Полное сопротивление цепи — определение, принципы, проблемы
Расчет выходных характеристик цепи, т.е. значений тока и напряжения, требует знания общего сопротивления всей замкнутой цепи. Другими словами, все элементы от источника питания до нагрузки заменяются эквивалентными резисторами. Для схемы сначала вычисляется значение полного сопротивления, а затем рассчитывается желаемая характеристика. Относительно источника тока, нагрузку и другие элементы, каждый резистор может быть подключен:
Содержание
Полное сопротивление цепи – принципы, формулы и примеры расчета
Протекание электрического тока через проводник Зависит от его проводимости.. Этот параметр пропорционален силе тока. Другими словами, он определяет способность вещества проводить через себя электрический ток без потерь. Проводимость зависит от физических свойств материала, температуры и степени приложенных внешних сил. Обратной величиной является сопротивление – характеристика проводника, показывающая его способность сопротивляться протеканию тока.
Связь между основными параметрами электрического тока была установлена экспериментально Симоном Омом. Он заявил, что ток в замкнутой цепи пропорционален разности потенциалов (напряжению) и обратно пропорционален сопротивлению: I = U / R. Таким образом, если R равно нулю, ток будет бесконечным.
Способность веществ препятствовать протеканию электрического тока используется при построении электрических цепей. Например, радиоэлемент, который называется резистором, помещенный в определенную точку электрической цепи, позволяет заряду получить нужное напряжение или ток. Радиоэлемент – это биполярный элемент, который имеет фиксированное значение сопротивления или может его изменять.
Настоящий замкнутый контур состоит из нескольких активных и пассивных радиочастотных элементов. Каждый из них имеет определенное значение сопротивления. В данном случае речь идет о внутреннем сопротивлении устройства.
Расчет выходных характеристик цепи, т.е. значений тока и напряжения, требует знания общего сопротивления всей замкнутой цепи. Другими словами, все элементы от источника питания до нагрузки заменяются эквивалентными резисторами. Для схемы сначала вычисляется значение полного сопротивления, а затем рассчитывается желаемая характеристика. Относительно источника тока, к источнику тока, нагрузке и другим элементам, каждый резистор может быть подключен
- в серии;
- параллельно.
Тип соединения влияет на общее сопротивление. Формула для ее нахождения может быть довольно громоздкой из-за смешанного соединения, поэтому чаще всего вычисления проводят в несколько этапов, соединяя один или несколько элементов на каждом этапе.
I – ток в цепи AB. Он одинаков во всей цепи и равен силе тока I1 и I2 в каждом из резисторов. Поэтому его можно записать:
IR = IR1 + IR2,
IR = I(R1 + R2).
Рассмотрим участок AB цепи, который представляет собой последовательное соединение двух резисторов сопротивлением R1 и Р2.
Согласно закону Ома, полное сопротивление этой цепи равно U = IRгде U – общее напряжение в цепи AB, равное сумме напряжений на каждом резисторе: U = U1 + U2.
I – ток в участке AB цепи. Он одинаков во всей цепи и равен силе тока I1 и I2 в каждом из резисторов. Поэтому мы можем написать:
IR = IR1 + IR2,
IR = I(R1 + R2).
Следовательно, R = R1 + R2.
Общее сопротивление цепи, соединенной последовательно, равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Когда несколько проводников соединены последовательно, общее сопротивление цепи равно сопротивлению отдельных проводников: R = R1 + R2 + … Rn.
Метод соединения последовательных участков цепи реализуется в действии реостата, о котором говорилось в предыдущих уроках. Перемещая ползунок реостата, мы увеличиваем или уменьшаем количество витков провода, последовательно соединенных в цепи. Это увеличивает или уменьшает сопротивление цепи соответственно.
При последовательном соединении проводов их общая длина увеличивается. Поэтому сопротивление цепи становится больше, чем сопротивление любого из проводников.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ
Рассмотрим участок цепи CD, который представляет собой параллельное соединение двух резисторов с сопротивлениями R1 и Р2.
Согласно закону Ома I = U/Rгде R – полное сопротивление данного участка цепи; U – полное напряжение участка цепи CD, равное напряжениям U1 и U2 на каждом из резисторов; I – ток в цепи CD, он равен сумме токов в каждом из резисторов: I = I1 + I2.
Поэтому мы можем написать:
где R1 и Р2 – сопротивление первого и второго резистора соответственно.
Принимая во внимание, что U = U1 = U2получаем
Следовательно,
Для случая двух параллельно соединенных резисторовПолное сопротивление цепи можно рассчитать по формуле
Поэтому общее сопротивление цепи, если несколько резисторов соединены параллельно, можно рассчитать по формуле
Уменьшение общего сопротивления параллельно соединенных проводников связано с тем, что общая площадь поперечного сечения проводников в цепи увеличивается.
В электрических цепях, используемых на практике, часто бывает так, что проводники соединены как последовательно, так и параллельно. При расчете таких схем сначала рассчитываются необходимые значения для каждого участка схемы, а затем находятся общие параметры схемы.
Вы изучали тему “Сопротивление при последовательном и параллельном соединении проводников” на уроке физики в 8 классе..
Закон Ома для электрической цепи утверждает, что сила тока (I) в цепи прямо пропорциональна на напряжение (U) на концах цепи и обратно пропорциональна его его устойчивость (R).
Закон Ома для полной цепи
Закон Ома для полной цепи утверждает, что текущий в цепи пропорциональна электродвижущей силе (ЭМПи обратно пропорциональна сумме сопротивление в цепи и внутреннее сопротивление источника.
Онлайн-калькулятор
Найдите текущий
ЭДС: ε = V
Сопротивление всех внешних элементов в цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом
Формула
Пример
Если ЭДС источника напряжения составляет ε = 12 В, сопротивление всех внешних элементов цепи равно R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то
Сила тока I = 12 /4+2 = 2 А
Найти ЭМП
Сила тока: I = A
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом
Формула
Пример
Если ток в цепи равен I = 2A, сопротивление всех внешних элементов в цепи равно R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то
ЭМП ε = 2 ⋅ (4+2) = 12 В
Найдите внутреннее сопротивление источника напряжения
Сила тока: I = A
ЭДС: ε = V
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r =
Формула:
Пример
Если ток в цепи равен I = 2A, сопротивление всех внешних элементов в цепи равно R = 4 Ом, а ЭДС источника напряжения равна ε = 12 В, то
Внутреннее сопротивление источника напряжения r = 12/2 – 4 = 2 Ом
Найдите сопротивление всех внешних элементов в цепи
Сила тока: I = A
ЭДС: ε = V
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R =
Формула
Пример
Если ток в цепи I = 2А, внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:
Емкостной тип можно рассчитать по формуле: Xc = 1/ ωC, где C – емкость радиоэлемента. Здесь все наоборот. Если частота увеличивается, емкость конденсатора уменьшается по отношению к напряжению. Отсюда следует, что для цепи постоянного тока конденсатор является бесконечно большим R.
Как определить общее сопротивление цепи по формуле
Из закона Ома следует, что полное сопротивление равно полному напряжению, деленному на полный ток в цепи. При параллельном соединении напряжение, как уже говорилось, везде одинаковое, поэтому необходимо знать его значение в каждой части цепи. С током сложнее, так как на каждой ветви его значение различно и зависит от конкретного R.
Также обратите внимание, что могут быть параллельные соединения с нулевым значением R. Если в ветви нет резистора или подобного элемента, то весь ток будет протекать через него, и общее значение для цепи станет равным нулю. На практике это происходит при отказе резистора или коротком замыкании. Такая ситуация может привести к повреждению других элементов из-за протекания большого тока.
Таблица удельных значений для различных проводников
Количество элементов не имеет значения, правило, которое мы используем для определения общего сопротивления, будет работать в любом случае ? И если при последовательном соединении все резисторы равны ( R_1 = R_2 = . = R ), то общее сопротивление цепи будет:
Параллельное соединение резисторов.
При параллельном соединении напряжения на проводниках равны:
А для токов справедливо следующее выражение:
Это означает, что общий ток разветвляется на две составляющие и его значение равно сумме всех составляющих. Согласно закону Ома:
За основу этих выражений возьмем формулу для полного тока:
A в соответствии с законом Ома ток:
Приравняйте эти выражения, и вы получите формулу для полного сопротивления цепи:
Эту формулу можно записать и несколько иначе:
Таким образом, Когда проводники соединены параллельно, обратное полное сопротивление цепи равно сумме обратных сопротивлений параллельно соединенных проводников.
Аналогичная ситуация возникает при параллельном соединении большего количества проводников:
Чтобы рассчитать общую цепь, вычислите внутреннее сопротивление (RRin) источника:
Как рассчитать общее сопротивление цепи
При расчете применяются правила, формулы и проверки, описанные выше. Рекомендуется сначала описать схему в упрощенном виде, соединив отдельные цепи вместе. Затем рассчитайте эквивалентные сопротивления отдельных групп. При необходимости можно определить токи в цепях, найти напряжения в точках измерения.
Метод 1 Последовательное соединение
Для таких соединений используется простое суммирование, показанное выше:
R общий = R1 + R2 + … + Rn.
Ток в замкнутой цепи не изменяется. Проверка мультиметром в любом зазоре покажет одно и то же значение. Однако каждый резистор будет иметь разное падение напряжения при разных номиналах элементов. Согласно второму постулату Кирхгофа, результат расчета проверяется суммированием:
Uacb = U1 + U2 + Un.
Примечание. В показанной схеме несложно рассчитать делитель напряжения на определенном уровне, учитывая известные рабочие параметры источника питания постоянного тока.
Метод 2 Параллельное подключение
При таком способе подключения удобно использовать обратную величину сопротивления, т. е. проводимость. В качестве альтернативы можно также использовать следующее уравнение:
1/Rcomm = 1/R1 + 1/R2 = 1/(1/R1 + 1/R2) = R1*R2/R1 + R2.
В узле входной ток распределяется по отдельным цепям пропорционально номиналам отдельных резисторов. На выходе происходит обратное преобразование. Расчет проверяется в соответствии с принципами первого постулата Кирхгофа.
Метод 3 Комбинация
Сложные схемы упрощаются. Параллельный контур рассчитывается отдельно. Затем из последовательных элементов создается неразветвленная цепь.
При необходимости схема может быть преобразована из треугольного соединения резисторов в звездообразное или наоборот. Ниже приведены формулы для расчета эквивалентных сопротивлений в цепях после преобразования.
Метод 4 Формулы, включающие мощность
Результат можно легко рассчитать по одной из соответствующих формул:
Входные параметры выводятся из предварительных расчетов или определяются по результатам измерений. Можно использовать расчетные диаграммы с токами в цепях или напряжениями на отдельных резисторах (группах элементов, соединенных последовательно).
Читайте далее:
- Разветвленные цепи. Правило обхода цепи – Электричество и магнетизм – Киберфорум.
- Как найти напряжение источника.
- Законы Кирхгофа таковы. Что такое законы Кирхгофа?.
- Лекции по ТЭ – #27 Явление резонанса в электрических цепях.
- Топология электрической цепи (Лекция N 2).
- Электричество. Сила электричества.
- Полное сопротивление цепи переменного тока – Основы электроники.
Полное электрическое сопротивление — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Полное электрическое сопротивление громкоговорителя ( или группы громкоговорителей) — сопротивление переменному току ( на частоте 400 или 1000 гц), измеренное на зажимах громкоговорителя или группы громкоговорителей. [2]
Полное электрическое сопротивление головки обычно измеряют по схеме на рис. 4 — 22 при постоянстве амплитуды тока. Сопротивление балластного резистора 1 должно не менее чем в 20 раз превышать сумму ориентировочного максимального полного электрического сопротивления громкоговорителя и Выходного сопротивления звукового генератора ЗГ. Сопротивление образцового резистора R должно быть известно и иметь один порядок с предполагаемым сопротивлением головки. [3]
Полное электрическое сопротивление вибратора пропорционально механическому сопротивлению ( импедансу), которое пересчитывают на вязкость среды, в которую помещен вибратор. Если на усилитель X подать ток вибратора ( с учетом тока холостого хода), а на усилитель Y эдс, развиваемую второй катушкой вибратора, то кривую динамической вязкости среды можно измерить непосредственно по кривой на трубке осциллографа. [4]
Полное электрическое сопротивление кабеля, определяемое его емкостью, индуктивностью и активным сопротивлением, а также частотой передаваемого сигнала. Импеданс измеряется в омах. Следует отметить, что рассогласование импе-дансов в длинных линиях кабелей приводит и искажениям сигнала и его отражению. Каждый протокол передачи данных ( protocol) и любая топология сети ( topology) требуют использования кабеля с определенным импедансом. [5]
Принципиальная схема определения фактической площади контакта по методу нарушения полного внутреннего отражения. [6] |
Полное электрическое сопротивление дискретного контакта для единичной контурной площади складывается из сопротивления, зависящего от числа и размера пятен фактического касания ( ситочное сопротивление), и сопротивления растекания, обусловленного размером контурной площади. [7]
Полное электрическое сопротивление громкоговорителя гг — сопротивление переменному току, измеренное на зажимах громкоговорителя. На основной частоте механического резонанса подвижной системы громкоговорителя / р полное электрическое сопротивление достигает значительной величины и с понижением частоты быстро падает до сопротивления звуковой катушки постоянному току.
Полное электрическое сопротивление головки громкоговорителя г — сопротивление переменному току, измеренное на зажимах головки. На основной частоте механического резонанса подвижной системы головки q модуль полного электрического сопротивления достигает значительной величины и с понижением частоты быстро падает до сопротивления звуковой катушки постоянному току. На верхних звуковых частотах г постепенно растет из-за влияния индуктивности катушки. При увеличении демпфирования подвижной системы головки модуль полного сопротивления на частоте f уменьшается. [9]
Полное электрическое сопротивление звуковой катушки громкоговорителя для частот 5 — 10 ец равно сопротивлению постоянному току. С увеличением частоты оно возрастает и на частоте механического резонанса подвижной системы достигает своего максимума. В области средних звуковых частот полное электрическое сопротивление падает, и на частоте электромеханического резонанса громкоговорителя опять становится равным омическому сопротивлению звуковой катушки.
Полное электрическое сопротивление Zr головки громкоговорителя — это сопротивление переменному току, измеренное на зажимах головки. На верхних звуковых частотах оно увеличивается из-за влияния индуктивности звуковой катушки, а с понижением частоты снижается до сопротивления катушки постоянному току. На основной частоте / 0 механического резонанса подвижной системы головки модуль электрического сопротивления достигает максимальной величины. За номинальное сопротивление принимают модуль полного электрического сопротивления на частоте 1 кГц или его минимальное значение в диапазоне частот выше частоты основного механического резонанса. [11]
Измерив полное электрическое сопротивление преобразователя в функции частоты г ( со) гэ г / и сопротивление Z ( v) ( ( u) заторможенного преобразователя Z ( v) ( ( d) Zd ПрИ Z 0, можно построить круговую фазовую диаграмму z1 ( ф) г — — — гэ. [12]
Различают активное, индуктивное, емкостное и полное электрическое сопротивление переменному току. [13]
Расчет полного электрического сопротивления магнитоупругого чувствительного элемента аналогичен расчету индуктивного чувствительного элемента. При применении сплошного материала сердечника сечением S следует учесть влияние поверхностного эффекта. [14]
Входным или полным электрическим сопротивлением громкоговорителя называют сопротивление синусоидальному переменному току с частотой 1000 гц, измеренное на зажимах звуковой катушки. [15]
Страницы: 1 2 3 4
Общее сопротивление в комбинированной цепи
Учителем математики / В 10 классе, 11 классе, 8 классе, 9 классе, Физика
Для расчета полного электрического сопротивления в комбинированной цепи необходимо знать формулы расчета полного электрическое сопротивление, отдельно для:
- Последовательная цепь
- Цепь параллельного тока
Применяя формулы для расчета полного электрического сопротивления в цепи последовательного и параллельного тока, получают новую формулу для комбинированной цепи тока, которая действительна только для цепи тока, полное сопротивление которой определяется. Поэтому в комбинированных цепях сложнее определить эквивалентное сопротивление. Примеры, которые вы можете увидеть ниже (в текстовом и видеоформате), помогут вам понять, как формируются новые формулы (на основе формул для последовательных и параллельных цепей).
Цепь, содержащая как последовательное, так и параллельное соединение потребителей (резисторов), называется комбинированной схемой. Из-за комбинации последовательного и параллельного соединения при расчете общего сопротивления необходимо использовать отдельные формулы для обоих методов соединения.
Лучше сначала выяснить, сколько разных элементов соединено в ряд. Мы представляем общий резистор в комбинированной цепи как сумму отдельных частей, соединенных последовательно.
Конечно, нужно быть очень осторожным, потому что один стержень, соединенный последовательно с другими, сам может быть параллельным соединением двух, трех и более стержней. В этом случае сначала рассчитывается сопротивление для этого элемента (используя формулу для полного сопротивления в цепях параллельного тока), и только затем, с этим значением, приступают к расчету полного сопротивления в цепи комбинированного тока.
Наиболее сложными для решения являются схемы, в которых есть элемент, содержащий как последовательное, так и параллельное соединение.
См. пример решения ниже. Этот пример содержит простейшую комбинированную схему с тремя потребителями (резисторами).
Пример расчета полного сопротивления в комбинированной цепи
На изображении выше показаны три подключенных потребителя. Из рисунка видно, что токовая цепь содержит две разные части, соединенные последовательно! Вот и все:
- Первый потребитель с электрическим сопротивлением R ед.
- Параллельное соединение между вторым и третьим потребителями с электрическим сопротивлением R2 и R3 соответственно.
В этой ситуации, поскольку в серии всего два элемента, для полного сопротивления в комбинированной цепи составим формулу:
По логике сначала определим полное электрическое сопротивление в параллельном соединении R (один-два ), то с этим значением мы вернемся к исходной формуле, чтобы определить общее электрическое сопротивление для всей комбинированной цепи!
Для параллельного подключения используем формулу с обратными величинами, адаптированными к количеству потребителей в конкретной параллельной ветке. Это:
Подставив значения для второго и третьего потребителя, получим выражение:
После подстановки LCD (наименьший общий знаменатель) чисел 3 и 6 и разложения дробей до знаменателя 6, получим:
Откуда, складывая дроби с одинаковыми знаменателями, приходим к последнему шагу:
Наконец, при соответствующем повороте (влево и вправо от знака равенства) получаем:
Суммарное сопротивление параллельного соединения между вторым и третьим потребителями равно 2 Ом.
Наконец, осталось заменить ранее полученное значение в исходную формулу, что дает нам:
Суммарное электрическое сопротивление для всей комбинированной цепи равно 4 Ом!
Примеры видео
Приведенный ниже видеоматериал содержит три различных комбинированных схемы, которые здесь за счет объединения расположения каждого резистора по отдельности. В нем вы увидите следующие комбинации:
- Первый потребитель включен последовательно с параллельным соединением второго и третьего.
- Второй потребитель находится в последовательном соединении с параллельным соединением первого и второго.
- Третий потребитель включен последовательно с параллельным включением первого и второго.
Таким образом, каждая комбинированная токовая цепь представляет собой новое состояние, которое необходимо тщательно проанализировать! Хорошо проанализируйте, чтобы понять способ связи между различными частями! Только тогда вы сможете создать новую формулу, которая будет применяться только к этой комбинированной цепи тока!
Введите математический термин, который вы хотите изучить!
Также следите за информацией и материалами, которые будут доставляться в будущем. Завершите подключение к профилям www.matematikazasite.com/en на Facebook и Youtube с помощью кнопок ниже.
Метки: Схема, Комбинация, Примеры, Формула, Сопротивление, Всего
Что такое сопротивление? | Hioki
Что такое сопротивление? Объяснение основ сопротивления, методов расчета и резисторов
Обзор
Если вы похожи на многих людей, возможно, вы слышали о сопротивлении, но не понимаете его. Тем не менее, вы можете не решиться спросить людей об этом сейчас. Проще говоря, сопротивление — это сила, которая противодействует потоку электричества.
Сопротивление влияет на поток электричества. Эта страница предлагает базовые знания о сопротивлении, а также подробное объяснение таких тем, как методы расчета и резисторы.
Что такое сопротивление?
Сопротивление электричеству — то есть электрическое сопротивление — это сила, противодействующая протеканию тока. Таким образом, он служит индикатором того, насколько трудно течь току. Значения сопротивления выражаются в омах (Ом).
Когда между двумя терминалами существует разница в электронах, электричество будет течь от высокого уровня к низкому. Сопротивление противодействует этому потоку. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. И наоборот, чем меньше сопротивление, тем больше ток.
Расчет сопротивления
Сопротивление можно рассчитать как значение, используя напряжение и ток в цепи.
- Сопротивление = Напряжение / ток
Эта формула известна как закон Ома. Если напряжение поддерживается постоянным, значение сопротивления будет уменьшаться по мере увеличения тока — знаменателя. И наоборот, значение сопротивления будет увеличиваться по мере уменьшения тока. Другими словами, в цепях с большими токами сопротивление низкое, а в цепях с малыми токами высокое.
В принципе, сопротивление определяется типом и температурой вещества, через которое протекает электричество, а также его длиной. Вообще говоря, электричество легче проходит через металлы из-за их низкого электрического сопротивления, которое зависит от типа металла и увеличивается в следующем порядке: серебро → медь → золото → алюминий → железо. Кроме того, сопротивление уменьшается с температурой, а повышение температуры означает увеличение сопротивления.
Кроме того, сопротивление увеличивается с увеличением длины, которую должен пройти ток. Проводники с большой площадью поперечного сечения имеют низкое сопротивление, так как по ним легче протекает электричество, а проводники с малой площадью поперечного сечения имеют более высокое сопротивление.
Связь между площадью поперечного сечения вещества и величиной протекающего тока
Что такое резисторы?
Резисторы — это электронные компоненты, препятствующие протеканию электричества в цепи. Резисторы используются в электрических цепях для регулировки тока и напряжения, почти так же, как краны используются для регулировки потока водопроводной воды. Их можно использовать не только для управления протеканием тока, но и для распределения напряжения в цепи.
Электронные схемы нуждаются в резисторах для работы в соответствующих условиях. Резисторы сделаны из материалов, которые сопротивляются потоку электричества, когда он проходит через них. Таким образом, они могут управлять потоком тока в цепи. Когда ток уменьшается резистором, избыточная электрическая энергия преобразуется в тепло.
Резисторы
Доступны резисторы различных типов, включая следующие основные разновидности:
- Постоянные резисторы
- Переменные резисторы
- Потенциометры
К основным типам постоянных резисторов относятся угольно-пленочные и металлопленочные резисторы с углеродным или металлическим покрытием соответственно. Эти резисторы имеют фиксированные значения сопротивления. Переменные резисторы имеют значения сопротивления, которые можно изменять. Потенциометры представляют собой тип переменного резистора, который используется для точной настройки напряжения и тока.
Переменный резистор
Методы измерения сопротивления
Сопротивление в цепи можно измерить с помощью цифрового мультиметра. Эти приборы могут измерять не только сопротивление, но также напряжение, ток и другие параметры, что делает их полезным инструментом в различных ситуациях. Чтобы использовать цифровой мультиметр, включите прибор и установите его в режим сопротивления (Ом).
При необходимости выберите диапазон на основе значения сопротивления объекта измерения. Вставьте вилку красного щупа в клемму «Ω», а вилку черного щупа в клемму COM. Затем поместите измерительные провода в контакте с обоими концами резистора. Проверьте результат измерения, отображаемый на ЖК-экране прибора. После завершения измерения отсоедините измерительные провода от резистора.