كيفية تحديد قوة المقاومات. قوة المقاومات في اتصال متوازي

2024 مؤلف: Trinity Chesterton | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 00:29

تحتوي جميع الأجهزة الإلكترونية على مقاومات كعنصر رئيسي لها. يتم استخدامه لتغيير كمية التيار في الدائرة الكهربائية. يعرض المقال خصائص المقاومات وطرق حساب قوتها.

تعيين المقاوم

المقاومات تستخدم لتنظيم التيار في الدوائر الكهربائية. يحدد قانون أوم هذه الخاصية:

أنا=U / R (1)

من الصيغة (1) يُلاحظ بوضوح أنه كلما انخفضت المقاومة ، زادت قوة التيار ، والعكس صحيح ، كلما قلت قيمة R ، زاد التيار. إنها خاصية المقاومة الكهربائية المستخدمة في الهندسة الكهربائية. بناءً على هذه الصيغة ، يتم إنشاء دوائر فاصل التيار ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الكهربائية.

في هذه الدائرة ، يتم تقسيم التيار من المصدر إلى قسمين ، يتناسب عكسياً مع مقاومات المقاومات.

إلى جانب التنظيم الحالي ، تُستخدم المقاومات في فواصل الجهد. في هذه الحالة ، يتم استخدام قانون أوم مرة أخرى ، ولكن بشكل مختلف قليلاً:

U=أنا ∙ R (2)

من الصيغة (2) يتبع ذلك أنه كلما زادت المقاومة ، يزداد الجهد. هذا العقارتستخدم لبناء دوائر مقسم الجهد.

من الرسم البياني والصيغة (2) يتضح أن الفولتية عبر المقاومات موزعة بما يتناسب مع المقاومات.

صورة المقاومات على المخططات

وفقًا للمعيار ، تُصوَّر المقاومات على أنها مستطيل بأبعاد 10 × 4 مم ويُشار إليها بالحرف R. غالبًا ما يشار إلى قوة المقاومات في الرسم التخطيطي. يتم تنفيذ صورة هذا المؤشر بواسطة خطوط مائلة أو مستقيمة. إذا كانت القوة أكثر من 2 واط ، فسيتم إجراء التعيين بالأرقام الرومانية. عادة ما يتم ذلك للمقاومات السلكية. بعض الدول ، مثل الولايات المتحدة ، تستخدم اتفاقيات أخرى. لتسهيل إصلاح الدائرة وتحليلها ، غالبًا ما يتم إعطاء قوة المقاومات ، والتي يتم تعيينها وفقًا لـ GOST 2.728-74.

مواصفات الجهاز

السمة الرئيسية للمقاوم هي المقاومة الاسمية R_{n، والتي يشار إليها على الرسم التخطيطي بالقرب من المقاوم وفي حالته. وحدة المقاومة هي أوم ، كيلو أوم وميجا أوم. المقاومات مصنوعة بمقاومة من كسور أوم إلى مئات الميجا أوم. هناك العديد من التقنيات لإنتاج المقاومات ، ولكل منها مزايا وعيوب. من حيث المبدأ ، لا توجد تقنية تسمح بتصنيع دقيق تمامًا لمقاوم بقيمة مقاومة معينة.}

الخاصية الثانية المهمة هي مقاومة الانحراف. يتم قياسه بالنسبة المئوية من R. الاسمي.هناك نطاق قياسي لانحراف المقاومة: ± 20 ، ± 10 ، ± 5 ، ± 2 ، ± 1٪ وأكثر حتىالقيم ± 0.001٪.

السمة المهمة التالية هي قوة المقاومات. أثناء التشغيل ، يتم تسخينها من التيار الذي يمر عبرها. إذا تجاوز تبديد الطاقة القيمة المسموح بها ، فسيفشل الجهاز.

تغير المقاومات مقاومتها عند تسخينها ، لذلك بالنسبة للأجهزة التي تعمل في نطاق درجات حرارة واسع ، يتم تقديم خاصية أخرى - معامل درجة الحرارة للمقاومة. يتم قياسه في جزء في المليون / درجة مئوية ، أي 10^-6R_n/ ° C (المليون من R_{n بمقدار 1 درجة مئوية).}

سلسلة توصيل المقاومات

يمكن توصيل المقاومات بثلاث طرق مختلفة: متسلسلة ومتوازية ومختلطة. عند الاتصال في سلسلة ، يمر التيار عبر جميع المقاومات بدوره.

مع مثل هذا الاتصال ، يكون التيار في أي نقطة في الدائرة هو نفسه ، ويمكن تحديده بموجب قانون أوم. المقاومة الإجمالية للدائرة في هذه الحالة تساوي مجموع المقاومة:

R=200 + 100 + 51 + 39=390 أوم ؛

أنا=U / R=100/390=0 ، 256 أ.

الآن يمكنك تحديد القوة عند توصيل المقاومات في سلسلة ، يتم حسابها بالصيغة:

P=أنا²∙ R=0 ، 256^{2∙ 390=25 ، 55 وات}

يتم تحديد قوة المقاومات المتبقية بنفس الطريقة:

P₁=أنا²∙ R₁=0 ، 2562^{∙ 200=13 ، 11 ثلاثاء ؛}

P₂=أنا²∙ R₂=0 ، 2562^{∙ 100=6.55 واط ؛}

P₃=أنا²∙ R₃=0 ، 256 2^{∙ 51=3 ، 34 واط ؛}

P₄=أنا²∙ R₄=0 ، 256 2^{∙ 39=2 ، 55 ثلاثاء}

إذا أضفت قوة المقاومات ، ستحصل على P الكامل:

P=13، 11 + 6، 55 + 3، 34 + 2، 55=25، 55 ثلاثاء

اتصال موازي للمقاومات

في اتصال متوازي ، يتم توصيل جميع بدايات المقاومات بعقدة واحدة في الدائرة ، والنهايات بأخرى. مع هذا الاتصال ، تتدفق الفروع الحالية وتتدفق من خلال كل جهاز. حجم التيار ، وفقًا لقانون أوم ، يتناسب عكسياً مع المقاومة ، والجهد عبر جميع المقاومات هو نفسه.

قبل العثور على التيار ، تحتاج إلى حساب التوصيل الكلي لجميع المقاومات باستخدام الصيغة المعروفة:

1 / R=1 / R₁+ 1 / R₂+ 1 / R_{3 + 1 / R}4_{=1/200 + 1/100 + 1/51 + 1/39=0 ، 005 + 0 ، 01 + 0 ، 0196 + 0 ، 0256=0، 06024 1 / أوم.}

المقاومة هي متبادلة الموصلية:

R=1/0 ، 06024=16.6 أوم.

باستخدام قانون أوم ، أوجد التيار من خلال المصدر:

أنا=U / R=100 0 ، 06024=6 ، 024 أ.

معرفة التيار من خلال المصدر ، ابحث عن قوة المقاومات المتصلة بالتوازي بواسطة الصيغة:

P=أنا²∙ R=6 ، 024^{2∙ 16 ، 6=602 ، 3 ثلاثاء.}

وفقًا لقانون أوم ، يتم حساب التيار عبر المقاومات:

أنا₁=U / R_{1=100/200=0.5A ؛}

أنا₂=U / R_{2=100/100=1 أ ؛}

أنا₃=U / R_{1=100/51=1 ، 96A ؛}

أنا₁=U / R_{1=100/39=2 ، 56 A.}

يمكن استخدام صيغة مختلفة قليلاً لحساب قوة المقاومات في اتصال متوازي:

P₁=U²/ R₁=100^{2/ 200=50 واط ؛}

P₂=U²/ R₂=100^{2/ 100=100 واط ؛}

P₃=U²/ R₃=100^{2/ 51=195.9W ؛}

P₄=U²/ R₄=100^{2/ 39=256 ، 4 ثلاثاء}

إذا أضفتها كلها ، ستحصل على قوة جميع المقاومات:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50 + 100 + 195، 9 + 256، 4=602، 3 ثلاثاء}

اتصال مختلط

تحتوي المخططات ذات التوصيل المختلط للمقاومات على اتصال تسلسلي ومتوازي في نفس الوقت. من السهل تحويل هذه الدائرة عن طريق استبدال التوصيل المتوازي للمقاومات بأخرى متسلسلة. للقيام بذلك ، استبدل أولاً المقاومات R₂و R₆بإجمالي R_{2 ، 6، باستخدام الصيغة أدناه:}

R_{2 ، 6}=R₂∙ R₆/ R 2_{+ R}6.

بنفس الطريقة ، يتم استبدال مقاومين متوازيين R₄، R₅بواحد R_{4 ، 5:}

R_{4 ، 5}=R₄∙ R₅/ R 4_{+ R}5_.

النتيجة هي دائرة جديدة أبسط. يتم عرض كلا النظامين أدناه.

يتم تحديد قوة المقاومات في دائرة التوصيل المختلط بالصيغة:

P=U ∙ I.

لحساب هذه الصيغة ، ابحث أولاً عن الجهد عبر كل مقاومة وكمية التيار خلالها. يمكنك استخدام طريقة أخرى لتحديد قوة المقاومات. لهذاالصيغة المستخدمة:

P=U ∙ I=(I ∙ R) ∙ I=I2∙ R.

إذا كان الجهد عبر المقاومات معروفًا فقط ، فسيتم استخدام صيغة أخرى:

P=U ∙ I=U ∙ (U / R)=U2/ R.

غالبًا ما تستخدم الصيغ الثلاث في الممارسة.

حساب معلمات الدائرة

حساب معلمات الدائرة هو العثور على التيارات والجهود غير المعروفة لجميع الفروع في أقسام الدائرة الكهربائية. باستخدام هذه البيانات ، يمكنك حساب قوة كل مقاوم مدرج في الدائرة. تم عرض طرق حسابية بسيطة أعلاه ، لكن الوضع أكثر تعقيدًا من الناحية العملية.

في الدوائر الحقيقية ، غالبًا ما يتم العثور على اتصال المقاومات بنجم ودلتا ، مما يخلق صعوبات كبيرة في الحسابات. لتبسيط مثل هذه المخططات ، تم تطوير طرق لتحويل النجم إلى مثلث ، والعكس صحيح. هذه الطريقة موضحة في الرسم البياني أدناه:

الدائرة الأولى لها نجمة متصلة بالعقد 0-1-3. المقاوم R1 متصل بالعقدة 1 ، R3 بالعقدة 3 ، و R5 بالعقدة 0. في الرسم البياني الثاني ، يتم توصيل مقاومات المثلث بالعقد 1-3-0. المقاومات R1-0 و R1-3 متصلة بالعقدة 1 ، R1-3 و R3-0 متصلان بالعقدة 3 ، و R3-0 و R1-0 متصلان بالعقدة 0. هذان النظامان متكافئان تمامًا.

للانتقال من الدائرة الأولى إلى الثانية ، يتم حساب مقاومات مقاومات المثلث:

R1-0=R1 + R5 + R1 ∙ R5 / R3 ؛

R1-3=R1 + R3 + R1 ∙ R3 / R5 ؛

R3-0=R3 + R5 + R3 ∙ R5 / R1.

يتم تقليل المزيد من التحويلات إلى حساب المقاومة المتوازية والمتسلسلة.عندما يتم العثور على مقاومة الدائرة ، يتم العثور على التيار من خلال المصدر وفقًا لقانون أوم. باستخدام هذا القانون ، ليس من الصعب العثور على التيارات في جميع الفروع.

كيف تحدد قوة المقاومات بعد إيجاد كل التيارات؟ للقيام بذلك ، استخدم الصيغة المعروفة: P=I2∙ R ، بتطبيقها على كل مقاومة ، سنجد قوتها.

التحديد التجريبي لخصائص عناصر الدائرة

لتحديد الخصائص المرغوبة للعناصر بشكل تجريبي ، يلزم تجميع دائرة معينة من مكونات حقيقية. بعد ذلك ، بمساعدة أدوات القياس الكهربائية ، يتم إجراء جميع القياسات اللازمة. هذه الطريقة كثيفة العمالة ومكلفة. يستخدم مصممو الأجهزة الكهربائية والإلكترونية برامج محاكاة لهذا الغرض. بمساعدتهم ، يتم إجراء جميع الحسابات اللازمة ، ويتم نمذجة سلوك عناصر الدائرة في المواقف المختلفة. فقط بعد ذلك يتم تجميع نموذج أولي لجهاز تقني. أحد هذه البرامج الشائعة هو نظام محاكاة Multisim 14.0 القوي الخاص بـ National Instruments.

كيف تحدد قوة المقاومات باستخدام هذا البرنامج؟ ويمكن أن يتم ذلك بطريقتين. الطريقة الأولى هي قياس التيار والجهد باستخدام مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر. بضرب نتائج القياس ، يتم الحصول على القدرة المطلوبة.

من هذه الدائرة نحدد قوة المقاومة R3:

P_{3=U ∙ I=1 ، 032 ∙ 0 ، 02=0 ، 02064 واط=20.6 ميجاوات.}

الطريقة الثانية هي القياس المباشر للقدرة عندباستخدام الواطميتر.

من هذا الرسم البياني يمكن ملاحظة أن قوة المقاومة R3 هي P_{3=20.8 ميجاوات. التناقض بسبب الخطأ في الطريقة الأولى أكبر. يتم تحديد قوى العناصر الأخرى بنفس الطريقة.}