Как найти среднее электрическое сопротивление - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Загрузить PDF

Элементы электрической цепи можно соединить двумя способами. Последовательное соединение подразумевает подключение элементов друг к другу, а при параллельном соединении элементы являются частью параллельных ветвей. Способ соединения резисторов определяет метод вычисления общего сопротивления цепи.

1

Определите, является ли цепь последовательной. Последовательное соединение представляет собой единую цепь без каких-либо разветвлений. Резисторы или другие элементы расположены друг за другом.
2
Сложите сопротивления отдельных элементов. Сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, входящих в эту цепь.^[1] Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же, поэтому сопротивления просто складываются.
- Например, последовательная цепь состоит из трех резисторов с сопротивлениями 2 Ом, 5 Ом и 7 Ом. Общее сопротивление цепи: 2 + 5 + 7 = 14 Ом.
3
Вычислите сопротивление по известной силе тока и напряжению. Если сопротивление каждого элемента цепи не известно, воспользуйтесь законом Ома: V = IR, где V – напряжение, I – сила тока, R – сопротивление. Сначала найдите силу тока и общее напряжение.
- Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же.^[2] Поэтому можно использовать известное значение силы тока на любом участке последовательной цепи.
- Общее напряжение равно напряжению источника тока. Оно не равно напряжению на каком-либо элементе цепи.^[3]
4
Подставьте известные значения в формулу, описывающую закон Ома. Перепишите формулу V = IR так, чтобы обособить сопротивление: R = V/I. Подставьте известные значения в эту формулу, чтобы вычислить общее сопротивление.
- Например, напряжение источника тока равно 12 В, а сила тока равна 8 А. Общее сопротивление последовательной цепи: R_O = 12 В / 8 А = 1,5 Ом.
Реклама

1
Определите, является ли цепь параллельной. Параллельная цепь на некотором участке разветвляется на несколько ветвей, которые затем снова соединяются. Ток течет по каждой ветви цепи.
- Если цепь включает элементы, расположенные до или после разветвления, или если на одной ветви два и более элементов, перейдите к третьему разделу этой статьи (такая цепь является комбинированной).
2

Вычислите общее сопротивление на основе сопротивления каждой ветви. Каждый резистор уменьшает силу тока, проходящего через одну ветвь, поэтому она оказывает небольшое влияние на общее сопротивление цепи. Формула для вычисления общего сопротивления: ${frac {1}{R_{O}}}={frac {1}{R_{1}}}+{frac {1}{R_{2}}}+{frac {1}{R_{3}}}+...{frac {1}{R_{n}}}$ , где R₁ – сопротивление первой ветви, R₂ – сопротивление второй ветви и так далее до последней ветви R_n.
3
Вычислите сопротивление по известной силе тока и напряжению. Сделайте это, если сопротивление каждого элемента цепи не известно.
- В параллельной цепи напряжение на одной ветви равно общему напряжению в цепи.^[4] Поэтому достаточно знать значение напряжение на любой ветви цепи. Общее напряжение также равно напряжению источника тока.
- В параллельной цепи сила тока на каждой ветви разная. Поэтому необходимо знать значение общей силы тока, чтобы найти общее сопротивление.
4
Подставьте известные значения в формулу закона Ома. Если известны значения общей силы тока и напряжения в цепи, общее сопротивление вычисляется по закону Ома: R = V/I.
- Например, напряжение в параллельной цепи равно 9 В, а общая сила тока равна 3 А. Общее сопротивление: R_O = 9 В / 3 А = 3 Ом.
5
Поищите ветви с нулевым сопротивлением. Если у ветви параллельной цепи вообще нет сопротивления, то весь ток будет течь через такую ветвь. В этом случае общее сопротивление цепи равно 0 Ом.
- В реальной жизни это означает, что резистор неисправен или шунтирован (замкнут); в этом случае большая сила тока может повредить другие элементы цепи.^[5]
Реклама

1
Разбейте комбинированную цепь на последовательную и параллельную. Комбинированная цепь включает элементы, которые соединены как последовательно, так и параллельно. Посмотрите на схему цепи и подумайте, как разбить ее на участки с последовательным и параллельным соединением элементов. Обведите каждый участок, чтобы упростить задачу по вычислению общего сопротивления.
- Например, цепь включает резистор, сопротивление которого равно 1 Ом, и резистор, сопротивление которого равно 1,5 Ом. За вторым резистором схема разветвляется на две параллельные ветви – одна ветвь включает резистор с сопротивлением 5 Ом, а вторая – с сопротивлением 3 Ом. Обведите две параллельные ветви, чтобы выделить их на схеме цепи.
2

Найдите сопротивление параллельной цепи. Для этого воспользуйтесь формулой для вычисления общего сопротивления параллельной цепи: ${frac {1}{R_{O}}}={frac {1}{R_{1}}}+{frac {1}{R_{2}}}+{frac {1}{R_{3}}}+...{frac {1}{R_{n}}}$ .
3
Упростите цепь. После того как вы нашли общее сопротивление параллельной цепи, ее можно заменить одним элементом, сопротивление которого равно вычисленному значению.
- В нашем примере избавьтесь от двух параллельных ветвей и замените их одним резистором с сопротивлением 1,875 Ом.
4
Сложите сопротивления резисторов, соединенных последовательно. Заменив параллельную цепь одним элементом, вы получили последовательную цепь. Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов, которые включены в эту цепь.
- После упрощения цепи она состоит из трех резисторов со следующими сопротивлениями: 1 Ом, 1,5 Ом и 1,875 Ом. Все три резистора соединены последовательно: $R_{O}=1+1,5+1,875=4,375$ Ом.
5

Воспользуйтесь законом Ома, чтобы найти неизвестные величины. Если сопротивление каждого элемента цепи не известно, попытайтесь вычислить его. Вычислить сопротивление по известной силе тока и напряжению можно по закону Ома: R = V/I.

Реклама

1
Запомните формулы, включающие мощность. Электрическая мощность – это величина, которая характеризует скорость преобразования электроэнергии и скорость ее передачи (например, к лампочке).^[6] Общая мощность цепи равна произведению общего напряжения на общую силу тока. Формула: P = VI.^[7]
- Запомните: чтобы вычислить общее сопротивления, нужно знать общую мощность. Значение мощности на одном элементе цепи для этих целей не подходит.
2
Вычислите сопротивление по известным значениям мощности и силы тока. В этом случае можно объединить две формулы, чтобы найти сопротивление.
- P = VI (мощность = напряжение х сила тока)
- Закон Ома: V = IR.
- В первую формулу вместо V подставьте произведение IR: P = (IR)I = I²R.
- Обособьте переменную R: R = P / I².
- Сила тока в любых частях последовательной цепи одна и та же. Это не так в параллельной цепи.
3
Вычислите сопротивление по известным значениям мощности и напряжения. В этом случае можно объединить две формулы, чтобы найти сопротивление. Учитывайте общее напряжение в цепи, которое равно напряжению источника тока.
- P = VI
- Перепишите закон Ома так: I = V/R
- В первой формуле замените I на V/R: P = V(V/R) = V²/R.
- Обособьте переменную R: R = V²/P.
- В параллельной цепи напряжение на одной ветви равно общему напряжению в цепи. Это не так в последовательной цепи, где общее напряжение не равно напряжению на одном элементе цепи.
Реклама

Советы

Мощность измеряется в ваттах (Вт).
Напряжение измеряется в вольтах (В).
Сила тока измеряется в амперах (А) или в миллиамперах (мА). 1 мА = $1*10^{{-3}}$ A = 0,001 А.
В приведенных формулах переменная Р – это мгновенная мощность, то есть мощность в определенный момент времени. Если цепь подключена к источнику переменного тока, мощность постоянно меняется. Поэтому для цепей с источником переменного тока специалисты вычисляют среднюю мощность; для этого используется формула: P_СР = VIcosθ, где cosθ – это коэффициент мощности цепи.^[8]

Об этой статье

Эту страницу просматривали 408 213 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Электрическое
сопротивление проводника: 1)
величина, характеризующая противодействие
проводника или электрической цепи
электрическому току;

2)
структурный элемент электрической
цепи, включаемый в цепь для ограничения
или регулирования силы тока.

Электрическое
сопротивление металлов зависит
от материала проводника, его длины и
поперечного сечения, температуры и
состояния проводника (давления,
механических сил растяжения и сжатия,
т.е. внешних факторов, влияющих на
кристаллическое строение металлических
проводников).

Зависимость
сопротивления от материала, длины и
площади поперечного сечения проводника:

где

— удельное сопротивление проводника;

l
– длина проводника;

S – площадь
поперечного сечения проводника.

Зависимость
сопротивления проводника от температуры:

или

где
R_t
– сопротивление при температуре t
⁰C;

R₀
– сопротивление при 0 ⁰C;

—
температурный коэффициент сопротивления,
который показывает, как изменяется
сопротивление проводника по отношению
к его сопротивлению при 0 ⁰C,
если температура изменяется на один
градус;

T – термодинамическая
температура.

Соединения
сопротивлений:
последовательное, параллельное,
смешанное.

а)
Последовательное соединение сопротивлений
представляет собой систему проводников
(сопротивлений), которые включены один
за другим, так что через каждое из
сопротивлений протекает один и тот же
ток:

I
= I₁
= I₂
==
I_n.

Напряжение
при последовательном соединении
сопротивлений
равно сумме напряжений на каждом из
сопротивлений:

Напряжение
на каждом из последовательно соединенных
сопротивлений
пропорционально значению данного
сопротивления:

Распределение
напряжения по последовательно соединенным
элементам цепи (делитель напряжения):

где
U₀
– напряжение на всем соединении;

U
– напряжение на участке цепи с
сопротивлением R₁;

R
– полное сопротивление соединения;

R₁
– сопротивление участка цепи с выбранным
сопротивлением.

Общее
сопротивление цепи при последовательном
соединении равно
сумме отдельно взятых сопротивлений
и оно больше наибольшего из включенных:

Общее
сопротивление цепи при последовательном
соединении n
одинаковых сопротивлений:

где
n
– число сопротивлений, включенных
последовательно;

R₁
= значение отдельно взятого сопротивления.

б)
Параллельное соединение сопротивлений:
признаком такого соединения является
разветвление тока I на отдельные токи
через соответствующие сопротивления.
При этом ток I равен сумме токов через
отдельно взятое сопротивление:

Общее
напряжение при параллельном соединении
равно напряжению на отдельно взятом
сопротивлении:

U
= U₁
= U₂
= =
U_i.

Связь
между током и сопротивлением при
параллельном соединении:
при параллельном соединении сопротивлений
токи в отдельных проводниках обратно
пропорциональны их сопротивлениям:

Величина,
обратная полному сопротивлению цепи
(общая проводимость) при параллельном
соединении,
равна сумме проводимостей отдельно
взятых проводников. При этом общее
сопротивление цепи меньше наименьшего
сопротивления из включенных:

;
.

Общая
проводимость цепи при параллельном
соединении n
проводников:

G_пар
= nG₁,

где
G_пар
– проводимость цепи;

G₁
– проводимость отдельного взятого
проводника.

Шунтирование
электроизмерительных приборов
– расширение предела измерения тока
с помощью электроизмерительного
прибора, к которому присоединяют
параллельно проводник с малым
сопротивлением (шунт). В этом случае

где
I_п
– ток, протекающий через прибор;

I
– ток в цепи;

n
= R_п/R_ш
– отношение сопротивления прибора R_п
к сопротивлению шунта R_ш.

Добавочное
сопротивление
– сопротивление, которое присоединяют
последовательно к электроизмерительному
прибору для расширения предела измерения
напряжения. При этом

где
U_п
– напряжение на приборе;

U
– напряжение в цепи;

N
= R_д/R_п
– отношение величины добавочного
сопротивления к сопротивлению прибора.

Электрическая
проводимость
– физическая величина, обратная
сопротивлению проводника:

Сверхпроводимость
– свойство многих проводников, состоящее
в том, что их электрическое сопротивление
скачком падает до нуля при охлаждении
ниже определенной критической температуры
T_k,
характерной для данного материала.

Связь
удельной проводимости с удельным
сопротивлением (удельным электрическим
сопротивлением) :

;

Зависимость
удельного сопротивления проводника
от температуры:

где
_t
– удельное сопротивление при температуре
t
⁰C;

₀
– удельное сопротивление при 0 ⁰C;

—
температурный коэффициент сопротивления,
который показывает, как изменяется
удельное сопротивление проводника по
отношению к его удельному сопротивлению
при 0 ⁰C,
если температура изменяется на один
градус.

Задания:
1.
Ознакомиться с применяемыми в работе
электроизмерительными приборами.
Результаты занести в табл. 1.

Таблица 1.

Наименование прибора	Заводской номер	Инвентарный номер	Система	Класс точности	Предел измерений	Число делений шкалы	Цена деления	Абсолютная погрешность	Внутреннее сопротивление	Чувствительность

2.
Измерить удельное электрическое
сопротивление.

1.
Измерить микрометром в нескольких
местах рабочей части проводника его
диаметр. Рассчитать среднее значение
диаметра.

2.
Установить подвижный контакт на 0,5 
0,7 от длины рабочей части проводника.
Занести значение длины в таблицу 2.

3.
Включить установку в сеть переменного
тока с напряжением 220 В. При этом должна
загореться индикаторная лампочка.

4.
Провести измерения тока и напряжения.
Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2.

№ п/п	<d> 10^-3, м	<d> 10^-3, м	ℓ, м	<ℓ> 10^-3, м	U, В	I 10^-3, А	 10^—⁶ Омм	<> 10^—⁶, Омм	, %	<> 10^—⁶, Омм

5.
Отключить установку. Установить
подвижный контакт на другое значение
рабочей части исследуемого проводника.
Вновь включить установку и определить
новые значения тока и напряжения.

Примечание.
Изменение
длины рабочей части проводника,
определение тока и напряжения проводятся
3-5 раз.

6.
Так как

то

,
(1)

где

— удельное электросопротивление
проводника;

ℓ —
длина проводника;

S
— площадь поперечного сечения.

По
формуле (1) рассчитать удельное
электрическое сопротивление исследуемого
проводника и среднее его значение.

7.
Рассчитать относительные погрешности
проведенных измерений по формуле

,
(2)

где
— погрешность вольтметра;

—
приборная погрешность миллиамперметра;

 —
задается преподавателем;

d,
ℓ
— определяются известными методами.

9.
Зная среднее значение <>
рассчитать среднее значение абсолютной
погрешности <>.

10.
Записать полученный результат в виде
доверительного интервала

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Сообщения без ответов | Активные темы

Автор

Сообщение

Заголовок сообщения: Как найти среднее сопротивление?

Добавлено: 27 май 2022, 22:55

Продвинутый

Зарегистрирован:
07 апр 2020, 14:13
Сообщений: 87
Cпасибо сказано: 16
Спасибо получено:
5 раз в 5 сообщениях
Очков репутации: 1

формула мощности: [math]frac{ U^{2} }{ R_{i} }[/math]

задание: найти среднее сопротивление всех устройств.
Подскажите, пожалуйста, какую среднюю выбрать для этого?

Вернуться к началу

matema+tika	Заголовок сообщения: Re: Как найти среднее сопротивление? Добавлено: 28 май 2022, 00:25
	3axap так звучит: среднее сопротивление всех устройств с целью контроля за величиной потребляемой энергии
Вернуться к началу

Talanov	Заголовок сообщения: Re: Как найти среднее сопротивление? Добавлено: 28 май 2022, 00:28
	matema+tika писал(а): среднее сопротивление всех устройств с целью контроля за величиной потребляемой энергии Все сопротивления соединены параллельно.
Вернуться к началу

matema+tika	Заголовок сообщения: Re: Как найти среднее сопротивление? Добавлено: 28 май 2022, 00:56
	Exzellenz спасибо, за n можно считать сумму проводимости на всех устройствах?
Вернуться к началу

3axap	Заголовок сообщения: Re: Как найти среднее сопротивление? Добавлено: 28 май 2022, 02:26
	Exzellenz писал(а): Обратная величина — проводимость — складывается, средняя проводимость равна среднему арифметическому. Если речь о сопротивлении, то складываются обратные величины, и среднее сопротивление равно среднему гармоническому: [math]leftlangle{ R }rightrangle=frac{n}{sum frac{1}{R_i} }[/math] И, судя по формуле в задании, речь идет о параллельном включении. Ну вот, теперь по этой формуле ясно, что речь хотя бы о сопротивлении. Осталось среднее гармоническое поделить на количество потребителей, получится сопротивление при параллельном соединении.
Вернуться к началу

3axap	Заголовок сообщения: Re: Как найти среднее сопротивление? Добавлено: 28 май 2022, 02:46
	Exzellenz Для примера возьмём два потребителя по 5 Ом. Можем включить оба параллельно — получим 2.5 Ом, либо одно 5 Ом. Среднее гармоническое, которое Вы предложили, будет равно 5 Ом. Что-то не то? Недоучёт электроэнергии получается. Как будто работал только один потребитель. matema+tika писал(а): с целью контроля за величиной потребляемой энергии Для этой цели устанавливают счётчик)))
Вернуться к началу

Похожие темы	Автор	Ответы	Просмотры	Последнее сообщение
Найти сопротивление в форуме Электричество и Магнетизм	photographer	1	342	21 июл 2016, 19:19
Найти сопротивление в форуме Электричество и Магнетизм	Kaori	0	416	16 май 2021, 16:45
Найти сопротивление бесконечной цепи в форуме Электричество и Магнетизм	overmouse	7	528	19 май 2020, 13:01
Среднее значение, дисперсия, среднее квадратичное отклонение в форуме Математическая статистика и Эконометрика	seldon	5	438	12 апр 2017, 21:50
Найти среднее значение y в форуме Информатика и Компьютерные науки	MrHagls	1	604	16 янв 2014, 08:28
Найти среднее гармоническое в форуме Информатика и Компьютерные науки	Class	0	415	11 июл 2018, 14:00
Найти среднее значение размера емкости в форуме Математическая статистика и Эконометрика	matema+tika	14	255	19 май 2022, 19:58
Найти среднее значение если известно всё в форуме Алгебра	CAJIEXAPD	1	340	30 мар 2014, 10:18
Найти среднее арифметическое трех чисел. в форуме Алгебра	sibiryk	10	1075	30 июн 2016, 11:25
(7) Найти среднее отклонение случайного процесса в форуме Теория вероятностей	SKOVORODA	1	131	17 янв 2021, 16:41

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 2

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Источник

Формула для расчета

Любые вычисления начинаются с формулы. Основной формулой для расчета сопротивления проводника является:

R=(ρ*l)/S

Где R – сопротивление в Омах, ρ – удельное сопротивление, l – длина в м, S – площадь поперечного сечения провода в мм2.

Эта формула подходит для расчета сопротивления провода по сечению и длине. Из неё следует, что в зависимости от длины изменяется сопротивление, чем длиннее – тем больше. И от площади сечения – наоборот, чем толще провод (большое сечение), тем меньше сопротивление. Однако непонятной остаётся величина, обозначенная буквой ρ (Ро).

Расчет сопротивления

Сегодня все сделано для человека. И даже такой простой расчет можно сделать несколькими способами. Есть простые, есть сложные. Начнем с простых.

Первый вариант табличный. В чем его простота? К примеру, таблица на нижнем рисунке.

Здесь все четко показано и взаимосвязано. Зная определенные размеры медного провода, можно определить его сопротивление и силу тока, которую провод может выдержать. Или, наоборот, имея в наличие показатели сопротивления или силы (плотность) тока, которые, кстати, можно определить мультиметром, можно легко определить сечение или диаметр проводника. Данный вариант самый удобный, таблицы можно найти в свободном доступе в интернете.

Второй способ определения – с помощью калькулятора (онлайн). Таких интернетовских приспособлений великое множество, работать с ними удобно и легко. Можно в такой калькулятор вставлять физические величины медного проводника и получать размерные показатели, или, наоборот. Правда, основная масса таких калькуляторов в своей программе имеет одно стандартное значение – это удельное сопротивление меди, равное 0,0172 Ом·мм²/м.

И самый сложный вариант расчета – это провести его своими руками, используя формулу. Вот она: R=pl/S, где:

р – это то самое удельное сопротивление меди;
l – длина медного провода;
S – его сечение.

Хотелось бы отметить, что медь обладает одним из самых низких удельных сопротивлений. Ниже него только серебро – 0,016.

Определить сечение проводника можно через формулу, где основным параметром является его диаметр. А вот определить диаметр можно разными способами, кстати, такая статья на нашем сайте есть, можете прочитать и получить полную и достоверную информацию.

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление – это табличная величина, для каждого металла она своя. Она нужна для расчета и зависит от кристаллической решетки металла и структуры атомов.

Из таблицы видно, что самое меньшее сопротивление у серебра, для медного кабеля оно равняется 0,017 Ом*мм2/м. Такая размерность говорит нам, сколько приходится Ом при сечении в 1 миллиметр квадратный и длине в 1 метр.

Кстати, серебряное покрытие используется в контактах коммутационных аппаратов, автоматических выключателей, реле и прочего. Это снижает переходное контактное сопротивление, повышает срок службы и уменьшает нагрев контактов. При этом в контактах измерительной и точной аппаратуры используют позолоченные контакты из-за того, что они слабо окисляются или вообще не окисляются.

У алюминия, который часто использовался в электропроводке раньше, сопротивление в 1,8 раза больше чем у меди, равняется 2,82*10-8 Ом*мм2/м. Чем больше сопротивление проводника, тем сильнее он греется. Поэтому при одинаковом сечении алюминиевый кабель может передать меньший ток, чем медный, это и стало основной причиной почему все современные электрики используют медную электропроводку. У нихрома, который используется в нагревательных приборах оно в 100 раз больше чем у меди 1,1*10-6 Ом*мм2/м.

Что влияет на сопротивление медного провода

Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:

Удельного сопротивления;
Площади сечения проволоки;
Длины провода;
Внешней температуры.

Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.

Удельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.

Вам это будет интересно Соединение резисторов

Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения. Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.

Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20[1+ α(t−20°C)]. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.

Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.

Согласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.

Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».

Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения.

Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.

Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.

Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление.

Обязательны ли расчеты?

Как мы уже сказали, сечение провода выбирают исходя из предполагаемого тока и сопротивления металла, из которого изготовлены жилы. Логика выбора заключается в следующем: сечение подбирают таким способом, чтобы сопротивление при заданной длине не приводило к значительным просадкам напряжения. Чтобы не проводить ряд расчетов, для коротких линий (до 10-20 метров) есть достаточно точные таблицы:

В этой таблице указаны типовые значения сечения медных и алюминиевых жил и номинальные токи через них. Для удобства указана мощность нагрузки, которую выдержит эта линия. Обратите внимание на разницу в токах и мощности при напряжении 380В, естественно, что это предполагается трёхфазная электросеть.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, как рассчитать сечение проводника, а также предоставлены примеры расчетных работ:

Расчет сопротивления провода сводится к использованию пары формул, при этом вы можете скачать готовые калькуляторы из Плэй Маркета для своего смартфона, например, «Electrodroid» или «Мобильный электрик». Эти знания пригодятся для расчетов нагревательных приборов, кабельных линий, предохранителей и даже популярных на сегодняшний день спиралей для электронных сигарет.

Как правильно рассчитать сопротивление провода по сечению

Проектируя электрическую сеть, необходимо правильно подобрать сечение кабеля, чтобы его резистентность не была высокой. Большой импеданс вызовет падение напряжения выше допустимого значения. В результате подключенное к сети электрическое устройство может не заработать. Также, провода начнут перегреваться.

Для правильного расчета минимального сечения необходимо учесть следующие факторы:

По стандартам ПУЭ падение напряжения не должно быть больше 5%.
В бытовых условиях ток проходит по двум проводам. Поэтому, при расчете величину сопротивления нужно умножить на 2.
Учитывать нужно мощность всех подключенных приборов на линии. Для развития предусмотреть запас по нагрузке.

Как вычислить сопротивление проводника по формуле? Для примера можно рассмотреть задачу. Требуется определить: достаточно ли будет медного кабеля сечением 2,5 мм2 и длиной 30 метров для подключения оборудования мощностью 9 кВт.

Задача решается следующим образом:

Резистентность медного кабеля будет равна:

2 ∙ (ρ ∙ L) / S = 2 ∙ (0,0175 ∙ 30) / 2,5 = 0,42 Ом.

Для нахождения падения напряжения нужно определить силу тока, по формуле: I= P/U.

Вам это будет интересно Как воздействует электрический ток на организм человека

Здесь P — суммарная мощность оборудования, U — напряжение в цепи. Тогда сила тока будет равна: I = 9000 / 220 = 40,91 А.

Используя закон Ома, можно найти падение напряжения по кабелю: ΔU = I ∙ R = 40, 91 ∙ 0,42 = 17,18 В.
От 220 В процент падения составит: U% = (ΔU / U) ∙ 100% = (17,18 / 220) ∙ 100% = 7, 81%>5%.

Падение напряжение выходит за пределы допустимого значения, значит необходимо использовать кабель большего сечения.

Сопротивление провода.

Данная статья поможет вам рассчитать сопротивление провода. Расчет можно выполнить по формулам, либо по данным таблицы «сопротивление проводов», которая приведена ниже.
То как влияет материал проводника учитывается при помощи удельного сопротивления, которое принято обозначать буквой греческого алфавита ρ и являет собой сопротивление проводника сечением 1 мм 2 и длинной 1 м. У серебра наименьшее удельное сопротивление ρ = 0,016 Ом•мм 2 /м. Ниже приводятся значения удельного сопротивления для нескольких проводников:

Сопротивление провода для серебра — 0,016,
Сопротивление провода для свинеца — 0,21,
Сопротивление провода для меди — 0,017,
Сопротивление провода для никелина — 0,42,
Сопротивление провода для люминия — 0,026,
Сопротивление провода для манганина — 0,42,
Сопротивление провода для вольфрама — 0,055,
Сопротивление провода для константана — 0,5,
Сопротивление провода для цинка — 0,06,
Сопротивление провода для ртути — 0,96,
Сопротивление провода для латуни — 0,07,
Сопротивление провода для нихрома — 1,05,
Сопротивление провода для стали — 0,1,
Сопротивление провода для фехрали -1,2,
Сопротивление провода для бронзы фосфористой — 0,11,
Сопротивление провода для хромаля — 1,45

Так как в состав сплавов входят разные количества примесей, то удельное сопротивление может изменятся.

Сопротивление провода рассчитывается по формуле,которая приведена ниже:

R — сопротивление,
Ом; ρ — удельное сопротивление, (Ом•мм 2 )/м;
l — длина провода, м;
s — площадь сечения провода, мм 2 .

Площадь сечения рассчитывается так:

где d — это диаметр провода.

Измерить диаметр провода можно микрометром либо штангенциркулем,но если их нету под рукой,то можно плотно намотать на ручку (карандаш) около 20 витков провода, затем измерить длину намотанного провода и разделить на количество витков.

Для определения длинны провода,которая нужна для достижения необходимого сопротивления,можно использовать формулу:

1.Если данные для провода отсутствуют в таблице,то берется некоторое среднее значение.Как пример ,провод из никелина который имеет диаметр 0,18 мм площадь сечения равна приблизительно 0,025 мм2, сопротивление одного метра 18 Ом, а допустимый ток 0,075 А.

2.Данные последнего столбца,для другой плотности тока, необходимо изменить. Например при плотности тока 6 А/мм2, значение необходимо увеличить вдвое.

Пример 1. Давайте найдем сопротивление 30 м медного провода диаметром 0,1 мм.

Что такое сопротивление, его природа

Сопротивление (обозначается латинской буквой R) — это одна из главных характеристик проводников. В зависимости от сферы применения это свойство может играть как положительную, так и отрицательную роль при использовании проводника.

В первую очередь проводниками могут быть металлы и металлические сплавы. Атомы в металле имеют свободные электроны, которые и являются носители заряда. Электроны в металле все время беспорядочно двигаются от атома к атому. Если к ним подключить электрический ток, то их движение становится упорядоченным. При столкновении электрона с атомной структурой электрон отдаёт свою энергию металлу, тем самым нагревая его. Чем больше структурных препятствий на пути электрона, тем больше R металла.

Источник

Способы нахождения общего сопротивления цепи

Содержание

1 Определение сопротивления
2 Соединение параллельным и последовательным способом
- 2.1 Сопротивление при подключении проводников последовательно
- 2.2 Напряжение при подключении проводников последовательно
- 2.3 Параллельное подключение потребителей
- 2.4 Сопротивление при подключении проводников параллельно
- 2.5 Напряжение при подключении проводников параллельно
- 2.6 Сила тока при подключении проводников параллельно
3 Практическое применение
4 Комбинированное соединение
5 Видео по теме

Нередко при использовании электрооборудования бывает необходимо найти общее сопротивление цепи. С помощью данной величины определяют противодействие перемещению электричества в цепи или проводнике. В первый раз ее обосновали в законе Ома – трудах физика из Германии, ставившего опыты, связанные электричеством. По его имени и получила название единица сопротивления – Ом.

Определение сопротивления

Есть 2 вида напряжения – переменное и постоянное, а сопротивление электрической цепи может быть активным и реактивным. Дополнительно оно подразделяется на емкостное и индуктивное. Частоты в электросети не влияют на активное сопротивление. Этому параметру совершенно неважно, какой вид электроэнергии перемещается по проводам. А вот реактивная разновидность, наоборот, способна изменяться при перемене частоты. Дополнительно емкостные показатели в конденсаторах, а также индуктивные в трансформаторах проявляют себя по-разному.

Кроме сопротивления электрических приборов, работающих от сети, на ее общее состояние воздействуют промежуточные проводники, также способные сопротивляться электронапряжению. Чтобы правильно определить параметры электроцепи, необходимо понимать, что такое общее сопротивление, и по каким формулам осуществляется его расчет.

Необходимо учитывать, что индуктивный вид сопротивления при увеличении частоты электротока в сети также увеличивается. Его находят по формуле:

Емкостное сопротивление конденсатора с увеличением частоты электротока, наоборот, снижается. По этой причине принимается, что конденсатор при использовании постоянного тока имеет бесконечно большое сопротивление. Чтобы рассчитать емкостное сопротивление участка цепи, следует воспользоваться формулой:

Полное сопротивление включает в себя активную и реактивную составляющие. Графически оно выражается гипотенузой прямоугольного треугольника, катеты которого – активное и реактивное сопротивление.

Чтобы посчитать общее активное сопротивление, достаточно знать значение тока и напряжения в цепи, подключенной к определенному источнику питания. В данной ситуации достаточно воспользоваться законом Ома.

Но значение общего сопротивления в электроцепи зависит не только от используемых радиоэлементов и присутствующего в схеме вида сопротивления. Особое влияние в этом случае оказывает метод сборки электроцепи из отдельных элементов. На практике используется 2 способа подключения потребителей:

Параллельный;
Последовательный.

Соединение параллельным и последовательным способом

Эти способы часто используются в электротехнике и электронике, во многих случаях без них невозможна правильная работа оборудования или узла электроники. В первую очередь нужно понять, как функционируют простейшие цепи радиоэлектронных устройств — проводники.

По существу, проводник — особый материал, хорошо передающий электрический ток. Каждый из них обладает собственным сопротивлением. Вычисляют этот параметр для какого-либо проводника по следующей формуле:

По факту каждый проводник – это простейший резистор, имеющий собственное сопротивление.

Сопротивление при подключении проводников последовательно

При таком соединении к одному из проводников подключается следующий и таким образом соединяется цепочка из отдельных элементов. Подобная сборка электроцепи называется последовательной. Допустимо соединять в одну систему необходимое количество резисторов и прочих компонентов.

Узнать общее сопротивление схемы с последовательным подключением элементов совсем несложно. Для этого найдем, чему равна сумма сопротивлений всех использованных проводников. В результате получается формула для определения общего сопротивления цепи с последовательным подключением:

Например, соединяют последовательно в одну цепь 3 проводника. Один из них имеет сопротивление 3 Ома, следующий 4 Ома и последний 2 Ома. Для подсчета общего сопротивления нужно суммировать значение всех установленных элементов:

R цепи = R1 + R2 + R3 = 3 + 4 + 2 = 9 Ом.

Напряжение при подключении проводников последовательно

При соединении элементов цепи последовательно, через каждый из них проходит одинаковая сила тока. Но нужно понять, как определить напряжение и что с ним происходит на каждом участке цепи.

Следует вспомнить закон Ома и станет просто находить, чему равно реальное напряжение на каждом резисторе. Например, есть собранная система элементов с такими характеристиками как на рисунке:

В этой цепи, как выяснили выше, везде присутствует одинаковая сила тока. Но как узнать ее номинальное напряжение? Сперва нужно модифицировать систему, изменив ее как на изображении, представленном ниже. При этом принимаем сумму сопротивлений всех элементов системы, как R_АВ:

В результате выходит по расчетам, что:

R_АВ = R1 + R2 + R3 = 2 + 3 + 4 = 9 Ом.

По вычисленному R_АВ с учетом закона Ома определяется сила тока, имеющаяся в цепи:

I = U/R = 9/9 = 1 Ампер.

После этого нужно найти напряжение на всех установленных резисторах. Точнее говоря, требуется вычислить значения, соответствующие U_R₁, U_R₂, U_R₃. Для их нахождения также следует воспользоваться законом Ома, согласно которому U = IR.

В результате выходит, что:

U_R1 = I_R1= 1×2 = 2 В.
U_R2= I_R2 = 1×3 = 3 В.
U_R3= I_R3 = 1×4 = 4 В.

После этих вычислений если суммировать все найденные напряжения на отдельных участках, то в результате получится характеристика, равная 10 Вольтам. С учетом этого выходит, что U = U_R₁ + U_R₂ + U_R₃. В результате мы получили элементарный делитель напряжения.

Следовательно, при последовательном подключении сумма изменения напряжения на отдельных участках соответствует общему напряжению источника питания.

Параллельное подключение потребителей

Это соединение выполняется по-другому, пример показан на рисунке:

Сопротивление при подключении проводников параллельно

Общее сопротивление считают по формуле:

Если подсоединены параллельно только 2 компонента, то формулу можно сделать проще. Выглядеть она должна таким образом:

Напряжение при подключении проводников параллельно

С этим все просто. Благодаря тому, что все потребители подключаются параллельно, то они имеют равное напряжение. По этой причине выходит, что напряжение, которое можно получить на R1 не станет отличаться от показаний на всех других участках.

Сила тока при подключении проводников параллельно

Если все было просто с напряжением, то появляются сложности с силой тока. При соединении последовательным способом на всех проводниках одинаковая сила тока, а при параллельном все происходит наоборот. На установленные потребители будет поступать разная сила тока. Чтобы ее определить, придется еще раз воспользоваться законом Ома.

Проще разобраться в принципе работы и расчетов, на реальном примере. На изображении, расположенном ниже, 3 резистора соединены параллельно, и запитаны от источника U.

В любом из установленных устройств напряжение отличаться не будет, как выяснили ранее. Но на разных участках цепи будет собственная сила тока. Для каждого потребителя ее определяют по закону Ома, используя для этой цели соотношение I=U/R.

Таким образом получается:

I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3

Если в системе присутствуют другие подключенные параллельно приборы, для них используют: In = U/Rn

В результате сила тока всей цепи определяется по формуле:

В электронике способ параллельного подсоединения потребителей называют дополнительно «делителем тока», причина в том, что в схемах резисторы поступающий ток делят между установленными элементами.

Практическое применение

Попробуем решить следующую задачу: найти проходящую через каждый резистор силу тока и определить общую силу тока при известных номиналах резисторов и напряжении питания.

Решение

Расчет проводится с помощью выше приведенных формул:

I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3

В результате получается:

I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер
I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера
I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер

После этого используется формула расчета общего сопротивления цепи, позволяющая определить силу тока, проходящую по ней.

Следовательно, I_общ = 5 + 2 + 1 = 8 Ампер.

В результате получается I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер

Комбинированное соединение

На практике используются довольно сложные электроцепи, состоящие и из последовательно подключенных сопротивлений, и из параллельно. Такую цепь следует разбить на отдельные участки, включающие элементы, соединенные только последовательным способом или только параллельным.

Расчет следует начинать с того участка цепи, который является наиболее удаленным от двух конечных выводов, выступающих в роли контактов общего сопротивления. Схему соединения элементов, называемую «треугольником» можно трансформировать в «звезду» и обратно.

Чтобы не напрягаться с различными расчетами, на практике очень часто используют онлайн-калькуляторы.

Видео по теме

Источник

Советы

Похожие статьи

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Кто сейчас на конференции

Формула для расчета

Расчет сопротивления

Удельное сопротивление

Что влияет на сопротивление медного провода

Обязательны ли расчеты?

Как правильно рассчитать сопротивление провода по сечению

Сопротивление провода.

Что такое сопротивление, его природа

Способы нахождения общего сопротивления цепи

Определение сопротивления

Соединение параллельным и последовательным способом

Сопротивление при подключении проводников последовательно

Напряжение при подключении проводников последовательно

Параллельное подключение потребителей

Сопротивление при подключении проводников параллельно

Напряжение при подключении проводников параллельно

Сила тока при подключении проводников параллельно

Практическое применение

Комбинированное соединение

Видео по теме