2 вида наушников по импедансу

Кроме диапазона воспроизводимых частот и количества мегаватт на коробках наушников еще пишут сопротивление. Что это такое, зачем это надо, и на что влияет импеданс, рассказывает эта статья.

Примечание: так как импеданс — это полное сопротивление, которое включает как его активную, так и реактивную составляющую, нужно знать, что чаще всего на упаковках указывают первое — активное — значение. Из-за этого отклонение от заявленных параметров на 1-3 Ома считается нормой.

Какой же вариант предпочесть? С каким показателем сопротивления выбирать? Каким он должен быть? Тут важен вид техники, к которой наушники будут подключаться, и мощности ее усилителя.

Зачем нужны разные показатели сопротивления у разных моделей?

Наушники разных типов отличаются по качеству звукоизвлечения: высокоомные звучат чуть лучше. Но дело тут не в сопротивлении как таковом, а в том, что усилитель посылает меньше тока, поэтому меньше искажает частотный сигнал.

Для портативных устройств — смартфонов, мп-3 плееров и планшетов — лучше подбирать наушники, которые принадлежат к типу низкоомных. Если же наушники будут использоваться дома, например, подключаться к ПК или звуковой карте, подойдут высокоомные модели.

Дело в том, что у девайсов портативного типа на выходе ограничен уровень напряжения, а вот на ток ограничений нет. Из-за этого «раскачать» гаджет, чтобы выжать из него максимум мощности, можно только с низкоомными наушниками.

Читайте также: ТОП-7 лучших наушников-вкладышей

Напряжение устройств, которые принадлежат к типу стационарных, не так ограничено, поэтому можно получить отличную мощность, пользуясь высокоомными моделями. Усилителю такой вариант даст более благоприятную нагрузку. С импедансом наушников высокого уровня искажений в этом случае будет меньше.

Примечание: для смартфона или мп-3 плеера лучше подобрать вариант до 50 Ом. Модель с показателем побольше подойдет, если у нее хороший запас чувствительности.

Само по себе сопротивление не влияет на звук (его громкость и качество), но отвечает за эти параметры в связке с SPL. От этого показателя зависит, насколько громко смогут звучать наушники. А вот сколько усилитель сможет выдать мощности — это прерогатива импеданса.

Если взять две пары наушников, у которых одинаковые показатели SPL, допустим 110 децибел на мегаватт, но одну модель — 16-омную, а другую — 150-омную, и подключить их к одновольтному плееру, то в каждом из двух случаев плеер зазвучит по-разному:

1. с низкоомной моделью — на 62 мВт;
2. с высокоомной — на 7 мВт.

Проще говоря, его усилитель не сможет выжать максимум из высокоомной модели.

Смотрите также: ТОП-10 лучших полноразмерных закрытых наушников

Девайсы из разряда высокоомных используют с аппаратурой класса Hi-Fi и Hi-End. Их подключают к усилителям или 24-битным студийным звуковым карточкам. Это дает более качественный и сбалансированный аудиосигнал. По этой причине модели с высоким импедансом используют звукорежиссеры кино и ТВ, диджеи. Они также применяются при мастеринге и сведении звукозаписи на проджект-студиях.

Совет: хороший студийный вариант — AKG K702. Кроме приличного импеданса, они порадуют отличной чувствительностью и широким диапазоном частот. Они звучат сбалансировано и детализированно.

Громкость наушников и расход энергии источника

Поскольку от сопротивления зависит громкость, на расход энергии батареи носителя это значение тоже влияет: если слушать музыку на максимуме, то высокоомные и низкоомные модели по-разному потратят энергию аккумулятора планшета или смартфона.

Чем выше сопротивление — тем дольше будет «жить» аккумулятор девайса на одном заряде, будь-то смартфон, плеер или другой гаджет. Все потому, что высокоомные наушники тратят меньше тока, и от итоговой фактической громкости это не зависит.

Интересно почитать: ТОП-10 лучших внутриканальных наушников

У пользователей «тихих» смартфонов выбор наушников крайне ограничен, так как здесь есть только один вариант — это низкоомные «уши». Пользователи с гаджетами, которые оснащены достаточно мощным выходом (хотя бы 3 В), имеют возможность экспериментировать.

Здесь есть два оптимальных варианта:

• низкоомный, но с высоким SPL;
• менее чувствительный, но с импедансом побольше.

Так, если пользователь поменяет 16-омные наушники на 32-омные (к примеру, на спортивные Monster iSport Achieve) батарея его гаджета продержится дольше.

Это пригодится: Как продлить жизнь наушникам: более 10 советов

Модели наушников могут звучать хорошо независимо от количества Ом. Но многое зависит от носителя. Для смартфона лучше подобрать низкоомный вариант. Чтобы батарея продержалась дольше, подойдет модель от 32 Ом. Для сведения аудиозаписей, а также мастеринга звуковых дорожек и прочей студийной работы стоит присмотреться к полноразмерным вариантам с большим импедансом. Если подключить низкоомную модель к студийной аппаратуре, громкость, конечно, усилится, а вот частотный баланс может нарушиться.

сопротивление акустики | ЗВУКОМАНИЯ

Сопротивление акустики, а именно импеданса — это одна из любимых тем в непонимающих головах начинающих меломанов, кстати эту тему чайники на звуковых форумах любят использовать, чтобы запугивать бедных ничего не подозревающих новичков…

Но — это действительно очень просто.

Итак, давайте попробуем понять концепцию согласования импеданса / сопротивления в акустике и усилителях — в двух словах, насколько это возможно.

Оглавление:

Сопротивление электрической цепи относится к тому, насколько трудно передать электрический сигнал через нее.

Чем больше сопротивление акустики, тем сложнее отправить сигнал.

Также почитайте эту статью —> Почему усилители имеют различные номинальные мощности при разном сопротивлении «Ом»? 

а также —>  Сколько мощности усилителя и мощности акустики мне надо

Какая разница между сопротивлением колонок и импедансом? Левчук Александр Николаевич©

Простой ответ  что такое сопротивление акустики (для простаков, которые не слишком заботятся о мельчайших деталях), заключается в том, что сопротивление и импеданс — это, по сути, одно и то же, то есть они оба являются мерой того, насколько трудно посылать электрический сигнал по цепи.

акустика_Quadral

Сопротивление — это термин, используемый в цепи, в которой используется постоянный ток (DC). Полное сопротивление — это термин, используемый в цепи, в которой используется переменный ток (AC).

Синусоидальная волна

Усилитель посылает переменный ток на акустику — поэтому мы должны использовать термин импеданс при работе с колонками. Основное отличие состоит в том, что импеданс будет варьироваться в зависимости от частоты (именно поэтому вы можете видеть, что некоторые колонки указаны в диапазоне импеданса — поскольку импеданс будет меняться в зависимости от частоты аудиосигнала).

 

Bowers&Wilkins 305

Сопротивление и импеданс измеряются в Омах — и могут быть записаны с помощью небольшого волнистого символа омега, как этот — Ω

А как насчет тока и напряжения?

Усилитель посылает аудиосигнал на колонки в виде электрического тока (переменного тока) — этот ток измеряется в амперах. Ток «проталкивается» на динамик напряжением.

Клон Dartzeel NHB-108

Закон Ома гласит: ток = напряжение ÷ сопротивление

Поэтому, если сопротивление снижается, то должно увеличиваться либо напряжение, либо ток (обычно ток). В любом случае, это увеличивает нагрузку на источник питания усилителя.

Например, если вы отсоедините громкоговорители на 8 Ом от усилителя и подключите акустику на 4 Ом, то сопротивление уменьшится.

силовой кабель Фуракава + Ояде штекера

Меньшее сопротивление позволяет протекать большему току, и, следовательно, усилитель будет доставлять больше мощности к колонкам (току или напряжению) — что, возможно, не предназначено для этого.

Что именно импеданс сделал с моей акустикой?

Все колонки имеют импеданс. Это полное сопротивление зависит от размера и конструкции колонок, поэтому очень важно помнить, что акустика может иметь другое сопротивление, чем другая пара колонок.

Акустика предназначенная для использования в домашних условиях, обычно рассчитана на 4, 6 или 8 Ом, хотя более специализированные модели могут выходить за пределы этого диапазона.

Если вы покупаете новые колонки домашнего кинотеатра, то вы должны проверить их номинальное сопротивление.

 Импеданс обычно указывается как номинальное значение. Это означает, что это среднее значение, и фактическое сопротивление со временем будет выше или ниже этого среднего значения.

Колонки с четырьмя омами имеют более низкое среднее сопротивление, чем колонки с сопротивлением 8 Ом, и поэтому потребляют больше тока.

прослушивание Клон Dartzeel NHB-108

Преимущество громкоговорителей на 4 Ом заключается в том, что увеличение тока означает, что их можно легко использовать на большей громкости.

Или, другими словами, для того, чтобы 4-омные колонки достигли того же уровня звукового давления (SPL), что и 8-омные колонки, требуется меньше напряжения. Это может быть хорошо, если у вас усилитель с недостаточной мощностью, но не так хорошо, если вы включите его слишком громко.

Ваш усилитель должен быть в состоянии справиться с этим низким сопротивлением.

Сопоставление импеданса акустики и усилителей

Как указывалось ранее, усилитель не имеет выходного сопротивления, Но акустика имеет сопротивление.

 Следовательно, полное сопротивление усилителя, относится к оптимальному сопротивлению акустики, на которое он рассчитан.

Электростатическая акустика Статик ЗМ — мини в работе

Вы можете подключить акустику любого сопротивления к усилителю, и они будут работать.

Однако, если усилитель не предназначен для управления акустикой с более низким импедансом (например, 4 Ом), усилитель может перегреться, если вы увеличите громкость очень сильно. Это связано с тем, что он потребляет больше тока, чем предусмотрено источником питания.

В этот момент усилитель отключится, прежде чем он нанесет слишком большой ущерб.

Поэтому, если возможно, то вы должны попытаться согласовать импеданс ваших колонок с импедансом, на который рассчитан усилитель. Тогда у вас не должно быть никаких проблем.

Акустика Онкен

Совет!!! Вы там не очень-то балуйтесь с регулятором громкости!

В характеристике усилителя нужно обратить внимание на диапазон импеданса (если он есть).

Диапазон сопротивления акустики

Если он показывает 4-8 Ом, то это означает, что усилитель рассчитан на работу с акустикой 4, 6 или 8 Ом.

Если в характеристиках 6-8 Ом, то вы все равно можете подключить к нему 4-омные колонки, и он будет работать. Но если вам повернуть регулятор громкости слишком далеко, чтобы получить мощный звук в вашей комнате, то вы рискуете перегрузить источник питания, и усилитель отключится.

Проблема в том, что ваши колонки могут быть повреждены до того, как усилитель отключится.

 Важно помнить, что если вы хотите громкоговорители с низким сопротивлением (4 Ом), то вам нужно убедиться, что ваш усилитель / ресивер сможет легко их раскачать и ими управлять. 

Если для усилителя / ресивера не указан диапазон полного сопротивления, то вы можете получить хорошее представление из приведенной номинальной мощности.

акустика Panasonic SB PF 310 + ламповый усилитель

Если номинальная мощность рассчитана на импеданс 8 Ом — тогда вы должны быть уверены, что он будет работать с акустикой на 8 Ом.

Точно так же, если есть другое значение, указанное в 6 Ом, то он также должно нормально работать с акустикой на 6 Ом.

Акустика при другом сопротивлении 

Если вы не уверены, может быть, стоит сначала перепроверить у продавца или производителя.

Суть в том, что большинство современных усилителей и ресиверов будут работать с акустикой 8 Ом и, 6 Ом без проблем. Усилитель также может успешно работать с громкоговорителями на 4 Ом, если вы не включите их слишком громко.

электростатическая акустика

Если вы планируете использовать сопротивление акустики ниже 6 Ом, то вы можете проверить их еще раз.

 Должен ли я изменить настройку импеданса в моём усилителе или AV-ресивере?

На большинстве современных AV-ресиверов в меню настройки есть настройка, позволяющая сообщать ресиверу импеданс подключенных к нему акустики. В некоторых случаях это может быть физический переключатель на задней панели устройства.

Quadral KX 120 II задняя панель

Если вы прочитаете руководство к АС, то вам будет предложено изменить настройку в зависимости от импеданса подключенных вами колонок. Таким образом, если у вас есть громкоговорители с номиналом 4 Ом, вы должны изменить настройку на 4 Ом.

 Этот параметр иногда называют высоким и низким импедансом.

акустика-на динамиках 4А28 TQWT

Теория заключается в том, что это обеспечит правильную подачу на вашу акустику от усилителя. По умолчанию обычно устанавливается 8 Ом.

Теперь вы можете следовать этим рекомендациям, если хотите. Но в большинстве случаев вы должны оставить настройку сопротивления по умолчанию 8 Ом независимо от импеданса колонок, которые вы используете.

В реальных ситуациях, когда вы прослушиваете музыку или кино, то у вас будет достаточно, особенно, если вы используете активный сабвуфер и, следовательно, направляете низкие частоты в сторону от основных колонок.

Эта опция существует для того, чтобы производитель мог получить официальную оценку устройства для акустики с более низким импедансом. Таким образом, они могут поместить это в руководство и маркировать это на внешней стороне коробки.

Однако, если вы измените этот параметр, то это снизит производительность/качество звука вашего усилителя. Это снизит выходное напряжение и, следовательно, уменьшит ток, передаваемый на ваши колонки. Проще говоря, это уменьшит количество доступной мощности и с большей вероятностью отправит искаженные сигналы на вашу акустику. Эти обрезанные сигналы могут повредить вашим динамикам.

XRCD2 почитайте обязательно

Помните, что я сказал ранее. Заявленное сопротивление любого динамика является номинальным значением в среднем.

В любой момент времени фактическое сопротивление акустики будет выше и ниже его номинального сопротивления в зависимости от частоты, которую он получает.

Просто будьте осторожны с регулятором громкости на усилителе, и все будет в порядке.

ИТОГИ. Итак, как мы видим, после прохождения этого урока физики для чайников, как только мы посмотрим на детали согласования импеданса акустики и усилителя, мы увидим, что не так уж много и нужно знать — но это то, что нам нужно знать.

Ламповый предусилитель СССР Прибой 101

В наши дни большинство современных усилителей / ресиверов вполне могут управлять практически любыми колонками, поэтому в большинстве случаев вы можете полностью игнорировать эту проблему.

Тем не менее, если вы покупаете колонки с низким импедансом (4 или 2 Ом) — или специализированные модели с необычным импедансом — тогда вы можете еще раз проверить, что ваш усилитель справится с этим нормально. Однако даже в этом случае это может стать проблемой только в том случае, если вы собираетесь использовать усилитель на большой громкости в течение довольно длительного времени.

Клон NHB-108 

Также почитайте эту статью —> Почему усилители имеют различные номинальные мощности при разном сопротивлении «Ом»?

а также —>  Сколько мощности усилителя и мощности акустики мне надо

Я надеюсь, что эта статья « Всё про сопротивление акустики — Ом и импеданс и прочее » немного помогла.

Пожалуйста, оставляйте комментарии ниже, чтобы я мог вернуться к вам. Не бойтесь меня и добавляйтесь в ВК, Ютуб

Если вы хотите узнать больше об этой теме, и быть в курсе, пожалуйста, подпишитесь на наш сайт. 

Не забывайте сохранять нас в закладках! (CTRL+SHiFT+D) Подписывайтесь, комментируйте, делитесь в соц.сетях. Желаю удачи в поиске своего звука!

На нашем сайте Звукомания есть полезная информация по звуку и видео, которая пригодится для каждого, причем на каждый день, мы обновляем сайт «Звукомания» постоянно и стараемся искать и писать только отличную, проверенную и нужную информацию.

Вам нужен хороший фонокорректор, новый ламповый усилитель или отличный ЦАП, плеер, наушники, АС или другую звуковую технику, (усилитель, ресивер и т.д.) то пишите в ВК, помогу выгодно и с гарантией  приобрести хорошую звуковую технику…

Если вы являетесь производителем, рекламодателем, импортером, дистрибьютором или агентом в области качественного воспроизведения звука и хотели бы связаться с нами, пожалуйста, пишите в  ВК  или ОК или ИНСТА  или по эл. почте: [email protected]

Почему показания напряжения увеличиваются при увеличении резистивной нагрузки?

\$\начало группы\$

Я новичок в электронике. Так что в основном я уже понимаю закон Ома и математику, почему это так. Чего я не понимаю, так это идеи, стоящей за этим.

Не должно ли чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше напряжение? Сопротивление должно «сопротивляться» и, таким образом, снижать напряжение. Я надеюсь, что я имею смысл.

Вот напряжение холостого хода батареи:

В другом сценарии я разместил шунт сопротивлением 2 Ом, который должен идти параллельно шунту вольтметра. Это означает, в моем понимании, что чем ниже значение вашего сопротивления, тем ниже напряжение, потребляемое от батареи.

• напряжение
• сопротивление
• делитель напряжения

\$\конечная группа\$

7

\$\начало группы\$

Ваша схема представляет собой делитель напряжения и ведет себя точно так, как ожидалось. Ничего особенного в том, что одно сопротивление называется «внутренним сопротивлением батареи». Теория цепей не слишком заботится об именах, а только о поведении.

^{имитация этой схемы – Схема создана с помощью CircuitLab}

R1 и R2||R3 образуют делитель напряжения. Так как R3>>R2, R3 можно игнорировать без внесения большой ошибки. Таким образом, у вас есть делитель напряжения R1 и R2, выходное напряжение которого равно \$ V_1 \cdot R_2/(R_1+R_2) \$.

Не должно ли чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше напряжение?

Ваша интуиция отстала. Следует подумать: чем больше нагрузка , проводимость , тем меньше напряжение, так как чем лучше проводит нагрузка, тем больше она ведет себя как короткое замыкание, а напряжение на идеальном коротком замыкании равно нулю.

Здесь короткое замыкание, как и разомкнутая цепь, является абстрактным понятием. Настоящие короткие замыкания никогда не имеют нулевого сопротивления, если только они не являются сверхпроводниками. И даже сверхпроводники не идеальны — они перестают работать, когда ток становится слишком большим или когда они слишком нагреваются, а затем «перестает работать» означает, что дела идут бумом или что вещи очень быстро дорожают. 9{-1} \$.

R3>>R2 означает, что «R3 намного больше, чем R2», обычно \$ R_3 \ge 32R_2 \$, хотя некоторым подходит коэффициент 10 — это зависит от того, насколько точными должны быть ваши модели.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Если бы у вас была идеальная батарея (т.е. без R1), то вы бы измеряли одно и то же напряжение независимо от нагрузки (резисторы R4 и R5).

Для реальной батареи с внутренним сопротивлением вы можете представить ее как идеальный источник напряжения (который всегда будет оставаться на уровне 10 В) и внутренний резистор R1. Чем больше ток, тем больше напряжения вы теряете на R1, поэтому напряжение на реальной батарее уменьшается. И если вы уменьшите сопротивление нагрузки, вы увеличите ток (чем меньше проблем с перемещением электронов, тем больше). Таким образом, чем меньше R4 и R5, тем больше ток и, следовательно, больше потеря напряжения на R1, что означает меньшее видимое напряжение на аккумуляторе.

Еще один способ увидеть это, если у вас есть 2 резистора последовательно (R1 и {R4, R5}). Вы разделяете напряжение батареи (10 В) на 2 резистора: больший резистор в пропорции получает наибольшую долю. Таким образом, если вы уменьшите {R4, R5}, у вас будет меньше напряжения на них (и больше на R1, так что сумма останется 10 В)

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Потому что сопротивление должно «сопротивляться» и, таким образом, снижать напряжение… Это означает, в моем понимании, что чем ниже значение вашего сопротивления, тем ниже напряжение, получаемое от батареи.

Ваше предположение верно, если сопротивление подключено последовательно к нагрузке и вас интересует напряжение на нагрузке.

Напряжение на резисторе представляет собой потерю (падение), которая вычитается из входного напряжения; остальное — полезное напряжение на нагрузке. С этой точки зрения потери (падение напряжения) увеличиваются при увеличении сопротивления; усиление уменьшается и это соответствует вашему мнению. Сеть из двух последовательно соединенных элементов образует «делитель напряжения», который можно увидеть повсюду в этом мире.

В вашем случае сопротивление подключено параллельно нагрузке и соотношение обратное. Теперь полезно напряжение на резисторе, так как это напряжение нагрузки. Сеть из двух параллельно соединенных элементов образует «делитель тока».

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Не должно ли чем больше сопротивление нагрузки, тем меньше напряжение? Потому что сопротивление должно «сопротивляться» и, таким образом, снижать напряжение.

Джош толкает машину. Источник изображения: Omegaman на Flickr. Лицензия Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-NC-SA 2.0).

Напряжение и давление или сила несколько аналогичны. На фотографии мы видим, что Джош наклоняется под большим углом, чтобы приложить силу к машине, чтобы заставить ее двигаться. Чем больше сопротивление, тем больше он может наклониться. Чем выше нагрузка, тем выше сопротивление качению и тем большее давление можно приложить.

Точно так же и в электрической цепи, чем выше сопротивление, тем выше напряжение, которое необходимо приложить для получения определенного тока.

\$\конечная группа\$

2

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Сопротивление и закон Ома

Введение

В этом уроке мы познакомимся с понятием сопротивления. Мы попытаемся объяснить, что такое электрическое сопротивление и чем оно вызвано.

Мы посмотрим, как сопротивление связано с законом Ома, и проведем несколько экспериментов, чтобы увидеть, как сопротивление лампы, термистора, светозависимого резистора и диода изменяется при изменении тока через них.

Что такое электрическое сопротивление?

Существует несколько способов измерения электрического сопротивления. Мы собираемся посмотреть на это с точки зрения энергии.

Электрическое сопротивление говорит нам кое-что о том, сколько энергии вам нужно, когда вы перемещаете заряды через компонент, например лампочку. Если вам нужно много энергии, тогда сопротивление лампочки высокое. Если вам не нужно очень много, то это низко.

Противоположностью сопротивления является проводимость. Это означает, что если что-то имеет высокое сопротивление, оно имеет низкую проводимость.

Сопротивление и яркость лампочек

Еще один способ посмотреть на сопротивление — представить себе три разные лампочки, подключенные к одному и тому же количеству батарей. Все три лампочки будут иметь одинаковое напряжение на них, но ток через них будет разным.

Лампа с наибольшим током, протекающим через нее, будет самой яркой. Эта лампа имеет самое низкое сопротивление, потому что вы получаете самый большой ток для данного напряжения.

Лампа с наименьшим током, протекающим через нее, будет самой тусклой. Эта лампа имеет самое высокое сопротивление, потому что вы получаете наименьший ток для данного напряжения.

Распространено заблуждение, что лампы с высоким сопротивлением ярче всего.

Почему важно сопротивление лампы?

В простой последовательной цепи мы предполагаем, что провода и аккумулятор имеют очень низкое сопротивление. Сопротивление батареи мы называем внутренним сопротивлением, потому что вы не можете его изменить. Внутреннее сопротивление часто игнорируется для упрощения.

Нить накала лампы имеет большее сопротивление, чем провода. Это означает, что большая часть энергии преобразуется в нити накала, а не в выводах. Это также означает, что ток в цепи в основном зависит от сопротивления нити накала, а не проводов.

Итак, мы хотим, чтобы нить накаливания лампочки имела большее сопротивление, чем провода, но не настолько высокое, чтобы лампочка была тусклой.

Чтобы понять, как мы проектируем нить накала лампы, чтобы она имела нужное сопротивление, будет полезно узнать, как сопротивление куска провода зависит от того, из чего он сделан, его длины и толщины.

Как сопротивление зависит от материала, длины, толщины и температуры

Все металлы являются хорошими проводниками, поэтому все металлические провода имеют относительно низкое сопротивление. Однако некоторые металлы являются лучшими проводниками, чем другие, например медь и серебро. Причина, по которой некоторые металлы являются лучшими проводниками, чем другие, заключается в том, как движутся их свободные электроны. Нити накаливания часто изготавливают из вольфрама, который имеет очень высокую температуру плавления.

Чем длиннее кусок провода, тем выше его сопротивление. Двойная длина означает двойное сопротивление. Вы можете думать о длинном отрезке провода как о множестве последовательно соединенных резисторов, но есть и более формальное объяснение. Нить накала лампы может показаться довольно короткой, но если вы присмотритесь, то увидите, что часто это очень тонкий кусок проволоки, туго скрученный. В размотанном состоянии длина может достигать полуметра.

Сопротивление отрезка провода также зависит от его толщины. Двойная площадь означает половину сопротивления. Тонкий провод имеет большее сопротивление, чем такой же толстый кусок. Существует несколько неправильных представлений о сопротивлении и толщине. Самое главное, что скорость заряда зависит только от напряжения, а не от толщины провода. Но с толстым проводом больше зарядов может двигаться бок о бок, поэтому заряд, проходящий через точку каждую секунду, больше.

Последнее, от чего зависит сопротивление куска провода, это его температура. Чем выше температура, тем выше сопротивление. Простое объяснение состоит в том, чтобы представить, что ионы вибрируют сильнее, поэтому электронам труднее попасть между ними. Более полное объяснение использует те же рассуждения, что и представления о сопротивлении проводов из разных металлов.

Как рассчитать сопротивление

Когда вы рассчитываете сопротивление, вы на самом деле спрашиваете: «Какое напряжение мне нужно, чтобы протекать 1 ампер?»

Единицей сопротивления является ом, названный в честь немецкого физика начала XIX века Георга Ома. Символом ома является Ω (греческая заглавная буква омега). О для омеги, о для ома, так что это имеет смысл. Поэтому, если вы видите «сопротивление было 40 Ом», читайте это как «сопротивление было 40 Ом».

Если вам нужен 1 вольт, чтобы сделать поток 1 ампер, сопротивление составляет 1 Ом. Если вам нужно 2 вольта, сопротивление 2 ома и так далее. Если лампочке требуется 6 В для прохождения через нее 2 А, сопротивление составляет 3 Ом.

Кривая зависимости тока от напряжения для лампы накаливания

Основное соотношение для всех проводников заключается в том, что большие напряжения вызывают большие токи.

Чтобы найти подробную взаимосвязь между напряжением и током, обычно нужно провести эксперимент, в котором вы изменяете напряжение на компоненте и измеряете ток через него.

Когда мы строим график зависимости тока от напряжения для лампы накаливания (а не люминесцентной), мы получаем кривую. Если мы рассчитаем сопротивление в каждой точке данных, используя сопротивление = напряжение/ток, мы обнаружим, что сопротивление увеличивается. Это связано с тем, что чем больше напряжение, тем горячее нить накала. Выше мы видели, что сопротивление металла увеличивается с повышением температуры.

Тот факт, что график зависимости напряжения от тока представляет собой кривую, а не прямую линию, показывает, что сопротивление изменяется при изменении тока.

Иногда график строится неправильно: напряжение по оси y, а ток по оси x. В этом случае более крутой наклон означает большее сопротивление. Но вам нужно быть осторожным, потому что значение наклона численно не равно значению сопротивления, если линия является кривой.

Кривая зависимости тока от напряжения для резистора

Если вы проведете тот же эксперимент с резистором, график будет прямой линией. Если вы посчитаете сопротивление, то увидите, что оно не меняется. Резистор сконструирован так, что его сопротивление не меняется, пока напряжение на нем не слишком велико.

Закон Ома

Если компонент подчиняется закону Ома, то ток через него пропорционален напряжению на нем.   Другой способ понять закон Ома — просто сказать, что сопротивление остается постоянным при изменении напряжения.

Другими словами, удвоение напряжения точно удваивает ток, утроение напряжения точно утроит ток и так далее. Провод подчиняется закону Ома, если только он не становится слишком горячим. То же самое касается резисторов.

Закон Ома часто записывается как

В = IR

напряжение = ток x сопротивление

Закон Ома и линейные графики

Если ток пропорционален напряжению, то график зависимости тока от напряжения должен давать прямую линию через происхождение.

Если вы начертите график с неправильным направлением осей (напряжение на оси Y), то чем круче прямая линия, тем больше сопротивление.

В этом случае градиент линии численно равен сопротивлению, но с этой идеей нужно быть очень осторожным.

Использование закона Ома для расчета напряжения и тока

Поскольку напряжение = ток x сопротивление, если вы знаете сопротивление компонента и ток через него, вы можете рассчитать необходимое напряжение.

Если вы измените уравнение, вы можете получить ток = напряжение/сопротивление, поэтому, если вы знаете напряжение и сопротивление, вы можете рассчитать ток.

Ток в зависимости от напряжения для диода

Диод действует как клапан для тока. Он позволяет току проходить через него в одном направлении, но не в другом. Так что это как если бы он имел бесконечное сопротивление в одном направлении и нулевое сопротивление, когда вы его поворачиваете.

На самом деле вы обнаружите, что ток через диод быстро возрастает, как только вы приближаетесь к некоторому «пороговому» напряжению, обычно около 0,3 В. Если ток быстро растет при небольшом изменении напряжения, сопротивление должно уменьшаться.

Сопротивление светочувствительного резистора (LDR)

Сопротивление LDR уменьшается по мере того, как на него падает больше света. Чтобы показать это, вы обычно поддерживаете постоянное напряжение, изменяете яркость света, падающего на LDR, и измеряете ток через него.

LDR может иметь сопротивление несколько тысяч Ом в темноте и несколько десятков Ом при ярком свете.

Сопротивление падает, потому что фотоны света могут придать некоторым электронам импульс, достаточный для того, чтобы вырваться из атомов. Чем больше свободных электронов, тем меньше сопротивление.

Сопротивление термистора

Сопротивление термистора изменяется в зависимости от температуры. Обычно более высокая температура означает более низкое сопротивление.

Опять же, типичный эксперимент включает поддержание постоянного напряжения, изменение температуры термистора и измерение тока через него.