Последовательное и параллельное соединение очень широко используется в электронике и электротехнике и порой даже необходимо для правильной работы того или иного узла электроники. И начнем, пожалуй, с самых простых компонентов радиоэлектронных цепей – проводников.
Для начала давайте вспомним, что такое проводник? Проводник – это вещество или какой-либо материал, который отлично проводит электрический ток. Если какой-либо проводник отлично проводит электрический ток, то он в любом случае обладает каким-либо сопротивлением. Сопротивление проводника мы находим по формуле:
формула сопротивление проводникаρ – это удельное сопротивление, Ом × м
R – сопротивление проводника, Ом
S – площадь поперечного сечения, м2
l – длина проводника, м
Более подробно об этом я писал здесь.
Следовательно, любой проводник представляет из себя резистор с каким-либо сопротивлением. Значит, любой проводник можно нарисовать так.
обозначение резистора на схемахПоследовательное соединение проводников
Сопротивление при последовательном соединении проводников
Последовательное соединение проводников – это когда к одному проводнику мы соединяем другой проводник и так по цепочке. Это и есть последовательное соединение проводников. Их можно соединять с друг другом сколь угодно много.
последовательное соединение резисторовЧему же будет равняться их общее сопротивление? Оказывается, все просто. Оно будет равняться сумме всех сопротивлений проводников в этой цепи.
Получается, можно записать, что
формула при последовательном соединении резисторовПример
У нас есть 3 проводника, которые соединены последовательно. Сопротивление первого 3 Ома, второго 5 Ом, третьего 2 Ома. Найти их общее сопротивление в цепи.
Решение
Rобщее =R1 + R2 + R3 = 3+5+2=10 Ом.
То есть, как вы видите, цепочку из 3 резисторов мы просто заменили на один резистор RAB .
показать на реальном примере с помощью мультиметра
Сила тока через последовательное соединение проводников
Что будет, если мы подадим напряжение на концы такого резистора? Через него сражу же побежит электрический ток, сила которого будет вычисляться по закону Ома I=U/R.
Получается, если через резистор RAB течет какой-то определенный ток, следовательно, если разложить наш резистор на составляющие R1 , R2 , R3 , то получится, что через них течет та же самая сила тока, которая текла через резистор RAB .
сила тока через последовательное соединение проводниковПолучается, что при последовательном соединении проводников сила тока, которая течет через каждый проводник одинакова. То есть через резистор R1 течет такая же сила тока, как и через резистор R2 и такая же сила тока течет через резистор R3 .
Напряжение при последовательном соединении проводников
Давайте еще раз рассмотрим цепь с тремя резисторами
Как мы уже знаем, при последовательном соединении через каждый резистор проходит одна и та же сила тока. Но вот что будет с напряжением на каждом резисторе и как его найти?
Оказывается, все довольно таки просто. Для этого надо снова вспомнить закон дядюшки Ома и просто вычислить напряжение на любом резисторе. Давайте так и сделаем.
Пусть у нас будет цепь с такими параметрами.
Мы теперь знаем, что сила тока в такой цепи будет везде одинакова. Но какой ее номинал? Вот в чем загвоздка. Для начала нам надо привести эту цепь к такому виду.
Получается, что в данном случае RAB =R1 + R2 + R3 = 2+3+5=10 Ом. Отсюда уже находим силу тока по закону Ома I=U/R=10/10=1 Ампер.
Половина дела сделано. Теперь осталось узнать, какое напряжение падает на каждом резисторе. То есть нам надо найти значения UR1 , UR2 , UR3 . Но как это сделать?
Да все также, через закон Ома. Мы знаем, что через каждый резистор проходит сила тока 1 Ампер, мы уже вычислили это значение. Закон ома гласит I=U/R , отсюда получаем, что U=IR.
Следовательно,
UR1 = IR1 =1×2=2 Вольта
UR2 = IR2 = 1×3=3 Вольта
UR3 = IR3 =1×5=5 Вольт
Теперь начинается самое интересное. Если сложить все падения напряжений на резисторах, то можно получить… напряжение источника! Он у нас равен 10 Вольт.
Получается
U=UR1+UR2+UR3
Мы получили самый простой делитель напряжения.
Вывод: сумма падений напряжений при последовательном соединении равняется напряжению питания.
Параллельное соединение проводников
Параллельное соединение проводников выглядит вот так.
параллельное соединение резисторовНу что, думаю, начнем с сопротивления.
Сопротивление при параллельном соединении проводников
Давайте пометим клеммы как А и В
В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле
Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника
То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.
Напряжение при параллельном соединении проводников
Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.
Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn
Сила тока при параллельном соединении проводников
Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.
Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.
Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
In = U/Rn
В этом случае, сила тока в цепи будет равна:
Задача
Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.
Решение
Воспользуемся формулами, которые приводили выше.
I1 = U/R1
I2 = U/R2
I3 = U/R3
Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них
In = U/Rn
Следовательно,
I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер
I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера
I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер
Далее, воспользуемся формулой
чтобы найти силу тока, которая течет в цепи
I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер
2-ой способ найти I
I=U/Rобщее
Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой
Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.
I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.
Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.
Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.
Похожие статьи по теме “последовательное и параллельное соединение”
Закон Ома
Проводник (электрический проводник)
Что такое резистор
Делитель напряжения
Делитель тока
Что такое напряжение
Что такое сила тока
Что такое электрическое напряжение
Электрическое напряжение
Что такое электрическое напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля; это физическая величина, значение которой равно работе электрического поля по перемещению единичного заряда между двумя точками. Всем всё понятно? Думаю нет.
Сейчас я попытаюсь максимально легко рассказать, что такое электрическое напряжение. Надеюсь у меня получится! Итак, поехали…
Обратите внимание на рисунок
В одной бутылке уровень воды составляет 300 мм, в другой 150мм, разница воды в бутылках получается 150мм. В электричестве это называется разностью потенциалов, т.е разность потенциалов в наших бутылках равна 150 мм.
Разность потенциалов
А теперь давайте соединим эти бутылки между собой шлангом и поместим в шланг шарик, что будет?
Вода начнёт перетекать из бутылки, в которой уровень воды больше, в другую бутылку. И соответственно поток воды будет перемещать наш шарик по шлангу. Процесс перетекания воды прекратится тогда, когда уровень в бутылках станет одинаковым (принцип сообщающихся сосудов).
Когда уровень воды в бутылках стал одинаковым, разность потенциалов стала равна нулю, т.е. электродвижущая сила (ЭДС) равна нулю и наш шарик остаётся на месте.
Что такое ЭДС
Что такое ЭДС, думаете Вы? Сейчас расскажу!
Электродвижущая сила (ЭДС) тоже измеряется в Вольтах, как и напряжение.
Давайте возьмём прибор, который измеряет вольты (вольтметр), батарейку и произведём замер.
Прибор показывает 1,5 Вольта и это не напряжение, а электродвижущая сила (ЭДС).
А теперь подключим к батарейке лампочки.
Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.
Заметили, что на одной лампочке напряжение (не ЭДС) составляет 1 Вольт, а на другой 0,3 вольта
Напряжение на лампочках зависит от их мощности.Мощность измеряется в Ваттах.
Мощность= Напряжение * ток (P=U*I)
Чем больше мощность лампочки, тем больше будет на ней напряжение.
Если батарейка у нас 1,5 вольта= 1 Вольт +0,3 Вольта= 1,3 Вольта, куда делись 0,2 Вольта? У батарейки есть тоже своё внутреннее сопротивление, вот туда они и ушли.
Подводим ИТОГИ:
Что такое электродвижущая сила (ЭДС)- это физическая величина, которая характеризует работу сторонних сил в источниках тока (батарейки, генераторы и т.д). ЭДС показывает нам работу источника тока по переносу заряду через всю цепь.
А напряжение показывает нам работу по переносу заряда на участке цепи.
Что такое напряжение простыми словами — это внешняя сила, которая перемещает наш с вами шарик в показанном примере выше.
А в электричестве — это сила, которая перемещает электроны от одного атома к другому.
Приведу ещё один пример, что такое электрическое напряжение :
Представьте, что вы можете поднять камень весом 50 кг, т.е Ваша подъёмная сила равна 50 кг (в электричестве это электродвижущая сила). Идетё вы и на пути у вас лежит камень массой 20 кг, вы берёте его и несёте 10 метров. Вы затратили определённую энергию по переносу этого камня (в электричестве это — напряжение). Следующий камень уже весит 40 кг и чтобы его перенести из одной точки в другую вы затратите больше энергии, чем затратили по переносу камня весом 20 кг. Подъёмная сила (в электричестве-это ЭДС) у Вас всегда одна, но в зависимости от веса камня вы всегда тратите разное количество энергии (в электричестве — это напряжение). Т.е. на каждом отрезке пути у Вас разное напряжение.
Надеюсь вы поняли, что такое электрическое напряжение!
Зависимость тока от напряжения
Давайте вспомним закон Ома
Все помнят, что такое ток, если нет, то прочтите вот эту статью http://svoedelo.net/chto-takoe-tok-prostymi-slovami.html
По формуле видно, что ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Т.е. чем больше ток, тем больше и напряжение и наоборот.
Как померить напряжение мультиметром
В этом видео я рассказываю как померить напряжение мультиметром в розетке.
Большинство исследователей подтверждают данные Бриджмена о возрастании с увеличением давления истинного растягивающего напряжения при разрыве sp (рис. 234). [c.442]
Напряжение при разрыве (истинное) = У — [c.14]
Разрушающее напряжение при разрыве, кгс/см [c.291]
Фактическое напряжение при разрыве образцов для пластичных материалов значительно выше предела прочности, поскольку разрыву предшествует поперечное сужение — образование шейки. Поэтому для пластичных материалов предел прочности сам по себе не представляет интереса как механическая характеристика материала, но служит показателем других величин, характеризующих его прочность. Поскольку предел прочности связан определенными зависимостям,и с этими величинами, например с пределом текучести и пределом выносливости, то он может быть базой при выборе допускаемых напряжений для пластичных металлов. [c.21]
Разрушение образца наступает вскоре после появления шейки. При этом нагрузка падает (точка F), хотя истинное значение напряжения при разрыве в связи с резким уменьшением площади поперечного сечения существенно возрастает и может быть определено отношением [c.58]
Значение истинного напряжения при разрыве определяется по формуле (3.4), т. е. s =PJF. [c.49]
| Рис. 2.35. Схема изменения растягивающего напряжения в коротком волокне при различной длине волокна (о — напряжение при разрыве волокна, 1с — критическая длина волокна). Стрелкой указано увеличение длины волокна. |  |
Локальные дополнительные растягиваюш ие усилия, воздей-ствуюш,ие на неразрушенные волокна, могут привести к нестабильному росту треш ин, так как разрушение второго соседнего волокна приводит к еще более высоким локальным силам, задерживающим сдвиг. Эта задержка сдвига изображена в двух измерениях на рис. 13. Если эти силы распределены равномерно между шестью ближайшими соседями и среднее напряжение на волокне составляет 2,8 ГН/м (280 кгс/мм ), локальное приращение растягивающих напряжений при разрыве для всех соседних волокон будет равно 2,8 ГН/м (280 кгс/мм ) или 0,45 ГН/м л (46,2 кгс/мм ) на одно волокно. Это приращение напряжения достигает максимальной величины при разрушении волокна и снижается до нуля на расстоянии L (длина передачи напряжений сдвига) от места разрушения. Аналогичный эффект возрастания растягивающего напряжения был замечен Розеном на стеклянных волокнах. [c.33]
Соотношения на линии разрыва напряжений. При разрывах должны выполняться простые соотношения, вытекающие из уравнений равновесия и условия пластичности. Пусть L — линия разрыва (фиг. 82) рассмотрим бесконечно малый элемент, лежащий на L. [c.160]
Характеристика проволоки Напряжение при разрыве Число перегибов на 180° [c.67]
СТОЙКОСТЬ И может работать при давлении до 1000 МПа и выше. Прочность полиуретана в 6—8 раз выше прочности резины. Напряжение при разрыве до 60 МПа, относительное удлинение — до 600 %, остаточная деформация 2—4 %, первоначальная форма хорошо и быстро восстанавливается после нагружения. Полиуретан обладает бензо- и маслостойкостью, что особенно важно при штамповке на гидравлических прессах. Стойкость полиуретана при выполнении разделительных операций на порядок выше, чем у резины, и может составлять 10 тыс. циклов нагружения и больше. [c.41]
При дальнейшем увеличении отверстия напряжения у наружного края пластинки все больше приближаются к нулю, не переходя в сжатие. Этот результат подсказывает возможную форму для образцов при динамическом испытании на растяжение для этой цели следует выбрать образец прямоугольного сечения с очень большим центральным отверстием круглой или эллиптической формы. В хрупких материалах описанное выше распределение напряжений сохраняется до момента разрушения в пластичных же материалах напряжения по наименьшему поперечному сечению перед разрушением стремятся к равномерному распределению. Таким образом величина напряжений при разрыве поддается более точному вычислению, чем при опытах на перелом надрезанных образцов, в которых распределение напряжений чрезвычайно сложно. [c.418]
Интересно отметить, что во всех формах употребляемых в настоящее время цементных образцов среднее напряжение при разрыве меньше, чем максимальное растягивающее напряжение. Мнение ряда инженеров, что возможно и желательно повышать напряжение на растяжение цемента, подтверждается этими результатами. [c.498]
Величина напряжения при разрыве не должна превышать следующих допускаемых для протяжки напряжений [c.388]
Разрушающее напряжение при разрыве [c.318]
В рамках одномерных моделей открывается возможность исследования и динамических эффектов, сопровождающих перераспределение напряжений при разрыве.волокон в композите [167]. Модели, учитывающие динамику перераспределения напряжений, рассматриваются в главе 3. [c.32]
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ РАЗРЫВЕ ВОЛОКНА В КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕРИАЛЕ [c.55]
Лучщим методом контроля и отбраковки пружин, оказавшихся с низким пределом пропорщюнальности, является испытание пружин в неволе, т. е. выдержка их в течение 24 час. (иногда до 48 час.) в сжатом до соприкосновения витков состоянии. Длительность такого испытания необходима для того, чтобы возникшие внутренние напряжения, помимо упрочнения витков пружины и выявления остаточных деформаций, дали возможность вскрыть мельчайшие внутренние дефекты путем своеобразной разрядки напряжений при разрыве металла по слабым местам (трещинки, пузыри, глубокие риски и царапины). [c.518]
Интерес к использованию графитовых материалов при высоких температурах объясняется тем, что при температурах около 2000° С графит является самым прочным из известных материалов и превосходит по прочности тугоплавкие окислы и металлы. Прочностные характеристики графита, в отличие от других материалов, улучшаются с повышением температуры. Так, сопротивление графита растяжению и сжатию при температуре 220—2500° С в 2—2,5 раза больше, чем при комнатной. Эти данные получены как зарубежными исследователями, так и отечественными на марках графита, изготовленных в Советском Союзе. Нами, например, было установлено, что разрушающее напряжение при разрыве для графита марки ГМЗ, изготавливаемого Московским электродным заводом, увеличивается от 1 кПмм при комнатной температуре до 2,2 кГ1мм при температуре 2200—2300° С. Испытания проводились в вакууме 10″ —10 мм рт. ст. [c.371]
Учитывая приведенные сведения и другие аналогичные результаты, можно сделать вывод, что пока не существует общей теории, которая позволяла бы точно описывать ползучесть и предсказывать разрыв при циклическом изменении температуры в условиях действия постоянного напряжения или при циклическом изменении напряжения в условиях действия постоянной температуры. Тем не менее в последнее время достигнуты некоторые успехи в разработке методов оценки долговечности с учетом одновременного проявления эффектов ползучести и усталости. Например, при прогнозировании возможности разрушения в условиях совместного действия ползучести и усталости при изотермическом циклическом нагружении иногда предполагается, что процесс ползучести определяется величиной среднего напряжения цикла а , а процесс усталости — амплитудой напряжения цикла о , причем эффекты обоих процессов суммируются линейно. Такой подход сходен с построением описанной в гл. 7 диаграммы Смита, за исключением того, что вместо отрезка Стц на оси Ощ (рис. 7.59) используется показанный на рис. 13.15 отрезок (Т,,,, соответствующий значению предельного статического напряокения ползучести. Предельное статическое напряжение ползучести представляет собой либо напряжение при предельной деформации ползучести, либо напряжение при разрыве в процессе ползучести в зависимости от того, какой вид разрушения более опасен. [c.454]
Молекулярная масса определяет деформационно-прочностные свойства каучуков не только до вулканизации, но и после нее. Флори [45, 46] и другие [47] установили, что разрушающее напряжение при разрыве вулканизованных каучуков возрастает до некоторого предельного значения пропорционально среднечисловой молекулярной массе исходного невулканизованного каучука. [c.162]Остаточные напряжения, вызванные неравномерной пластической деформацией, приводящие к возникновению плосконапряженного состояния металла, по своей сущности не могут влиять на предел прочности, предел текучести и действительное напряжение при разрыве, так как возникновение любой пластической деформации приводит к изменению в остаточных напряжениях и даже к их полному уничтожению. Но в случае, если остаточные напряжения вызывают объемнонапряженное состояние металла, они могут затруднять пластическую деформацию и вызвать повышение предела текучести стали. К сожалению, этот вопрос не исследован. [c.135]
Большой интерес среди инженеров вызвала серия экспериментальных исследований, проведенных Фойхтом и его учениками с целью разъяснить понятия, относящиеся к прочности материалов. Работая на образцах, вырезанных из крупных кристаллов каменной соли, Фойхт нашел, что сопротивление растяжению весьма сильно зависит от ориентации оси образца относительно кристаллографических осей. Оно зависит также и от характера поверхности образца. Фойхт показал, что легкое травление боковой поверхности стеклянных образцов приводит к резкому повышению их сопротивления. Равным образом им было показано, что при неоднородном поле напряжений сопротивление в точке зависит не только от величины напряжений в этой точке, но также и от степени их изменений от точки к точке. Сравнивая, например, предельные сопротивления растяжению изгиба для каменной соли и для стекла, он находит, что наибольшее напряжение разрушения при изгибе почти вдвое превышает соответствующее напряжение при разрыве. Много испытаний было проведено им в условиях сложного напряженного состояния с той целью, чтобы проверить теорию Мора. Все эти испытания выполнялись на хрупких материалах, и результаты их не совпадали с теорией. Фойхт пришел к заключению, что вопрос о физической сущности прочности слишком сложен и что построить единую теорию, которую можно было бы с успехом применять ко всем видам строительных материалов, невозможно. [c.413]
Главная трудность опытных исследований в этом направлении заключается в том, чтобы создать напряженное состояние определенного вида. В простейших случаях, например, при простом растяжении или простом сжатии, уже весьма затруднительно получить равномерное распределение напряжений по площади поперечного сечения испытуемого образца, и то, что мы называем прочностью материала при растяжении или сжатии, очень часто далеко не соответствует действительной его прочности в случае линейного напряженного состояния. Опыты А. Фёппля над разрывом цементных образцов ясно показали, например, что действительное сопротивление цемента растяжению несравненно больше, нежели мы считаем на основании разрывов на приборе Михаэлиса. Это подтверждается и опытами М. Грюблера над разрывом точильных камней при быстром вращении. Относительно неравномерности распределения напряжений при разрыве железных стержней можно найти некоторые указания у М. Руделоффа ). [c.70]
Исследование проводилось с целью установления влияния скорости вытяжки V на коэффициент вытяжки m и на напряжение при разрыве (Тд. В результате проведенных экспериментов установлено, что коэффициент вытяжки т = 0,47 удалось получить только до скорости Удах = 45 м/мин. Начало повышения напряжения замечалось, начиная с 15 м/мин коэффициент вытяжки т 0,50 получен до Ушах = 120 м/мин, начало повышения напряжения, начиная с 25 м/мин и т. д. Следовательно, чем меньше коэффициент вытяжки т, т. е. чем выше степень деформации К , тем сильнее сказывается на увеличении максимального усилия вытяжки Р ах повышение максимальных скоростей деформирования. Ориентировочно можно считать, что при w ax до 120 м/мин усилие Р ах увеличивается на 15—16%, что следует учитывать при подборе скорости пресса для вытяжки. Следует отметить, что при пульсирующей вытяжке производительность может быть выше, чем при обычной вытяжке. Пульсирующий пресс позволяет вытяги-. вать изделия значительной глубины при малом радиусе (эксцентриситете) кривошипного вала. Конструкция пресса менее громоздкая. Поэтому этот способ вытяжки при должной разработке конструкции пресса является перспективным. [c.231]
Разрушающее напряжение при разрыве в машинном направлении при толщине 0,13 мм составляет 107 МПа, электрическая прочность в масле 60 МВ/м. Повышенная прочность бумаги повволяет использовать ее для бандажи-ровки вместо тафтяной и киперной лент. Разработка такой бумаги ведется в настояш,ее время в СССР. [c.230]
Внутренний диаметр, мм Разрушающее напряжение при разрыве, МПа, не менее Относительное удлиннение при разрыве, %, не менее [c.304]
Из полимерных пленочных материалов высокой радиационной стойкостью обладает по-лиимидная пленка. В табл. 27.14 приведены результаты испытаний полиимидной и поли-этилентерефталатной пленок после облучения прогонами с энергией 10 МэВ в вакууме (1,33 X Х10- Па) при 373 К> Разрушающее напряжение при разрыве, удлинение, и число двойных перегибов л под нагрузкой 3,5 кг определяли при комнатной температуре. [c.329]
Таким же образом можно рассчитать разрушающее напряжение при разрыве огр.р по максимальной нагрузке Fpaap в момент разрыва, предел текучести при растяжении Ор.т при нагрузке Fp,T и условный предел текучести Ор,1,у при нагрузке fp-,T,y. [c.430]
Несмотря на определенные достижения в построении моделей деформируемых сред с неоднородной структурой и в изучении накопления повреждений в материалах в условиях сложного напряженного состояния [24—26, 97, 98, 121, 157, 158, 162, 165, 187, 188, 196, 204], при анализе процессов перераспределения напряжений в композитах, как правило, используются наиболее простые схемы, отражающие механику взаимодействия ком-ионентов на фоне акрооднородных, одноосных полей напряжений. Среди подходов, изучающих распределение напряжений на микроструктурном уровне, можно вьщелить два основных направления исследование перераспределения напряжений при разрыве волокон или при наличии дискретных волокон и анализ перераспределения напряжений, вызванного различием упругопластических свойств компонентов при их совместном деформировании. [c.29]
Закон Ома для полной цепи
Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!
Идеальный источник ЭДС
Имеем источник ЭДС
Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.
Или проще:
Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.
Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?
Внутреннее сопротивление источника ЭДС
Дело все в том, что в аккумуляторе “спрятано” сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой “r “.
Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:
Цепляем лампочку
Итак, что у нас получается в чистом виде?
Лампочка – это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:
Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.
На резисторе R падает напряжение UR , а на внутреннем резисторе r падает напряжение Ur .
Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.
Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что
Далее
Закон Ома для полной цепи
Итак, последнее выражение носит название “закон Ома для полной цепи”
где
Е – ЭДС источника питания, В
R – сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом
I – сила ток в цепи, А
r – внутреннее сопротивление источника питания, Ом
Просадка напряжения
Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!
Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус
Наш подопечный готов к бою.
Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на “ближний” свет.
Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора
12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.
Подключаем галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:
Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!
А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:
Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр – силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.
Смотрим на показания приборов:
Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.
Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла
Смотрим показания:
Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.
Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.
Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС
Давайте снова вернемся к этой фотографии
Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.
Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:
Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r
Вывод
Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.
Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.
Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.
1. Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц.
Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимы два условия: наличие свободных заряженных частиц и электрического поля, которое создаёт их направленное движение.
При существовании тока в разных средах: в металлах, жидкостях, газах — электрический заряд переносится разными частицами. В металлах этими частицами являются электроны, в жидкостях заряд переносится ионами, в газах — электронами, положительными и отрицательными ионами.
Дистиллированная вода не проводит электрический ток, поскольку она не содержит свободных зарядов. Если в воду добавить поваренную соль или медный купорос, то в ней появятся свободные заряды, и она станет проводником электрического тока. В растворе поваренной соли в воде происходит электролитическая диссоциация — процесс разложения молекулы поваренной соли на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Если в сосуд с раствором поваренной соли поместить две металлические пластины, соединённые с источником тока (рис. 79), то положительный ион натрия в электрическом поле будет двигаться к пластине, соединенной с отрицательным полюсом источника тока, называемым катодом, а отрицательный ион хлора — с положительным полюсом источника тока, называемым анодом.
Газы в обычных условиях тоже не проводят электрический ток, так как в них нет свободных зарядов. Однако если в воздушный промежуток между двумя металлическими пластинами, соединёнными с источником тока, внести зажжённую спичку или спиртовку, то газ станет проводником и гальванометр зафиксирует протекание тока но цепи. При внесении пламени в воздушный промежуток между пластинами происходит ионизация газа (рис. 80). При этом от атома «отрываются» электроны и образуется положительный ион. Во время движения электрон может присоединиться к нейтральному атому и образовать отрицательный ион. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду, а отрицательные ионы и электроны — к положительному электроду.
2. Направленное движение зарядов обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока. В источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника образуется электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начинают двигаться упорядоченно.
В источнике тока совершается работа при разделении заряженных частиц. При этом различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия, в гальваническом элементе — химическая.
3. Электрический ток, проходя по цепи, производит различные действия. Тепловое действие электрического тока заключается в том, что при его прохождении по проводнику в нём выделяется некоторое количество теплоты. Пример применения теплового действия тока — электронагревательные элементы чайников, электроплит, утюгов и пр. В ряде случаев температура проводника нагревается настолько сильно, что можно наблюдать его свечение. Это происходит в электрических лампочках накаливания.
Магнитное действие электрического тока проявляется в том, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое, действуя на магнитную стрелку, расположенную рядом с проводником, заставляет её поворачиваться (рис. 81).
Благодаря магнитному действию тока можно превратить железный гвоздь в электромагнит, намотав на него провод, соединённый с источником тока. При пропускании по проводу электрического тока гвоздь будет притягивать железные предметы.
Химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении в жидкости на электроде выделяется вещество. Если в стакан с раствором медного купороса поместить угольные электроды и присоединить их к источнику тока, то, вынув через некоторое время эти электроды из раствора, можно обнаружить на электроде, присоединённом к отрицательному полюсу источника (на катоде), слой чистой меди.
Это происходит потому, что между электродами существует электрическое поле, в котором ионы (положительно заряженные ионы меди и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка) движутся к соответствующим электродам. Достигнув отрицательного электрода, ионы меди получают недостающие электроны, при этом восстанавливается чистая медь.
4. Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока \( (I) \). Силой тока называют физическую величину, равную отношению заряда \( q \), проходящего через поперечное сечение проводника за промежуток времени \( t \), к этому промежутку времени: \( I=q/t \).
Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.
За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2·10-7 Н.
Эта единица называется ампером (1 А).
Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1 А · 1 с.
5. Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром. Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить (рис. 82), и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.
У клемм амперметра стоят знаки «+» и «-», при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клемма со знаком «-» к отрицательному полюсу источника тока.
6. Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением. Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда, равного 1 Кл.
Напряжением \( U \) называют физическую величину, равную отношению работы \( (A) \) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду \( (q) \): \( U=A/q \).
Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда \( (t) \), то получим: \( U=At/qt \). В числителе этой дроби стоит мощность тока \( (P) \), а в знаменателе — сила тока \( (I) \): \( U=P/I \), т.е. напряжение — физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.
Единица напряжения: \( [U]=[A]/[q] \); \( [U] \) = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).
Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят измерить (рис. 83). Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.
У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «-», при включении вольтметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клемма со знаком «-» к отрицательному полюсу источника тока.
7. Собрав электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, амперметра, вольтметра, ключа (рис. 83), можно показать, что сила тока \( (I) \), протекающего через резистор, прямо пропорциональна напряжению \( (U) \) на его концах: \( I\sim U \). Отношение напряжения к силе тока \( U/I \) — есть величина постоянная. Если заменить резистор, включённый в цепь, другим резистором и повторить опыт, получим тот же результат: сила тока в резисторе прямо пропорциональна напряжению на его концах, а отношение напряжения к силе тока есть величина постоянная. Только в этом случае значение отношения напряжения к силе тока будет отличаться от отношения этих величин в первом опыте. Причиной этого является то, что в цепь включались разные резисторы. Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника (резистора), по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника, или просто сопротивлением. Обозначается сопротивление буквой \( R \).
Сопротивлением проводника \( (R) \) называют физическую величину, равную отношению напряжения \( (U) \) на концах проводника к силе тока \( (I) \) в нём. \( R=U/I \).
За единицу сопротивления принимают Ом (1 Ом).
Один Ом — сопротивление такого проводника, в котором сила тока равна 1 А при напряжении на его концах 1 В: 1 Ом = 1 В/1 А.
Причина того, что проводник обладает сопротивлением, заключается в том, что направленному движению электрических зарядов в нём препятствуют ионы кристаллической решетки, совершающие беспорядочное движение. Соответственно, скорость направленного движения зарядов уменьшается.
8. Электрическое сопротивление \( R \) прямо пропорционально длине проводника \( (l) \), обратно пропорционально площади его поперечного сечения \( (S) \) и зависит от материала проводника. Эта зависимость выражается формулой: \( R=\rho\frac{l}{S} \). \( \rho \) — величина, характеризующая материал, из которого сделан проводник. Эта величина называется удельным сопротивлением проводника, её значение равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2.
Единицей удельного сопротивления проводника служит: \( [\rho]=\frac{[R][S]}{[l]} \); \( [\rho]=\frac{1Ом\cdot1м^2}{1м} \). Часто площадь поперечного сечения измеряют в мм2, поэтому в справочниках значения удельного сопротивления проводника приводятся как в Ом·м, так и в \( \frac{Ом\cdotмм^2}{м} \).
Изменяя длину проводника, а следовательно его сопротивление, можно регулировать силу тока в цепи. Прибор, с помощью которого это можно сделать, называется реостатом (рис. 84).
9. Как показано выше, сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: \( I=\frac{U}{R} \). Этот закон, установленный экспериментально, называется законом Ома (для участка цепи): сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. На рисунке приведена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, ключа и двух параллельно соединённых резисторов. Для измерения напряжения на резисторе \( R_2 \) вольтметр можно включить между точками
1) только Б и В
2) только А и В
3) Б и Г или Б и В
4) А и Г или А и В
2. На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и двух амперметров. Сила тока, показываемая амперметром А1, равна 0,5 А. Амперметр А2 покажет силу тока
1) меньше 0,5 А
2) больше 0,5 А
3) 0,5 А
4) 0 А
3. Ученик исследовал зависимость силы тока в электроплитке от приложенного напряжения и получил следующие данные.
Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:
А. Закон Ома справедлив для первых трёх измерений.
Б. Закон Ома справедлив для последних трёх измерений.
Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
4. На рисунке изображён график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?
1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 4 Ом
4) 8 Ом
5. На диаграммах изображены значения силы тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.
1) \( R_1=R_2 \)
2) \( R_1=2R_2 \)
3) \( R_1=4R_2 \)
4) \( 4R_1=R_2 \)
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения мощности тока для двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения напряжения \( U_1 \) и \( U_2 \) на концах этих проводников.
1) \( U_2=\sqrt{3}U_1 \)
2) \( U_1=3U_2 \)
3) \( U_2=9U_1 \)
4) \( U_2=3U_1 \)
7. Необходимо экспериментально обнаружить зависимость электрического сопротивления круглого угольного стержня от его длины. Какую из указанных пар стержней можно использовать для этой цели?
1) А и Г
2) Б и В
3) Б и Г
4) В и Г
8. Два алюминиевых проводника одинаковой длины имеют разную площадь поперечного сечения: площадь поперечного сечения первого проводника 0,5 мм2, а второго проводника 4 мм2. Сопротивление какого из проводников больше и во сколько раз?
1) Сопротивление первого проводника в 64 раза больше, чем второго.
2) Сопротивление первого проводника в 8 раз больше, чем второго.
3) Сопротивление второго проводника в 64 раза больше, чем первого.
4) Сопротивление второго проводника в 8 раз больше, чем первого.
9. В течение 600 с через потребитель электрического тока проходит заряд 12 Кл. Чему равна сила тока в потребителе?
1) 0,02 А
2) 0,2 А
3) 5 А
4) 50 А
10. В таблице приведены результаты экспериментальных измерений площади поперечного сечения \( S \), длины \( L \) и электрического сопротивления \( R \) для трёх проводников, изготовленных из железа или никелина.
На основании проведённых измерений можно утверждать, что электрическое сопротивление проводника
1) зависит от материала проводника
2) не зависит от материала проводника
3) увеличивается при увеличении его длины
4) уменьшается при увеличении его площади поперечного сечения
11. Для изготовления резисторов использовался рулон нихромовой проволоки. Поочередно в цепь (см. рисунок) включали отрезки проволоки длиной 4 м, 8 м и 12 м. Для каждого случая измерялись напряжение и сила тока (см. таблицу).
Какой вывод можно сделать на основании проведённых исследований?
1) сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения
2) сопротивление проводника прямо пропорционально его длине
3) сопротивление проводника зависит от силы тока в проводнике
4) сопротивление проводника зависит от напряжения на концах проводника
5) сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению
12. В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При равных размерах проводник из алюминия будет иметь меньшую массу и большее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди.
2) Проводники из нихрома и латуни при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления.
3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь разные массы.
4) При замене никелиновой спирали электроплитки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали уменьшится.
5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 4 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 5 м.
Часть 2
13. Меняя электрическое напряжение на участке цепи, состоящем из никелинового проводника длиной 5 м, ученик полученные данные измерений силы тока и напряжения записал в таблицу. Чему равна площадь поперечного сечения проводника?
Ответы
Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи
5 (100%) 2 votesНапряжением называется интенсивность действия внутренних сил в точке тела, то есть, напряжение — это внутреннее усилие, приходящееся на единицу площади. По своей природе напряжение — это поверхностная нагрузка, возникающая на внутренних поверхностях соприкасания частей тела.
Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил.
Напряжением называется отношение действующего усилия к площади поперечного сечения тела или образца σ = P/F. В зависимости от направления действия силы нормальные напряжения подразделяют на растягивающие и сжимающие. Различают временные и остаточные напряжения. Временные напряжения возникают под действием внешней нагрузки и исчезают после ее снятия, остаточные – остаются в теле после прекращения действия нагрузки.
Если после прекращения действия внешних сил изменения формы, структуры и свойств тела полностью устраняются, то такая деформация называется упругой.
При возрастании напряжений выше предела упругости деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации, оставшаяся часть называется пластической деформацией.
Норм напряжение:
Составляющая напряжений, направленных по нормали к площадке ее действия.
Касат напряжение:
Составляющая напряжений, лежащих в плоскости сечения.
Правила знаков:
Нормальные напряжения σ принимаются положительными (т.е. σ>0), если они растягивают выделенный элемент бруса.
Касательные напряжения τ принимаются положительными (т.е. τ>0), если они стремятся повернуть рассматриваемый элемент бруса по ходу часовой стрелки.
При растяжении-сжатии
Внутренняя продольная сила N, которая стремится растянуть рассматриваемую частьбруса, считается положительной. Сжимающая продольная сила имеет отрицательный знак.
При кручении
Внутренний скручивающий момент T считается положительным, если он стремится повернуть рассматриваемую часть бруса против хода часовой стрелки, при взгляде на него со стороны внешней нормали.
При изгибе
Внутренняя поперечная сила Q считается положительной, в случае, когда она стремится повернуть рассматриваемую часть бруса по ходу часовой стрелки.
Внутренний изгибающий момент M положителен, когда он стремится сжать верхние волокна бруса.
Деформация при растяжении-сжатии Δl считается положительной, если длина стержняпри этом увеличивается.
При плоском поперечном изгибе
Вертикальное перемещение сечения бруса принимается положительным, если оно направлено вверх от начального положения.
Правило знаков при составлении уравнений статики
– для проекций сил на оси системы координат
Проекции внешних сил на оси системы координат принимаются положительными, если их направление совпадает с положительным направлением соответствующей оси.
– для моментов
Сосредоточенные моменты и моменты сил в уравнениях статики записываются с положительным знаком, если они стремятся повернуть рассматриваемую систему против хода часовой стрелки.
Правило знаков при составлении уравнений статики для неподвижных систем
При составлении уравнений равновесия статичных (неподвижных) систем (например, приопределении опорных реакций), последние два правила упрощаются до вида:
Проекции сил и моменты, имеющие одинаковое направление принимаются положительными, а соответственно проекции сил и моменты обратного направления – отрицательными.
ПЛОСКОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ
Если все векторы напряжений параллельны одной и той же плоскости, напряженное состояние называется плоским (рис. 1). Иначе: напряженное состояние является плоским, если одно из трех главных напряжений равно нулю.
Рисунок 1.
Плоское напряженное состояние реализуется в пластине, нагруженной по ее контуру силами, равнодействующие которых расположены в ее срединной плоскости (срединная плоскость – плоскость, делящая пополам толщину пластины).
Направления напряжений на рис. 1 приняты за положительные. Угол α положителен, если он откладывается от оси х к оси у. На площадке с нормалью n:
|
| (1) |
при 
.
Нормальное
напряжение σn положительно,
если оно растягивающее. Положительное
напряжение 
показано
на рис. 1. Правило знаков для
по
формуле (1) то же самое, что для
напряжений
по
формуле (1).
Данное здесь правило знаков относится к наклонным площадкам. В статье «Объёмное напряженное состояние» сформулировано правило знаков для компонентов напряжений в точке, т. е. для напряжений на площадках, перпендикулярных осям координат. Это правило знаков принято в теории упругости.
Главные напряжения на площадках, перпендикулярных плоскости напряжений:
| (2) |
(Поскольку здесь рассматриваются только два главных напряжения, они обозначены через σ1 и σ2, хотя может оказаться, что σ2<0, т. е. σ2 не будет средним из трех главных напряжений). Угол α1 составляемый нормалью к первой главной площадке с осью х, находится из равенства:
| (3) |
Наибольшее и наименьшее касательные напряжения
| (4) |
Эти напряжения действуют на площадках, расположенных под углом 45° к первой и второй главным площадкам.
Если главные напряжения σ1 и σ2 имеют одинаковый знак, то наибольшее касательное напряжение действует на площадке, расположенной под углом 45° к плоскости напряжений (плоскости ху). В этом случае:
В стенке балки (здесь имеется в виду обычная балка, а не балка-стенка) при ее изгибе силами реализуется частный случай плоского напряженного состояния. В стенках балки одно из нормальных напряжений σy равно нулю. В этом случае напряжения получатся по формулам (1), (2) и (4), если в этих формулах положить σy=0. Положение первой главной площадки определяется формулой (3).
РАСТЯЖЕНИЕ ПО ДВУМ НАПРАВЛЕНИЯМ (рис 2):
Рисунок 2.
При
σ1>0
и σ2<0 
При
σ1>0
и σ2>0 
При
σ1<0
и σ2<0 
ЧИСТЫЙ СДВИГ (рис. 3)
напряжение при — с немецкого на русский
См. также в других словарях:
напряжение при КЗ — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN fault voltage … Справочник технического переводчика
напряжение при поперечном изгибе — изгибающее напряжение — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы изгибающее напряжение EN transverse stress … Справочник технического переводчика
напряжение при повреждении — Напряжение, возникающее при повреждении изоляции, между данной точкой повреждения и эталонной (относительной) землей. [ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009] EN fault voltage voltage between a given point of fault and reference earth resulting from an… … Справочник технического переводчика
напряжение при повреждении — (fault voltage): Напряжение, возникающее при повреждении изоляции, между данной точкой повреждения и эталонной (относительной) землей. Источник: ГОСТ Р МЭК 60050 826 2009: Установки электрические. Термины и определения … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
напряжение при кручении — остаточная деформация при кручении — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы остаточная деформация при кручении EN twisting strain … Справочник технического переводчика
напряжение при изгибе — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN bending stress … Справочник технического переводчика
напряжение при изломе — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN breaking strain … Справочник технического переводчика
напряжение при испытании — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN test stress … Справочник технического переводчика
напряжение при продольном изгибе — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN buckling stress … Справочник технического переводчика
напряжение при пуске — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] Тематики электротехника, основные понятия EN starting voltage … Справочник технического переводчика
напряжение при разрыве — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN breaking stress … Справочник технического переводчика
Voltage at – Перевод на немецкий – примеры английский
Эти примеры могут содержать грубые слова, основанные на вашем поиске.
Эти примеры могут содержать разговорные слова на основе вашего поиска.
Измерьте напряжение на клемм аккумулятора.
Проверьте напряжение на на клемме IG.
Считать напряжение при 13,5 В.
Индуцированное напряжение при макс. частотно-пассивный инвертор 520 В
Induzierte Spannung bei макс. Drehzahl und пассивный Umrichter 520 VСпособ и устройство для определения приложенного напряжения при , при котором пробой Пашена происходит в электрографии.
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Spannung, bei der in Electrographie ein Paschen-Durchbruch auftritt.Зажим относится к контролю напряжения при значении, определенном экспериментатором.
Das Festklemmen spricht die Regelung der Spannung 900 einem Wert an der Vom Экспериментатор bestimmt wird.Управляйте автомобилем и попросите помощника измерить напряжение на клемме № 2410 разъема A (24P) аудионавигационного блока.15.
Mit dem Fahrzeug Fahren und von Einer Zweiten Человек умрет человек и человек. 15 des Steckers A (24P) der Audio-Navigationseinheit messen lassen.Проверьте напряжение на клеммы IG разъема генератора.
Die Spannung и der Klemme IG des Lichtmaschinensteckers prüfen.Обычные ограничители напряжения оценивают напряжение на выходных клемм удаленного блока питания.
Übliche Spannungsbegrenzer werten die Spannung и den Ausgangsklemmen der Fernspeiseeinrichtung aus.11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что указанное напряжение на указанном втором выводе (111) является по существу синусоидальным.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung and der zweiten Klemme (111) weitgehend sinusförmig ist.Устройство по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что напряжение на электрического окончания (3) может быть обнаружено и указано.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung and dem elektrischen Abschluß (3) erfaßbar und anzeigbar ist.Устройство для контроля электрического напряжения при напряжении обмотки вращающегося возбудителя электрического генератора.
Anordnung zum Einstellen der elektrischen Spannung и der rotierenden Erregerwicklung eines elektrischen Генераторы.Без электрического напряжения на электромагнитных клапанов (5А, 5В) главный клапан остается закрытым.
Ohne elektrische Spannung и den Magnetventilen (5A, 5B) bleibt das Hauptventil geschlossen.Таким образом, если напряжение на линии коллектора эмиттера поднимется с 0 В до 12 В за 100 нс, средняя скорость нарастания составит 120 В / мкс.
Штайгер умирает Spannung и der Emitter-Kollektor Strecke von 0V auf 12V in 100ns, btregt die durchschnittliche Anstiegszeit 120V / μs.Серия генераторов, которые были разработаны для эффективной генерации высокого напряжения на более высоких частотах.
Serie von Generatoren, die für die effiziente Erzeugung von hoher Spannung bei gleichzeitig hoher Frequenz entwickelt wurde.Генератор импульсов необходим для того, чтобы генерировать необходимое напряжение на уплотнительной планки.
Zur Erzeugung der erforderlichen Spannung a der Schweißschiene ist ein Impulsgeber notwendig.6 = полностью заряженный ампер-час 4 = напряжение при максимальном заряде батареи
6 = Общее содержание Геладена в Амперестундене 4 = максилер Spannung bei BatterieladungНапряжение на в любой точке провода (без учета незначительных искажений) будет точно таким же.
(Wenn man kleine Störungen ignoriert,) wird die Spannung и jedem Punkt des Kabels exakt gleich sein.12. Способ по п.12, в котором прием напряжения на вывод содержит прием аналогового сигнала, который представляет по меньшей мере два двоичных значения.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Spannung и dem Anschluß in Form eines mindestens zwei Binärwerte wiedergebenden Аналоговые сигналы empfangen wird.12. Устройство по п.12, отличающееся тем, что упомянутая информация о проводимости содержит напряжение на , указанный вход управления затвором, и указанное первое пороговое значение по существу равно 8 вольт.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeitsinformation die die Spannung and dem Regel-Gate-Eingang aufweist und wobei der erste Schwellenwert im wesentlichen gleich 8 Volt beträgt. ,Клуб электроники – напряжение и ток
Клуб электроники – напряжение и ток
Следующая страница: Метры
См. Также: Мультиметры | Закон Ома
Напряжение и ток жизненно важны для понимания электроники, но их довольно трудно понять, потому что мы не можем видеть их напрямую.
напряжение является причиной, ток является следствием
Напряжение пытается создать ток, и ток будет течь, если цепь завершена.Напряжение иногда описывается как «толчок» или «сила» электричества, на самом деле это не сила, но это может помочь вам представить, что происходит. Можно иметь напряжение без тока, но ток не может течь без напряжения.
Напряжение и ток
Переключатель замкнут, что делает
замкнутой цепью, поэтому ток может течь
Напряжение, но без тока
Переключатель разомкнут, поэтому в
цепь разорвана, и ток
не может течь.
без напряжения и без тока
Без ячейки нет
источника напряжения, поэтому ток
не может течь.
Напряжение
, В
- Напряжение является мерой энергии , переносимой зарядом .
Строго говоря: напряжение – это «энергия на единицу заряда». - Правильное название для напряжения – , разность потенциалов – или п.д. коротко, но этот термин редко используется в электронике.
- Напряжение подается от батареи (или источника питания).
- Напряжение используется в компонентах , но не в проводах.
- Мы говорим, напряжение на компонент.
- Напряжение измеряется в Вольт , В .
- Напряжение измеряется с помощью вольтметра , соединенного в параллельно .
- Символ В используется для напряжения в уравнениях.
Подключение вольтметра параллельно
Напряжение в точке и 0 В (ноль вольт)
Напряжение составляет различий между двумя точками , но в электронике мы часто обращаемся к напряжения в точке означает разность напряжений между этой точкой и точкой отсчета 0В (ноль вольт).
Ноль вольт может быть любой точкой в цепи, но для согласованности это обычно отрицательный вывод батареи или блока питания . Вы часто будете видеть принципиальные схемы помечены 0V в качестве напоминания.
В географии полезно думать о напряжении как о высоте. Контрольная точка нулевой высоты – средний (средний) уровень моря, и все высоты измеряются от этой точки. Ноль вольт в электронной цепи подобен среднему уровню моря в географии.
Ноль вольт для цепей с двойным питанием
Для некоторых цепей требуется два источника питания с и тремя соединениями , как показано на рисунке. диаграмма. Для этих схем нулевого вольт опорная точка является средним между терминалом две части поставки.
На сложных схемах с использованием двойного источника питания символ земли часто используется для обозначения подключение к 0 В, это помогает уменьшить количество проводов, нарисованных на диаграмме.
На схеме показано двойное питание ± 9 В, средний вывод – 0 В.
Ток
, я
- Ток – это скорость потока заряда .
- Ток не используется , то, что течет в компонент, должно вытечь.
- Мы говорим, ток через компонент.
- Ток измеряется в ампер (ампер) , А, .
- Ток измеряется с помощью амперметра , подключенного к серии .
Для последовательного подключения необходимо разомкнуть цепь и поставить амперметр оцените разрыв, как показано на диаграмме. - Символ I используется для тока в уравнениях.
Почему буква, которую я использовал для тока? … пожалуйста, смотрите FAQ.
1A (1 ампер) – достаточно большой ток для электроники, поэтому часто используется мА (миллиампер). м (милли) означает «тысячная»:
1мА = 0,001А или 1000мА = 1А
Необходимость размыкания цепи для последовательного подключения означает, что амперметры сложны использовать на паяных цепях.Большая часть испытаний в электронике проводится с помощью вольтметров, которые могут быть легко подключенным, не нарушая цепи.
Подключение амперметра в серии
Напряжение и ток для компонентов серии
- Напряжения составляют для последовательно соединенных компонентов.
- Токи одинаковы для всех последовательно соединенных компонентов.
В этой цепи 4 В на резисторе и 2 В на светодиоде складываются Напряжение аккумулятора: 2 В + 4 В = 6 В.
Ток через все детали (аккумулятор, резистор и светодиод) составляет 20 мА.
Напряжение и ток для параллельных компонентов
- Напряжения одинаковы для всех компонентов, соединенных параллельно.
- Токи составляют для компонентов, соединенных параллельно.
В этой цепи аккумулятор, резистор и лампа имеют напряжение 6 В.
Ток 30 мА через резистор и ток 60 мА через лампу складываются до 90 мА через батарею.
Следующая страница: метров | Исследование
Политика конфиденциальности и файлы cookie
Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому другому. Этот сайт отображает рекламу, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Никакая личная информация не передается рекламодателям.Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, классифицируемые как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламных объявлений, основанных на использовании вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснено Google. Чтобы узнать, как удалять и контролировать куки из вашего браузера, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.
electronicsclub.info © Джон Хьюз 2020
Сайт размещен на Tsohost
,Эти примеры могут содержать грубые слова, основанные на вашем поиске.
Эти примеры могут содержать разговорные слова на основе вашего поиска.
Настроенная схема загружает напряжение с начальной частотой .
Усилитель цепи соответствует напряжению и соответствует частям дома.В результате напряжение на конечном выходе будет постоянным.
Результаты конкурса напряженности в финале вылетов .Таким образом, напряжение на локальной разрядной линии регулируется эталонным напряжением.
Когда напряжение на входной площадке достигает выбранного порогового значения, входное напряжение разряжается.
Lorsque la напряженности в жизни пастырской службы в преддверие, напряженности в делах.Напряжение на клеммах подстанции и на пантографе должно соответствовать Приложению N к настоящему TSI.
La напряжение от рождено от су-станций и в целом соответствует стандартам STI.Во время процедуры захвата размыкание контактора обнаруживается путем сравнения частоты и / или напряжения на клеммах машины переменного тока с напряжением источника питания.
Находясь на свободном плену, вы узнаете, что у вас есть, сравните с другими по своему усмотрению и скажите, что напряжение в и рождается в зависимости от ситуации в Соединенных Штатах.для усиления напряжения на выходе усилителя чувствительности
усилитель напряжения напряжение 9009 л.с.и для выдачи выходного сигнала в качестве реакции на напряжение на первом соединении
Напряжение на выходе преобразователя напряжения (1) зависит от коэффициента умножения.
La натяжение а-ля сортировка напряжения (1) в зависимости от умножения.Контур обратной связи используется для сравнения напряжения на контактной площадке с выходным низким опорным напряжением.
Сочетание взяток и сравнительного анализа натяжных конструкций и натяжных работ.Система управления в модуле преобразования энергии получает измерения напряжения на выходной мощности .
Единый в своем роде модуль конверсии и обмена делами для детей года.Следовательно, напряжение на выходной клемме может быть повышено до напряжения Vcc источника питания.
Selon ce système, , напряжение от , перенесенное на новый уровень, напряженность в напряжении Vcc.Обычные ограничители напряжения оценивают напряжение на выходных клеммах удаленного блока питания.
Классические классы напряженности: напряжение , напряжение , время рождения – установка на расстоянии.Оба переключающих элемента (Q1, Q2) имеют напряжение на выходной клемме (Vout).
Les deux éléments de commutation (Q1, Q2), напряженность в , как в , вылет (Vout).Преобразователь Buck-Boost генерирует напряжение на входной клемме в соответствии с напряжением на выходной клемме или генерирует напряжение на выходной клемме в соответствии с напряжением на входной клемме .
Первый датчик напряжения измеряет напряжение на клеммах источника питания; второй датчик напряжения измеряет напряжение на клеммах суперконденсатора.
Первый уровень напряжения – , напряжение – источник напряжения и второй уровень напряжения – напряжение – суперконденсатор.Цифровая схема выдает первое напряжение, если напряжение на первом конце резистора ниже, чем напряжение на втором конце , и в противном случае выдает второе напряжение.
Первоначальное производственное напряжение и напряжение напряжений до предела – максимальное сопротивление напряжений от секунд до предела, среднее напряжение – второе напряжение.Кроме того, схема регенерации усиливает измененное выходное напряжение во время .
Более того, усиление схемы регенерации cet мгновенное напряжение натяжение деформационное изменение.независимо от синфазного напряжения на входных клеммах
Напряжение 9009 в режиме общения Aux Borns d’entréeопределение напряжения разомкнутой цепи в точке
,Как выбрать эталон напряжения
Почему ссылки на напряжение?
Это аналоговый мир. Все электронные устройства должны каким-то образом взаимодействовать с «реальным» миром, будь то автомобиль, микроволновая печь или мобильный телефон. Для этого электроника должна иметь возможность отображать измерения в реальном мире (скорость, давление, длина, температура) в измеряемую величину в мире электроники (напряжение). Конечно, чтобы измерить напряжение, вам нужен стандарт для измерения.Этот стандарт является эталоном напряжения. Вопрос для любого дизайнера системы не нуждается ли он опорное напряжение, а, какой из них?
СсылкаНапряжение просто, что-цепь или элемент цепи, что обеспечивает известный потенциал для тех пор, пока схема требует его. Это могут быть минуты, часы или годы. Если для продукта требуется информация о мире, такая как напряжение или ток батареи, энергопотребление, размер или характеристики сигнала или идентификация неисправности, соответствующий сигнал должен сравниваться со стандартом.Каждый компаратор, АЦП, ЦАП, или схема обнаружения должна быть опорным напряжением для того, чтобы выполнить свою работу (рисунок 1). Сравнивая интересующий сигнал с известным значением, можно точно определить любой сигнал.
Рисунок 1. Типичное использование опорного напряжения для АЦП
Справочные характеристики
ссылок напряжения во многих формах и предлагают различные функции, но в конце концов, точности и стабильности являются наиболее важными функциями опорного напряжения,, поскольку основные целью ссылки является предоставление известного выходного напряжения.Отклонение от этого известного значения является ошибкой. Спецификации эталона напряжения обычно предсказывают неопределенность эталона при определенных условиях, используя следующие определения.
| Температурный коэффициент | Начальная точность | I S | Архитектура | V OUT | Шум Напряжения * | Long-Term Drift | Пакет | |
| LT1031 | 5ppm / ° C | 0.05% | 1,2 мА | похороненный стабилитрон | 10В | 0,6 промилле | 15 промилле / час | H |
| LT1019 | 5ppm / ° C | 0,05% | 650 мкА | запрещенная зона | 2,5 В, 4,5 В, 5 В, 10 В | 2,5 промилле | SO-8, PDIP | |
| LT1027 | 5ppm / ° C | 0.05% | 2,2 мА | похороненный стабилитрон | 5В | 0,6 промилле | 20ppm / month | SO-8, PDIP |
| LT1021 | 5ppm / ° C | 0,05% | 800 мкА | похороненный стабилитрон | 5В, 7В, 10В | 0,6 промилле | 15 промилле / час | SO-8, PDIP, H |
| LTC6652 | 5ppm / ° C | 0.05% | 350 мкА | запрещенная зона | 1,25 В, 2,048 В, 2,5 В, 3 В, 3,3 В, 4,096 В, 5 В | 2.1ppm | 60ppm / √kHr | MSOP |
| LT1236 | 5ppm / ° C | 0,05% | 800 мкА | похороненный стабилитрон | 5В, 10В | 0.6ppm | 20 промилле / час | SO-8, PDIP |
| LT1461 | 3 ppm / ° C | 0,04% | 35 мкА | запрещенная зона | 2,5 В, 3 В, 3,3 В, 4,096 В, 5 В | 8ppm | 60ppm / √kHr | СО-8 |
| LT1009 | 15 ppm / ° C | 0.2% | 1,2 мА | запрещенная зона | 2,5 В | 20 промилле / час | МСОП-8, СО-8, Z | |
| LT1389 | 20ppm / ° C | 0,05% | 700nA | запрещенная зона | 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В, 5 В | 20ppm | СО-8 | |
| LT1634 | 10 промилле / ° C | 0.05% | 7 мкА | запрещенная зона | 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В, 5 В | 6ppm | СО-8, МСОП-8, Z | |
| LT1029 | 20ppm / ° C | 0,20% | 700 мкА | запрещенная зона | 5В | 20 промилле / час | Z | |
| LM399 | 1 ppm / ° C | 2% | 15 мА | похороненный стабилитрон | 7В | 1ppm | 8ppm / √kHr | H |
| LTZ1000 | 0.05 промилле / ° C | 4% | похороненный стабилитрон | 7,2 В | 0,17 промилле | 2 мкВ / √кГр | H | |
| * 0,1 Гц – 10 Гц, от пика до пика | ||||||||
Начальная точность
Дисперсия выходного напряжения, измеренная при данной температуре, обычно 25 ° C. Хотя начальное выходное напряжение может варьироваться от единицы к единице, если оно постоянное для данной единицы, его можно легко откалибровать.
Температурный дрейф
Эта спецификация является наиболее широко используется для оценки опорного напряжения производительности, как это показано изменение выходного напряжения при изменении температуры. Температурный дрейф вызван несовершенствами и нелинейностями в элементах схемы и часто является нелинейным в результате.
Для многих частей температурный дрейф, TC, указанный в ppm / ° C, является основным источником ошибок. Для деталей с постоянным смещением возможна калибровка. Распространенным заблуждением относительно температурного дрейфа является то, что оно линейное.Это приводит к предположениям, таким как «деталь будет дрейфовать в меньшем количестве в меньшем температурном диапазоне». Часто верно обратное. TC обычно указывается с помощью «метода коробки», чтобы дать представление о вероятной ошибке во всем диапазоне рабочих температур. Это расчетное значение, основанное только на минимальных и максимальных значениях напряжения, и не учитывает температуры, при которых возникают эти экстремумы.
Для эталонов напряжения, которые являются очень линейными в указанном температурном диапазоне, или для тех, которые не были тщательно настроены, ошибка наихудшего случая может считаться пропорциональной температурному диапазону.Это связано с тем, что максимальное и минимальное выходное напряжение очень вероятно можно найти при максимальной и минимальной рабочих температурах. Однако для очень тщательно настроенных эталонов, часто определяемых по их очень низкому температурному дрейфу, нелинейный характер эталона может доминировать.
Например, задание, определенное как 100ppm / ° C, имеет тенденцию казаться довольно линейным в любом температурном диапазоне, поскольку дрейф из-за несовпадения компонентов полностью скрывает внутреннюю нелинейность. Напротив, температурный дрейф эталона, заданного как 5ppm / ° C, будет зависеть от нелинейностей.
Это можно легко увидеть в зависимости выходного напряжения от температуры на рисунке 2. Обратите внимание, что представлены две возможные температурные характеристики. Некомпенсированная запрещенная зона появляется в виде параболы с минимумами при экстремальных температурах и максимумами в середине. Температурно-компенсированная запрещенная зона, такая как LT1019, показанная здесь, выглядит как S-образная кривая с наибольшим наклоном вблизи центра температурного диапазона. В последнем случае нелинейность усугубляется, так что совокупная неопределенность по температуре уменьшается.
Рисунок 2. Характеристики эталонной температуры напряжения
Лучшее использование спецификации температурного дрейфа – это расчет максимальной суммарной погрешности в указанном температурном диапазоне. Как правило, нецелесообразно рассчитывать погрешности в неуказанных диапазонах температур, если только характеристики температурного дрейфа не поняты.
Долгосрочная стабильность
Это мера тенденции опорного напряжения меняется с течением времени, независимо от других переменных.Начальные сдвиги в значительной степени вызваны изменениями механического напряжения, обычно из-за разницы в скоростях расширения свинцовой рамы, матрицы и состава пресс-формы. Этот стрессовый эффект имеет тенденцию иметь большое начальное смещение, которое быстро уменьшается со временем. Начальный дрейф также включает в себя изменения электрических характеристик элементов схемы, в том числе установление характеристик устройства на атомном уровне. Долгосрочные сдвиги вызваны электрическими изменениями в элементах схемы, которые часто называют «старением».«Этот дрейф имеет тенденцию происходить с пониженной скоростью по сравнению с первоначальным дрейфом и дополнительно уменьшаться со временем. Поэтому его часто определяют как дрейф / √kHr. Опоры напряжения имеют тенденцию стареть быстрее при более высоких температурах.
Тепловой гистерезис
Эта часто пропускаемая спецификация также может быть основным источником ошибок. Он является механическим по своей природе и является результатом изменения напряжения в фильере из-за термоциклирования. Гистерезис можно наблюдать как изменение выходного напряжения при заданной температуре после большого температурного цикла.Он не зависит от температурного коэффициента и временного дрейфа и снижает эффективность начальной калибровки напряжения.
Большинство эталонов имеют тенденцию варьироваться вокруг номинального выходного напряжения во время последующих температурных циклов, поэтому термический гистерезис обычно ограничивается предсказуемым максимальным значением. Каждый производитель имеет свой собственный метод для указания этого параметра, поэтому типичные значения могут вводить в заблуждение. Данные о распределении, представленные в технических паспортах, таких как LT1790 и LTC6652, гораздо полезнее при оценке ошибки выходного напряжения.
Прочие технические характеристики
Дополнительные технические характеристики, которые могут быть важны, в зависимости от требований к применению, включают:
- Voltage Noise
- Линейное регулирование / PSRR
- Регулировка нагрузки
- Выходное напряжение
- Диапазон поставок
- Ток Питания
Типы ссылок
Два основных типа опорного напряжения являются шунта и серии. В таблице 2 приведен список серий линейных технологий и опорных напряжений шунта.
| Тип | часть | Описание |
| Серия | LT1019 | Precision Bandgap |
| LT1021 | прецизионный малошумный Zener | |
| LT1027 | Прецизионный 5-вольтовый стабилитрон | |
| LT1031 | Точность Малошумный / Низкий дрейфовый стабилитрон 10 В | |
| LT1236 | прецизионный малошумный Zener | |
| LT1258 | Micropower LDO Bandgap | |
| LT1460 | Micropower Precision Bandgap | |
| LT1461 | Micropower Ultra-Precision Bandgap | |
| LT1790 | Микропроцессорная полоса с малым выпадением||
| LT1798 | Micropower LDO Bandgap | |
| LT6650 | Micropower 400mV / Регулируемая полоса пропускания | |
| LTC6652 | Precision Low Noise LDO Bandgap | |
| Шунт | LM129 | Точность 6.9V похороненный стабилитрон |
| LM185 | Micropower 1.2V / 2.5V Zener | |
| LM399 | Точность стабилитрона 7 В | |
| LT1004 | Micropower 1,2 В / 2,5 В с полосой пропускания | |
| LT1009 | Precision 2.5V Bandgap | |
| LT1029 | 5V Bandgap | |
| LT1034 | Micropower Dual (1.2 В запрещенная зона / 7 В стабилитрон) | |
| LT1389 | Nanopower Precision Bandgap | |
| LT1634 | Micropower Precision Bandgap | |
| LTZ1000 | Сверхточный подогреваемый стабилитрон |
Шунт Ссылки
Шунтирующий эталон представляет собой 2-контактный тип, обычно предназначенный для работы в определенном диапазоне токов.Хотя большинство шунтов относятся к типу запрещенной зоны и имеют различное напряжение, их можно продумать и так же просто использовать, как и стабилитрон.
Наиболее распространенная цепь связывает одну клемму задания с землей, а другую – с резистором. Оставшаяся клемма резистора затем подключается к источнику питания. По сути, это трехконтактная схема. Общая клемма задания / резистора является выходом. Резистор должен быть выбран таким образом, чтобы минимальный и максимальный токи через задание находились в указанном диапазоне во всем диапазоне питания и диапазоне тока нагрузки.Эти ссылки довольно легко конструировать при условии, что напряжение питания и ток нагрузки не сильно различаются. Если один или оба могут существенно измениться, тогда резистор должен быть выбран, чтобы учесть это отклонение, часто вынуждая схему рассеивать значительно больше энергии, чем требуется для номинального случая. В этом смысле он может функционировать как усилитель класса А.
Преимущества шунтирующих ссылок включают простую конструкцию, небольшие пакеты и хорошую стабильность в широком диапазоне токов и нагрузок.Кроме того, они легко проектируются как отрицательные опорные напряжения и могут использоваться с очень высокими напряжениями питания, поскольку внешний резистор удерживает большую часть потенциала, или очень низкими источниками питания, поскольку выходной сигнал может быть всего на несколько милливольт ниже поставка. Linear Technology предлагает шунтирующие продукты, включая LT1004, LT1009, LT1389, LT1634, LM399 и LTZ1000. Типичная шунтирующая схема показана на рисунке 3.
опорное напряжениеРисунок 3. Шунт
Серия Ссылки
Ссылки серии– это три (или более) оконечных устройства.Они больше похожи на регуляторы с низким уровнем отсева (LDO), поэтому они имеют много одинаковых преимуществ. В частности, они потребляют относительно фиксированную величину тока питания в широком диапазоне напряжений питания и проводят ток нагрузки только тогда, когда этого требует нагрузка. Это делает их идеальными для цепей с большими изменениями напряжения питания или тока нагрузки. Они особенно полезны в цепях с очень большими токами нагрузки, поскольку между опорным источником и источником питания отсутствует последовательный резистор.
Продукты линейки, доступные от Linear Technology, включают в себя LT1460, LT1790, LT1461, LT1021, LT1236, LT1027, LTC6652, LT6660 и многие другие.Такие продукты, как LT1021 и LT1019, могут работать как в качестве шунта, так и в качестве эталонного напряжения. Последовательная эталонная схема показана на рисунке 4.
опорное напряжениеРисунок 4. Серия
Опорные цепи
Существует много способов создания эталонной интегральной схемы напряжения. У каждого есть свои преимущества и недостатки.
Ссылка на стабилитроны
Эталон типа захороненного стабилитрона – это относительно простая конструкция. Стабилитрон (или лавинный) диод имеет предсказуемое обратное напряжение, которое является довольно постоянным по температуре и очень постоянным по времени.Эти диоды часто очень низкий уровень шума и очень стабильны в течение долгого времени, если проводится в небольшом диапазоне температур, что делает их полезными в тех случаях, когда изменения опорного напряжения должно быть как можно меньше.
Эту стабильность можно объяснить относительно небольшим количеством компонентов и площадью кристалла по сравнению с другими типами опорных цепей, а также тщательной конструкцией элемента Зенера. Тем не менее, относительно высокие отклонения в начальном напряжении и температурном дрейфе распространены.Дополнительная схема может быть добавлена для компенсации этих недостатков или для обеспечения диапазона выходных напряжений. И в шунтовых, и в серийных образцах используются стабилитроны.
Устройства, такие как LT1021, LT1236 и LT1027, используют внутренние источники тока и усилители для регулирования напряжения Зенера и тока для повышения стабильности, а также для обеспечения различных выходных напряжений, таких как 5В, 7В и 10В. Эта дополнительная схема делает стабилитрон более совместимым с широким спектром применения, но требует некоторого дополнительного запаса питания и может вызвать дополнительную ошибку.
В качестве альтернативы, LM399 и LTZ1000 используют внутренние нагревательные элементы и дополнительные транзисторы для стабилизации температурного дрейфа стабилитрона, обеспечивая наилучшее сочетание температурной и временной стабильности. Кроме того, эти продукты на основе Zener имеют чрезвычайно низкий уровень шума, обеспечивая наилучшую производительность. LTZ1000 демонстрирует температурный дрейф 0,05 ppm / ° C, долговременную стабильность 2 мкВ / √кч и шум 1,2 мкВ P-P . Чтобы дать некоторую перспективу, в лабораторном приборе, общая неопределенность в опорном напряжении в LTZ1000 в связи с шумом и температурой будет только около 1.7ppm плюс фракция 1ppm в месяц из-за старения.
Bandgap References
Несмотря на то, что стабилитроны можно использовать для создания эталонов очень высокой производительности, им не хватает гибкости. В частности, они требуют напряжения питания выше 7 В и предлагают относительно небольшое выходное напряжение. Напротив, эталоны с запрещенной зоной могут создавать широкий спектр выходных напряжений с небольшим запасом питания – часто менее 100 мВ. Контрольные значения запрещенной зоны могут быть разработаны для обеспечения очень точных начальных выходных напряжений и низкотемпературного дрейфа, что устраняет необходимость в длительной калибровке при применении.
Работа с запрещенной зоной основана на базовой характеристике транзисторов с биполярным переходом. На рисунке 5 показана упрощенная версия схемы LT1004, базовая запрещенная зона. Можно показать, что несоответствующая пара транзисторов с биполярным переходом имеет разницу в V BE , которая пропорциональна температуре. Эта разница может быть использована для создания тока, который растет линейно с температурой. Когда этот ток пропускается через резистор и транзистор, изменение температуры напряжения базового эмиттера транзистора отменяет изменение напряжения на резисторе, если он имеет правильный размер.Хотя это подавление не является полностью линейным, оно может быть компенсировано дополнительными схемами для получения очень низкого температурного дрейфа.
Рисунок 5. Схема запрещенной зоны рассчитана на теоретически нулевой температурный коэффициент.
Математика позади основного зонного опорного напряжения интересен тем, что он сочетает в себе известные температурные коэффициенты с уникальными соотношением резисторов для получения опорного напряжения с теоретически нулевой температурный дрейф. На рисунке 5 показаны два транзистора, масштабированные таким образом, что площадь эмиттера Q10 в 10 раз больше, чем у Q11, в то время как Q12 и Q13 поддерживают токи своих коллекторов одинаковыми.Это создает известное напряжение между базами двух транзисторов:
, где k – постоянная Больцмана в Дж / Кельвин (1,38 × 10 -23 ), T – температура в Кельвинах (273 + T (° C)) и q – заряд электрона в кулонах (1,6×10 – 19 ). При 25 ° C kT / q имеет значение 25,7 мВ с положительным температурным коэффициентом 86 мкВ / ° C. ΔV BE – это напряжение, умноженное на ln (10) или 2,3, при напряжении 25 ° C, равном приблизительно 60 мВ, при температуре 0,2 мВ / ° C.
Применение этого напряжения к резистору 50 кОм, подключенному между основаниями, создает ток, который пропорционален температуре.Этот ток смещает диод Q14 с напряжением 25 ° C 575 мВ с температурным коэффициентом -2,2 мВ / ° C. Резисторы используются для создания падения напряжения с положительным tempcos, которые добавляются к напряжению В14 диода, создав тем самый потенциал опорного напряжения приблизительно 1.235V с теоретически 0mV ° / коэффициентом температурного С. Эти падения напряжения показаны на рисунке 5. Баланс цепи обеспечивает токи смещения и выходной привод.
Линейная технологияпроизводит широкий спектр эталонов с запрещенной зоной, включая LT1460, небольшой и недорогой прецизионный эталонный ряд, LT1389, шунтирующий эталон сверхнизкой мощности, и LT1461 и LTC6652, которые являются очень высокоточными эталонами с низким дрейфом.Доступные выходные напряжения: 1,2 В, 1,25 В, 2,048 В, 2,5 В, 3,0 В, 3,3 В, 4,096 В, 4,5 В, 5 В и 10 В. Эти опорные напряжения могут подаваться в широком диапазоне источников питания и условий нагрузки с минимальными затратами напряжения и тока. Продукты могут быть очень точными, как с LT1461, LT1019, LTC6652 и LT1790; очень маленький, как у LT1790 и LT1460 (SOT23) или LT6660 в корпусе DFN 2 × 2 мм; или очень низкое энергопотребление, такое как LT1389, для которого требуется только 800 нА. В то время как эталоны Зенера часто имеют лучшую производительность с точки зрения шума и долговременной стабильности, новые эталоны с запрещенной зоной, такие как LTC6652, с пиковым шумом 2ppm (0.1 Гц до 10 Гц) сокращают разрыв.
Дробная ссылка запрещенной зоны
Это ссылки, основанные на температурных характеристиках биполярных транзисторов, но с выходными напряжениями, которые могут составлять всего несколько милливольт. Они полезны для цепей с очень низким напряжением, особенно в компараторах, где пороговое значение должно быть меньше, чем обычное напряжение запрещенной зоны (приблизительно 1,2 В).
На рисунке 6 показана схема ядра от LM10, которая объединяет элементы, которые пропорциональны и обратно пропорциональны температуре, аналогично нормальному эталону запрещенной зоны, чтобы получить постоянный эталон 200 мВ.Дробная запрещенная зона обычно использует ΔV BE для генерации тока, который пропорционален температуре, и V BE для генерации тока, который обратно пропорционален. Они объединены в соответствующем соотношении в резисторном элементе для генерации температурно-инвариантного напряжения. Размер резистора может варьироваться для изменения опорного напряжения, не влияя на температурную характеристику. Это отличается от традиционной схемы запрещенной зоны тем, что дробная схема запрещенной зоны объединяет токи, в то время как традиционные схемы имеют тенденцию объединять напряжения, обычно напряжение базового эмиттера и I • R с противоположным TC.
Рисунок 6. Опорная цепь 200 мВ
Дробные запрещенные зоны, такие как схема LM10, также частично основаны на вычитании. LT6650 имеет ссылку 400mV этого типа, в сочетании с усилителем. Это позволяет опорное напряжение, чтобы быть изменено путем изменения коэффициента усиления усилителя, и дает буферизованный вывод. Любое выходное напряжение от 0,4 В до нескольких милливольт ниже напряжения питания может быть создано с помощью этой простой схемы. В более интегрированном решении, то LT6700 (рисунок 7) и LT6703 сочетают ссылку 400mV с компараторами, и могут быть использован в качестве мониторов напряжения или оконных компараторов.Справочник 400mV позволяет осуществлять мониторинг малых входных сигналов, что снижает сложность схем монитора и позволяет осуществлять мониторинг элементов схемы, работающие на очень низкие поставках, а также. Для больших порогов можно добавить простой резисторный делитель (рисунок 8). Каждый из этих продуктов доступен в небольшом корпусе (SOT23), потребляет мало энергии (менее 10 мкА) и работает в широком диапазоне напряжений (от 1,4 до 18 В). Кроме того, LT6700 доступен в упаковке DFN 2 мм × 3 мм, а LT6703 доступен в упаковке DFN 2 мм × 2 мм.
Рисунок 7. LT6700 позволяет сравнивать с пороговыми значениями до 400 мВ.
Рисунок 8. Более высокие пороги устанавливаются путем деления входного напряжения.
Выбор ссылки
Итак, теперь, со всеми этими опциями, как выбрать правильную ссылку для своего приложения? Вот несколько советов, которые могут сузить диапазон вариантов:
- Напряжение питания очень высокое? Выберите шунт.
- Напряжение питания или ток нагрузки широко варьируются? Выберите серию.
- Требуется высокая энергоэффективность? Выберите серию.
- Оцените свой реальный температурный диапазон. Линейная технология обеспечивает гарантированные характеристики и работу в различных температурных диапазонах, включая от 0 ° C до 70 ° C, от -40 ° C до 85 ° C и от -40 ° C до 125 ° C.
- Будьте реалистичны в отношении необходимой точности. Важно понимать точность, требуемую приложением. Это поможет определить критические характеристики.Учитывая это требование, умножьте температурный дрейф на указанный температурный диапазон. Добавьте начальную погрешность, термический гистерезис и длительный дрейф в течение предполагаемого срока службы продукта. Удалите все термины, которые будут откалиброваны на заводе или периодически перекалиброваны. Это дает представление о полной точности. Для наиболее требовательных применений также могут быть добавлены шум, ошибки регулирования линии и нагрузки. Например, эталон с погрешностью начальной точности 0,1% (1000 ppm), дрейфом температуры 25 ppm / ° C выше –40 ° C до 85 ° C, тепловым гистерезисом 200 ppm, пиковым шумом 2 ppm и дрейфом времени 50 ppm / √kHr будет иметь общую неопределенность более 4300ppm на момент построения схемы.Эта неопределенность увеличивается на 50 частей на миллион в первые 1000 часов работы схемы. Начальная точность может быть откалибрована, уменьшив ошибку до 3300ppm + 50ppm • √ (t / 1000hours).
- Каков реальный диапазон поставок? Какое максимальное ожидаемое напряжение питания? Будут ли возникать неисправности, такие как разряд батареи или скачки индуктивного питания в режиме горячей замены, которые должна выдерживать эталонная ИС? Это может значительно сократить количество жизнеспособных вариантов.
- Сколько энергии может потреблять эталон? Ссылки обычно делятся на несколько категорий: более 1 мА, ~ 500 мкА, <300 мкА, <50 мкА, <10 мкА, <1 мкА.
- Сколько тока нагрузки? Будет ли нагрузка потреблять значительный ток или производить ток, который должен опускаться эталон? Многие ссылки могут обеспечить только небольшие токи для нагрузки, и лишь немногие могут потреблять существенный ток. Спецификация регулирования нагрузки является хорошим руководством.
- Сколько у вас места? Список литературы представлен в широком ассортименте, включая металлические банки, пластиковые пакеты (DIP, SOIC, SOT) и очень маленькие упаковки, в том числе LT6660 в DFN размером 2 × 2 мм.Широко распространено мнение, что ссылки на большие размеры упаковки имеют меньшую погрешность из-за механического напряжения, чем меньшие упаковки. Хотя это правда, что некоторые ссылки могут дать лучшую производительность в больших пакетах, есть свидетельства того, что разница в производительности не имеет непосредственного отношения к размеру пакета. Более вероятно, что поскольку меньшие кубики используются для продуктов, предлагаемых в меньших упаковках, должны быть достигнуты некоторые компромиссы производительности, чтобы соответствовать схеме на кристалле. Как правило, метод установки пакета имеет более существенное различие в производительности, чем фактический пакет – тщательное внимание к методам и местам монтажа может максимизировать производительность.Кроме того, устройства с меньшими размерами следов могут демонстрировать меньшую нагрузку при изгибе печатной платы по сравнению с устройствами с более высокими размерами следов. Это подробно обсуждается в примечании по применению AN82 «Понимание и применение ссылок на напряжение», доступном в Linear Technology.
Заключение
Linear Technology предлагает широкий спектр эталонных продуктов напряжения. К ним относятся как серии, так и шунты, разработанные с использованием стабилитронов, запрещенных зон и других типов. Справочные материалы доступны в нескольких классах производительности и температуры и почти во всех возможных типах упаковки.Продукция варьируется от высочайшей точности до небольших и недорогих альтернатив. Благодаря обширному арсеналу эталонных продуктов напряжения, эталонные напряжения Linear Technology отвечают потребностям практически любого применения.
См. Также примечание по применению Linear Technology AN82 «Понимание и применение ссылок на напряжение», доступное для загрузки здесь.
,Больше новостей
