Aktiivne takistus: vahelduvvooluahela põhiteave, valemid ja sõltuvused

Elektrooniliste seadmete projekteerimiseks tuleks arvutada erinevad parameetrid, millest üks on juhi elektrijuhtivus või takistus. Alalisvoolutoitel olevate ahelate puhul on seda lihtne arvutada. Kuid vahelduvvoolu (AC) ahelates on täiesti erinevad suhted. Aktiivse takistuse arvutamiseks peate tutvuma põhivalemite ja selle arvutamise alternatiivsete meetoditega.

Põhiteave elektrijuhtivuse kohta

Iga aine juhib voolu erineval viisil. Kõik sõltub elektroonilisest konfiguratsioonist, mille leiate tabelist D. JA. Mendelejev. Elektrooniline konfiguratsioon näitab peamist parameetrit, millest sõltub takistuse väärtus R - vabade elektronide arv (Nse). Aine koosneb aatomitest, mis moodustavad kristallvõre (CR). Mitte kõiki elektrone ei hoia tuum kindlalt.

Ainete klassifikatsioon

Ainetes on mitu elektroni (E), millel on tuumaga väga nõrk vastastikmõju jõud. Lisaks on metallides lisaks tavalisele E-le ka teatud Nse. Väikese välisenergia rakendamisel eralduvad elektronid aatomituumadest ja see viib ioonide moodustumiseni. Metall jääb laenguta, kuna kogu E negatiivne laeng on võrdne tuuma moodustavate elementaarosakeste (EF) positiivse laenguga.

Tuum koosneb nukleonitest, nimelt:

• prootonid - positiivselt laetud EF;
• neutronid - neutraalne EC.

Vabad elektronid liiguvad kaootiliselt, kuid nende hulgas on neid, mis lendavad metalli pinna lähedale ja nad ei saa ainest välja lennata, kuna neid hoiab ioonide ja tuumade külgetõmbejõud. Nse põhjal võib mis tahes aine juhtivuse järgi jagada kolme rühma:

1. Dirigendid.
2. Pooljuhid.
3. Dielektrikud.

Dirigendid (P) hõlmavad suure Nse-ga aineid. Nende hulka kuuluvad metallid, elektrolüütilised lahused ja ioniseeritud gaasid. Metallides on vabad laengukandjad (CHC) vabad E, elektrolüütides ja ioniseeritud gaasides - ioonid, all. elektrivälja toimel muutub SNZ liikumine korrapäraseks, mille tulemusena tekib elektrivool (SEDA).

Pooljuhtides sõltub Nse erinevatest välistest teguritest, mille toimel on olemas mõne E vabanemine tuuma tõmbejõu mõjust - Coulombi jõud 2 või enama vastasmõjul osakesed. Kohta, millest E lahkus, nimetatakse auguks. Aukude ja E liikumine on vastupidine ja sel juhul ilmub ET. Pooljuht-tüüpi ainete hulka kuuluvad: räni (Si), germaanium (Ge), seleen (Se) jne.

Dielektrikute või isolaatorite rühma kuuluvad ained, millel pole üldse SNC-d ja seetõttu ei juhi nad üldse elektrivoolu. Teatud tingimustel võib dielektrik muutuda P-voolust erinevaks, näiteks kui see on kaetud elektrit juhtiva vedeliku tilkadega. See hetk on väga oluline seadmete rikke või ET kahjustamise vältimiseks. Läbi P voolates avaldab ET sellele termilist mõju. See omadus on tingitud asjaolust, et E suhtleb RR sõlmedega ja kineetiline energia E muundatakse soojuseks.

Selle tulemusena väheneb E kiirus ja seejärel elektromagnetväljaga kokkupuutel taastub see täielikult. Seda protsessi korratakse palju kordi ja seda nimetatakse elektritakistuseks, mis tähistatakse alalisvooluahelate R jaoks ja vahelduvvooluahelate (AC) jaoks on täielik vastupanu - Z. R ja Z mõõdetakse oomides.

Sõltuvus erinevatest parameetritest

R on väärtus, mis sõltub paljudest teguritest. Need tegurid võib jagada rühmadesse:

1. Füüsikalised omadused: pikkus, ristlõikepindala (S) ja deformatsioon.
2. Väliskeskkond: temperatuur.
3. Elektriline: I, U, e (elektromootorjõud - EMF).

R arvutatakse Ohmi seaduse järgi: I = U / R. Selle seaduse sõnastus on järgmine: I, mis voolab ahela lõigul, on otseselt võrdeline valitud lõigu U-ga ja pöördvõrdeline R-ga.

Valem kogu vooluringi jaoks: I, mis voolab läbi kogu vooluahela, on otseselt proportsionaalne EMF-iga ja pöördvõrdeline kogu sektsiooni R-ga, võttes arvesse toiteallika (PS) sisemist takistust. Valem on: I = e / (R + Rip). Kogu ahela ja selle lõigu suhetest saate R:

1. R = U / I.
2. R = (e/I) – rippimine.

Aine tüüp määratakse eritakistuse koefitsiendi p järgi, mis on võetud teatmeraamatust. Siiski tuleb märkida, et teatmeteos sisaldab selle väärtust temperatuuril +20 kraadi. Lisaks on olemas ka erijuhtivus, mis on pöördvõrdeline p-ga. Seda tähistatakse σ-ga ja see on võrdne: p = 1 / σ.

Väiksema S väärtuse korral voolab E läbi P ja interaktsioonid CR-ga muutuvad sagedasemaks, mis illustreerib R sõltuvust S-st. S arvutamiseks peate kasutama teatmeteoseid või Internetti. Kui arvestada, et juht on tasapind, siis tuleb see lõigata teise tasapinna (stereomeetria) abil.

Lõikamisel saadakse lame kujund ruudu, ringi, ellipsi, ristküliku või kolmnurga kujul. Seejärel peate arvutama selle joonise S. Kui P koosneb teatud arvust südamikest, peate mõõtma ühe südamiku S ja seejärel korrutama tuumade arvuga.

R sõltub otseselt pikkusega P (L): mida suurem on pikkus, seda rohkem interaktsioone E liikumisel teeb. Kõigi sõltuvuste põhjal saab R-i väljendada valemitega:

1. R = p * L / S.
2. R = L / (σ * S).

Need suhted kehtivad temperatuuril +20 kraadi, kuid sellest ei piisa täpsete arvutuste tegemiseks. Mõned ülitundlikud elemendid ei pruugi madalate I väärtuste tõttu õigesti töötada.

P väärtus sõltub t-st ja seda väljendatakse järgmise seosega: p = p20 * [1 + a * (t - 20)]. See suhe sisaldab järgmisi koguseid:

1. p on arvutuslik eritakistus.
2. p20 on võrdluskirjandusest võetud eritakistuse väärtus temperatuuril (temperatuur +20 kraadi Celsiuse järgi).
3. Temperatuuri koefitsient a, mis on võetud teatmekirjandusest. Metallide puhul on see alati suurem kui 1 ja elektrolüütiliste lahuste puhul väiksem.
4. Temperatuur P konkreetsetes töötingimustes, temperatuuriskaala Celsiuse järgi - t.

Lisaks sõltub p ka RR deformatsiooni tasemest. Deformatsioon on elastne ja plastiline. Elastsuse korral p suureneb ja plasti puhul väheneb. Selle põhjuseks on deformatsioonitingimused, samuti E liikumise raskusaste. Lõplik valem, võttes arvesse peamisi tegureid, on järgmisel kujul: R = p20 * [1 + a * (t - 20)] * L / S.

AC suhted

Et mõista mõnda terminit, näiteks millist vastupanu nimetatakse aktiivseks ja mida see on, on vaja rakendada impedantsi valemit: sqr (Z) = sqr® + sqr (Xc-Xl). Vahelduvvoolu takistus on täielik ja koosneb aktiivsest R-st, induktiivsest (Xl) ja mahtuvuslikust (Xc).

Vastupidavuse valem

Takist nimetatakse aktiivseks, kui sektsioonis või terviklikus vooluringis puudub induktiivsus või mahtuvus. Arvutamiseks on vaja mõõta voolu ja pinge amplituudiväärtusi. Nendel eesmärkidel kasutatakse vahelduvvoolu ja pinge voltmeetrit ja ampermeetrit. Selliste mõõtmiste puuduseks on aga mitte amplituudi, vaid efektiivsete väärtuste saamine. Amplituudi väärtused arvutatakse järgmise valemi abil:

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

Nende suhete põhjal arvutatakse aktiivse takistuse valem järgmise valemiga: R = Um / Im. Aktiivne vastupanu sõltub ka Um ja Im.

Lihtsad mõõtmismeetodid

R-i täpseid arvutusi pole alati vaja ja selleks kasutatakse seadet, mida nimetatakse oommeetriks. Teaduse arengu kasvuga ilmusid turule kombineeritud seadmed - multimeetrid. Neil on palju funktsioone, kuid peamine neist on I, R ja U väärtuste mõõtmine. Suurte R-väärtuste mõõtmiseks on olemas ka spetsiaalsed instrumendid, mida nimetatakse megohmmeetriteks. Kaablisüdamike vahelise isolatsioonitaseme R mõõtmiseks kasutatakse megohmomeetrit.

Oommeetrit kasutatakse ka elektriahelate tõrkeotsinguks ja see võimaldab teil määrata ka raadiokomponendi töökõlblikkust. R väärtuste mõõtmiseks ja rikete tuvastamiseks on vaja järgida elektriohutuse reegleid ja vooluringi sektsioon pingest välja lülitada. Samuti on vaja tühjendada kondensaatorid, kuna nende laadimine võib kahjustada seadet, mis on mõõterežiimis R.

Seega on vahelduvvooluahela aktiivne takistus mis tahes koormus, mis seda ei ole mahtuvuslik või induktiivne ning sõltuvalt temperatuurist, deformatsiooni tüübist, aine tüübist, Um, Im, pikkus ja S dirigent.