Что такое резистор в физике: Резисторы | Физика

alexxlabРазное

Содержание

Резисторы

ВНИМАНИЕ!
Здесь приводится очень сокращённый текст статьи. Если данная информация вас заинтересовала, то вы можете скачать полную версию статьи по указанной ниже ссылке.


Скачать бесплатно статью о резисторах (+ программа для преобразования цветовой кодировки в сопротивление и обратно) можно ЗДЕСЬ

 Не могу скачать :о( 


Содержание

  • РЕЗИСТОРЫ
    • Что это такое?
    • Обозначение резисторов на электрических схемах
    • Зачем они нужны?
    • Виды резисторов
      • Сопротивление
      • Класс точности
      • Мощность рассеивания
      • Переменные резисторы
      • Подстроечные резисторы

Что это такое?

Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление? Представьте, что вы идете против ветра.

Идти тяжело, потому что Вы испытываете сопротивление воздуха. Затем ветер стихает, и вы идете дальше без особого труда. То есть сопротивление как бы «исчезает». На самом деле сопротивление остается, только становится значительно меньше, и вы его не чувствуете. Электрический ток, текущий по проводам, также испытывает сопротивление, которое, правда, вызвано другими причинами. Однако это сопротивление также меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника. Чем тоньше провод – тем больше сопротивление. Чем длиннее провод, тем больше сопротивление. Если вы уже прошли километров десять, то идти становится тяжелее, чем в начале пути. Это сравнение не совсем правильное с точки зрения физики, но если у вас по физике твердая двойка, оно хоть как-то поможет вам понять вышеописанные свойства проводников.

Итак, от чего же зависит величина сопротивления?

  • От длины проводника
  • От площади поперечного сечения проводника
  • От температуры проводника
  • От напряжения, приложенного к концам проводника
  • От силы тока
  • От материала, из которого изготовлен проводник

Многовато получилось? Но не отчаивайтесь. Многими из этих параметров в реальной практике можно пренебречь. И вообще, мы сейчас говорим о резисторах, а не изучаем законы физики и, в частности, закон Ома. Кстати об омах – пора бы уже поговорить о том, в каких единицах принято измерять сопротивление.

Около двухсот лет назад жил в германии человек по имени Георг Ом. Он и открыл всем известный закон, который впоследствии назвали его именем – закон Ома.

Закон Ома мы оставим на потом, а сейчас нужно запомнить главное – сопротивление измеряется в Омах. Что же такое Ом?

Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если сила тока, который протекает по этому проводнику, равна 1 А (Ампер), а напряжение, приложенное к концам этого проводника, равно 1 В (Вольт).

Если вы учили в школе физику, то должны знать, что сопротивление обозначается буквой R, напряжение – буквой U, а сила тока – буквой I.

В электронных конструкциях, как правило, используется довольно много различных резисторов. Все их, конечно же, не изготовишь самостоятельно. Да и сопротивление 1 Ом – величина слишком маленькая. Поэтому промышленностью выпускаются резисторы разных номиналов. Но прежде чем перейти к рассмотрению выпускаемых промышленностью резисторов, приведем здесь единицы измерения больших сопротивлений:

1 КОм (килоом) = 1000 Ом
1 МОм (мегаом) = 1000 КОм = 1 000 000 Ом

Виды резисторов

Как уже упоминалось, резисторы бывают трёх видов:

  • Постоянные
  • Переменные
  • Подстроечные

Самый многочисленный класс – это постоянные резисторы – резисторы, сопротивление которых нельзя изменить. Потому они и называются постоянными. С них и начнем.

Старые резисторы имели довольно большой размер, поэтому все номиналы указывались обычными буквами на корпусах этих резисторов. Ну а что же там пишут? Чтобы в этом разораться, рассмотрим основные характеристики постоянных резисторов:

  • Сопротивление
  • Класс точности (допуск)
  • Мощность рассеивания

Есть и другие характеристики, но о них как-нибудь в другой раз. А пока нам хватит и этих.

Сопротивление

Что такое сопротивление мы уже знаем. Осталось узнать, как оно обозначается на корпусах резисторов. Итак,

Если сопротивление меньше 1000 Ом:

В этом случае после цифры, которая указывает значение сопротивления, пишут букву R. Или не пишут совсем никакой буквы. На некоторых старых резисторах советского производства вы можете увидеть слово Ом. На современные резисторы принято наносить следующие символы: сначала пишут целую часть числа, затем букву R, а затем – дробную часть числа. Примеры обозначения сопротивлений:

100 = 100 Ом
100 R = 100 Ом

Более современные обозначения:

1R5 = 1,5 Ом
1R0 = 1 Ом
0R2 = 0,2 Ом

Если первая цифра – 0, то ее обычно не пишут, поэтому:

0R2 = R2 = 0,2 Ом

Если сопротивление больше 1000 Ом:

В этом случае, чтобы не писать большие числа, используют килоомы и мегаомы. Вообще-то есть и более весомые приставки, например Гига- и Тера-, но такие большие сопротивления в электронике практически не встречаются, поэтому ограничимся кило- и мегаомами. Принцип записи значений остается таким же, просто меняются буквы, а, следовательно, и значения сопротивлений. Примеры:

K100 = 100 Ом
1К0 = 1 КОм = 1000 Ом
1К5 = 1,5 КОм = 1500 Ом
M220 = 220 KОм = 220 000 Ом
1М0 = 1 МОм = 1000 КОм = 1 000 000 Ом
3М3 = 3,3 МОм = 3300 КОм = 3 300 000 Ом

Но это еще не все. Современная аппаратура имеет небольшие размеры, а значит и компоненты, которые в ней используются, также имеют небольшие размеры. Резисторы нужны маленькие – написать на них какие-либо буквы еще можно, но вот разглядеть эти буквы потом будет непросто. Поэтому была разработана цветовая маркировка резисторов.

Если вы думаете, что это все – то вы сильно ошибаетесь. Есть еще резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (совсем маленькие плоские «деталюшечки» прямоугольной формы). Такие детали не имеют выводов (вернее, выводы есть – но это не проволочные выводы, а две металлические полоски по краям). Детали для поверхностного монтажа припаивают прямо на печатные проводники платы.

Они занимают мало места и широко применяются в современной аппаратуре. Маркировку сопротивлений на них принято наносить другим способом.

И если вы думаете, что с такими резисторами вы никогда не столкнетесь, то вы глубоко заблуждаетесь. Практически в любой современной аппаратуре используются детали для поверхностного монтажа. К тому же почти все импортные конденсаторы и многие другие детали маркируют таким же образом.

«Ну, наконец-то с резисторами мы разобрались» – подумали вы. И снова жестоко ошиблись. Идем дальше.

Класс точности

Вы помните, как мы изготавливали резистор из нихрома. Его можно было изготовить и без расчетов – просто измерить очень точным омметром участок проволоки, и отрезать нужный кусок. Но в промышленности так никто работать не будет. И вообще, из нихрома делают только низкоомные мощные сопротивления. А большинство резисторов изготавливают из специального материала. При этом трудно сделать все резисторы абсолютно одинаковыми – по разным причинам происходит разброс параметров.

А если так, то все значения сопротивлений – это номинальные параметры, которые в реальности немного отличаются в ту или иную сторону. Величину этих отличий и определяет класс точности (допуск). Допуск измеряется в процентах.

Пример: резистор 100 Ом +/- 5%

Это означает, что сопротивление реального резистора может отличаться на пять процентов от номинала. Вспомним начальную школу: в нашем случае 100 Ом – это 100%, значит 5% – это 5 Ом.

100 – 5 = 95; 100 + 5 = 105

То есть величина конкретного экземпляра резистора может находиться в пределах от 95 до 105 Ом. Для большинства конструкций – это пустяк. Но в некоторых случаях требуется подобрать более точное сопротивление – тогда выбирают резистор с более высоким классом точности. То есть не 5%, а, например 2%.

Осталось узнать, как же этот класс точности обозначают на резисторах.

Если используется цветовой код – то просто смотрите в таблицу. (Если на резисторе всего три полосы, то допуск равен 20%).

На старых резисторах допуск так и пишут: 20%, 10%, 5% и т.п.

Но есть еще буквенная кодировка. Если на резисторе указано сопротивление способом, рассмотренным на стр. 8 и 9, то последняя буква (если она есть) обозначает величину допуска. Значения этих букв приведены в таблице 2.

Мощность рассеивания

Для начала вспомним, что такое мощность. Мощность измеряется в ваттах (обозначается Вт или W). В физике мощность электрического тока обозначается буквой Р.

«Ну хорошо, – скажите вы – мощность резистора мы теперь сможем рассчитать. Ну а зачем нам вообще знать эту мощность? Разве не достаточно знать сопротивление?»

В некоторых случаях достаточно. Если вы разрабатываете устройство, которое не содержит цепей, через которые протекает большой ток, то в это устройство можно устанавливать резисторы любой мощности – ничего с ними не случится. Но если через резистор течет значительный ток, то он может перегреться и выйти из строя (попросту сгореть). Это не только приведет к тому, что ваша конструкция перестанет работать, но в худших случаях может вызвать даже пожар. Чтобы этого не случилось, в подозрительных ситуациях следует перестраховаться и рассчитать мощность, которая будет выделяться на резисторе – мощность рассеивания. А потом посмотреть в справочнике или на самом резисторе значение мощности и выбрать подходящий экземпляр. Мощность пишется на корпусе резистора либо римскими, либо арабскими цифрами. На маломощных резисторах мощность обычно не указывают – здесь вам помогут только справочники да собственный практический опыт.

Примеры обозначений:

1 W = 1 Ватт
IV W = 4 Ватт
2 Вт = 2 Ватт
V Вт = 5 Ватт


Резистор в физике

Более половины деталей, используемых в современных радиоэлектронных устройствах, составляют резисторы. Резистором от лат. Сопротивление резистора указывают на его корпусе либо в виде числового значения, либо в закодированной форме например, в виде определенных цветных полосок. Условное обозначение резистора приведено в таблице 2 см. В зависимости от материала, из которого изготовлена токопроводящая часть резистора, различают металлические, углеродистые, керамические и другие резисторы. Для защиты от пыли, влаги и механических повреждений снаружи их покрывают стеклоэмалью или каким-либо другим твердым материалом рис.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • § 13. Резисторы
  • Урок 2.2 — Резисторы
  • Соединения проводников
  • Вступительное испытание по физике в МФТИ
  • Смешанное соединение проводников. Расчёт электрических цепей
  • Последовательное и параллельное соединение резисторов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 249. Последовательное и параллельное соединение проводников

§ 13. Резисторы


Автор Сергей Валерьевич. В данной статье представлен разбор демонстрационного варианта вступительного испытания по физике в МФТИ. Все решения выполнены профессиональным репетитором по физике и математике, занимающимся подготовкой абитуриентов к поступлению в МФТИ.

Представлен также видеоразбор одного из заданий. Статья будет интересна абитуриентам, готовящимся к вступительному испытанию по физике в МФТИ, школьникам и преподавателям, а также всем, кто интересуется решением сложных задач по физике из школьного курса. Пусть и — массы первого и второго шаров, соответственно; и — скорости движения первого шарика до и после удара, соответственно; — скорость движения второго шарика после удара.

То есть кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости движения тела. Из этого следует, что поскольку после столкновения кинетическая энергия первого шарика стала в 9 раз меньше, то скорость его движения уменьшилась в 3 раза.

То есть. Минус в выражении справа от знака равенства возникает из-за того, что после столкновения первый шарик начинает двигаться в противоположную сторону. После преобразований получаем следующее уравнение:. Из этого уравнения выражаем скорость движения второго шарика после столкновения через скорость движения первого шарика до столкновения :. Распишем теперь КПД тепловой машины. По определению — это отношение полезной работы полной работы газа за цикл к затраченной энергии количеству теплоты, которое было передано газу от нагревателя :.

Ток в такой цепи по закону Ома для полной цепи будет равен:. Тогда напряжение на конденсаторе будет равно напряжению на резисторе , посrольку они соединены параллельно. То есть искомое напряжение в первом случае будет равно:. Сопротивление оказывает только резистор. То есть ток в этот момент равен:. То есть ток через резистор в этом случае равен току во всей цепи и равен:.

Однако, после размыкания ключа, ток через катушку не может уменьшится до нуля мгновенно из-за того, что у катушки есть отличная от нуля индуктивность. В этом смысле катушка в цепи ведёт себя как КАМАЗ или любой другой тяжёлый грузовик на дороге, который, разогнавшись до большой скорости, остановиться мгновенно не сможет из-за своей большой массы.

То есть индуктивность — это некий аналог массы в механике. Этот ток нам и нужно найти. Из условия известно, что этот ток в три раза больше тока, который протекал через резистор непосредственно перед размыканием.

Отметим также, что в соответствии с 1-м правилом Кирхгофа ток через резистор в момент непосредственно перед размыканием ключа равен сумме токов ток через катушку и ток через резистор. Изобразим оптический ход луча при его прохождении сквозь клин:.

Значит, оставшиеся два угла также равны. Понятно, что угол — острый, поэтому из последнего равенства находим. Доказательство того, что предлагаю читателю провести самостоятельно, либо посмотреть в видеоразборе выше. Контакты репетитора вы можете найти на этой странице. Удачи вам и успехов в подготовке к вступительному испытанию по физике в МФТИ! Добрый день. Проверьте пжта в 5й задаче у Вас опечатка скорее всего.

Ваше имя. Адрес электронной почты можно не заполнять. Ваш сайт можно не заполнять. При использовании материалов прямая индексируемая ссылка на сайт обязательна. Разбор вступительного испытания по физике в МФТИ 1. Шарик скользит по гладкой горизонтальной поверхности и сталкивается с неподвижным шариком. Удар центральный, упругий. После столкновения первый шарик движется назад с кинетической энергией в 9 раз меньшей его начальной кинетической энергии.

Идеальный газ является рабочим веществом тепловой машины, работающей по циклу Карно. КПД цикла равен. Найти отношение модуля работы газа при изотермическом сжатии к работе газа за цикл.

Параметры цепи указаны на схеме. Источник идеальный. Ключ замыкают. В электрической цепи, схема которой показана на рисунке, все элементы идеальные, их параметры указаны. До замыкания ключа ток в цепи отсутствовал. Ключ на некоторое время замыкают, а затем размыкают. Оказалось, что ток через резистор R непосредственно перед размыканием ключа в 3 раза меньше, чем сразу после размыкания. Луч света падает по нормали на верхнюю поверхность клина на расстоянии L от ребра клина см. Комментарии Наталья :.

Сергей :. Добавить комментарий Cancel reply Ваше имя Адрес электронной почты можно не заполнять Ваш сайт можно не заполнять.


Урок 2.2 — Резисторы

Автор Сергей Валерьевич. В данной статье представлен разбор демонстрационного варианта вступительного испытания по физике в МФТИ. Все решения выполнены профессиональным репетитором по физике и математике, занимающимся подготовкой абитуриентов к поступлению в МФТИ. Представлен также видеоразбор одного из заданий. Статья будет интересна абитуриентам, готовящимся к вступительному испытанию по физике в МФТИ, школьникам и преподавателям, а также всем, кто интересуется решением сложных задач по физике из школьного курса. Пусть и — массы первого и второго шаров, соответственно; и — скорости движения первого шарика до и после удара, соответственно; — скорость движения второго шарика после удара. То есть кинетическая энергия пропорциональна квадрату скорости движения тела.

Урок , резистор, допуск, номинал, мощность, параллельное и Размерностью сопротивления является Ом (в честь немецкого физика с такой.

Соединения проводников

Свойствам резисторов в школьной программе уделяется большое внимание. Однако далеко не все школьники понимают, что такое резистор , и почему их так скрупулезно изучают. Резистор это такая деталь в радиотехнике. Просто деталь, которая обладает постоянным сопротивлением. Их было очень много в старых телевизорах, магнитофонах, радиоприемниках. В современной технике резисторы , как правило, очень маленькие, они запрятаны в микросхемы, и невооруженным глазом их не разглядеть. Впрочем, иногда их можно увидеть внутри монитора или системного блока.

Вступительное испытание по физике в МФТИ

Поэтому, резистор часто называют просто сопротивлением. Из статьи вы сможете узнать немного полезной теории о сопротивлении, научитесь понимать маркировку резисторов, в том числе цветовую. Перед прочтением статьи вы можете сразу заказать набор из штук наиболее востребованных резисторов 30 номиналов по 20 штук каждого по ссылке или хороший расширенный набор из резисторов 41 номинал по 20 штук каждого здесь. Электрический ток, текущий по проводам, испытывает сопротивление. Это сопротивление меняется в зависимости от внешних условий и свойств проводника.

Вход Регистрация. Поиск по сайту.

Смешанное соединение проводников. Расчёт электрических цепей

Previous Entry Next Entry. Резистор — самый, казалось бы, незамысловатый прибор, обычно применяемый для регулирования или ограничения тока. Что в нем интересного? Оказывается — многое. Сопротивление показывает нам во сколько раз ток, идущий на участке цепи меньше приложенного к ее концам напряжения. Это и есть закон Ома:.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Узнайте, чему равно сопротивление резисторов при последовательном соединении : общее сопротивление цепи, схема последовательного соединения, формула закона Ома. В цепочке последовательной связи резисторов полное сопротивление равняется сумме отдельных. Многие схемы электрических цепей размещают больше одного резистора, ограничивающего поток заряда в цепи. Мера предела потока — сопротивление. Простейшими резисторными комбинациями выступают последовательные и параллельные соединения. Полное сопротивление зависит от индивидуальных значений и метода связи. Резисторы пребывают в последовательном соединении, если поток заряда или тока проходит сквозь составляющие последовательно.

Физика > Последовательное соединение резисторов. Узнайте, чему равно сопротивление резисторов при последовательном соединении: общее.

Это слово произошло от английского resist. Что в переводе означает сопротивляться. Резисторы также называют сопротивлениями. Что же такое сопротивление?

Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств. Схема замещения резистора чаще всего имеет вид параллельно соединённых сопротивления и ёмкости. Иногда на высоких частотах последовательно с этой цепью включают индуктивность. Сопротивления нелинейных резисторов изменяются в зависимости от значения приложенного напряжения или протекающего тока.

Полупроводниковый резистор — полупроводниковый прибор с двумя выводами, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры, освещенности, напряжения и других параметров. В полупроводниковых резисторах применяют полупроводник, равномерно легированный примесями.

Есть два основных способа соединения проводников друг с другом — это последовательное и параллельное соединения. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений приводят к смешанному соединению проводников. Мы будем изучать свойства этих соединений, но сначала нам понадобится некоторая вводная информация. Проводник, обладающий сопротивлением , мы называем резистором и изображаем следующим образом рис. Напряжение на резисторе — это разность потенциалов стационарного электрического поля между концами резистора. Между какими именно концами?

Два проводника сопротивлением Ом и Ом соединены параллельно. Определить полное сопротивление участка цепи. Два резистора соединены параллельно. Сила тока в первом резисторе 0,5 А, во втором — 1 А.


Резисторы. Основные параметры резисторов презентация, доклад

Слайд 1
Текст слайда:

Резисторы

Слайд 2
Текст слайда:

Резистор служит для ограничения тока в электрической цепи, создания падений напряжения на отдельных участках цепи, разделения пульсирующего тока на составляющие. Другое название резисторов – сопротивления. По сути, это просто игра слов, так как в переводе с английского  resistance – сопротивление.
На принципиальной схеме резистор обозначен прямоугольником с двумя выводами. Рядом с условным обозначением указывается тип элемента (R) и порядковый номер (R1). Здесь же указан номинал сопротивления в Омах, если написана только цифра, или, к примеру, так 10 к. Это резистор на 10 килоОм (10кОм — 10 000 Ом).

Слайд 3
Текст слайда:

Основные параметры резисторов.

Номинальное сопротивление.

Это заводское значение сопротивления конкретного прибора, измеряется это значение в Омах (производные килоОм, мегаОм). Диапазон сопротивлений простирается от долей Ома (0,01 – 0,1 Ом) до сотен и тысяч килоОм (100 кОм – 1МОм). Для каждой электронной цепи необходимы свои наборы номиналов сопротивлений. Поэтому разброс значений номинальных сопротивлений столь велик.

Слайд 4
Текст слайда:

Рассеиваемая мощность. 
При прохождении электрического тока через резистор происходит его нагрев. Если пропускать через резистор ток, превышающий заданное значение, то токопроводящее покрытие разогреется настолько, что резистор сгорит. Поэтому существует разделение резисторов по максимальной мощности.
На принципиальном обозначении резистора внутри прямоугольника мощность обозначается наклонной, вертикальной или горизонтальной чертой. На рисунке обозначено соответствие принципиального графического обозначения и мощности резистора.

Слайд 5
Текст слайда:

К примеру, если через резистор потечёт ток 0,1А (100mA), а резистор имеет номинальное сопротивление 100 Ом, то необходим резистор на мощность 1 Вт. Если вместо этого применить резистор на 0,5 Вт, то резистор выйдет из строя. Мощные резисторы применяются в сильноточных цепях, например блоках питания, там, где протекают большие токи.
Если необходим резистор мощностью более 2 Вт (5 Вт и более) на принципиальном обозначении внутри прямоугольника пишется римская цифра. Например, V- 5 Вт, Х- 10 Вт, XII- 12 Вт.

Слайд 6
Текст слайда:

Допуск.
При изготовлении резисторов не удаётся добиться абсолютной точности номинального сопротивления. Если на резисторе указано сопротивление 10 Ом, то реальное сопротивление будет в районе 10 Ом, может быть 9,88 Ом или 10,5 Ом. Это – погрешность. Допуск задаётся в процентах.
Если Вы купили резистор на 100 Ом c допуском ±10%, то реальное сопротивление резистора может быть от 90 Ом до 110 Ом. Это легко проверить, замерив сопротивление мультиметром.

Слайд 7
Текст слайда:

Последовательное соединение резисторов.
В жизни последовательное соединение резисторов имеет вид:

Принципиальная схема последовательного соединения выглядит так:

Слайд 8
Текст слайда:

На схеме видно, что мы заменяем один резистор на несколько, общее сопротивление которых равно тому, который нам необходим.
Подсчитать общее сопротивление при последовательном соединении очень просто. Нужно сложить все номинальные сопротивления резисторов входящих в эту цепь. Взгляните на формулу.
Формула для расчёта общего сопротивления резисторов:

Общее номинальное сопротивление составного резистора обозначено как Rобщ.
Номинальные сопротивления резисторов включённых в цепь обозначаются как R1, R2, R3,…RN.
Применяя последовательное соединение, стоит помнить одно простое правило:

Слайд 9
Текст слайда:

Из всех резисторов, соединённых последовательно главную роль играет тот, у которого самое большое сопротивление. Именно он в значительной степени влияет на общее сопротивление.

Слайд 10
Текст слайда:

Параллельное соединение резисторов.
Можно соединять резисторы и параллельно:

Принципиальная схема параллельного соединения выглядит следующим образом:

Слайд 11
Текст слайда:

Для того чтобы подсчитать общее сопротивление нескольких параллельно соединённых резисторов понадобиться знание формулы. Выглядит она вот так:
Формула для расчёта сопротивления при параллельном соединении:

Эту формулу можно существенно упростить, если применять только два резистора. В таком случае формула примет вид:

Слайд 12
Текст слайда:

Есть несколько простых правил, позволяющих без предварительного расчёта узнать, каково должно быть сопротивление двух резисторов, чтобы при их параллельном соединении получить то, которое требуется.
Если параллельно соединены два резистора с одинаковым сопротивлением, то общее сопротивление этих резисторов будет ровно в два раза меньше, чем сопротивление каждого из резисторов, входящих в эту цепочку.

Слайд 13
Текст слайда:

При параллельном соединении резисторов общее сопротивление цепи будет меньше наименьшего сопротивления, входящего в эту цепь.

Скачать презентацию

19.3: Сопротивление и резисторы — Физика LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    14559
    • Безграничный
    • Безграничный
    • Контрастная форма вольтамперных диаграмм для омических и неомических цепей

    Закон Ома

    Что вызывает ток? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он применяет разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлическом проводе прямо пропорциональна приложенному напряжению: \\(mathrm{I}\propto\mathrm{V}\).

    Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место. Напомним, что в то время как напряжение управляет током, сопротивление препятствует ему. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Таким образом, ток обратно пропорционален сопротивлению: \(\mathrm {I} \propto \frac {1} {\mathrm{R}}\).

    Простая электрическая цепь : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

    Единицей измерения сопротивления является ом, где 1 Ом = 1 В/А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V/R. Эту зависимость также называют законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным. Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R, не зависящее от напряжения V и тока I. Предмет, имеющий простое сопротивление, называется резистором, даже если его сопротивление мало.

    Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

    Дополнительную информацию можно получить, решив I=V/R относительно V, что даст V=IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I. Для этого напряжения часто используется фраза IR-падение. Если измерять напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (одна с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждый протекает одно и то же q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

    В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет рассчитываться из R = V/I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V/I является постоянным, и когда ток изображается как функция напряжения кривая линейна (прямая линия). Если напряжение доводится до некоторого значения V, то это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток доводится до некоторого значения I, то измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также равно R. Мы визуализируем график зависимости I от V в виде прямой линии. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их связь между током и напряжением (их ВАХ) является нелинейной (или неомической). Примером может служить диод с p-n переходом.

    Кривые ВАХ : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи. Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

    Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

    Температура и сверхпроводимость

    Сверхпроводимость — это явление нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей в некоторых материалах ниже критической температуры.

    цели обучения

    • Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

    Сверхпроводимость — это явление абсолютно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, происходящее в некоторых материалах при охлаждении ниже характерной критической температуры. Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннесом (показан на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

    Хайке Камерлинг Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853–1926).

    Большинство физических свойств сверхпроводников различаются от материала к материалу, например, теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала. Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление для малых приложенных токов, когда магнитное поле отсутствует или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

    В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T опускается ниже критической температуры T c . Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств — отличительной чертой фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в обычном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе она претерпевает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейной, как показано на рис. 9.0038

    Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже его температуры перехода, магнитное поле выбрасывается. Эффект Мейснера не приводит к полному выбросу поля. Скорее поле проникает в сверхпроводник на очень небольшое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондоновской глубиной проникновения. Он экспоненциально затухает до нуля внутри объема материала. Эффект Мейснера является определяющей характеристикой сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондоновская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

    Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

    Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения — свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, например, в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо заметного ухудшения. Экспериментальные данные указывают на текущую продолжительность жизни не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии проволоки и температуры.

    Значение этой критической температуры зависит от материала. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Например, твердая ртуть имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 г. самая высокая критическая температура, обнаруженная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности отнесения его к «обычным» сверхпроводникам. Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами выше 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано на рис. : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO. Атомы обозначены разными цветами.

    Сопротивление и удельное сопротивление

    Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствует прохождению электрического тока.

    цели обучения

    • Определение свойств материала, описываемых сопротивлением и удельным сопротивлением

    Сопротивление и удельное сопротивление

    Сопротивление — это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий по проводу (или резистору), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно падению давления, проталкивающему воду по трубе. Сопротивление пропорционально тому, какое давление требуется для достижения данного потока, а проводимость пропорциональна тому, какой поток возникает при данном давлении. Проводимость и сопротивление обратны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, аналогично сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше столкновений зарядов с его атомами произойдет. Чем больше диаметр цилиндра, тем больший ток он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). На самом деле, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

    Цилиндрический резистор : Однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше его площадь поперечного сечения А, тем меньше его сопротивление.

    Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы оказывают различное сопротивление потоку заряда. Определим удельное сопротивление ρ вещества так, чтобы сопротивление R объекта было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ составляет внутреннее свойство материала, не зависящее от его формы или размера. Напротив, сопротивление R является внешним свойством, которое зависит от размера и формы резистора. (Аналогичная внутренняя/внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

    Типовой резистор : Типовой резистор с аксиальными выводами.

    Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже проводимости меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в одном месте, а свободно перемещаются на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, в тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом, и требуется большая сила, чтобы вытащить его. Точно так же резисторы варьируются на много порядков. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. У сухого человека сопротивление руки к ноге может составлять 10 5 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 10 3 Ом. Метровый отрезок медного провода большого диаметра может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Разность потенциалов (напряжение) в сети представляет собой сумму этих напряжений, поэтому общее сопротивление (эквивалентное последовательное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

    \[\mathrm { R } _ { \mathrm { eq } } = \ mathrm { R } _ { 1 } + \ mathrm { R } _ { 2 } + \ cdots + \ mathrm { R } _ { \ mathrm { N } }\]

    Как частный случай, сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Резисторы в параллельной конфигурации имеют одинаковую разность потенциалов (напряжение). , однако токи через них прибавляются. Таким образом, можно рассчитать эквивалентное сопротивление (Req) сети:

    \[\dfrac { 1 } { \mathrm { Req } } = \dfrac { 1 } { \mathrm { R } _ { 1 } } + \dfrac { 1 } { \mathrm { R } _ { 2 } } + \ cdots + \ frac { 1 } { \ mathrm { RN } } \]

    Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) в упрощенном виде. Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если в клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая двух параллельных резисторов это можно рассчитать, используя:

    \[\mathrm { R } _ { \mathrm { eq } } = \ mathrm { R } _ { 1 } \| \ mathrm { R } _ { 2 } = \ dfrac { \ mathrm { R } _ { 1 } \ mathrm { R } _ { 2 } } { \ mathrm { R } _ { 1 } + \ mathrm { R } _ { 2 } }\]

    Как частный случай, сопротивление N резисторов, соединенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, выражается как R/N. Сеть резисторов, представляющая собой комбинацию параллельных и последовательных соединений, может быть разбита на более мелкие части, которые являются либо одним, либо другим, как показано на рисунке.

    Сеть резисторов разбить на последовательную и параллельную части.

    Однако некоторые сложные цепи резисторов не могут быть разрешены таким образом. Они требуют более сложного анализа схемы. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем последовательного или параллельного соединения ряда стандартных значений. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов. В частном случае N одинаковых резисторов, соединенных последовательно или параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

    Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : Краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

    Зависимость сопротивления от температуры

    Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры с линейной зависимостью при малых изменениях температуры и нелинейной при больших.

    Цели обучения

    • Сравнение температурной зависимости удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

    Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое удельное сопротивление) при очень низких температурах (см. ). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы вибрируют быстрее и преодолевают большие расстояния при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, что фактически увеличивает удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около 100ºC или менее) удельное сопротивление ρ зависит от изменения температуры ΔT, как это выражается в следующем уравнении:

    Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах — это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает резкий скачок, а затем увеличивается почти линейно с температурой.

    \[\mathrm { p } = \mathrm { p } _ { 0 } ( 1 + \alpha \Delta \mathrm { T } )\]

    где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температура коэффициент удельного сопротивления. Для больших изменений температуры α может варьироваться, или может потребоваться нелинейное уравнение для нахождения ρ. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур, близких к эталонному. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от +3×10 -3 K -1 до +6×10 -3 K -1 для металлов с температурой, близкой к комнатной. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Манганин (состоящий из меди, марганца и никеля), например, имеет α, близкую к нулю, поэтому его удельное сопротивление мало зависит от температуры. Это полезно, например, для создания эталона сопротивления, не зависящего от температуры.

    Обратите внимание, что для полупроводников α отрицательно, а это означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высокой температуре, потому что повышенное тепловое возбуждение увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

    Сопротивление объекта также зависит от температуры, так как R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R=ρL/A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

    \[\mathrm {R} = \mathrm {R} _ {0} (1 + \alpha \Delta \mathrm {T})\]

    — зависимость сопротивления объекта от температуры, где R 0 — исходное сопротивление, а R — сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см. ). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для получения его температуры. Устройство маленькое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью тела, к которой прикасается.

    Термометры : Эти известные термометры основаны на автоматизированном измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

    Ключевые моменты

    • Напряжение управляет током, а сопротивление препятствует ему.
    • Закон Ома относится к пропорциональному отношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении цепей, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
    • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V=IR, известны как омические и имеют графики зависимости тока от напряжения, которые являются линейными и проходят через начало координат.
    • Имеются неомические компоненты и цепи; их графики ВАХ нелинейны и/или не проходят через начало координат.
    • Сверхпроводимость является термодинамической фазой и обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
    • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
    • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже его температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
    • Сверхпроводники способны поддерживать ток без приложенного напряжения.
    • Сопротивление объекта (т. е. резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
    • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
    • Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы варьируются на много порядков.
    • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление сети резисторов, соединенных последовательно, равно сумме всех сопротивлений. Инверсия эквивалентного сопротивления сети резисторов, соединенных параллельно, представляет собой сумму инверсий сопротивления каждого резистора.
    • При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT следующим образом: p=p0(1+αΔT)p=p0(1+αΔT), где ρ 0 — исходное удельное сопротивление, а α — температура коэффициент удельного сопротивления.
    • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления в зависимости от температуры.
    • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.

    Ключевые термины

    • простая схема : Цепь с одним источником напряжения и одним резистором.
    • омический : То, что подчиняется закону Ома.
    • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 К).
    • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и продолжаются ниже).
    • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления потоку электрического тока.
    • Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление представляет собой сумму сопротивлений всех резисторов в сети.
    • параллельное эквивалентное сопротивление : сопротивление сети такое, что на каждый резистор действует одна и та же разность потенциалов (напряжение), так что токи через них складываются. В этом случае обратное эквивалентное сопротивление равно сумме обратного сопротивления всех резисторов в сети.
    • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
    • Температурный коэффициент удельного сопротивления : Эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
    • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

    ЛИЦЕНЗИИ И АВТОРСТВО

    CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​ПРЕДОСТАВЛЯЕМОЕ РАНЕЕ

    • Курирование и пересмотр. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

    CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 18 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Ом. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/ohmic . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physics/definition/simple-circuit . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Закон Ома. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=uLU4LtG0_hc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : Общественное достояние: Авторские права неизвестны
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Сверхпроводники. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Superconductors . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • сверхпроводимость. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/superconductivity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//chemistry/definition/critical-temperature . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • высокотемпературные сверхпроводники. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/high-temperature%20superconductors . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStaxCNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Закон Ома. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=uLU4LtG0_hc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx. org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Атрибуция
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/thumb/9/94/Kamerlingh_portret.jpg/450px-Kamerlingh_portret.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/thumb/0/06/Ybco.jpg/424px-Ybco.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Сверхпроводники. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Superconductors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 18 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Электрическое сопротивление. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electrical_resistance . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 18 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Резисторы. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Resistors . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physics/definition/parallel-equivalent-resistance . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
      • Удельное сопротивление
    • . Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en. wiktionary.org/wiki/resistivity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physics/definition/series-equivalent-resistance . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Закон Ома. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=uLU4LtG0_hc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStaxCNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/thumb/9/94/Kamerlingh_portret.jpg/450px-Kamerlingh_portret.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/thumb/0/06/Ybco.jpg/424px-Ybco.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Сверхпроводники. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Superconductors . Лицензия : Общественное достояние: неизвестно Авторские права
    • Резисторы. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Resistors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx. org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=YXYpR5RmTBk . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Резисторы. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Resistors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 17 сентября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1. 7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Электрическое сопротивление. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electrical_resistance . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Удельное электрическое сопротивление и проводимость. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Electrical_resistivity_and_conductivity%23Temperature_dependence . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • полупроводник. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/semiconductor . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
      • Удельное сопротивление
    • . Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/resistivity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Безграничный. Предоставлено : Безграничное обучение. Расположен по адресу : www.boundless.com//physics/definition/temperature-coefficient-of-resistivity . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Закон Ома. Расположен по адресу : http://www. youtube.com/watch?v=uLU4LtG0_hc . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Закон Ома. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Ohm’s_law . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42344/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia. org/Wikipedia/commons/thumb/9/94/Kamerlingh_portret.jpg/450px-Kamerlingh_portret.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Предоставлено : Wikimedia. Расположен по адресу : http://upload.wikimedia.org/Wikipedia/commons/thumb/0/06/Ybco.jpg/424px-Ybco.jpg . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
    • Сверхпроводники. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Superconductors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Резисторы. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/Resistors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление. Расположен по адресу : http://www.youtube.com/watch?v=YXYpR5RmTBk . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright . Условия лицензии : Стандартная лицензия YouTube
    • Резисторы. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : http://en.Wikipedia.org/wiki/Resistors . Лицензия : Общественное достояние: Нет данных Copyright
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution
    • Колледж OpenStax, Колледж физики. 22 октября 2012 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m42346/latest/?collection=col11406/1.7 . Лицензия : CC BY: Attribution

    Эта страница под названием 19.3: Resistance and Resistors распространяется по незаявленной лицензии и была создана, изменена и/или курирована Boundless.

    1. Наверх
    • Была ли эта статья полезной?
    1. Тип изделия
      Раздел или Страница
      Автор
      Безграничный
      Показать оглавление
      нет
    2. Теги
      1. Критическая температура
      2. высокотемпературные сверхпроводники
      3. омический
      4. параллельное эквивалентное сопротивление
      5. удельное сопротивление
      6. полупроводник
        7. Эквивалентное сопротивление серии
      8. простая схема
      9. Сверхпроводимость
      10. температурный коэффициент удельного сопротивления

    Определение, единица измерения, символ, принцип работы и часто задаваемые вопросы

    Термин «резистор» относится к устройству, которое действует как двухконтактный пассивный электрический компонент, используемый для ограничения или регулирования потока электрического тока в электрических цепях. И это также позволяет нам вводить контролируемое сопротивление в электрическую цепь. Наиболее важными и часто используемыми компонентами электронной схемы являются резисторы.

    Основная задача резистора — уменьшить ток и снизить напряжение на определенном участке цепи. Он состоит из медных проводов, намотанных на керамический стержень и покрытых изолирующей краской.

    Всем известна основная идея о том, как электричество течет по электронной цепи. Здесь можно выделить две категории: проводники и изоляторы. Изоляторы не пропускают электроны, а проводник пропускает. Однако резистор определяет количество электричества, которое может проходить через них. Полное напряжение проходит, когда оно проходит через проводник, такой как металл; вводя резисторы, можно контролировать величину напряжения и тока.

    Легкость, с которой электроны позволяют электричеству течь через себя, называется сопротивлением.

    Изолятор имеет лучшее сопротивление, чем проводник, и термин сопротивление определяется как электрическая величина, используемая резистором для управления потоком электронов.

     

    Что такое сопротивление?

    На основании закона Ома, названного в честь немецкого физика Георга Симона Ома, сопротивление определяется следующим образом:

    Согласно закону Ома, напряжение V на резисторе прямо пропорционально току I, протекающему через него. Здесь сопротивление R постоянно пропорционально.

    Следовательно, V = I \[\times\] R

     

    Единица сопротивления

    Единица сопротивления в системе СИ известна как Ом Ω. Килоомы кОм, мегаомы МОм, миллиомы и т. д. известны как высшие кратные и дольные значения Ом.

    Напряжение, необходимое для создания тока силой 1 ампер, протекающего по цепи, называется сопротивлением. Например, если мы должны создать 1 ампер тока, протекающего через цепь на 100 вольт, то сопротивление составляет 100 Ом.

     

    Обозначение резистора

    Обозначение резистора приведено ниже.

     

    (Изображение будет загружено в ближайшее время)

    Каждый резистор имеет две клеммы и один разъем. Мы рассмотрим три различных типа символов, используемых для обозначения резистора.

    (Изображение скоро будет загружено)

    Каждая линия, идущая от волнистой линии, является выводом резистора (или прямоугольником). Это провода, которые соединяют цепь с остальными компонентами. Как значение сопротивления, так и имя обычно добавляются к символам цепи резистора. Очевидно, что значение в омах важно как для анализа, так и для фактического построения схемы.

     

    Как работает резистор?

    Вода, протекающая по трубе, может быть использована в качестве примера для объяснения работы резистора. Рассмотрим трубу, по которой течет вода. Теперь, когда диаметр трубы уменьшится, поток воды будет уменьшаться. Далее, по мере увеличения давления сила воды увеличивается, и энергия рассеивается в виде тепла. В этом примере сила, приложенная к воде, аналогична силе тока, протекающего через сопротивление. Напряжение может напоминать приложенное давление.

     

    Принцип работы резистора

    Резистор поглощает электрическую энергию в процессе, когда он действует как препятствие потоку электричества, уменьшая напряжение, и рассеивается в виде тепла. В современном мире электронных схем рассеивание тепла обычно составляет доли ватта.

    Закон Ома гласит, что если I — это ток, протекающий через резистор в амперах, а R — это сопротивление в омах, то V — это падение напряжения на резисторе (это разность электрических потенциалов между двумя контактами, прилагаются.). 92 \times R\]

    Эти альтернативные уравнения можно использовать, когда вы не знаете значение падения напряжения или тока соответственно.

    Приблизительно аналогичные зависимости существуют при использовании переменного тока, хотя мощность будет более сложной функцией резистора.

     

    Резисторные последовательные и параллельные цепи

    В некоторых случаях электрическая цепь может иметь два или более резисторов. Они могут быть соединены последовательно и параллельно.

    Резисторы при последовательном соединении известны как последовательное соединение, и ток, протекающий через них, будет одинаковым. Сумма напряжений на каждом резисторе будет равна напряжению на резисторах. Вот схема последовательно соединенных резисторов. При последовательном соединении три резистора \[R_{1}, R_{2}\] и \[R_{3}\] и общее сопротивление \[R_{total}\] равны:

    \[R_ {total} = R_{1}  +  R_{2}  + R_{3} \]

    Последовательное соединение резисторов называется параллельным соединением. Здесь напряжение, приложенное к каждому компоненту, остается одинаковым. Сумма токов на каждом резисторе равна току в цепи.

    На приведенной ниже схеме показано параллельно-последовательное соединение резисторов.

    Здесь подключены три резистора с именами \[R_{1}, R_{2}\] и \[R_{3}\].

    Общее сопротивление \[R_{total}\] определяется выражением

    \[\frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{ R_{3}} = \frac{1}{R_{total}}\]

    Следовательно, \[R_{total} = \frac{(R_{1} \times R_{2} \times R_{3} )}{(R_{1} + R_{2} + R_{3})} \]

     

    Мощность, рассеиваемая на резисторе

    {2} \] 

    Первое уравнение получено из первого закона Джоуля, а два других – из закона Ома.

    Типы резисторов

    Доступны резисторы различных форм и размеров. Распространенными вариантами, которые предлагаются, являются сквозное и поверхностное крепление. Статический резистор, обычный резистор, индивидуальный резистор или пакет переменных резисторов — все это примеры резисторов.

    Ниже приведены два основных типа резисторов:

    • Линейный резистор

    Значения линейных резисторов колеблются при изменении температуры и приложенного к ним напряжения. Линейные резисторы делятся на две категории:

    Постоянные резисторы — это резисторы, имеющие фиксированное значение, которое нельзя изменить. Ниже приведены несколько типов постоянных резисторов:

    • Резисторы с содержанием углерода

    • Резисторы с проволочной обмоткой представляют собой разновидность намоточных резисторов

    • Тонкопленочные резисторы

    • Резисторы с толстой пленкой

    • Нелинейный резистор

    Закон Ома не распространяется на значения резисторов, которые изменяются в зависимости от температуры и приложенного напряжения. Ниже приведены многочисленные типы нелинейных резисторов:

    Применение резисторов

    Резисторы используются в следующих целях:

    • В шунтирующих устройствах с амперметрами, где требуется сбалансированное регулирование тока, высокая чувствительность и точное измерение, используются проволочные резисторы.

    • Фоторезисторы используются, среди прочего, в датчиках пламени, охранной сигнализации и фотографических устройствах.

    • Резисторы используются для контроля температуры и показаний вольтметра.

    • Цифровые мультиметры, усилители, телекоммуникационные устройства и генераторы используют резисторы.

    • Модуляторы, демодуляторы и передатчики используют их.

     

    Резюме

    При изучении электричества вы обнаружите используемые материалы, которые подразделяются на две основные категории, а именно проводники и изоляторы. Вещество, такое как металл, через которое течет электричество, известно как проводник. Кроме того, такие материалы, как пластик и дерево, через которые не проходит электричество, называются изоляторами. Но это не так просто. Электричество может проходить через вещество, если через него может протекать значительное напряжение: даже воздух, считающийся изолятором, может стать проводником, когда в облаках накапливается мощное напряжение, из-за которого случаются молнии.

     

    Если вы хотите понять, с какой легкостью протекает электричество, лучше говорить о сопротивлении, а не об изоляторах и проводниках. По сравнению с проводником изолятор имеет гораздо большее сопротивление.

    10 Использование резисторов — DewWool

    Домашняя Физика 10 Использование резисторов

    Резистор представляет собой электрический компонент с двумя выводами, препятствующий прохождению 1634 электрического тока. Резистор уменьшает протекающий ток, регулирует уровни сигналов, делит напряжения и завершает линии передачи. Резисторы используются как часть управления двигателем, системы распределения электроэнергии, а также как тестовые нагрузки для генераторов. Резисторы являются одним из наиболее распространенных элементов, которые вы увидите в любой электрической сети или цепи. В этой статье мы рассмотрим 10 применений резисторов.

    Резисторы общего назначения
    Внутрисхемная функция

    Прохождение тока в цепи можно контролировать с помощью резисторов. Этот тип компоновки обычно используется для управления функциями схемы, такими как изменение скорости двигателя, высоты тона, громкости усилителя и т. д.

    Падение напряжения

    через каждый резистор, чтобы гарантировать, что устройство имеет желаемые значения потенциала. Это становится критическим, когда входной потенциал очень высок по сравнению с рабочим потенциалом устройства.

    Приборы для обогрева

    Вы могли заметить, что нити накала таких устройств, как нагреватели, тостеры, электрические плиты, микроволновые печи и т. д., светятся из-за высокой температуры. Это связано с тем, что металлическая нить действует как резистор, и когда через нее проходит ток, она выделяет тепло.

    В цепях, содержащих светодиоды и транзисторы

    Полупроводниковые устройства, такие как светодиоды и транзисторы, чувствительны к значениям входного тока. Следовательно, резисторы используются в цепи для регулирования входного значения тока.

    Простая электрическая схема с резисторами и светодиодными лампочками. Изображение от halejandropmartz с сайта Pixabay
    Контроль температуры

    Согласно закону нагревания Джоуля теплота прямо пропорциональна сопротивлению, квадрату силы тока и времени [H = I 2 Rt]. Это может быть использовано для управления температурой путем изменения факторов тока и времени.

    Для защиты в качестве плавких резисторов

    Плавкие резисторы используются для защиты от короткого замыкания. Когда мощность превышает установленный предел, предохранитель сгорает и спасает другие компоненты в цепи. Когда мощность ниже пределов, он работает как обычный резистор.

    В датчиках температуры

    Термисторы широко используются в датчиках температуры. Эти резисторы изменяют свое значение сопротивления в зависимости от температуры. Как правило, они состоят из оксидов металлов.

    В элементах освещения

    В электрических лампах и других аналогичных элементах освещения для генерации света используется резистивная нить накаливания. Хотя большинство элементов освещения сегодня основаны на светодиодах. Изображение

    с сайта Pixabay
    In power control circuit, filter circuit networks, and wave generators
    As a shunt in Ammeters and multiplier in voltmeters

    Uses of resistors based on the type
    Types of resistors Использование
    Постоянный резистор Используется в электронной схеме для поддержания правильного состояния в цепи. (Значения определяются на этапе проектирования схемы.
    Переменный резистор Используется для всех форм управления: как регулятор громкости на радио. Ползунки в аудиомикшере
    Светозависимый резистор или фоторезистор Используется в ряде сенсорных приложений.
    Варистор Используется для защиты от скачков напряжения и перенапряжений (для защиты компьютеров).
    Плавкие резисторы Они широко используются в телевизорах, усилителях и других электронных схемах. (поскольку они могут ограничивать ток и использоваться в качестве предохранителя)
    Потенциометр Они используются в качестве делителя напряжения

    Каково применение резисторов в нашей повседневной жизни?
    • Большинство устройств на основе электрических цепей в наших домах используют резисторы, такие как пульт дистанционного управления, мобильные зарядные устройства, телевизоры, фены и т. д.
    • В электрическом оборудовании, таком как нагревательные стержни, чайник, утюг, лампочка и т. д., используются резисторные нити.

    См. также

    10 Разница между двигателем и генератором
    20 Типы аккумуляторов
    5 Разница между заземлением и заземлением

    Предыдущая статьяЧисловая строка-Определение|Операция|Использование

    Следующая статьяРасчет pH

    Поиск
    Видео дня
    Поддержите нас

    Мы хотим сделать науку интересной и в то же время бесплатной! Ваш вклад в эту страницу поможет нам донести качественный контент до детей, которые больше всего в нем нуждаются. Если вам нравится, что мы делаем, и вы хотите поддержать нас, вы можете посетить нашу страницу пожертвований ko-fi на www. ko-fi.com/dewwool.

    Категории
    • Анимация
    • Биология
    • Блог
    • Химия
      • Органическая химия
    • Математика
    • Физика
      • Оптика и акустика
    • Викторина
    • Без категории
    • рабочих листов
    Комикс дня
    Архивы
    Архивы Выбрать месяц Октябрь 2022 г. Август 2022 г. Июль 2022 г. Июнь 2022 г. Май 2022 г. Апрель 2022 г. Март 2022 г. Январь 2022 г. Декабрь 2021 г. Ноябрь 2021 г. Октябрь 2021 г. Сентябрь 2021 г. Август 2021 г. Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Март 2020

    Последние сообщения

    Рабочие листы отдела | Бесплатный PDF

    администратор — 0

    Здесь, в этой статье, мы представляем вам бесплатные загружаемые рабочие листы по делению. Эти рабочие листы помогут учащимся понять концепцию деления и методы.

    Похожие записи

    05.09.2023 0

    Coocox: CooCox. Текущее состояние дел. / CoIDE / Pluslab

    05.09.2023 0

    Приборы для измерения давления жидкости: Манометр — из чего состоит? Виды и типы

    05.09.2023 0

    Регулируемая индуктивность: Регулируемая катушка индуктивности на кольцевом сердечнике

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *