Rezystancja czynna: podstawowe informacje, wzory i zależności dla obwodu prądu przemiennego

W przypadku projektowania urządzeń elektronicznych należy obliczyć różne parametry, z których jednym jest przewodność elektryczna lub rezystancja przewodnika. W przypadku obwodów zasilanych prądem stałym łatwo to obliczyć. Ale w obwodach prądu przemiennego (AC) istnieją zupełnie inne stosunki. Aby obliczyć aktywny opór, musisz zapoznać się z podstawowymi wzorami, a także z alternatywnymi metodami jego obliczania.

Podstawowe informacje o przewodności elektrycznej

Każda substancja przewodzi prąd w inny sposób. Wszystko zależy od konfiguracji elektronicznej, którą można uzyskać z Tabeli D. ORAZ. Mendelejew. Konfiguracja elektroniczna pokazuje główny parametr, od którego zależy wartość rezystancji R - liczba wolnych elektronów (Nse). Substancja składa się z atomów, które tworzą sieć krystaliczną (CR). Nie wszystkie elektrony są mocno trzymane przez jądro.

Klasyfikacja substancji

W substancjach znajduje się kilka elektronów (E), które mają bardzo słabą siłę oddziaływania z jądrem. Ponadto w metalach oprócz zwykłego E występuje pewna Nse. Kiedy przyłożona jest niewielka energia zewnętrzna, elektrony są odłączane od jąder atomów, co prowadzi do powstania jonów. Metal pozostaje nienaładowany, ponieważ ujemny ładunek wszystkich E jest równy dodatniemu ładunkowi cząstek elementarnych (EF), które tworzą jądra. Jądro składa się z nukleonów, a mianowicie:

• protony - dodatnio naładowany EF;
• neutrony - neutralne EC.

Swobodne elektrony poruszają się chaotycznie, ale są wśród nich takie, które lecą blisko powierzchni metalu i nie mogą wylecieć z substancji, ponieważ są utrzymywane siłą przyciągania jonów i jąder. Na podstawie Nse każdą substancję można podzielić na 3 grupy według przewodnictwa:

1. Przewodniki.
2. Półprzewodniki.
3. Dielektryki.

Przewodniki (P) obejmują substancje o dużym Nse. Należą do nich metale, roztwory elektrolityczne i zjonizowane gazy. W metalach nośnikami wolnych ładunków (CHC) są wolne E, w elektrolitach i zjonizowanych gazach - jony, pod działanie pola elektrycznego, ruch SNZ zostaje uporządkowany, w wyniku czego powstaje prąd elektryczny (TEN).

W półprzewodnikach Nse zależy od różnych czynników zewnętrznych, pod działaniem których występuje uwolnienie części E z działania siły przyciągania jądra - siły Coulomba w interakcji 2 lub więcej cząstki. Miejsce, które E opuścił, nazywa się dziurą. Ruch dziur i E jest odwrotny iw tym przypadku pojawia się ET. Substancje typu półprzewodnikowego obejmują: krzem (Si), german (Ge), selen (Se) itp.

Grupa dielektryków lub izolatorów obejmuje substancje, które w ogóle nie mają SNC, a zatem w ogóle nie przewodzą prądu elektrycznego. W pewnych warunkach dielektryk może różnić się od prądu P, na przykład jeśli jest pokryty kroplami cieczy przewodzącej prąd elektryczny. Ten moment jest bardzo ważny, aby uniknąć awarii sprzętu lub uszkodzenia ET. Przepływając przez P, ET działa na niego termicznie. Ta właściwość wynika z faktu, że E oddziałuje z węzłami RR, a energia kinetyczna E jest przekształcana w ciepło.

W rezultacie prędkość E maleje, a następnie zostaje całkowicie przywrócona po wystawieniu na działanie pola elektromagnetycznego. Proces ten powtarza się wiele razy i nazywa się oporem elektrycznym, który oznaczonych dla obwodów prądu stałego R, a dla obwodów prądu przemiennego (AC) jest kompletny odporność - Z. R i Z są mierzone w omach.

Zależność od różnych parametrów

R to wartość zależna od wielu czynników. Czynniki te można podzielić na grupy:

1. Właściwości fizyczne: długość, pole przekroju (S) i odkształcenie.
2. Środowisko zewnętrzne: temperatura.
3. Elektryczne: I, U, e (siła elektromotoryczna - EMF).

R oblicza się zgodnie z prawem Ohma: I = U / R. Sformułowanie tego prawa jest następujące: I, płynąc w odcinku łańcucha, jest wprost proporcjonalny do U i odwrotnie proporcjonalny do R wybranego odcinka.

Receptura dla całego obwodu: I, przepływająca przez cały obwód, jest wprost proporcjonalna do pola elektromagnetycznego i odwrotnie proporcjonalna do R całej sekcji, biorąc pod uwagę rezystancję wewnętrzną źródła zasilania (PS). Wzór to: I = e / (R + Rip). Ze wskaźników dla całego i odcinka łańcucha możesz uzyskać R:

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

Rodzaj substancji jest określony przez współczynnik rezystywności p, który pochodzi z książki referencyjnej. Należy jednak zauważyć, że książka referencyjna zawiera jego wartość w temperaturze +20 stopni. Do tego dochodzi jeszcze przewodność właściwa, która jest odwrotnie proporcjonalna do p. Jest oznaczony przez σ i jest równy: p = 1 / σ.

Przy mniejszej wartości S, E przepływa przez P, a interakcje z CR stają się częstsze, co ilustruje zależność R od S. Aby obliczyć S, musisz skorzystać z podręczników lub Internetu. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że przewodnik jest płaszczyzną, konieczne jest przecięcie go inną płaszczyzną (stereometria).

Po cięciu uzyskuje się płaską figurę w postaci kwadratu, koła, elipsy, prostokąta lub trójkąta. Następnie musisz obliczyć S tej liczby. Jeśli P składa się z określonej liczby rdzeni, należy zmierzyć S jednego rdzenia, a następnie pomnożyć przez liczbę rdzeni.

R zależy wprost proporcjonalnie do długości P (L): im większa długość, tym więcej interakcji E wykonuje podczas ruchu. Na podstawie wszystkich zależności R można wyrazić wzorami:

1. R = p * L / S.
2. R = L / (σ * S).

Te proporcje obowiązują w temperaturze +20 stopni, ale to nie wystarcza do dokładnych obliczeń. Niektóre superczułe elementy mogą nie działać poprawnie z powodu niskich wartości I.

Wartość p zależy od t i wyraża się zależnością: p = p20 * [1 + a * (t - 20)]. Ten stosunek zawiera następujące ilości:

1. p jest obliczoną rezystywnością.
2. p20 to wartość rezystywności zaczerpnięta z literatury referencyjnej w temperaturze (temperatura +20 stopni Celsjusza).
3. Współczynnik temperaturowy a, który zaczerpnięto z literatury referencyjnej. Dla metali jest zawsze większy niż 1, a dla roztworów elektrolitycznych jest mniejszy.
4. Temperatura P w określonych warunkach pracy, skala temperatury w stopniach Celsjusza - t.

Ponadto p zależy również od poziomu deformacji RR. Deformacja jest elastyczna i plastyczna. W przypadku sprężystości p wzrasta, a w przypadku plastycznej maleje. Wynika to z warunków deformacji, a także ze stopnia trudności w ruchu E. Ostateczna formuła, biorąc pod uwagę główne czynniki, przyjmie następującą postać: R = p20 * [1 + a * (t - 20)] * L / S.

współczynniki AC

Aby zrozumieć niektóre terminy, na przykład, jaki opór nazywa się aktywnym, a co tak jest, konieczne jest zastosowanie wzoru na impedancję: sqr (Z) = sqr® + sqr (Xc-Xl). Rezystancja AC jest całkowita i składa się z aktywnego R, indukcyjnego (Xl) i pojemnościowego (Xc).

Formuła odporności

Rezystancja nazywana jest aktywną, jeśli w sekcji lub w całym obwodzie nie ma indukcyjności ani pojemności. Do obliczeń konieczne jest zmierzenie wartości amplitudy prądu i napięcia. Do tych celów stosuje się woltomierz i amperomierz prądu przemiennego i napięcia. Wadą takich pomiarów jest jednak uzyskiwanie nie amplitudy, ale wartości efektywnych. Wartości amplitudy oblicza się według wzorów:

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

Na podstawie tych wskaźników formuła aktywnego oporu jest obliczana według wzoru: R = Um / Im. Opór czynny zależy również od Um i Im.

Proste metody pomiaru

Dokładne obliczenia R nie zawsze są wymagane i do tych celów używane jest urządzenie zwane omomierzem. Wraz ze wzrostem postępu naukowego na rynku pojawiły się urządzenia kombinowane - multimetry. Mają wiele funkcji, ale główną z nich jest pomiar wartości I, R i U. Istnieją również specjalistyczne przyrządy do pomiaru dużych wartości R, które nazywane są megaomomierzami. Megaomomierz służy do pomiaru poziomu izolacji R pomiędzy żyłami kabla.

Omomierz służy również do rozwiązywania problemów z obwodami elektrycznymi, a także pozwala określić element radiowy pod kątem serwisowania. Aby zmierzyć wartości R, a także zidentyfikować awarie, konieczne jest przestrzeganie zasad bezpieczeństwa elektrycznego i odłączenie sekcji obwodu. Konieczne jest również rozładowanie kondensatorów, ponieważ ich ładowanie może uszkodzić urządzenie, które jest w trybie pomiaru R.

Tak więc rezystancją czynną w obwodzie prądu przemiennego jest każde obciążenie, które nie jest pojemnościowy lub indukcyjny oraz w zależności od temperatury, rodzaju odkształcenia, rodzaju substancji, Um, Im, długości i S konduktor.