محتوى:

جميع أنواع الموصلات المعروفة لها خصائص معينة، بما في ذلك المقاومة الكهربائية. وقد وجدت هذه الجودة تطبيقها في المقاومات، وهي عناصر دائرة ذات مقاومة محددة بدقة. إنها تسمح لك بضبط التيار والجهد بدقة عالية في الدوائر. كل هذه المقاومة لها صفاتها الفردية. على سبيل المثال، ستكون قوة التوصيل المتوازي والمتسلسل للمقاومات مختلفة. لذلك، في الممارسة العملية، غالبا ما يتم استخدام طرق حسابية مختلفة، بفضلها من الممكن الحصول على نتائج دقيقة.

الخصائص والخصائص التقنية للمقاومات

كما ذكرنا سابقًا، تؤدي المقاومات الموجودة في الدوائر والدوائر الكهربائية وظيفة تنظيمية. ولهذا الغرض، يتم استخدام قانون أوم، معبرًا عنه بالصيغة: I = U/R. وهكذا، مع انخفاض المقاومة، هناك زيادة ملحوظة في التيار. وعلى العكس من ذلك، كلما زادت المقاومة، انخفض التيار. وبسبب هذه الخاصية، تستخدم المقاومات على نطاق واسع في الهندسة الكهربائية. وعلى هذا الأساس يتم إنشاء مقسمات التيار التي تستخدم في تصميمات الأجهزة الكهربائية.

بالإضافة إلى وظيفة تنظيم التيار، يتم استخدام المقاومات في دوائر مقسم الجهد. في هذه الحالة، سيبدو قانون أوم مختلفًا بعض الشيء: U = I x R. وهذا يعني أنه مع زيادة المقاومة، يزداد الجهد. تعتمد العملية الكاملة للأجهزة المصممة لتقسيم الجهد على هذا المبدأ. بالنسبة للمقسمات الحالية، يتم استخدام اتصال متوازي للمقاومات، وللاتصال التسلسلي.

في المخططات يتم عرض المقاومات على شكل مستطيل بقياس 10 × 4 مم. يتم استخدام الرمز R للتعيين، والذي يمكن استكماله بقيمة الطاقة لعنصر معين. بالنسبة للطاقة التي تزيد عن 2 واط، يتم التعيين باستخدام الأرقام الرومانية. يتم وضع النقش المقابل على الرسم التخطيطي بالقرب من أيقونة المقاوم. يتم تضمين الطاقة أيضًا في التركيبة المطبقة على جسم العنصر. وحدات المقاومة هي أوم (1 أوم)، كيلو أوم (1000 أوم)، ميجا أوم (1000000 أوم). يتراوح نطاق المقاومات من أجزاء من الأوم إلى عدة مئات من الميجا أوم. تتيح التقنيات الحديثة إنتاج هذه العناصر بقيم مقاومة دقيقة إلى حد ما.

أحد المعلمات المهمة للمقاوم هو انحراف المقاومة. ويتم قياسه كنسبة مئوية من القيمة الاسمية. تمثل سلسلة الانحرافات القياسية القيم في النموذج: + 20, + 10, + 5, + 2, + 1% وهكذا حتى القيمة + 0,001%.

قوة المقاوم لها أهمية كبيرة. يمر تيار كهربائي عبر كل منهما أثناء التشغيل، مما يسبب التسخين. إذا تجاوزت قيمة تبديد الطاقة المسموح بها القاعدة، فسيؤدي ذلك إلى فشل المقاوم. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه أثناء عملية التسخين تتغير مقاومة العنصر. لذلك، إذا كانت الأجهزة تعمل ضمن نطاقات واسعة من درجات الحرارة، يتم استخدام قيمة خاصة تسمى معامل درجة حرارة المقاومة.

لتوصيل المقاومات في الدوائر، يتم استخدام ثلاث طرق توصيل مختلفة - متوازية ومتسلسلة ومختلطة. كل طريقة لها صفات فردية، مما يسمح باستخدام هذه العناصر لمجموعة متنوعة من الأغراض.

السلطة في اتصال سلسلة

عند توصيل المقاومات على التوالي، يمر تيار كهربائي عبر كل مقاومة على حدة. القيمة الحالية في أي نقطة في الدائرة ستكون هي نفسها. يتم تحديد هذه الحقيقة باستخدام قانون أوم. إذا قمت بجمع كل المقاومات الموضحة في الرسم البياني، فستحصل على النتيجة التالية: R = 200+100+51+39 = 390 أوم.

بالنظر إلى أن الجهد في الدائرة هو 100 فولت، فإن التيار سيكون I = U/R = 100/390 = 0.256 A. واستنادًا إلى البيانات التي تم الحصول عليها، يمكن حساب قدرة المقاومات المتصلة على التوالي باستخدام الصيغة التالية: P = أنا 2 × ص = 0.256 2 × 390 = 25.55 وات.

• P 1 = I 2 x R 1 = 0.256 2 x 200 = 13.11 واط؛
• P 2 = I 2 x R 2 = 0.256 2 x 100 = 6.55 واط؛
• ف 3 = أنا 2 × ر 3 = 0.256 2 × 51 = 3.34 واط؛
• ف 4 = أنا 2 × ر 4 = 0.256 2 × 39 = 2.55 وات.

إذا قمنا بجمع الطاقة المستقبلة، فسيكون إجمالي P: P = 13.11 + 6.55 + 3.34 + 2.55 = 25.55 W.

السلطة مع اتصال متوازي

مع اتصال متوازي، يتم توصيل جميع بدايات المقاومات بعقدة واحدة من الدائرة، ونهاياتها بأخرى. في هذه الحالة، يتفرع التيار ويبدأ بالتدفق خلال كل عنصر. وفقا لقانون أوم، فإن التيار يتناسب عكسيا مع جميع المقاومات المتصلة، وستكون قيمة الجهد عبر جميع المقاومات هي نفسها.

قبل حساب التيار، من الضروري حساب قبول جميع المقاومات باستخدام الصيغة التالية:

• 1/ر = 1/ر 1 +1/ر 2 +1/ر 3 +1/ر 4 = 1/200+1/100+1/51+1/39 = 0.005+0.01+0.0196+ 0.0256 = 0.06024 1 / أوم.
• وبما أن المقاومة هي كمية تتناسب عكسيا مع الموصلية، فإن قيمتها ستكون: R = 1/0.06024 = 16.6 أوم.
• باستخدام قيمة جهد 100 فولت، يحسب قانون أوم التيار: I = U/R = 100 x 0.06024 = 6.024 A.
• بمعرفة قوة التيار يتم تحديد قوة المقاومات المتصلة على التوازي كما يلي: P = I 2 x R = 6.024 2 x 16.6 = 602.3 W.
• يتم حساب القوة الحالية لكل مقاوم باستخدام الصيغ: I 1 = U/R 1 = 100/200 = 0.5A؛ أنا 2 = U/R 2 = 100/100 = 1A؛ أنا 3 = U/R 3 = 100/51 = 1.96A؛ أنا 4 = U/R 4 = 100/39 = 2.56A. باستخدام هذه المقاومات كمثال، يمكن رؤية نمط أنه كلما انخفضت المقاومة، يزداد التيار.

هناك صيغة أخرى تسمح لك بحساب الطاقة عند توصيل المقاومات بالتوازي: P 1 = U 2 / R 1 = 100 2 / 200 = 50 W؛ P 2 = U 2 /R 2 = 100 2 /100 = 100 واط؛ ف 3 = U 2 /R 3 = 100 2 /51 = 195.9 واط؛ ف 4 = يو 2 / ر 4 = 100 2 / 39 = 256.4 وات. وبجمع قوى المقاومات الفردية، تحصل على قوتها الإجمالية: P = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 = 50 + 100 + 195.9 + 256.4 = 602.3 واط.

وبالتالي، يتم تحديد قوة التوصيل المتسلسل والتوازي للمقاومات بطرق مختلفة، والتي يمكن من خلالها الحصول على النتائج الأكثر دقة.

عند حل المشكلات، من المعتاد تحويل الدائرة بحيث تكون بسيطة قدر الإمكان. للقيام بذلك، يتم استخدام التحويلات المكافئة. ما يعادلها هو تلك التحولات لجزء من دائرة الدائرة الكهربائية التي تظل فيها التيارات والفولتية في الجزء غير المحول دون تغيير.

هناك أربعة أنواع رئيسية من توصيلات الموصلات: السلسلة والمتوازية والمختلطة والجسر.

اتصال تسلسلي

اتصال تسلسلي- هذا اتصال تكون فيه القوة الحالية في جميع أنحاء الدائرة بأكملها هي نفسها. من الأمثلة الصارخة على الاتصال المتسلسل إكليل شجرة عيد الميلاد القديم. هناك يتم توصيل المصابيح الكهربائية على التوالي، واحدة تلو الأخرى. الآن تخيل أن أحد المصابيح الكهربائية قد احترق، والدائرة الكهربائية معطلة، وانطفأت بقية المصابيح. يؤدي فشل أحد العناصر إلى إيقاف تشغيل العناصر الأخرى؛ وهذا يعد عيبًا كبيرًا في الاتصال التسلسلي.

عند توصيلها على التوالي، يتم جمع مقاومات العناصر.

اتصال موازية

اتصال موازية- هذا اتصال يكون فيه الجهد في نهايات قسم الدائرة هو نفسه. الاتصال المتوازي هو الأكثر شيوعًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن جميع العناصر تحت نفس الجهد، ويتم توزيع التيار بشكل مختلف، وعندما يخرج أحد العناصر، تستمر جميع العناصر الأخرى في العمل.

في التوصيل الموازي نجد المقاومة المكافئة كما يلي:

في حالة وجود مقاومتين متوازيتين متصلتين

في حالة وجود ثلاث مقاومات متصلة على التوازي:

اتصال مختلط

اتصال مختلط- اتصال، وهو عبارة عن مجموعة من الاتصالات التسلسلية والمتوازية. للعثور على المقاومة المكافئة، تحتاج إلى "طي" الدائرة عن طريق تحويل المقاطع المتوازية والتسلسلية للدائرة بالتناوب.

أولاً، دعونا نوجد المقاومة المكافئة للمقطع الموازي للدائرة، ثم نضيف إليها المقاومة المتبقية R 3 . ينبغي أن يكون مفهوما أنه بعد التحويل، يتم توصيل المقاومة المكافئة R 1 R 2 والمقاوم R 3 على التوالي.

إذن، هذا يترك الاتصال الأكثر إثارة للاهتمام والأكثر تعقيدًا للموصلات.

دائرة الجسر

يظهر مخطط اتصال الجسر في الشكل أدناه.

من أجل انهيار دائرة الجسر، يتم استبدال أحد مثلثات الجسر بنجمة مكافئة.

وأوجد المقاومات R 1 و R 2 و R 3.

هل تحتاج إلى حساب مقاومة الدوائر المتسلسلة أو المتوازية أو المدمجة؟ ضروري إذا كنت لا تريد حرق اللوحة! ستخبرك هذه المقالة بكيفية القيام بذلك. قبل القراءة، يرجى فهم أن المقاومات ليس لها "بداية" ولا "نهاية". تم تقديم هذه الكلمات لتسهيل فهم المادة المقدمة.

خطوات

مقاومة السلسلة

مقاومة الدائرة الموازية

مقاومة الدائرة المركبة

بعض الحقائق

1. تتمتع كل مادة موصلة للكهرباء ببعض المقاومة، وهي مقاومة المادة للتيار الكهربائي.
2. يتم قياس المقاومة بالأوم. رمز وحدة القياس أوم هو Ω.
3. المواد المختلفة لها قيم مقاومة مختلفة.
   • على سبيل المثال، مقاومة النحاس هي 0.0000017 أوم/سم3
   • مقاومة السيراميك حوالي 10 14 أوم / سم 3
4. كلما زادت قيمة المقاومة، زادت مقاومة التيار الكهربائي. يتمتع النحاس، الذي يستخدم غالبًا في الأسلاك الكهربائية، بمقاومة منخفضة جدًا. ومن ناحية أخرى فإن مقاومة السيراميك عالية جداً مما يجعله عازلاً ممتازاً.
5. يعتمد تشغيل الدائرة بأكملها على نوع الاتصال الذي تختاره لتوصيل المقاومات في تلك الدائرة.
6. U = الأشعة تحت الحمراء. هذا هو قانون أوم، الذي وضعه جورج أوم في أوائل القرن التاسع عشر. إذا أعطيت أي اثنين من هذه المتغيرات، يمكنك بسهولة العثور على الثالث.
   • U=IR: الجهد (U) هو نتيجة التيار (I) * مضروبًا في المقاومة (R).
   • I=U/R: التيار هو حاصل قسمة الجهد (U) ÷ المقاومة (R).
   • R=U/I: المقاومة هي حاصل قسمة الجهد (U) ÷ التيار (I).

• تذكر: في حالة التوصيل الموازي، هناك عدة مسارات لتدفق التيار عبر الدائرة، لذلك في مثل هذه الدائرة ستكون المقاومة الإجمالية أقل من مقاومة كل مقاومة على حدة. في التوصيل التسلسلي، يتدفق التيار عبر كل مقاومة في الدائرة، وبالتالي فإن مقاومة كل مقاومة على حدة تضيف إلى المقاومة الإجمالية.
• تكون المقاومة الإجمالية في الدائرة الموازية دائمًا أقل من مقاومة أدنى مقاومة منفردة في تلك الدائرة. تكون المقاومة الإجمالية في دائرة تسلسلية دائمًا أكبر من مقاومة أعلى مقاومة منفردة في تلك الدائرة.

مقاومة الموصل. التوصيل المتوازي والمتسلسل للموصلات.

المقاومة الكهربائية- كمية فيزيائية تميز خواص الموصل لمنع مرور التيار الكهربائي وتساوي نسبة الجهد عند أطراف الموصل إلى قوة التيار المار خلاله. يتم وصف مقاومة دوائر التيار المتردد والمجالات الكهرومغناطيسية المتناوبة بمفاهيم الممانعة والممانعة المميزة. تسمى المقاومة (المقاوم) أيضًا بمكون راديوي مصمم لإدخال مقاومة نشطة في الدوائر الكهربائية.

المقاومة (غالبا ما يرمز لها بالحرف رأو ص) تعتبر، ضمن حدود معينة، قيمة ثابتة لموصل معين؛ يمكن حسابها على أنها

ر- مقاومة؛

ش- فرق الجهد الكهربائي (الجهد) عند طرفي الموصل؛

أنا- قوة التيار المار بين طرفي الموصل تحت تأثير فرق الجهد .

للاتصال التسلسلي الموصلات (الشكل 1.9.1)، القوة الحالية في جميع الموصلات هي نفسها:

وفقا لقانون أوم، الجهد ش 1 و ش 2 على الموصلات متساوية

في التوصيل المتسلسل، تكون المقاومة الإجمالية للدائرة مساوية لمجموع مقاومات الموصلات الفردية.

هذه النتيجة صالحة لأي عدد من الموصلات المتصلة على التوالي.

في اتصال موازي (الشكل 1.9.2) الجهد ش 1 و ش 2 على كلا الموصلات هي نفسها:

تأتي هذه النتيجة من حقيقة أنه عند نقاط التفرع الحالية (العقد أو ب) لا يمكن أن تتراكم الشحنات في دائرة التيار المستمر. على سبيل المثال، إلى العقدة أفي الوقت المناسب Δ رتهمة تتسرب أناΔ ر، وتتدفق الشحنة بعيدًا عن العقدة في نفس الوقت أنا 1Δ ر + أنا 2Δ ر. لذلك، أنا = أنا 1 + أنا 2 .

الكتابة على أساس قانون أوم

عند توصيل الموصلات على التوازي، فإن مقلوب المقاومة الكلية للدائرة يساوي مجموع مقلوبات مقاومات الموصلات الموصولة على التوازي.

هذه النتيجة صالحة لأي عدد من الموصلات المتصلة على التوازي.

تسمح صيغ التوصيل التسلسلي والمتوازي للموصلات في كثير من الحالات بحساب مقاومة دائرة معقدة تتكون من العديد من المقاومات. في التين. 1.9.3 يوضح مثالاً على هذه الدائرة المعقدة ويشير إلى تسلسل الحسابات.

تجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن حساب جميع الدوائر المعقدة التي تتكون من موصلات ذات مقاومات مختلفة باستخدام صيغ التوصيلات المتسلسلة والمتوازية. في التين. 1.9.4 يوضح مثالاً لدائرة كهربائية لا يمكن حسابها باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه.

محتوى:

تستخدم جميع الدوائر الكهربائية مقاومات، وهي عناصر ذات قيمة مقاومة محددة بدقة. بفضل الصفات المحددة لهذه الأجهزة، يصبح من الممكن ضبط الجهد والتيار في أي جزء من الدائرة. تكمن هذه الخصائص في تشغيل جميع الأجهزة والمعدات الإلكترونية تقريبًا. لذلك، فإن الجهد عند توصيل المقاومات على التوازي وعلى التوالي سيكون مختلفا. لذلك، لا يمكن استخدام كل نوع من أنواع الاتصال إلا في ظل ظروف معينة، بحيث تتمكن هذه الدائرة الكهربائية أو تلك من أداء وظائفها بشكل كامل.

جهد السلسلة

في التوصيل المتسلسل، يتم توصيل مقاومتين أو أكثر في دائرة مشتركة بحيث يتصل كل منهم بجهاز آخر عند نقطة واحدة فقط. بمعنى آخر، نهاية المقاومة الأولى متصلة ببداية الثانية، ونهاية الثانية ببداية الثالثة، وهكذا.

من مميزات هذه الدائرة أن نفس قيمة التيار الكهربائي تمر عبر جميع المقاومات المتصلة. مع زيادة عدد العناصر في قسم الدائرة قيد النظر، يصبح تدفق التيار الكهربائي أكثر صعوبة. يحدث هذا بسبب زيادة المقاومة الإجمالية للمقاومات عند توصيلها على التوالي. تنعكس هذه الخاصية بالصيغة: Rtot = R1 + R2.

يتم توزيع الجهد وفقًا لقانون أوم لكل مقاوم وفقًا للصيغة: V Rn = I Rn x R n. وبالتالي، مع زيادة مقاومة المقاومة، يزداد أيضًا انخفاض الجهد عبرها.

الجهد الموازي

في التوصيل المتوازي، يتم تضمين المقاومات في الدائرة الكهربائية بحيث يتم توصيل جميع عناصر المقاومة ببعضها البعض عن طريق كلا الملامسين في وقت واحد. نقطة واحدة، تمثل عقدة كهربائية، يمكنها توصيل عدة مقاومات في وقت واحد.

يتضمن هذا الاتصال تدفق تيار منفصل في كل مقاومة. قوة هذا التيار تتناسب عكسيا. ونتيجة لذلك، هناك زيادة في الموصلية الإجمالية لقسم معين من الدائرة، مع انخفاض عام في المقاومة. في حالة التوصيل المتوازي لمقاومات ذات مقاومات مختلفة، ستكون قيمة المقاومة الإجمالية في هذا القسم دائمًا أقل من أصغر مقاومة لمقاومة واحدة.

في الرسم البياني الموضح، الجهد بين النقطتين A و B لا يمثل فقط الجهد الإجمالي للقسم بأكمله، ولكن أيضًا الجهد المورد لكل مقاومة على حدة. وبالتالي، في حالة التوصيل على التوازي، فإن الجهد المطبق على جميع المقاومات سيكون هو نفسه.

ونتيجة لذلك، فإن الجهد بين التوصيلات المتوازية والمتسلسلة سيكون مختلفاً في كل حالة. بفضل هذه الخاصية، هناك فرصة حقيقية لضبط هذه القيمة في أي جزء من السلسلة.