Kiedy obwód elektryczny jest zamknięty, na jego zaciskach występuje różnica potencjałów, pojawia się napięcie. Swobodne elektrony pod wpływem sił pola elektrycznego poruszają się wzdłuż przewodnika. W swoim ruchu elektrony zderzają się z atomami przewodnika i przekazują im energię kinetyczną. Prędkość ruchu elektronów stale się zmienia: gdy elektrony zderzają się z atomami, cząsteczkami i innymi elektronami, maleje, następnie pod wpływem pola elektrycznego wzrasta i ponownie maleje podczas nowego zderzenia. W rezultacie w przewodniku ustala się równomierny przepływ elektronów z prędkością kilku ułamków centymetra na sekundę. W rezultacie elektrony przechodzące przez przewodnik zawsze napotykają opór z jego strony. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez przewodnik, ten ostatni nagrzewa się.

Opór elektryczny

Opór elektryczny przewodnika, który jest oznaczony literą łacińską R, to właściwość ciała lub ośrodka polegająca na przekształcaniu energii elektrycznej w energię cieplną, gdy przepływa przez nie prąd elektryczny.

Na schematach opór elektryczny jest wskazany, jak pokazano na rysunku 1, A.

Nazywa się zmiennym oporem elektrycznym, który służy do zmiany prądu w obwodzie opornica. Na schematach reostaty oznaczono jak pokazano na rysunku 1, B. Ogólnie rzecz biorąc, reostat jest wykonany z drutu o takiej lub innej rezystancji, nawiniętego na izolującą podstawę. Suwak lub dźwignia reostatu ustawiana jest w określonej pozycji, w wyniku czego do obwodu wprowadzany jest wymagany opór.

Długi przewodnik o małym przekroju powoduje duży opór dla prądu. Krótkie przewodniki o dużym przekroju poprzecznym stawiają niewielki opór prądowi.

Jeśli weźmiesz dwa przewodniki z różnych materiałów, ale o tej samej długości i przekroju, wówczas przewodniki będą przewodzić prąd inaczej. To pokazuje, że opór przewodnika zależy od materiału, z którego jest wykonany przewodnik.

Temperatura przewodnika wpływa również na jego rezystancję. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta opór metali, a maleje opór cieczy i węgla. Tylko niektóre specjalne stopy metali (manganina, konstantan, nikiel i inne) prawie nie zmieniają swojej odporności wraz ze wzrostem temperatury.

Widzimy więc, że opór elektryczny przewodnika zależy od: 1) długości przewodnika, 2) przekroju przewodnika, 3) materiału przewodnika, 4) temperatury przewodnika.

Jednostką oporu jest jeden om. Om jest często reprezentowane przez grecką wielką literę Ω (omega). Dlatego zamiast pisać „Rezystancja przewodnika wynosi 15 omów”, możesz po prostu napisać: R= 15 Ω.
1000 omów nazywa się 1 kiloom(1 kOhm lub 1 kΩ),
1 000 000 omów nazywa się 1 megaom(1 mOhm lub 1 MΩ).

Porównując rezystancję przewodów z różnych materiałów, dla każdej próbki należy przyjąć określoną długość i przekrój. Wtedy będziemy mogli ocenić, który materiał lepiej lub gorzej przewodzi prąd elektryczny.

Wideo 1. Rezystancja przewodu

Rezystancja

Nazywa się rezystancją w omach przewodu o długości 1 m i przekroju 1 mm² oporność i jest oznaczony grecką literą ρ (ro).

Tabela 1 pokazuje rezystancje niektórych przewodników.

Tabela 1

Rezystancje różnych przewodników

Z tabeli wynika, że ​​żelazny drut o długości 1 m i przekroju 1 mm² ma rezystancję 0,13 oma. Aby uzyskać rezystancję 1 oma, należy wziąć 7,7 m takiego drutu. Srebro ma najniższą rezystancję. Opór 1 oma można uzyskać, biorąc 62,5 m srebrnego drutu o przekroju 1 mm². Srebro jest najlepszym przewodnikiem, jednak cena srebra wyklucza możliwość jego masowego wykorzystania. Po srebrze w tabeli pojawia się miedź: 1 m drutu miedzianego o przekroju 1 mm² ma rezystancję 0,0175 oma. Aby uzyskać rezystancję 1 oma, należy wziąć 57 m takiego drutu.

Chemicznie czysta miedź, otrzymywana w drodze rafinacji, znalazła szerokie zastosowanie w elektrotechnice do produkcji drutów, kabli, uzwojeń maszyn i urządzeń elektrycznych. Żelazo jest również szeroko stosowane jako przewodniki.

Rezystancję przewodnika można określić ze wzoru:

Gdzie R– rezystancja przewodu w omach; ρ – rezystancja właściwa przewodnika; l– długość przewodu w m; S– przekrój przewodu w mm².

Przykład 1. Wyznacz opór 200 m drutu żelaznego o przekroju 5 mm².

Przykład 2. Oblicz opór 2 km drutu aluminiowego o przekroju 2,5 mm².

Ze wzoru na rezystancję można łatwo określić długość, rezystywność i przekrój przewodnika.

Przykład 3. W przypadku odbiornika radiowego konieczne jest nawinięcie rezystancji 30 omów z drutu niklowego o przekroju 0,21 mm². Określ wymaganą długość drutu.

Przykład 4. Określ przekrój 20 m drutu nichromowego, jeśli jego rezystancja wynosi 25 omów.

Przykład 5. Drut o przekroju 0,5 mm² i długości 40 m ma rezystancję 16 omów. Określ materiał drutu.

Materiał przewodnika charakteryzuje jego rezystywność.

Z tabeli oporności wynika, że ​​ma taki opór.

Powyżej stwierdzono, że rezystancja przewodników zależy od temperatury. Wykonajmy następujący eksperyment. Nawińmy kilka metrów cienkiego metalowego drutu w formie spirali i podłączmy tę spiralę do obwodu akumulatora. Aby zmierzyć prąd, podłączamy amperomierz do obwodu. Gdy cewka zostanie podgrzana w płomieniu palnika, można zauważyć, że wskazania amperomierza zmniejszą się. To pokazuje, że opór metalowego drutu wzrasta wraz z ogrzewaniem.

W przypadku niektórych metali po podgrzaniu do 100° rezystancja wzrasta o 40–50%. Istnieją stopy, które pod wpływem ogrzewania nieznacznie zmieniają swoją rezystancję. Niektóre stopy specjalne nie wykazują praktycznie żadnej zmiany oporu przy zmianach temperatury. Opór wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, natomiast opór elektrolitów (przewodników cieczy), węgla i niektórych ciał stałych, wręcz przeciwnie, maleje.

Do budowy termometrów rezystancyjnych wykorzystuje się zdolność metali do zmiany oporu pod wpływem temperatury. Ten termometr to drut platynowy nawinięty na ramkę z miki. Umieszczając termometr na przykład w piecu i mierząc rezystancję drutu platynowego przed i po nagrzaniu, można określić temperaturę w piecu.

Nazywa się zmianę rezystancji przewodnika po jego nagrzaniu na 1 om rezystancji początkowej i na 1° temperatury temperaturowy współczynnik oporu i jest oznaczony literą α.

Jeśli w temp T 0 rezystancja przewodu wynosi R 0 i w temperaturze T równa się rt, a następnie współczynnik temperaturowy oporu

Notatka. Obliczenia przy użyciu tego wzoru można wykonać tylko w określonym zakresie temperatur (do około 200°C).

Przedstawiamy wartości temperaturowego współczynnika rezystancji α dla niektórych metali (tabela 2).

Tabela 2

Wartości współczynników temperaturowych dla niektórych metali

Ze wzoru na współczynnik temperaturowy oporu określamy rt:

rt = R 0 .

Przykład 6. Wyznacz rezystancję drutu żelaznego nagrzanego do temperatury 200°C, jeśli jego rezystancja w temperaturze 0°C wynosiła 100 omów.

rt = R 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 omów.

Przykład 7. Termometr oporowy wykonany z drutu platynowego miał rezystancję 20 omów w pomieszczeniu o temperaturze 15°C. Termometr włożono do piekarnika i po pewnym czasie zmierzono jego rezystancję. Okazało się, że jest równe 29,6 oma. Określ temperaturę w piekarniku.

Przewodnictwo elektryczne

Do tej pory uważaliśmy opór przewodnika za przeszkodę, jaką przewodnik stanowi dla prądu elektrycznego. Ale mimo to prąd przepływa przez przewodnik. Dlatego oprócz rezystancji (przeszkody) przewodnik ma również zdolność przewodzenia prądu elektrycznego, czyli przewodnictwa.

Im większy opór ma przewodnik, tym mniejszą ma przewodność, tym gorzej przewodzi prąd elektryczny i odwrotnie, im niższy opór przewodnika, tym większa jest jego przewodność, tym łatwiej jest przepływać prąd przez przewodnik. Dlatego opór i przewodność przewodnika są wielkościami odwrotnymi.

Z matematyki wiadomo, że odwrotnością 5 jest 1/5 i odwrotnie, odwrotnością 1/7 jest 7. Dlatego też, jeśli opór przewodnika jest oznaczony literą R, wówczas przewodność definiuje się jako 1/ R. Przewodność jest zwykle symbolizowana literą g.

Przewodność elektryczną mierzy się w (1/om) lub w siemensach.

Przykład 8. Rezystancja przewodnika wynosi 20 omów. Określ jego przewodność.

Jeśli R= 20 omów

Przykład 9. Przewodność przewodnika wynosi 0,1 (1/om). Określ jego opór

Jeśli g = 0,1 (1/om), to R= 1 / 0,1 = 10 (om)

Często pracownicy opierają się zmianom bez wyraźnego powodu. Opór wobec zmian to postawa lub zachowanie, które pokazuje niechęć do wdrażania lub wspierania zmian. Przede wszystkim zmiany wpływają na postawy każdego pracownika i powodują określone reakcje zdeterminowane postawą wobec zmian. Jednym z rodzajów psychologicznych mechanizmów ochronnych jest stereotypy, uniemożliwiające prawidłowe postrzeganie innowacji. Formy tych stereotypów są takie, że mogą zapewnić ich nosicielom niewrażliwość na opinię publiczną:

„już to mamy”:

„Nie będziemy w stanie tego zrobić”:

„To nie rozwiązuje naszych głównych problemów

„to wymaga poprawy”:

„nie wszystko jest tu równe”:

„Są inne propozycje

Grupa, niezależnie od zachodzących zmian, wszelkimi sposobami stara się zachować integralność postaw i ocen. W konsekwencji każdy wpływ zewnętrzny powoduje sprzeciw w grupie. Ta cecha organizacji nazywana jest homeostazą.

Wymieńmy kilka bardziej typowych wyrażeń:

„cierpliwość i praca wszystko zmiażdżą” (odmowa zmiany);

„zacznijmy nowe życie w poniedziałek” (odkładając „na później”);

„nie zagrałbym w tę grę” (niepewność);

„nowy krzyk przełamał paraliż” (brak realizacji);

„Im więcej farby marnujemy, tym mniej wierzymy w bajki” (str

nieefektywność techniczna);

„czego szef nie wie, tego nie cierpi” (sabotaż);

„wróćmy do prawdziwej pracy” (dygresja).

Rodzaje oporu wobec zmian organizacyjnych. Aby zrozumieć przyczyny, dla których ludzie mają trudności z akceptacją zmian, należy zbadać rodzaje oporu wobec zmian w organizacji.

Opór pracowników wobec zmian w organizacji może przybierać formę logicznych, racjonalnych zastrzeżeń, psychologicznych postaw emocjonalnych, czynników socjologicznych i interesów grupowych.

Opór logiczny- oznacza, że ​​pracownicy nie zgadzają się z faktami, racjonalnymi argumentami i logiką. Występuje ze względu na rzeczywisty czas i wysiłek wymagany do przystosowania się do zmian, w tym opanowania nowych obowiązków zawodowych. To realne koszty, które ponoszą pracownicy, mimo że w dłuższej perspektywie mówimy o zmianach dla nich korzystnych, co oznacza, że ​​kierownictwo musi im to w ten czy inny sposób zrekompensować.

Opór psychiczny- zwykle opiera się na emocjach, uczuciach i postawach. Jest wewnętrznie „logiczny” z punktu widzenia postaw pracownika I jego uczucia wobec zmian. Pracownicy mogą bać się nieznanego, nie ufać menedżerom i czuć zagrożenie dla swojego bezpieczeństwa. Nawet jeśli menedżer uważa, że ​​takie uczucia są nieuzasadnione, są one bardzo realne, co oznacza, że ​​musi je wziąć pod uwagę.

Opór socjologiczny- wynik wyzwania, jakie zmiany stanowią dla interesów, norm i wartości grupy. Ponieważ interesy publiczne (koalicje polityczne, wartości związków zawodowych i różnych społeczności) są bardzo istotnym czynnikiem w otoczeniu zewnętrznym, kierownictwo musi dokładnie rozważyć podejście różnych koalicji i grup do zmian. Na poziomie małej grupy zmiana zagraża wartościom przyjaźni i statusom członków zespołu.

Przeprowadzenie zmian zakłada, że ​​kierownictwo przygotowało się na przezwyciężenie wszystkich trzech rodzajów oporu, zwłaszcza że jego formy psychologiczno-socjologiczne nie są czymś irracjonalnym i nielogicznym, lecz wręcz przeciwnie, odpowiadają logice różnych systemów wartości. W konkretnych sytuacjach zawodowych najbardziej prawdopodobne jest umiarkowane poparcie dla zmian lub sprzeciwu.

Zadaniem kierownictwa jest stworzenie środowiska zaufania do propozycji kierownictwa, zapewniającego pracownikom pozytywne postrzeganie większości zmian i poczucie bezpieczeństwa. W przeciwnym razie kierownictwo zmuszone jest sięgnąć po władzę, której zbyt częste korzystanie obarczone jest „wyczerpaniem”.

Groźba zmiany może być rzeczywista lub wyimaginowana, bezpośrednia lub pośrednia, znacząca lub nieistotna. Niezależnie od charakteru zmiany pracownicy starają się zabezpieczyć przed jej konsekwencjami stosując skargi, bierny opór, który może przerodzić się w nieusprawiedliwioną nieobecność w miejscu pracy, sabotaż i zmniejszenie intensywności pracy.

Powody opór może stanowić zagrożenie dla potrzeb pracowników w zakresie bezpieczeństwa, relacji społecznych, statusu, kompetencji lub poczucia własnej wartości.

Trzy główne przyczyny oporu personelu przed zmianami:

1) niepewność – pojawia się, gdy nie ma wystarczającej informacji o konsekwencjach zmian;

2) poczucie straty – pojawia się, gdy panuje przekonanie, że innowacje ograniczają władzę decyzyjną, władzę formalną lub nieformalną oraz dostęp do informacji;

3) przekonanie, że zmiany nie przyniosą oczekiwanych rezultatów.

Główną przyczyną oporu wobec zmian są koszty psychologiczne z nimi związane. Zarówno kadra kierownicza najwyższego szczebla, jak i menedżerowie liniowi firmy mogą opierać się zmianom, ale stopniowo, w miarę dostrzegania nowych korzyści, opór ten może zanikać. Oczywiście nie wszystkie zmiany spotykają się z oporem pracowników, niektóre z nich są z góry postrzegane jako pożądane; inne zmiany mogą być tak niewielkie i niezauważalne, że opór, jeśli wystąpi, będzie bardzo słaby. Menedżerowie muszą zdawać sobie sprawę, że nastawienie do zmian zależy przede wszystkim od tego, jak dobrze menedżerowie organizacji zminimalizowali nieunikniony opór.

Zmiany i wynikające z nich poczucie zagrożenia mogą wywołać efekt reakcji łańcuchowej, tj. sytuacje, w których zmiana bezpośrednio dotykająca jednostkę lub małą grupę osób prowadzi do bezpośredniej lub pośredniej reakcji wielu osób ze względu na fakt, że wszyscy są zainteresowani takim lub innym rozwojem wydarzeń.

Przyczynami oporu wobec zmian są zazwyczaj:

Poczucie dyskomfortu pracowników spowodowane przez samą naturę

zmiany, gdy pracownicy wykazują niepewność co do poprawności

podejmowane decyzje techniczne są odbierane negatywnie

wynikająca z tego niepewność;

Strach przed nieznanym, zagrożenie bezpieczeństwa pracy;

Techniki wprowadzania zmian, gdy pracownicy są niezadowoleni

Pracownicy czują się niesprawiedliwi, ponieważ ktoś inny czerpie korzyści z wprowadzanych przez nich zmian;

Poczucie, że zmiany doprowadzą do strat osobistych, tj. mniejszy stopień zaspokojenia jakiejkolwiek potrzeby. Tym samym pracownicy mogą zdecydować, że innowacje technologiczne i wysoki poziom automatyzacji doprowadzą do zwolnień lub zakłócenia relacji społecznych, ograniczając ich władzę decyzyjną, władzę formalną i nieformalną, dostęp do informacji, autonomię i atrakcyjność powierzonej im pracy.

Przekonanie, że zmiana nie jest konieczna ani pożądana dla organizacji. W związku z tym menedżer może zdecydować, że proponowany zautomatyzowany system informacji zarządczej jest zbyt skomplikowany dla użytkowników lub że będzie generował niewłaściwy rodzaj informacji; może też zdecydować, że problem dotyczy nie tylko jego obszaru funkcjonalnego, ale także innego – niech więc dokonają zmian w tym dziale.

Zatem przystępując do wdrażania zaplanowanych zmian w pracy zespołu, lider musi najpierw określić, czy będą one powodować opór, jakiego rodzaju będzie to opór i jak zmienić swój sposób postępowania, aby go pokonać lub wyeliminować. Doświadczenie pokazuje, że najczęściej opór pracowników wobec innowacji występuje w przypadkach, gdy:

1) cele zmian nie są ludziom wyjaśniane. Tajemnica i dwuznaczność zawsze powodują niepewność i niepokój. Strach przed nieznanym może sprawić, że pracownicy będą wrogo nastawieni do czegoś nowego, tak samo jak charakter nowej rzeczy. Ogólnie rzecz biorąc, ludzie znacznie bardziej sprzeciwiają się ogólnym reformom niż częstym zmianom w procesie pracy;

2) sami pracownicy nie brali udziału w planowaniu tych zmian. Ludzie chętnie popierają jakiekolwiek reformy, jeśli brali udział w ich przygotowaniu – wszak każdy jest gotowy zastosować się do własnych zaleceń;

3) motywacją reform są względy osobiste. Dzięki temu menadżer proszący pracownika o pomoc w procesie dokumentów może być pewien, że inni od razu będą mieli pytania, na czym ten pracownik skorzysta i dlaczego warto mu pomóc. Solidarność to wspaniała cecha, ale tylko nieliczni są w stanie osobiście z czegoś zrezygnować i ze względu na to poczucie zgodzić się na innowacje. Ludzie muszą mieć pewność, że to naprawdę pomoże rozwiązać problem, osiągnąć zamierzony cel i że przyniesie im to także korzyści;

4) ignorowane są tradycje zespołu oraz jego zwyczajowy styl i sposób pracy. Wiele innych formalnych i nieformalnych grup będzie uparcie opierać się innowacjom, które zagrażają ich znajomym relacjom;

5) podwładnym wydaje się, że przy przygotowywaniu reform popełniono błąd. To uczucie jest szczególnie nasilone, jeśli ludzie podejrzewają, że istnieje ryzyko obniżki płac, degradacji lub utraty przychylności przełożonego;

6) pierestrojka grozi podwładnym gwałtownym wzrostem objętości pracy. Podobne zagrożenie pojawia się, gdy menadżer nie zadał sobie trudu zaplanowania zmian z odpowiednim wyprzedzeniem;

7) ludziom wydaje się, że wszystko jest w porządku („Nie trzeba nadstawiać karku”, „Po co narażać szyję na cios”, „Nigdy nam się tak dobrze nie układało”, „Inicjatywa jest karalna, ” itp.);

8) inicjator reform nie jest szanowany i nie ma władzy. Niestety niechęć do autora projektu nieświadomie przenosi się na jego propozycje, niezależnie od ich prawdziwej wartości;

9) planując reformy, zespół nie widzi efektu końcowego (co da to zespołowi?);

10) pracownik nie wie, jakie będzie jego osobiste świadczenie;

11) podwładny nie czuje się pewnie i przekonany przez lidera;

12) reformy proponuje się i wdraża w sposób kategoryczny, stosując metody administracyjne;

13) innowacje mogą prowadzić do redukcji personelu;

14) ludzie uważają, że zmiany mogą prowadzić do naruszenia zasady sprawiedliwości społecznej;

15) zespół nie wie, ile to będzie kosztować (koszty, wysiłek);

16) reforma nie przynosi szybkich rezultatów;

17) reformy przyniosą korzyści wąskiemu kręgowi ludzi;

18) rzadko omawia się w zespole postęp reformy;

19) w zespole nie ma atmosfery zaufania;

20) pod pozorem reformy faktycznie oferują stare, co się nie usprawiedliwia;

21) w zespole istnieją potężne grupy ludzi, zadowolonych ze starej, obecnej sytuacji (egoizm grupowy);

22) znane są nieudane przykłady takiej reformy;

23) nieformalny lider zespołu jest przeciwny zmianom.

Trzeba też mówić o zaletach oporu wobec zmian. W pewnych sytuacjach powoduje to, że kierownictwo ponownie dokładnie analizuje zaproponowane plany, oceniając ich adekwatność do rzeczywistej sytuacji. Pracownicy działają jako część systemu kontrolującego rzeczywistość planów i utrzymującego równowagę. Opór może pomóc w zidentyfikowaniu konkretnych obszarów problemowych, dostarczyć menedżerom informacji o podejściu pracowników do pewnych kwestii, a także zapewnić pracownikom możliwość wyładowania emocji i zachęcić ich do zrozumienia natury zmiany.

Metody przełamywania oporu wobec zmian organizacyjnych to: dostarczanie informacji, partycypacja i zaangażowanie, negocjacje i porozumienia, manipulacja, przymus.

1) edukacja i komunikacja – otwarta dyskusja na temat pomysłów i działań, które pomogą przekonać kadrę o konieczności zmian, zanim zostaną one wprowadzone;

2) angażowanie podwładnych w podejmowanie decyzji. Umożliwia pracownikom, którzy mogą być oporni, swobodne wyrażanie swojego stosunku do innowacji;

3) ulga i wsparcie – środki, dzięki którym łatwiej jest pracownikom odnaleźć się w nowym środowisku. Mogą być dostępne dodatkowe szkolenia i podnoszenie kwalifikacji personelu, aby umożliwić mu sprostanie nowym wymaganiom;

4) bodźce materialne i moralne. Obejmuje podwyżkę wynagrodzeń, zobowiązanie do nie zwalniania pracowników itp.;

5) kooptacji. Oznacza oddanie osobie sprzeciwiającej się wiodącej roli w podejmowaniu decyzji o wprowadzeniu innowacji;

6) manewrowanie – selektywne wykorzystanie informacji przekazanych pracownikom, ustalenie jasnego harmonogramu działań;

7) stopniowa transformacja, która pozwala stopniowo przyzwyczajać się do nowych warunków;

8) przymus – groźba pozbawienia pracy, awansu, rozwoju zawodowego, wynagrodzenia lub powołania na nowe stanowisko.

Co to jest? Od czego to zależy? Jak to obliczyć? Wszystko to zostanie omówione w dzisiejszym artykule!

A wszystko zaczęło się dość dawno temu. W odległych i imponujących latach XIX wieku szanowany pan Georg Ohm bawił się w swoim laboratorium napięciem i prądem, przepuszczając go przez różne elementy, które mogły go przewodzić. Będąc osobą spostrzegawczą, nawiązał jedną ciekawą relację. Mianowicie, że jeśli weźmiemy tego samego dyrygenta, to siła prądu w nim jest wprost proporcjonalna do przyłożonego napięcia. Cóż, to znaczy, jeśli podwoisz przyłożone napięcie, wówczas siła prądu podwoi się. W związku z tym nikt nie zawraca sobie głowy przyjęciem i wprowadzeniem pewnego współczynnika proporcjonalności:

Gdzie G jest współczynnikiem tzw przewodność konduktor. W praktyce ludzie częściej działają z odwrotnością przewodnictwa. Nazywa się tak samo opór elektryczny i jest oznaczony literą R:

Dla przypadku oporu elektrycznego zależność otrzymana przez Georga Ohma wygląda następująco:

Panowie, w wielkim zaufaniu, właśnie napisaliśmy prawo Ohma. Ale nie skupiajmy się na tym na razie. Mam już prawie gotowy dla niego osobny artykuł i w nim o tym porozmawiamy. Zatrzymajmy się teraz bardziej szczegółowo na trzecim elemencie tego wyrażenia - oporze.

Po pierwsze, jest to charakterystyka przewodnika. Rezystancja nie zależy od prądu i napięcia, z wyjątkiem niektórych przypadków, takich jak urządzenia nieliniowe. Na pewno do nich dotrzemy, ale później, panowie. Teraz przyjrzymy się zwykłym metalom i innym ładnym, prostym – liniowym – rzeczom.

Opór mierzy się w Omaha. To całkiem logiczne – ktokolwiek to odkrył, nazwał to swoim imieniem. Świetna zachęta do odkryć, panowie! Ale pamiętasz, że zaczęliśmy od przewodności? Co jest oznaczone literą G? Ma więc także swój wymiar – Siemens. Ale zwykle nikt się tym nie przejmuje, prawie nikt z nimi nie współpracuje.

Dociekliwy umysł z pewnością zada pytanie – opór oczywiście jest duży, ale od czego tak naprawdę zależy? Są odpowiedzi. Przejdźmy punkt po punkcie. Doświadczenie to pokazuje opór zależy przynajmniej od:

  • wymiary geometryczne i kształt przewodnika;
  • materiał;
  • temperatura przewodnika.

Przyjrzyjmy się teraz bliżej każdemu punktowi.

Panowie doświadczenie pokazuje, że przy stałej temperaturze Opór przewodnika jest wprost proporcjonalny do jego długości i odwrotnie proporcjonalny do jego powierzchni jego Przekrój. No cóż, czyli im grubszy i krótszy przewodnik, tym niższy jest jego opór. I odwrotnie, długie i cienkie przewodniki mają stosunkowo wysoką rezystancję.Pokazano to na rysunku 1.To stwierdzenie jest również zrozumiałe z przytoczonej wcześniej analogii prądu elektrycznego i zaopatrzenia w wodę: woda łatwiej przepływa przez grubą krótką rurę niż przez cienką i długą, a przesył jest możliwy. O większe ilości cieczy w tym samym czasie.


Rysunek 1 - Grube i cienkie przewodniki

Wyraźmy to we wzorach matematycznych:

Tutaj R- opór, l- długość przewodu, S- jego pole przekroju poprzecznego.

Kiedy mówimy, że ktoś jest do kogoś proporcjonalny, zawsze możemy wprowadzić współczynnik i zastąpić symbol proporcjonalności znakiem równości:

Jak widać, mamy tutaj nowy współczynnik. Nazywa się to rezystancja przewodnika.

Co to jest? Panowie, wiadomo, że taką wartość rezystancji będzie miał przewodnik o długości 1 metra i powierzchni przekroju 1 m2. A co z jego rozmiarem? Wyraźmy to ze wzoru:

Wartość jest tabelaryczna i zależy od materiał przewodnika.

Tym samym płynnie przeszliśmy do drugiej pozycji na naszej liście. Tak, dwa przewodniki o tym samym kształcie i rozmiarze, ale wykonane z różnych materiałów, będą miały różną rezystancję. Wynika to wyłącznie z faktu, że będą miały różne rezystancje przewodnika. Oto tabela z wartością rezystywności ρ dla niektórych powszechnie stosowanych materiałów.

Panowie widzimy, że srebro ma najmniejszy opór dla prądu elektrycznego, natomiast dielektryki wręcz przeciwnie mają bardzo duży opór. To jest zrozumiałe. Dielektryki są dielektrykami z tego powodu, aby nie przewodzić prądu.

Teraz korzystając z podanej przeze mnie płytki (lub Google, jeśli nie ma tam wymaganego materiału) można łatwo obliczyć przewód o wymaganej rezystancji lub oszacować, jaki opór będzie miał Twój przewód przy danym polu przekroju i długości.

Pamiętam, że w mojej praktyce inżynierskiej był jeden podobny przypadek. Wykonywaliśmy potężną instalację do zasilania laserowej lampy pompującej. Moc tam była po prostu szalona. Aby pochłonąć całą tę moc na wypadek, gdyby „coś poszło nie tak”, postanowiono wykonać rezystor 1 om z jakiegoś niezawodnego drutu. Dlaczego dokładnie 1 om i gdzie dokładnie został zainstalowany, nie będziemy teraz rozważać. To rozmowa na zupełnie inny artykuł. Wystarczy wiedzieć, że rezystor ten miał pochłaniać dziesiątki megawatów mocy i dziesiątki kilodżuli energii, gdyby coś się wydarzyło, a pożądane byłoby pozostać przy życiu. Po przestudiowaniu list dostępnych materiałów wybrałem dwa: nichrom i fechral. Były żaroodporne, wytrzymywały wysokie temperatury, a w dodatku miały stosunkowo dużą oporność elektryczną, co pozwalało z jednej strony na wzięcie niezbyt cienkiego (od razu się wypaliły) i niezbyt długiego (trzeba było aby zmieścić się w rozsądnych wymiarach) przewody, a z drugiej - uzyskać wymagany 1 om. W wyniku iteracyjnych obliczeń i analizy propozycji rynkowych dla rosyjskiej branży drutowej (tak to się nazywa) ostatecznie zdecydowałem się na fechral. Okazało się, że drut powinien mieć średnicę kilku milimetrów i długość kilku metrów. Dokładnych liczb nie podam, niewielu z Was będzie nimi zainteresowanych, a nie chce mi się szukać tych wyliczeń w głębi archiwum. Obliczono także przegrzanie drutu w przypadku (przy pomocy wzorów termodynamicznych), gdyby rzeczywiście przepłynęło przez niego kilkadziesiąt kilodżuli energii. Okazało się, że było kilkaset stopni, co nam odpowiadało.

Podsumowując powiem, że te domowe rezystory zostały wyprodukowane i pomyślnie przeszły testy, co potwierdza poprawność podanego wzoru.

Za bardzo jednak daliśmy się ponieść lirycznym dygresjom na temat przypadków z życia, całkowicie zapominając, że musimy wziąć pod uwagę także zależność oporu elektrycznego od temperatury.

Pospekulujmy - jak teoretycznie może to zależeć rezystancja przewodnika w zależności od temperatury? Co wiemy o rosnących temperaturach? Co najmniej dwa fakty.

Pierwszy: wraz ze wzrostem temperatury wszystkie atomy substancji zaczynają wibrować szybciej i z większą amplitudą. Prowadzi to do tego, że ukierunkowany przepływ cząstek naładowanych częściej i silniej zderza się z cząstkami stacjonarnymi. Czym innym jest przedostać się przez tłum ludzi, w którym wszyscy stoją, a czym innym przedostać się przez tłum, w którym wszyscy biegają jak szaleni. Z tego powodu zmniejsza się średnia prędkość ruchu kierunkowego, co jest równoznaczne ze spadkiem natężenia prądu. Cóż, to znaczy do wzrostu rezystancji przewodnika na prąd.

Drugi: wraz ze wzrostem temperatury wzrasta liczba wolnych naładowanych cząstek na jednostkę objętości. Ze względu na większą amplitudę drgań termicznych atomy łatwiej ulegają jonizacji. Więcej wolnych cząstek - więcej prądu. Oznacza to, że opór spada.

W sumie w substancjach wraz ze wzrostem temperatury zmagają się dwa procesy: pierwszy i drugi. Pytanie brzmi, kto wygra. Praktyka pokazuje, że w metalach często wygrywa pierwszy proces, a w elektrolitach drugi proces. Cóż, to znaczy, że opór metalu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. A jeśli weźmiesz elektrolit (na przykład wodę z roztworem siarczanu miedzi), wówczas jego opór maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Może się zdarzyć, że pierwszy i drugi proces całkowicie się równoważą, a rezystancja jest praktycznie niezależna od temperatury.

Zatem opór ma tendencję do zmiany się w zależności od temperatury. Pozostaw w temperaturze t 1, był opór R 1. I w temperaturze t 2 stał się R2. Następnie zarówno dla pierwszego, jak i drugiego przypadku możemy zapisać następujące wyrażenie:

Wielkość α, panowie, nazywa się temperaturowy współczynnik oporu. Ten współczynnik pokazuje względna zmiana oporu gdy temperatura zmieni się o 1 stopień. Na przykład, jeśli rezystancja przewodnika przy 10 stopniach wynosi 1000 omów, a przy 11 stopniach - 1001 omów, to w tym przypadku

Wartość jest tabelaryczna. Cóż, to zależy od tego, jaki rodzaj materiału jest przed nami. Na przykład dla żelaza będzie jedna wartość, a dla miedzi - inna. Oczywiste jest, że w przypadku metali (opór rośnie wraz ze wzrostem temperatury) α>0 oraz dla elektrolitów (opór maleje wraz ze wzrostem temperatury) α<0.

Panowie, na dzisiejszą lekcję mamy już dwie wielkości, które wpływają na wynikową rezystancję przewodnika i jednocześnie zależą od tego, jaki rodzaj materiału znajduje się przed nami. Są to ρ, czyli rezystywność przewodnika i α, czyli temperaturowy współczynnik oporu. Logiczne jest, aby spróbować je połączyć. I tak też zrobili! Co zdarzyło się na końcu? I oto jest:

Wartość ρ 0 nie jest do końca jednoznaczna. Jest to wartość oporu przewodnika przy Δt=0. A ponieważ nie jest ona powiązana z żadnymi konkretnymi liczbami, ale jest w całości ustalana przez nas – użytkowników – to ρ jest także wartością względną. Jest równa wartości rezystywności przewodnika w określonej temperaturze, którą przyjmiemy jako zerowy punkt odniesienia.

Panowie pojawia się pytanie – gdzie to zastosować? I na przykład w termometrach. Istnieją na przykład takie platynowe termometry oporowe. Zasada działania jest taka, że ​​mierzymy rezystancję drutu platynowego (jak się już dowiedzieliśmy, zależy ona od temperatury). Ten przewód to czujnik temperatury. Na podstawie zmierzonej rezystancji możemy stwierdzić, jaka jest temperatura otoczenia. Termometry te są dobre, ponieważ pozwalają na pracę w bardzo szerokim zakresie temperatur. Powiedzmy w temperaturach kilkuset stopni. Niewiele termometrów będzie tam jeszcze mogło pracować.

I jeszcze ciekawostka - zwykła żarówka ma znacznie mniejszą rezystancję, gdy jest wyłączona, niż gdy jest włączona. Załóżmy, że w przypadku zwykłej lampy o mocy 100 W rezystancja żarnika w stanie zimnym może wynosić około 50–100 omów. Natomiast podczas normalnej pracy wzrasta do wartości rzędu 500 Ohm. Opór wzrasta prawie 10 razy! Ale ogrzewanie tutaj wynosi około 2000 stopni! Nawiasem mówiąc, opierając się na powyższych wzorach i mierząc prąd w sieci, możesz spróbować dokładniej oszacować temperaturę żarnika. Jak? Myśl za siebie. Oznacza to, że po włączeniu lampy przepływa przez nią najpierw prąd kilkakrotnie większy niż prąd roboczy, zwłaszcza jeśli moment włączenia przypada na szczyt fali sinusoidalnej w gnieździe. To prawda, że ​​rezystancja jest niska tylko przez krótki czas, aż lampa się nagrzeje. Potem wszystko wraca do normy i prąd staje się normalny. Jednak takie skoki prądu są jednym z powodów, dla których lampy często przepalają się po włączeniu.

Proponuję na tym zakończyć, panowie. Artykuł okazał się nieco dłuższy niż zwykle. Mam nadzieję, że nie jesteś zbyt zmęczony. Życzę wszystkim powodzenia i do zobaczenia ponownie!

Dołączć do naszego

Opór elektryczny -wielkość fizyczna pokazująca, jakiego rodzaju przeszkodę tworzy prąd przepływający przez przewodnik. Jednostką miary są Ohmy, na cześć Georga Ohma. W swoim prawie wyprowadził wzór na znalezienie oporu, który podano poniżej.

Rozważmy rezystancję przewodników na przykładzie metali. Metale mają strukturę wewnętrzną w postaci sieci krystalicznej. Sieć ta ma ścisły porządek, a jej węzłami są jony naładowane dodatnio. Nośniki ładunku w metalu to „wolne” elektrony, które nie należą do konkretnego atomu, ale przemieszczają się losowo pomiędzy miejscami w siatce. Z fizyki kwantowej wiadomo, że ruch elektronów w metalu polega na rozchodzeniu się fali elektromagnetycznej w ciele stałym. Oznacza to, że elektron w przewodniku porusza się z prędkością światła (praktycznie) i udowodniono, że wykazuje właściwości nie tylko jako cząstka, ale także jako fala. A opór metalu powstaje w wyniku rozpraszania fal elektromagnetycznych (czyli elektronów) przez wibracje termiczne sieci i jej defektów. Kiedy elektrony zderzają się z węzłami sieci krystalicznej, część energii przekazywana jest do węzłów, w wyniku czego uwalniana jest energia. Energię tę można obliczyć przy prądzie stałym, dzięki prawu Joule'a-Lenza - Q=I 2 Rt. Jak widać, im większy opór, tym więcej uwalnianej energii.

Oporność

Istnieje tak ważne pojęcie jak rezystywność, jest to ten sam opór, tylko w jednostce długości. Każdy metal ma swój własny, na przykład dla miedzi jest to 0,0175 oma*mm2/m, dla aluminium jest to 0,0271 oma*mm2/m. Oznacza to, że pręt miedziany o długości 1 m i polu przekroju poprzecznego 1 mm2 będzie miał rezystancję 0,0175 oma, a ten sam pręt, ale wykonany z aluminium, będzie miał rezystancję 0,0271 oma. Okazuje się, że przewodność elektryczna miedzi jest wyższa niż aluminium. Każdy metal ma swój specyficzny opór, a opór całego przewodnika można obliczyć za pomocą wzoru

Gdzie P– rezystywność metalu, l – długość przewodu, s – pole przekroju poprzecznego.

Wartości rezystancji podano w tabela oporności metalu(20°C)

Substancja

P, Om*mm 2 /2

α,10 -3 1/K

Aluminium

0.0271

Wolfram

0.055

Żelazo

0.098

Złoto

0.023

Mosiądz

0.025-0.06

Manganina

0.42-0.48

0,002-0,05

Miedź

0.0175

Nikiel

Konstantan

0.44-0.52

0.02

Nichrom

0.15

Srebro

0.016

Cynk

0.059

Oprócz rezystywności tabela zawiera wartości TCR, o tym współczynniku nieco później.

Zależność oporu od odkształcenia

Podczas formowania na zimno metal ulega odkształceniu plastycznemu. Podczas odkształcenia plastycznego sieć krystaliczna ulega odkształceniu i zwiększa się liczba defektów. Wraz ze wzrostem defektów sieci krystalicznej wzrasta opór przepływu elektronów przez przewodnik, dlatego wzrasta rezystywność metalu. Przykładowo drut wytwarza się metodą ciągnienia, co oznacza, że ​​metal ulega odkształceniu plastycznemu, w wyniku czego wzrasta jego rezystywność. W praktyce w celu zmniejszenia rezystancji stosuje się wyżarzanie rekrystalizujące, jest to złożony proces technologiczny, po którym sieć krystaliczna wydaje się „prostować” i zmniejsza się liczba defektów, a co za tym idzie, również odporność metalu.

Podczas rozciągania lub ściskania metal ulega odkształceniu sprężystemu. Podczas odkształcenia sprężystego spowodowanego rozciąganiem wzrastają amplitudy drgań termicznych węzłów sieci krystalicznej, dlatego elektrony doświadczają dużych trudności, a w związku z tym wzrasta rezystywność. Podczas odkształcenia sprężystego spowodowanego ściskaniem amplitudy drgań cieplnych węzłów zmniejszają się, dlatego elektronom łatwiej się poruszać, a rezystywność maleje.

Wpływ temperatury na rezystywność

Jak już ustaliliśmy powyżej, przyczyną oporu w metalu są węzły sieci krystalicznej i ich drgania. Zatem wraz ze wzrostem temperatury zwiększają się wibracje termiczne węzłów, co oznacza, że ​​wzrasta również rezystywność. Jest taka ilość jak temperaturowy współczynnik oporu(TKS), który pokazuje, jak bardzo rezystywność metalu wzrasta lub maleje podczas ogrzewania lub chłodzenia. Na przykład współczynnik temperaturowy miedzi przy 20 stopniach Celsjusza wynosi 4.1 · 10 - 3 1/stopień. Oznacza to, że gdy np. drut miedziany zostanie podgrzany o 1 stopień Celsjusza, jego rezystywność wzrośnie o 4.1 · 10 - 3 Ohm. Rezystywność przy zmianach temperatury można obliczyć za pomocą wzoru

gdzie r to oporność po podgrzaniu, r 0 to oporność przed ogrzewaniem, a to współczynnik temperaturowy rezystancji, t 2 to temperatura przed ogrzewaniem, t 1 to temperatura po ogrzaniu.

Podstawiając nasze wartości otrzymujemy: r=0,0175*(1+0,0041*(154-20))=0,0271 Ohm*mm 2 /m. Jak widać nasz pręt miedziany o długości 1 m i polu przekroju poprzecznego 1 mm 2 po nagrzaniu do 154 stopni miałby taki sam opór jak ten sam pręt, tyle że wykonany z aluminium i przy temperatura 20 stopni Celsjusza.

W termometrach rezystancyjnych wykorzystuje się właściwość zmiany rezystancji wraz ze zmianami temperatury. Urządzenia te mogą mierzyć temperaturę na podstawie odczytów rezystancji. Termometry oporowe mają wysoką dokładność pomiaru, ale małe zakresy temperatur.

W praktyce właściwości przewodników uniemożliwiają przejście aktualny są bardzo szeroko stosowane. Przykładem jest lampa żarowa, w której żarnik wolframowy nagrzewa się ze względu na dużą rezystancję metalu, jego dużą długość i wąski przekrój. Lub dowolne urządzenie grzewcze, w którym cewka nagrzewa się z powodu dużej rezystancji. W elektrotechnice element, którego główną właściwością jest rezystancja, nazywany jest rezystorem. Rezystor jest używany w prawie każdym obwodzie elektrycznym.

W tym artykule przyjrzymy się rezystorowi i jego interakcji z przepływającym przez niego napięciem i prądem. Dowiesz się, jak obliczyć rezystor za pomocą specjalnych wzorów. W artykule pokazano także, w jaki sposób specjalne rezystory można wykorzystać jako czujnik światła i temperatury.

Idea elektryczności

Początkujący powinien być w stanie wyobrazić sobie prąd elektryczny. Nawet jeśli zrozumiesz, że elektryczność składa się z elektronów poruszających się w przewodniku, nadal bardzo trudno jest to wyraźnie wyobrazić. Dlatego proponuję tę prostą analogię z instalacją wodną, ​​którą każdy może łatwo sobie wyobrazić i zrozumieć bez zagłębiania się w przepisy.

Zwróć uwagę, jak prąd elektryczny przypomina przepływ wody z pełnego zbiornika (wysokie napięcie) do pustego zbiornika (niskie napięcie). W tej prostej analogii wody i prądu elektrycznego zawór jest analogiczny do rezystora ograniczającego prąd.
Z tej analogii można wyprowadzić pewne zasady, o których należy pamiętać na zawsze:
- Ile prądu wpływa do węzła, tyle z niego wypływa
- Aby prąd płynął, na końcach przewodnika muszą znajdować się różne potencjały.
- Ilość wody w dwóch naczyniach można porównać do poziomu naładowania akumulatora. Gdy poziom wody w różnych naczyniach stanie się taki sam, przestanie płynąć, a gdy akumulator się rozładuje, nie będzie różnicy między elektrodami i prąd przestanie płynąć.
- Prąd elektryczny będzie wzrastał wraz ze spadkiem oporu, podobnie jak natężenie przepływu wody będzie wzrastać wraz ze spadkiem oporu zaworu.

Mógłbym napisać o wiele więcej wniosków na podstawie tej prostej analogii, ale opisano je poniżej w prawie Ohma.

Rezystor

Rezystory mogą służyć do sterowania i ograniczania prądu, dlatego głównym parametrem rezystora jest jego rezystancja, którą mierzy się w Omaha. Nie powinniśmy zapominać o mocy rezystora, która jest mierzona w watach (W) i pokazuje, ile energii rezystor może rozproszyć bez przegrzania i spalenia. Należy również zauważyć, że rezystory służą nie tylko do ograniczania prądu, ale mogą również służyć jako dzielnik napięcia w celu wytworzenia niższego napięcia z wyższego. Niektóre czujniki opierają się na tym, że rezystancja zmienia się w zależności od oświetlenia, temperatury lub uderzeń mechanicznych, co jest szczegółowo napisane na końcu artykułu.

Prawo Ohma

Oczywiste jest, że te 3 wzory wywodzą się z podstawowego wzoru prawa Ohma, ale trzeba się ich nauczyć, aby zrozumieć bardziej złożone wzory i diagramy. Powinieneś być w stanie zrozumieć i wyobrazić sobie znaczenie dowolnej z tych formuł. Na przykład drugi wzór pokazuje, że zwiększenie napięcia bez zmiany rezystancji doprowadzi do wzrostu prądu. Jednakże zwiększenie prądu nie spowoduje wzrostu napięcia (nawet jeśli jest to matematyczne prawdą), ponieważ napięcie to różnica potencjałów, która spowoduje wytworzenie prądu elektrycznego, a nie odwrotnie (patrz analogia z 2 zbiornikami na wodę). Ze wzoru 3 można obliczyć rezystancję rezystora ograniczającego prąd przy znanym napięciu i prądzie. To tylko przykłady pokazujące wagę tej zasady. O tym, jak samodzielnie z nich korzystać, dowiesz się po przeczytaniu artykułu.

Szeregowe i równoległe łączenie rezystorów

Zrozumienie konsekwencji łączenia rezystorów równolegle lub szeregowo jest bardzo ważne i pomoże Ci zrozumieć i uprościć obwody za pomocą prostych wzorów na rezystancję szeregową i równoległą:

W tym przykładowym obwodzie R1 i R2 są połączone równolegle i można je zastąpić pojedynczym rezystorem R3 zgodnie ze wzorem:

W przypadku 2 rezystorów połączonych równolegle wzór można zapisać w następujący sposób:

Oprócz tego, że jest używany do upraszczania obwodów, formuła ta może służyć do tworzenia wartości rezystorów, których nie masz.
Należy również zauważyć, że wartość R3 będzie zawsze mniejsza niż wartość pozostałych 2 równoważnych rezystorów, ponieważ dodanie równoległych rezystorów zapewnia dodatkowe ścieżki
prąd elektryczny, zmniejszając całkowitą rezystancję obwodu.

Rezystory połączone szeregowo można zastąpić pojedynczym rezystorem, którego wartość będzie równa sumie tych dwóch, ponieważ połączenie to zapewnia dodatkową rezystancję prądową. Zatem zastępczy opór R3 jest obliczany bardzo prosto: R 3 = R 1 + R 2

W Internecie dostępne są wygodne kalkulatory online do obliczania i łączenia rezystorów.

Rezystor ograniczający prąd

Najbardziej podstawową rolą rezystorów ograniczających prąd jest kontrolowanie prądu, który będzie przepływał przez urządzenie lub przewodnik. Aby zrozumieć, jak działają, przyjrzyjmy się najpierw prostemu obwodowi, w którym lampa jest bezpośrednio podłączona do baterii 9 V. Lampa, jak każde inne urządzenie zużywające energię elektryczną do wykonania określonego zadania (np. wyemitowania światła), posiada rezystancję wewnętrzną, która określa jej pobór prądu. Zatem odtąd każde urządzenie można zastąpić równoważnym oporem.

Teraz, gdy lampę traktujemy jako rezystor, możemy skorzystać z prawa Ohma, aby obliczyć przepływający przez nią prąd. Prawo Ohma mówi, że prąd przepływający przez rezystor jest równy różnicy napięcia na nim podzielonej przez rezystancję rezystora: I=V/R lub dokładniej:
I=(V 1 - V 2)/R
gdzie (V 1 - V 2) jest różnicą napięcia przed i za rezystorem.

Teraz spójrz na obrazek powyżej, na którym dodano rezystor ograniczający prąd. Ograniczy prąd płynący do lampy, jak sama nazwa wskazuje. Możesz kontrolować ilość prądu przepływającego przez lampę, po prostu wybierając odpowiednią wartość R1. Duży rezystor znacznie zmniejszy prąd, podczas gdy mały rezystor zmniejszy prąd słabiej (tak samo jak w naszej analogii z wodą).

Matematycznie będzie to zapisane w następujący sposób:

Ze wzoru wynika, że ​​prąd będzie się zmniejszał, jeśli wartość R1 wzrośnie. W ten sposób można zastosować dodatkowy opór w celu ograniczenia prądu. Należy jednak pamiętać, że powoduje to nagrzewanie się rezystora i należy poprawnie obliczyć jego moc, co zostanie omówione później.

Możesz skorzystać z kalkulatora online dla .

Rezystory jako dzielnik napięcia

Jak sama nazwa wskazuje, rezystory można wykorzystać jako dzielnik napięcia, innymi słowy można ich użyć do zmniejszenia napięcia poprzez jego podzielenie. Formuła:

Jeżeli oba rezystory mają tę samą wartość (R 1 = R 2 = R), wówczas wzór można zapisać w następujący sposób:

Innym powszechnym typem dzielnika jest połączenie jednego rezystora z masą (0 V), jak pokazano na rysunku 6B.
Zastępując Vb liczbą 0 we wzorze 6A, otrzymujemy:

Analiza węzłowa

Teraz, gdy zaczynasz pracować z obwodami elektronicznymi, ważna jest umiejętność ich analizy i obliczenia wszystkich niezbędnych napięć, prądów i rezystancji. Istnieje wiele sposobów badania obwodów elektronicznych, a jedną z najpopularniejszych jest metoda węzłowa, w której po prostu stosuje się zestaw reguł i krok po kroku oblicza wszystkie niezbędne zmienne.

Uproszczone zasady analizy węzłowej

Definicja węzła

Węzeł to dowolny punkt połączenia w łańcuchu. Punkty połączone ze sobą bez innych elementów pomiędzy nimi są traktowane jako pojedynczy węzeł. Zatem nieskończona liczba przewodów prowadzących do jednego punktu jest uważana za jeden węzeł. Wszystkie punkty zgrupowane w jeden węzeł mają te same napięcia.

Definicja oddziału

Gałąź to zbiór 1 lub więcej komponentów połączonych szeregowo, a wszystkie komponenty połączone szeregowo z tym obwodem są uważane za jedną gałąź.

Wszystkie napięcia są zwykle mierzone w stosunku do masy, która zawsze wynosi 0 woltów.

Prąd zawsze przepływa od węzła o wyższym napięciu do węzła o niższym napięciu.

Napięcie w węźle można obliczyć z napięcia w pobliżu węzła, korzystając ze wzoru:
V 1 - V 2 =I 1 *(R 1)
Ruszajmy:
V 2 = V 1 -(I 1 *R 1)
Gdzie V 2 to poszukiwane napięcie, V 1 to znane napięcie odniesienia, I 1 to prąd płynący od węzła 1 do węzła 2, a R 1 to rezystancja pomiędzy 2 węzłami.

Podobnie jak w prawie Ohma, prąd rozgałęziony można wyznaczyć, jeśli znane jest napięcie 2 sąsiednich węzłów i rezystancja:
Ja 1 = (V 1 - V 2)/R 1

Aktualny prąd wejściowy węzła jest równy prądowi wyjściowemu, więc można go zapisać jako: I 1 + I 3 = I 2

Ważne jest, abyś był w stanie zrozumieć znaczenie tych prostych formuł. Na przykład na powyższym rysunku prąd przepływa od V1 do V2, dlatego napięcie V2 powinno być mniejsze niż V1.
Stosując odpowiednie reguły we właściwym czasie, możesz szybko i łatwo przeanalizować i zrozumieć obwód. Umiejętność tę zdobywa się poprzez praktykę i doświadczenie.

Obliczanie wymaganej mocy rezystora

Kupując rezystor, możesz zostać zapytany: „Jakich rezystorów mocy potrzebujesz?” lub mogą po prostu dać rezystory 0,25 W, ponieważ są najpopularniejsze.
Jeśli pracujesz z rezystancją większą niż 220 omów, a zasilacz zapewnia napięcie 9 V lub mniejsze, możesz pracować z rezystorami 0,125 W lub 0,25 W. Ale jeśli napięcie jest większe niż 10 V lub wartość rezystancji jest mniejsza niż 220 omów, należy obliczyć moc rezystora, w przeciwnym razie może się on przepalić i zniszczyć urządzenie. Aby obliczyć wymaganą moc rezystora, należy znać napięcie na rezystorze (V) i przepływający przez niego prąd (I):
P=I*V
gdzie prąd mierzy się w amperach (A), napięcie w woltach (V), a P - straty mocy w watach (W)

Na zdjęciu rezystory o różnych mocach, różnią się one głównie wielkością.

Rodzaje rezystorów

Rezystory mogą być różne, od prostych rezystorów zmiennych (potencjometry) po rezystory reagujące na temperaturę, światło i ciśnienie. Niektóre z nich zostaną omówione w tej sekcji.

Rezystor zmienny (potencjometr)

Powyższy rysunek przedstawia schematyczne przedstawienie rezystora zmiennego. Często nazywany jest potencjometrem, ponieważ może służyć jako dzielnik napięcia.

Różnią się rozmiarem i kształtem, ale wszystkie działają w ten sam sposób. Zaciski po prawej i lewej stronie odpowiadają punktowi stałemu (np. Va i Vb na rysunku powyżej po lewej), a zacisk środkowy jest ruchomą częścią potencjometru i służy również do zmiany współczynnika rezystancji lewego i prawe terminale. Dlatego potencjometr jest dzielnikiem napięcia, który można ustawić na dowolne napięcie od Va do Vb.
Dodatkowo rezystor zmienny można wykorzystać jako rezystor ograniczający prąd, łącząc piny Vout i Vb jak na powyższym rysunku (po prawej). Wyobraź sobie, jak prąd będzie przepływał przez rezystancję od lewego zacisku do prawego, aż dotrze do ruchomej części i płynie wzdłuż niej, podczas gdy do drugiej części przepływa bardzo mały prąd. Można więc użyć potencjometru do regulacji prądu dowolnych elementów elektronicznych, takich jak lampa.

LDR (rezystory wykrywające światło) i termistory

Istnieje wiele czujników rezystorowych, które reagują na światło, temperaturę lub ciśnienie. Większość z nich wchodzi w skład dzielnika napięcia, którego rezystancja zmienia się w zależności od rezystancji rezystorów, która zmienia się pod wpływem czynników zewnętrznych.



Fotorezystor (LDR)

Jak widać na rysunku 11A, fotorezystory różnią się wielkością, ale wszystkie są rezystorami, których rezystancja maleje pod wpływem światła i wzrasta w ciemności. Niestety fotorezystory reagują dość wolno na zmiany natężenia światła i mają dość niską dokładność, ale są bardzo łatwe w użyciu i popularne. Zazwyczaj rezystancja fotorezystorów może wahać się od 50 omów w słońcu do ponad 10 megaomów w całkowitej ciemności.

Jak już powiedzieliśmy, zmiana rezystancji powoduje zmianę napięcia z dzielnika. Napięcie wyjściowe można obliczyć ze wzoru:

Jeśli założymy, że rezystancja LDR waha się od 10 MΩ do 50 Ω, wówczas V out będzie wynosić odpowiednio od 0,005 V do 4,975 V.

Termistor jest podobny do fotorezystora, jednak termistory mają znacznie więcej typów niż fotorezystory, na przykład termistor może być termistorem o ujemnym współczynniku temperaturowym (NTC), którego rezystancja maleje wraz ze wzrostem temperatury, lub o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC) , którego rezystancja będzie rosnąć wraz ze wzrostem temperatury. Teraz termistory bardzo szybko i dokładnie reagują na zmiany parametrów środowiskowych.

Możesz przeczytać o określaniu wartości rezystora za pomocą kodowania kolorami.