Как рассчитать сопротивление. Расчет сопротивления электрических цепей: формулы, методы и примеры — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как рассчитать общее сопротивление электрической цепи. Формулы для последовательного и параллельного соединения. Метод свертывания сложных цепей. Примеры расчетов.

Содержание

Что такое сопротивление электрической цепи

Сопротивление электрической цепи — это ее способность препятствовать протеканию электрического тока. От величины сопротивления зависит сила тока при заданном напряжении согласно закону Ома:

I = U / R

где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Зная сопротивление цепи, можно рассчитать другие ее параметры — ток, напряжение, мощность. Поэтому умение определять общее сопротивление очень важно для анализа и проектирования электрических схем.

От чего зависит общее сопротивление цепи

Общее сопротивление электрической цепи складывается из сопротивлений отдельных элементов:

Резисторов
Проводов
Источников питания
Нагрузок (лампы, двигатели и т.д.)

Даже элементы, которые теоретически не должны иметь сопротивления (например, конденсаторы), обладают некоторым реактивным сопротивлением.

Способ соединения элементов также влияет на общее сопротивление цепи. Различают два основных типа соединений:

Последовательное
Параллельное

Большинство реальных схем содержат комбинацию последовательных и параллельных участков.

Расчет сопротивления при последовательном соединении

При последовательном соединении элементы подключены друг за другом без разветвлений. В этом случае общее сопротивление равно сумме сопротивлений всех элементов:

R общ = R1 + R2 + … + Rn

где R1, R2, …, Rn — сопротивления отдельных элементов.

Для n одинаковых элементов с сопротивлением R формула упрощается:

R общ = n * R

Расчет сопротивления при параллельном соединении

При параллельном соединении все элементы подключены к одним и тем же двум точкам цепи. Для расчета общего сопротивления используется формула:

1/R общ = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn

Для двух элементов формула упрощается:

R общ = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Для n одинаковых элементов с сопротивлением R:

R общ = R / n

Метод свертывания сложных цепей

Для расчета сопротивления сложных цепей с комбинацией последовательных и параллельных участков используется метод свертывания (эквивалентных преобразований). Суть метода:

Цепь разбивается на простые участки с последовательным или параллельным соединением
Рассчитывается эквивалентное сопротивление каждого участка
Участок заменяется одним эквивалентным резистором
Процесс повторяется, пока вся схема не свернется к одному резистору

Пример расчета сложной цепи

Рассмотрим пример расчета сопротивления следующей цепи:

Дано:

R1 = 10 Ом
R2 = R3 = 20 Ом
R4 = 30 Ом
R5 = 40 Ом

Решение:

Находим эквивалентное сопротивление R23 параллельно соединенных R2 и R3: R23 = (20 * 20) / (20 + 20) = 10 Ом

Находим эквивалентное сопротивление R123 последовательно соединенных R1 и R23: R123 = 10 + 10 = 20 Ом
Находим эквивалентное сопротивление R45 последовательно соединенных R4 и R5: R45 = 30 + 40 = 70 Ом
Находим общее сопротивление параллельно соединенных R123 и R45: R общ = (20 * 70) / (20 + 70) ≈ 15,6 Ом

Ответ: общее сопротивление цепи составляет 15,6 Ом.

Особенности расчета сопротивления реальных цепей

При расчете сопротивления реальных электрических цепей следует учитывать:

Сопротивление проводов (особенно для длинных линий)
Внутреннее сопротивление источников питания
Изменение сопротивления при нагреве (для мощных нагрузок)
Наличие нелинейных элементов (диоды, транзисторы)
Реактивное сопротивление емкостей и индуктивностей в цепях переменного тока

В сложных случаях для точного расчета применяют специальные программы моделирования электрических цепей.

Онлайн-калькуляторы для расчета сопротивления

Для быстрого расчета сопротивления простых цепей удобно использовать онлайн-калькуляторы. Они позволяют:

Рассчитать общее сопротивление при последовательном и параллельном соединении
Определить параметры делителя напряжения
Подобрать номиналы резисторов для заданного сопротивления
Рассчитать мощность резисторов

Однако для сложных схем онлайн-калькуляторы не заменят «ручной» расчет методом свертывания или использование специализированных программ.

Заключение

Умение рассчитывать общее сопротивление электрических цепей — важный навык для инженеров-электриков и радиотехников. Зная основные формулы и методы расчета, можно анализировать работу схем, выявлять неисправности, проектировать новые устройства. При этом важно понимать ограничения теоретических расчетов и учитывать особенности реальных цепей.

параллельная, последовательная и комбинированная цепь

Решая задачи в области электроники и электрики, приходится сталкиваться с различными вычислениями. Чаще всего они связаны с упрощением электрических схем. Для этого используется метод эквивалента, когда часть цепи заменяется на один элемент с характеристиками, аналогичными ей. Но чтобы это сделать, необходимо знать, как посчитать сопротивление участка цепи и какие виды соединений бывают.

Определение величины

Ток — это упорядоченное движение носителей заряда под действием электрического поля. Способность вещества проводить ток называют электропроводимостью. Чем больше носителей частиц имеет материал, тем большей проводимостью он обладает. В зависимости от этой характеристики все вещества разделяют на три вида:

Проводники. Характеризуются хорошей электропроводностью. К ним относят металлы и их сплавы, а также электролиты.
Диэлектрики. Вещества, практически не проводящие электрический ток. В основном это газы, каучук, минеральные масла, пластмассы.
Полупроводники. Материалы, обладающие двумя видами проводимости одновременно — дырочной и электронной. Это вещества, имеющие ковалентную связь: кремний, германий, селен.

Величина, обратная электропроводимости, называется электрическим сопротивлением. То есть это физическая величина, препятствующая прохождению тока. Кроме способности любого материала ограничивать количество проходящих через него зарядов, существует специальный радиоэлемент, ограничивающий силу тока — резистор.

Таким образом, существует два понятия сопротивления: радиоэлемент и физическая величина.

Сопротивление радиоэлемента

Термин «резистор» произошёл от латинского слова resisto — «сопротивляемость». Все резисторы делятся на постоянные и переменные. Последние позволяют изменять своё сопротивление. На схемах и в литературе такая радиодеталь подписывается латинской буквой R. Единицей измерения считается Ом. Графически резистор обозначается в виде прямоугольника с двумя выводами от середины краёв. Кроме номинального сопротивления, он характеризуется рассеиваемой мощностью и классом точности.

По своей сути это пассивный радиоэлемент, преобразующий часть электрической энергии в тепловую. Тем самым он ограничивает ток, линейно преобразовывая его силу в напряжение и наоборот. Главный параметр, описывающий сопротивление, находится согласно закону Ома для участка цепи по следующей формуле: R = U/I, где:

R — электрическое сопротивление, Ом.
U — разность потенциалов приложенная к элементу, В.
I — сила тока, преходящая через резистор, А.

Но тут следует отметить, что этот закон справедлив только для резистивных цепей. То есть для тех, при расчёте которых ёмкостью и индуктивностью пренебрегают. Если же эту формулу применить к реактивным элементам, то для катушки индуктивности сопротивление будет равным нулю, а для конденсатора — бесконечным. Но это верно для постоянного тока и напряжения.

При переменных величинах напряжение на индуктивности не будет равно нулю, как и ток, проходящий через конденсатор. Такие случаи сопротивлением уже не описываются, поскольку оно предполагает постоянные значения тока и напряжения.

Удельный параметр вещества

Чтобы различать понятие и элемент, было введено название удельное электрическое сопротивление. Обозначается оно греческим символом ρ. В Международной системе единиц эта величина измеряется в Омах, умноженных на метр. Зависит она исключительно от свойства материала.

Для расчёта электрического сопротивления однородного вещества используется формула: R = ρ* l/S, где:

l — длина проводника, м;
S — площадь поперечного сечения, м².

Поэтому в физическом смысле удельное сопротивление материала — это величина, обратная удельной проводимости, представляющая собой сопротивление однородного проводника единичной длины и площади поперечного сечения. А значит, она численно равна импедансу участка электрической цепи, выполненному из вещества длиною один метр и площадью поперечного сечения один метр квадратный.

Для каждого вещества удельное сопротивление известно и является справочной величиной. Например, для меди — 0,01724 Ом*мм²/м, алюминия — 0,0262 Ом*мм²/м, висмута — 1,2 Ом*мм²/м, нихром — 1,05 Ом*мм²/м. Эти данные получены при температуре t = 20 °C, так как материалы обладают свойством изменять свою удельную характеристику при изменениях температуры. Так, проводимость металлов увеличивается при снижении температуры, а полупроводников — уменьшается.

Эквивалентная схема

При расчётах сопротивления электрических цепей широко используется понятие «эквивалентная схема замещения». Её назначение — упростить сложную схему до вида, состоящую из минимума элементов. Иными словами, каждый сложный радиоэлемент можно представить в виде соответствующих ему эквивалентных простых радиодеталей: резистор, ёмкость, индуктивность, источники тока и напряжения. Это позволяет не только математически описать любую схему, но и рассчитать её параметры.

При этом обычно радиоэлементы идеализируются, то есть их паразитные параметры не учитываются. Так и для подсчёта сопротивления цепи каждый компонент представляется как идеальный резистор. После чего схема перерисовывается, и в результате на ней остаются только подключённые разными способами друг к другу резисторы.

Существует два вида подключения:

последовательное;
параллельное.

Основными элементами электрической цепи являются узел, ветвь и контур. Узел — это место соединения двух и более ветвей. Ветвь — это последовательный участок цепи между двумя узлами, а контур — любая замкнутая цепь. Последовательное соединение состоит из элементов, при котором все компоненты цепи связаны так, что участок цепи, образованный из них, не имеет ни одного узла. А при параллельном соединении все компоненты электрической цепи контактируют между собой в двух узлах. При этом эти узлы напрямую не связаны.

Расчёт импеданса

Методы вычисления общего сопротивления зависят от способа соединения резисторов. При расчётах общего импеданса за основу берутся законы Кирхгофа.

Так, первый его закон гласит: сумма токов в узле равна нулю. Или, если его перефразировать, значение тока, втекающего в узел, равно сумме токов, вытекающих из этого узла. Второй закон связан с электродвижущей силой, и его формулировка звучит так: сумма разности потенциалов в контуре равна сумме падений разности потенциалов на каждом резисторе в цепи.

При последовательном соединении все элементы располагаются друг за другом без ответвлений. Так как согласно правилу Кирхгофа в любом месте ветви сила тока одинаковая I = I1 = In, то падение напряжения на первом элементе: U1 = I*R1, а на n: Un = I*Rn, где:

In — сила тока, протекающая через резистор, А.
Un — значение падения напряжения на резисторе, В.
Rn — величина сопротивления элемента, Ом.

Общая разность потенциалов равна сумме всех напряжений, поэтому можно записать: U = U1+…+Un = I*(R1+…+Rn) = IRo.

В результате формула для расчёта сопротивления цепи в этом случае будет выглядеть следующим образом:

Ro = R1 +…+ Rn, где:

Ro — общее сопротивление ветви.
R1 — значение импеданса первого элемента.
Rn — величина сопротивления n-го элемента.

Если цепь параллельная то это значит, что на этом участке несколько ветвей расходятся, а после опять соединяются. Получается, что сила тока в каждой ветви будет своя, а величина напряжения одинакова. Поэтому Uo = U1=…= Un, а Io = I1+…+In. Используя закон Ома, можно записать:

Uo/Ro = U1/R1+…+Un/Rn, или

1/Ro = 1/R1+…1/Rn.

В итоге эквивалентное сопротивление при параллельном соединении рассчитывается как произведение значений резисторов, делённое на сумму их произведений. Для двух резисторов формулу для нахождения общего сопротивления можно записать в виде: Ro = (R1*R2) / (R1+R2).

Браузерный онлайн-калькулятор

Если элементов в цепи немного, то, упрощая схему, довольно легко посчитать, используя формулы для параллельного и последовательного включения резисторов, общий импеданс цепи. Но если в схеме много элементов, да ещё она такая, что содержит и то, и другое соединение (комбинированная), проще воспользоваться браузерными онлайн-калькуляторами.

В их основе используются всё те же формулы для расчёта эквивалентного резистора, но все вычисления происходят автоматически. Существует огромное количество предложений таких калькуляторов. Но при этом все они работают одинаково. Онлайн-расчёт представляет собой программный код, в котором заложен алгоритм вычисления. Потребителю необходимо только в специальных ячейках указать, какой вид соединения используется, сколько элементов в контуре и сопротивления резисторов. Далее надо нажать кнопку «Рассчитать» и через считанные секунды получить ответ.

Необходимо отметить, что, если даже это в программе не указано, все значения вводятся только в Международной системе единиц, сила тока — ампер, напряжение — вольт, сопротивление — Ом. Тогда и ответ получится в Омах.

Бонусом является и то, что многие такие программы сразу рассчитывают и мощность элемента. Для этого используется формула: P = U²/Ro = I²*Ro, Вт.

Практическое применение

Чаще всего на практике расчёт общего сопротивления цепи выполняют для того, чтобы узнать потребляемую мощность той или иной схемы. При этом, зная общее сопротивление, можно найти и такие важные параметры цепи, как ток и напряжение. Поэтому и рисуют эквивалентную схему электрической цепи. Простые цепи состоят только из последовательных или параллельных участков, но чаще встречаются комбинированные соединения.

Перед тем как приступить к расчёту эквивалентного сопротивления, вся электрическая цепь разделяется на простые контуры. Как только импеданс каждого такого контура будет подсчитан, схема перерисовывается, но вместо контуров рисуется уже резистор. Затем всё повторяется, и это происходит до тех пор, пока не останется один элемент.

Простое соединение

Пусть будет дана схема, состоящая из трёх резисторов, включённых последовательно. При этом сопротивление R1и R2 одинаковое и равно 57 Ом, а сопротивление R3 составляет один килоОм. Для расчёта общего сопротивления цепи сначала понадобится привести значение R3 согласно Международной системе единиц.

R3 = 1 кОм = 1000 Ом.

Так как соединение последовательное, используется формула: Ro = R1+R2+R3. Подставив известные значения, рассчитывается эквивалентное значение: Ro = 57+57+1000 = 1114 Ом.

Если же те же самые резисторы будут расположены параллельно друг другу, то для расчёта общего сопротивления уже используется другое выражение:

1/Ro = 1/R1 + 1/R2 +1/R3.

Ro = R1*R2*R3 / (R1*R2+R2*R3+R1*R3).

Подставив исходные данные в эту формулу, получим:

Ro = 57*57*1000/ (57*57 +57*1000+ 57*1000) = 3249000/117249 = 27,7 Ом.

Комбинированный контур

Необходимо вычислить мощность и эквивалентное сопротивление смешанной цепи, состоящей из четырёх резисторов. Резистор R1 =R2 =5 Ом, R3= 10 Ом, R4 =3 Ом. На схему подаётся питание пять вольт.

Первоначально понадобится упростить схему. Сопротивления R3 и R4 включены относительно друг друга параллельно. Поэтому находится их объединённое сопротивление:

Rp = (R3*R4)/(R3+R4).

Rp = (10*3)/ (10+3) = 2,3 Ом.

Теперь схему можно перерисовать в виде трёх последовательно включённых резисторов и найти общее сопротивление путём сложения их величин:

Ro = R1+R2+Rp = 5+5+2,3 = 12,3 Ом.

Зная эквивалентное сопротивление, используя закон Ома, несложно вычислить силу тока в цепи и мощность эквивалентного резистора:

I = U/R = 5/2,3 = 2,2 A.

P = I*U = 2,2*5= 11 Вт.

Таким образом, путём постепенного упрощения схемы можно свести цепь из последовательно и параллельно соединённых резисторов к одному элементу. А затем рассчитать его сопротивление и требуемую мощность.

Общее сопротивление электрической цепи, чему оно равно и как найти по формуле.

Как известно во всем нужна своя мера, которая позволяет делать точные системы, устройства, механизмы, схемы. Мера множественная, имеет свои конкретные величины. В сфере электротехники основными величинами являются напряжение, ток, сопротивление, мощность, частота (для переменного и импульсного тока). Величины между собой связаны определенными формулами. Самой важной формулой, наиболее используемой электриками, электронщиками является закон Ома ( I = U/R, то есть — сила тока равна напряжению деленному на сопротивление). Зная любые две величины из этой формулы всегда можно найти третью.

От сопротивления электрической цепи зависит силы тока при наличии определенного напряжения. Если меняется сопротивление в цепях схемы, то и меняться режимы ее работы в отдельных ее участках или во всей цепи. Знание величины сопротивления могут помочь выявить неисправность, узнать (вычислить из формулы) другие электрические величины в схеме, зависящие от этого сопротивления.

Теперь давайте посмотрим от чего зависит общее сопротивление электрической цепи. Общее — это сумма частных. Любая электрическая цепь и схема содержит в себе электрические компоненты, которые обладают внутренним сопротивлением. Даже обычный конденсатор (две пластины проводника, разделенные диэлектриком, что позволяет накапливать электрический заряд между этими пластинами, не пропуская постоянный ток), который, казалось бы, по сути своей его не должен иметь (точнее оно бесконечно большое) обладает реактивным сопротивлением.

Самая простая электрическая цепь состоит из источника питания и нагрузки. К примеру это будет обычная батарейка и маленькая лампочка накаливания. И батарейка и лампочка имеют свои сопротивления, которые суммируются, что определяет силу тока, текущему по этой простейшей цепи (при определенной величине напряжения). Допустим к нашей цепи мы добавим еще один элемент нагрузки (вторую такую же лампочку). Ее можно подключить к этой простейшей цепи двумя способами либо параллельно первой лампочки, либо же последовательно ей

При последовательном подключении сопротивление будет суммироваться:

При параллельном подключении общее сопротивление можно найти по таким формулам:

То есть, большинство схем будут иметь в себе либо параллельное подключение сопротивлений, либо последовательное или же смешанное. В случае сложной электрической цепи определение общего электрического сопротивления происходит по частям (группам), состоящим, опять же, из параллельных и последовательных подключений элементов, обладающими сопротивлением. Правильнее начинать с той части цепи, схемы, которая имеет наибольшую удаленность от двух конечных выводов, рассматриваемых как контакты общего сопротивления. На рисунке ниже приведен пример последовательности вычисления общего сопротивления сложной цепи, схемы.

Но ведь существуют электрические цепи, в которых общее сопротивление может постоянно меняться, к примеру схема стабилизированного регулятора частоты вращения постоянного электродвигателя, подключенная к самому двигателю. При изменении нагрузки на валу двигателя будет меняться его внутреннее сопротивление, следовательно меняться будет и режимы работы схемы (поддерживающая нужную частоту вращения вала). В таких цепях электрическое сопротивление является динамическим, изменяющемся. Можно лишь рассчитать усредненное сопротивление, которое не будет абсолютно точным.

Помимо этого, как было подмечено ранее, существует еще реактивное сопротивление, которое бывает у индуктивных и емкостных элементов цепи. Оно явно себя проявляет в схемах, что работают с переменным, импульсным током. Если в цепях постоянного тока конденсатор (стоящий последовательно) не будет проводить через себя ток, то в цепи переменного тока будет все иначе. Причем его реактивное сопротивление будет зависеть от частоты (при одной и той же емкости). Вот формулы для нахождения реактивного емкостного и индуктивного сопротивления:

P.S. общее сопротивление можно находить и через использование закона Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжение деленное на силу тока. Следовательно, берем мультиметр, измеряем ток и напряжение в том месте цепи, где хотим узнать сопротивление. Воспользовавшись формулой Ома находим (определяем) электрическое сопротивление нужного участка цепи. Напомню, что при использовании закона ома нужно применять основные единицы измерения — ток в амперах, напряжение в вольтах, а сопротивление в омах.

Физическая формула расчета (определения) эквивалентного сопротивления в цепи

Если электрическая цепь содержит несколько резисторов, то для подсчёта её основных параметров (силы тока, напряжения, мощности) удобно все резистивные устройства заменить на одно эквивалентное сопротивление цепи. Только для него должно выполняться следующее требование: его сопротивление должно быть равным суммарному значению сопротивлений всех элементов, то есть показания амперметра и вольтметра в обычной схеме и в преобразованной не должны измениться. Такой подход к решению задач называется методом свёртывания цепи.

Метод свёртывания цепи

Внимание! Расчёт эквивалентного (общего или суммарного) сопротивления в случае последовательного или параллельного подключения выполняется по разным формулам.

Последовательное соединение элементов

В случае последовательного подключения все приборы соединяются последовательно друг с другом, а собранная цепь не имеет разветвлений.

При таком подключении сила тока, проходящая через каждый резистор, будет одинаковая, а общее падение напряжения складывается из суммарных падений напряжения на каждом из приборов.

Последовательное подключение приборов

Чтобы определить суммарное значение в этом случае, воспользуемся законом Ома, который записывается следующим образом:

I = U/R.

Из вышестоящего выражения получаем значение R:

R = U/I (1).

Поскольку при последовательном соединении:

I = I1 = I2 =…= IN (2),
U = U1 + U2 +…+ UN (3),

формула для расчёта эквивалентного сопротивления (Rобщ или Rэкв) из (1) – (3) будет иметь вид:

Rэкв = (U1 + U2 + …+ UN)/I,
Rэкв = R1 + R2 + … + RN (4).

Таким образом, если имеется N последовательно соединённых одинаковых элементов, то их можно заменить на одно устройство, у которого:

Rобщ = N·R (5).

Параллельное соединение

При таком подключении входы от всех устройств соединены в одной точке, выходы – в другой точке. Эти точки в физике и электротехнике называются узлами. На электрических схемах узлы представляют собой места разветвления проводников и обозначаются точками.

Параллельное соединение

Расчет эквивалентного сопротивления также выполняем с помощью закона Ома.

В этом случае общее значение силы тока складывается из суммы сил токов, протекающих по каждой ветви, а величина падения напряжения для каждого устройства и общее напряжение одинаковые.

Если имеются N резистивных устройств, подключенных таким образом, то:

I = I1 + I2 + … + IN (6),

U = U1 = U2 = … = UN (7).

Из выражений (1), (6) и (7) имеем:

Rобщ = U/(I1 + I2 + …+ IN),
1/Rэкв = 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/RN (8).

Если имеется N одинаковых резисторов, имеющих подключение данного типа, то формула (8) преобразуется следующим образом:

Rобщ = R · R / N·R = R / N (9).

Если соединены несколько катушек индуктивности, то их суммарное индуктивное сопротивление рассчитывается так же, как и для резисторов.

Расчёт при смешанном соединении устройств

В случае смешанного подключения присутствуют участки с последовательным и параллельным подключениями элементов.

При решении задачи используют метод сворачивания цепи (метод эквивалентных преобразований). Его используют для вычисления параметров в том случае, если есть один источник энергии.

Предположим, задана следующая задача. Электрическая схема (см. рис. ниже) состоит из 7 резисторов. Рассчитайте токи на всех резисторах, если имеются следующие исходные данные:

R1 = 1Ом,
R2 = 2Ом,
R3 = 3Ом,
R4 = 6Ом,
R5 = 9Ом,
R6 = 18Ом,
R7 = 2,8Ом,
U = 32В.

Электрическая схема

Из закона Ома имеем:

I = U/R,

где R – суммарное сопротивление всех приборов.

Его будем находить, воспользовавшись методом сворачивания цепи.

Элементы R2 и R3 подключены параллельно, поэтому их можно заменить на R2,3, величину которого можно рассчитать по формуле:

R2,3= R2·R3 / (R2+R3).

R4, R5 и R6 также включены параллельно, и их можно заменить на R4,5,6, которое вычисляется следующим образом:

1/R4,5,6 = 1/R4+1/R5+1/R6.

Таким образом, схему, изображённую на картинке выше, можно заменить на эквивалентную, в которой вместо резисторов R2, R3 и R4, R5, R6 используются R2,3 и R4,5,6.

Эквивалентная схема

Согласно картинке выше, в результате преобразований получаем последовательное соединение резисторов R1, R2,3, R4,5,6 и R7.

Rобщ может быть найдено по формуле:

Rобщ = R1 + R2,3 + R4,5,6 + R7.

Подставляем числовые значения и рассчитываем R для определённых участков:

R2.3 = 2Ом·3Ом / (2Ом + 3Ом) = 1,2Ом,
1/R4,5,6 = 1/6Ом + 1/9Ом + 1/18Ом = 1/3Ом,
R4,5,6 = 3Ом,
Rэкв = 1Ом + 1,2Ом + 3Ом + 2,8Ом= 8Ом.

Теперь, после того, как нашли Rэкв, можно вычислять значение I:

I = 32В / 8Ом = 4А.

После того, как мы получили величину общего тока, можно вычислить силу тока, протекающую на каждом участке.

Поскольку R1, R2,3, R4,5,6 и R7 соединены последовательно, то:

I1 = I2,3 = I4,5,6 = I7 = I = 4А.

На участке R2,3 напряжение находим по формуле:

U2,3 = I2,3·R2,3,
U2,3 = 4А·1,2Ом = 4,8В.

Поскольку R2 и R3 подключены параллельно, то U2,3 = U2 = U3, следовательно:

I2 = U2 / R2,
I2 = 4,8В / 2Ом = 2,4А,
I3 = U3 / R3,
I3 = 4,8В / 3Ом = 1,6А.

Проверяем правильность решения:

I2,3 = I2 + I3,
I2,3 = 2,4А + 1,6А = 4А.

На участке R4,5,б напряжение также находим, исходя из закона Ома:

U4,5,6 = I4,5,6·R4,5,6,
U4,5,6 = 4А·3Ом = 12В.

Так как R4, R5, Rб подключены параллельно друг к другу, то:

U4,5,6 = U4 = U5 = U6 = 12В.

Вычисляем I4, I5, I6:

I4 = U4 / R4,
I4 = 12В / 6Ом = 2А,
I5 = U5 / R5,
I5 = 12В / 9Ом » 1,3А,
I6 = U6 / R6,
I5 = 12В / 18Ом » 0,7А.

Проверяем правильность решения:

I4,5,6 = 2А + 1,3А + 0,7А = 4А.

Чтобы автоматизировать выполнение расчётов эквивалентных значений для различных участков цепи, можно воспользоваться сервисами сети Интернет, которые предлагают на их сайтах выполнить онлайн вычисления нужных электрических характеристик. Сервис обычно имеет встроенную специальную программу – калькулятор, которая помогает быстро выполнить расчет сопротивления цепи любой сложности.

Таким образом, использование метода эквивалентных преобразований при расчёте смешанных соединений различных устройств позволяет упростить и ускорить выполнение вычислений основных электрических параметров.

Видео

Оцените статью:

Онлайн расчет сопротивления конденсатора Xc и индуктивности Xl переменному току | hardware

Удобные методы онлайн-расчета сопротивления емкости C и индуктивности L переменному току с частотой F.

[Xc — сопротивление конденсатора переменному току]

Формула для расчета: Xc = 1/(2*pi*F*C), где Xc — сопротивление конденсатора переменному току в Омах, F — частота в Герцах, C — емкость в Фарадах. В таблице ниже расчет ведется по той же формуле, но в более удобных единицах — Гц, мкФ, Ом. В качестве исходных параметров можно использовать числа с плавающей запятой (запятая указывается в виде точки).

[Xl — сопротивление индуктивности переменному току]

Формула для расчета: Xl = 2*pi*F*L, где Xl — сопротивление индуктивности переменному току в Омах, F — частота в Герцах, L — индуктивность в Генри. В таблице ниже расчет ведется по той же формуле, но в более удобных единицах — Гц, мкГн, Ом. В качестве исходных параметров можно использовать числа с плавающей запятой (запятая указывается в виде точки).

[Общие замечания по использованию калькуляторов]

1. 1 микрофарад (мкф) = 1000000 пикофарад (пФ). 1 фарад (Ф) = 1000000 микрофарад (мкФ) = 10¹² пикофарад (пФ).

2. Десятичные значения с точкой нужно вводить с точкой, а не с запятой, иначе скрипт будет выдавать «infinity». Например, емкость 50 пФ следует ввести как 0.00005.

[Ссылки]

1. Микрофарад, Электрическая ёмкость site:convertworld.com. Очень удобный калькулятор для преобразования физических величин.
2. Расчёт резонансной частоты колебательного контура.
3. Расчет начальной магнитной проницаемости ферритовых колец по пробной обмотке.
4. Расчет дросселей на резисторах МЛТ.

Калькулятор расчета спирали из нихрома и фехраля для нагревателей :: информационная статья компании Полимернагрев

Электронагреватели могут производиться с нагревательными спиралями из различных материалов, но наиболее популярными все же являются нихром и фехраль. Нихром — это сплав никеля и хрома, а фехраль – сплав железа, хрома и алюминия. Они имеет высокую коррозионную стойкость и температуру плавления, поэтому и используется в электрических приборах и нагревателях.

Данная статья поможет вам разобраться в расчетах параметров греющих спиралей, а простые и удобные калькуляторы сделают быстрый подсчет нужной длины проволоки и переведут длину в вес и обратно. Воспользуйтесь этими онлайн-калькуляторами нихромовой проволоки, чтобы рассчитать сопротивление, площадь сечения, ток и длину нихромовой и фехралевой проволоки, просто указав мощность и напряжение.

Расчет длины спирали

Расчет веса и длины

Расчет спирали из нихрома и фехраля

Существует несколько способов расчета греющих спиралей, рассмотрим для начала более простой метод, учитывающий только сопротивление материала, а потом включим в расчет еще и изменение сопротивления под воздействием темепературы.

Способ расчета спирали по сопротивлению материала

В данном способе все довольно просто. Нам нужны первоначальные данные, на основе которых мы будем проводить вычисления. Они включают в себя:

Мощность нагревательного элемента, который хотите получить
Напряжение, при котором спираль будет работать
Диаметр и тип проволоки, который имеется в наличии

Предположим, у нас имеется электроприбор, который должен работать с мощностью 12 Вт под напряжением 24 В. При этом мы используем проволоку из нихрома с сечением 0,2 мм.

Для вычислений нам потребуется самая элементарная формула из общеобразовательного курса физики:

Мощность (Р) = Напряжение (U) * Сила тока (I)

Отсюда

І = Р: U = 12 : 24 = 0,5 А

Теперь воспользуемся законом Ома для определения сопротивления:

Сопротивление (R ) = Напряжение (U) * Сила тока (I) = 24/0,5 = 48 Ом

Теперь нам нужна формула для определения длины проводника:

Длина (L) = Площадь сечения (S) * Сопротивление (R) / Плотность материала (ρ)

Как же узнать сопротивление нихромовой проволоки? Помочь в решении данной задачи нам помогут таблицы плотности материалов или формулы для вычисления значения. Итак, если у нас проволока имеет диаметр 0,2, значит площадь сечения по формуле будет 0,0314 мм2, сопротивление смотрим по таблице и получаем длину проволоки 1,3 м.

Но это все чисто теоретически, ведь мы не знаем, сможет ли выдержать проволока данного диаметра такой ток. Посмотрим таблицу, в ней указаны максимальные значения тока для проволоки определенного диаметра. В нашем случае это 0,65, значит наше значение 0,5 лежит в допустимых пределах.

Также не забывайте учесть среду, в которой будет работать нагреватель. Если вы греете жидкость, можно смело увеличивать силу тока вдвое, а если замкнутое пространство – наоборот, уменьшать.

Способ расчета спирали по температуре

Тот, способ, который мы описывали выше, является не очень точным по той причине, что нами не было взято в расчет изменение сопротивления резистивной проволоки при росте температуры. Поэтому его можно применять только для не слишком высоких температур до 200-250 градусов. Для высокотемпературных печей данный расчет будет совсем неточным, поэтому рассмотрим второй метод.

Возьмем муфельную печь отжига и определим объем камеры и нужную мощность. Помогут с вычислениями нам такие два правила.

Если объем печи меньше 50 литров, то подбираем мощность 100 Вт на литр
Если же объем печи больше 100 литров, мощность рассчитывается как 50-70 Вт на литр

Допустим, наша печь отжига имеет объем 50 литров, мощность тогда будет 5 кВт. Если напряжение в сети должно быть стандартные 220 В, то сила тока и сопротивление будет равны:

І = 5000:220 = 22,7 А

R = 220:22,7 = 9,7 Ом

Подключение звездой при напряжении 380 В потребует деления мощности на 3 фазы, тогда наша мощность для одной фазы будет равна 5кВт / 3 = 1,66 кВт

Подключение звездой предполагает, что на каждую из фаз будет подаваться напряжение питания 220 В, следовательно значения сопротивления и силы тока будет такими:

І = 1660/220 = 7,54 А

R = 220/7,54 = 29,1 Ом

Второй тип подключения ТЭНов для напряжения в 380 В «треугольник» предполагает подачу линейного напряжения в 380 В, поэтому мы получим:

І = 1660/380 = 4,36 А

R = 380/4,36 = 87,1 Ом

При помощи ниже указанных таблиц мы можем найти удельную поверхностную мощность нагревательного элемента и вычислить на его основе длину проволоки.

Поверхностная мощность = βэф*α(коэффициент эффективности)

В итоге, чтобы наша печь нагрелась до 1000 С, нагревательный элемент должен производить температуру в 1100 градусов. Возьмем таблицы и выберем соответствующие значения. Тогда получим:

Поверхностная мощность (Вдоп)=4,3∙0,2=0,86Вт/см2=8600 Вт/м2
Диаметр определяется по формуле d=³√((4*Rt*P²)/(π²*U²*В_доп))

Rt — удельное сопротивление материала при нужной температуре берем из таблицы

Если наша спираль изготовлена из нихрома марки Х80Н20, Rt будет равняться 1,025. Значит Рт=1,13 * 10⁶* 1,025 = 1,15 * 10⁶ Ом на мм

При подключении типа «звезда»: диаметр равен 1,23 мм, длина = 42 м

Если же мы проверим результат по упрощенной формуле L=R/(p*k)

Получим 29,1/(0,82*1,033)= 34 м

Из этого мы видим, что не учитывая температуру мы получаем совсем другое значение длины проволоки и более правильным является выбор второго метода.

Итоги

Онлайн калькулятор для расчета спирали поможет вам с быстрыми предварительными расчетами, но для точного учета всех особенностей даже второго метода расчета с учетом температуры может быть не достаточно. На практике существует еще очень много факторов, которые нужно взять во внимание при расчете параметров нагревателя.

Если вам нужна помощь с расчетами нагревателей – обращайтесь к нам. Наши специалисты имеют огромный опыт в проектировании нагревательных элементов для различного промышленного оборудования. Мы поможем с расчетами оптимальных параметров нагревательных элементов для вашего оборудования и можем изготовить любой тип нагревателей для Вас.

Как рассчитать сопротивление провода

Сопротивление провода показывает то, насколько он препятствует прохождению электрического тока. Измерьте егопри помощи тестера, переключенного в режим работы омметра. Если такой возможности нет, можно рассчитать его разными способами.Вам понадобится

Измерьте сопротивление провода. Для этого к его концам присоедините тестер, включенный в режим работы омметра. На экране прибора появится электрическое сопротивление провода в Омах или кратных им величинах, в зависимости от настроек прибора. Провод при этом должен быть отключен от источника тока.

Рассчитайте сопротивление при помощи тестера, который работает в режиме амперметра и вольтметра. Если провод является участком электрической цепи, подключите ее к источнику тока. К концам провода параллельно присоедините тестер, включенный в режим работы вольтметра. Измерьте падение напряжения на проводе в вольтах.

Переключите тестер в режим работы амперметра и включите его в цепь последовательно. Получите значение силы тока в цепи в амперах. Используя соотношение, полученное из закона Ома, найдите электрическое сопротивление проводника. Для этого поделите значение напряжения U на силу тока I, R=U/I.

Пример. Измерение показало, что при падении напряжения на проводнике 24 В, сила тока в нем составляет 1,2 А. Определите его сопротивление. Найдите отношение напряжения к силе тока R=24/1,2=20 Ом.

Найдите сопротивление провода, не подключая его к источнику тока. Узнайте, из какого материала сделан провод. В специализированной таблице найдите удельное сопротивление этого материала в Ом∙мм2/м.

Рассчитайте сечение провода, если оно не указано изначально. Для этого очистьте его от изоляции, если он изолирован, и измерьте диаметр токопроводящей жилы в мм. Определите ее радиус, поделив диаметр на число 2. Определите сечение провода, умножив число π≈3,14 на квадрат радиуса жилы.

С помощью линейки или рулетки измерьте длину провода в метрах. Рассчитайте сопротивление провода, умножив удельное сопротивление материала ρ на длину проводника l. Поделите результат на его сечение S, R=ρ∙l/S.

Пример. Найдите сопротивление медного провода диаметром 0,4 мм длиной 100 м. Удельное сопротивление меди равно 0,0175 Ом∙мм2/м. Радиус провода равен 0,4/2=0,2 мм. Сечение S=3,14∙0,2²=0,1256 мм². Рассчитайте сопротивление по формуле R=0,0175∙100/0,1256≈14 Ом.

Как рассчитать сопротивление для намотки спирали электронки

Каждый парильщик встречается с заменой нагревательного элемента. Сделать намотку можно собственными руками, а можно приобрести уже готовый. По правде говоря, они не имеют таких достоинств, которыми есть у изделия собственного производства.

С самостоятельно намотанной спиралью можно обеспечить себе:

сопротивление, совершенно отличающееся от заводского. К примеру, у клиров показатель достигает 1,5 Ома. Для изменения значения надо или новая спираль, или иную собственного происхождения;
различные варианты ощущении от процесса парения. Профессиональный парильщик, самостоятельно создавший койл, может регулировать температуру пара и трот хит;
экономию на обслуживание ЭС. Собственные изделия намного дешевле, потому как стоимость расходников ниже, чем ценник на готовую продукцию.

Для этих целей необходимо приобрести атомайзеры.

Материалы для намотки

Чтобы намотать, понадобятся проволока и наполнитель. Первая необходима для создания нагревательного элемента, а второй нужен для фитиля. Они могут быть заменены на другие. Для койла необходима сталь, сопротивление которой отвечает заданным значениям. В ЭС применяются металлы следующих видов:

Нихром. Можно приобрести по низкой стоимости;
Кантал (фехраль). Дешевле, чем нихром. Однако срок службы такой же маленький;
Нержавеющая сталь. Непопулярен из-за неудобства при создании намотки спирали, недорогой;
Никель. Дорогостоящий материал, предназначен для девайсов с температурным контролем;
Титан. Аналогично никелю дорогая, но нетоксичная проволока.

Чтобы изготовить фитиль, подойдут такие материалы: кремнеземный шнур. Используется нечасто из-за плохой проводимости жижи и быстрой загрязняемости. Вата — популярный материал для изготовления фитиля. Японский хлопок — дорогой, однако, отличного качества без передачи посторонних привкусов.

Расчет сопротивления атомайзера

Сопротивление – главная характеристика, на которую влияют значения длины, толщины, показатель исходника. Наматывая собственноручно, помните, что большая толщина спирали и число ее витков увеличивает площадь нагрева.

Учитывайте это в выборе мода. Если нагревательный элемент будет достаточно толстой, то он может не уместиться в ЭС или не нагреться до нужной температуры. Расчет намотки простой, если вспомнить закон Ома: R=U/I.

Где R – показатель сопротивления, U – значение напряжения и I – сила тока. Следует учесть длину, число витков и пр. К тому же, при маломощных модах низких чисел добиться будет невозможно. Титан и никель – исключение. Однако эти материалы в итоге выводят из строя весь мод.

Есть специальные калькуляторы, учитывающие показатели в виде:

типа провода;
числа проводов и спиралей;
диаметра провода и витка;
расстояния между отдельными витками и др.

Таким образом, калькулятор рассчитает витки, которые надо сделать для достижения заданных значений.

Расчет общего сопротивления — Физика средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права. Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Сопротивление, эквивалентное

: что это такое и как его найти

Что такое эквивалентное сопротивление?

Эквивалентное сопротивление определяется как точка, в которой общее сопротивление измеряется в параллельной или последовательной цепи (либо во всей цепи, либо в ее части).Эквивалентное сопротивление определяется между двумя терминалами или узлами сети. Эквивалентное сопротивление может показаться сложным, но это просто технический способ сказать «полное сопротивление».

В эквивалентном сопротивлении сети один резистор может заменить всю сеть, так что для конкретного приложенного напряжения и / или эквивалентного тока можно получить аналогичный тому, который используется в качестве сети.

Если в цепи более одного компонента, должен быть способ рассчитать полное эффективное сопротивление всей цепи или только одной части цепи.

Прежде чем мы обсудим, что такое равное сопротивление, мы можем описать сопротивление. Сопротивление — это мера того, насколько устройство или материал могут противостоять движению электричества через них. Это обратно пропорционально току, более высокое сопротивление означает меньший ток; уменьшенное сопротивление означает более высокий ток.

Как найти эквивалентное сопротивление

Эквивалентное сопротивление представляет собой суммарное действие всех резисторов в цепи. Эквивалентное сопротивление можно измерить в последовательной или параллельной цепи.

Резистор состоит из двух переходов, по которым ток проходит через него и через него. Это пассивные устройства, использующие электричество. Чтобы улучшить общее сопротивление, резисторы должны быть подключены последовательно, а резисторы должны быть подключены параллельно, чтобы уменьшить сопротивление.

Параллельная цепь с эквивалентным сопротивлением

Параллельная цепь — это цепь, в которой элементы подключены к разным ветвям. В параллельной цепи падение напряжения одинаково для каждой параллельной ветви.Суммарный ток в каждой ветви равен току вне ветвей.

Эквивалентное сопротивление цепи — это величина сопротивления, которая потребуется одному резистору для выравнивания общего эффекта набора резисторов, присутствующих в цепи. Для параллельных цепей эквивалентное сопротивление параллельной цепи задается как

, где, и — значения сопротивления отдельных резисторов, подключенных параллельно.

Общая величина тока часто обратно пропорциональна уровню совокупного сопротивления.Существует прямая зависимость между сопротивлением отдельных резисторов и общим сопротивлением набора сопротивлений.

Если все конечные точки резисторов подключены к обоим конечным точкам источника питания, то резисторы подключены параллельно, и их эквивалентное сопротивление уменьшается между их конечными точками. Ток в параллельной цепи может протекать в нескольких направлениях.

Чтобы исследовать эту взаимосвязь, давайте начнем с простейшего случая, когда два резистора расположены в параллельных ветвях, каждый из которых имеет то же значение сопротивления, что и 4.Поскольку схема обеспечивает два эквивалентных пути для переноса заряда, только половина заряда может пройти через ответвление.

Хотя каждая ветвь дает 4 сопротивления любому заряду, протекающему через нее, только половина всего заряда, протекающего по цепи, может встретить 4 сопротивления этой ветви. Таким образом, наличие двух параллельно включенных резисторов 4 будет равняться одному резистору 2 в цепи. Это концепция эквивалентного сопротивления в параллельной цепи.

Последовательная цепь эквивалентного сопротивления

Если все компоненты соединены последовательно, цепь называется последовательной схемой. В последовательной цепи каждый блок подключен таким образом, что существует только один путь, по которому заряд может проходить через внешнюю цепь. Каждый заряд, проходящий через контур внешней цепи, будет проходить через каждый резистор последовательно. В последовательной цепи ток течет только по одному пути.

Заряды перетекают вместе по внешнему контуру со скоростью, которая везде одинакова.В одном месте течение не сильнее, а в другом — слабее. И наоборот, точное количество тока зависит от общего сопротивления. Существует прямая зависимость между сопротивлением отдельных резисторов и общим сопротивлением всех резисторов, присутствующих в цепи.

Например, когда два резистора 6 Ом соединены последовательно, это будет эквивалентно наличию в цепи одного резистора 12 Ом. Это концепция эквивалентного сопротивления в последовательной цепи.

Для последовательных цепей эквивалентное сопротивление последовательной цепи задается как

Если конечная точка одного резистора линейно соединена с конечной точкой соседнего резистора и свободным концом одного резистора и свободным концом другого. резисторы подключаются к источнику питания.Затем два резистора подключаются последовательно, и их равное сопротивление увеличивается между их конечными точками.

Примеры эквивалентного сопротивления

Для показанной комбинации резисторов найдите эквивалентное сопротивление между точками A и B.

Пример 1

Каково эквивалентное сопротивление для приведенной ниже схемы между точками A и B?

Два резистора и с номиналом включены последовательно. Таким образом, их эквивалентное значение сопротивления будет

, и они будут параллельны.Эквивалентное сопротивление цепи.

Пример 2

Для приведенной ниже схемы вычислите эквивалентное сопротивление между конечными точками A и B

Выражение эквивалентного сопротивления резистора, подключенного последовательно, дается следующим образом.

Какая цепь имеет наименьшее эквивалентное сопротивление

Пример 1

Из приведенных ниже схем определите схему с наименьшим эквивалентным сопротивлением.Опция A Опция B Опция C

Опция D

Первая приведенная схема — это последовательная цепь. Таким образом, эквивалентное сопротивление задается как

Вторая дана — это параллельная цепь. Таким образом, эквивалентное сопротивление задается как

Вторая заданная величина также является параллельной схемой. Таким образом, эквивалентное сопротивление определяется как

Четвертое значение — это последовательная цепь. Таким образом, эквивалентное сопротивление задается как

Итак, из приведенного выше расчета видно, что третий вариант имеет наименьшее значение эквивалентного сопротивления.

Сложные проблемы эквивалентного сопротивления

Пример 1

Найдите эквивалентное сопротивление данной цепи.

Чтобы получить эквивалентное сопротивление, мы объединяем резисторы последовательно и параллельно. Вот и идут параллельно. Таким образом, эквивалентное сопротивление определяется как

. Кроме того, резисторы и включены последовательно. Следовательно, эквивалентное сопротивление будет указано как:

После уменьшения, мы теперь заметили, и они включены последовательно, поэтому эквивалентное сопротивление

Этот резистор теперь включен параллельно резистору.Таким образом, их эквивалентное сопротивление будет равно

. Теперь, заменив указанную выше схему на соответствующие значения, три резистора будут включены последовательно. Итак, окончательное эквивалентное сопротивление определяется как

Пример 2

Какое эквивалентное сопротивление между точками A и B?

Чтобы найти ток через батарею, нам нужно найти эквивалентное сопротивление цепи. Полный ток I делится на и. Ток проходит через два резистора, поскольку они соединены последовательно и имеют одинаковый ток.Ток проходит и через резисторы, так как они имеют одинаковый ток.

Нам нужно найти ток, сначала вычислив ток I, который проходит через батарею.

Видим, что и резисторы включены последовательно. Заменим их эквивалентным резистором с сопротивлением

Два резистора соединены последовательно. Заменим их эквивалентным сопротивлением

Теперь у нас есть два резистора, подключенных параллельно.Мы можем заменить резистор на эквивалентный.

Наконец, у нас есть два резистора, соединенных последовательно. Эквивалентное сопротивление этих двух резисторов составляет

. Теперь мы можем найти ток I через аккумулятор. Это,

Этот ток делится между двумя токами и. Итак, общий ток

(1)

Второе уравнение, которое связывает токи, — это условие, при котором напряжение на резисторе равно напряжению на резисторе.

(2)

Из приведенных выше уравнений ((1) и (2) находится ток.

Затем мы подставляем это соотношение в уравнение (2),

Итак, теперь ток I_1 задается как

10.4 Оценка внутреннего сопротивления в цепях | Электрические цепи

Рабочий пример 7: Внутреннее сопротивление в цепи с последовательными резисторами

Для следующей схемы рассчитайте:

разности потенциалов \ (V_ \ text {1} \), \ (V_ \ text {2} \) и \ (V_ \ text {3} \) на резисторах \ (R_ \ text {1} \), \ (R_ \ text {2} \) и \ (R_ \ text {3} \)
.
сопротивление \ (R_ \ text {3} \).
сопротивление \ (R_ \ text {3} \).

Если внутреннее сопротивление равно \ (\ text {0,1} \) \ (\ text {Ω} \), какова ЭДС батареи и какая мощность рассеивается внутренним сопротивлением аккумулятора?

Примечание

Это вопрос, очень похожий на тот, что вы видели ранее.Это необходимо для того, чтобы выделить Дело в том, что подход к внутреннему сопротивлению строится на том же принципы, с которыми вы уже работали.

Определите, как подойти к проблеме

Нам дана разность потенциалов на ячейке и ток в цепи, а также сопротивления двух из трех резисторов. Мы можем использовать закон Ома для вычисления разности потенциалов на известные резисторы.Поскольку резисторы включены в последовательную цепь, разность потенциалов равна \ (V = V_ \ text {1} + V_ \ text {2} + V_ \ text {3} \), и мы можем вычислить \ (V_ \ text {3} \). Теперь мы можем использовать эту информацию чтобы найти разность потенциалов на неизвестном резисторе \ (R_ \ text {3} \).

Вычислить разность потенциалов на \ (R_ \ text {1} \)

Используя закон Ома: \ begin {align *} R_ \ text {1} & = \ frac {V_ \ text {1}} {I} \\ I \ cdot R_ \ text {1} & = I \ cdot \ frac {V_ \ text {1}} {I} \\ V_ \ text {1} & = {I} \ cdot {R_ \ text {1}} \\ & = 2 \ cdot 1 \\ V_ \ текст {1} & = \ текст {2} \ текст {V} \ end {align *}

Вычислить разность потенциалов на \ (R_ \ text {2} \)

Снова используя закон Ома: \ begin {align *} R_ \ text {2} & = \ frac {V_ \ text {2}} {I} \\ I \ cdot R_ \ text {2} & = I \ cdot \ frac {V_ \ text {2}} {I} \\ V_ \ text {2} & = {I} \ cdot {R_ \ text {2}} \\ & = 2 \ cdot 3 \\ V_ \ текст {2} & = \ текст {6} \ текст {V} \ end {align *}

Вычислить разность потенциалов на \ (R_ \ text {3} \)

Так как разность потенциалов на всех резисторах вместе взятых должна быть такой же, как разницу между ячейкой в последовательной цепи, мы можем найти \ (V_ \ text {3} \), используя: \ begin {align *} V & = V_ \ text {1} + V_ \ text {2} + V_ \ text {3} \\ V_ \ text {3} & = V — V_ \ text {1} — V_ \ text {2} \\ & = 23-2-6 \\ V_ \ текст {3} & = \ текст {15} \ текст {V} \ end {align *}

Найдите сопротивление \ (R_ \ text {3} \)

Нам известна разность потенциалов на \ (R_ \ text {3} \) и ток через нее, поэтому мы можем использовать закон Ома. для расчета значения сопротивления: \ begin {align *} R_ \ text {3} & = \ frac {V_ \ text {3}} {I} \\ & = \ frac {\ text {15}} {\ text {2}} \\ R_ \ text {3} & = \ text {7,5} ~ \ Omega \ end {align *}

Разница потенциалов внутреннего сопротивления аккумулятора

Значение ЭДС можно рассчитать, исходя из разности потенциалов нагрузки и потенциала. разница во внутреннем сопротивлении.2} {R} \) и мы знаем ток в цепи, внутреннее сопротивление и разность потенциалов на нем, поэтому мы можем использовать любой форма уравнения для мощности:

\ begin {align *} P_r & = V_rI_r \\ & = (\ текст {0,2}) (\ текст {2}) \\ & = \ текст {0,4} \ текст {W} \ end {выровнять *}

Напишите окончательный ответ

\ (V_ \ text {1} = \ text {2,0} \ text {V} \)
\ (V_ \ text {2} = \ text {6,0} \ text {V} \)
\ (V_ \ text {3} = \ text {10,0} \ text {V} \)
\ (R_ \ text {3} = \ text {7,5} \ Omega \)
\ (\ mathcal {E} = \ text {23,2} \ text {V} \)
\ (P_r = \ text {0,4} \ text {W} \)

Рабочий пример 8: Внутреннее сопротивление и резисторы параллельно

Разность потенциалов на батарее составляет 18 В, когда она подключена к двум параллельным резисторам \ (\ text {4,00} \) \ (\ Omega \) и \ (\ text {12,00} \) \ (\ Omega \) соответственно.Рассчитайте ток через ячейку и через каждый из резисторов. Если внутреннее сопротивление батареи \ (\ text {0,375} \) \ (\ text {Ω} \) какая ЭДС аккумулятора?

Сначала нарисуйте схему перед выполнением любых расчетов

Определите, как подойти к проблеме

Нам нужно определить ток через ячейку и каждый из параллельных резисторов. Нам дали разность потенциалов на ячейке и сопротивления резисторов, поэтому мы можем использовать закон Ома, чтобы рассчитать ток.

Рассчитать ток через ячейку

Чтобы рассчитать ток через ячейку, нам сначала нужно определить эквивалентное сопротивление остальных схемы. Резисторы включены параллельно и поэтому: \ begin {align *} \ frac {\ text {1}} {R} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {1}} + \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {2}} \ \ & = \ frac {\ text {1}} {\ text {4}} + \ frac {\ text {1}} {\ text {12}} \\ & = \ frac {3 + 1} {\ text {12}} \\ & = \ frac {\ text {4}} {\ text {12}} \\ R & = \ frac {\ text {12}} {\ text {4}} = \ text {3,00} \ \ Omega \ end {выровнять *} Теперь, используя закон Ома, чтобы найти ток через ячейку: \ begin {align *} R & = \ frac {V} {I} \\ I & = \ frac {V} {R} \\ & = \ frac {\ text {18}} {\ text {3}} \\ I & = \ text {6,00} \ text {A} \ end {align *}

Теперь определим ток через один из параллельных резисторов

Мы знаем, что для чисто параллельной конфигурации резисторов разность потенциалов на ячейке равна такая же, как и разность потенциалов на каждом из параллельных резисторов.Для этой схемы: \ begin {align *} V & = V_ \ text {1} = V_ \ text {2} = \ text {18} \ text {V} \ end {выровнять *} Начнем с вычисления тока через \ (R_ \ text {1} \) по закону Ома: \ begin {align *} R_ \ text {1} & = \ frac {V_ \ text {1}} {I_ \ text {1}} \\ I_ \ text {1} & = \ frac {V_ \ text {1}} {R_ \ text {1}} \\ & = \ frac {\ text {18}} {\ text {4}} \\ I_ \ text {1} & = \ text {4,50} \ text {A} \ end {align *}

Рассчитайте ток через другой параллельный резистор

Мы можем снова использовать закон Ома, чтобы найти ток в \ (R_ \ text {2} \): \ begin {align *} R_ \ text {2} & = \ frac {V_ \ text {2}} {I_ \ text {2}} \\ I_ \ text {2} & = \ frac {V_ \ text {2}} {R_ \ text {2}} \\ & = \ frac {\ text {18}} {\ text {12}} \\ I_ \ text {2} & = \ text {1,50} \ text {A} \ end {выровнять *} Альтернативный метод вычисления \ (I_ \ text {2} \) заключался бы в использовании того факта, что токи через каждый из параллельных резисторов необходимо добавить к общему току через ячейку: \ begin {align *} I & = I_ \ text {1} + I_ \ text {2} \\ I_ \ text {2} & = I — I_ \ text {1} \\ & = 6 — 4.5 \\ I_ \ text {2} & = \ text {1,5} \ text {A} \ end {align *}

Определить ЭДС

Суммарный ток через батарею — это ток через внутреннее сопротивление батареи. Знание силы тока и сопротивления позволяет нам использовать закон Ома для определения разности потенциалов на внутреннее сопротивление и, следовательно, ЭДС батареи.

Используя закон Ома, мы можем определить разность потенциалов на внутреннем сопротивлении:

\ begin {align *} V & = I \ cdot r \\ & = \ текст {6} \ cdot \ text {0,375} \\ & = \ текст {2,25} \ текст {V} \ end {выровнять *}

Мы знаем, что ЭДС аккумулятора — это разность потенциалов на клемме, суммированная с разность потенциалов на внутреннем сопротивлении так:

\ begin {align *} \ mathcal {E} & = V + Ir \\ & = \ text {18} + \ text {2,25} \\ & = \ текст {20,25} \ текст {V} \ end {выровнять *}

Напишите окончательный ответ

Ток через ячейку равен \ (\ text {6,00} \) \ (\ text {A} \).

Ток через резистор \ (\ text {4,00} \) \ (\ Omega \) равен \ (\ text {4,50} \) \ (\ text {A} \).

Ток через резистор \ (\ text {12,00} \) \ (\ Omega \) равен \ (\ text {1,50} \) \ (\ text {A} \).

ЭДС батареи равна \ (\ text {20,25} \) \ (\ text {V} \).

Рабочий пример 9: Мощность в последовательной и параллельной сетях резисторов

Учитывая следующую схему:

Ток, покидающий батарею, равен \ (\ text {1,07} \) \ (\ text {A} \), общая мощность, рассеиваемая во внешнем цепь — это \ (\ text {6,42} \) \ (\ text {W} \), отношение полных сопротивлений двух параллельных цепей. \ (R_ {P \ text {1}}: R_ {P \ text {2}} \) равно 1: 2, соотношение \ (R_ \ text {1}: R_ \ text {2} \) равно 3: 5 и \ (R_ \ text {3} = \ text {7,00} \ text {Ω} \).

Определите:

разность потенциалов АКБ,
мощность, рассеиваемая в \ (R_ {P \ text {1}} \) и \ (R_ {P \ text {2}} \), и
, если батарея помечена как имеющая ЭДС \ (\ text {6,50} \) \ (\ text {V} \), каково значение сопротивление каждого резистора и мощность, рассеиваемая в каждом из них.

Что требуется

В этом вопросе вам дается различная информация и предлагается определить мощность, рассеиваемую в каждый резистор и каждая комбинация резисторов.Обратите внимание, что данная информация предназначена в основном для общего схема. Это подсказка, которую вы должны начать с общей схемы и двигаться вниз к более конкретным. элементы схемы.

Расчет разности потенциалов аккумулятора

В первую очередь остановимся на батарее. Нам дана мощность для всей цепи, а также ток оставив аккумулятор. Мы знаем, что разность потенциалов на клеммах аккумулятора равна разность потенциалов в цепи в целом.

Мы можем использовать соотношение \ (P = VI \) для всей цепи, потому что разность потенциалов такая же, как разность потенциалов на выводах аккумуляторной батареи: \ begin {align *} P & = VI \\ V & = \ frac {P} {I} \\ & = \ frac {\ text {6,42}} {\ text {1,07}} \\ & = \ текст {6,00} \ текст {V} \ end {align *}

Разность потенциалов на батарее равна \ (\ text {6,00} \) \ (\ text {V} \).

Мощность, рассеиваемая в \ (R_ {P \ text {1}} \) и \ (R_ {P \ text {2}} \)

Помните, что мы работаем от деталей всей схемы вниз к деталям отдельных элементов, это противоположно тому, как вы относились к этой схеме раньше.

Мы можем рассматривать параллельные сети как эквивалентные резисторы, поэтому схема, с которой мы сейчас работаем, с выглядит как:

Мы знаем, что ток через два элемента схемы будет одинаковым, потому что это последовательная цепь. и что сопротивление всей цепи должно быть: \ (R_ {Ext} = R_ {P \ text {1}} + R_ {P \ text {2}} \).Мы можем определить полное сопротивление по закону Ома для цепи в целом: \ begin {align *} V_ {батарея} & = IR_ {Ext} \\ R_ {Ext} & = \ frac {V_ {аккумулятор}} {I} \\ & = \ frac {\ text {6,00}} {\ text {1,07}} \\ & = \ текст {5,61} \ текст {Ω} \ end {align *}

Мы знаем, что соотношение между \ (R_ {P \ text {1}}: R_ {P \ text {2}} \) равно 1: 2, что означает, что мы знаем: \ begin {align *} R_ {P \ text {1}} & = \ frac {\ text {1}} {\ text {2}} R_ {P \ text {2}} \ \ \ text {и} \\ R_T & = R_ {P \ text {1}} + R_ {P \ text {2}} \\ & = \ frac {\ text {1}} {\ text {2}} R_ {P \ text {2}} + R_ {P \ text {2}} \\ & = \ frac {\ text {3}} {\ text {2}} R_ {P \ text {2}} \\ (\ text {5,61}) & = \ frac {\ text {3}} {\ text {2}} R_ {P \ text {2}} \\ R_ {P \ text {2}} & = \ frac {\ text {2}} {\ text {3}} (\ text {5,61}) \\ R_ {P \ text {2}} & = \ text {3,74} \ text {Ω} \ end {выровнять *} и поэтому: \ begin {align *} R_ {P \ text {1}} & = \ frac {\ text {1}} {\ text {2}} R_ {P \ text {2}} \\ & = \ frac {\ text {1}} {\ text {2}} (3.2 (\ text {3,74}) \\ & = \ текст {4,28} \ текст {W} \ end {выровнять *} Эти значения будут в сумме с исходным значением мощности, которое у нас было для внешней цепи. Если бы они не мы бы сделали ошибку в расчетах.

Расчет параллельной сети 1

Теперь мы можем приступить к детальному расчету первого набора параллельных резисторов.

Мы знаем, что соотношение между \ (R _ {\ text {1}}: R _ {\ text {2}} \) составляет 3: 5, что означает, что мы знаем \ (R _ {\ text {1}} = \ frac {\ text {3}} {\ text {5}} R _ {\ text {2}} \).Нам также известно общее сопротивление двух параллельных резисторов в этой сети. это \ (\ text {1,87} \) \ (\ text {Ω} \). Мы можем использовать соотношение между значениями двух резисторов, а также формула для общей сопротивление (\ (\ frac {\ text {1}} {R_PT} = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {1}} + \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {2) }} \)) чтобы найти номиналы резисторов: \ begin {align *} \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {1}}} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {1}} + \ frac {\ text {1}} { R_ \ text {2}} \\ \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {1}}} & = \ frac {\ text {5}} {3R_ \ text {2}} + \ frac {\ text {1}} { R_ \ text {2}} \\ \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {1}}} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {2}} (\ frac {\ text {5}} { \ text {3}} + 1) \\ \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {1}}} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {2}} (\ frac {\ text {5}} { \ text {3}} + \ frac {\ text {3}} {\ text {3}}) \\ \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {1}}} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {2}} \ frac {\ text {8}} {\ текст {3}} \\ R_ \ text {2} & = R_ {P \ text {1}} \ frac {\ text {8}} {\ text {3}} \\ & = (\ text {1,87}) \ frac {\ text {8}} {\ text {3}} \\ & = \ текст {4,99} \ текст {Ω} \ end {выровнять *} Мы также можем вычислить \ (R _ {\ text {1}} \): \ begin {align *} R _ {\ text {1}} & = \ frac {\ text {3}} {\ text {5}} R _ {\ text {2}} \\ & = \ frac {\ text {3}} {\ text {5}} (\ text {4,99}) \\ & = \ текст {2,99} \ текст {Ω} \ end {align *}

Для определения мощности нам потребуется рассчитанное нами сопротивление и либо разность потенциалов. 2} {\ text {4,99}} \\ & = \ текст {0,80} \ текст {W} \ end {align *}

Параллельная сеть 2 расчета

Теперь мы можем приступить к детальному расчету второго набора параллельных резисторов.

Нам дан \ (R_ \ text {3} = \ text {7,00} \ text {Ω} \), и мы знаем \ (R_ {P \ text {2}} \), поэтому мы можем вычислить \ (R_ \ text {4} \) из: \ begin {align *} \ frac {\ text {1}} {R_ {P \ text {2}}} & = \ frac {\ text {1}} {R_ \ text {3}} + \ frac {\ text {1}} { R_ \ text {4}} \\ \ frac {\ text {1}} {\ text {3,74}} & = \ frac {\ text {1}} {\ text {7,00}} + \ frac {\ text {1}} {R_ \ текст {4}} \\ R_ \ text {4} & = \ text {8,03} \ text {Ω} \ end {align *}

Мы можем вычислить разность потенциалов во второй параллельной сети, вычтя потенциал отличие первой параллельной сети от разности потенциалов аккумулятора, \ (V_ {P \ text {2}} = \ text {6,00} — \ text {2,00} = \ text {4,00} \ text {V} \).2} {\ text {8,03}} \\ & = \ текст {1,99} \ текст {W} \ end {align *}

Внутреннее сопротивление

Мы знаем, что ЭДС батареи равна \ (\ text {6,5} \) \ (\ text {V} \), но что разность потенциалов измеряется на терминалах только \ (\ text {6} \) \ (\ text {V} \). Разница в разнице потенциалов через внутреннее сопротивление батареи, и мы можем использовать известный ток и закон Ома для определения внутреннее сопротивление:

\ begin {align *} V & = I \ cdot R \\ R & = \ frac {V} {I} \\ & = \ frac {\ text {0,5}} {\ text {1,07}} \\ & = \ text {0,4672897} \\ & = \ текст {0,47} \ текст {Ω} \ end {выровнять *}

Мощность, рассеиваемая внутренним сопротивлением батареи:

\ begin {align *} P & = VI \\ & = \ текст {0,5} \ cdot \ text {1,07} \\ & = \ текст {0,535} \ текст {W} \ end {выровнять *}

Рабочий пример 10: Внутреннее сопротивление и фары [NSC 2011 Paper 1]

Фара и два ИДЕНТИЧНЫХ задних фонаря самоката подключены параллельно к аккумулятору с неизвестным внутреннее сопротивление, как показано на упрощенной принципиальной схеме ниже.Фара имеет сопротивление \ (\ text {2,4} \) \ (\ text {Ω} \) и управляется переключателем \ (\ textbf {S} _1 \). Задние фонари управляются переключателем \ (\ textbf {S} _2 \). Сопротивлением соединительных проводов можно пренебречь.

На приведенном рядом графике показана разность потенциалов на клеммах аккумулятора до и после переключатель \ (\ textbf {S} _1 \) закрыт (в то время как переключатель \ (\ textbf {S} _2 \) открыт). Переключатель \ (\ textbf {S} _1 \) есть закрыто в момент \ (\ textbf {t} _1 \).

Используйте график, чтобы определить ЭДС аккумулятора.
(1 балл)
ПРИ ТОЛЬКО ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ \ (\ textbf {S} _1 \) ЗАКРЫТО, рассчитайте следующее:
1. Ток через фару
  (3 балла)
2. Внутреннее сопротивление \ (r \) батареи
  (3 балла)
ОБЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ \ (\ textbf {S} _1 \) И \ (\ textbf {S} _2 \) ТЕПЕРЬ ЗАКРЫТЫ.Аккумулятор выдает ток \ (\ text {6} \) \ (\ text {A} \) в этот период.
Рассчитайте сопротивление каждого заднего фонаря.
(5 баллов)
Как повлияет на показания вольтметра, если фара перегорит? (Оба переключателя \ (\ textbf {S} _1 \) и \ (\ textbf {S} _2 \) все еще закрыты.)
Запишите только УВЕЛИЧИВАЕТ, УМЕНЬШАЕТСЯ или ОСТАЕТСЯ ОДИН ТО ЖЕ.
Дайте объяснение.
(3 балла)

Вопрос 1

\ (\ text {12} \) \ (\ text {V} \)

(1 балл)

Вопрос 2.1

Вариант 1:

\ begin {align *} I & = \ frac {V} {R} \\ & = \ frac {\ text {9,6}} {\ text {2,4}} \\ & = \ текст {4 A} \ end {выровнять *}

Вариант 2:

\ begin {align *} \ text {emf} & = IR + Ir \\ 12 & = I (\ text {2,4}) + \ text {2,4} \\ \ поэтому I & = \ text {4 A} \ end {выровнять *}

(3 балла)

Вопрос 2.2

Вариант 1:

\ begin {align *} \ text {emf} & = IR + Ir \\ 12 & = \ text {9,4} + 4r \\ r & = \ текст {0,6} \ \ Omega \ end {выровнять *}

Вариант 2:

\ begin {align *} V_ {потеряно} & = Ir \\ \ text {2,4} & = \ text {4} r \\ \ поэтому r & = \ text {0,6} \ \ Omega \ end {выровнять *}

Вариант 3:

\ begin {align *} \ text {emf} & = I (R + r) \\ \ text {12} & = \ text {4} (\ text {2,4} + r) \\ \ поэтому r & = \ text {0,6} \ \ Omega \ end {выровнять *}

(3 балла)

Вопрос 3

Вариант 1:

\ begin {align *} \ text {emf} & = IR + Ir \\ \ text {12} & = \ text {6} (R + \ text {0,6}) \\ R _ {\ text {ext}} & = \ text {1,4} \ \ Omega \ конец {выравнивание *} \ begin {выравнивание *} \ frac {1} {R} & = \ frac {1} {R_ {1}} + \ frac {1} {R_ {2}} \\ \ frac {1} {\ text {1,4}} & = \ frac {1} {\ text {2,4}} + \ frac {1} {R} \\ R & = \ текст {3,36} \ \ Omega \ end {выровнять *}

Каждый задний фонарь: \ (R = \ text {1,68} \ \ Omega \)

Вариант 2:

\ begin {align *} \ text {Emf} & = V _ {\ text {terminal}} + Ir \\ 12 & = V _ {\ text {терминал}} + 6 (\ text {0,6}) \\ \ поэтому V _ {\ text {terminal}} & = \ text {8,4} \ text {V} \ конец {выравнивание *} \ begin {выравнивание *} I _ {\ text {2,4} \ \ Omega} & = \ frac {V} {R} \\ & = \ frac {\ text {8,4}} {\ text {2,4}} \\ & = \ text {3,5 A} \ конец {выравнивание *} \ begin {выравнивание *} I _ {\ text {задние фонари}} & = 6 — \ text {3,5} \\ & = \ текст {2,5} \ текст {A} \\ R _ {\ text {задние фонари}} & = \ frac {V} {I} \\ & = \ frac {\ text {8,4}} {\ text {2,5}} \\ & = \ текст {3,36} \ \ Omega \\ R _ {\ text {задний фонарь}} & = \ text {1,68} \ \ Omega \ end {выровнять *}

Вариант 3:

\ begin {align *} V & = IR \\ \ text {12} & = \ text {6} (R) \\ R _ {\ text {ext}} & = 2 \ \ Omega \ конец {выравнивание *} \ begin {выравнивание *} R _ {\ text {parallel}} & = 2 — \ text {0,6} \\ & = \ текст {1,4} \ \ Omega \\ \ frac {1} {R} & = \ frac {1} {R_ {1}} + \ frac {1} {R_ {2}} \\ \ frac {1} {\ text {1,4}} & = \ frac {1} {\ text {2,4}} + \ frac {1} {R} \\ R & = \ текст {3,36} \ \ Omega \ end {выровнять *}

Каждый задний фонарь: \ (R = \ text {1,68} \ \ Omega \)

Вариант 4:

Для параллельной комбинации: \ (I_ {1} + I_ {2} = 6 \ text {A} \)

\ begin {align *} \ поэтому \ frac {V} {\ text {2,4}} + \ frac {V} {R _ {\ text {задние фонари}}} & = \ text {6} \\ \ text {8,4} \ left (\ frac {1} {\ text {2,4}} + \ frac {1} {R _ {\ text {задние фонари}}} \ right) & = \ text {6 } \\ \ поэтому R _ {\ text {задние фонари}} & = \ text {3,36} \ \ Omega \\ R _ {\ text {задний фонарь}} & = \ text {1,68} \ \ Omega \ end {выровнять *}

(5 баллов)

Вопрос 4

Увеличивается

Сопротивление увеличивается, а ток уменьшается.Таким образом, \ (Ir \) (потерянное вольт) должно уменьшаться, что приводит к повышение напряжения.

(3 балла)

[ИТОГО: 15 баллов]

Как рассчитать гидравлическое сопротивление для жидкостей

Законы Лома о потоке жидкости

Законы Лома предсказывают фактическую производительность жидкостных устройств за пределами определения условий воды при 25 фунтах на квадратный дюйм и 80 ° F. В Liquid Flow должны быть связаны несколько переменных, в том числе:

I = Расход
H = Дифференциальное давление
V = Поправочный коэффициент вязкости.Факторы V компенсируют взаимодействие вязкости и геометрии устройства и уникальны для каждого класса устройств. См. Графики коэффициентов «V» для типичных отверстий Ли. Используйте 1.0 для воды @ 80 ° F

S = Удельный вес. Используйте 1.0 для воды при 80 ° F
K = Константа для определения единиц измерения. Используйте 20 для фунтов на квадратный дюйм и галлонов в минуту. См. Таблицу ниже для единиц измерения постоянных значений K.

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

Закон Лома для потока жидкости:

При испытании с водой при давлении 25 фунтов на кв. Дюйм (= 5), 80 ° F и скорости потока в галлонах в минуту,

Примечания:
1.V и S равны 1 для воды при 80 ° F

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

д	=	диаметр отверстия (дюймы)
C _d	=	коэффициент расхода
C _v	=	коэффициент расхода

Для особых требований к потоку компания Lee может определить требуемый рейтинг Lohm.

Следующие формулы представлены для распространения применения законов Лома на множество различных жидкостей, работающих в широком диапазоне
условий давления.

Номенклатура

L = Lohms
H = перепад давления
I = расход жидкости: объемный
S = удельный вес *
V = коэффициент компенсации вязкости **
w = расход жидкости: гравиметрический
K = постоянные единицы измерения — жидкость

* S = 1,0 для воды при 80 ° F.
** V = 1.0 для воды при 80 ° F.

Постоянная единица K

Эти формулы вводят поправочные коэффициенты для плотности и вязкости жидкости. Они применимы к любой жидкости с известными свойствами
с минимальными ограничениями по уровням давления или температуре.

Постоянная единица измерения (K) избавляет от необходимости переводить параметры давления и расхода в специальные единицы.

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

	Единицы давления
ОБЪЕМНЫЕ ЕДИНИЦЫ РАСХОДА
Расходомеры	фунтов на кв. Дюйм	бар	кПа
галлонов в минуту	20	76.2	7,62
л / мин	75,7	288	28,8
мл / мин	75700	288000	28800
дюйм ³ / мин	4620	17600	1760

Проведите вправо для получения дополнительной информации о таблице

	Единицы давления
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЕ ЕДИНИЦЫ РАСХОДА
Расходомеры	фунтов на кв. Дюйм	бар	кПа
PPH	10000	38100	3810
г / мин	75700	288000	28800

Примеры расчета гидравлического сопротивления жидкостей

Задача 1. Ограничитель необходим для подачи 0,1 галлона в минуту смеси этиленгликоль / вода 50/50 (удельный вес = 1,07) при 45 ° F и 6 фунтах на квадратный дюйм. Сколько требуется ломов?

Решение:

Считывание кинематической вязкости; v = 5,0 сс по кривой вязкости.
Используйте v и ΔP, чтобы определить поправочный коэффициент вязкости, V = 0,87, из кривой фактора «V».
Выберите единицу измерения K из таблицы.
Compute Lohms.

Проблема 2. Какое падение давления произойдет при расходе 57 мл / мин. смеси этиленгликоль / вода 50/50 (удельный вес = 1,07) при 45 ° F, протекающей через ограничитель на 1000 Ом?

Решение:

Найдите вязкость. v = 5 cs
Используйте знание системы, чтобы принять первоначальное решение.
H = 4 фунта / кв. Дюйм
Используйте предполагаемое значение H для определения V = 0,75 по кривой коэффициента «V».
Выберите постоянную единиц измерения K из таблицы.
Вычислительное испытание ΔP
Проведите необходимые испытания, чтобы найти правильное решение.
H = 2 фунта / кв. Дюйм V = 0,55

Задача 3 . Какое ограничение позволит пропускать 1 галлон воды в час при ΔP 50 фунтов на кв. Дюйм?

Задача 4. Струя с диаметром отверстия 0,012 дюйма пропускает 18 фунтов / час воды при ΔP 100 фунтов на кв. Дюйм. Сколько Lohms?

Задача 5. Какое ΔP потребуется, чтобы пропустить 20 галлонов в час воды через форсунку 2000 Lohm?

Задача 6. Какой расход воды будет в результате ограничения в 500 Лом и ΔP в 500 фунтов на квадратный дюйм?

Примечание. Для особых требований к расходу компания Lee может определить требуемый рейтинг Lohm.

Проблема 7. Ограничитель необходим для потока 0,15 галлона в минуту гидравлической жидкости MIL-H-83282 при 80 ° F и ΔP 100 psi. Какое ограничение требуется?

Раствор:

Считать удельный вес; S = 0,84 по графику.
Считывание вязкости; v = 21cs.из диаграммы.
Используйте вязкость и ΔP, чтобы определить коэффициент компенсации вязкости V = 0,95 по графику.
Выберите константу единиц, K = 20 из таблицы.

Задача 8. Какой перепад давления будет в результате потока смазочного масла SAE № 10 в количестве 5 PPH при 20 ° F через ограничитель на 1000 Лом?

Решение:

Определите удельный вес и вязкость.
S = 0,90, v = 600cs.
Используйте знание системы, чтобы принять решение.
H = 50 фунтов на кв. Дюйм.
Используйте предполагаемое ΔP для определения V = 0,18
Выберите константу единиц, K = 10,000 из таблицы
Расчетное испытание ΔP.
Проведите необходимые испытания, чтобы найти правильное решение.
H = 26 фунтов на кв. Дюйм.

Проблема 9. Защитный экран требуется для потока 775 фунтов / час JP4 при 80 ° F с максимальным падением давления 5 фунтов на кв. Дюйм. Какая максимальная скорость Lohm разрешена для экрана безопасности?

Решение:

Найдите удельный вес; S = 0.77 от кривой.
Найти вязкость; v = 1cs от кривой.
Используйте v и ΔP, чтобы определить коэффициент компенсации вязкости, V = 1.0 по кривой.
Выберите константу единиц, K = 10,000 из таблицы

<< Технические данные

Как рассчитать закон Ома для безопасного вейпинга: подробное руководство

Прежде чем вы начнете создавать свои собственные катушки для установки в резервуар для вейпинга, вы должны знать закон Ома. Независимо от того, используете ли вы регулируемую модификацию или механическую модификацию, закон Ома дает вам важную информацию об ограничениях вашей сборки, которая поможет обеспечить безопасность вашего вейпинга.

Закон Ома важен для вейпинга, потому что он определяет величину силы тока и мощности, которые будет выдавать ваша сборка, что, в свою очередь, определяет, находится ли сопротивление вашей сборки в безопасных пределах для вашей батареи. Когда эти ограничения не понимаются или не соблюдаются, батареи могут взорваться. Вы также должны иметь четкое представление о безопасности батареи, прежде чем пытаться построить свою собственную катушку.

В этом руководстве вы узнаете, как рассчитать закон Ома для безопасного вейпинга, используя набор простых для запоминания формул.Если математика не для вас, вы всегда можете использовать калькулятор, например Steam Engine, чтобы сделать расчеты за вас. Тем не менее, всегда полезно знать эти формулы, чтобы быстро получить справку.

Потратьте несколько минут на чтение этого руководства, и вы сможете быстро определить напряжение, ток, сопротивление и мощность любой схемы вейпинга.

Как рассчитать закон Ома для безопасного парения

Закон Ома использует для расчетов три основных элемента: напряжение, ток и сопротивление.Обычно они изображаются в виде треугольника с V, I и R. Если вы знаете два из трех, вы можете узнать третий:

В: Напряжение. Это напряжение вашей батареи. При полной зарядке одна батарея будет иметь 4,2 В. По мере разряда аккумулятора напряжение будет падать. Полезно думать о напряжении как об «электрическом давлении». В электрической цепи, такой как ваш вейп, напряжение будет похоже на давление воды в шланге. Высокое давление может обеспечить больший поток, чем низкое давление.Чем выше напряжение, тем выше потенциальная сила тока.

I: Ток. Это сила тока на выходе вашей батареи на катушку. Различные батареи имеют разную номинальную силу тока, которую они могут безопасно выводить, поэтому важно знать, как рассчитать ток. Используя аналогию со шлангом, если напряжение — это давление воды, то сила тока — это фактическое количество воды (ток), протекающее через шланг.

R: Сопротивление. Это сопротивление вашей катушки в омах.Катушка с более низким сопротивлением потребляет более высокий ток (более высокую силу тока) от вашей батареи. Это делает расчет сопротивления важным для построения в пределах безопасных пределов силы тока вашей батареи.

Если мы снова воспользуемся аналогией со шлангом, сопротивление будет равно размеру шланга. Более широкий шланг означает меньшее сопротивление прохождению воды (тока), и поэтому больше воды (тока) может проходить через шланг за один раз. Более узкий шланг означает, что через шланг может проходить меньше воды (тока).

Сборки с высоким сопротивлением (катушки с высоким сопротивлением) требуют меньшей мощности и меньшего тока, чем сборки с меньшим сопротивлением, для достижения того же напряжения.Например, катушке на 1,0 Ом требуется всего 14 Вт и 3,7 А для достижения напряжения 3,7 В. Но катушка 0,20 Ом требует 68,5 Вт и 18,50 А для достижения того же напряжения 3,7 В. Меньшее сопротивление, в свою очередь, приведет к сокращению срока службы батареи.

Теперь, когда у вас есть четкое представление о компонентах, составляющих электрическую цепь, таких как ваш вейп, мы можем перейти к мельчайшим деталям реальных расчетов.

Как рассчитать ток (ампер)

Чтобы рассчитать ток или силу тока, потребляемую вашей батареей через катушку (сопротивление), мы можем обратиться к треугольнику.Здесь мы видим, что: I равно V, деленному на R:

I = V ÷ R

Другими словами, ток = напряжение ÷ Ом

Как рассчитать ток (силу тока) для одной батареи Механический Mod

Voltage в данном случае будет напряжением вашего аккумулятора. Одна только что заряженная батарея будет иметь напряжение 4,2 В при полной зарядке. Если вы используете катушку с сопротивлением 0,25 Ом, тогда:

I = V ÷ R

4,2 В ÷ 0.25ohm = 16.80A

Эта сборка потребляет 16,80 ампер от вашей батареи через катушку. Это означает, что вы захотите использовать аккумулятор с номиналом не менее 20 А, чтобы оставаться в безопасных пределах. Имейте в виду, что по мере разряда батареи напряжение будет падать, и через вашу катушку будет протекать меньший ток. В свою очередь, это приведет к более «мягкому» удару, так как батарея разрядится.

Как рассчитать ток (силу тока) для параллельного механического модуля

Если вы используете механический модуль с двумя батареями в параллельной конфигурации, то напряжение останется равным 4.2 В, но сила тока распределяется между обеими батареями. Это будет означать, что эта же сборка (0,25 Ом) потребляет только половину тока на батарею:

I = V ÷ R

4,2 В ÷ 0,25 Ом = 16,80 A

16,80 ÷ 2 = 8,4 A на батарею

Как рассчитать ток (силу тока) для последовательного механического модуля

Но что, если вы используете механический мод с двумя батареями в последовательной конфигурации? В этом случае вы удвоите напряжение с 4.От 2 В до 8,4 В. Это также удваивает выходную силу тока на батарею:

I = V ÷ R

8,4 В ÷ 0,25 Ом = 33,60 А на батарею

Эта сборка 0,25 Ом не безопасна для использования с серийными механическими моделями. потому что он будет тянуть 33,60 ампер от каждой батареи . Большинство батарей рассчитаны только на 20 или 25 А. Более безопасная сборка для серийного механического мода будет 0,5 Ом:

8,4 В ÷ 0,5 Ом = 16,80 А на батарею

Как рассчитать мощность (мощность)
Эта формула не является частью треугольника но вычислить все еще достаточно легко.Для расчета мощности или мощности мы используем следующую формулу:
P = VXI
Мощность = напряжение X ток
Как рассчитать мощность (мощность) для механического модуля с одной батареей
Используя наш предыдущий пример, у нас есть свежезаряженный аккумулятор на 4,2 В. Если он используется со сборкой, выходящей на 0,25 Ом, то эта сборка потребляет ток 16,80 А. Подставив это в формулу выше, мы получим:
P = V X I
4.2V X 16.80A = 70,6 Вт
Эта сборка будет выдавать мощность 70,6 Вт.
Как рассчитать мощность (мощность) для параллельного механического модуля
Расчет мощности на параллельном механическом модуле выполняется так же, как и для механического модуля с одной батареей. Итак, снова у нас есть две свежезаряженные батареи по 4,2 В каждая. Если они используются со сборкой, выходящей на 0,25 Ом, то эта сборка потребляет ток 16,80 А. Формула дает нам:
P = V X I
4.2V X 16.80A = 70,6 Вт
Эта сборка будет выдавать мощность 70,6 Вт на параллельном механическом модуле.
Как рассчитать мощность (мощность) для последовательного механического модуля
Для расчета мощности последовательного механического модуля необходимо удвоить напряжение. Итак, с двумя свежезаряженными батареями по 4,2 В каждая, это дает нам 8,4 В. Если они используются со сборкой, выходящей на 0,50 Ом (так что мы находимся в безопасных пределах батарей), мы рисуем 16.80А тока. Формула дает нам:
P = V X I
8,4 В X 16,80 A = 141,10 Вт
Эта сборка будет выдавать 141,10 Вт мощности на последовательном механическом модуле. Это крутой вейп!
Как рассчитать сопротивление (Ом)
Формула для расчета сопротивления может действительно пригодиться. Это особенно полезно, если вы хотите определить минимальное безопасное сопротивление для текущего номинала вашей батареи. Если мы посмотрим на треугольник, мы увидим, что: R равно V, разделенному на I:
R = V ÷ I

Сопротивление = напряжение ÷ ток
Батареи обычно рассчитаны на ток до 20 А.Мы собираемся вычислить наименьшее безопасное сопротивление при использовании механического режима с одной батареей, при использовании параллельного механического режима с батареями и при использовании последовательного механического режима.
Как рассчитать сопротивление (Ом) для механического модуля с одной батареей
Мы снова будем использовать 4,2 В для напряжения только что заряженной батареи. Если эта батарея имеет номинальный ток 20A, тогда:
R = V ÷ I
4,2 В ÷ 20A = 0,21 Ом
Наименьшее безопасное сопротивление для этой батареи будет одиночной катушкой с сопротивлением 0.21 Ом. Если вы используете двойные катушки, вы должны умножить это число на два, чтобы получить безопасное сопротивление катушки для этой батареи:
0,21 Ом X 2 = 0,42 Ом
Мы делаем это, потому что сопротивление уменьшается вдвое, когда вы строите с двумя катушками. Это означает, что если вы используете две катушки 0,21 Ом, то конечное сопротивление составит 0,105 Ом, что определенно небезопасно для батареи с номиналом 20 А.
Использование двух катушек 0,42 Ом дает 0,21 Ом, что находится в безопасных пределах для батареи с номиналом 20 А.
Имейте в виду, что вы можете рассчитывать, используя более низкий уровень разряда, чем максимальный уровень вашей батареи, просто чтобы дать вам некоторое пространство для маневра. Вместо того, чтобы рассчитывать с использованием 20 ампер, использование 18 или 19 ампер даст вам небольшую подушку безопасности.
Как рассчитать сопротивление (Ом) для параллельного механического модуля
Если вы используете параллельный механический модуль, то, как упоминалось ранее, сила тока распределяется между обеими батареями. Чтобы вычислить наименьшее безопасное сопротивление катушки, мы складываем номинальный ток двух батарей вместе и затем используем ту же формулу.
Примечание: вы всегда должны использовать две одинаковые батареи в любом механическом модуле с двумя батареями.
Напряжение остается 4,2 В для параллельного механического режима, использующего только что заряженные батареи. Если каждая батарея рассчитана на 20 А, то мы можем рассчитать самое низкое безопасное сопротивление следующим образом:
Сложите номинальный ток обеих батарей:
20А + 20А = 40А
Затем используйте формулу для расчета сопротивления:
R = V ÷ I
4.2 В ÷ 40 А = 0,105 Ом
Для параллельного механического режима с двумя батареями, каждая на 20 А, минимальное безопасное сопротивление составляет 0,11 Ом. Но чтобы оставаться в безопасности, постройте немного выше; 0,12 Ом было бы лучше, чтобы убедиться, что вы курите безопасно в пределах своих батарей и не напрягаете их.
ПРИМЕЧАНИЕ: Одинарная катушка с сопротивлением не менее 0,11 Ом безопасна для вышеуказанной сборки. Но при использовании сдвоенных катушек каждая катушка должна иметь сопротивление не менее 0.22 Ом . Это связано с тем, что сборка с двумя катушками с использованием двух катушек, каждая из которых имеет сопротивление 0,22 Ом, выйдет на 0,11 Ом.
Как рассчитать сопротивление (Ом) для последовательного механического модуля
При использовании последовательного механического модуля напряжение удваивается. С двумя свежозаряженными батареями у вас будет напряжение 8,4 В. Если каждая батарея рассчитана на 20 А, то минимальное безопасное сопротивление можно рассчитать следующим образом:
R = V ÷ I
8.4 В ÷ 20 А = 0,42 Ом
Для последовательной механической модификации с двумя батареями, каждая рассчитана на 20 А, наименьшее безопасное сопротивление составляет 0,42 Ом. Тем не менее, чтобы обеспечить вашу безопасность, мы рекомендуем использовать для расчетов более низкую номинальную силу тока для ваших батарей. Вместо того, чтобы рассчитывать с использованием 20A, используйте вместо этого 18A.
ПРИМЕЧАНИЕ: A s Ингл-катушка с сопротивлением не менее 0,42 Ом безопасна для вышеуказанной сборки. Но при использовании сдвоенных катушек каждая катушка должна иметь сопротивление не менее 0.84 Ом . Это связано с тем, что сборка с двумя катушками с использованием двух катушек, каждая из которых имеет сопротивление 0,84 Ом, выйдет на 0,42 Ом.
Как рассчитать напряжение
Менее важно, но все же полезно знать, как рассчитать напряжение вашей вейп-цепи. Взглянув на треугольник, мы видим, что:
V = IXR
Напряжение = ток X сопротивление
Этот расчет остается неизменным независимо от того, используете ли вы механический модуль с одной батареей, параллельный механический модуль или серию механический мод.
Если мы воспользуемся числами из предыдущего раздела для расчета сопротивления:
В = I X R
20A X 0,21 Ом = 4,2 В
Расчет напряжения — это несложно!
Завершение
Теперь, когда вы знаете, как рассчитать закон Ома, вы на правильном пути к безопасному курению. Вейп может быть опасным устройством, если к нему не обращаться с осторожностью и уважением, поэтому знание того, как рассчитать закон Ома, окажется очень полезным. Кроме того, всегда следите за соблюдением правил техники безопасности при работе с аккумулятором и не превышайте безопасные пределы допустимой силы тока аккумулятора.
Часто задаваемые вопросы
Почему важен закон Ома?
Закон Ома важен для вейпинга, потому что он определяет величину силы тока и мощности, которые будет выдавать ваша сборка, что, в свою очередь, определяет, находится ли ваше сопротивление сборки в безопасных пределах для вашей батареи. Когда эти ограничения не понимаются или не соблюдаются, батареи могут взорваться.
Как использовать закон Ома
Существует ряд ситуаций, в которых важен закон Ома:
Для расчета силы тока, которую выдает ваша сборка.Вы должны знать, что ваша батарея может безопасно выдерживать силу тока, которую потребляет ваша сборка.
Для расчета мощности, которую выдает ваша сборка, чтобы вы могли настроить ее для обеспечения мощности и тепла, которые вы хотите от своего вейпа.
Чтобы определить минимальное безопасное сопротивление, с которым может справиться ваша батарея. Вам нужно знать катушку с наименьшим сопротивлением, которую вы можете безопасно построить.
Какая мощность лучше всего подходит для вейпинга?
Не существует «лучшей» мощности для вейпинга, потому что все зависит от сопротивления вашей катушки.Катушка с более низким сопротивлением потребует большей мощности, чем катушка с более высоким сопротивлением, чтобы добиться того же вейпа. Это действительно зависит от того, насколько горячим вы хотите, чтобы ваш пар был.
Какое сопротивление лучше всего для вейпинга?
Лучшее сопротивление для вейпинга зависит от того, как вы его любите. Сборки с более низким сопротивлением (например, менее 0,5 Ом) потребуют большей мощности, и это обычно приводит к более горячему и интенсивному вейпу. Сборки более 1,0 Ом потребуют меньшей мощности и обеспечат менее интенсивное вейпирование.
Электротехника

В статье « Введение в систему заземления » я объяснил следующие моменты:
Введение
Определение сопротивления заземления
Удельное сопротивление почвы
Сегодня я объясню, как рассчитать сопротивление заземления.
2.2 Расчет сопротивления заземления

Следующая формула (источник: IEEE Std.142: 1991) позволяют рассчитать сопротивление заземления.

Где:
R = сопротивление в Ом
ρ = удельное сопротивление в Ом · см
d = расстояния в см

S = расстояние между заземляющими стержнями
Коэффициент пространства для нескольких заземляющих стержней будет следующим:

2.2.1 Расчет сопротивления заземления для подстанций
В идеале система заземления должна быть как можно ближе к нулевому сопротивлению.Для большинства передающих и других более крупных подстанций сопротивление заземления должно составлять около 1 Ом или меньше. На небольших распределительных подстанциях обычно приемлемый диапазон от 1 до 5 Ом, в зависимости от местных условий. Оценка общего сопротивления удаленного заземления — один из первых шагов при определении размера и базовой компоновки системы заземления.
Минимальное значение сопротивления заземления подстанции в однородном грунте можно оценить с помощью формулы круглой металлической пластины на нулевой глубине после определения удельного сопротивления грунта.
Используйте следующую формулу для оценки минимального сопротивления, которое можно ожидать при проектировании системы заземления:

Где:
Rg = сопротивление заземления в Ом.

ρ = среднее удельное сопротивление земли в Ом / м.
A = площадь, занимаемая наземной сеткой в квадратных метрах.
Π = 3,14
Пример № 1:

Каково сопротивление сети системы, если ρ = 250 Ом / м и A = 3500 м2?
Решение:
Расчет по приведенной выше формуле дает следующие результаты:
Итак, Rg = 1.87 Ом
Затем можно получить верхний предел удельного сопротивления подстанции, добавив второй член к приведенной выше формуле. Второй термин учитывает тот факт, что сопротивление любой реальной системы заземления, состоящей из ряда проводников, выше, чем у сплошной металлической пластины. Эта разница будет уменьшаться с увеличением длины скрытых проводников, приближаясь к 0 для бесконечного L, когда достигается состояние твердой пластины. (IEEE-80)
Чтобы оценить верхний предел, используйте формулу:

Где:
Rg = сопротивление заземления в Ом.

ρ = среднее удельное сопротивление земли в Ом / м. Это измерение должно быть нанесено на отпечатки или может использоваться 1000 Ом / м.
A = площадь, занимаемая наземной сеткой в квадратных метрах.
L = общая скрытая длина проводников в метрах.
Π = 3,14

Используйте приведенную выше формулу, чтобы приблизительно сопротивление заземления системы, а не в качестве замены фактические наземные измерения.
Общая длина заглубления — это комбинация горизонтальных и вертикальных проводников в сети, а также заземляющих стержней. L можно рассчитать как:

Где:

LC = общая длина сетевого проводника (м)
LR = общая длина заземляющих стержней (м)
Было определено лучшее приближение с учетом глубины сетки

Где
h : глубина сетки (м)
Эти уравнения показывают, что чем больше площадь и чем больше общая длина используемого заземляющего проводника, тем ниже сопротивление заземляющей сети.
3- Проверка установки заземляющего проводника
Ваша проверка сетевой системы начинается с проверки плана расположения станции, на котором показано все основное оборудование и конструкции.
Площадь системы заземления является самым важным геометрическим фактором при определении сопротивлений сети. Большие заземленные области приводят к более низкому сопротивлению сети и, следовательно, более низким напряжениям GPR и сетки.
Расчет наземной сети основан на трех основных параметрах:

Максимальный предполагаемый ток замыкания на землю, проходящий между системой заземления и телом земли,
Продолжительность протекания этого тока (исходя из продолжительности 1 секунда),
Удельное сопротивление грунта и характер грунта на участке.

Невозможно использовать номинальный кратковременный ток выключателей или три секунды для первых двух. из вышеперечисленных параметров. Даже в районах с низким удельным сопротивлением почвы это будет трудно, если не невозможно, разработать электрод, подходящий для такого долг. Поэтому необходимо определить максимальный ток и его продолжительность потока (1 секунда, заданная конструкцией), которую электрод должен безопасно передавать на Землю или от нее.
3.1 Рекомендации и требования к проектированию

Сплошная петля из проводника по периметру, чтобы охватить как можно большую площадь. Эта практика помогает избежать высокой концентрации тока и, следовательно, высоких градиентов как в области сети, так и вблизи выступающих концов кабеля. Увеличение площади также снижает сопротивление заземляющей сети.
Внутри контура проводники проложены параллельными линиями и, где это возможно, вдоль конструкций или рядов оборудования, чтобы обеспечить короткие заземляющие соединения.
Типичная электросеть для подстанции может включать в себя неизолированные медные проводники сечением 70 или 120 квадратных миллиметров (мм2) № 4/0 или 2/0 AWG, проложенные на глубине 18 дюймов (0,5 м) ниже уровня земли, минимум, с интервалом от 10 до 20 на расстоянии 3–6 м друг от друга в виде сетки. При перекрестных соединениях надежно соедините проводники между собой термитной сваркой, пайкой или одобренными компрессионными соединителями. Стержни заземления должны быть размещены по углам решетки и не должны находиться на расстоянии менее 6 футов друг от друга по конструкции.
Энергосистема обычно простирается по всей подстанции подстанции и часто за линией ограждения.Некоторые нормы требуют, чтобы заземляющий провод был проложен на расстоянии около 3 футов (1 м) снаружи и параллельно забору. Используйте несколько заземляющих проводов или проводов большего размера, где могут возникать высокие концентрации тока, например, соединение нейтрали с землей генераторов, конденсаторных батарей или трансформаторов.
Соотношение сторон сетки обычно составляет от 1: 1 до 1: 3, если точный анализ не требует более экстремальных значений. Частые перекрестные соединения относительно мало влияют на снижение сопротивления сети, но полезны для защиты нескольких путей от токов короткого замыкания.
Провод сечением 35 мм2 (2 AWG) или больше должен быть многожильным.
Некоторые нормы требуют, чтобы луженые провода использовались там, где удельное сопротивление почвы менее 70 Ом / м.
Следует избегать резких изгибов всех заземляющих проводов. (Это относится к наземным соединениям.)
В следующей статье я объясню Измерение сопротивления заземления . Пожалуйста, продолжайте следить.

Как рассчитать закон Ома для безопасного вейпинга
Если вас устраивают ваши знания о безопасности вейп-батареи, подумайте об использовании калькулятора закона Ома, чтобы ваша катушка строилась в безопасных пределах вашей батареи.
Кроме того, это даст вам возможность настроить катушки, чтобы получить желаемый опыт вейпинга. Существует множество калькуляторов закона Ома и таких сайтов, как Steam Engine (steam-engine.org), которые сделают за вас всю тяжелую работу.
Пока вы знаете, как применять результаты, все готово. Но если вам нужен контроль, это руководство поможет вам начать работу.
В законе Ома нет ничего мистического или волшебного. Это несколько формул, обычно изображаемых внутри треугольника, и любой может легко выучить и использовать формулы на любом обычном калькуляторе.
Внутри треугольника вы можете увидеть три основных элемента в любой электрической цепи, представленные буквами V, I и R. Я бы озвучивал треугольник как «V над I умножить на R», а «времена» — это умножение. Самым сложным в этом будет запоминание того, что обозначают буквы, и даже это на самом деле довольно просто:
В = Напряжение (напряжение аккумулятора)
I = Ток (сила тока, потребляемая вашей катушкой)
R = Сопротивление (сопротивление вашей катушки в Ом)
Итак, как нам использовать треугольник закона Ома? Опять же, просто — треугольник наглядно отображает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.В следующих примерах мы рассмотрим, как использовать треугольник и формулы, чтобы помочь вам построить катушки, рассчитанные на требуемый ток и мощность.
Если вы хотите определить ток, потребляемый через сопротивление (вашу катушку), используйте формулу:
I = V ÷ R (или I = V / R)
Как мы к этому пришли? Посмотрите на треугольник, и вы увидите, что для определения тока (I) вы должны разделить напряжение (В) на сопротивление (R) .
Давайте применим формулу на примере из реальной жизни.Если вы используете механический мод, со свежезарядным аккумулятором у вас теоретически будет 4,2 В для питания вашей катушки. Если ваша катушка 0,5 Ом, теперь у вас есть все необходимое для определения силы тока в амперах:
I = 4,2 В ÷ 0,5 Ом (или 4,2 / 0,5)
I = 8,4 А
Как видите, с катушкой на 0,5 Ом и недавно заряженной батареей на 4,2 вольта максимальное потребление тока составит 8,4 ампера. Если ваша батарея имеет предел в 10 ампер, вы значительно ниже предела. Не забывайте, что использование двойного механического модуля в последовательной конфигурации удвоит потребление энергии на батарею, и вам придется создавать катушки с вдвое большим сопротивлением, чтобы быть в безопасности.Также обратите внимание, что по мере разряда батареи ток также будет спадать. Например, когда аккумулятор достигает 3,7 В при той же нагрузке, ток упадет до 7,4 А (3,7 В / 0,5 Ом)
Расчетная мощность (мощность)
Следующее, что вы, вероятно, захотите узнать, — это мощность, генерируемая катушкой, или мощность. Это не показано в треугольнике, но формула проста. Просто умножьте ток в вашей цепи на приложенное напряжение:
P = V x I
В нашем исходном примере формула выглядела бы так:
P = 4.2 В x 8,4 А
P = 35,3 Вт
Таким образом, катушка на 0,5 Ом с полностью заряженной батареей на 4,2 В будет тянуть максимум 8,4 А и выдавать 35,3 Вт. Вы можете видеть, что по мере увеличения сопротивления вашей катушки ток и мощность будут падать.
Вторая формула закона Ома, которая может нам пригодиться, — это вычисление сопротивления. Допустим, у вас есть батарея с ограничением по току в 10 ампер, и вы хотите определить наименьшее сопротивление катушки, при котором вы можете безопасно работать, не превышая CDR батареи.
Для расчета используйте следующую формулу:
R = V ÷ I
Так как вы знаете, что CDR аккумулятора составляет 10 ампер, вы можете выбрать в своих расчетах 9 ампер, чтобы получить запас мощности в 1 ампер. Вы также знаете, что ваше максимальное напряжение будет 4,2 вольта на одном аккумуляторном модуле. Расчет выглядит так:
R = 4,2 В ÷ 9 А
R = 0,47 Ом
Результат говорит вам, что ваш безопасный нижний предел для 10-амперной батареи составляет 0,47 Ом — что-то ниже, и вы рискуете превысить предел тока батареи.Конечно, если у вас батарея на 25 ампер, ваше низкое сопротивление упадет до 0,17 Ом:
R = 4,2 В ÷ 25 А
R = 0,17 Ом
Наконец, и, вероятно, не так полезно для нас, используя треугольник, вы можете найти напряжение в цепи, если вам известны значения двух других переменных.
Чтобы найти напряжение, когда известны ток и сопротивление, формула выглядит так:
В = I x R
На самом деле, самые полезные формулы для вейперов — это три формулы, которые вычисляют ток (I = V ÷ R), мощность (P = V x I) и сопротивление (R = V ÷ I).Это позволит вам определить ток, который будет потреблять ваша катушка, и полученную мощность. По мере увеличения сопротивления ток и мощность будут падать. Если вы уменьшите сопротивление, ток и мощность увеличатся. Формула сопротивления позволяет рассчитать безопасное низкое сопротивление на основе CDR вашей батареи.
Это вся полезная информация, которая поможет вам оставаться в безопасных пределах ваших батарей и настроить количество энергии на вашей катушке, чтобы помочь вам достичь своей собственной нирваны вейпинга.Есть и другие факторы, такие как время нарастания катушки и нагрев вашей катушки, которые определяются калибром и массой провода. Закон Ома ничего из этого не учитывает, и такой сайт, как Steam Engine, может быть вам полезен.
Последний и важный совет: ВСЕГДА предполагайте, что напряжение вашей батареи эквивалентно полностью заряженной батарее: 4,2 вольта для одинарного или параллельного батарейного модуля или 8,4 вольт для двойного последовательного модуля. Люди будут утверждать, что катушка никогда не увидит это фактическое напряжение батареи из-за падения напряжения в моде, но для безопасности ВСЕГДА используйте полное теоретическое напряжение батареи (при полной зарядке) в своих расчетах.