- Что такое резистор и для чего он нужен
- Понятие и определение
- Что ещё нужно учитывать
- Особенности включения
- Отличия от иных вариантов подключения
- Теоретическая часть
- Примеры расчета
- Последовательное соединение сопротивлений
- Сопротивление при последовательном соединении проводников
- Сила тока через последовательное соединение проводников
- Напряжение при последовательном соединении проводников
- Параллельное соединение проводников
- Сопротивление при параллельном соединении проводников
- Напряжение при параллельном соединении проводников
- Сила тока при параллельном соединении проводников
Что такое резистор и для чего он нужен
Резистор — это радиоэлемент, увеличивающий сопротивление цепи. Обычно его устанавливают для понижения/ограничения напряжения или тока. Различают постоянные и переменные резисторы.
Например, светодиоды требуют небольшой мощности, иначе они перегреваются и быстро выходят из строя. Поместите резистор перед светодиодом, чтобы ограничить ток. Ток в цепи уменьшится.
Зачем нужны резисторы: для регулировки параметров мощности
Постоянными резисторами называют те, которые не изменяют своего номинала в процессе эксплуатации. Если да, то это считается провалом.
Переменные резисторы, напротив, отличаются тем, что их сопротивление можно изменять. Имеют бегунок или поворотную ручку, с помощью которой меняется номинал. На основе таких устройств изготавливаются регуляторы. Например, регулировка громкости, свечение нагревательного элемента и т д
Понятие и определение
Параллельное соединение резисторов имеет некий принцип, по которому выводы одного изделия соединяются между собой и работают с аналогичными выводами другого. Подобные решения предназначены специально для формирования более сложных по композиции и компоновке форм.
Что ещё нужно учитывать
Параллельное соединение определяет принцип, согласно которому значение, заданное обратным общему значению цепи, будет прямо равно сумме обратных значений включенных проводников. Такая же ситуация будет отмечена и при значительно большем числе элементов-лидеров.
Особенности включения
Параллельное соединение резисторов обеспечивает то, что показатель напряжения будет везде одинаковым, а ток зафиксирован пропорциональным.
Отличия от иных вариантов подключения
В этой схеме исключена ссылка на источник различных наименований реактивных компонентов. Исключаются проблемные процессы колебаний, ранее связанные с фиксированными циклами изменения уровня выработки энергии в связи с приложением нагрузки.
Теоретическая часть
Последовательное соединение характеризуется тем, что через все элементы проходит ток одинаковой силы. То есть, если цепочка состоит из двух резисторов R1 и R2 (как на рисунке ниже), ток, протекающий через каждый из них и любой другой участок цепи, будет одинаковым (I=I1=I2).
Резисторы соединены последовательно. I1 — ток, протекающий через сопротивление R1, I2 — ток, протекающий через сопротивление R2
Общее сопротивление всей цепи последовательно соединенных резисторов считают суммой сопротивлений всех ее элементов. То есть номиналы складываются.
R = R1 + R2 — это формула расчета сопротивления при последовательном соединении резисторов. Если элементов больше двух, то терминов будет просто больше.
Еще одним свойством последовательного соединения является то, что напряжение на каждом элементе разное. Ток в цепи одинаков, а напряжение на резисторе зависит от его номинала.
Примеры расчета
Давайте посмотрим на пример. Схема показана на рисунке выше. Есть источник тока и два резистора. Пусть R1 = 1,2 кОм, R2 = 800 Ом, а сила тока в цепи 2 А. По закону Ома U = I*R. Подставляем наши значения:
- U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
- U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.
Общее напряжение цепи рассчитывается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В.
Полученную цифру можно проверить. Для этого найдите полное сопротивление цепи и умножьте его на силу тока. R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом. Если заменить в формуле напряжение на последовательное соединение резисторов, то получим: U = R * I = 2000 Ом * 2 А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение этой цепи равно 4000 В.
Теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором — 1600 В. При этом напряжение питания 4000 В.
Последовательное соединение сопротивлений
Последовательное соединение характеризуется тем, что элементы идут друг за другом. Конец одного соединяется с началом другого. При подключении полученной цепочки к источнику тока получается кольцо.
Лампы, соединенные последовательно, можно считать резисторами
Сопротивление при последовательном соединении проводников
Последовательное соединение проводников — это когда к проводнику присоединяем другой проводник, и так далее по цепочке. Это последовательное соединение проводников. Их можно соединять друг с другом сколько угодно.
Каково будет их полное сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равно сумме всех сопротивлений проводников этой цепи.
Оказывается, это можно написать
Пример
У нас есть 3 проводника, соединенных последовательно. Сопротивление первого 3 Ом, второго 5 Ом, третьего 2 Ом. Найдите их общее сопротивление в цепи.
Решение
Rобщ = R1 + R2 + R3 = 3 + 5 + 2 = 10 Ом.
То есть, как видите, мы просто заменили цепочку из 3-х резисторов на резистор RAB .
Сила тока через последовательное соединение проводников
Что произойдет, если подать напряжение на концы такого резистора? Через него потечет электрический ток, сила которого будет рассчитываться по закону Ома I = U/R.
Получается, что если через резистор RAB протекает некоторый ток, следовательно, если разложить наше сопротивление на составляющие R1, R2, R3, то окажется, что через них протекает тот же ток, что и через резистор RAB .
Оказывается, при последовательном соединении проводников ток, проходящий через каждый проводник, одинаков. То есть через резистор R1 протекает тот же ток, что и через резистор R2, и такой же ток течет через резистор R3 .
Напряжение при последовательном соединении проводников
Давайте еще раз посмотрим на схему с тремя резисторами
Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор протекает одинаковый ток. Но что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?
Оказывается, все довольно просто. Для этого нужно еще раз вспомнить Закон дяди Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давай сделаем это.
Пусть у нас есть схема с такими параметрами.
Теперь мы знаем, что ток в такой цепи будет везде одинаковым. Но какова его ценность? Вот загвоздка. Для начала нам нужно привести эту цепочку к такому виду.
Получается, что в данном случае RAB = R1 + R2 + R3 = 2 + 3 + 5 = 10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I = U/R = 10/10 = 1 Ампер.
Полдела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть мы должны найти значения UR1, UR2, UR3. Но как это сделать?
Да, тем не менее, по закону Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит ток в 1 ампер, это значение мы уже вычислили. Закон Ома говорит, что I=U/R, поэтому мы получаем, что U=IR.
Соответственно
UR1 = IR1 = 1×2 = 2 вольта
UR2 = IR2 = 1×3=3 Вольта
UR3 = IR3 = 1×5 = 5 вольт
Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжения на резисторах, то можно получить. напряжение источника! У нас оно равно 10 вольтам.
Оказывается
U=UR1+UR2+UR3
У нас есть простейший делитель напряжения.
Вывод: сумма падений напряжения при последовательном соединении равна напряжению питания.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение проводников выглядит так.
параллельное соединение резисторов
Ну, я думаю, мы начнем с сопротивления.
Читайте также:
Сопротивление при параллельном соединении проводников
Обозначим клеммы как A и B
В этом случае полное сопротивление RAB будет найдено по формуле
Если у нас есть только два проводника, соединенных параллельно
Так что в этом случае можно упростить длинную громоздкую формулу и она примет вид вот такой формы.
Напряжение при параллельном соединении проводников
Тут думаю нечего гадать. Поскольку все проводники соединены параллельно, напряжение на всех будет одинаковым.
Получается, что напряжение на R1 будет таким же, как и на R2, как и на R3, и на Rn
Сила тока при параллельном соединении проводников
Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие проблемы. Как вы помните, при последовательном соединении ток через каждый проводник был одинаковым. Здесь полная противоположность. Каждый проводник будет иметь свой собственный ток. Как его рассчитать? Приходится снова прибегать к закону Ома.
Опять же, чтобы нам было легче, давайте рассмотрим все это на реальном примере. На рисунке ниже мы видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.
Как мы уже знаем, каждый резистор имеет одинаковое напряжение U. Но будет ли ток таким же, как во всей цепи? Нет. Следовательно, для каждого резистора мы должны рассчитать нашу силу тока по закону Ома I = U/R. В результате получим
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще резисторы были подключены параллельно, то для них
В = U/Rn
В этом случае ток в цепи будет равен:
Задача
Рассчитайте ток через каждый резистор и ток в цепи, если известны напряжение источника питания и номиналы резисторов.
Решение
Воспользуемся приведенными выше формулами.
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще резисторы были подключены параллельно, то для них
В = U/Rn
Соответственно
I1 = U/R1 = 10/2=5 А
I2 = U/R2 = 10/5=2 ампера
I3 = U/R3 = 10/10=1 ампер
Затем воспользуемся формулой
найти силу тока, протекающего в цепи
I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 ампер
2 способ найти я
I=U/Rобщ
Чтобы найти Rtotal, нам нужно использовать формулу
Чтобы не париться в расчетах, есть онлайн-калькуляторы. Вот один из них — «калькулятор сопротивления». Я уже все рассчитал для вас. Параллельное соединение 3-х резисторов номиналом 2, 5 и 10 Ом равно 1,25 Ом, т.е. Rобщ = 1,25 Ом.
I = U / Rобщ = 10 / 1,25 = 8 ампер.