență, găsim puterile acestora.
Determinarea experimentală a caracteristicilor elementelor de circuit
Pentru a determina experimental necesarulcaracteristicile elementelor necesare pentru asamblarea unui circuit dat din componente reale. După aceea, cu ajutorul instrumentelor electrice de măsură, se efectuează toate măsurătorile necesare. Această metodă este consumatoare de timp și costisitoare. Proiectanții de dispozitive electrice și electronice folosesc programe de simulare în acest scop. Cu ajutorul acestora se fac toate calculele necesare și se simulează comportamentul elementelor de circuit în diverse situații. Abia după aceea este asamblat un prototip de dispozitiv tehnic. Unul dintre aceste programe comune este puternicul sistem de simulare Multisim 14.0 de la National Instruments.
Cum se determină puterea rezistențelor folosind aceastaprograme? Acest lucru se poate face în două moduri. Prima metodă este de a măsura curentul și tensiunea cu un ampermetru și un voltmetru. Prin înmulțirea rezultatelor măsurătorii se obține puterea necesară.
Din acest circuit, determinăm puterea rezistenței R3:
P3= U ∙ I = 1,032 ∙ 0,02 = 0,02064 W = 20,6 mW.
A doua metodă este măsurarea directă a puterii cu ajutorul unui wattmetru.
Din această diagramă se poate observa că puterea rezistenței R3 este egală cu P3= 20,8 mW. Discrepanța datorată erorii din prima metodă este mai mare. Cardinalitățile elementelor rămase sunt determinate în același mod.
