|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Цей складний закон Ома. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Початківцю радіоаматору Немає сумніву, що всім відомий закон Ома для ділянки ланцюга, показаного на рис. 3,а: U = IR, де U - падіння напруги на ділянці; I - струм у ланцюзі; R - опір цієї ділянки ланцюга. Помилятися в законі Ома соромно, але якщо ви ще не запам'ятали цю формулу, скористайтеся рисом. 3,б. Достатньо закрити пальцем, що шукає величину, щоб отримати відповідь, що на що треба множити або ділити. Рекомендується користуватися системою одиниць СІ, де напруга виявляється у вольтах, опір - в омах, струм - в амперах. Однак при розрахунках радіотехнічних ланцюгів буває зручно взяти струм в міліамперах і опір в кіломах - тоді множники 10-3 і 103 скоротяться і напруга, як і раніше, вийде у вольтах.
Виразимо струм I = U/R. Залежність струму від напруги прямо пропорційна, на графіку l(U) вона відображається прямою лінією (рис. 3, в). Цю залежність часто називають лінійною. Отже, беремо батарею від кишенькового ліхтаря на 4,5 і підключаємо до неї послідовно з'єднані резистор опором 1 Ом і амперметр (його завжди включають послідовно з навантаженням). Замість очікуваних 4,5 А отримуємо значно менше! У чому річ, невже закон Ома не працює? Прийде дослідити це явище і підключити паралельно резистору вольтметр. Він покаже напругу, меншу за 4,5 В і дорівнює U = I R. Де ж "падає" решта напруги? На внутрішньому опорі батареї, який ми в попередньому розрахунку не врахували. Тут треба користуватися законом Ома для повного ланцюга: I = E/(r + R), де Е - електрорушійна сила батареї (ЕРС, саме вона вказана на упаковці, а не напруга); r – внутрішній опір. Ці два параметри повністю характеризують джерело струму. Схема експерименту та порядок включення приладів показано на рис. 4.
Подивимося, як залежить струм і напруга на навантаженні від опору R. Напруга на навантаженні U = l·R = ER/(r + R). Якщо опір навантаження збільшуватиме до нескінченності, струм буде прагнути до нуля, а напруга - до ЕРС. Дізнатися про ЕРС легко, треба просто під'єднати вольтметр (без навантаження) до висновків батареї. У цьому передбачається, що вольтметр " хороший " - високоомний, т. е. споживає зневажливо малий струм. Якщо ж ні, то "поганий" вольтметр покаже напругу, меншу за ЕРС на величину Iв·r де Iв - струм, споживаний вольтметром. Спрямуємо тепер опір навантаження до нуля, тоді струм у ланцюзі дорівнюватиме струму короткого замикання Iкз = Е/r. Тепер амперметр показаний на рис. 4, повинен бути "хорошим", т. Е. Що володіє виключно малим власним опором rа. В іншому випадку буде виміряний не Iкз, а менший струм, що дорівнює Е/(r + rа). Вимірювати струм короткого замикання за допомогою амперметра можна тільки у найпотужніших елементів та батарей (тоді він невеликий, а дуже короткочасне замикання висновків батареї не шкодить). Для багатьох акумуляторів Iкз може досягати сотень і тисяч ампер – такий струм плавить мідні дроти та залізні цвяхи і вже напевно зіпсує ваш амперметр. На щастя, проводити подібний експеримент необов'язково, а внутрішній опір легко знайти розрахунковим шляхом. Якщо високоомним вольтметром виміряти ЕРС, а потім напругу U на відомому навантаженні R, то із закону Ома для ділянки ланцюга легко знайти I = U/R. Можна виміряти струм, тоді навіть не обов'язково знати опір. Тепер перетворимо формулу закону Ома для повного ланцюга: r = Е/I - R. Підставивши I маємо r = R(E/U-1). Той самий розрахунок можна здійснити і графічним шляхом. Для повного ланцюга, показаного на рис. 4, побудуємо залежність струму через навантаження від напруги на ній за умови, що опір змінюється від 0 до нескінченності. Коли опір дорівнює 0, струм максимвлен і дорівнює lK3, напруга дорівнює 0 - отримуємо точку а. Збільшимо опір до нескінченності (відключимо його) – напруга зросте до Е – отримуємо точку b. Двох точок достатньо, щоб провести через них пряму ab – вона називається навантажувальною характеристикою (потовщена лінія). Включивши тепер деяке опір R, вимірявши напругу у ньому U і обчисливши струм I, отримуємо точку з. Її легко знайти і графічно, побудувавши в тих самих координатах графік l(U) для цього опору R такий самий, як на рис. 3, (тонка лінія на рис. 5). Перетин двох прямих ліній і дає точку с.
У наведеному вище розрахунку ми, власне, і знайшли точки b і с, вимірявши ЕРС і напругу на навантаженні Провівши через них пряму, знаходимо і точку а на перетині з вертикальною віссю (Iкз), а звідси і внутрішній опір r. Тепер спробуємо відповісти питанням, яка потужність Р виділяється у навантаженні? Як відомо, Р = U · I. Вольти, помножені на ампери, дають вати. Якщо ж струм вимірюється в міліамперах, а напруга у вольтах, то потужність виходить у міліватах. За цією формулою легко знайти потужність, що розсіюється на резисторах. Наприклад, якщо до резистора опором 1,2 ком підведено напругу 12 В, то струм складе 10 мА, а потужність, що розсіюється - 120 мВт. Графічно потужність дорівнює площі прямокутника, побудованого на осях координат і що стосується вершини точки (він заштрихований на рис. 5). Опір навантаження можна підібрати таким, щоб опинитись у дуже цікавій точці d, де U = Е/2 та I = lK3/2. У умовах опір навантаження дорівнює внутрішньому опору джерела, т. е. R = р, а площа прямокутника, відповідна розсіюється у навантаженні потужності Р, виявиться максимальної. Спробуйте самі для розваги довести це положення або алгебраїчно - знаходженням максимуму функції, або доказом геометричної теореми. Умова R = r називається умовою узгодження, а навантаження - узгодженим. При цьому у ній виділяється найбільша потужність. Дійсно, при великих опорах навантаження падає струм, в межах до нуля, а напруга не може перевершити ЕРС. Отже, потужність навантаження прагне до нуля. Менш очевидний інший крайній випадок, коли опір навантаження прагне нуля Тоді струм зростає до lK3, але напруга U прагне нулю, отже, падає і потужність навантаженні. Слід зазначити, що потужність у разі все-таки розсіюється, але не там, де треба, - на внутрішньому опорі джерела. Неодноразово помічено, що замкнутий гальванічний елемент розігрівається, одночасно швидко витрачаючи свою ємність. Останнє питання для сьогоднішнього обговорення - який ККД ланцюга, показаного на рис. 4? За визначенням, ККД дорівнює відношенню потужності, що виділяється в навантаженні, до повної потужності, що витрачається в ланцюзі. Остання дорівнює Е·1, і ККД = U·l/E·l = U/E. Звідси видно, що ККД близький до одиниці лише при великих опорах навантаження, при роботі з малими струмами, коли майже дорівнює Е, а падіння напруги на внутрішньому опорі джерела мало. При узгодженні ККД = 0,5 (50 %) і половина повної потужності витрачається всередині джерела, інша половина - в навантаженні. У режимах, близьких до короткого замикання, ККД дуже малий. Це одна з причин, через яку гальванічні елементи вигідніше розряджати малим струмом. А тепер чергове "домашнє завдання". Вас завезли на острів, спускається ніч, наступний рейс катера затримався і треба подати світловий сигнал. Серед експедиційного спорядження ви знайшли ліхтар із напіврозрядженою батареєю, мультиметр і три лампочки: 12 Вх0,1 А, 6 Вх0,2 А та 3 Вх0,4 А. Вимірювання параметрів батареї показали її ЕРС 12 В та струм короткого замикання 0,4 А. Яку вибрати лампочку, щоб світло було якомога яскравіше? (Зверніть увагу, що схема ліхтаря відповідає мал. 4, не показаний тільки вимикач.). Автор: В.Поляков, м.Москва
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Заняття музикою розвивають інтелект
▪ розділ сайту Акумулятори, зарядні пристрої. Добірка статей ▪ стаття Філіппіка. Крилатий вислів ▪ стаття Хто вигадав комікси? Детальна відповідь ▪ стаття Якого кольору небо? Дитяча наукова лабораторія ▪ стаття Електронний автосторож. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Магніторезистивний ефект. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page