Активное сопротивление формула: Мощность в цепях переменного тока — Студопедия

Содержание

Мощность в цепях переменного тока — Студопедия

Сопротивления в цепях переменного тока

Сопротивления в цепях переменного тока бывают активными и реактивными.

Активное сопротивление (R) – это сопротивление, расходующее электроэнергию, то есть сопротивление, в котором происходят потери электрической энергии на нагрев (положительное значение такой нагрев имеет только в электронагревательных приборах).

Реактивное сопротивление – это сопротивление катушки индуктивности (L) или конденсатора (С). Оно не расходует электроэнергию.

Емкостное сопротивлениеС) – это сопротивление конденсатора.

Индуктивное сопротивлениеL ) – это сопротивление катушки.

Индуктивность (L) – это величина, характеризующая магнитное поле, созданное катушкой с током. Индуктивность катушки зависит от размеров катушки, числа витков катушки и магнитных свойств сердечника катушки.

Различают полную, активную и реактивную мощности.

Активная мощность (Р) представляет собой мощ­ность переменного тока, аналогичную мощности, развиваемой постоянным током. Она производит полезную работу; может быть преобразована с помощью электродвигателей в механическую мощ­ность, механическую энергию; измеряется в ваттах (Вт) и опреде­ляется по формуле:


P = IUcosj ,

где j - угол сдвига фаз между током и напряжением.

называют коэффициентом мощности.

Полная мощность (S) - максимальная величи­на активной мощности, развиваемую переменным током, когда cosj = 1. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и вычисляется по формуле:

S = UI

Реактивная мощность (QL или QC) -характеризует собой ту энергию, которая затрачивается на создание магнит­ного поля индуктивности или электрического поля конденсатора. Она потребляется из сети, но не производит полезной работы.

Q = S×Sinj

4.4 Цепи переменного тока с активным сопротивлением

На векторной диаграмме видно, что в цепи с активным сопротивлением вектора тока и напряжения совпадают по фазе (рис. 4.3).

Действующие значения тока и напряжения определяются по закону Ома:

Рис. 4.3 Мощность в цепи с активным сопротивлением называется активной мощностью:

Р = U×I = I2 ×R.

4.5 Цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением

На рис. 4.4 показана цепь с катушкой индуктивности, у которой сопротивление проводников (активное сопротивление) настолько мало, что можно считать его равным нулю (R = 0). На векторной диаграмме видно, что в цепи с катушкой индуктивности вектор напряжения опережает вектор тока на угол90о. То есть, угол сдвига фаз между током и напряжением j= 90о.

Сопротивление катушки – ХL = 2πfL, Ом

Закон Ома для цепи с индуктивностью: , отсюда U = UL = I× ХL

Реактивная мощность - QL = UL × I, вар (вольт-ампер реактивный)

Формула активного сопротивления переменного тока.
Как найти полное сопротивление

Активное сопротивление зависит от материала, сечения и температуры. Активное сопротивление обусловливает тепловые потери проводов и кабелей. Определяется материалом токоведущих проводников и площадью их сечения.

Различают сопротивление проводника постоянному току (омическое) и переменному току (активное). Активное сопротивление больше активного (R а > R ом) из-за поверхностного эффекта. Переменное магнитное поле внутри проводника вызывает противоэлектродвижущую силу, благодаря которой происходит перераспределение тока по сечению проводника. Ток из центральной его части вытесняется к поверхности. Таким образом, ток в центральной части провода меньше, чем у поверхности, то есть сопротивление провода возрастает по сравнению с омическим. Поверхностный эффект резко проявляется при токах высокой частоты, а также в стальных проводах (из-за высокой магнитной проницаемости стали).

Для ЛЭП, выполненных из цветного металла, поверхностный эффект на промышленных частотах незначителен.

Следовательно, R а ≈ R ом.

Обычно влиянием колебания температуры на R а проводника в расчётах пренебрегают. Исключение составляют тепловые расчеты проводников. Пересчет величины сопротивления выполняют по формуле:

где R 20 – активное сопротивление при температуре 20 о;

текущее значение температуры.

Активное сопротивление зависит от материала проводника и сечения:

где ρ –удельное сопротивление, Ом мм 2 /км;

l – длина проводника, км;

F – сечение проводника, мм 2 .

Сопротивление одного километра проводника называют погонным сопротивлением:

где удельная проводимость материала проводника, км См/мм 2 .

Для меди γ Cu =53×10 -3 км См/мм2 , для алюминия γ Al =31.7×10 -3 км См/мм2 .

На практике значение r 0 определяют по соответствующим таблицам, где они указаны для t 0 =20 0 С.

Величина активного сопротивления участка сети рассчитывается:

R = r 0 ×l .

Активное сопротивление стальных проводов намного больше омического из-за поверхностного эффекта и наличия дополнительных потерь на гистерезис (перемагничивание) и от вихревых токов в стали:

r 0 = r 0пост + r 0доп,

где r 0пост – омическое сопротивление одного километра провода;

r 0доп – активное сопротивление, которое определяется переменным магнитным полем внутри проводника, r 0доп = r 0поверх.эф + r 0гистер. + r 0вихр.

Изменение активного сопротивления стальных проводников показано на рисунке 4.1.

При малых величинах тока индукция прямо пропорциональна току. Следовательно, r 0 увеличивается. Затем наступает магнитное насыщение: индукция и r 0 практически не изменяются. При дальнейшем увеличении тока r 0 уменьшается из-за снижения магнитной проницаемости стали (m ).

Полное сопротивление, или импеданс, характеризует сопротивление цепи переменному электрическому току. Данная величина измеряется в омах. Для вычисления полного сопротивления цепи необходимо знать значения всех активных сопротивлений (резисторов) и импеданс всех катушек индуктивности и конденсаторов, входящих в данную цепь, причем их величины меняются в зависимости от того, как меняется проходящий через цепь ток. Импеданс можно рассчитать при помощи простой формулы.

Формулы

  1. Полное сопротивление Z = R или X L или X C (если присутствует что-то одно)
  2. Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R 2 + X 2) (если присутствуют R и один тип X)
  3. Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R 2 + (|X L - X C |) 2) (если присутствуют R, X L , X C)
  4. Полное сопротивление (любое соединение) = R + jX (j – мнимое число √(-1))
  5. Сопротивление R = I / ΔV
  6. Индуктивное сопротивление X L = 2πƒL = ωL
  7. Емкостное сопротивление X C = 1 / 2πƒL = 1 / ωL

Шаги

Часть 1

Вычисление активного и реактивного сопротивлений

    Импеданс обозначается символом Z и измеряется в омах (Ом).

    Вы можете измерить импеданс электрической цепи или отдельного элемента. Импеданс характеризует сопротивление цепи переменному электрическому току. Есть два типа сопротивления, которые вносят вклад в импеданс:

  • Активное сопротивление (R) зависит от материала и формы элемента.

Переменный электрический ток. Активные и реактивные сопротивления в цепях переменного тока.

- Переменным называется ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени Т.

- В электрической цепи переменного тока существует два вида сопротивлений: активноеи реактивное. Это является существенным отличием от цепей постоянного тока.

Активное сопротивление

При прохождении тока через элементы, имеющие активное сопротивление, потери выделяющейся мощности необратимы. Примером может служить резистор, выделяющееся на нем тепло, обратно в электрическую энергию не превращается. Кроме резистора активным сопротивлением может обладать линии электропередач, соединительные провода, обмотки трансформатора или электродвигателя.

Отличительной чертой элементов имеющих чисто активное сопротивление – это совпадение по фазе тока и напряжения, поэтому вычислить его можно по формуле

Активное сопротивление зависит от физических параметров проводника, таких как материал, площадь сечения, длина, температура.

Реактивное сопротивление

При прохождении переменного тока через реактивные элементы возникает реактивноесопротивление. Оно обусловлено в первую очередь ёмкостями и индуктивностями.

- Задача на определение периода и частоты свободных колебаний в колебательном контуре.

 

- Задача на применение формулы сопротивления параллельно соединенных резисторов.

Смотреть в тетради

- Задача на движение или равновесие частицы в электрическом поле.

- Задача на применение закона Джоуля – Ленца.

- Задача на применение закона Кулона.

- Задача на расчет удельного сопротивления материала проводника.

- Задача на применение закона Ома для полной цепи.

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

- Задача на расчет общего сопротивления последовательно соединенных резисторов.

Задача: проводники сопротивлением 5 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 33 В.

Определите силу тока в каждом проводнике.

Дано: R1=5 Ом R2=6 Ом U=33 В I - ? Решение: R=R1+R2 R=5 Ом+6 Ом=11 Ом I=U/R I=33В/11 Ом=3А

Ответ. I=3А.

 

Задача: проводники сопротивлением 4, 8 и 8 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 20 В. Определите силу тока в каждом проводнике.



Дано: R1=4 Ом R2=8 Ом R3=8 Ом U=20 В I - ? Решение: R=4 Ом+8 Ом+8 Ом=20 Ом. I=U/R I=20В/20 Ом=1А.

Ответ. I=1А.

 

Задача: два проводника сопротивлением 15 и 10 Ом соединены параллельно. Вычислите их общее сопротивление и силу тока в первом проводнике, если во втором она равна 1,5 А.

Дано: R1=15 Ом R2=10 Ом I2=1,5А R - ? I1 - ? Решение: 1/R=1/R1+1/R2 1/R=1/15+1/10=1/6.
R=6 Ом. U=I*R U2=1,5А*10 Ом=15В Так как соединение параллельное, то U2=U1=Uобщ.I1=U1/R1. I1=15В/15 Ом=1 А.

Ответ. R=6 Ом; I1=1 А.

- Задача на применение формулы мощности постоянного тока.

Задача: сопротивление электрического паяльника 440 Ом. Он работает при напряжении 220 В. определите мощность, потребляемую паяльником.

Дано: R=440 Ом U=220В P - ? Решение: P=I*U I=U/R I=220В/440 Ом=0,5А. P=0,5А*220В=110В*А=110Вт

Ответ. P=110Вт

 

Задача: электрическая лампа включена в сеть напряжением 220В. Сила тока, проходящего через лампу, равна 0,45А. Чему равна мощность электрического тока в лампе за 2 с?

Дано: U=220В I=0,45А t=2с P - ? Решение: P=I*U P=0. 45А*220В=99Вт   Примечание: время t - лишние данные задачи, т.к. мощность не зависит от времени.

Ответ. P=99Вт.

 

Задача: определите сопротивление электрической лампочки, на баллоне которой написано: "100Вт; 220 В".

Дано: P=100Вт U=220В R - ? Решение: P=U*I => I=P/U R=U/I I=100Вт/220В=0,4545 R=220В/0,4545А=484Ом.

Ответ. 484 Ом.

 

 

 

Магнитное поле и ЭМИ

Реактивное сопротивление - что это?

Человек давно использует для своих нужд электрическую, химическую, атомную энергию. Для технического описания любого из них существует набор понятий, позволяющих охарактеризовать их сущность. Например, такие характеристики, как мощность, напряжение, плотность и т. Д., Широко используются при изучении не только электрической, но и других известных видов энергии. Одно из таких универсальных понятий - термин «сопротивление», широко используемый в электричестве. В других областях есть аналоги - поглощение, рассеяние, отражение и др.«Сопротивление» - это, по сути, характеристика потери энергетического поля. Цель науки и техники - определить причину сопротивления.

Сопротивление в электрических цепях бывает двоякой - говорят активное и реактивное сопротивление. Для проводника электрическое сопротивление является основной характеристикой и обусловлено сопротивлением материала проводника смещению носителей тока. Причины такого противодействия могут быть разными, что объясняет его разное название.Сопротивление всегда сопровождается преобразованием одних видов энергии в другие за счет уменьшения энергии основного источника. В случае электрической энергии этот переход означает преобразование энергии источника ЭДС в тепловую, магнитную или электрическую энергию.

Исторически первым в биографии сопротивления было исследование активного сопротивления, которое связано с преобразованием энергии источника в нагрев проводника. Это связано с тем, что заряды (а это электроны) под действием источника ЭДС поля движутся по проводнику, образно говоря, «выталкивая» кристаллы или молекулы вещества. При этом взаимный обмен-передача энергии приводит к увеличению температуры проводника, т.е. происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Если источник ЭДС не меняет своей величины U и направления, то ток в цепи I называется постоянным, а сопротивление R такой цепи рассчитывается по закону Ома: R = U / I.

Сопротивление цепи постоянного тока может быть только активным. Реактивное сопротивление «дает о себе знать» только в цепях переменного тока, которые содержат очень специфическую индуктивность (катушка) или емкость (конденсатор).Строго говоря, любой проводник имеет некоторую индуктивность и емкость, но обычно они настолько незначительны, что ими пренебрегают. Индуктивность и емкость при прохождении вдоль них электрических зарядов преобразуют свою энергию в магнитное поле катушки или электрическое поле диэлектрика. Запасенная таким образом энергия при изменении знака источника ЭДС возвращается обратно в виде энергии движения заряда, отсюда и название «реактивное сопротивление».

Индуктивность в цепи переменного тока «сопротивление» протекающему току за счет явления самоиндукции: изменение тока, вызванное изменением ЭДС источника, приводит к изменению электромагнитного поля так, что оно пытается поддерживать ток в цепи за счет накопленной энергии магнитного поля.Мера запасенной энергии - это мера индуктивности цепи L, которая зависит от частоты f переменного тока. Реактивное сопротивление катушки индуктивности определяется по следующей формуле:

XL = 2 * π * f * L.

Конденсатор в цепи переменного тока аккумулирует энергию электрического поля за счет заряда диэлектрика. Когда величина и / или направление ЭДС источника изменяется, напряжение на пластинах конденсатора поддерживается за счет уменьшения тока, чем дольше конденсатор C конденсатора больше.

Реактивное сопротивление конденсатора, также зависящее от частоты, рассчитывается по формуле:

Xc = 1 / (2 * π * f * C).

Из этого выражения видно, что с увеличением частоты и / или емкости сопротивление уменьшается. Таким образом, для цепи переменного тока, где есть резистор, катушка индуктивности и конденсатор, необходимо определить некоторое общее активное и реактивное сопротивление. В общем, формула для расчета импеданса имеет «пифагорейский вкус»:

Zv2 = Rv2 + (XL + Xc) v2

* Примечание: знак «v» должен читать «Z в квадрате» и т. Д.

И, наконец, формула полного сопротивления выглядит следующим образом:

Z = √ (squarte) Rv2 + (XL + Xc) v2.

p >>

Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока

Формулы и уравнения электрической мощности в цепях постоянного и переменного тока 1-Φ и 3-Φ

Возвращаясь к основам, ниже приведены простые формулы электрической мощности для однофазных Цепи переменного тока, трехфазные цепи переменного тока и цепи постоянного тока. Вы можете легко найти электрическую мощность в ваттах , используя следующие формулы электрической мощности в электрических цепях .

Базовая формула мощности в цепях переменного и постоянного тока

Формулы мощности в цепях постоянного тока

  • P = V x I
  • P = I 2 x R
  • P = V 2 / R

Формулы мощности в однофазных цепях переменного тока

  • P = V x I x Cos Ф
  • P = I 2 x R x Cos Ф
  • P = V 2 / R (Cos Ф)

Формулы мощности в трехфазных цепях переменного тока

  • P = √3 x V L x I L x Cos Ф
  • P = 3 x V Ph x I Ph x Cos Ф
  • P = 3 x I 2 x R x Cos Ф
  • P = 3 (V 2 / R) x Cos Ф

Где:

Формулы мощности переменного тока в сложных схемах:

Комплексная мощность и полная мощность:

Когда в цепи есть индуктор или конденсатор, wer становится комплексной степенью «S» , что означает, что он состоит из двух частей i. е. реальная и мнимая часть. Величина Комплексной мощности называется Полная мощность | S |.


Где

  • P - активная мощность
  • Q - реактивная мощность
Активная или реальная мощность и реактивная мощность:

Действительная часть - Комплексная мощность «S», известная как активная или реальная мощность «P» и мнимая часть известна как реактивная мощность «Q» .

  • S = P + jQ
  • P = V I cosθ
  • Q = V I sinθ

Где

θ - фазовый угол между напряжением и током.

Коэффициент мощности:

Коэффициент мощности «PF» - это отношение активной мощности «P» к полной мощности «| S |» . Математически коэффициент мощности - это косинус угла θ между активной и полной мощностью.


Где

| S | = √ (P 2 + Q 2 )

Другие формулы, используемые для коэффициента мощности, следующие:

Cosθ = R / Z

Где:

  • Cosθ = коэффициент мощности
  • R = сопротивление
  • Z = импеданс (сопротивление в цепях переменного тока i. е. X L , X C и R , известные как Индуктивное реактивное сопротивление , емкостное реактивное сопротивление и сопротивление соответственно).

Cosθ = кВт / кВА

Где

  • Cosθ = коэффициент мощности
  • кВт = фактическая мощность в ваттах
  • кВА = полная мощность в вольт-амперах или ваттах

Для определения коэффициента мощности используются дополнительные формулы.

Реальная мощность однофазного и трехфазного тока

Где

  • В среднеквадратичное значение и I среднеквадратичное значение - это среднеквадратичное значение напряжения и тока соответственно.
  • В L-N и I L-N - это напряжение и ток между фазой и нейтралью соответственно.
  • В L-L и I L-L - линейное напряжение и ток соответственно.
  • Cosθ - коэффициент мощности PF.
Реактивная мощность однофазного и трехфазного тока:

Где

θ = - фазовый угол, т.е. разность фаз между напряжением и током.

В следующей таблице показаны различные формулы мощности в цепях переменного и постоянного тока.

Количество DC AC (1-фазный) AC (3-фазный)

Мощность

(Вт)

  • P = V x I
  • P = I 2 x R
  • P = V 2 / R
  • P = V x I x Cos Ф
  • P = I 2 x R x Cos Ф
  • P = V 2 / R (Cos Ф)
  • P = √3 x V L x I L x Cos Ф
  • P = 3 x V Ph x I Ph x Cos Ф
  • P = 3 x I 2 x R x Cos Ф
  • P = 3 (V 2 / R) x Cos Ф

Соответствующие формулы Сообщения и уравнения:

Что такое удельное сопротивление - формула и единицы

Удельное электрическое сопротивление является ключевым параметром для любого материала, используемого в электрических цепях, электронных компонентах и ​​многих других предметах.


Resistance Tutorial:
Что такое сопротивление Закон Ома Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для обычных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов Калькулятор параллельных резисторов


Удельное сопротивление - это мера сопротивления определенного размера материала определенного размера электрической проводимости.

Удельное сопротивление также может называться удельным электрическим сопротивлением или объемным сопротивлением, хотя эти термины используются менее широко.

Хотя материалы сопротивляются прохождению электрического тока, некоторые из них проводят его лучше, чем другие.

Удельное сопротивление - это показатель, позволяющий сравнивать то, как различные материалы позволяют или сопротивляются протеканию тока.

Чтобы значения удельного сопротивления были значимыми, для удельного сопротивления используются определенные единицы, и есть формулы для его расчета и соотнесения с сопротивлением в Ом для данного размера материала.

Материалы, которые легко проводят электрический ток, называются проводниками и имеют низкое удельное сопротивление.Те, которые плохо проводят электричество, называются изоляторами, и эти материалы обладают высоким удельным сопротивлением.

Удельное сопротивление различных материалов играет важную роль при выборе материалов, используемых для электрических проводов во многих электронных компонентах, включая резисторы, интегральные схемы и многое другое.

Определение и единицы измерения удельного сопротивления

Удельное электрическое сопротивление образца материала может быть также известно как его удельное электрическое сопротивление.Это показатель того, насколько сильно материал противостоит прохождению электрического тока.

Определение удельного сопротивления:

Удельное сопротивление вещества - это сопротивление куба этого вещества, имеющего края единичной длины, при том понимании, что ток течет перпендикулярно противоположным граням и равномерно распределяется по ним.

Удельное электрическое сопротивление - это электрическое сопротивление на единицу длины и на единицу площади поперечного сечения при заданной температуре.

Единицей измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ является омметр (Ом · м). Обычно обозначается греческой буквой ρ, ро.

Хотя обычно используется единица измерения удельного сопротивления в системе СИ, омметр, иногда значения могут быть выражены в омах сантиметрах, Ом⋅см.

В качестве примера, если твердый куб из материала размером 1 M 3 имеет листовые контакты на двух противоположных сторонах, которые сами по себе не создают никакого сопротивления, а сопротивление между контактами составляет 1 Ом, тогда удельное сопротивление материала называется 1 & Omega: & dot; ⋅m.-2

Многие резисторы и проводники имеют одинаковое поперечное сечение с равномерным течением электрического тока. Поэтому можно создать более конкретную, но более широко используемую формулу или уравнение электрического сопротивления:

Где:
R - электрическое сопротивление однородного образца материала, измеренное в омах,
l - длина куска материала, измеренная в метрах, м
A - площадь поперечного сечения образца, измеренная в квадратных метрах, м ^ 2

Из уравнений видно, что сопротивление можно изменять, изменяя множество различных параметров.

Например, сохраняя постоянное удельное сопротивление материала, сопротивление образца можно увеличить за счет увеличения длины или уменьшения площади поперечного сечения. Из уравнений удельного сопротивления также видно, что увеличение удельного сопротивления материала приведет к увеличению сопротивления при тех же размерах. Аналогичным образом уменьшение удельного сопротивления уменьшит сопротивление.

Уровни удельного сопротивления материалов

Материалы делятся на разные категории в зависимости от их уровня или удельного сопротивления.-8

Полупроводники

Переменная *

Сверхпроводники

0

* Уровень проводимости полупроводников зависит от уровня легирования. Без легирования они выглядят почти как изоляторы, но с легированием доступны носители заряда, и сопротивление резко падает. Аналогично для электролитов уровень удельного сопротивления широко варьируется.


Практическое значение удельного сопротивления

Удельное сопротивление материалов важно, поскольку оно позволяет использовать правильные материалы в нужных местах в электрических и электронных компонентах.

Материалы, используемые в качестве проводников, например в электрических и общих соединительных проводах, должны иметь низкий уровень удельного сопротивления. Это означает, что для данной площади поперечного сечения сопротивление провода будет низким.Выбор правильного материала зависит от знания его свойств, одним из которых является его удельное сопротивление.

Например, медь является хорошим проводником, поскольку она обеспечивает низкий уровень удельного сопротивления, ее стоимость не слишком высока, а также обеспечивает другие физические характеристики, которые используются во многих электрических и электронных приложениях. Удельное сопротивление меди составляет около 1,7 x 10 -8 Ом · м (или 17 нОм), хотя цифры могут немного отличаться в зависимости от марки меди

.

Такие материалы, как медь и даже алюминий, обладают низким уровнем удельного сопротивления, что делает их идеальными для использования в качестве электрических проводов и кабелей, причем медь часто является фаворитом.Серебро и золото имеют очень низкие значения удельного сопротивления, но, поскольку они значительно дороже, они не получили широкого распространения. Тем не менее, серебро иногда используется для обшивки проводов там, где необходимо его низкое удельное сопротивление, а золотое покрытие используется для сопрягаемых поверхностей многих электронных разъемов, чтобы обеспечить наилучшие контакты. Золото также хорошо подходит для электрических разъемов, поскольку оно не тускнеет и не окисляется, как другие металлы.

Другие материалы должны действовать как изоляторы, пропускающие как можно меньший ток.Удельное сопротивление изолятора будет на много порядков выше. Одним из примеров является воздух, и у него очень высокий показатель удельного сопротивления более 1,5 x 10 14 , который, как можно видеть, очень, очень сильно превышает удельное сопротивление меди.

Удельное электрическое сопротивление играет важную роль во многих других электронных компонентах. В резисторах, например, удельное сопротивление различных материалов играет ключевую роль в обеспечении правильного сопротивления резисторов.

Удельное сопротивление также играет ключевую роль в других электронных компонентах.Для интегральных схем очень важно удельное сопротивление материалов в кристалле. Некоторые области должны иметь очень низкое сопротивление и иметь возможность соединять различные области ИС внутри, тогда как другие материалы должны изолировать разные области. Опять же, для этого важно сопротивление.

Удельное сопротивление является ключевым во многих областях электронных компонентов, а также для многих электрических деталей.

Удельное электрическое сопротивление является ключевым параметром для материалов, которые будут использоваться в электрических и электронных системах.Эти вещества с высоким электрическим сопротивлением называются изоляторами и могут использоваться для этой цели. Они с низким уровнем удельного электрического сопротивления являются хорошими проводниками и могут использоваться во множестве приложений, от проводов до электрических соединений и многого другого.

Дополнительные основные понятия:
Напряжение Текущий Сопротивление Емкость Мощность Трансформеры RF шум Децибел, дБ Q, добротность
Вернуться в меню «Основные понятия».. .

Автомобиль - сила тяги

Сила тяги между колесом автомобиля и поверхностью может быть выражена как

F = μ t W

= μ t ma g (1)

где

F = тяговое усилие или сила, действующая на колесо с поверхности (Н, фунт f )

μ t = коэффициент сцепления или трения между колесом и колесом поверхность

W = вес или вертикальное усилие между колесом и поверхностью (Н, фунтов f ) )

м = масса на колесе (кг, пули )

a g = ускорение свободного падения (9. 81 м / с 2 , 32,17405 фут / с 2 )

Коэффициенты сцепления для обычных автомобильных шин

9027 9027 Сухой бетон1
Поверхность Коэффициент сцепления
- μ
Мокрый лед 0,1
Сухой лед / снег 0,2
Рыхлый песок 0,3 - 0,4
Сухая глина 0274 5 - 0,6
Гравий мокрый прокат 0,3 - 0,5
Гравий сухой прокат 0,6 - 0,7
Мокрый асфальт 0,6
9027 Асфальт 0,9
Сухой бетон 0,9

Пример - тяговое усилие на ускоряющемся автомобиле

Максимальное тяговое усилие , доступное для одного из двух задних колес автомобиля с задним приводом - с масса 2000 кг равномерно распределена по всем четырем колесам - по мокрому асфальту с коэффициентом сцепления 0. 5 - можно рассчитать как

F one_wheel = 0,5 ((2000 кг) (9,81 м / с 2 ) / 4)

= 2453 Н

Сила тяги от обоих задних колес

F both_wheels = 2 (2452 Н)

= 4905 Н

Примечание! - что во время разгона сила двигателя создает момент, который пытается повернуть автомобиль вокруг ведущих колес. Для автомобиля с задним приводом это выгодно за счет увеличения вертикальной силы и повышенного сцепления с ведущими колесами.Для автомобиля с передним приводом тяговое усилие будет уменьшаться при разгоне.

Максимальное ускорение автомобиля в этих условиях можно рассчитать с помощью Второго закона Ньютона как

автомобиль = F / м

= (4904 Н) / (2000 кг)

= 2,45 м / с 2

= (2,45 м / с 2 ) / (9,81 м / с 2 )

= 0.25 г

где

автомобиль = ускорение автомобиля (м / с 2 )

Минимальное время до разгона с 0 км / ч до 100 км / ч можно рассчитать как

dt = dv / a легковой автомобиль

= ((100 км / ч) - (0 км / ч)) (1000 м / км) (1/3600 ч / с) / (2,4 м / с 2 )

= 11,3 с

где

dt = затраченное время (с)

dv = изменение скорости (м / с)

Калькулятор ускорения автомобиля

Этот калькулятор можно использовать для расчета максимального ускорения и минимального времени разгона автомобиля на различных поверхностях.

масса автомобиля (кг)

коэффициент тяги

шт. тяговых колес

конечная скорость (км / ч)

Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление

Электродвижущая сила (э) или э.д.с. это энергия, обеспечиваемая элементом или батареей на кулон заряда, проходящего через них, она равна , измеренная в вольтах (В). Это равно разности потенциалов на выводах ячейки, когда ток не течет.

  • e = электродвижущая сила в вольтах, В
  • E = энергия в джоулях, Дж
  • Q = заряд в кулонах, Кл

Батареи и элементы имеют внутреннее сопротивление (r) , что составляет единиц измерения в омах (Вт). Когда электричество течет по цепи, внутреннее сопротивление самого элемента сопротивляется прохождению тока, и поэтому тепловая энергия теряется в самом элементе.

  • e = электродвижущая сила в вольтах, В
  • I = ток в амперах, А
  • R = сопротивление нагрузки в цепи в Ом, Вт
  • r = внутреннее сопротивление ячейки в Ом, Вт

Мы можем изменить приведенное выше уравнение;

, а затем на

В этом уравнении ( В, ) появляется разность потенциалов на клеммах, измеренная в вольтах (В). Это разность потенциалов на выводах ячейки при протекании тока в цепи, она всегда меньше ЭДС. ячейки.

Пример;

Q1) p.d. на выводах ячейки составляет 3,0 В, когда она не подключена к цепи и не течет ток. Когда ячейка подключена к цепи и течет ток 0,37 А, клемма p.d. падает до 2,8 В. Какое внутреннее сопротивление ячейки?

График терминала п.d. против нынешних

Если мы построим график разности потенциалов на клеммах (V) в зависимости от тока в цепи (I), мы получим прямую линию с отрицательным градиентом.

Мы можем им переставить э.д.с. уравнение сверху для соответствия общему выражению для прямой линии y = mx + c.

Из красных прямоугольников выше видно;

  • точка пересечения по оси y равна э.д.с. ячейки
  • градиент графика равен -r, где r - внутреннее сопротивление ячейки.

Сопротивление проводов постоянному току


Это первый из двух постов по сопротивлению проводов. В следующем посте я рассмотрю сопротивление переменному току, включая скин-эффект, и покажу, как с этим справиться. Для начала в этой статье мы рассмотрим более простой случай сопротивления постоянному току и то, как его можно рассчитать.

Сопротивление постоянному току согласно IEC 60287

Международный стандарт для проводов - IEC 60287. Стандарт классифицирует проводники по четырем классам:

- Класс 1: одножильные проводники

- Класс 2: многожильные проводники

- Класс 5: гибкие проводники

- Класс 6: гибкие проводники (более гибкие, чем класс 5)

Для каждого класса проводников стандарт определяет максимально допустимое сопротивление при 20 o C:

3,37 1,202
Минимальное сопротивление проводников в мОм / м
CSA мм² Медь (гладкая) Медь (луженая) Алюминий
класс 1 и 2 класс 5 и 6 класс 5 и 6 класс 1 и 2
0. 5 36,0 39,0 40,1 -
0,75 24,5 26,0 26,7 -
1 9027 9027 9027 9027 9027 9027 9027 1,5 12,1 13,3 13,7 -
2.5 7,41 7,98 8,21 -
4 4,61 4,95 5,09 -
3,08 10 1,83 1,91 1,95 3.08
16 1,15 1,21 1,24 1,91
25 0,272 0,78 0,795 0,5 0,868
50 0,387 0.386 0,393 0,641
70 0,268 0,272 0,277 0,443
95 0,193 0. 201 9027 9027 9027 9027 9027 0,3027 0,161 0,164 0,253
150 0.124 0,129 0,132 0,206
185 0,0991 0,106 0,108 0,164
240 0,0271 0,027 0,0601 0,0641 0,0654 0.100
400 0,0470 0,0486 0,0495 0,0778
500 0,0366 0,0384 0,0393 0,0391 0,0391 0,0391 9027 0,0469
800 - - - 0.0367
1000 - - - 0,0291
1200 - - - 0,024 однопроволочный
для расчета сопротивления 900 сопротивление (теоретически) также можно рассчитать по стандартной формуле:

Если длина (l) выражена в метрах, площадь поперечного сечения a в м 2 (мм 2 x10 -6 ) и удельное сопротивление ρ в Ом-м, тогда сопротивление будет в Ом. Удельное сопротивление в Ом-м (при 20 o C) для меди составляет 1,72x10 -8 , а для алюминия 2,82x10 -8 .

Приведенные выше формулы не учитывают производственные допуски, компактность многожильных проводов и т. Д. В результате расчетное сопротивление будет отличаться от любого фактического измеренного сопротивления. Для общего использования, вероятно, лучше использовать цифры из таблицы IEC 60287, чем вычислять по приведенной выше формуле.

Температурная зависимость

Указанные выше значения сопротивления основаны на температуре 20 o C.Сопротивление проводника будет изменяться в зависимости от температуры, причем сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Это изменение можно упростить до линейной функции для разумного диапазона температур следующим образом:

  • R = сопротивление проводника при температуре T
  • R 20 = сопротивление проводника при 20 o C
  • T = рабочая температура проводника
  • α = температурный коэффициент удельного сопротивления

Фактические значения α зависят не только от температуры, но и от состава материала.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *