როგორ განვსაზღვროთ რეზისტორების სიმძლავრე. რეზისტორების სიმძლავრე პარალელურ კავშირში

2024 ავტორი: Trinity Chesterton | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 00:34

ყველა ელექტრონული მოწყობილობა შეიცავს რეზისტორებს, როგორც მთავარ ელემენტს. იგი გამოიყენება ელექტრული წრეში დენის რაოდენობის შესაცვლელად. სტატიაში წარმოდგენილია რეზისტორების თვისებები და მათი სიმძლავრის გამოთვლის მეთოდები.

რეზისტორების მინიჭება

რეზისტორები გამოიყენება დენის დასარეგულირებლად ელექტრულ წრეებში. ეს თვისება განისაზღვრება ოჰმის კანონით:

I=U/R (1)

ფორმულიდან (1) ნათლად ჩანს, რომ რაც უფრო დაბალია წინააღმდეგობა, მით უფრო ძლიერია დენი და პირიქით, რაც უფრო მცირეა R-ის მნიშვნელობა, მით მეტია დენი. ეს არის ელექტრული წინააღმდეგობის ეს თვისება, რომელიც გამოიყენება ელექტროტექნიკაში. ამ ფორმულის საფუძველზე იქმნება დენის გამყოფი სქემები, რომლებიც ფართოდ გამოიყენება ელექტრო მოწყობილობებში.

ამ წრეში წყაროდან დენი იყოფა ორად, რეზისტორების წინააღმდეგობების უკუპროპორციულად.

გარდა დენის რეგულირებისა, რეზისტორები გამოიყენება ძაბვის გამყოფებში. ამ შემთხვევაში ოჰმის კანონი კვლავ გამოიყენება, მაგრამ ოდნავ განსხვავებული ფორმით:

U=I∙R (2)

ფორმულიდან (2) გამომდინარეობს, რომ წინააღმდეგობის მატებასთან ერთად იზრდება ძაბვა. ეს ქონებაგამოიყენება ძაბვის გამყოფი სქემების შესაქმნელად.

დიაგრამიდან და ფორმულიდან (2) ცხადია, რომ რეზისტორებზე ძაბვები განაწილებულია წინააღმდეგობების პროპორციულად.

რეზისტორების გამოსახულება დიაგრამებზე

სტანდარტის მიხედვით რეზისტორები გამოსახულია მართკუთხედის სახით 10 x 4 მმ ზომებით და აღინიშნება ასო R-ით. დიაგრამაზე ხშირად მითითებულია რეზისტორების სიმძლავრე. ამ ინდიკატორის გამოსახულება შესრულებულია ირიბი ან სწორი ხაზებით. თუ სიმძლავრე 2 ვატზე მეტია, მაშინ აღნიშვნა ხდება რომაული ციფრებით. ეს ჩვეულებრივ კეთდება მავთულის რეზისტორებისთვის. ზოგიერთი სახელმწიფო, როგორიცაა შეერთებული შტატები, იყენებს სხვა კონვენციებს. მიკროსქემის შეკეთებისა და ანალიზის გასაადვილებლად, ხშირად მოცემულია რეზისტორების სიმძლავრე, რომელთა აღნიშვნა ხორციელდება GOST 2.728-74 შესაბამისად.

მოწყობილობის სპეციფიკაციები

რეზისტორის მთავარი მახასიათებელია ნომინალური წინააღმდეგობა R_{n, რომელიც მითითებულია დიაგრამაზე რეზისტორის მახლობლად და მის კორპუსზე. წინააღმდეგობის ერთეული არის ომ, კილოჰმი და მეგაომ. რეზისტორები მზადდება წინააღმდეგობით ომების ფრაქციებიდან ასობით მეგაომამდე. რეზისტორების წარმოების მრავალი ტექნოლოგია არსებობს, ყველა მათგანს აქვს როგორც დადებითი, ასევე უარყოფითი მხარეები. პრინციპში, არ არსებობს ტექნოლოგია, რომელიც საშუალებას მისცემს რეზისტორის აბსოლუტურად ზუსტი დამზადება მოცემული წინააღმდეგობის მნიშვნელობით.}

მეორე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია წინააღმდეგობის გადახრა. იგი იზომება ნომინალური R-ის %-ში. არსებობს წინააღმდეგობის გადახრის სტანდარტული დიაპაზონი: ±20, ±10, ±5, ±2, ±1% და შემდგომ მდემნიშვნელობები ±0,001%.

შემდეგი მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რეზისტორების სიმძლავრე. ექსპლუატაციის დროს ისინი თბება მათში გამავალი დენისგან. თუ დენის გაფრქვევა გადააჭარბებს დასაშვებ მნიშვნელობას, მოწყობილობა გაუმართავს.

რეზისტორები იცვლებიან წინააღმდეგობას გაცხელებისას, ამიტომ ფართო ტემპერატურულ დიაპაზონში მომუშავე მოწყობილობებისთვის შემოტანილია კიდევ ერთი მახასიათებელი - წინააღმდეგობის ტემპერატურის კოეფიციენტი. ის იზომება ppm/°C-ში, ანუ 10^-6 R_n/°C (მილიონედი R_{n 1°C-ით).}

რეზისტორების სერიული კავშირი

რეზისტორების დაკავშირება შესაძლებელია სამი განსხვავებული გზით: სერიული, პარალელური და შერეული. სერიაში შეერთებისას დენი გადის ყველა წინააღმდეგობას რიგრიგობით.

ასეთი კავშირით დენი წრედის ნებისმიერ წერტილში ერთნაირია, ის შეიძლება განისაზღვროს ოჰმის კანონით. წრედის ჯამური წინააღმდეგობა ამ შემთხვევაში უდრის წინააღმდეგობების ჯამს:

R=200+100+51+39=390 Ohm;

I=U/R=100/390=0, 256 A.

ახლა შეგიძლიათ განსაზღვროთ სიმძლავრე, როდესაც რეზისტორები სერიულად არის დაკავშირებული, ის გამოითვლება ფორმულით:

P=I²∙R=0, 256^{2∙390=25, 55 W.}

დარჩენილი რეზისტორების სიმძლავრე განისაზღვრება იმავე გზით:

P₁=I²∙R₁=0, 256 2^{∙200=13, 11 სამ;}

P₂=I²∙R₂=0, 256 2^{∙100=6.55W;}

P₃=I²∙R₃=0, 256 2^{∙51=3, 34W;}

P₄=I²∙R₄=0, 256 ^{2∙39=2, 55 სამ.}

თუ დაამატებთ რეზისტორების სიმძლავრეს, მიიღებთ სრულ P:

P=13, 11+6, 55+3, 34+2, 55=25, 55 სამ.

რეზისტორების პარალელური შეერთება

პარალელური შეერთებისას, რეზისტორების ყველა დასაწყისი უკავშირდება მიკროსქემის ერთ კვანძს, ბოლოები კი მეორეს. ამ კავშირით, მიმდინარე განშტოებები და მიედინება თითოეულ მოწყობილობაში. დენის სიდიდე, ომის კანონის მიხედვით, უკუპროპორციულია წინაღობებთან და ძაბვა ყველა რეზისტორზე ერთნაირია.

სანამ იპოვნეთ დენი, თქვენ უნდა გამოთვალოთ ყველა რეზისტორების ჯამური გამტარობა ცნობილი ფორმულის გამოყენებით:

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

წინააღმდეგობა არის გამტარობის ორმხრივი:

R=1/0, 06024=16,6 ohm.

ოჰმის კანონის გამოყენებით იპოვნეთ დენი წყაროდან:

I=U/R=100∙0, 06024=6, 024 A.

წყაროს მეშვეობით დენის გაცნობით, იპოვნეთ პარალელურად დაკავშირებული რეზისტორების სიმძლავრე ფორმულით:

P=I²∙R=6, 024^{2∙16, 6=602, 3 სამ.}

ოჰმის კანონის მიხედვით, რეზისტორების დენი გამოითვლება:

I₁=U/R_{1=100/200=0.5A;}

I₂=U/R_{2=100/100=1 A;}

I₃=U/R_{1=100/51=1, 96A;}

I₁=U/R_{1=100/39=2, 56 A.}

შეიძლება გამოყენებულ იქნას ოდნავ განსხვავებული ფორმულა რეზისტორების სიმძლავრის გამოსათვლელად პარალელურად შეერთებისას:

P₁=U²/R₁=100 ^2/200=50W;

P₂=U²/R₂=100 ^2/100=100W;

P₃=U²/R₃=100 ^2/51=195.9W;

P₄=U²/R₄=100 ^{2/39=256, 4 სამ.}

თუ ამას დაამატებთ, მიიღებთ ყველა რეზისტორების სიმძლავრეს:

P=P₁+ P₂+ P₃+ P 4_{=50+100+195, 9+256, 4=602, 3 სამ.}

შერეული კავშირი

რეზისტორების შერეული შეერთების სქემები შეიცავს სერიულ და პარალელურ კავშირს ერთდროულად. ამ მიკროსქემის გარდაქმნა ადვილია რეზისტორების პარალელური კავშირის სერიებით შეცვლით. ამისათვის ჯერ შეცვალეთ წინააღმდეგობები R₂ და R₆ მათი ჯამური R_{2, 6. ქვემოთ მოცემული ფორმულის გამოყენებით:}

R_{2, 6}=R₂∙R₆/R 2_+R6.

ასევე, ორი პარალელური რეზისტორები R₄, R₅ იცვლება ერთი R_{4, 5:}

R_{4, 5}=R₄∙R₅/R 4_+R5_.

შედეგი არის ახალი, უფრო მარტივი წრე. ორივე სქემა ნაჩვენებია ქვემოთ.

რეზისტორების სიმძლავრე შერეული კავშირის წრეში განისაზღვრება ფორმულით:

P=U∙I.

ამ ფორმულის გამოსათვლელად, ჯერ იპოვნეთ ძაბვა თითოეულ წინააღმდეგობაზე და მასში არსებული დენის რაოდენობა. რეზისტორების სიმძლავრის დასადგენად შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა მეთოდი. Ამისთვისგამოიყენება ფორმულა:

P=U∙I=(I∙R)∙I=I2∙R.

თუ ცნობილია მხოლოდ ძაბვა რეზისტორებზე, მაშინ გამოიყენება სხვა ფორმულა:

P=U∙I=U∙(U/R)=U2/R.

სამივე ფორმულა ხშირად გამოიყენება პრაქტიკაში.

სქემის პარამეტრების გაანგარიშება

სქემის პარამეტრების გაანგარიშება არის ყველა განშტოების უცნობი დენების და ძაბვის პოვნა ელექტრული წრედის მონაკვეთებში. ამ მონაცემებით შეგიძლიათ გამოთვალოთ წრეში შემავალი თითოეული რეზისტორის სიმძლავრე. მარტივი გაანგარიშების მეთოდები ნაჩვენებია ზემოთ, მაგრამ პრაქტიკაში სიტუაცია უფრო რთულია.

რეალურ სქემებში ხშირად გვხვდება რეზისტორების კავშირი ვარსკვლავთან და დელტასთან, რაც ქმნის მნიშვნელოვან სირთულეებს გამოთვლებში. ასეთი სქემების გასამარტივებლად შემუშავდა მეთოდები ვარსკვლავის სამკუთხედად გადაქცევისთვის და პირიქით. ეს მეთოდი ილუსტრირებულია ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე:

პირველ წრეს აქვს ვარსკვლავი დაკავშირებული კვანძებთან 0-1-3. რეზისტორი R1 უკავშირდება კვანძს 1, R3 კვანძს 3 და R5 კვანძს 0. მეორე დიაგრამაში სამკუთხედის რეზისტორები დაკავშირებულია კვანძებთან 1-3-0. რეზისტორები R1-0 და R1-3 დაკავშირებულია 1-ლ კვანძთან, R1-3 და R3-0 დაკავშირებულია მე-3 კვანძთან, ხოლო R3-0 და R1-0 დაკავშირებულია კვანძთან 0. ეს ორი სქემა სრულიად ექვივალენტურია.

პირველი წრედიდან მეორეზე გადასასვლელად გამოითვლება სამკუთხედის რეზისტორების წინააღმდეგობები:

R1-0=R1+R5+R1∙R5/R3;

R1-3=R1+R3+R1∙R3/R5;

R3-0=R3+R5+R3∙R5/R1.

შემდეგი გარდაქმნები მცირდება პარალელური და სერიით დაკავშირებული წინაღობების გამოთვლაზე.როდესაც აღმოჩენილია მიკროსქემის წინაღობა, წყაროს გავლით დენი გვხვდება ოჰმის კანონის მიხედვით. ამ კანონის გამოყენებით, ძნელი არ არის დენების პოვნა ყველა განშტოებაზე.

როგორ განვსაზღვროთ რეზისტორების სიმძლავრე ყველა დენის პოვნის შემდეგ? ამისათვის გამოიყენეთ კარგად ცნობილი ფორმულა: P=I2∙R, მისი გამოყენებით თითოეული წინააღმდეგობისთვის, ჩვენ ვიპოვით მათ ძალას.

სქემის ელემენტების მახასიათებლების ექსპერიმენტული განსაზღვრა

ელემენტების სასურველი მახასიათებლების ექსპერიმენტულად დასადგენად, საჭიროა მოცემული წრედის აწყობა რეალური კომპონენტებისგან. ამის შემდეგ, ელექტრო საზომი ხელსაწყოების დახმარებით, ყველა საჭირო გაზომვა ხორციელდება. ეს მეთოდი შრომატევადი და ძვირია. ელექტრო და ელექტრონული მოწყობილობების დიზაინერები ამ მიზნით იყენებენ სიმულაციური პროგრამებს. მათი დახმარებით კეთდება ყველა საჭირო გამოთვლა და მოდელირებულია მიკროსქემის ელემენტების ქცევა სხვადასხვა სიტუაციებში. მხოლოდ ამის შემდეგ აწყობილია ტექნიკური მოწყობილობის პროტოტიპი. ერთ-ერთი ასეთი გავრცელებული პროგრამაა National Instruments-ის ძლიერი Multisim 14.0 სიმულაციური სისტემა.

როგორ განვსაზღვროთ რეზისტორების სიმძლავრე ამ პროგრამის გამოყენებით? ეს შეიძლება გაკეთდეს ორი გზით. პირველი მეთოდი არის დენის და ძაბვის გაზომვა ამმეტრით და ვოლტმეტრით. გაზომვის შედეგების გამრავლებით მიიღება საჭირო სიმძლავრე.

ამ სქემიდან ჩვენ განვსაზღვრავთ წინააღმდეგობის სიმძლავრეს R3:

P_{3=U∙I=1, 032∙0, 02=0, 02064 W=20.6mW.}

მეორე მეთოდი არის სიმძლავრის პირდაპირი გაზომვა atვატმეტრის გამოყენებით.

ამ დიაგრამიდან ჩანს, რომ R3 წინააღმდეგობის სიმძლავრე არის P_{3=20,8 მვტ. პირველ მეთოდში შეცდომის გამო შეუსაბამობა უფრო დიდია. სხვა ელემენტების ძალაუფლება განისაზღვრება იმავე გზით.}