Per la progettazione di dispositivi elettronici, dovrebbero essere calcolati vari parametri, uno dei quali è la conduttività elettrica o la resistenza del conduttore. Per i circuiti alimentati in corrente continua, è facile da calcolare. Ma nei circuiti a corrente alternata (AC), ci sono rapporti completamente diversi. Per calcolare la resistenza attiva, è necessario familiarizzare con le formule di base e con metodi alternativi per calcolarla.
Contenuto
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Informazioni di base sulla conduttività elettrica
- Classificazione delle sostanze
- Dipendenza da vari parametri
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Rapporti CA
- Formula di resistenza
- Metodi di misurazione semplici
Informazioni di base sulla conduttività elettrica
Ogni sostanza conduce la corrente in modo diverso. Tutto dipende dalla configurazione elettronica, che può essere ottenuta dalla Tabella D. E. Mendeleev. La configurazione elettronica mostra il parametro principale da cui dipende il valore di resistenza R: il numero di elettroni liberi (Nse). Una sostanza è costituita da atomi che formano un reticolo cristallino (CR). Non tutti gli elettroni sono tenuti saldamente dal nucleo.
Classificazione delle sostanze
Nelle sostanze ci sono diversi elettroni (E), che hanno una forza di interazione molto debole con il nucleo. Inoltre, nei metalli, oltre all'ordinario E, c'è un certo Nse. Quando viene applicata una piccola energia esterna, gli elettroni si staccano dai nuclei degli atomi, e questo porta alla formazione di ioni. Il metallo rimane scarico, poiché la carica negativa di tutti gli E è uguale alla carica positiva delle particelle elementari (EF) che compongono i nuclei. Il nucleo è costituito da nucleoni, vale a dire:
- protoni - EF caricato positivamente;
- neutroni - EC neutro.
Gli elettroni liberi si muovono caoticamente, ma tra questi ci sono quelli che volano vicino alla superficie del metallo e non possono volare fuori dalla sostanza, poiché sono trattenuti dalla forza di attrazione di ioni e nuclei. Sulla base di Nse, qualsiasi sostanza può essere divisa in 3 gruppi per conduttività:
- Conduttori.
- Semiconduttori.
- Dielettrici.
I conduttori (P) includono sostanze con un grande Nse. Questi includono metalli, soluzioni elettrolitiche e gas ionizzati. Nei metalli, i portatori di carica libera (CHC) sono E liberi, negli elettroliti e nei gas ionizzati - ioni, sotto l'azione di un campo elettrico, il movimento della SNZ diventa ordinato, a seguito del quale si forma una corrente elettrica (QUESTO).
Nei semiconduttori, Nse dipende da vari fattori esterni, sotto l'azione dei quali c'è liberazione di alcune E dall'azione della forza di attrazione del nucleo - la forza di Coulomb nell'interazione di 2 o più particelle. Il posto lasciato da E si chiama buco. Il movimento dei fori e di E è l'opposto, e in questo caso appare ET. Le sostanze di tipo semiconduttore includono quanto segue: silicio (Si), germanio (Ge), selenio (Se), ecc.
Il gruppo di dielettrici o isolanti comprende sostanze che non hanno affatto SNC e, pertanto, non conducono affatto corrente elettrica. In alcune condizioni, il dielettrico può diventare diverso dalla corrente P, ad esempio, se è ricoperto da goccioline di un liquido elettricamente conduttivo. Questo momento è molto importante per evitare guasti alle apparecchiature o danni all'ET. Quando scorre attraverso P, ET ha un effetto termico su di esso. Questa proprietà è dovuta al fatto che E interagisce con i nodi del RR e l'energia cinetica E viene convertita in calore.
Di conseguenza, la velocità di E diminuisce e quindi viene completamente ripristinata quando esposta a un campo elettromagnetico. Questo processo viene ripetuto un gran numero di volte ed è chiamato resistenza elettrica, che indicato per i circuiti DC R, e per i circuiti AC (AC) c'è un completo resistenza - Z. R e Z sono misurati in ohm.
Dipendenza da vari parametri
R è un valore che dipende da molti fattori. Questi fattori possono essere suddivisi in gruppi:
- Proprietà fisiche: lunghezza, area della sezione trasversale (S) e deformazione.
- Ambiente esterno: temperatura.
- Elettrico: I, U, e (forza elettromotrice - EMF).
R è calcolato secondo la legge di Ohm: I = U / R. La formulazione di tale legge è la seguente: I, scorrendo nel tratto di catena, è direttamente proporzionale ad U ed inversamente proporzionale ad R del tratto prescelto.
Formulazione per l'intero circuito: I, che attraversa l'intero circuito, è direttamente proporzionale all'EMF e inversamente proporzionale a R dell'intera sezione, tenendo conto della resistenza interna della fonte di alimentazione (PS). La formula è: I = e / (R + Rip). Dai rapporti per il completo e per la sezione della catena si ricava R:
- R = U / I.
- R = (e / I) - Rip.
Il tipo di sostanza è determinato dal coefficiente di resistività p, che è preso dal libro di riferimento. Tuttavia, va notato che il libro di riferimento contiene il suo valore a una temperatura di +20 gradi. Inoltre, esiste anche una conducibilità specifica, che è inversamente proporzionale a p. È indicato con σ ed è uguale a: p = 1 / σ.
A un valore minore di S, E scorre attraverso P e le interazioni con CR diventano più frequenti, il che illustra la dipendenza di R da S. Per calcolare S, è necessario utilizzare libri di riferimento o Internet. Se consideriamo che il conduttore è un piano, è necessario tagliarlo usando un altro piano (stereometria).
Una volta tagliata, si ottiene una figura piatta sotto forma di quadrato, cerchio, ellisse, rettangolo o triangolo. Quindi devi calcolare la S di questa figura. Se P è costituito da un certo numero di core, è necessario misurare S di un core e quindi moltiplicare per il numero di core.
R dipende in modo direttamente proporzionale alla lunghezza P (L): maggiore è la lunghezza, maggiori sono le interazioni che E fa quando si muove. Sulla base di tutte le dipendenze, R può essere espresso dalle formule:
- R = p * L / S.
- R = L / (σ * S).
Questi rapporti sono validi a una temperatura di +20 gradi, ma questo non è sufficiente per calcoli accurati. Alcuni elementi supersensibili potrebbero non funzionare correttamente a causa di valori I bassi.
Il valore di p dipende da t ed è espresso dalla seguente relazione: p = p20 * [1 + a * (t - 20)]. Questo rapporto contiene le seguenti quantità:
- p è la resistività calcolata.
- p20 è il valore di resistività preso dalla letteratura di riferimento ad una temperatura (temperatura +20 gradi Celsius).
- Coefficiente di temperatura a, tratto dalla letteratura di riferimento. Per i metalli è sempre maggiore di 1 e per le soluzioni elettrolitiche è minore.
- Temperatura P in condizioni operative specifiche, scala di temperatura in Celsius - t.
Inoltre, p dipende anche dal livello di deformazione del RR. La deformazione è elastica e plastica. Per l'elastico, p aumenta e per la plastica diminuisce. Ciò è dovuto alle condizioni di deformazione, nonché al grado di difficoltà nel movimento di E. La formula finale, tenendo conto dei fattori principali, assumerà la seguente forma: R = p20 * [1 + a * (t - 20)] * L / S.
Rapporti CA
Per capire alcuni termini, ad esempio, cosa si chiama resistenza attiva e cosa è necessario applicare la formula per l'impedenza: sqr (Z) = sqr® + sqr (Xc-Xl). La resistenza AC è totale ed è composta da R attiva, induttiva (Xl) e capacitiva (Xc).
Formula di resistenza
La resistenza si dice attiva se non c'è induttanza o capacità in una sezione o in un circuito completo. Per il calcolo, è necessario misurare i valori di ampiezza della corrente e della tensione. A tale scopo vengono utilizzati un voltmetro e un amperometro per corrente alternata e tensione. Tuttavia, lo svantaggio di tali misurazioni è quello di ottenere non l'ampiezza, ma i valori effettivi. I valori di ampiezza sono calcolati dalle formule:
- Per U: Um = 1,4142 * Ud.
- Per I: Im = 1.4142 * Id.
Sulla base di questi rapporti, la formula della resistenza attiva viene calcolata dalla formula: R = Um / Im. La resistenza attiva dipende anche da Um e Im.
Metodi di misurazione semplici
Non sono sempre necessari calcoli accurati di R e per questi scopi viene utilizzato un dispositivo chiamato ohmmetro. Con la crescita del progresso scientifico, sono comparsi sul mercato dispositivi combinati, i multimetri. Hanno molte funzioni, ma la principale è misurare i valori I, R e U. Esistono anche strumenti specializzati per misurare grandi valori R, chiamati megaohmmetri. Un megaohmmetro viene utilizzato per misurare il livello di isolamento R tra le anime del cavo.
L'ohmmetro viene anche utilizzato per la risoluzione dei problemi dei circuiti elettrici e consente anche di determinare il componente radio per la manutenzione. Per misurare i valori di R, nonché per identificare malfunzionamenti, è necessario seguire le regole di sicurezza elettrica e togliere tensione alla sezione del circuito. È inoltre necessario scaricare i condensatori, poiché la loro carica può danneggiare il dispositivo, che si trova nella modalità di misurazione R.
Pertanto, la resistenza attiva nel circuito CA è qualsiasi carico che non lo è capacitivo o induttivo, e in funzione della temperatura, del tipo di deformazione, del tipo di sostanza, Um, Im, lunghezza e S conduttore.
