Qarshiliklarning ketma-ket va parallel ulanishi

Supero'tkazuvchilarning ketma-ket va parallel ulanish qonunlari

Har xil turdagi aralashmalarni hisoblashda ishlatiladigan asosiy qonun Ohm qonunidir. Uning asosiy pozitsiyasi - bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan joyda, kuchlanish bilan to'g'ridan-to'g'ri proportsional va bu sohadagi qarshilikka teskari proportsional. Formula shaklida bu qonun quyidagicha ko'rinadi: I = U / R. Bu ketma-ket yoki parallel ravishda ulangan elektr zanjirlarini hisoblash uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Hisoblash tartibi va barcha parametrlarning Ohm qonuniga bog'liqligi rasmda aniq ko'rsatilgan. Seriyali ulanishning formulasi ham bundan kelib chiqadi.

Boshqa miqdorlarni hisobga olgan holda yanada murakkab hisob-kitoblar Kirchhoff qoidasini qo'llashni talab qiladi. Uning asosiy pozitsiyasi shundaki, bir qator ketma-ket ulangan tok manbalari ularning har birining EMF algebraik yig'indisini tashkil etadigan elektromotor kuchga (EMF) ega bo'ladi. Ushbu batareyalarning umumiy qarshiligi har bir batareyaning qarshiligi yig'indisidan iborat bo'ladi. Agar teng EMF va ichki qarshilikka ega bo'lgan manbalarning n-darajali soni parallel ravishda ulansa, u holda har qanday manbada EMF umumiy miqdori EMF ga teng bo'ladi. Ichki qarshilikning qiymati rv = r / n bo'ladi. Ushbu qoidalar nafaqat oqim manbalariga, balki o'tkazgichlarga, shu jumladan o'tkazgichlarning parallel ulanish formulalariga ham tegishli.

Agar manbalarning emf qiymati har xil ma'noga ega bo'lsa, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan turli xil qismlarida oqim kuchini hisoblash uchun qo'shimcha Kirchhoff qoidalari qo'llaniladi.

Supero'tkazuvchilar turlari

Element tomonidan elektr tokining o'tkazuvchanligi, unda erkin zaryad tashuvchilar mavjudligi bilan bog'liq. Ularning soni elektron konfiguratsiya bo'yicha aniqlanadi. Buning uchun moddaning kimyoviy formulasi kerak, ular yordamida siz ularning umumiy sonini hisoblashingiz mumkin. Har bir element uchun qiymat Dmitriy Ivanovich Mendeleevning davriy tizimidan olingan.
Elektr toki bu elektromagnit maydon ta'sir qiladigan bepul zaryad tashuvchilarning tartiblangan harakati. Agar oqim modda orqali oqsa, zaryadlangan zarralar oqimi kristall panjara tugunlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va zarraning kinetik energiyasining bir qismi issiqlik energiyasiga aylanadi. Boshqacha qilib aytganda, zarra atomni "uradi" va keyin yana harakat qilishni davom ettiradi, elektromagnit maydon ta'siri ostida tezlikni oshiradi.
Kristall panjarasining tugunlari bilan zarralarning o'zaro ta'siri jarayoni materialning elektr o'tkazuvchanligi yoki qarshiligi deb nomlanadi. O'lchov birligi Ohm bo'lib, uni ohmmetr yordamida aniqlash yoki hisoblash mumkin. O'tkazuvchanlik xususiyatiga ko'ra moddalarni 3 guruhga bo'lish mumkin:

1. 
   Supero'tkazuvchilar (barcha metallar, ionlashtirilgan gaz va elektrolit eritmalari).
   
2. 
   Yarimo'tkazgichlar (Si, Ge, GaAs, InP va InSb).
   
3. 
   Supero'tkazuvchilar (dielektriklar yoki izolyatorlar).
   

Supero'tkazuvchilar doimo elektr tokini o'tkazadilar, chunki ularning atom tuzilishida erkin elektronlar, anionlar, kationlar va ionlar mavjud. Yarimo'tkazgichlar elektr energiyasini faqat erkin elektronlar va teshiklarning mavjudligi yoki yo'qligiga ta'sir qiluvchi muayyan sharoitlarda o'tkazadilar. O'tkazuvchanlikka ta'sir etuvchi omillar quyidagilarni o'z ichiga oladi: harorat, yorug'lik va boshqalar. Dielektriklar umuman elektr o'tkazmaydi, chunki ularning tarkibida bo'sh zaryad tashuvchilar mavjud emas. Hisob-kitoblarni amalga oshirayotganda, har bir havaskor radio operatori qarshilikning ba'zi jismoniy miqdorlarga bog'liqligini bilishi kerak.

Elektr o'tkazuvchanligining qiymati bir nechta omillarga bog'liq, ular hisoblashda, rezistiv yuk elementlarini (rezistorlar), asboblarni ta'mirlash va loyihalashda hisobga olinishi kerak. Ushbu omillarga quyidagilar kiradi:

1. 
   Atrof muhit va material harorati.
   
2. 
   Elektr miqdorlari.
   
3. 
   Moddaning geometrik xususiyatlari.
   
4. 
   Supero'tkazuvchilar materialning turi (yarimo'tkazgich).
   

Elektr qiymatlari potentsial farqni (kuchlanish), elektromotor kuchini (EMF) va oqim kuchini o'z ichiga oladi. Supero'tkazuvchilarning geometriyasi uning uzunligi va tasavvurlar maydoni.

Elektr miqdorlari:

O'tkazuvchanlikning elektr parametrlariga bog'liqligi Ohm qonuni bilan belgilanadi. Ikki formuladan iborat: biri syujet uchun, ikkinchisi to'liq zanjir uchun. Birinchi holda, nisbati oqim kuchi (I) va kuchlanish (U) qiymatlari asosida oddiy formula bo'yicha aniqlanadi: I = U / R. Bu nisbatdan siz oqimning kuchlanish qiymatiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bog'liqligini, shuningdek, qarshilikka teskari proportsional bo'lishini ko'rishingiz mumkin. R: R = U / I ni ifodalashingiz mumkin.

Butun bo'limning elektr o'tkazuvchanligini hisoblash uchun EMF (e), oqim kuchi (i) o'rtasidagi nisbatni, shuningdek quvvat manbai (Rin) ning ichki qarshiligini: i = e / (R + Rin) ishlatish kerak. Bunday holda, R qiymati quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: R = (e / i) - Rin. Biroq, hisob-kitoblarni amalga oshirayotganda, shuningdek, geometrik parametrlarni va o'tkazgich turini ham hisobga olish kerak, chunki ular hisob-kitoblarga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin.

Turi va geometrik parametrlari

Elektrning o'tkazuvchanligiga materiyaning xossasi kristall panjaraning tuzilishi, shuningdek erkin tashuvchilar soni bilan belgilanadi. Bunga asoslanib, moddaning turi elektr o'tkazuvchanligini aniqlaydigan asosiy omil hisoblanadi. Ilm-fanda moddaning turini aniqlaydigan koeffitsient "p" harfi bilan belgilanadi va qarshilik deyiladi. Turli materiallar uchun uning qiymatini (+20 daraja haroratda) maxsus jadvallarda topish mumkin.
Ba'zan, hisob-kitoblarning qulayligi uchun teskari qiymat qo'llaniladi, bu ma'lum o'tkazuvchanlik (σ) deb ataladi. Bu qarshilik bilan quyidagi bog'liqlik bilan bog'liq: p = 1 / σ. Kesishma maydoni (S) elektr qarshiligiga ta'sir qiladi. Fizik nuqtai nazardan, qaramlikni quyidagicha tushunish mumkin: kichik kesma bilan elektr toki zarralarining kristall panjara tugunlari bilan tez-tez o'zaro ta'siri sodir bo'ladi. Kesishni maxsus algoritm yordamida hisoblash mumkin:

1. 
   Supero'tkazuvchilarning geometrik parametrlarini (diametri yoki tomonlar uzunligi) kaliper bilan o'lchang.
   
2. 
   Vizual ravishda materialning shaklini aniqlang.
   
3. 
   Kesishma maydonini ma'lumotnomada yoki Internetda topilgan formulaga muvofiq hisoblang.
   

Supero'tkazuvchilar murakkab tuzilishga ega bo'lgan holda, bitta elementning S qiymatini hisoblash kerak, so'ngra natijani uning tarkibiga kiritilgan elementlar soniga ko'paytirish kerak. Masalan, agar sim torli bo'lsa, unda S bitta yadro uchun hisoblanishi kerak. Shundan so'ng, olingan S qiymatini yadrolar soniga ko'paytirish kerak. R ning yuqoridagi qiymatlarga bog'liqligi nisbati shaklida yozilishi mumkin: R = p * L / S. "L" harfi - bu o'tkazgichning uzunligi. Shu bilan birga, aniq hisob-kitoblarni olish uchun atrof-muhit va o'tkazgichning harorat ko'rsatkichlarini hisobga olish kerak.

H arorat ko'rsatkichlari

Jismoniy tajriba asosida materialning qarshilik kuchiga harorat bog'liqligi haqida dalillar mavjud. Tajribani o'tkazish uchun quyidagi elementlardan iborat elektr zanjirini yig'ish kerak: quvvat manbai, nichrom spiral, ampermetr va voltmetrning ulash simlari. Mos ravishda oqim va kuchlanishni o'lchash uchun qurilmalar kerak. Elektr toki oqganda nichrom buloq isitiladi. Issiqlashganda ampermetr ko'rsatkichlari pasayadi. Bunday holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismida kuchlanishning sezilarli pasayishi sodir bo'ladi, bu voltmetr tomonidan tasdiqlanadi.

Radiotexnikada kuchlanish kattaligining pasayishi tortishish yoki tushirish deb ataladi. P ning haroratga bog'liqligi formulasi quyidagi shaklga ega: p = p0 * [1 + a * (t - 20)]. P0 qiymati jadvaldan olingan materialning qarshiligi va "t" harfi o'tkazgichning harorati.
"A" harorat koeffitsienti quyidagi qiymatlarni oladi: metallar uchun -> 0, va elektrolitik eritmalar uchun - rezistiv radio komponentlarning kombinatsiyasi
Murakkablarning har biri ma'lum xususiyatlarga ega. Bundan tashqari, bir nechta rezistorlar ketma-ket yoki parallel ravishda birlashtirilishi mumkin. Aralashmalar ham aralashtirilishi mumkin, ya'ni har ikkala turdagi radio komponentlarini birlashtirish qo'llaniladi.
Parallel ulanish bilan barcha rezistorlardagi kuchlanish qiymati bir xil va oqim kuchi ularning umumiy qarshiligiga teskari proportsionaldir. Internetda veb-ishlab chiquvchilar rezistorlarning parallel ulanishining umumiy qarshiligini hisoblash uchun onlayn kalkulyatorni yaratdilar.
Parallel ulanish uchun umumiy qarshilik quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi: 1 / Rtotal = (1 / R1) + (1 / R2) + ... + (1 / Rn). Agar siz matematik o'zgarishlarni amalga oshirsangiz va umumiy denominatorga olib kelsangiz, Rtotal hisoblash uchun qulay parallel ulanish formulasini olasiz. Uning quyidagi shakli bor: Rtotal = (R1 * R2 * ... * Rn) / (R1 + R2 + ... + Rn). Agar Rtotal qiymatini faqat ikkita radio komponent uchun hisoblash kerak bo'lsa, u holda parallel qarshilik formulasi quyidagi shaklga ega: Rtotal = (R1 * R2) / (R1 + R2).
Qurilma pallasini ta'mirlash yoki loyihalashda, ma'lum bir qarshilik qiymatini olish uchun bir nechta qarshilik elementlarini birlashtirish muammosi yuzaga keladi. Masalan, ma'lum bir elementlar zanjiri uchun Rtotalning qiymati hisoblashlarda olingan 8 Ohmdir. Radio amatör oldida, kerakli qiymatni olish uchun nominal qiymatlarni tanlash kerak bo'lgan vazifaga duch kelmoqdalar (rezistorlar standart qatorida nominal qiymati 8 ohm bo'lgan radio komponenti mavjud emas, ammo atigi 7,5 va 8,2). Bunday holda siz qarshilikni elementlarning parallel ulanishida qarshilikni topishingiz kerak. Ikki element uchun Rtotal qiymatini quyidagicha hisoblash mumkin:

1. 
   16 ohm qarshilik ko'rsatadi.
   
2. 
   Formulada almashtiring: R = (16 * 16) / (16 + 16) = 256/32 = 8 (Ohm).
   

Ba'zi hollarda siz kerakli qiymatlarni tanlashga ko'proq vaqt sarflashingiz kerak. Siz nafaqat ikkita, balki uchta elementni ham qo'llashingiz mumkin. Hozirgi kuch birinchi Kirchhoff qonuni asosida hisoblanadi. Qonunning ta'rifi quyidagicha: kontaktlarning zanglashiga olib kiradigan va oqadigan oqimlarning umumiy qiymati uning chiqish qiymatiga teng. Ikki rezistordan iborat zanjirning joriy kattaligi (parallel ulanish) quyidagi algoritm yordamida hisoblanadi:

1. 
   Oqim R1 va R2 orqali oqadi: I1 = U / R1 va I2 = U / R2 navbati bilan.
   
2. 
   Umumiy oqim rezistorlardagi oqimlarning qo'shilishi: Itotal = I1 + I2.
   

Masalan, kontaktlarning zanglashiga parallel ravishda ulangan 16 va 7,5 ohmli ikkita rezistordan iborat bo'lsa. Ular 12 V quvvat manbai bilan quvvatlanadi Birinchi rezistordagi oqim qiymati quyidagicha hisoblanadi: I1 = 12/16 = 0.75 (A). Ikkinchi rezistorda oqim quyidagicha bo'ladi: I2 = 12 / 7.5 = 1.6 (A). Umumiy oqim Kirchhoff qonuniga muvofiq aniqlanadi: I = I1 + I2 = 1.6 + 0.75 = 2.35 (A).