Selle artikli kirjutamise põhjuseks ei olnud nende valemite keerukus, vaid asjaolu, et mis tahes vooluahela projekteerimise ja arendamise ajal on vajalike parameetrite saavutamiseks või vooluringi tasakaalustamiseks sageli vaja läbida rida väärtusi. . See artikkel ja selles olev kalkulaator lihtsustavad seda valikut ja kiirendavad teie plaani elluviimise protsessi. Samuti annan artikli lõpus mitmeid meetodeid Ohmi seaduse põhivalemi meeldejätmiseks. See teave on kasulik algajatele. Kuigi valem on lihtne, tekib mõnikord segadus, kus ja milline parameeter peaks olema, eriti alguses.
Raadioelektroonikas ja elektrotehnikas kasutatakse Ohmi seadust ja võimsuse arvutamise valemit sagedamini kui ühtki teist valemit. Need määravad range seose nelja kõige tavalisema elektrilise suuruse vahel: vool, pinge, takistus ja võimsus.
Ohmi seadus. Selle suhte avastas ja tõestas Georg Simon Ohm 1826. aastal. Ahela lõigu puhul kõlab see järgmiselt: vool on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline takistusega
Põhivalem on kirjutatud järgmiselt:
Põhivalemit teisendades leiate veel kaks suurust:
Võimsus. Selle määratlus on järgmine: võimsus on pinge ja voolu hetkeväärtuste korrutis elektriahela mis tahes osas.
Hetkelise elektrienergia valem:
Allpool on veebikalkulaator Ohmi seaduse ja võimsuse arvutamiseks. See kalkulaator võimaldab määrata seose nelja elektrilise suuruse vahel: vool, pinge, takistus ja võimsus. Selleks sisestage lihtsalt kaks väärtust. Üles- ja allanoolte abil saate sisestatud väärtust ühe kaupa muuta. Samuti saab valida koguste dimensiooni. Samuti võimaldab kalkulaator parameetrite valimise mugavuse huvides salvestada kuni kümme varem tehtud arvutust mõõtmetega, millega arvutused ise tehti.
Kui õppisime raadiotehnika kõrgkoolis, pidime palju asju pähe õppima. Ja meeldejätmise hõlbustamiseks on Ohmi seaduse jaoks kolm petulehte. Siin on meetodid, mida kasutasime.
Esimene on mnemooniline reegel. Kui väljendada takistust Ohmi seaduse valemiga, siis R = klaas.
Teine on kolmnurga meetod. Seda nimetatakse ka Ohmi seaduse maagiliseks kolmnurgaks.
Kui rebime otsitava väärtuse maha, siis ülejäänud osas saame selle leidmise valemi.
Kolmandaks. See on rohkem petuleht, mis ühendab kõik nelja elektrilise suuruse põhivalemid.
Seda on lihtne kasutada kui kolmnurka. Valime parameetri, mida tahame arvutada, see asub keskel väikeses ringis ja saame selle arvutamiseks kolm valemit. Järgmisena valige see, mida vajate.
Seda ringi, nagu kolmnurka, võib nimetada maagiliseks.
Elektritakistus viitab mis tahes opositsioonile, mis tuvastab suletud ahela kaudu voolava voolu, mis nõrgendab või pärsib elektrilaengute vaba voolu.
Jpg?x15027" alt="Takistuse mõõtmine multimeetriga" width="600" height="490">!}
Takistuse mõõtmine multimeetriga
Resistentsuse füüsiline mõiste
Elektronid, kui vool voolab, ringlevad läbi juhi organiseeritult vastavalt takistusele, millega nad teel kokku puutuvad. Mida väiksem see takistus, seda suurem on olemasolev kord elektronide mikromaailmas. Kuid kui takistus on kõrge, hakkavad nad üksteisega kokku puutuma ja eraldama soojusenergiat. Sellega seoses tõuseb juhi temperatuur alati veidi, seda suurema summa võrra, mida suurem on elektronide liikumisele takistus.
Kasutatud materjalid
Kõik tuntud metallid, sealhulgas parimad juhid, on enam-vähem vastupidavad voolu läbipääsule. Kuld ja hõbe on kõige väiksema takistusega, kuid need on kallid, seega on kõige sagedamini kasutatav materjal vask, millel on kõrge elektrijuhtivus. Väiksemas mahus kasutatakse alumiiniumi.
Suurim takistus voolu läbimisele on nikroomtraat (nikli (80%) ja kroomi (20%) sulam. Seda kasutatakse laialdaselt takistites.
Teine sageli kasutatav takistimaterjal on süsinik. Sellest valmistatakse fikseeritud takistused ja reostaadid elektroonilistes vooluringides kasutamiseks. Fikseeritud takisteid ja potentsiomeetreid kasutatakse voolu ja pinge väärtuste reguleerimiseks, näiteks helivõimendite helitugevuse ja tooni reguleerimiseks.
Takistuse arvutamine
Koormustakistuse väärtuse arvutamiseks kasutatakse peamise valemina Ohmi seadusest tuletatud valemit, kui voolu ja pinge väärtused on teada:
Mõõtühik on ohm.
Takistite jadaühenduse korral leitakse kogutakistus üksikute väärtuste liitmisel:
R = R1 + R2 + R3 + ....
Paralleelselt ühendamisel kasutatakse väljendit:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Kuidas leida juhtme elektritakistust, võttes arvesse selle parameetreid ja tootmismaterjali? Selle jaoks on veel üks takistusvalem:
R = ρ x l/S, kus:
- l – traadi pikkus,
- S – selle ristlõike mõõtmed,
- ρ – traadi materjali mahu eritakistus.
Data-lazy-type="image" data-src="http://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-600x417.png?.png 600w, https://elquanta. ru/wp-content/uploads/2018/03/2-1-768x533..png 792w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Vastupidavuse valem
Traadi geomeetrilisi mõõtmeid saab mõõta. Kuid selle valemi abil takistuse arvutamiseks peate teadma koefitsienti ρ.
Tähtis! Beat väärtused mahutakistus on erinevate materjalide jaoks juba välja arvutatud ja kokku võetud spetsiaalsetes tabelites.
Koefitsiendi väärtus võimaldab võrrelda erinevat tüüpi juhtmete takistust antud temperatuuril vastavalt nende füüsikalistele omadustele, võtmata arvesse mõõtmeid. Seda saab illustreerida näidetega.
500 m pikkuse vasktraadi elektritakistuse arvutamise näide:
- Kui traadi ristlõike mõõtmed pole teada, saate mõõta selle läbimõõtu nihikuga. Oletame, et see on 1,6 mm;
- Ristlõikepindala arvutamisel kasutatakse valemit:
Siis S = 3,14 x (1,6/2)² = 2 mm²;
- Tabelit kasutades leidsime ρ väärtuse vase jaoks, mis on võrdne 0,0172 Ohm x m/mm²;
- Nüüd on arvutatud juhi elektritakistus:
R = ρ x l/S = 0,0172 x 500/2 = 4,3 oomi.
Veel üks näide– nikroomtraat ristlõikega 0,1 mm², pikkus 1 m:
- Nikroomi ρ indikaator on 1,1 Ohm x m/mm²;
- R = ρ x l/S = 1,1 x 1/0,1 = 11 oomi.
Kaks näidet näitavad selgelt, et meetri pikkuse ja 20 korda väiksema ristlõikega nikroomtraadi elektritakistus on 2,5 korda suurem kui 500 meetri pikkusel vasktraadil.
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/3-6-768x381..jpg 960w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Mõnede metallide vastupidavus
Tähtis! Vastupidavust mõjutab temperatuur, temperatuuri tõustes see suureneb ja vastupidi, temperatuuri langedes väheneb.
Takistus
Impedants on üldisem mõiste takistuse kohta, mis võtab arvesse reaktiivkoormust. Vahelduvvooluahela takistuse arvutamine hõlmab impedantsi arvutamist.
Kuigi takisti pakub teatud ülesannete täitmiseks aktiivset takistust, on reaktiivne komponent mõne vooluahela komponendi kahetsusväärne kõrvalsaadus.
Kahte tüüpi reaktsioonivõimet:
- Induktiivne. Loodud mähiste abil. Arvutusvalem:
X (L) = 2π x f x L, kus:
- f – voolusagedus (Hz),
- L – induktiivsus (H);
- Mahtuvuslik. Kondensaatorite poolt loodud. Arvutatakse järgmise valemi abil:
X (C) = 1/(2π x f x C),
kus C on mahtuvus (F).
Nagu selle aktiivne vaste, väljendatakse reaktantsust oomides ja see piirab ka voolu voolu läbi ahela. Kui ahelas on nii mahtuvus kui ka induktiivpool, on kogutakistus võrdne:
X = X (L) – X (C).
Jpg?.jpg 600w, https://elquanta.ru/wp-content/uploads/2018/03/4-3.jpg 622w" sizes="(max-width: 600px) 100vw, 600px">
Aktiivne, induktiivne ja mahtuvuslik reaktiivsus
Tähtis! Reaktiivkoormuse valemitest tulenevad huvitavad omadused. Vahelduvvoolu sageduse ja induktiivsuse kasvades suureneb X(L). Ja vastupidi, mida kõrgemad on sagedused ja mahtuvus, seda väiksem on X (C).
Takistuse leidmine (Z) ei ole lihtne aktiivsete ja reaktiivsete komponentide lisamine:
Z = √ (R² + X²).
Näide 1
Tööstusliku sagedusega vooluahelas oleva mähise aktiivtakistus on 25 oomi ja induktiivsus 0,7 H. Impedantsi saate arvutada:
- X (L) = 2π x f x L = 2 x 3,14 x 50 x 0,7 = 218,45 oomi;
- Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218,45²) = 219,9 oomi.
tan φ = X (L)/R = 218,45/25 = 8,7.
Nurk φ on ligikaudu 83 kraadi.
Näide 2
Seal on kondensaator võimsusega 100 μF ja sisetakistus 12 oomi. Impedantsi saate arvutada:
- X (C) = 1/(2π x f x C) = 1/2 x 3,14 x 50 x 0,0001 = 31,8 oomi;
- Z = √ (R² + X (C)²) = √ (12² + 31,8²) = 34 oomi.
Internetist leiate veebikalkulaatori, mis lihtsustab kogu elektriahela või selle sektsioonide takistuse ja impedantsi arvutamist. Seal peate lihtsalt sisestama oma arvutusandmed ja salvestama arvutustulemused.
Video
Praktikas on sageli vaja arvutada erinevate juhtmete takistus. Seda saab teha valemite või tabelis toodud andmete abil. 1.
Juhtmaterjali mõju on arvesse võetud kasutades takistust, mida tähistatakse kreeka tähega? ja mille pikkus on 1 m ja ristlõikepindala 1 mm2. Madalaim takistus? = 0,016 Ohm mm2/m on hõbedane. Anname mõne juhtme takistuse keskmise väärtuse:
Hõbe - 0,016 , plii - 0,21, vask - 0,017, nikkel - 0,42, alumiinium - 0,026, manganiin - 0,42, volfram - 0,055, konstantaan - 0,5, tsink - 0,06, elavhõbe - 0,96, teras, kroom - 1, 0,0,0. - 1,2, fosforpronks - 0,11, kroom - 1,45.Erinevate lisandite koguste ja reostaatiliste sulamite koostises sisalduvate komponentide erineva vahekorra korral võib eritakistus veidi muutuda.
Vastupidavus arvutatakse järgmise valemi abil:
kus R on takistus, Ohm; eritakistus, (Ohm mm2)/m; l - traadi pikkus, m; s - traadi ristlõikepindala, mm2.
Kui traadi läbimõõt d on teada, on selle ristlõikepindala võrdne:
Kõige parem on traadi läbimõõtu mõõta mikromeetriga, aga kui seda pole, siis kerige 10 või 20 keerdu traati tihedalt pliiatsi peale ja mõõtke mähise pikkus joonlauaga. Jagades mähise pikkuse keerdude arvuga, leiame traadi läbimõõdu.
Teatud materjalist valmistatud teadaoleva läbimõõduga traadi pikkuse määramiseks, mis on vajalik nõutava takistuse saavutamiseks, kasutage valemit
Tabel 1.
Märge. 1. Andmeid juhtmete kohta, mida tabelis ei ole loetletud, tuleks võtta mõne keskmise väärtusena. Näiteks 0,18 mm läbimõõduga nikkeltraadi puhul võime ligikaudu eeldada, et ristlõikepindala on 0,025 mm2, ühe meetri takistus on 18 oomi ja lubatud vool on 0,075 A.
2. Voolutiheduse erineva väärtuse korral tuleb viimases veerus olevaid andmeid vastavalt muuta; näiteks voolutiheduse 6 A/mm2 korral tuleks need kahekordistada.
Näide 1. Leidke 30 m pikkuse 0,1 mm läbimõõduga vasktraadi takistus.
Lahendus.
Määrame tabeli järgi. 1 takistus 1 m vasktraadist, see võrdub 2,2 oomiga. Seetõttu on 30 m traadi takistus R = 30 2,2 = 66 oomi.
Valemite abil arvutamine annab järgmised tulemused: traadi ristlõikepindala: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Kuna vase eritakistus on 0,017 (Ohm mm2)/m, saame R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.
Näide 2. Kui palju on vaja 0,5 mm läbimõõduga nikkeltraati 40-oomise takistusega reostaadi valmistamiseks?
Lahendus.
Muude elektriahelat või juhti iseloomustavate näitajate hulgas tasub esile tõsta elektritakistust. See määrab materjali aatomite võime takistada elektronide suunatud läbipääsu. Selle väärtuse määramisel saab abi nii spetsialiseeritud seadmest - oommeetrist kui ka matemaatilisest arvutusest, mis põhinevad teadmistel koguste ja materjali füüsikaliste omaduste vaheliste seoste kohta. Näitajat mõõdetakse oomides (Ohm), tähistatud sümboliga R.
Ohmi seadus – matemaatiline lähenemine takistuse määramisele
Georg Ohmi loodud seos defineerib pinge, voolu, takistuse vahelise seose, lähtudes mõistete matemaatilisest seosest. Lineaarse seose kehtivust - R = U/I (pinge ja voolu suhe) - ei järgita kõigil juhtudel.
Ühik [R] = B/A = oomi. 1 Ohm on materjali takistus, mida läbib 1 amprine vool pingel 1 volt.
Empiiriline valem takistuse arvutamiseks
Objektiivsed andmed materjali juhtivuse kohta tulenevad selle füüsikalistest omadustest, mis määravad nii tema enda omadused kui ka reaktsiooni välismõjudele. Selle põhjal sõltub juhtivus:
- Suurus.
- Geomeetria.
- Temperatuurid.
Juhtiva materjali aatomid põrkuvad suundelektronidega, takistades nende edasiliikumist. Viimaste suure kontsentratsiooni korral ei suuda aatomid neile vastu seista ja juhtivus osutub suureks. Suured takistuse väärtused on tüüpilised dielektrikutele, mille juhtivus on praktiliselt null.
Iga juhi üks määravaid omadusi on selle eritakistus - ρ. See määrab takistuse sõltuvuse juhi materjalist ja välismõjudest. See on fikseeritud (ühe materjali piires) väärtus, mis esindab järgmiste mõõtmetega juhi andmeid - pikkus 1 m (ℓ), ristlõike pindala 1 ruutmeetrit. Seetõttu väljendatakse nende suuruste vahelist seost seosega: R = ρ* ℓ/S:
- Materjali juhtivus väheneb selle pikkuse kasvades.
- Juhi ristlõikepinna suurenemine toob kaasa selle takistuse vähenemise. See muster on tingitud elektronide tiheduse vähenemisest ja sellest tulenevalt muutub materjaliosakeste kokkupuude nendega harvemaks.
- Materjali temperatuuri tõus stimuleerib takistuse suurenemist, temperatuuri langus aga selle langust.
Soovitatav on arvutada ristlõikepindala valemiga S = πd 2 / 4. Pikkuse määramisel aitab mõõdulint.
Suhe võimuga (P)
Ohmi seaduse valemi alusel U = I*R ja P = I*U. Seetõttu P = I 2 *R ja P = U 2 /R.
Teades voolu ja võimsuse suurust, saab takistuse määrata järgmiselt: R = P/I 2.
Teades pinget ja võimsust, saab takistust kergesti arvutada valemiga: R = U 2 /P. 
Materjali vastupidavuse ja muude sellega seotud omaduste väärtusi saab saada spetsiaalsete mõõteriistade abil või kehtestatud matemaatiliste seaduste alusel.
Vooluallikast, takistist, ampermeetrist, voltmeetrist ja lülitist koosneva elektriahela kokkupanemisel saab näidata, et voolutugevus (I ) läbi takisti voolav vool on otseselt võrdeline pingega ( U ) selle otstes: I-U . Pinge ja voolu suhe U/I - kogus on olemas konstantne.
Järelikult on olemas füüsikaline suurus, mis iseloomustab elektrivoolu läbiva juhi (takisti) omadusi. Seda kogust nimetatakse elektritakistus dirigent või lihtsalt takistus. Vastupanu osutab täht R .
(R) on füüsikaline suurus, mis võrdub pinge suhtega ( U ) juhi otstes voolutugevusele ( I ) temas. R = U/I . Vastupidavuse ühik - Ohm (1 oomi).
Üks Ohm- juhtme takistus, mille vool on 1A ja pinge otstes 1V: 1 oomi = 1 V / 1 A.
Juht takistuse põhjuseks on elektrilaengute suunaline liikumine selles takistavad kristallvõre ioonid korrapäratute liigutuste tegemine. Sellest lähtuvalt väheneb laengute suunalise liikumise kiirus.
Elektriline takistus
R ) on otseselt võrdeline juhi pikkusega ( l ), pöördvõrdeline selle ristlõike pindalaga ( S ) ja sõltub juhi materjalist. Seda sõltuvust väljendatakse järgmise valemiga: R = p*l/SR - see on kogus, mis iseloomustab materjali, millest juht on valmistatud. Seda nimetatakse juhi takistus, selle väärtus on võrdne pikkusega juhi takistusega 1 m ja ristlõike pindala 1 m2.
Juhi takistuse ühik on: [p] = 1 0 m 1 m 2 / 1 m. Sageli mõõdetakse ristlõike pindala mm 2 Seetõttu on teatmeteostes juhtide eritakistuse väärtused antud nagu Ohm m nii sisse Ohm mm2/m.
Juhi pikkust ja seega ka selle takistust muutes saate reguleerida vooluahela voolu. Seadet, millega seda teha saab, nimetatakse reostaat.
