Резисторы в цепях постоянного тока

Резисторы на платеВ цепях переменного тока условия напряжения и тока постоянно меняются. Поэтому нам необходимо учитывать влияние времени и переходных (преходящих) событий на состояние цепи.

Переходное событие — это то, что происходит в течение определенного периода времени, например размыкание или замыкание переключателя.

Серия статей по переходным процессам в цепях постоянного тока
  1. Введение
  2. Резисторы в цепях постоянного тока
  3. Емкость и сопротивление в цепи постоянного тока
  4. Постоянная времени CR
  5. Индуктивность и сопротивление в цепи постоянного тока
  6. Постоянная времени LR
  7. Тест по изученному материалу

Идеальная электрическая цепь

Теоретическая или «идеальная» цепь постоянного тока, такая как показана ниже, содержит только сопротивление. Однако каждая практическая (реальная) схема содержит, по крайней мере, некоторую емкость и некоторую индуктивность, а также сопротивление. Любая цепь должна содержать металлические проводники, которые будут иметь некоторую индуктивность. Кроме того, компоненты или провода, которые находятся рядом с другими, с изолирующим зазором (воздухом и/или пластиком) между ними, должны быть эффективными конденсаторами. Поэтому чисто резистивная цепь существует только в теории. Цепь, подобная той, что изображена на картинке ниже, может иметь одно свойство, такое как сопротивление, намного большее, чем емкость или индуктивность, присутствующие естественным образом, поэтому их можно игнорировать в теоретических целях и рассматривать цепь как имеющую только сопротивление. Чтобы указать на это, такую ​​схему называют «идеальной схемой».

Читать также:  Что такое преобразователь?

Картинка 4.1.1

Переходные состояния в цепи с сопротивлением

Переходный режим работы схемы, происходящий во время работы переключателя, показан на картинке ниже:

Картинка 4.1.2

Сначала ток не течет, но когда переключатель замыкается на контакте B, количество протекающего тока мгновенно возрастает до максимального уровня. Это сделает ток (I) равным напряжению батареи (V), деленному на сопротивление (R). То есть:

I=V/R

Это выражение закона Ома, которое можно использовать для расчета значения тока в любое время, учитывая два других значения.

Предположим, V = 10В и R = 5Ом.

Получается:

I = 10/5 = 2 ампера

И если R увеличить до 10 Ом, а V останется прежним, тогда

I=10/10=1Ампер

Увеличение сопротивления уменьшило ток.

Кроме того, если напряжение питания увеличивается, а сопротивление остается прежним, ток увеличивается.

На картинке выше показано, что происходит с напряжением и током, когда переключатель замкнут, а затем снова разомкнут. Как ток, так и напряжение немедленно возрастают до постоянного значения, когда переключатель замыкается, а затем сразу же падают до нуля, когда переключатель размыкается.

Напряжение на резисторе (VR ), пока переключатель остается замкнутым, определяется:

Читать также:  Что такое RFID?

VR = I x R

В чем разница между E и V для напряжения?

E (ЭДС или электродвижущая сила) — это термин, используемый для обозначения электрического потенциала, который управляет током в цепи. Напряжение (В) — это термин, используемый для обозначения разности электрических потенциалов между любыми двумя точками цепи. Это может быть разность потенциалов между двумя концами резистора, и в этом случае она будет называться VR или разность потенциалов между двумя клеммами питания, которую можно назвать напряжением питания или VS .

Однако в практической схеме возможно, что E и VS могут быть немного другими. Это связано с тем, что любой источник питания, такой как батарея, будет иметь некоторое внутреннее сопротивление из-за материалов, используемых в конструкции батареи.

Это сопротивление, обозначенное (r), обычно очень мало, хотя по мере разрядки батареи его значение увеличивается, увеличивая разницу между ЭДС (E) и напряжением на клеммах батареи (V). Поскольку это сопротивление будет включено последовательно с сопротивлением цепи R, это может сделать E и VR немного разными. Поэтому, чтобы быть абсолютно точным, E и V должны быть показаны как отдельные величины, что изменило бы формулу для тока на:

Читать также:  Выпрямительные диоды и светодиоды

I = E/(R+r)

Формула для VR остается:

R = IR

, но ток (I) в расчете будет немного меньше из-за влияния r в формуле для тока.

Сопротивление R можно рассчитать по формуле:

R = V R /I

Важна ли разница из-за сопротивления питания (r) или нет, зависит от требуемой точности любых измерений.

Например, в цепи с очень низким сопротивлением и большим током это может быть значительным, например падение напряжения, заметное на автомобильном аккумуляторе при питании стартера. В качестве альтернативы, если рассматриваемая цепь имеет высокое сопротивление и потребляет лишь небольшой ток питания, очень маленькое внутреннее сопротивление источника обычно не оказывает заметного влияния на состояние цепи.

Во многих случаях, когда измерения проводятся в электронных цепях, факт введения дополнительных путей тока из-за подключения испытательного оборудования может легко изменить условия цепи больше, чем влияние сопротивления питания (r).

В следующей статье поговорим о емкости и сопротивлении в цепи постоянного тока.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий