Aktívny odpor: základné informácie, vzorce a závislosti pre obvod striedavého prúdu

Pre návrh elektronických zariadení by sa mali vypočítať rôzne parametre, z ktorých jedným je elektrická vodivosť alebo odpor vodiča. Pre obvody napájané jednosmerným prúdom je ľahké vypočítať. Ale v obvodoch striedavého prúdu (AC) existujú úplne iné pomery. Ak chcete vypočítať aktívny odpor, musíte sa oboznámiť so základnými vzorcami, ako aj s alternatívnymi metódami jeho výpočtu.

Základné informácie o elektrickej vodivosti

Každá látka vedie prúd iným spôsobom. Všetko závisí od elektronickej konfigurácie, ktorú možno získať z tabuľky D. A. Mendelejev. Elektronická konfigurácia zobrazuje hlavný parameter, od ktorého závisí hodnota odporu R - počet voľných elektrónov (Nse). Látka pozostáva z atómov, ktoré tvoria kryštálovú mriežku (CR). Nie všetky elektróny sú pevne držané jadrom.

Klasifikácia látok

V látkach je niekoľko elektrónov (E), ktoré majú veľmi slabú interakčnú silu s jadrom. Okrem toho v kovoch je okrem obyčajného E určité Nse. Pri aplikácii malej vonkajšej energie sa elektróny oddeľujú od jadier atómov, čo vedie k tvorbe iónov. Kov zostáva nenabitý, pretože záporný náboj všetkých E sa rovná kladnému náboju elementárnych častíc (EF), ktoré tvoria jadrá.

Jadro pozostáva z nukleónov, a to:

• protóny - kladne nabitý EF;
• neutróny - neutrálne EC.

Voľné elektróny sa pohybujú chaoticky, ale medzi nimi sú také, ktoré lietajú blízko povrchu kovu a nemôžu vyletieť z látky, pretože sú držané silou príťažlivosti iónov a jadier. Na základe Nse možno akúkoľvek látku rozdeliť do 3 skupín podľa vodivosti:

1. Dirigenti.
2. Polovodiče.
3. Dielektrika.

Medzi vodiče (P) patria látky s veľkým Nse. Patria sem kovy, elektrolytické roztoky a ionizované plyny. V kovoch sú voľnými nosičmi náboja (CHC) voľné E, v elektrolytoch a ionizovaných plynoch - ióny, pod. pôsobením elektrického poľa sa pohyb SNZ stáva usporiadaným, v dôsledku čoho vzniká elektrický prúd (TOTO).

V polovodičoch Nse závisí od rôznych vonkajších faktorov, pod vplyvom ktorých existuje oslobodenie niektorých E od pôsobenia sily príťažlivosti jadra - Coulombovej sily v interakcii 2 a viac častice. Miesto, ktoré E opustilo, sa nazýva diera. Pohyb dier a E je opačný a v tomto prípade sa objaví ET. Medzi látky polovodičového typu patria: kremík (Si), germánium (Ge), selén (Se) atď.

Do skupiny dielektrík alebo izolantov patria látky, ktoré vôbec nemajú SNC, a teda vôbec nevedú elektrický prúd. Za určitých podmienok sa dielektrikum môže líšiť od P prúdu, napríklad ak je pokryté kvapôčkami elektricky vodivej kvapaliny. Tento moment je veľmi dôležitý, aby sa predišlo poruche zariadenia alebo poškodeniu ET. Pri prietoku cez P naň ET pôsobí tepelne. Táto vlastnosť je spôsobená skutočnosťou, že E interaguje s uzlami RR a kinetická energia E sa premieňa na teplo.

V dôsledku toho sa rýchlosť E zníži a potom sa úplne obnoví, keď je vystavená elektromagnetickému poľu. Tento proces sa mnohokrát opakuje a nazýva sa elektrický odpor, ktorý označuje pre jednosmerné obvody R a pre striedavé obvody (AC) je kompletný odpor - Z. R a Z sa merajú v ohmoch.

Závislosť od rôznych parametrov

R je hodnota, ktorá závisí od mnohých faktorov. Tieto faktory možno rozdeliť do skupín:

1. Fyzikálne vlastnosti: dĺžka, plocha prierezu (S) a deformácia.
2. Vonkajšie prostredie: teplota.
3. Elektrické: I, U, e (elektromotorická sila - EMF).

R sa vypočíta podľa Ohmovho zákona: I = U / R. Formulácia tohto zákona je nasledovná: I, prúdiaci v úseku reťazca, je priamo úmerný U a nepriamo úmerný R zvoleného úseku.

Formulácia pre celý okruh: I, pretekajúca celým okruhom, je priamo úmerná EMF a nepriamo úmerná R celej sekcie, berúc do úvahy vnútorný odpor zdroja energie (PS). Vzorec je: I = e / (R + Rip). Z pomerov pre celú a časť reťaze môžete získať R:

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

Typ látky je určený koeficientom odporu p, ktorý je prevzatý z referenčnej knihy. Treba však poznamenať, že referenčná kniha obsahuje svoju hodnotu pri teplote +20 stupňov. Okrem toho existuje aj merná vodivosť, ktorá je nepriamo úmerná p. Označuje sa σ a rovná sa: p = 1 / σ.

Pri menšej hodnote S preteká E cez P a interakcie s CR sa stávajú častejšími, čo ilustruje závislosť R od S. Na výpočet S musíte použiť referenčné knihy alebo internet. Ak uvažujeme, že vodič je rovina, potom je potrebné ho prerezať pomocou inej roviny (stereometria).

Pri rezaní sa získa plochá postava vo forme štvorca, kruhu, elipsy, obdĺžnika alebo trojuholníka. Potom musíte vypočítať S tohto obrázku. Ak P pozostáva z určitého počtu jadier, musíte zmerať S jedného jadra a potom vynásobiť počtom jadier.

R závisí priamo úmerne od dĺžky P (L): čím väčšia je dĺžka, tým viac interakcií E vytvára pri pohybe. Na základe všetkých závislostí môže byť R vyjadrené vzorcami:

1. R = p * L / S.
2. R = L/ (a* S).

Tieto pomery sú platné pri teplote +20 stupňov, ale to nestačí na presné výpočty. Niektoré supercitlivé prvky nemusia fungovať správne kvôli nízkym hodnotám I.

Hodnota p závisí od t a je vyjadrená nasledujúcim vzťahom: p = p20 * [1 + a * (t - 20)]. Tento pomer obsahuje nasledujúce množstvá:

1. p je vypočítaný odpor.
2. p20 je hodnota odporu prevzatá z referenčnej literatúry pri teplote (teplota +20 stupňov Celzia).
3. Teplotný koeficient a, ktorý je prevzatý z referenčnej literatúry. Pre kovy je vždy väčšia ako 1 a pre elektrolytické roztoky je menšia.
4. Teplota P za špecifických prevádzkových podmienok, teplotná stupnica v stupňoch Celzia - t.

Okrem toho p závisí aj od úrovne deformácie RR. Deformácia je elastická a plastická. Pre elastické sa p zvyšuje a pre plastické klesá. Je to spôsobené podmienkami deformácií, ako aj stupňom obtiažnosti pohybu E. Konečný vzorec, berúc do úvahy hlavné faktory, bude mať túto formu: R = p20 * [1 + a * (t - 20)] * L / S.

AC pomery

Aby sme porozumeli niektorým pojmom, napr. čo sa odpor nazýva aktívny a aký je, je potrebné použiť vzorec pre impedanciu: sqr (Z) = sqr® + sqr (Xc-Xl). AC odpor je celkový a pozostáva z aktívneho R, indukčného (Xl) a kapacitného (Xc).

Vzorec odporu

Odpor sa nazýva aktívny, ak v sekcii alebo v úplnom obvode nie je žiadna indukčnosť alebo kapacita. Pre výpočet je potrebné merať hodnoty amplitúdy prúdu a napätia. Na tieto účely sa používa voltmeter a ampérmeter pre striedavý prúd a napätie. Nevýhodou takýchto meraní je však získanie nie amplitúdy, ale efektívnych hodnôt. Hodnoty amplitúdy sa vypočítavajú podľa vzorcov:

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

Na základe týchto pomerov sa vzorec aktívneho odporu vypočíta podľa vzorca: R = Um / Im. Aktívny odpor závisí aj od Um a Im.

Jednoduché metódy merania

Presné výpočty R nie sú vždy potrebné a na tieto účely sa používa zariadenie nazývané ohmmeter. S rastom vedeckého pokroku sa na trhu objavili kombinované prístroje - multimetre. Majú veľa funkcií, ale hlavnou je meranie hodnôt I, R a U. Existujú aj špecializované prístroje na meranie veľkých hodnôt R, ktoré sa nazývajú megaohmmetre. Na meranie úrovne izolácie R medzi žilami kábla sa používa megaohmmeter.

Ohmmeter sa tiež používa na odstraňovanie problémov s elektrickými obvodmi a tiež vám umožňuje určiť funkčnosť rádiového komponentu. Na meranie hodnôt R, ako aj na identifikáciu porúch je potrebné dodržiavať pravidlá elektrickej bezpečnosti a vypnúť časť obvodu. Je tiež potrebné vybiť kondenzátory, pretože ich nabitie môže poškodiť zariadenie, ktoré je v režime merania R.

Aktívny odpor v obvode striedavého prúdu je teda akékoľvek zaťaženie, ktoré nie je kapacitné alebo indukčné a v závislosti od teploty, typu deformácie, typu látky, Um, Im, dĺžky a S vodič.