Takistus: üldinfo, sõltuvus muudest suurustest ja arvutusvalemid

Igal ainel, olles erinevates olekutes, on teatud vastupanu. Mõnel juhul on vaja arvutada ahela või konkreetse sektsiooni impedants. Sellises olukorras peaksite kasutama valemeid. Lisaks peate mõistma takistuse ja elektrijuhtivuse põhitähendust, samuti nende mõistete sõltuvust teatud suurustest.

Füüsiline meel

Kõik ained jagunevad elektrivoolu juhtivuse (ET) järgi juhtideks, pooljuhtideks ja dielektrikuteks. Juhid on elemendid, mis juhivad ET hästi. See on tingitud vabade elektronide (FE) olemasolust. Pooljuhid on eriline ainete rühm, mille juhtivus sõltub välistest teguritest, näiteks temperatuurist, valgustusest jne. Dielektrikud on kõik ained, mis ei juhi ET-d SE puudumise või ebapiisava koguse tõttu. Voolu läbimiseks ainest on vaja FE-de olemasolu, mille arv sõltub elektroonilisest konfiguratsioonist.

Mis tahes elemendi elektrooniline konfiguratsioon võetakse perioodilisuse tabelist. Vool avaldab juhile termilist mõju, kuna FE interakteerub kristallvõrega (CR). Need aeglustavad, kuid aja jooksul elektromagnetvälja mõjul need kiirenevad uuesti, misjärel interaktsiooniprotsess kordub mitu korda. üks kord.

Vabade laetud osakeste interaktsiooni protsessi aine CR-ga nimetatakse juhi elektritakistuseks. Vastupidavus või elektrijuhtivus on tähistatud tähega R, on selle suuruse mõõtühik oomi.

Elektrijuhtivuse sõltuvus

R sõltub välistest keskkonnateguritest, elektrilistest suurustest ja ka juhi omadustest. Neid sõltuvusi kasutatakse ahelate arvutamisel ja raadiokomponentide valmistamisel. R-i leidmiseks on mitu võimalust, ja mõnikord kombineeritakse neid tõhususe ja arvutustäpsuse huvides.

Elektrikogused

Elektrilised suurused, millest R väärtus sõltub, hõlmavad I, U, elektromotoorjõudu (EDS on tähistatud e) ja voolu tüüp. R elektriahelates arvutatakse Ohmi seaduse järgi teatud ahela lõigu jaoks: I, mis voolab antud ahelas elektriahela osa, on selles jaotises otseselt võrdeline U-ga ja pöördvõrdeline valitud sektsiooni R-ga ketid. Valemi kujul saab selle kirjutada järgmiselt: I = U / R.

Selle seaduse tagajärje põhjal saate vooluringi sektsiooni takistuse: R = U / I. Kui soovite arvutada R kogu vooluringi lõigu ulatuses, peate kasutama valemit (Oomi seaduse tagajärg terve vooluringi jaoks), võttes arvesse sisemist R-toiteallikat: R = (e / I) - R sisemine. Elektrijuhtivuse väärtus arvutatakse mitte ainult Ohmi seaduste, vaid ka juhi geomeetriliste parameetrite ja temperatuuri abil. Lisaks on vaja arvestada voolu tüüpi (otsene või vahelduv).

Geomeetrilised parameetrid ja aine tüüp

Kui peamised laengukandjad on FE ja juhtivuse omadused on sellega otseselt võrdelised nende arvu ja RR struktuuri osas on aine tüüp üks R-i mõjutavatest teguritest dirigent. Ainetel ja nende koostisosadel, millel on perioodilisuse tabeli järgi erinev elektrooniline konfiguratsioon, on erinev CR, mis tuleneb erinevatest R-st.

Materjali sõltuvust väljendatakse tähistatud koefitsiendiga lk. See iseloomustab juhi spetsiifilist R-indeksit. Selle väärtus on võetud tabelist (temperatuuril +20 ° C). P p pöördarvu nimetatakse juhtivuseks ja seda tähistatakse σ. σ ja p seost saab väljendada valemiga p = 1/σ.

Lisaks sõltub juhi R ka ristlõike pindalast (S). See sõltuvus on tingitud asjaolust, et väikese ristlõike korral voolab voolutihedus E läbi juhi ja interaktsioon RR-ga muutub sagedasemaks. Ristlõikepindala on üsna lihtne arvutada. Selleks peate kasutama mõnda algoritmikui juht (P) on silindriline traat:

1. Juhi läbimõõdu mõõtmine noonuse nihikuga (ШЦ).
2. S leidmine valemi abil S = 3,1416 * ruut (d) / 4.

P võib olla keerutatud traat, seetõttu on täpseks arvutamiseks vaja leida ühe südamiku S, kasutades silindrilise kuju P leidmise algoritmi ja seejärel korrutada tulemus arvuga elanud.

Lisaks on ruudukujulisi ja ristkülikukujulisi juhtmeid, kuid need on haruldased. Selleks peate tegema järgmised arvutused:

1. Ruudukujulise kuju jaoks peate mõõtma SC ühe külje ja kandma selle ruudu: S = ruut (a).
2. Ristkülikukujulise kuju puhul tuleks SHT-de abil mõõta kaks vastaskülge ja seejärel arvutada valemiga S = a * b.

Nendest S leidmise algoritmidest saab teha universaalse (abstraktse algoritmi). See sobib väärtuste leidmiseks või arvutamiseks, olenemata P kujust, kui see on lõigatud P-ga rangelt risti. Algoritm näeb välja selline:

1. P lõikamisel määrake visuaalselt geomeetriline kujund.
2. Leidke viitest S-valem.
3. Tehke mõõtmised vajalike väärtuste SHT-de abil.
4. Asendage valemis ja arvutage S.

Teine suurus on pikkus P, mille suurenemisega R suureneb. Nende väärtuste põhjal saab tuletada järgmise valemi sõltuvuse kohta aine tüübist, juhi pikkusest (L) ja S: R = p * L / S.

Kuid seda R-väärtust saab määrata temperatuuril + 20 ° C. Täpsemate arvutuste saamiseks on vaja arvestada temperatuuri sõltuvusega.

Juhi temperatuur

Teaduslikult on kinnitatud fakt, et p sõltub temperatuurist. Seda väidet saab praktilisel viisil tõestada. Katse läbiviimiseks on vajalikud järgmised elemendid, mis on näidatud diagrammil: nikroomspiraal (kasutatakse: kütteelemendid), ühendusvasktraadid, toiteallikas, ampermeeter (I mõõtmiseks), voltmeeter (mõõtmine U) ja reostaat.

Diagrammil on kütteelement näidatud takistina. Selle sisselülitamisel peaksite hoolikalt jälgima ampermeetri näitu. Mähis hakkab soojenema ja soojenemisel ampermeetri näit väheneb. Vastavalt Ohmi seadusele ahela lõigu kohta on vaja järeldada, et R suurenemisega vool väheneb (pöördvõrdeline sõltuvus). Seetõttu sõltub R väärtus temperatuurist. Kuumutamisel suureneb nikroomspiraali RC-s ioonide hulk ja E hakkab nendega sagedamini kokku põrkuma.

Valemis R = p * L / S saate temperatuurist sõltuva indikaatori leidmiseks kasutada elimineerimismeetodit. Viimane ei mõjuta P pikkust. S arvutamise valemi järgi ei ole ka sõltuvust jälgitav, kuna P geomeetria ei sõltu temperatuurist. Jääb p, mis sõltub temperatuurist. Füüsikas on sõltuvusvalem p = p0 * [1 + a * (t - 20)]. Kiri a on temperatuuri koefitsient:

• metallide puhul a> 0;
• elektrolüütide puhul <0.

Muutuja t on temperatuur P, p0 on konkreetse materjali viiteraamatust võetud eritakistus. Lisaks sõltub p ka deformatsioonist P, kuna sel juhul muudab RR oma struktuuri. See juhtub metalli töötlemisel madalatel temperatuuridel ja rõhul. Selline deformatsioon on plastiline, sellega CR on moonutatud ja voolu E R.

Sel juhul p suureneb. Protsess on pöörduv, seetõttu vähenevad mõned defektid (ümberkristalliline lõõmutamine). Kui metallile mõjuvad tõmbe- või survejõud, siis on see deformatsioon elastne. P väärtus väheneb survejõu mõjul, mille korral soojusvõnkumised (TC) järsult vähenevad ja E liigub kergemini. Kuid tõmbejõu mõjul toimub p otseselt proportsionaalne kasv, mille juures TC amplituud suureneb.

Lõpliku valemi saab kirjutada järgmiselt R = p0 * [1 + a * (t - 20)] * L / S. Seda R leidmise varianti aga arvestati konstandiga I ahelates ja muutuja I mõjul tekivad uued arvutusi mõjutavad suurused.

Vahelduvvooluahel

Ohmi seadus kehtib ainult alalisvooluahelate kohta. Muutuja U puhul on seda muudetud ja seetõttu on R leidmiseks teised valemid. Muutujaga I (PT) ahelate takistus on:

• aktiivne;
• induktiivne;
• mahtuvuslik;
• täielik.

Takistus näitab, et vooluringis on takisti või mõni muu mittemahtuvuslik või mitteinduktiivne koormus. Selle arvutamiseks on vaja mõõta amplituudide Um ja Im väärtusi. Instrumentidega on võimalik saada ainult nende koguste tegelikud väärtused. Amplituudi väärtused arvutatakse valemite abil Um = Ud * sqrt (2) ja Im = Id * sqrt (2). Aktiivse takistuse (tähistatud R-ga) määramiseks peate kasutama valemit Im = Um / R. Sellest saad R = Ud * sqrt (2) / Im = Id * sqrt (2).

Kui muutuja I ahelas (CLT) on induktiivpool, drossel, ahel vms, siis ilmub induktiivne R, mida tähistatakse Xl-ga. Arvutamiseks peate kasutama valemit Xl = w * L, olles eelnevalt mõõtnud FET-i sagedust ja arvutanud induktiivsuse.

Tsüklilise sageduse väärtus leitakse valemiga, mille jaoks peate mõõtma FET-i sagedust (f): w = 2 * 3,1416 * f. Viimast mõõdetakse ostsilloskoobi või sagedusmõõturi abil. Mähise induktiivsuse arvutamiseks peate kasutama füüsika viidet või veebikalkulaatorit.

Kui CPT-s on kondensaator (kondensaator), ilmub mahtuvuslik R, mis on tähistatud Xc-ga. Kell voolav konstants U, kondensaator ei luba I ja keskküttekontuuris läbib see I ja sellel on mahtuvus (C) ja Xc. See väärtus arvutatakse valemiga Xc = 1 / (w * C), kus:

• w on tsükliline sagedus, mis arvutatakse sarnaselt Xl arvutamisega;
• C on korpusele märgitud või sobiva seadmega mõõdetud kondensaatori mahtuvus.

Ahela impedantsi näitab Z ja see on CLT kogu koormuse (aktiivne, induktiivne ja mahtuvuslik takistus) summa. Arvutamiseks peate kasutama impedantsi valemit: Z = ruut [sqr (R) + sqr (Xc - Xl)]. CPT-s sõltub Z väärtus:

• geomeetria P;
• aine tüüp, millest P on valmistatud;
• temperatuur;
• erinevat tüüpi deformatsioonid;
• elektrilised indikaatorid I, U, f, L, C ja R.

Ohmi seadus ahela lõigu jaoks on järgmine: I = U / Z. Elektrijuhtivust P pole vaja arvutada, kuna selleks on olemas oommeetrid. Xl ja Xc tuleks arvutada sõltumatult.

Takistuse mõõtmine

R arvutamiseks kulub veidi aega. Seda ülesannet lihtsustab seade, mida nimetatakse ohmmeetriks. See koosneb digitaalsest või numbrinäidikust. Peaaegu kõik kaasaegsed kombineeritud instrumendid (multimeetrid) on varustatud mõõtmisfunktsiooniga R. Siiski on ka spetsiaalseid seadmeid, mida kasutatakse konkreetsetel eesmärkidel, näiteks kaablijuhtmete R-isolatsiooni mõõtmiseks. Seda tüüpi seadet nimetatakse megaohmomeetriks. Oommeetrit ei kasutata mitte ainult R väärtuse mõõtmiseks, vaid ka raadiokomponentide, kaablite, üksikute silmuste ja muude elementide väljakutsumiseks töökindluse ja avatud vooluahela tagamiseks.

R mõõtmiseks on vaja sektsioon või raadiokomponent pingest välja lülitada ja jälgida kondensaatorite olemasolul vooluahelate tühjenemist. Enne mõõtmiste tegemist peate seadmel seadistama vajaliku režiimi ja lühistama sondid, et kontrollida seadme töökõlblikkust. Mõned mudelid on varustatud sumisemise funktsiooniga. Pärast seadme testimist peaksite alustama mõõtmist.

Juhi Z täpse väärtuse leidmiseks on vaja arvestada kõigi suurustega, millest see sõltub. Z arvutamine võimaldab teil täpselt arvutada seadme elektriahela, et vältida aeganõudvaid mõõtmisi. Oommeetriga saab mõõta ainult aktiivtakistuse väärtust ning Xl ja Xc tuleks arvutada eraldi. Veebikalkulaatorite abil pole see aga keeruline.