Aktiver Widerstand: Grundlegende Informationen, Formeln und Abhängigkeiten für einen Wechselstromkreis

Für das Design von elektronischen Geräten sollten verschiedene Parameter berechnet werden, von denen einer die elektrische Leitfähigkeit oder der Widerstand des Leiters ist. Für mit Gleichstrom betriebene Stromkreise ist es einfach zu berechnen. In Wechselstromkreisen (AC) gibt es jedoch völlig andere Verhältnisse. Um den aktiven Widerstand zu berechnen, müssen Sie sich mit den Grundformeln sowie mit alternativen Berechnungsmethoden vertraut machen.

Grundlegende Informationen zur elektrischen Leitfähigkeit

Jeder Stoff leitet Strom auf unterschiedliche Weise. Alles hängt von der elektronischen Konfiguration ab, die Tabelle D entnommen werden kann. UND. Mendelejew. Die elektronische Konfiguration zeigt den Hauptparameter, von dem der Widerstandswert R abhängt - die Anzahl der freien Elektronen (Nse). Ein Stoff besteht aus Atomen, die ein Kristallgitter (CR) bilden. Nicht alle Elektronen werden vom Kern festgehalten.

Einstufung von Stoffen

In Stoffen gibt es mehrere Elektronen (E), die eine sehr schwache Wechselwirkungskraft mit dem Kern haben. Darüber hinaus gibt es in Metallen neben gewöhnlichem E ein gewisses Nse. Beim Anlegen einer kleinen äußeren Energie werden Elektronen aus den Atomkernen gelöst, was zur Bildung von Ionen führt. Das Metall bleibt ungeladen, da die negative Ladung aller E gleich der positiven Ladung der Elementarteilchen (EF) ist, aus denen die Kerne bestehen. Der Kern besteht aus Nukleonen, nämlich:

• Protonen - positiv geladene EF;
• Neutronen - neutrale EC.

Freie Elektronen bewegen sich chaotisch, aber unter ihnen gibt es solche, die nahe an der Oberfläche des Metalls fliegen, und sie können nicht aus der Substanz herausfliegen, da sie von der Anziehungskraft von Ionen und Kernen gehalten werden. Basierend auf Nse kann jede Substanz nach der Leitfähigkeit in 3 Gruppen eingeteilt werden:

1. Dirigenten.
2. Halbleiter.
3. Dielektrika.

Leiter (P) umfassen Substanzen mit einem großen Nse. Dazu gehören Metalle, Elektrolytlösungen und ionisierte Gase. In Metallen sind freie Ladungsträger (CHC) freies E, in Elektrolyten und ionisierten Gasen - Ionen, unter Durch die Einwirkung eines elektrischen Feldes wird die Bewegung des SNZ geordnet, wodurch ein elektrischer Strom entsteht (DIES).

In Halbleitern hängt Nse von verschiedenen externen Faktoren ab, unter deren Einwirkung Befreiung einiger E aus der Wirkung der Anziehungskraft des Kerns - der Coulomb-Kraft bei der Wechselwirkung von 2 oder mehr Partikel. Die Stelle, die E verlassen hat, wird Loch genannt. Die Bewegung von Löchern und E ist das Gegenteil, und in diesem Fall erscheint ET. Zu den Halbleitersubstanzen gehören: Silizium (Si), Germanium (Ge), Selen (Se) usw.

Die Gruppe der Dielektrika oder Isolatoren umfasst Stoffe, die überhaupt kein SNC aufweisen und daher keinen elektrischen Strom leiten. Unter Umständen kann sich das Dielektrikum vom P-Strom unterscheiden, beispielsweise wenn es mit Tröpfchen einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit bedeckt ist. Dieser Moment ist sehr wichtig, um Geräteausfälle oder Schäden an ET zu vermeiden. Beim Durchströmen von P wirkt ET thermisch darauf. Diese Eigenschaft ist darauf zurückzuführen, dass E mit den Knoten des RR wechselwirkt und die kinetische Energie E in Wärme umgewandelt wird.

Als Ergebnis nimmt die Geschwindigkeit von E ab und wird dann vollständig wiederhergestellt, wenn es einem elektromagnetischen Feld ausgesetzt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich viele Male und wird als elektrischer Widerstand bezeichnet bezeichnet für Gleichstromkreise R, und für Wechselstromkreise (AC) gibt es eine vollständige Widerstand - Z. R und Z werden in Ohm gemessen.

Abhängigkeit von verschiedenen Parametern

R ist ein Wert, der von vielen Faktoren abhängt. Diese Faktoren lassen sich in Gruppen einteilen:

1. Physikalische Eigenschaften: Länge, Querschnittsfläche (S) und Verformung.
2. Äußere Umgebung: Temperatur.
3. Elektrisch: I, U, e (Elektromotorische Kraft - EMF).

R wird nach dem Ohmschen Gesetz berechnet: I = U / R. Die Formulierung dieses Gesetzes ist wie folgt: I, das im Abschnitt der Kette fließt, ist direkt proportional zu U und umgekehrt proportional zu R des ausgewählten Abschnitts.

Formulierung für den gesamten Stromkreis: I, der durch den gesamten Stromkreis fließt, ist unter Berücksichtigung des Innenwiderstands der Stromquelle (PS) direkt proportional zur EMK und umgekehrt proportional zu R des gesamten Abschnitts. Die Formel lautet: I = e / (R + Rip). Aus den Verhältnissen für die gesamte Kette und den Abschnitt der Kette erhalten Sie R:

1. R = U / I.
2. R = (e / I) - Rip.

Die Stoffart wird durch den spezifischen Widerstandskoeffizienten p bestimmt, der dem Nachschlagewerk entnommen ist. Es ist jedoch zu beachten, dass das Nachschlagewerk seinen Wert bei einer Temperatur von +20 Grad enthält. Hinzu kommt die spezifische Leitfähigkeit, die umgekehrt proportional zu p ist. Es wird mit σ bezeichnet und ist gleich: p = 1 / σ.

Bei einem kleineren Wert von S fließt E durch P und Wechselwirkungen mit CR werden häufiger, was die Abhängigkeit von R von S veranschaulicht. Um S zu berechnen, müssen Sie Nachschlagewerke oder das Internet verwenden. Wenn wir davon ausgehen, dass der Leiter eine Ebene ist, muss er mit einer anderen Ebene (Stereometrie) geschnitten werden.

Beim Schneiden wird eine flache Figur in Form eines Quadrats, eines Kreises, einer Ellipse, eines Rechtecks ​​oder eines Dreiecks erhalten. Dann müssen Sie das S dieser Figur berechnen. Wenn P aus einer bestimmten Anzahl von Kernen besteht, müssen Sie S eines Kerns messen und dann mit der Anzahl der Kerne multiplizieren.

R hängt direkt proportional von der Länge P (L) ab: je größer die Länge, desto mehr Wechselwirkungen macht E bei der Bewegung. Basierend auf allen Abhängigkeiten kann R durch die Formeln ausgedrückt werden:

1. R = p * L / S.
2. R = L / (σ * S).

Diese Verhältnisse gelten bei einer Temperatur von +20 Grad, reichen aber für genaue Berechnungen nicht aus. Einige überempfindliche Elemente funktionieren aufgrund niedriger I-Werte möglicherweise nicht richtig.

Der Wert von p hängt von t ab und wird durch die folgende Beziehung ausgedrückt: p = p20 * [1 + a * (t - 20)]. Dieses Verhältnis enthält die folgenden Größen:

1. p ist der berechnete spezifische Widerstand.
2. p20 ist der aus der Referenzliteratur entnommene Widerstandswert bei einer Temperatur (Temperatur +20 Grad Celsius).
3. Temperaturkoeffizient a, der der Referenzliteratur entnommen ist. Bei Metallen ist er immer größer als 1, bei elektrolytischen Lösungen kleiner.
4. Temperatur P unter bestimmten Betriebsbedingungen, Temperaturskala in Celsius - t.

Außerdem hängt p auch vom Verformungsgrad des RR ab. Die Verformung ist elastisch und plastisch. Für elastisch nimmt p zu und für plastisch ab. Dies liegt an den Verformungsbedingungen sowie am Bewegungsschwierigkeitsgrad von E. Die endgültige Formel hat unter Berücksichtigung der Hauptfaktoren die folgende Form: R = p20 * [1 + a * (t - 20)] * L / S.

Wechselstromverhältnisse

Um einige Begriffe zu verstehen, zum Beispiel, was Widerstand als aktiv bezeichnet und was es ist notwendig, die Impedanzformel anzuwenden: sqr (Z) = sqr® + sqr (Xc-Xl). Der Wechselstromwiderstand ist total und besteht aus aktivem R, induktiv (Xl) und kapazitiv (Xc).

Widerstandsformel

Ein Widerstand wird als aktiv bezeichnet, wenn in einem Abschnitt oder in einem vollständigen Stromkreis keine Induktivität oder Kapazität vorhanden ist. Für die Berechnung ist es notwendig, die Amplitudenwerte von Strom und Spannung zu messen. Zu diesen Zwecken werden ein Voltmeter und ein Amperemeter für Wechselstrom und -spannung verwendet. Der Nachteil solcher Messungen besteht jedoch darin, nicht Amplituden, sondern effektive Werte zu erhalten. Amplitudenwerte werden nach den Formeln berechnet:

1. Für U: Um = 1,4142 * Ud.
2. Für I: Im = 1,4142 * Id.

Basierend auf diesen Verhältnissen wird die aktive Widerstandsformel durch die Formel berechnet: R = Um / Im. Der aktive Widerstand hängt auch von Um und Im ab.

Einfache Messmethoden

Genaue Berechnungen von R sind nicht immer erforderlich, und für diese Zwecke wird ein als Ohmmeter bezeichnetes Gerät verwendet. Mit dem Wachstum des wissenschaftlichen Fortschritts kamen kombinierte Geräte - Multimeter - auf den Markt. Sie haben viele Funktionen, aber die wichtigste ist die Messung der I-, R- und U-Werte. Es gibt auch spezielle Instrumente zur Messung großer R-Werte, die als Megohmmeter bezeichnet werden. Ein Megaohmmeter wird verwendet, um den R-Isolationspegel zwischen den Kabeladern zu messen.

Das Ohmmeter wird auch zur Fehlersuche in elektrischen Schaltkreisen verwendet und ermöglicht es Ihnen auch, die Funkkomponente auf Funktionstüchtigkeit zu bestimmen. Um die Werte von R zu messen und Fehlfunktionen zu erkennen, müssen die Regeln der elektrischen Sicherheit befolgt und der Stromkreisabschnitt stromlos gemacht werden. Außerdem müssen die Kondensatoren entladen werden, da deren Ladung das Gerät beschädigen kann, das sich im R-Messmodus befindet.

Somit ist der aktive Widerstand im Wechselstromkreis jede Last, die nicht kapazitiv oder induktiv und abhängig von Temperatur, Verformungsart, Stoffart, Um, Im, Länge und S Dirigent.