Схема смешанного соединения резисторов. Смешанное соединение резисторов: принципы работы и расчет электрических цепей — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое смешанное соединение резисторов. Как рассчитать общее сопротивление при смешанном соединении. Какие преимущества дает смешанное соединение резисторов в электрических цепях. Как правильно анализировать схемы со смешанным соединением.

Содержание

Что представляет собой смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов представляет собой комбинацию последовательного и параллельного соединения элементов в электрической цепи. При таком способе подключения часть резисторов соединяется последовательно, а часть — параллельно.

Основные особенности смешанного соединения:

Сочетает свойства последовательного и параллельного соединения
Позволяет получить нужное общее сопротивление цепи
Дает возможность реализовать сложные схемы с заданными параметрами
Требует поэтапного расчета для определения эквивалентного сопротивления

Принципы расчета смешанных цепей

Расчет смешанных цепей производится поэтапно, путем последовательного преобразования участков схемы:

Выделяются группы параллельно и последовательно соединенных резисторов
Рассчитывается эквивалентное сопротивление для каждой группы
Полученные эквивалентные сопротивления объединяются в новые группы
Процесс повторяется, пока вся схема не будет сведена к одному эквивалентному резистору

Как рассчитать общее сопротивление смешанной цепи?

Для последовательно соединенных резисторов: R = R1 + R2 + R3 + …
Для параллельно соединенных резисторов: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Преимущества применения смешанного соединения

Смешанное соединение резисторов дает ряд важных преимуществ при проектировании электрических цепей:

Позволяет получить нужное общее сопротивление цепи
Обеспечивает гибкость в подборе номиналов резисторов
Дает возможность реализовать сложные схемы с заданными параметрами
Позволяет оптимизировать распределение токов и напряжений
Улучшает характеристики цепи по сравнению с простыми соединениями

Методы анализа схем со смешанным соединением

Для правильного анализа схем со смешанным соединением резисторов применяются следующие методы:

Метод эквивалентных преобразований — последовательное упрощение цепи
Метод контурных токов — составление уравнений для каждого контура
Метод узловых потенциалов — составление уравнений для узлов схемы
Метод наложения — анализ влияния каждого источника по отдельности

Какой метод выбрать для анализа конкретной схемы?

Для простых цепей подходит метод эквивалентных преобразований
Для сложных схем эффективны методы контурных токов и узловых потенциалов
Метод наложения удобен при наличии нескольких источников

Особенности расчета токов в смешанных цепях

При расчете токов в смешанных цепях необходимо учитывать следующие особенности:

Ток в последовательно соединенных элементах одинаков
Напряжение на параллельных участках одинаково
Общий ток равен сумме токов параллельных ветвей
Падение напряжения равно сумме падений на последовательных элементах

Как правильно рассчитать токи в смешанной цепи?

Определить эквивалентное сопротивление всей цепи
Рассчитать общий ток по закону Ома
Найти падения напряжения на участках цепи
Вычислить токи в отдельных ветвях по известным напряжениям

Применение смешанного соединения в электронике

Смешанное соединение резисторов широко применяется в различных электронных устройствах и схемах:

Делители напряжения
Аттенюаторы сигналов
Фильтры высоких и низких частот

Схемы смещения транзисторов
Измерительные мосты
Цепи обратной связи в усилителях

Какие преимущества дает смешанное соединение в этих схемах?

Позволяет точно задать нужные соотношения токов и напряжений
Обеспечивает требуемые частотные характеристики
Дает возможность оптимизировать параметры схемы

Проектирование цепей со смешанным соединением

При проектировании электрических цепей со смешанным соединением резисторов рекомендуется придерживаться следующего алгоритма:

Определить требуемые параметры цепи (сопротивление, токи, напряжения)
Выбрать оптимальную топологию соединения элементов
Рассчитать номиналы резисторов для получения нужных характеристик
Проанализировать работу схемы в различных режимах
При необходимости оптимизировать схему

На что обратить внимание при проектировании?

Учитывать допуски и разброс параметров реальных компонентов
Обеспечить запас по мощности рассеяния резисторов

Минимизировать влияние паразитных параметров

Смешанное соединение резисторов

Резистор представляет собой устройство, обладающее устойчивым, стабильным значением сопротивления. Это позволяет выполнять регулировку параметров на любых участках электрической цепи. Существуют различные виды соединений, в том числе и смешанное соединение резисторов. От использования того или иного способа в конкретной схеме, напрямую зависит падение напряжений и распределение токов в цепи. Вариант смешанного соединения состоит из последовательного и параллельного подключения активных сопротивлений. Поэтому в первую очередь нужно рассматривать эти два вида соединений, чтобы понять, как работают другие схемы.

Содержание

Последовательное соединение

Последовательная схема подключения предполагает расположение резисторов в схеме таким образом, что конец первого элемента соединяется с началом второго, а конец второго – с началом третьего и т.д. То есть все резисторы поочередно следуют друг за другом. Сила тока при последовательном соединении будет одинаковой в каждом элементе. В виде формулы это выглядит следующим образом: I_общ = I₁ = I₂, где I_общ является общим током цепи, I₁ и I₂ – соответствуют токам 1-го и 2-го резистора.

В соответствии с законом Ома, напряжение источника питания будет равно сумме падений напряжения на каждом резисторе: U_общ = U₁ + U₂ = I₁r₁ + I₂r₂, в которой U_общ – напряжение источника электроэнергии или самой сети; U₁ и U₂ – значение падений напряжения на 1-м и 2-м резисторах; r₁ и r₂ – сопротивления 1-го и 2-го резисторов. Поскольку токи на любом участке цепи имеют одинаковое значение, формула приобретает вид: Uобщ = I(r₁ + r₂).

Таким образом, можно сделать вывод, что при последовательной схеме включения резисторов, электрический ток, протекающий через каждый из них равен общему значению тока во всей цепи. Напряжение на каждом резисторе будет разное, однако их общая сумма составит значение, равное общему напряжению всей электрической цепи. Общее сопротивление цепи также будет равно сумме сопротивлений каждого резистора, включенного в эту цепь.

Параметры цепи при параллельном соединении

Параллельное соединение представляет собой включение начальных выходов двух и более резисторов в единой точке, и концов этих же элементов в другой общей точке. Таким образом, фактически происходит соединение каждого резистора непосредственно с источником электроэнергии.

В результате, напряжение каждого резистора будет одинаковым с общим напряжением цепи: U_общ = U₁ = U₂. В свою очередь, значение токов будет разным на каждом резисторе, их распределение становится прямо пропорциональным сопротивлению этих резисторов. То есть, при увеличении сопротивления, сила тока уменьшается, а общий ток становится равен сумме токов, проходящих через каждый элемент. Формула для данного положения выглядит следующим образом: I_общ= I₁ + I₂.

Для расчетов общего сопротивления используется формула: . Она используется при наличии в цепи только двух сопротивлений. В тех случаях, когда сопротивлений в цепи подключено три и более, применяется другая формула:

Таким образом, значение общего сопротивления электрической цепи будет меньше, чем самое минимальное сопротивление одного из резисторов, подключенных параллельно в эту цепь. На каждый элемент поступает напряжение, одинаковое с напряжением источника электроэнергии. Распределение тока будет прямо пропорциональным сопротивлению резисторов. Значение общего сопротивления резисторов, соединенных параллельно, не должно превышать минимального сопротивления какого-либо элемента.

Схема смешанного соединения резисторов

Схема смешанного соединения обладает свойствами схем последовательного и параллельного соединения резисторов. В этом случае элементы частично подключаются последовательно, а другая часть соединяется параллельно. На представленной схеме резисторы R₁ и R₂ включены последовательно, а резистор R₃ соединен параллельно с ними. В свою очередь резистор R₄ включается последовательно с предыдущей группой резисторов R₁, R₂ и R₃.

Расчет сопротивления для такой цепи сопряжен с определенными трудностями. Для того чтобы правильно выполнить расчеты используется метод преобразования. Он заключается в последовательном преобразовании сложной цепи в простейшую цепь за несколько этапов.

Если для примера вновь использовать представленную схему, то в самом начале определяется сопротивление R₁₂ резисторов R₁ и R₂, включенных последовательно: R₁₂ = R₁ + R₂. Далее, нужно определить сопротивление резисторов R₁₂₃, включенных параллельно, по следующей формуле: R₁₂₃=R₁₂R₃/(R₁₂+R₃) = (R₁+R₂)R₃/(R₁+R₂+R₃). На последнем этапе выполняется расчет эквивалентного сопротивления всей цепи, путем суммирования полученных данных R₁₂₃ и сопротивления R₄, включенного последовательно с ним: R_эк = R₁₂₃ + R₄ = (R₁ + R₂) R₃ / (R₁ + R₂ + R₃) + R₄.

1.8.3. Смешанное соединение резисторов

Смешаннымсоединением называют сочетание последовательного и параллельного соединений резисторов. Большое разнообразие этих соединений не позволяет вывести общую формулу для определения эквивалентного сопротивления цепи. Поэтому в каждом конкретном случае, используя методы расчета при последовательном и параллельном соединениях, можно рассчитать эквивалентное сопротивление при смешанном соединении. Поясним это на конкретном примере расчета электрической цепи (рис. 1.20 а).

Электрическую цепь постепенно упрощают и приводят к простейшему виду (рис. 1.20 б, в)

;;;

Рис. 1.20

Проверка: 1)2).

1.8.4. Метод преобразований треугольника резисторов в эквивалентную звезду и наоборот

Рассмотрим две электрические цепи (рис. 1.21). Одна из них имеет вид треугольника, другая – трехлучевой звезды. В дальнейшем такие соединения будем называть соответственно соединением в треугольник и соединением звездой.

Рис. 1.21

Соединения такого вида очень распространены в трехфазных цепях, в которых часто возникает необходимость перехода от одного вида соединения к другому (эквивалентному). Эквивалентность треугольника и звезды резисторов заключается в том, что их замена не изменяет потенциалов узловых точек (φ_а_, φ_bиφ_с), являющихся вершинами треугольника и эквивалентной звезды. Не изменяются также токи, напряжения и мощности в остальной части схемы, не затронутой преобразованием.

Формулы пересчета без вывода сопротивлений ветвей треугольника ,,в эквивалентную звезду,,имеют вид

(1.39)

При переходе от звезды к треугольнику можно воспользоваться следующими формулами

(1.40)

Если сопротивления всех ветвей цепи по схеме треугольник одинаковы, т.е. , сопротивления эквивалентной звезды будут также одинаковые:, причем

1.8.5. Последовательное соединение источников энергии

В практике последовательное и согласное включение источников применяют для увеличения напряжения. Рассмотрим схему с двумя согласно и одним встречно включенными источниками (рис. 1.22).

Рис. 1.22

По второму закону Кирхгофа запишем

. (1.41)

Отсюда

, (1.42)

где .

Напряжения на зажимах источников и приемника

При последовательном соединении источников с одинаковыми параметрами

. (1.43)

1.8.6. Параллельное соединение источников энергии

В тех случаях, когда номинальное напряжение приемника равно напряжению одного источника, а его ток больше допустимого тока одного источника, применяют параллельное соединение источников (рис. 1.23 а).

При параллельном соединении источников с одинаковыми параметрами их общая ЭДС не изменится, но уменьшатся токи через каждый источник и внутреннее сопротивление общего источника. Тогда эквивалентный источник (рис. 1.23 б) имеет следующие параметры: .

Рис.

1.23

Приисточниках

. (1.44)

Пример 1.1. Определить эквивалентное сопротивление цепи (рис. 1.24 а), если 1Ом; 3Ом.

а) б)

в) г)

Рис. 1.24

Решение. Преобразуем треугольник сопротивлений в эквивалентную звезду сопротивлений (рис. 1.24 б). Так как , то

Ом.

Дальнейшее решение выполним преобразованием последовательно или параллельно соединенных сопротивлений резисторов их эквивалентными сопротивлениями «свертыванием» схемы. Резисторы и, а такжеисоединены последовательно, поэтому их общие сопротивления

Ом;Ом.

Полученная схема приведена на рис. 1.24 в.

Резисторы исоединены параллельно, поэтому (рис. 1.24 г)

Ом.

Эквивалентное сопротивление всей цепи

Ом.

Пример 1.2.Определить токи в ветвях цепи (рис. 1.25 а), если задано:Ом;= 6Ом;Ом;= 2Ом;= 100В.

Решение. Резисторы исоединены последовательно и образуют ветвь с током. Резисторыивключены параллельно, а относительно резистора– последовательно. Вычислим эквивалентные сопротивления:

Ом;

Ом.

Рис. 1.25

Резисторы исоединены параллельно, а по отношению к– последовательно, поэтому (рис. 1.25 б, в)

Ом.

Эквивалентное сопротивление цепи

Ом.

Ток в ветви с источником

А.

Так как сопротивления резисторов иодинаковы, то

А.

Аналогично, при

А.

Физика последовательных резисторов: что это такое, как они работают — производство печатных плат и сборка печатных плат

Если вы любитель истории, вам понравится наша статья об истории резисторов. Мы рассмотрим все, от резистора из углеродного состава до толстопленочного резистора. Вы также узнаете о резисторах SMD и резисторах переменного сопротивления. Все здесь, прямо в названии. Так что вперед, читайте — будет вам счастье! Тогда вы можете пойти и купить идеальный резистор для вашего следующего проекта!

Резистор из углеродного состава История резисторов из углеродного состава восходит к 1933 году, когда в Дании была основана компания Vitrohm. Алекс Хейман считается отцом электротехники в Дании. Пол Кинго-Педерсен, финансист и продавец, присоединился к нему в этом предприятии. Двое мужчин получили лицензию на производство изолированных углеродных резисторов от IRC в Филадельфии и начали их производство. В результате компания смогла производить высококачественный резистор из углеродного состава по относительно низкой цене. Компания также разработала сложный производственный процесс для резистора из углеродного состава.
Несмотря на то, что резисторы из углеродного состава уже много лет используются в электротехнике, найти их становится все труднее. В результате инженеры-конструкторы должны изучить другие варианты, особенно когда первостепенное значение имеют управление энергией и стабильность. В этом документе будет рассмотрена история резисторов из углеродного состава и обсуждены их преимущества и недостатки. В конечном итоге мы сможем найти лучшую альтернативу для вашего дизайна. Кроме того, этот документ поможет вам выбрать подходящий материал для вашего приложения и позволит максимально увеличить его производительность.
Сегодня резисторы из углеродного состава доступны в четырех цветовых диапазонах. Первые две полосы представляют значение сопротивления, третья полоса называется множителем, а четвертая полоса помогает определить допуск. Эти резисторы могут выдерживать импульсы высокой энергии, но они склонны поглощать воду, что снижает их эффективность во влажной среде. В результате они не подходят для высокотемпературных сред. В результате они относительно дороги и сегодня не используются во многих приложениях.
Толстопленочный резистор Тонкопленочный резистор может быть металлическим или чиповым. Мы производим его по тонкослойной технологии, при которой пары осаждаемого материала охлаждаются, а затем наносятся на резистивную пленку. Резистивная пленка обычно состоит из хромоникелевого сплава, хотя необходимы тантал и другие сплавы. Резисторы бывают разных форм, размеров и конфигураций, а их поведение при старении зависит от нескольких факторов, включая температуру и влажность.
Тонкопленочный резистор также доступен из различных материалов, и мы можем использовать его во многих различных приложениях. В результате в Rayming PCB & Assembly используется комбинация металлов и керамики. Несмотря на популярность тонкопленочных резисторов, их стоимость выше, чем у среднего резистора. Подходящий резистор должен быть относительно недорогим, но и твердотельным, так как его труднее сломать.
Более толстые резисторы состоят из нескольких слоев металла. Эти слои соединяются металлическим клеем. Толщина металлической пленки определяет номинал резистора. Увеличение толщины увеличивает значение сопротивления. Однако тонкопленочный резистор не будет работать так же хорошо, если он слишком толстый. Более толстые пленки, как правило, имеют более низкие значения сопротивления, чем более тонкие пленки. Их также труднее перерабатывать.
Современные тонкопленочные резисторы намного надежнее своих предшественников. Кроме того, их температурные коэффициенты обычно составляют от 100 до 250 частей на миллион, что делает их популярными для осевых резисторов с выводами. Это связано с тем, что металлопленочные резисторы могут производиться в больших объемах и выдерживать высокие температуры. Их также проще собрать, чем их аналоги. А еще они намного дешевле!
Резистор для поверхностного монтажа Резистор для последовательного и параллельного соединения
Устройства с технологией поверхностного монтажа (SMD) являются важнейшим компонентом электроники. Эти устройства поставляются в небольших экономичных упаковках. Кроме того, их высокая точность и уменьшенный размер делают их идеальными для небольших печатных плат. В результате резисторы SMD делают электронные устройства более надежными и эффективными в долгосрочной перспективе. Кроме того, резисторы SMD имеют меньшие потери мощности и занимают меньше места на печатной плате. Однако это новшество имеет некоторые недостатки.
Во-первых, резисторы для поверхностного монтажа состоят из керамического корпуса с токопроводящими краями. Они обладают многими преимуществами по сравнению со сквозными резисторами, включая меньший размер. Помимо того, что эти резисторы меньше, они имеют встроенный код, который указывает значение их сопротивления. Затем мы размещаем их на печатной плате с помощью оборудования для захвата и размещения. После размещения компонент проходит через печь оплавления, чтобы расплавить припой на месте.
Номинальная мощность резисторов SMD варьируется, но, как правило, они менее мощные, чем устройства с проводным соединением. Их типичная номинальная мощность находится в диапазоне от 25 до 100 частей на миллион/градус Цельсия. Однако номинальная мощность этих устройств различается, поскольку некоторые производители указывают более высокие уровни, чем другие. Он идеально подходит для снижения номинальных характеристик электронных компонентов на половину или даже половину их максимальной номинальной мощности.
Резисторы составляют значительную часть производства электронной промышленности. Поскольку резисторы SMD идеально подходят для различных продуктов, их использование увеличилось в геометрической прогрессии. Резистор SMD теперь доступен почти для каждого электрического компонента и электронного устройства. Помимо поставок компонентов для электронной промышленности, производство резисторов SMD также зависит от металлического рутения.
Появление компьютеров, телевизоров и беспроводных телефонов потребовало большого количества чип-резисторов. Сегодня даже смартфонам нужны толстопленочные чип-резисторы. Эта отрасль переживает революцию и скоро будет на пике своей популярности. Это сложная, строго регулируемая отрасль.
Резистор с переменным сопротивлением Резистор с переменным сопротивлением представляет собой электрический компонент, который измеряет величину сопротивления, присутствующего в цепи. Он часто создается в геометрической прогрессии, при этом новые значения больше предыдущих на фиксированный множитель или процент. Мы выбираем множитель в соответствии с допуском диапазона. Так, например, 1,5-кратное предыдущее значение будет охватывать десятилетие значений. Но есть также некоторые исторические различия между стандартными и переменными резисторами.
Самый ранний известный переменный резистор — это потенциометр. Этот компонент работает как резистивный делитель, генерирующий электрический сигнал при повороте потенциометра. Он используется для различных электрических приложений, включая регулировку усиления усилителя, измерение углов и схемы настройки. Тримпоты — это миниатюрные потенциометры, установленные на печатной плате, которые можно регулировать с помощью отвертки.
Резистор переменного сопротивления может варьироваться от нуля до максимума. На принципиальной схеме показано фиксированное сопротивление между выводами 1 и 3, причем единственным подвижным выводом является второй вывод. Следовательно, подключение подвижной клеммы к той стороне, которая контролирует сопротивление, необходимо. Как только схема завершена, переменный резистор готов к использованию. Его история и применение бесконечны. История переменного резистора восходит к его зарождению в первые дни электричества.
Сегодня резисторы с переменным сопротивлением используются во многих продуктах. Благодаря своему переменному сопротивлению он помогает контролировать ток и напряжение в цепи. В дополнение к этому, это также полезно во вращающихся потенциометрах, реостатах, мембранных потенциометрах и резистивных сенсорных экранах. Он даже может контролировать скорость двигателя. Это связано с тем, что сопротивление переменного резистора изменяется в зависимости от его положения в цепи.
Резисторы с проволочной обмоткой Возможно, вы этого не понимаете, но вы можете соединить проволочные резисторы последовательно, чтобы создать устройство измерения тока. Из-за индуктивного эффекта проводов эти резисторы также могут быть полезны в качестве датчиков тока. Значение реактивного сопротивления напрямую связано с током, протекающим через устройство. Устройство измерения тока измеряет это реактивное сопротивление и преобразует его в показание. Кроме того, резистивный эффект может предотвратить срабатывание выключателей в определенных условиях. Некоторыми примерами являются большие насосы охлаждающей воды или морозильные камеры.
Силовые проволочные резисторы обычно покрываются керамическим покрытием для обеспечения хорошей изоляции и рассеивания тепла. Они имеют типичную номинальную мощность от четырех до семнадцати ватт и диапазон TCR от 250 до 400 частей на миллион/градус Цельсия. Они могут быть установлены как вертикально, так и горизонтально. Кроме того, они поставляются с выводами, которые мы можем легко установить как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Существует два типа силовых проволочных резисторов: керамические и силиконовые.
Резистор с проволочной обмоткой может иметь очень высокую номинальную мощность и хорошо подходит для ограничения тока. Их конструкция отличается от металлопленочных резисторов большим диаметром провода. Однако эта разница может иметь негативные последствия. Также следует учитывать термоэлектрический эффект. Изменение температуры может вызвать нежелательное напряжение на резисторе. Если это произойдет, вам следует переключиться на другой тип резистора.
Типичный мощный проволочный резистор может быть полезен в прецизионных аттенюаторах звуковой частоты, измерительных мостах и калибровочном оборудовании. Его значение сопротивления обычно находится в пределах допуска 0,1 процента, а его температурный коэффициент составляет пять частей на миллион / градус Цельсия. Высокоточные резисторы с проволочной обмоткой могут быть покрыты материалами из эпоксидной смолы для обеспечения большей защиты от воздействия температуры.
Резисторы, включенные последовательно и параллельно Понимание концепции последовательного и параллельного соединения резисторов является важным навыком при изучении электронных и электрических схем. Это также вторая натура для схемотехники. Закон Кирхгофа применяется к резисторам, включенным параллельно и последовательно. Если два резистора соединены последовательно, результирующий ток равен сумме их сопротивлений. Закон Кирхгофа также применим к радиочастотному шуму. Вот несколько советов, которые помогут вам разработать последовательные или параллельные схемы.
Последовательная цепь имеет большее общее сопротивление, чем параллельная цепь, потому что устройства в последовательной цепи соединяются по одному пути. Каждое устройство добавляет сопротивление заряду, протекающему по внешней цепи. По мере увеличения количества устройств растет и общее сопротивление. Это, в свою очередь, снижает скорость, с которой течет заряд.
Первым шагом является определение резистора. Затем определите резисторы и то, как они взаимодействуют в цепи. Вы можете работать с одним резистором или серией из нескольких резисторов. Однако помните, что резистор, включенный последовательно, ограничивает протекание тока. Это объясняет, почему ряд резисторов обычно необходим в цепях. В результате общее сопротивление всех резисторов в цепи равно сумме их сопротивлений.
Расположение резисторов Мы можем увеличить или уменьшить сопротивление двух одинаковых объектов, изменяя значения резисторов. Чтобы найти эквивалентное сопротивление двух разных объектов, мы можем использовать виджет резистора. Этот инструмент позволит нам создавать и проверять наши проблемы. Принципиальная схема также покажет нам, как соединять резисторы последовательно и параллельно.
Сопротивление резистора напрямую связано с его напряжением. Чем выше напряжение, тем больше потенциальная энергия на резисторах. Этот принцип работает как для отдельных резисторов, так и для последовательных цепей. Точно так же общее сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме всех их номиналов. Цепь замкнута, если нет токов утечки. Чтобы предотвратить это, мы должны соединить резисторы последовательно.
Последовательность резисторов имеет более высокое общее сопротивление, чем параллельная цепь, потому что ток может течь только в одном направлении. Когда резисторы соединены последовательно, они должны быть больше по значению, чем друг друга, чтобы через них протекал ток. Каждый резистор в серии имеет свое сопротивление, и сумма этих сопротивлений является общим сопротивлением цепи. Это может быть полезно для устранения неполадок и анализа цепей.
Вы также можете объединить сопротивление последовательной цепи с сопротивлением параллельной цепи, чтобы найти общее сопротивление серии. Существует два способа расчета общего сопротивления последовательных и параллельных цепей. Во-первых, вы должны знать значения I и I2, а затем использовать закон Ома, чтобы определить значение R3.
Как это работает Резистор включен последовательно, когда поток заряда проходит через устройство последовательно. Так, например, отвертка будет иметь сопротивление. Но это также было бы последовательно, если бы человек, держащий отвертку, и его обувь соединились с отверткой. Количество сопротивлений увеличивается по мере увеличения количества устройств, тем самым уменьшая общий поток заряда. Точно так же цепь с несколькими резисторами известна как параллельная цепь.
В контексте цепей резисторы соединяются последовательно, параллельно или комбинацией того и другого. Они соединены последовательно, если через них последовательно проходит одинаковая величина тока. Последовательно соединенным резистором может быть любой резистор, но обычно можно увидеть серию из двух или более одинаковых резисторов. Есть списки резисторов последовательно и параллельно, если вам интересно.
Используя закон Ома, вы можете определить индивидуальные сопротивления резисторов. Кроме того, вы можете рассчитать общую мощность, рассеиваемую резисторами, используя уравнения, связывающие напряжение, ток и сопротивление. Сравнив мощность, рассеиваемую одним резистором с мощностью другого, вы заметите, что общее сопротивление меньше, чем наименьшее индивидуальное сопротивление.
Основные типы резисторов: Они бывают последовательными, параллельными и составными. Каждый из этих резисторов ограничивает протекание электрического тока. Например, если два резистора соединены последовательно, они создают одинаковое падение напряжения. Этот тип цепи также известен как последовательная цепь. Падение напряжения в последовательной цепи самое высокое из всех типов. Чтобы понять основные принципы последовательного соединения резисторов, просмотрите следующие примеры.
В цепи с несколькими резисторами общее сопротивление равно сумме сопротивлений во всех ветвях цепи. Следовательно, мы можем рассчитать полное сопротивление цепи, используя формулы для параллельной и последовательной конфигураций. Используя то же уравнение, можно определить, какое сопротивление имеет цепь. Например, если у вас есть цепь с тремя последовательно соединенными резисторами, общее сопротивление составит 0,686 x 10 В.
Последовательная цепь состоит из двух или более электрических устройств, соединенных параллельно или последовательно. Когда два или более устройств соединяются последовательно, существует только один путь прохождения заряда. Следовательно, сопротивление каждого устройства будет увеличиваться, замедляя скорость потока заряда. Точно так же, когда три или более одинаковых резистора соединены последовательно, общее сопротивление цепи равно обратной величине сопротивления первого и второго устройств.
Последовательная цепь содержит один или несколько резисторов, соединенных в ряд или столбец. Каждый резистор подключается по одному токопроводящему пути, и ток, протекающий через них, будет следовать общему пути. Ток будет проходить через все три резистора в последовательной цепи, которую построить гораздо проще, чем параллельную цепь. Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений каждого резистора.
Как использовать резисторы последовательно В последовательной цепи каждое устройство соединено встык. Это означает, что каждый резистор в серии имеет разное сопротивление. Следовательно, добавление большего количества устройств последовательно увеличит общее сопротивление цепи, что снизит скорость потока заряда.
В отличие от параллельных соединений, вычислить последовательное сопротивление сложнее. При последовательном соединении нескольких резисторов они должны иметь большее значение сопротивления, чем любой отдельный резистор. Мы называем это «смешанной» резисторной схемой. Дополнительные сведения см. в разделе Резисторы в последовательных и параллельных цепях.
Два резистора можно соединить последовательно и параллельно. Когда они соединены последовательно, общее сопротивление цепи равно сумме их сопротивлений. Когда они параллельны, сопротивления делятся. Однако каждый резистор получает одинаковое количество напряжения от источника. Это называется схемой со смешанным резистором. Это пассивный двухконтактный электрический компонент, реализующий концепцию электрического сопротивления в цепи.
На этой простой схеме показаны два последовательно соединенных резистора. Ток, протекающий через каждый резистор, равен напряжению на аккумуляторе. Мощность каждого резистора представляет собой потенциальную энергию резисторов. Чтобы найти напряжение, подаваемое батареей, сопротивление последовательно-параллельной комбинации равно напряжению на соединительных проводах. Так вы найдете полную мощность цепи.
Преимущества и применение резисторов в серии Одним из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при установке резисторов, является их длина. Резисторы короткой длины имеют низкое сопротивление, потому что свободные электроны должны пройти небольшое расстояние, чтобы добраться до места назначения. В результате лишь небольшое их количество сталкивается с атомами, а это значит, что только небольшая часть электрического тока превращается в тепло. Кроме того, сопротивление резистора обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Таким образом, более крупный резистор, включенный последовательно, предоставит больше места для свободного движения свободных электронов.
Последовательное подключение резисторов дает несколько преимуществ. Одним из них является снижение рабочего тока. Это означает, что сопротивление последовательно включенного устройства должно быть больше, чем сопротивление любого из его компонентов. Отвертка является примером устройства, включенного последовательно, когда мы помещаем его в розетку. Ток течет от отвертки к тому, кто ее держит. То же самое касается обуви и одежды.
Уменьшение тока Сопротивление проводов снижает ток и мощность, протекающие по ним. Например, когда мы включаем холодильник, свет тускнеет, так как сопротивление в цепи больше. При запуске двигателя также может гаснуть свет в салоне. Если резистор достаточно большой, он отключит ток и заставит свет тускнеть. То же самое верно и для тостера, который был бы бесполезен, если бы был сделан из сверхпроводников.
Надежность В дополнение к уменьшению электрического тока последовательное подключение резисторов также может повысить надежность цепи. Мы достигаем наименьшего сопротивления, используя короткозамыкающие компоненты, в то время как резисторы с длинным замыканием обеспечивают самое высокое сопротивление. Кроме того, короткое замыкание может также произойти в резисторе из-за другого компонента в цепи. Наконец, сопротивление резистора обратно пропорционально площади его поперечного сечения. Когда резистор имеет большую площадь поперечного сечения, он может вмещать больше электронов и тратить большое количество электрического тока.
Например, две бытовые лампочки мощностью 60 Вт светят ярче, чем две последовательно соединенные бытовые лампочки. Напротив, одна лампочка мощностью 100 Вт будет значительно ярче при последовательном соединении. Тот же принцип применим к цепям с резисторами. Включение их в ряд приведет к большему общему сопротивлению. Это упрощает измерение падения напряжения в цепи и поддержание ее в рабочем состоянии.
Снижение перегрева Наконец, у последовательного метода есть еще одно преимущество перед параллельным соединением. Таким образом, цепь будет равномерно распределять ток между компонентами в цепи. Это означает, что он не будет страдать от перегрева или потери мощности из-за отказа компонента. Наконец, последовательные соединения проще создавать и обслуживать. Если вы новичок в электромонтаже, вы можете узнать о преимуществах последовательного подключения резисторов.
Среди многих преимуществ последовательной цепи, цепь может оставаться подключенной в течение длительного времени без риска возгорания или других опасностей. Последовательные соединения очень популярны для декоративных применений, поскольку они могут совместно использовать одно напряжение питания. Однако они менее эффективны для мощных систем и могут привести к длительному простою цепи. Вам также необходимо помнить, что отказ одного компонента в серии может привести к отказу всех компонентов, что означает увеличение времени простоя цепи.
Схемы комбинаций резисторов
Схема Комбинированные схемы резисторов
Несколько резисторов можно комбинировать до новых значений. Таким образом, вы можете создавать резисторы, которых нет в стандартной серии. Это также полезно, когда коллега снова взял последний резистор из ящика, не заказывая новые.
Умело комбинируя всего три резистора, можно довольно точно получить любое желаемое значение. Вам нужно только знать несколько основных схем и как их рассчитать.

Комбинация двух резисторов
Самый простой способ объединения резисторов — это последовательное или параллельное соединение двух резисторов.
Расчет наиболее простой для последовательного соединения: полное сопротивление состоит из Добавление отдельных резисторов. Таким образом, при последовательном соединении общее сопротивление всегда выше. чем наибольший из отдельных резисторов.
При соединении двух резисторов в параллельную цепь расчет немного усложняется. Общее сопротивление является обратной величиной сложения обратных величин отдельных резисторов. в При параллельном соединении общее сопротивление всегда меньше наименьшего индивидуального сопротивления.
Рисунок 1: Два резистора, соединенные последовательно и параллельно

Комбинация трех резисторов
Если требуемый резистор нельзя комбинировать с комбинацией двух резисторов обычно помогает объединение трех резисторов. Формулы ряда и последовательного соединения может быть легко расширен дополнительным резистором.
Кстати, автор рекомендует использовать параллельное соединение при объединении резисторов. Его немного сложнее вычислить, но, в конце концов, он более нагляден, потому что он не создает новых узлов напряжения.
Рисунок 2: Три резистора, соединенные последовательно и параллельно

Последовательное и параллельное соединение может быть расширено по вашему желанию. Для резистора 29 кОм вы можете, например, соединить 29 резисторов по 1 кОм последовательно. Но это не полезно и практично. Лучше попробуйте со смешанной схемой:
Смешанные схемы с тремя комбинированными резисторами
Смешанные схемы — это схемы, в которых резисторы соединены последовательно и параллельно. С тремя резисторами можно комбинировать две простейшие схемы смешанных резисторов:
Один состоит из последовательного резистора и двух параллельных резисторов.
Другой представляет собой параллельный резистор для двух последовательно соединенных резисторов.
С помощью этих комбинированных резисторов можно получить чрезвычайно точное общее сопротивление, даже если расчет будет несколько сложным.
Рисунок 3: Смешанные схемы с тремя резисторами

Чтобы вернуться к предыдущему примеру с нужным резистором 29 кОм:
Если выбрать серийный номер R ₁ = 27 кОм и R ₂ = 2,2 кОм, у вас есть 29,2 кОм. Значит, вы совсем рядом.
Если вы соедините параллельно с R ₂ еще один R ₃ на 22 кОм, параллельное соединение (R ₂ //R ₃ ) даст значение ровно 2 кОм.
Таким образом, R ₁ + (R ₂ // R ₃ ) = 27 кОм + 2 кОм = 29 кОм.
Как определить размеры этих цепей и найти правильные комбинации резисторов — вопрос практики. Каждый инженер-электронщик разрабатывает свою собственную процедуру для поиска хороших комбинаций с течением времени.