עכבה: מידע כללי, תלות בכמויות אחרות ונוסחאות חישוב

לכל חומר, בהיותו במצבים שונים, יש עמידות מסוימת. במקרים מסוימים, יש צורך לחשב את העכבה של מעגל או קטע מסוים. במצב כזה כדאי להשתמש בנוסחאות. בנוסף, אתה צריך להבין את המשמעות הבסיסית של התנגדות ומוליכות חשמלית, כמו גם את התלות של מושגים אלה בכמויות מסוימות.

חוש פיזי

כל החומרים לפי מוליכות הזרם החשמלי (ET) מחולקים למוליכים, מוליכים למחצה ודיאלקטריים. המוליכים הם אלמנטים מוליכים ET היטב. זאת בשל נוכחותם של אלקטרונים חופשיים (FE). מוליכים למחצה הם קבוצה מיוחדת של חומרים שמוליכותם תלויה בגורמים חיצוניים, למשל, טמפרטורה, תאורה וכו'. דיאלקטריים הם כל החומרים שאינם מוליכים ET עקב היעדר או כמות לא מספקת של SE. כדי שהזרם יזרום דרך החומר, נדרשת נוכחות של FEs, שמספרם תלוי בתצורה האלקטרונית.

התצורה האלקטרונית של כל יסוד נלקחת מהטבלה המחזורית. לזרם יש השפעה תרמית על המוליך, מכיוון שה-FE מקיים אינטראקציה עם סריג הגביש (CR). הם מאטים, אבל עם הזמן, בהשפעת השדה האלקטרומגנטי, הם מאיצים שוב, ולאחר מכן תהליך האינטראקציה חוזר על עצמו פעמים רבות. פַּעַם.

תהליך האינטראקציה של חלקיקים טעונים חופשיים עם ה-CR של חומר נקרא ההתנגדות החשמלית של המוליך. התנגדות או מוליכות חשמלית מסומנים באות ר, יחידת המדידה של כמות זו היא אוהם.

תלות של מוליכות חשמלית

R תלוי בגורמים סביבתיים חיצוניים, בכמויות חשמליות, כמו גם במאפיינים של המוליך. תלות אלו משמשות בחישוב מעגלים וייצור רכיבי רדיו. ישנן מספר דרכים למצוא את R, ולפעמים הם משולבים ליעילות ודיוק חישובי.

כמויות חשמל

הכמויות החשמליות שבהן הערך של R תלוי כוללות I, U, כוח אלקטרו-מוטורי (EDS מסומן ה) וסוג הזרם. R במעגלים חשמליים מחושב לפי חוק אוהם עבור קטע מסוים של המעגל: I, זורם בנתון קטע של המעגל החשמלי, הוא פרופורציונלי ישר ל-U בקטע זה ופרופורציונלי הפוך ל-R של הקטע שנבחר שרשראות. בצורה של נוסחה, ניתן לכתוב זאת כך: I = U / R.

בהתבסס על התוצאה של חוק זה, אתה יכול לקבל את ההתנגדות של קטע המעגל: R = U / I. אם אתה רוצה לחשב R על כל הקטע של המעגל, אז אתה צריך להשתמש בנוסחה (תוצאה של חוק אוהם עבור מעגל שלם), תוך התחשבות במקור הכוח R הפנימי: R = (e / I) - R פנימי. ערך המוליכות החשמלית מחושב לא רק באמצעות חוקי אוהם, אלא גם באמצעות הפרמטרים הגיאומטריים של המוליך והטמפרטורה. בנוסף, יש צורך לקחת בחשבון את סוג הזרם (ישיר או לסירוגין).

פרמטרים גיאומטריים וסוג החומר

אם נושאי המטען העיקריים הם FE, ותכונות המוליכות עומדות ביחס ישר ל על מספרם ומבנה ה-RR שלהם, אז סוג החומר הוא אחד הגורמים המשפיעים על R מנצח. לחומרים ולמרכיבים המרכיבים שלהם, שיש להם תצורות אלקטרוניות שונות, לפי הטבלה המחזורית, יש CRs שונים, הנובעים מ-R שונה.

תלות חומרית מתבטאת במקדם המסומן ע. הוא מאפיין את מדד ה-R הספציפי של המוליך. ערכו נלקח מהטבלה (בטמפרטורה של +20 מעלות צלזיוס). ההדדיות של p נקראת מוליכות והיא מסומנת σ. ניתן לבטא את הקשר בין σ ל-p על ידי הנוסחה p = 1 / σ.

בנוסף, ה-R של המוליך תלוי גם בשטח החתך (S). תלות זו נובעת מהעובדה שבחתך קטן, צפיפות השטף E זורמת דרך המוליך והאינטראקציה עם ה-RR הופכת תכופה יותר. קל למדי לחשב את שטח החתך. כדי לעשות זאת, אתה צריך להשתמש באלגוריתם כלשהואם המוליך (P) הוא חוט גלילי:

1. מדידת קוטר המוליך באמצעות קליפר ורנייר (ШЦ).
2. מציאת S באמצעות הנוסחה S = 3.1416 * sqr (d) / 4.

P יכול להיות חוט תקוע, לכן, לחישוב מדויק, יש צורך למצוא את S של ליבה אחת, השתמש באלגוריתם למציאת צורה גלילית P, ולאחר מכן הכפל את התוצאה במספר חי.

בנוסף, ישנם חוטים מרובעים ומלבניים, אך אלו נדירים. כדי לעשות זאת, עליך לבצע את החישובים הבאים:

1. עבור צורה מרובעת, אתה צריך למדוד את SC אחת הצדדים ולמרובע אותו: S = sqr (a).
2. עבור צורה מלבנית, יש למדוד שתי צלעות מנוגדות באמצעות SHTs, ולאחר מכן לבצע את החישוב באמצעות הנוסחה S = a * ב.

מאלגוריתמים אלה למציאת S, ניתן ליצור אוניברסלי (אלגוריתם מופשט). הוא מתאים לאיתור או חישוב ערכים, ללא קשר לצורתו של P כאשר הוא נחתך בניצב לחלוטין ל-P. האלגוריתם נראה כך:

1. קבע חזותית את הדמות הגיאומטרית בעת חיתוך P.
2. מצא את נוסחת S בהפניה.
3. בצע מדידות בעזרת ה-SHTs של הערכים הנדרשים.
4. החלף בנוסחה וחשב את S.

כמות נוספת היא האורך P, עם עלייה שבה R עולה. בהתבסס על ערכים אלה, ניתן לגזור את הנוסחה הבאה עבור התלות בסוג החומר, אורך (L) ו-S של המוליך: R = p * L / S.

עם זאת, ניתן לקבוע ערך R זה ב-+20 מעלות צלזיוס. כדי לקבל חישובים מדויקים יותר, יש צורך לשקול את התלות בטמפרטורה.

טמפרטורת מוליך

אושרה מדעית היא העובדה ש-p תלוי בטמפרטורה. ניתן להוכיח אמירה זו בצורה מעשית. כדי לערוך את הניסוי, נדרשים האלמנטים הבאים, המוצגים בתרשים: ספירלת ניקרום (בשימוש ב גופי חימום), חיבור חוטי נחושת, ספק כוח, מד זרם (למדידה I), מד מתח (מדידות U) ו-rheostat.

בתרשים, גוף החימום מוצג כנגד. כאשר אתה מפעיל אותו, עליך להקפיד בקפידה על קריאות מד הזרם. הסליל מתחיל להתחמם וקריאת מד הזרם פוחתת ככל שהוא מתחמם. על פי חוק אוהם לקטע במעגל, יש צורך להסיק שעם עלייה ב-R, הזרם יורד (תלות ביחס הפוך). לכן, ערך R תלוי בטמפרטורה. כאשר מחומם, יש עלייה ביונים ב-RC של ספירלת nichrome ו-E מתחילים להתנגש בהם לעתים קרובות יותר.

בנוסחה R = p * L / S, אתה יכול להשתמש בשיטת האלימינציה כדי למצוא אינדיקטור התלוי בטמפרטורה. האחרון אינו משפיע על אורך P. על פי הנוסחה לחישוב S, גם התלות אינה מתחקת, שכן הגיאומטריה של P אינה תלויה בטמפרטורה. נשאר p, שתלוי בטמפרטורה. בפיזיקה יש נוסחת תלות p = p0 * [1 + a * (t - 20)]. מִכְתָב א הוא מקדם הטמפרטורה:

• עבור מתכות a> 0;
• עבור אלקטרוליטים a <0.

המשתנה t הוא הטמפרטורה P, p0 היא ההתנגדות שנלקחה מספר העיון עבור חומר מסוים. בנוסף, p תלוי גם בעיוות P, שכן במקרה זה ה-RR משנה את המבנה שלו. זה מתרחש במהלך עיבוד מתכת בטמפרטורות ולחצים נמוכים. דפורמציה כזו היא פלסטית, איתה, ה-CR מעוות, וה-R של הזרימה E.

במקרה זה, p עולה. התהליך הפיך ולכן חלק מהפגמים מופחתים (חישול מחדש). אם כוחות מתיחה או לחיצה פועלים על המתכת, אז דפורמציה זו היא אלסטית. הערך של p יורד תחת פעולת כוח דחיסה, שבו יש ירידה חדה בתנודות תרמיות (TC), ו-E נע ביתר קלות. אבל תחת פעולת כוח המתיחה, מתרחשת עלייה פרופורציונלית ב-p, שבה משרעת ה-TC עולה.

ניתן לכתוב את הנוסחה הסופית כ R = p0 * [1 + a * (t - 20)] * L / S. עם זאת, גרסה זו של מציאת R נחשבה במעגלים עם קבוע I, ובהשפעת המשתנה I, מופיעות כמויות חדשות המשפיעות על החישובים.

מעגל AC

חוק אוהם חל רק על מעגלי DC. עבור המשתנה U, הוא השתנה, ולכן יש נוסחאות אחרות למציאת R. ההתנגדות במעגלים עם משתנה I (PT) היא:

• פָּעִיל;
• אִינְדוּקְטִיבִי;
• קיבולי;
• לְהַשְׁלִים.

התנגדות מציינת שנגד או כל עומס אחר שאינו קיבולי או אינדוקטיבי קיים במעגל. כדי לחשב את זה, יש צורך למדוד את ערכי האמפליטודות Um ו-Im. רק את הערכים האמיתיים של כמויות אלה ניתן לקבל עם המכשירים. ערכי משרעת מחושבים על ידי הנוסחאות אום = Ud * sqrt (2) ו Im = Id * sqrt (2). כדי לקבוע את ההתנגדות הפעילה (מסומנת ב-R), עליך להשתמש בנוסחה אני = אום / ר. ממנו אתה יכול לקבל R = Ud * sqrt (2) / Im = Id * sqrt (2).

אם יש במעגל I (CLT) משרן, משנק, מעגל וכו', אז מופיע R אינדוקטיבי המסומן Xl. כדי לחשב, עליך להשתמש בנוסחה Xl = w * L, לאחר שמדד בעבר את התדר של ה-FET וחישב את השראות.

הערך של התדר המחזורי נמצא על ידי הנוסחה שעבורה אתה צריך למדוד את התדר של ה-FET (f): w = 2 * 3.1416 * f. האחרון נמדד באמצעות אוסילוסקופ או מד תדרים. כדי לחשב את השראות של סליל, עליך להשתמש בהפניה לפיזיקה או במחשבון מקוון.

אם יש קבל (קבל) ב-CPT, מופיע R קיבולי, המסומן ב-Xc. בְּ זורם קבוע U, הקבל אינו מאפשר I, ובמעגל החימום המרכזי הוא עובר I ויש לו קיבולת (C) ו-Xc. ערך זה מחושב על ידי הנוסחה Xc = 1 / (w * C), איפה:

• w הוא התדר המחזורי, אשר מחושב בדומה לחישוב של Xl;
• C הוא הקיבול של הקבל המצוין על המארז או נמדד במכשיר מתאים.

העכבה של המעגל מסומנת על ידי ז והוא סכום כל העומס של ה-CLT (התנגדות אקטיבית, אינדוקטיבית וקיבולית). לחישוב, עליך להשתמש בנוסחת העכבה: Z = sqrt [sqr (R) + sqr (Xc - Xl)]. ב-CPT, הערך של Z תלוי ב:

• גיאומטריה P;
• סוג החומר ממנו עשוי ה-P;
• טֶמפֶּרָטוּרָה;
• דפורמציות מסוגים שונים;
• מחוונים חשמליים I, U, f, L, C ו-R.

חוק אוהם עבור קטע בשרשרת מקבל את הצורה הבאה: I = U/Z. אין צורך לחשב את המוליכות החשמלית P, מכיוון שישנם מדי אוהם למטרה זו. חישוב של Xl ו-Xc צריך להיעשות באופן עצמאי.

מדידת התנגדות

לוקח קצת זמן לחשב את R. משימה זו מפושטת על ידי מכשיר הנקרא אוהםמטר. הוא מורכב מחוון דיגיטלי או חיוג. כמעט כל המכשירים המשולבים המודרניים (מולטימטרים) מצוידים בפונקציית מדידת R. עם זאת, ישנם גם מכשירים מיוחדים המשמשים למטרות ספציפיות, למשל, למדידת בידוד R של מוליכים כבלים. סוג זה של מכשיר נקרא מגוהמטר. אוהםמטר משמש לא רק למדידת הערך של R, אלא גם כדי לקרוא לרכיבי רדיו, כבלים, לולאות בודדות ואלמנטים אחרים לצורך שירות ומעגל פתוח.

כדי למדוד R, יש צורך לנטרל את הקטע או את רכיב הרדיו ולנטר את פריקת המעגלים שבהם קיימים קבלים. לפני ביצוע מדידות, עליך להגדיר את המצב הדרוש במכשיר ולקצר את הבדיקות כדי לבדוק את יכולת השירות של המכשיר. דגמים מסוימים מצוידים בפונקציית זמזם. לאחר בדיקת המכשיר, כדאי להתחיל למדוד.

כדי למצוא את הערך המדויק של Z של המוליך, יש צורך לקחת בחשבון את כל הכמויות שבהן הוא תלוי. חישוב Z מאפשר לך לחשב במדויק את המעגל החשמלי של מכשיר כדי למנוע מדידות שגוזלות זמן. ניתן למדוד עם אוהםמטר רק את ערך ההתנגדות הפעילה, ויש לחשב את Xl ו-Xc באופן עצמאי. עם זאת, בעזרת מחשבונים מקוונים, זה לא יהיה קשה.