ელექტრული წრეში წინააღმდეგობის როლის გაგება პირველი ნაბიჯია იმის გაგებისა, თუ როგორ შეუძლიათ წრეებს სხვადასხვა მოწყობილობების ენერგია. რეზისტენტული ელემენტები ხელს უშლის ელექტრონების დინებას და ამით ისინი ელექტროენერგიის სხვა ფორმებად გადაქცევის საშუალებას იძლევა.
წინააღმდეგობის განმარტება
ელექტრულიწინააღმდეგობაელექტროენერგიის დინების წინააღმდეგობის საზომია. თუ მიგაჩნიათ, რომ ელექტრონულად მავთული მიედინება, ან პერპამზე მოძრავი მარმარილოების ანალოგია, წინააღმდეგობა ის იქნება, თუ დაბრკოლებები განთავსდა ჩასასვლელზე, რამაც გამოიწვია მარმარილოს ნაკადის შენელება, რადგან ისინი თავიანთი ენერგიის ნაწილს გადააქვთ დაბრკოლებები.
კიდევ ერთი ანალოგია იქნება ჰიდროელექტროს გენერატორში ტურბინის გავლისას წყლის ნაკადის შეფერხება, რაც იწვევს მის ჩაქრობას, რადგან წყალი ენერგიიდან ტურბინაში გადადის.
წინააღმდეგობის SI ერთეულია ომი (Ω), სადაც 1 Ω = kg⋅m2ის−3A−2.
წინააღმდეგობის ფორმულა
კონდუქტორის წინააღმდეგობა შეიძლება გამოითვალოს:
R = \ frac {ρ L} {A}
სადρარის მასალის რეზისტენტობა (მის შემადგენლობაზეა დამოკიდებული ქონება),ლარის მასალის სიგრძე დააგანივი ფართობია.
წინააღმდეგობის გაწევა სხვადასხვა მასალებისთვის შეგიძლიათ იხილოთ შემდეგ ცხრილში: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Resistance
დამატებითი რეზისტენტობის მნიშვნელობები შეგიძლიათ იხილოთ სხვა წყაროებში.
გაითვალისწინეთ, რომ წინააღმდეგობა მცირდება, როდესაც მავთულს აქვს უფრო დიდი განივი A ფართი. ეს იმიტომ ხდება, რომ უფრო ფართო მავთულს შეუძლია მეტი ელექტრონის დაშვება. წინააღმდეგობა იზრდება, რადგან მავთულის სიგრძე იზრდება, რადგან უფრო დიდი სიგრძე ქმნის გრძელი ბილიკით, სავსეა რეზისტენტულობით, რომელსაც სურს დაუპირისპირდეს მუხტის დინებას.
რეზისტორები ელექტრულ წრეში
მიკროსქემის ყველა კომპონენტს აქვს გარკვეული რაოდენობის წინააღმდეგობა; ამასთან, არსებობს ელემენტები, რომლებსაც კონკრეტულად უწოდებენრეზისტორებირომლებიც ხშირად მოთავსებულია წრეში მიმდინარე ნაკადის შესასწორებლად.
ამ რეზისტორებს ხშირად აქვთ ფერადი ზოლები, რომლებიც მიუთითებს მათ წინააღმდეგობაზე. მაგალითად, რეზისტორს ყვითელი, იისფერი, ყავისფერი და ვერცხლის ზოლები აქვს 47 × 10 მნიშვნელობა1 = 470 Ω 10 პროცენტიანი ტოლერანტობით.
წინააღმდეგობა და ომის კანონი
ომის კანონი ამბობს, რომ ძაბვავპირდაპირპროპორციულია მიმდინარემესადაც წინააღმდეგობარპროპორციულობის მუდმივია. როგორც განტოლება, ეს გამოიხატება შემდეგნაირად:
V = IR
მას შემდეგ, რაც მოცემულ წრეში პოტენციური განსხვავება მოდის ელექტროენერგიის მიწოდებაზე, ამ განტოლებაში ნათლად ჩანს, რომ სხვადასხვა რეზისტორების გამოყენებით უშუალოდ შესაძლებელია წრეში დენის რეგულირება. ფიქსირებული ძაბვისთვის, მაღალი წინააღმდეგობა ქმნის ქვედა დენას, ხოლო დაბალი წინააღმდეგობა იწვევს უფრო მაღალ დინებას.
არაომიკური რეზისტორები
აარა-ომურირეზისტორი არის რეზისტორი, რომლის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა არ რჩება მუდმივი, მაგრამ ამის ნაცვლად იცვლება მიმდინარე და ძაბვის მიხედვით.
ამის საწინააღმდეგოდ, ომიკურ რეზისტორს აქვს მუდმივი წინააღმდეგობის მნიშვნელობა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ გრაფიკი უნდა გქონდეთვწინააღმდეგმეომური რეზისტორისთვის მიიღებდით წრფივ გრაფიკს, რომლის დახრილობა წინაღობის ტოლიარ.
თუ თქვენ შექმენით მსგავსი გრაფიკი არაომალური რეზისტორისთვის, ეს არ იქნებოდა წრფივი. ამასთან, ეს არ ნიშნავს, რომ ურთიერთობა V = IR აღარ მოქმედებს; ეს ჯერ კიდევ ასეა. ეს მხოლოდ იმას ნიშნავსრაღარ ფიქსირდება.
რა ხდის რეზისტორს არაომიანურს, თუ მისი საშუალებით დენის გაზრდა იწვევს მის მნიშვნელოვან გაცხელებას ან ენერგიის გამოყოფას სხვა გზით. ნათურები არაომალური რეზისტორების შესანიშნავი მაგალითებია. როგორც ნათურა იზრდება ნათურაზე, ასევე იზრდება ბოლქვის წინააღმდეგობა (რადგან ის ანელებს მიმდინარე ენერგიას ელექტროენერგიის სინათლედ და სითბოდ გადაქცევით). ძაბვა vs. მიმდინარე ნათურას, როგორც წესი, აქვს მზარდი დახრის შედეგად.
რეზისტორების ეფექტური წინააღმდეგობა სერია
შეგვიძლია გამოვიყენოთ ომის კანონი, რათა განვსაზღვროთ რეზისტორების ეფექტური წინააღმდეგობა სერიულად დაკავშირებული. ეს არის ის, რომ რეზისტორები უკავშირდება ხაზის ბოლომდე ხაზს.
ჩათვალეთ რომ გაქვთნრეზისტორები,რ1რ2,... რნსერიულად არის დაკავშირებული ძაბვის ენერგიის წყაროსთანვ. მას შემდეგ, რაც ეს რეზისტორები უკავშირდება ბოლომდე და ქმნის ერთ მარყუჟს, ჩვენ ვიცით, რომ თითოეული მათგანის მიმდინარეობა ერთი და იგივე უნდა იყოს. ამის შემდეგ შეგვიძლია ვწეროთ გამონათქვამი ძაბვის ვარდნისთვისვმემთელს იე რეზისტორი თვალსაზრისითრმედა მიმდინარემე:
V_1 = IR_1 \\ V_2 = IR_2 \\... \\ V_n = IR_n
ახლა წრეში არსებული ყველა რეზისტორის მთლიანი ძაბვის ვარდნა უნდა შეადგენდეს წრეში მიწოდებულ მთლიან ძაბვას:
V = V_1 + V_2 +... + V_n
წრის ეფექტური წინააღმდეგობა უნდა აკმაყოფილებდეს განტოლებას V = IRეფექტები სადვარის ენერგიის წყაროს ძაბვა დამეარის მიმდინარე ენერგია წყაროდან. თუ თითოეულს შევცვლითვმეგამოხატვის თვალსაზრისითმედარმედა შემდეგ გავამარტივებთ, მივიღებთ:
V = V_1 + V_2 +... + V_n = I (R_1 + R_2 +... + R_n) = IR_ {eff}
აქედან:
R_ {eff} = R_1 + R_2 +... + R_n
ეს ლამაზი და მარტივია. რეზისტორების ეფექტური წინააღმდეგობა სერიაში მხოლოდ ინდივიდუალური წინააღმდეგობების ჯამია! თუმცა იგივე არ არის პარალელურად რეზისტორებისთვის.
რეზისტორების ეფექტური წინააღმდეგობა პარალელურად
პარალელურად დაკავშირებული რეზისტორები წარმოადგენენ რეზისტორებს, რომელთა მარჯვენა მხარეები ერთდებიან წრის ერთ წერტილში, ხოლო რომელთა მარცხენა მხარეები შეერთებულია წრის მეორე წერტილში.
დავუშვათ, რომ გვაქვსნრეზისტორები, რომლებიც დაკავშირებულია ძაბვის წყაროს პარალელურადვ. მას შემდეგ, რაც ყველა რეზისტორი ერთნაირად არის დაკავშირებული წერტილებთან, რომლებიც პირდაპირ უკავშირდება ძაბვის ტერმინალებს, მაშინ ძაბვა თითოეულ რეზისტორზე ასევე არისვ.
თითოეული რეზისტორის საშუალებით მიმდინარეობა შეგიძლიათ იპოვოთ ომის კანონიდან:
V = IR \ გულისხმობს I = V / R \\ \ დაწყება {გასწორებული} \ ტექსტი {So} & I_1 = V / R_1 \\ & I_2 = V / R_2 \\ &... \\ & I_n = V / R_n \ დასრულება { გასწორებული}
რაც არ უნდა იყოს ეფექტური წინააღმდეგობა, ის უნდა აკმაყოფილებდეს განტოლებას V = IRეფექტები, ან ეკვივალენტურად I = V / Rეფექტებისადმეარის მიმდინარე ენერგია წყაროდან.
მას შემდეგ, რაც ელექტროენერგიის წყაროდან მოდის დენი, როდესაც ის შედის რეზისტორებში, და შემდეგ ისევ ბრუნდება, ჩვენ ვიცით, რომ:
I = I_1 + I_2 +... + I_n
ჩვენი გამონათქვამების ჩანაცვლებამემემივიღებთ:
I = V / R_1 + V / R_2 +... + V / R_n = V (1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n) = V / R_ {eff}
აქედან გამომდინარე, ჩვენ ვიღებთ ურთიერთობას:
1 / R_ {eff} = 1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n \\ \ ტექსტი {ან} \\ R_ {eff} = (1 / R_1 + 1 / R_2 +... + 1 / R_n ) ^ {- 1}
ერთი რამ უნდა შეინიშნოს ამ ურთიერთობის შესახებ ის არის, რომ მას შემდეგ, რაც დაიწყებთ რეზისტორების დამატებას სერიულად, ეფექტური წინააღმდეგობა ნაკლებია, ვიდრე რომელიმე ცალკეული რეზისტორი. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათი პარალელურად დამატებით, თქვენ ამჟამინდელ მეტ ბილიკებს აძლევთ, რომლითაც უნდა გაიაროს. ეს არის მსგავსი, რაც ხდება, როდესაც რეზისტენტობის თვალსაზრისით, წინაღობის ფორმულაში ვფართოვებთ კვეთის არეალს წინააღმდეგობის ფორმულაში.
ძალა და წინააღმდეგობა
წრიული ელემენტის გასწვრივ გადანაწილებული სიმძლავრე მოცემულია P = IV- ით, სადაცმეარის მიმდინარე ელემენტის გავლით დავარის პოტენციური ვარდნა მასზე.
ომის კანონის გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია ორი დამატებითი ურთიერთობის ჩამოყალიბება. პირველი, ჩანაცვლებითვთანIR, მივიღებთ:
P = I (IR) = I ^ 2R
და მეორე, ჩანაცვლებითმეთანV / Rმივიღებთ:
P = V / R (V) = V ^ 2 / R
მაგალითები
მაგალითი 1:თუ თქვენ უნდა მოათავსოთ 220 Ω, 100 Ω და 470 Ω რეზისტორი სერიულად, რა უნდა იყოს ეფექტური წინააღმდეგობა?
სერია, წინააღმდეგობები უბრალოდ ემატება, ასე რომ ეფექტური წინააღმდეგობა იქნება:
R_ {eff} = 220 + 100 + 470 = 790 \ ტექსტი {} \ ომეგა
მაგალითი 2:რა იქნება პარალელურად იგივე რეზისტორების ეფექტური წინააღმდეგობა?
აქ ვიყენებთ პარალელური წინააღმდეგობის ფორმულას:
R_ {eff} = (1/220 + 1/100 + 1/470) ^ {- 1} = 60 \ ტექსტი {} \ ომეგა
მაგალითი 3:როგორი იქნება ეფექტური წინააღმდეგობა შემდეგი მოწყობისგან:
ჯერ უნდა დავალაგოთ კავშირები. ჩვენ გვაქვს 100 Ω რეზისტორი, რომელიც სერიულად უკავშირდება 47 Ω რეზისტორს, ამიტომ ამ ორის კომბინირებული წინააღმდეგობა ხდება 147 Ω.
მაგრამ ეს 147 Ω არის 220 Ω პარალელურად, რაც ქმნის კომბინირებულ წინააღმდეგობას (1/147 + 1/220)-1 = 88 Ω.
დაბოლოს, რომ 88 Ω არის სერია 100 Ω რეზისტორთან, რის შედეგადაც ხდება 100 + 88 = 188 Ω.
მაგალითი 4:რამდენი ენერგია გამოიყოფა წინა მაგალითში მოცემული რეზისტორების ნაკრებზე, როდესაც დაკავშირებულია 2 V წყაროსთან?
ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ურთიერთობა P = V2/ რ მიიღონ P = 4/188 = 0,0213 ვატი.