Расчет сопротивления в цепи. Расчет сопротивления электрической цепи: методы, формулы и примеры

Как рассчитать общее сопротивление последовательной и параллельной цепи. Какие формулы используются для расчета сопротивления проводников. Как применять закон Ома при анализе электрических схем.

Что такое электрическое сопротивление и от чего оно зависит

Электрическое сопротивление — это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Оно измеряется в омах (Ом) и обозначается буквой R. От чего зависит сопротивление проводника?

• От материала проводника (удельного сопротивления)
• От длины проводника (чем длиннее, тем больше сопротивление)
• От площади поперечного сечения (чем толще проводник, тем меньше сопротивление)
• От температуры (с повышением температуры сопротивление металлов обычно растет)

Формула для расчета сопротивления проводника:

R = ρ * l / S

где ρ — удельное сопротивление материала, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения.

Закон Ома и его применение для расчета сопротивления

Закон Ома — основной закон электротехники, который связывает напряжение, силу тока и сопротивление участка цепи:

I = U / R

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

Из этой формулы легко выразить сопротивление:

R = U / I

Таким образом, зная напряжение на участке цепи и протекающий через него ток, можно рассчитать сопротивление этого участка. Это один из самых простых способов определения сопротивления на практике.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

При расчете сложных электрических цепей часто приходится иметь дело с различными комбинациями резисторов. Рассмотрим два основных способа их соединения:

Последовательное соединение

При последовательном соединении резисторов общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений всех резисторов:

R = R1 + R2 + R3 + …

Параллельное соединение

При параллельном соединении для расчета общего сопротивления используется формула:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Для двух параллельно соединенных резисторов формула упрощается:

R = (R1 * R2) / (R1 + R2)

Методы расчета сложных электрических цепей

Для анализа разветвленных электрических схем используются различные методы:

• Метод эквивалентных преобразований
• Метод узловых потенциалов
• Метод контурных токов
• Метод наложения

Рассмотрим подробнее метод эквивалентных преобразований, как наиболее наглядный и часто применяемый.

Метод эквивалентных преобразований

Суть метода заключается в последовательном упрощении схемы путем замены групп параллельных или последовательных резисторов их эквивалентными сопротивлениями. Процесс продолжается до тех пор, пока схема не сведется к одному эквивалентному резистору.

Пример расчета:

1. Выделяем группы параллельных и последовательных резисторов
2. Заменяем каждую группу эквивалентным сопротивлением
3. Повторяем шаги 1-2, пока не останется одно общее сопротивление

Расчет сопротивления реальных проводников и компонентов

При расчете сопротивления реальных электрических цепей необходимо учитывать ряд факторов:

• Температурный коэффициент сопротивления материала
• Наличие контактных сопротивлений
• Скин-эффект в проводниках при высоких частотах
• Допуски на номиналы компонентов

Для точных расчетов используются справочные данные по удельным сопротивлениям материалов и их температурным зависимостям.

Измерение сопротивления на практике

Для измерения сопротивления используются специальные приборы — омметры. Как правильно измерить сопротивление компонента или участка цепи?

1. Отключите измеряемый участок от источников питания
2. Подключите щупы омметра к выводам компонента или участка цепи
3. Установите подходящий диапазон измерений
4. Считайте показания с дисплея прибора

При измерениях важно учитывать погрешность прибора и влияние контактных сопротивлений.

Применение расчетов сопротивления на практике

Умение рассчитывать сопротивление электрических цепей необходимо во многих областях:

• Проектирование электронных устройств
• Расчет и монтаж электропроводки
• Диагностика неисправностей электрооборудования
• Оптимизация энергопотребления

Правильный расчет сопротивлений позволяет создавать надежные и эффективные электрические системы.

Типичные ошибки при расчетах сопротивления

При расчетах сопротивления электрических цепей часто допускаются следующие ошибки:

• Неправильное определение типа соединения (последовательное/параллельное)
• Ошибки в формулах для параллельного соединения
• Неучет температурной зависимости сопротивления
• Пренебрежение контактными сопротивлениями
• Неправильный перевод единиц измерения

Чтобы избежать этих ошибок, важно внимательно анализировать схему и проверять расчеты.

Сопротивление в цепи переменного тока. 11 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Включая в электрическую цепь какого-нибудь источника тока различные проводники и амперметр, можно заметить, что при разных проводниках показания амперметра различны, т. е. сила тока в данной цепи различна. Так, например, если вместо железной проволоки АВ (рис.) включить в цепь такой же длины и сечения никелиновую проволоку CD, то сила тока в цепи уменьшится, а если включить медную EF, то сила тока значительно увеличится.

Рис.  Зависимость силы тока от свойств проводников

Вольтметр, поочерёдно подключаемый к концам этих проводников, показывает одинаковое напряжение. Значит, сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включённых в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные проводники обладают различным

Электрическое сопротивление — физическая величина. Обозначается оно буквой R.

За единицу сопротивления принимают 1 ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. Кратко это записывают так:

1 Ом = 1 В / 1 А

Применяют и другие единицы сопротивления: миллиом (мОм), килоом (кОм), мегаом (МОм).

1 мОм = 0,001 Ом;
1 кОм = 1000 Ом;
1МОм= 1000 000 Ом.

В чём причина сопротивления? Если бы электроны в проводнике не испытывали никаких помех в своём движении, то они, будучи приведены в упорядоченное движение, двигались бы по инерции неограниченно долго. В действительности электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решётки металла. При этом замедляется упорядоченное движение электронов и сквозь поперечное сечение проводника проходит за 1 с меньшее их число. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока. Таким образом, каждый проводник как бы противодействует электрическому току, оказывает ему сопротивление.

Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки.

Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за различия в строении их кристаллической решётки, из-за разной длины и площади поперечного сечения.

Активное сопротивление — это сопротивление таких элементов, на которых происходит безвозвратное преобразование электрической энергии в другой вид энергии (например, резистор). Обозначается буквой R.

Реактивное сопротивление — это сопротивление таких элементов, которые создают угол сдвига фаз между током и напряжением (например, катушка индуктивности и конденсатор). Обозначается буквой Х.

Активная мощность — это средняя мощность за период.

Реактивная мощность — это величина, характеризующая интенсивность обмена энергией между источником и реактивным сопротивлением.

К занятию прикреплен файл  «Это интересно!». Вы можете скачать файл  в любое удобное для вас время.
Использованные источники:

• http://www. tepka.ru/fizika_8, http://class-fizika.narod.ru
• http://elektro-tex.ru/articles/
• http://www.youtube.com/watch?v=jJX6IsRhnhs
• http://www.youtube.com/watch?v=nEYXMjbZHbc
• http://www.youtube.com/watch?v=Dm9I3xG7cQc
   

Расчёт сопротивления электрических цепей — презентация онлайн

Похожие презентации:

Электрические цепи постоянного тока

Электротехника и электроника. Электрические цепи постоянного тока. (Лекция 1)

Электрические цепи постоянного тока

Электрическая цепь постоянного тока

Линейные электрические цепи постоянного тока. (Лекция 1)

Электротехника. Методы расчёта электрических цепей. (лекция 5)

Методы расчёта электрических цепей

Электрические цепи постоянного тока

Линейные электрические цепи. Постоянный ток

Электрические цепи постоянного тока

Расчет электрического
сопротивления участка цепи
Общее сопротивление участка цепи,
изображенного на рисунке, равно
1) 2,5 R
2) 3 R
3) 3,5 R
4) 4 R
Сопротивление между точками А и В
электрической цепи, представленной на
рисунке, равно
1) 3 Ом
2) 5 Ом
3) 8 Ом
4) 21 Ом
В участке цепи, изображенном на рисунке,
сопротивление каждого резистора 3 Ом.
Найдите общее сопротивление участка.
1) 6 Ом
2) 3 Ом
3) 4,5 Ом
4) 2/3 Ом
В участке цепи, изображенном на рисунке,
сопротивление каждого резистора 8 Ом.

English     Русский Правила

Расчет полного сопротивления

Упражнения, в которых вычисляется суммарное сопротивление электрических цепей. В некоторых упражнениях применяется соотношение между сопротивлением Р[Ом] и проводимостью Г[См] → G=1/R. При анализе электрических цепей постоянного тока часто возникает необходимость расчета их полного сопротивления, которое видно с клемм источника питания. Знание значения полного сопротивления необходимо для расчета значения тока, протекающего через цепь. Значение основного тока, протекающего по цепи, можно рассчитать с помощью Закон Ома → I=U/R.

Общее сопротивление – пример 1

Расчет полного сопротивления для конкретной электрической цепи. Электрическая цепь в примере имеет смешанные соединения между резисторами. Суммарное сопротивление видно с клемм питания, клеммы помечены метками А и В. Электрическая схема содержит в своей топологии три резистора. Некоторые соединения между резисторами специфичны. Узлы с одинаковым электрическим потенциалом будут отмечены. Как известно, между узлами с одинаковым электрическим потенциалом ток не течет.

Общее сопротивление – пример 1

Общее сопротивление – пример 2

Расчет полного сопротивления для конкретной электрической цепи. Схема построена на восьми резисторах. Электрическая цепь в примере имеет смешанные соединения между резисторами. Общее сопротивление видно с клемм питания. При расчете полного сопротивления используется соотношение между сопротивлением R[Ом] и проводимостью G[S] → G=1/R. Некоторые соединения между резисторами специфичны. Узлы с одинаковым электрическим потенциалом будут отмечены. Как известно, между узлами с одинаковым электрическим потенциалом ток не течет. Величину электрического потенциала в конкретных узлах обозначают формулой для Делитель напряжения .

Общее сопротивление – пример 2

Общее сопротивление – пример 3

Электрическая цепь построена особым образом, потому что резисторы образуют букву Н. Они выглядят как Н-мост. Обозначение полного сопротивления этой цепи довольно сложно. Можно представить, что его боковые ответвления создают делители напряжения. Если эти делители напряжения равны, то через резистор R3 не будет протекать ток. В этой конкретной ситуации мы можем опустить резистор R3 при расчете общего сопротивления и рассматривать цепь как обрыв вместо резистора R3. Вы можете загрузить симуляцию в pspice и расчет в Excel, чтобы изучить поведение схемы.

Общее сопротивление – пример 3

Общее сопротивление – пример 4

Электрическая цепь построена на пяти резисторах. Все резисторы имеют одинаковое значение, равное 1 [кОм]. Будет рассчитано полное сопротивление этой электрической цепи. Суммарное сопротивление видно между конкретными клеммами А и В. Резисторы в цепи соединены смешанно, то есть соединены последовательно и параллельно. Соотношение между сопротивлением R и проводимостью G будет применяться при расчетах → G=1/R.

Общее сопротивление – пример 4

Общее сопротивление – пример 5

Электрическая цепь построена на семи резисторах. Все резисторы имеют одинаковое значение, равное 1[Ом]. Будет рассчитано полное сопротивление этой электрической цепи. Суммарное сопротивление видно между конкретными клеммами А и В. Резисторы в цепи соединены смешанно, то есть соединены последовательно и параллельно. Соотношение между сопротивлением R и проводимостью G будет применяться при расчетах → G=1/R.

Общее сопротивление – пример 5

Что такое Сопротивление? Формула и использование резисторов в электрических цепях

Когда вы изучаете электрические устройства или компоненты, вы должны знать основную информацию об общих электрических компонентах.

Одним из распространенных компонентов в электротехнике являются резисторы. И его значение рассчитывается в Сопротивлении.

В этой статье я объясняю — «Что такое сопротивление?», формулу и использование резисторов в электрических цепях.

Содержание

Что такое сопротивление?

Свойство веществ, препятствующее протеканию или ограничению тока в электрической цепи, известно как «сопротивление».

В электрических и электронных схемах сопротивление обозначается данным символом. Здесь Сопротивление обозначается буквой «R».

Сопротивление (R)

Принципиальная схема электрической цепи, состоящей из сопротивления (R) с подключенным источником напряжения.

Электрическая цепь с сопротивлением

Например, если ток в один ампер проходит через цепь с напряжением в один вольт, сопротивление рассчитывается как один ом.

 Сопротивление, (R)= [(Напряжение)/(Ток)]= [(1 Вольт)/(1 Ампер)]= (1 Ом) 

Можно сделать вывод, что сопротивление всегда обратно пропорционально электрическому току. Таким образом, высокое сопротивление обеспечивает низкий ток в цепи и наоборот.

Изоляторы обычно имеют большее сопротивление, а хорошие проводники имеют низкое сопротивление.

Прибор для измерения сопротивления

Сопротивление измеряется омметром или цифровым мультиметром.

Ед.

 Сопротивление, (R) = [(Напряжение)/(Электрический ток)]       (Единица измерения – Ом) 

 Сопротивление, (R)= [(Удельное сопротивление*Длина)/Площадь]= [(ρ*l)/a] (Единица-Ом) 

 Удельное сопротивление, (ρ) = [(Площадь*Сопротивление)/Длина]= [((a*R)/l)] (Единица измерения — Ом.метр)