Загрузить PDF
Загрузить PDF
Если вам необходимо найти напряжение на сопротивлении (резисторе), первым делом необходимо определить тип электрической цепи. Для лучшего понимания основных терминов, используемых в физике и электротехнике, начните с первого раздела. Если же вы знакомы с терминологией, пропустите его и перейдите к описанию типа электрической цепи.
-
1
Рассмотрим понятие электрического тока. Воспользуемся аналогией: представьте, что вы поместили несколько зерен кукурузы в воду, текущую по трубе. Поток эквивалентен электрическому току, а зерна служат аналогией электронов.[1]
Говоря о потоке, мы описываем его количеством зерен, пересекших поперечное сечение трубы за одну секунду. При рассмотрении электрического тока мы измеряем его в амперах, соответствующих определенному (очень большому) количеству электронов, пересекающих сечение провода за одну секунду. -
2
Рассмотрим понятие электрического заряда. Каждый электрон имеет “отрицательный” электрический заряд. Это означает, что электроны притягиваются, или движутся по направлению к положительному заряду и отталкиваются, или движутся от отрицательного заряда. Каждый электрон обладает отрицательным зарядом, поэтому они отталкиваются друг от друга, стремясь разойтись в стороны.
-
3
Ознакомьтесь с понятием напряжения. Напряжение между двумя точками соответствует разности электрических зарядов, размещенных в этих точках. Чем больше эта разница, тем сильнее данные точки притягиваются друг к другу. Рассмотрим понятие напряжения на примере обычной электрической батарейки:
- Внутри батарейки происходят химические реакции, в результате которых образуются свободные электроны. Эти электроны движутся к отрицательному полюсу батарейки, удаляясь от ее положительного полюса (эти полюса соответствуют отрицательной и положительной клеммам батарейки). Чем дольше длится данный процесс, тем большее напряжение возникает между полюсами.
- Если вы соедините проволокой отрицательный и положительный полюса, у скопившихся электронов появится возможность покинуть отрицательный полюс. Они начнут перетекать к положительному полюсу, создавая электрический ток. Чем выше напряжение, тем больше электронов переместится к положительному полюсу за единицу времени.
-
4
Рассмотрим понятие электрического сопротивления. Его название точно отображает смысл. Чем выше сопротивление какого-либо объекта, тем тяжелее электронам пройти через него. В результате уменьшается ток, поскольку за единицу времени через проводник проходит меньшее число электронов.
- Сопротивлением, или резистором называется что-либо, увеличивающее сопротивление электрической цепи. “Резистор” можно приобрести в магазине электротоваров, но в цепи его роль может выполнять и любой другой объект, обладающий сопротивлением, например, лампа накаливания.
-
5
Запомните закон Ома. Он представляет собой простое соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Запишите или запомните это соотношение — оно пригодится вам при расчете электрических цепей:
- Ток равен напряжению, поделенному на сопротивление
- Это записывается следующим образом: I = V / R
- Подумайте о том, что происходит, если вы увеличиваете V (напряжение) или R (сопротивление). Соответствует ли это приведенным выше объяснениям?
Реклама
-
1
Ознакомьтесь с понятием последовательного соединения. Такое соединение легко определить — оно представляет собой набор расположенных в ряд сопротивлений. Ток течет по этим сопротивлениям, последовательно проходя через каждое из них.
- Величина тока одинакова в любой точке цепи.[2]
- При расчете напряжения неважно, где именно в цепи расположен тот или иной резистор. Можно поменять их местами, напряжение на каждом из них останется неизменным.
- В качестве примера рассмотрим цепь, состоящую из трех последовательно соединенных сопротивлений: R1, R2 и R3. Пусть цепь питается от 12-вольтовой батарейки. Найдем напряжение на каждом сопротивлении.
- Величина тока одинакова в любой точке цепи.[2]
-
2
Сначала рассчитаем общее сопротивление. Сложим все сопротивления, включенные в цепь. В результате получим общее сопротивление резисторов, соединенных последовательно.
- Пусть три резистора R1, R2 и R3 имеют сопротивления 2 Ома, 3 Ома и 5 Ом соответственно. Тогда общее сопротивление составит 2 + 3 + 5 = 10 Ом.
-
3
Найдем ток. Используем закон Ома для всей цепи. Как мы помним, при последовательном соединении ток одинаков в любой точке цепи. Поэтому достаточно один раз определить ток и использовать найденную величину во всех последующих расчетах.
- Согласно закону Ома, I = V / R. Напряжение в цепи составляет 12 вольт, а общее сопротивление – 10 Ом. Отсюда находим I = 12 / 10 = 1,2 ампера.
-
4
Применим закон Ома, чтобы найти напряжение на резисторах. При помощи простых преобразований можно выразить напряжение через ток и сопротивление, переписав закон Ома следующим образом:
- I = V / R
- IR = VR / R
- IR = V
- V = IR
-
5
Рассчитаем напряжение на каждом резисторе. Нам известны их сопротивления, протекающий через них ток, и в нашем распоряжении есть равенство, связывающее ток и сопротивление с напряжением. Подставляя в это равенство численные значения, находим ответ. Для нашего примера это выглядит следующим образом:
- Напряжение на резисторе R1 = V1 = (1,2A)(2Ома) = 2,4 вольта.
- Напряжение на резисторе R2 = V2 = (1,2A)(3Ома) = 3,6 вольта.
- Напряжение на резисторе R3 = V3 = (1,2A)(5Ом) = 6,0 вольт.
-
6
Проверим полученный ответ. При последовательном соединении сумма напряжений на каждом сопротивлении должна равняться общему напряжению в цепи.[3]
Сложите найденные напряжения, проверив, равна ли их сумма полному напряжению. Если нет, проверьте решение и найдите ошибку.- В нашем примере 2,4 + 3,6 + 6,0 = 12 вольт, что соответствует общему напряжению в цепи.
- Если ответ немного не совпадает с точным значением (например, 11,97 вместо 12), это, вероятно, вызвано тем, что вы на каком-то этапе округлили полученные величины. В этом случае ответ верен.
- Помните о том, что напряжение соответствует разности зарядов или количества электронов. Представьте себе, что вы подсчитываете число электронов, продвигаясь вдоль цепи. Если вы правильно сосчитаете их, то в результате получите разность зарядов между начальной и конечной точками цепи.
Реклама
-
1
Ознакомьтесь с понятием параллельного соединения. Представьте себе, что вы подсоединили провод к одному полюсу батарейки и расщепили его вдоль на две половины. Эти две части провода идут параллельно друг другу и затем вновь соединяются в один провод перед вторым полюсом батарейки. Если разместить на обеих ветках провода по резистору, они будут соединены «параллельно».[4]
- Параллельно можно соединить любое количество сопротивлений. Данное описание годится и для цепи, состоящей из сотни параллельных проводов.
-
2
Рассмотрим, как течет ток. При параллельном соединении он проходит через все ветки цепи. Ток будет течь через левый провод, пересекая расположенный на нем резистор; одновременно ток будет проходить и через правый провод с резистором. Пройдя через обе ветки, ток достигнет положительного полюса; ни на каком участке цепи ток не будет течь в обратном направлении.
-
3
Зная общее напряжение, найдем напряжение на каждом резисторе. Сделать это очень просто, если известно общее напряжение в цепи. При параллельном соединении напряжение на каждой ветке будет равно общему напряжению в цепи.[5]
Предположим, что наша цепь состоит из двух параллельно соединенных сопротивлений и питается 6-вольтовой батарейкой. В этом случае напряжение и на левом, и на правом сопротивлении составит 6 вольт. При этом каждая ветка может содержать любое число резисторов. Чтобы понять это, вернемся к последовательному соединению, рассмотренному выше:- Как мы помним, при последовательном соединении общее напряжение представляет собой сумму напряжений на каждом сопротивлении.
- Будем считать, что каждая ветка цепи представляет собой набор резисторов, соединенных последовательно. Таким образом, вычислив сумму напряжений на всех сопротивлениях одной из веток, мы найдем общее напряжение.
- Поскольку в нашем случае ток, текущий по каждой ветке, проходит через один резистор, напряжение на этом резисторе и будет общим напряжением в цепи.
-
4
Найдем общий ток в цепи. Если в условии задачи не указано общее напряжение, понадобятся некоторые дополнительные вычисления. Начнем с нахождения общего тока, протекающего по цепи. При параллельном соединении общий ток равен сумме токов, проходящих через каждую ветку цепи.[6]
- В математической записи это означает: Iобщий = I1 + I2 + I3…
- Для лучшего понимания представьте себе водопроводную трубу, разделенную на два рукава. Общее количество воды равно сумме воды, протекающей по каждому рукаву.
-
5
Найдем общее сопротивление цепи. При параллельном соединении резисторы не так сильно снижают ток через цепь, поскольку каждый из них вносит вклад в сопротивление лишь своей ветки цепи. Фактически чем больше ответвлений цепи, тем легче току пройти через нее. Чтобы найти общее сопротивление, необходимо решить относительно Rобщее следующее уравнение:
- 1 / Rобщее = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
- Предположим, что цепь состоит из двух резисторов сопротивлением 2 Ома и 4 Ома, соединенных параллельно. Тогда 1 / Rобщее = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)Rобщее → Rобщее = 1/(3/4) = 4/3 = ~1,33 Ома.
-
6
Вычислим напряжение. Как мы помним, общее напряжение в цепи равно напряжению на одной из ее веток. Воспользуемся законом Ома. Рассмотрим конкретный случай:
- Через цепь течет ток силой 5 ампер. Общее сопротивление цепи равно 1,33 Ома.
- Согласно закону Ома, I = V / R, откуда V = IR
- V = (5A)(1,33Ом) = 6,65 вольт.
Реклама
Советы
- Если вы имеете дело со сложной цепью, состоящей из последовательно и параллельно соединенных сопротивлений, рассмотрите сначала два соседних резистора. Найдите их общее сопротивление, пользуясь правилами для последовательного или параллельного соединения, в соответствии с тем, как соединены данные резисторы. После этого можно рассматривать два данных резистора как одно сопротивление. Продолжайте таким образом объединять резисторы до тех пор, пока у вас не получится простая цепь, состоящая из параллельно либо последовательно соединенных сопротивлений.[7]
- Напряжение на сопротивлении часто называют «падением напряжения».
- Усвойте терминологию:
- Цепь — набор элементов (например, резисторов, конденсаторов и катушек), соединенных проводами так, что через них может проходить электрический ток.
- Резисторы — элементы, оказывающие сопротивление протекающему через них току и понижающие его силу
- Ток — поток электрического заряда через проволоку и элементы цепи, измеряется в амперах (А)
- Напряжение — работа, затрачиваемая на перемещение единичного заряда, измеряется в вольтах (В)
- Сопротивление — мера сопротивления прохождению электрического тока, измеряется в омах (Ом)
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 166 875 раз.
Была ли эта статья полезной?
Download Article
Download Article
Before you can calculate the voltage across a resistor, you’ll first have to determine what kind of circuit you are using. If you need a review of the basic terms or a little help understanding circuits, start with the first section. Otherwise, jump ahead to the type of circuit you have to solve.
-
1
Learn about current. Let’s think about current by using an analogy: imagine you pour a bag of corn kernels into a bowl. Each corn kernel is an electron, and the stream of kernels flowing into the bowl is the current.[1]
When talking about the flow, you describe it by saying how many kernels are flowing each second. When talking about a current, you measure it in amperes (amps), or a certain (very large) number of electrons flowing per second. -
2
Think about electrical charge. Electrons have a “negative” electrical charge. This means they attract (or flow toward) objects with a positive charge, and repel (or flow away from) objects with a negative charge. Since they’re all negative, electrons are always trying to push away from other electrons, spreading out wherever they can.
Advertisement
-
3
Understand voltage. Voltage measures the difference in electrical charge between two points. The greater the difference, the more energetically the two sides attract each other. Here’s an example with an everyday battery:
- Inside a battery, chemical reactions happen that produces a buildup of electrons. The electrons go to the negative end, while the positive end stays mostly empty. (These are called the negative and positive terminals.) The longer this goes on, the larger the voltage between the two ends.
- When you connect a wire between the negative and positive ends, the electrons at the negative end suddenly have somewhere to go. They shoot toward the positive end, creating a current. The larger the voltage, the more electrons move to the positive end each second.
-
4
Figure out resistance. Resistance is exactly what it sounds like. The more resistance something has, the harder it is for the electrons to push through. This slows the current, since fewer electrons can push through each second.
- A resistor is anything in the circuit that adds resistance. You can buy an actual “resistor” at an electronics store, but in a circuits problem it might represent a light bulb or anything else with resistance.
-
5
Memorize Ohm’s Law. There’s a very simple relationship between current, voltage, and resistance.[2]
Write this down or memorize it; you’ll use it often when solving circuit problems:- Current = voltage divided by resistance
- This is usually written: I = V / R
- Think about what happens when you increase V (voltage) or R (resistance). Does this match what you learned in the explanations above?
Advertisement
-
1
Understand a series circuit. A series circuit is easy to identify. It’s just one loop of wire, with everything arranged in a row. The current flows around the entire loop, going through each resistor or element in order.
- The current is always the same at any point along the circuit.[3]
- When calculating voltage, it doesn’t matter where the resistor is on the circuit. You can pick up the resistors and move them around, and you’ll still have the same voltage across each one.
- We’ll use an example circuit with three resistors in series: R1, R2, and R3. This is powered by a 12 volt battery. We’ll find the voltage across each one.
- The current is always the same at any point along the circuit.[3]
-
2
Calculate the total resistance. Add together all resistance values on the circuit. The answer is the total resistance of the series circuit.
- For example, the three resistors R1, R2, and R3 have resistances of 2 Ω (ohms), 3 Ω, and 5 Ω respectively. The total resistance is 2 + 3 + 5 = 10 ohms.
-
3
Find the current. Use Ohm’s Law to find the current of the entire circuit. Remember, the current is the same anywhere on a series circuit. Once we calculate the current this way, we can use it for all our calculations.
- Ohm’s Law says that the current I = V / R. The voltage across the whole circuit is 12 volts, and the total resistance is 10 ohms. The answer is I = 12 / 10 = 1.2 amperes.
-
4
Adjust Ohm’s Law to solve for voltage. With basic algebra, we can change Ohm’s Law to solve for voltage instead of current:[4]
- I = V / R
- IR = VR / R
- IR = V
- V = IR
-
5
Calculate the voltage across each resistor. We know the resistance, we know the current, and we have our equation. Plug in the numbers and solve. Here’s our example problem solved for all three resistors:
- Voltage across R1 = V1 = (1.2A)(2Ω) = 2.4 volts.
- Voltage across R2 = V2 = (1.2A)(3Ω) = 3.6 volts.
- Voltage across R3 = V3 = (1.2A)(5Ω) = 6.0 volts.
-
6
Check your answer. In a series circuit, the sum of all your answers must equal the total voltage.[5]
Add up every voltage you calculated and see if you get the voltage of the entire circuit. If you didn’t, go back and check for mistakes.- In our example, 2.4 + 3.6 + 6.0 = 12 volts, the voltage across the whole circuit.
- If your answer is slightly off (for instance, 11.97 instead of 12), you probably rounded a number at some point. Your answer is still correct.
- Remember, voltage measures the differences in charge, or numbers of electrons. Imagine counting the number of new electrons you see as you travel along the circuit. If you count them correctly, you’re going to end up with the total change in electrons from the beginning to the end.
Advertisement
-
1
Understand parallel circuits. Imagine a wire leaving one end of a battery, then splitting into two separate wires. These two wires run parallel to each other, then join up again before they reach the other end of the battery. If there’s a resistor on the left wire and a resistor on the right wire, those two resistors are connected “in parallel.”[6]
- You can have any number of wires in a parallel circuit. These instructions will still work for a circuit that splits into one hundred wires and comes back together.
-
2
Think about how the current flows. In a parallel circuit, the current flows across each path available to it. Current will flow through the wire on the left, cross the left resistor, and reach the other end. At the same time, current will flow through the wire on the right, cross the right resistor, and reach the end. No part of the current doubles back or flows through two parallel resistors.
-
3
Use the total voltage to find the voltage across each resistor. If you know the voltage across the whole circuit, the answer is surprisingly easy. Each parallel wire has the same voltage as the entire circuit.[7]
Let’s say a circuit with two parallel resistors is powered by a 6 volt battery. The voltage across the left resistor is 6 volts, and the voltage across the right resistor is 6 volts. It doesn’t even matter how much resistance there is. To understand why, think back to the series circuits described above:- Remember that adding voltage drops in a series circuit always results in the total voltage across the circuit.
- Think of each path the current takes as a series circuit. The same holds true for this: if you count up all the voltage drops, you’ll end up with the total voltage.
- Since the current through each of the two wires only passes through one resistor, the voltage across that resistor must equal the total voltage.
-
4
Calculate the total current of the circuit. If the problem doesn’t tell you what the total voltage of the circuit is, you’ll need to complete a few more steps. Start by finding the total current passing through the circuit. In a parallel circuit, the total current is equal to the sum of the current running through each parallel path.[9]
- In mathematical terms: Itotal = I1 + I2 + I3…
- If you’re having trouble understanding this, imagine a water pipe split into two paths. The total amount of water flow is just the amount of water flow in each pipe, added together.
-
5
Compute the total resistance of the circuit. Resistors are not as effective in a parallel circuit, because they only block the current going along one wire. In fact, the more wires there are, the easier it is for the current to find a way through. To find the total resistance, solve for Rtotal in this equation:[9]
- 1 / Rtotal = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
- For example, a circuit has a 2 ohm and a 4 ohm resistor in parallel. 1 / Rtotal = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)Rtotal → Rtotal = 1/(3/4) = 4/3 = ~1.33 ohms.
-
6
Find the voltage from your answers. Remember, once we find the total voltage of the circuit, we have found the voltage across any one of the parallel wires. Solve for the whole circuit using Ohm’s law.[10]
Here’s an example:- A circuit has 5 amperes of current running through it. The total resistance is 1.33 ohms.
- According to Ohm’s Law, I = V / R, therefore V = IR
- V = (5A)(1.33Ω) = 6.65 volts.
Advertisement
Add New Question
-
Question
What is the percentage of applied voltage that will be dropped across r3=70 if r1=80 and r2=50?
It would be 35%. The higher the resistance, the higher the voltage drop. The ratio of resistances here is 80:50:70. Solving for 70 ohms, we get 35%.
-
Question
What is the voltage of a 60 ohm resistor if the circuit voltage is 150 volts with two parallel 30 ohm resistors and one 60 ohm resister in the series?
Assuming you intend to ask what is the voltage drop across the 60 ohm resistor, the answer is 120v. The two parallel 30 ohm resistors have an equivalent resistance of 15 ohms. 1/(1/30 + 1/30) = 15. The total resistance appears as 75 ohms to the 150v source. Find the circuit current by I = E/R or I = 150/75 = 2 amps. Find the voltage drop for the 60 ohm resistor with E = I x R or E = 2 x 60 = 120V drop across the 60 Ohm resistor.
-
Question
What becomes the Voltage if we use 2 resistors of 4W in parallel?
As any other data is not provided, the voltage across two resistors of 4w in parallel is the same.
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
Video
-
If you have a complicated circuit that involves resistors in series and resistors in parallel, pick two nearby resistors. Find the total resistance across them using the rules for resistors in parallel or in series, as appropriate. Now you can treat them as a single resistor. Keep doing this until you have a simple circuit with resistors either in parallel or in series.[11]
-
The voltage across a resistor is often called a “voltage drop.”
-
Understand the terminology:
- Circuit – composed of elements (e.g. resistors, capacitors, and inductors) connected by wires and wherein current can pass through
- Resistors – elements that can reduce or resist current
- Current – flow of charge into wires; unit: Ampere, A
- Voltage – work done per unit charge; unit: Voltage, V
- Resistance – measurement of the opposition of an element to electric current; unit: Ohm, Ω
Advertisement
References
About This Article
Article SummaryX
To calculate voltage across a resistor in a series circuit, start by adding together all of the resistance values in the circuit. Then, divide the voltage across the circuit by the total resistance to find the current. Once you have the current, calculate voltage for the individual resistors by multiplying the current by the resistance. For example, in a series circuit with 3 resistors of 2, 3 and 5 Ohms, and a voltage of 12 volts, the current would be 12 divided by 10, or 1.2 amperes. For the 2 Ohm resistor, the voltage would be 1.2 times 2, or 2.4 volts. If you want to learn how to calculate voltage in a parallel circuit, keep reading the article!
Did this summary help you?
Thanks to all authors for creating a page that has been read 912,813 times.
Reader Success Stories
-
Mohd Rodzi Mohamad
Aug 26, 2016
“This article is very neatly and clearly explained with illustrations of pictures for better comprehension. Very…” more
Did this article help you?
На чтение 9 мин. Просмотров 42k. Опубликовано 17.05.2020
Резистор — элемент в электрической цепи, служащий для снижения напряжения на выходе. Его название происходит от лат. «resisto» — «сопротивляюсь». Из этой статьи вы узнаете, как с помощью резисторов понижается напряжение, об их характеристиках, а также о том, как произвести расчёт резистора, гасящего ток для понижения напряжения.
Что такое падение напряжения на резисторе
Электрический ток, проходя по цепи, испытывает сопротивление, которое может изменяться под воздействием разнообразных условий внешней среды (экстремально низкие температуры или нагрев) и может зависеть от характеристик конкретного проводника. Например, чем тоньше проводник или длиннее – тем оно выше.
На значение его величины влияют следующие факторы:
- сила тока;
- длина проводящих частей;
- напряжение;
- материал проводниковых элементов;
- нагрев (температура);
- площадь поперечного сечения.
Резисторы можно разделить на постоянные, переменные и подстроечные. Главное их отличие друг от друга — возможность изменения показателя сопротивления. Чаще всего встречаются постоянные резисторы – данный показатель в них нельзя изменить, поэтому они и получили такое название. Переменные отличаются тем, что величину сопротивления в них можно настраивать. В подстроечном резисторе её также можно изменять, но отличие данной разновидности в том, что он не рассчитан на частое изменение параметра. Подстроечные резисторы выполняются в более компактном корпусе по сравнению с переменными.
Чтобы вычислить падение напряжения на резисторе, нужно помнить, что снижение нагрузки, приложенной ко всей цепи (то есть, напряжения, подключённого к контуру) может быть получено как для всего контура, так и для любого элемента цепи. Напряжение понижается за счёт сопротивления, которым обладают проводники.
Падение напряжения на резисторе зависит от силы проходящего тока и характеристик проводников. Температура и показатели тока также имеют значение. Например, напряжение, измеренное вольтметром на лампочке, подключённой к сети 220 В, будет немного ниже за счёт сопротивления, которым обладает лампочка.
Источники питания имеют разную величину напряжения. Это значение может превышать то, которое бывает необходимо на выходе. Чтобы нагрузка, которую требуется запитать, не сгорела, часто возникает необходимость в понижении вольтажа, в том числе с помощью резисторов.
Сравнительная таблица напряжений
| Источник питания | Напряжение |
| NiCd аккумулятор | 1,2 В |
| Литий-железо-фосфатный аккумулятор | 3,3 В |
| Батарея типа «Крона» | 9 В |
| Автомобильный аккумулятор | 12 В |
| Аккумулятор для грузовых автомобилей | 24 В |
В этом случае резистор должен уменьшить протекающий по цепи ток. При этом ток не превращается в тепло, происходит именно его ограничение. То есть при включении резистора в цепь ток упадёт – в этом и состоит работа резистора, при совершении которой элемент нагревается.
В общем случае падения напряжения можно рассчитать, используя простую формулу, связывающее показатели между собой.
Но в ряде случаев, например, при параллельном подключении сопротивлений, посчитать необходимую величину уже сложнее. В этом случае по специальной формуле потребуется привести сопротивление параллельных веток к одному числу:
R = R1*R2 / (R1+R2)
При необходимости также учитываются другие сопротивления, суммирующиеся с этим значением (например, сопротивление провода и источника питания).
Закон Ома для электрической цепи
В основе расчёта входного и выходного напряжения цепи лежит закон Ома, знакомый ещё со школы по курсу физики. Базовая формула расчёта напряжения на участке цепи выглядит так:
Определить напряжение в цепи переменного тока можно по следующей формуле:
U=I/ Z, где
в этой формуле Z означает сопротивление (Ом), которое было получено на протяжении всей цепи.
В ряде случаев показатели не могут быть рассчитаны по этим фармулам напрямую.
- В случаях нахождения проводников или диэлектриков под воздействием высокого напряжения.
- В случаях быстро изменяющихся электромагнитных полей при прохождении токов высокой частоты. В этом случае требуется учитывать также инерцию переносящих заряд частиц.
- В условиях возникновении свойств сверхпроводимости, если цепи работают при экстремально низких температурах.
- При нагреве проводника протекающим по нему током.
- Для светодиодов. Зависимость между током и падением напряжения в этом случае нелинейная.
- Для процессов в устройствах на основе полупроводников.
В зависимости от того, как элементы включены в цепь — последовательно или параллельно — общее сопротивление рассчитывают по-разному.
Расчёт при последовательном подключении
При последовательном соединении элементы идут друг за другом, и выход предыдущего соединяется с входом последующего. Общее сопротивление в этом случае можно посчитать по формуле:
R = R1 + R2 + … +Rn, где
R1…Rn – сопротивления n-элементов (Ом).
Расчёт при параллельном подключении
При параллельном соединении оба элемента цепи включаются параллельно друг другу. Сопротивление в этом случае получают через дробь, формула для его расчёта выглядит так:
1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn, где
R1 … Rn – сопротивления n-элементов (Ом).
Внимание! При разработке схем устройств обычно используются комбинированные соединения. Для расчёта сопротивления схема упрощается, и общее сопротивление сперва определяется для участков с параллельным соединением, а потом суммируется как для цепи с последовательными соединениями элементов.
Для упрощения и ускорения расчётов можно это сделать онлайн.
Единица измерения сопротивления резистора
В Международной системе единиц (СИ) сопротивление измеряется в омах – единице измерения, названной так в честь физика Георга Ома, который также открыл знаменитый закон для электрической цепи. Международное обозначение выглядит так: Ω. Физический смысл этой единицы заключается в следующем:
Сопротивление проводника равно 1 Ом при силе тока, равной 1 А, и напряжении на концах проводников, равном 1 В.
Оно может быть измерено с помощью прибора, называющегося омметр.
Для справки. В системе СГС сопротивление не имеет определённого названия, но в её расширениях используются статом (1 statΩ; рассчитываетсся как ток 1 статампер разделить на напряжение 1 статвольт) и абом (1 abΩ = 1*10-9 Ом, наноом; его расчёт — ток 1 абампер разделить на напряжение величиной 1 абвольт). Размерность этой величины в СГСЭ и гауссовой системе равна TL−1, в СГСМ — LT−1. Обратная величина — электропроводность, её единица измерения — сименс (См), статсименс или абсименс для разных систем соотвественно.
Существует большое разнообразие резисторов с широкой линейкой стандартных величин сопротивления. Рассмотрим соотношение этих номиналов и различные приставки, использующиеся для их обозначения.
Приставка кило- (килоом):
1 КОм равен 1000 Ом
Приставка мега- (мегаом):
1 МОм соответствует 1000 КОм или 1 000 000 Ом
Часто показатели резисторов наносятся непосредственно на их корпус. Это очень удобно. Рассмотрим обозначение их номиналов более подробно.
Номинал резистора — это то же самое, что его сопротивление. Раньше резисторы были достаточно крупными, поэтому все значения прописывались целиком на их корпусах с использованием обычных букв. Помимо сопротивления на резисторе могли указать ещё и класс точности или мощность рассеивания.
Сопротивление – основная характеристика резистора. О том, что оно из себя представляет и как рассчитывается, было рассказано выше, поэтому сейчас подробнее остановимся на особенностях их обозначений.
Для простановки значения, не привышающего 1КОм после цифры, обозначающей величину сопротивления, ставится R (или величина указывается совсем без буквы). На резисторах, выпускавшихся давно, можно встретить слово Ом. Позже принятая маркировка изменилась, теперь она используется в формате:
целая величина — R — дробный остаток
Примеры обозначений:
300 = 300 Ом
200 R = 200 Ом
Современные обозначения выглядят так:
4R02 = 4,02 Ом
2R2 = 2,2 Ом
Если значение меньше 1 ома, то ноль в начале обозначения опускают:
0R5 = R5 = 0,5 Ом
Если сопротивление больше тысячи ом, то применяются специальные приставки (мега-, кило-) для упрощения написания. Очень большие значения этой величины почти не встречаются, поэтому необходимость в префиксах Тера- и Гига- возникает крайне редко. Примеры обозначений:
K200 = 200 Ом
2К0 = 2 КОм = 2000 Ом
M200 = 0,2 МОм = 200 KОм = 100 000 Ом
3М0 = 3 МОм = 3 000 КОм = 3 000 000 Ом
Дополнительно можно рассмотреть следующую характеристику — удельное сопротивление.
Бывает, что возникает необходимость также рассчитать удельное сопротивление. Оно измеряется величиной Ом*м.
Для однородного проводника вычисляемое удельное сопротивление находится так:
R = (ρ*l) / S, где
l — длина отрезка проводника (м),
S — площадь сечения проводникового элемента (м2)
Подробнее о буквенной маркировке резисторов читайте здесь.
Характеристика мощности резистора
Мощность электрического тока на участке цепи можно узнать через произведение силы тока для него и напряжения на данном участке. Формула имеет следующий вид:
P= I * U (произведение силы тока и напряжения), где
P — значение мощности (Вт).
Резистор совершает работу по снижению силы тока, при этом он выделяет тепло в окружающее пространство. Но если работа по ограничению тока очень велика и тепло вырабатывается слишком быстро, то он перегреется и может сгореть, так как не будет успевать его рассеивать. Следует учитывать этот момент, подбирая мощность резистора
Важно! Мощность резистора — это очень важный параметр, который обязательно нужно учитывать при разработке электрических схем устройств Мощность резистора характеризуется максимальной величиной силы тока, которую он может выдерживать без перегрева и не выходя из строя.
Расчет мощности резистора
Определим мощность резистора на примере схемы с включённой нагрузкой. Например, мы имеем ток, равный 0,4А, а падение напряжения на резисторе составляет 5В. Значит, расчёт будет выглядеть следующим образом:
P = I * V;
0,4А * 5В = 2Вт.
Следовательно, здесь потребуется резистор, мощность которого не ниже двух ватт. Лучше, если эта характеристика будет чуть выше, чтобы резистор не перегревался и не вышел из строя.
Как понизить напряжение с помощью резистора
Чтобы нагрузка, которую требуется запитать, не сгорела, часто возникает необходимость снизить входное напряжение. Проще всего этого можно добиться, используя схему с двумя резисторами, более известную как делитель напряжения. Классическая схема выглядит так:
В этом случае напряжение подаётся на два резистора с использованием параллельного подключени, а на выходе его получают с одного. Подбор номиналов резисторов осуществляют по формуле так, чтобы напряжение, снимаемое на выходе, составляло какую-то часть от подаваемого. Расчет резистора для понижения напряжения можно воспользовавшись формулой, основанной на законе Ома:
Uвых= (Uвх*R2)/(R1+R2), где
Uвх – напряжение на входе, В;
Uвых – напряжение на выходе, В
R1 – показатель сопр. 1-ого резистора (Ом)
R2 – показатель сопр. 2-ого элемента, (Ом)
Подбор резистора для понижения напряжения
Для подбора нужного сопротивления резистора можно воспользоваться готовыми онлайн-калькуляторами или программами для моделирования работы электронных схем. Симуляторы электрических цепей способны не только рассчитать напряжение на выходе в зависимости от сопротивления элементов и способа их подключения, но и обладают функционалом, позволяющим визуализировать то, как падает ток и напряжение на резисторе. Например, приложение EveryCircuit позволяет изменять в схеме параметры элементов, выбирать скорость симуляции, получать данные в различных точках. При этом можно наблюдать за динамикой изменения значений, используя для ввода входных параметров вращающийся лимб в нижнем правом углу.
Существует ещё ряд бесплатных программ для эмуляции, позволяющие выполнить, в том числе, расчёт резистора при понижении напряжения, например:
- EasyEDA;
- Circuit Sims;
- DcAcLab;
и другие.
В статье мы ознакомились с понятием сопротивления, узнали о его единицах измерения, о маркировке резисторов, о программах эмулирующих работу цепи и облегчающих подбор нужного сопротивления, а также рассмотрели примеры расчёта падения напряжения на резисторе.
В этой статье обсуждалось, как легко найти напряжение на резисторе, например, в последовательной комбинации, параллельной комбинации и других комбинациях цепей.
Напряжение на любом резисторе можно определить:
- Различные законы или правила цепи, такие как закон Кирхгофа, правило деления тока или деления напряжения.
- Эквивалентное сопротивление требуемой части схемы.
- Путем определения характеристик или функций всей цепи или ее части.
Как найти напряжение на последовательном резисторе ?
Цепь последовательного резистора имеет только один путь или ветвь для протекания токов цепи. Все резисторы подключены к одному пути или ветви схемы в этом типе соединения схемы.
Падение напряжения на любом последовательное сочетание сопротивлений может варьироваться в зависимости от общего или отдельного номинала резистора.
Предполагая, что к последовательной комбинации подключено более одного резистора, вся комбинация сопротивлений может быть заменена одним резистором эквивалентного сопротивления. Предположим, резистор в последовательная схема имеет одинаковые значения. В этом случае падение напряжения (или падение электрического потенциала) на каждом резисторе можно определить, поскольку ток, протекающий через каждый резистор в цепи, одинаков.
Общее падение напряжения в любой цепи последовательного резистора равно сумме падений напряжения или потенциала на каждом отдельном резисторе в комбинации последовательных цепей.
В каком типе комбинации резисторов общее напряжение цепи делится между различными резисторами последовательная схема комбинация. Величина напряжения на каждом резисторе зависит от значения сопротивления соответствующего резистора, чтобы найти величину тока, протекающего через резистор.
Предположим, что имеется несколько резисторов, соединенных последовательно, и V1, V2, V3 … Вn человек падение напряжения на каждом резисторе в последовательной цепи комбинации, то общее падение напряжения в последовательной цепи можно обозначить как
В = В1 +V2 +V3 . . . +Вn
Чтобы определить общее или общее эквивалентное сопротивление последовательной комбинации n резисторов, используйте формулу:
Re = R1+ R2 + R3……+Рn
Где Re – эквивалентное или общее сопротивление комбинации последовательных сопротивлений
R1, R2, R3. . . . .Рn сопротивление отдельных резисторов, включенных в последовательную цепь из n резисторов.
Как найти напряжение на резисторе параллельно ?
Любая цепь может быть образована последовательно или параллельно комбинацией последовательного и параллельная цепь дизайн.
Компания падение напряжения (или электрического потенциала падение) на параллельном резисторе можно легко определить или рассчитать по формуле учитывая характеристики параллельной цепи сопротивления, поскольку падение напряжения или падение электрического потенциала на каждом пути или ветви в параллельной комбинации одинаково.
Ток, протекающий через каждую ветвь в комбинации параллельных цепей, можно определить по общему сопротивлению на пути или ветви цепи. Общий ток в цепи равен сумме мгновенных токов, протекающих через отдельные ветви в комбинации параллельных цепей. Если к параллельной цепи подключено более одного резистора, то эти резисторы можно заменить только одним резистором эквивалентной величины.
Цепь называется комбинацией параллельных цепей резистора, когда несколько сопротивлений соединяют два узла цепи, обеспечивая несколько путей для протекания тока.
Ток через каждое сопротивление также можно определить по формуле текущее правило делителя поскольку ток во всей цепи разделяется на все ветви в любой параллельной цепи резистора. Общая мощность, рассеиваемая в параллельной комбинации, пропорциональна сумме отдельных мгновенных мощностей, рассеиваемых любым регистром в параллельной комбинации цепей.
Как известно, общее напряжение в комбинации параллельных цепей сопротивления имеет ту же величину, что и постоянное падение электрического потенциала на каждом пути или ветви параллельной цепи сопротивления.
Предположим, что если имеется несколько ветвей в параллельном соединении сопротивлений, то V1, V2, V3, … являются индивидуальным падением напряжения на общем сопротивлении каждой ветви в параллельном соединении.
Затем V1 + V2…. = Вн
Например, предположим, что более одного резистора соединены параллельно. Значения сопротивления могут быть одинаковыми или разными в любом параллельная цепь комбинация. Предположим, что два резистора одинакового сопротивления соединены параллельно друг с другом. В этом случае токи, протекающие через них, будут одинаковыми по величине и с эквивалентным сопротивлением и правилом деления тока. Применив закон Ома, мы можем получить напряжение на каждом сопротивлении параллельно.
Предположим, что два резистора R1 и R2 имеют разные сопротивления, соединенные параллельно. Ток, протекающий через каждое сопротивление, может быть независим друг от друга.
После расчета тока через каждую ветвь по правилу деления тока и нахождения значения эквивалентного сопротивления всей цепи можно рассчитать с помощью закона Ома, можно определить напряжение на каждом сопротивлении.
Уравнение эквивалентного сопротивления в параллельная комбинация с резистором:
1 / Рe = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …+1/рn
Где Re Эквивалент сопротивление параллели Комбинация контуров.
R1, R2, R3… Различные резисторы, соединенные параллельно.
Когда два параллельно соединенных резистора (R) имеют одинаковое значение, эквивалентное сопротивление обоих резисторов составляет половину сопротивления одного резистора (R).
Как найти напряжение на резисторе в цепи RL?
Цепь RL содержит по крайней мере один резистор и катушку индуктивности в схеме параллельно или комбинация серий.
Падение напряжения на резисторе в цепи RL можно получить (или определить), применив закон Кирхгофа. Генерируется дифференциальное уравнение первого порядка, состоящее из падения напряжения на катушке индуктивности и резисторе.
Для любой RL-цепи падение напряжения на резисторе можно определить по протекающему через него току вместе с известным номиналом резистора с помощью закона Ома.
Для цепи серии RL
Vr = R/Rs + Ir
Для параллельной цепи RL
Ir = Vr (R/Rs)
Как найти максимальное напряжение на резисторе?
Каждый резистор имеет максимальную номинальную мощность, что означает, что это максимальная мощность, которую можно передать конкретному резистору без его повреждения.
Из текущего соотношения мощностей P = I2R, где R в этом случае считается постоянным), и путем обеспечения максимальной мощности резистора с учетом максимальной номинальной мощности этого конкретного резистора можно измерить максимальное напряжение на резисторе.
Как найти напряжение на резисторе в комбинированной цепи?
Комбинированная схема представляет собой комбинацию или смесь как последовательных, так и параллельных цепей вместе.
- Анализ комбинированной цепи возможен путем разрыва возможной комбинации параллельной и последовательной цепей.
- И после разбивки всей комбинации на разные части анализ или эквивалент этих конкретных частей можно рассчитать отдельно.
- Затем можно рассчитать общий эквивалент всей комбинации цепей после объединения эквивалентов всех частей (которые рассчитывались отдельно).
- Применяя закон Ома, закон Кирхгофа, можно определить падение напряжения на любом компоненте цепи.
Как найти среднеквадратичное напряжение на резисторе?
Среднеквадратичное значение напряжения означает среднеквадратичное напряжение Цепь переменного тока, где среднеквадратичное значение обозначает эквивалентную рассеиваемую мощность цепи постоянного тока.
В одном из AC цепи, среднеквадратичное напряжение может быть рассчитано по размаху напряжения цепи переменного тока. Закон Ома, закон Кирхгофа и другие законы цепи могут быть применены к цепи переменного тока для расчета мгновенного напряжения или тока через резистор.
Пусть Vr — мгновенное напряжение на резисторе, тогда Vr = Vp sin ωt.
Ir — мгновенный ток через резистор, тогда Ir = Vr/R = Vr / Sin ωt
Таким образом, напряжение на резисторе можно определить как Vr = Ir sin ωt.
Как найти напряжение на нагрузочном резисторе?
Нагрузочный резистор представляет собой пассивный элемент схемы с двумя выводами, которые имеют некоторое значение сопротивления.
Падение напряжения на сопротивлении нагрузки можно определить, определив комбинацию цепей и применив требуемые законы цепи, такие как закон Ома, закон Кирхгофа и т. д. При необходимости эквивалентную цепь можно создать с помощью простых расчетов.
Как рассчитать падение напряжения на резисторах?
На чтение 3 мин Просмотров 12.4к. Опубликовано 15.12.2020 Обновлено 16.12.2020
Простая электрическая цепь состоит из источника питания, проводников и сопротивлений. На практике же электроцепи редко бывают простыми и включают в себя несколько различных ответвлений и повторных соединений.
В больших масштабах в роли сопротивлений может выступать бытовая техника, осветительные приборы и другие потребители. Давайте разберемся, что происходит с током и напряжением на каждом таком потребителе или резисторе с точки зрения электротехники.
Содержание
- Основы электротехники
- Два типа схем в электротехнике
- Последовательная цепь
- Параллельная цепь
- Падение напряжения в последовательной цепи
- Падение напряжения в параллельной цепи
Основы электротехники
Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление. Это может относиться к цепи в целом, участку цепи или к конкретному резистору. Самая распространенная форма этого закона записывается:
U=IR
Два типа схем в электротехнике
Последовательная цепь
Здесь ток протекает по одному проводнику. Независимо от того, какие сопротивления встречаются на его пути, просто суммируйте их, чтобы получить общее сопротивление цепи в целом:
Rо = R1 + R2 + … + RN (последовательная цепь)
Параллельная цепь
В этом случае проводник разветвляется на два или более других проводника, на каждом из которых имеется своё сопротивление. В этом случае полное сопротивление определяется как:
1/Rо = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/R N (параллельная цепь)
Если взглянуть на эту формулу, можно сделать вывод, что добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. Согласно закону Ома это фактически увеличивает ток!
Если это кажется нелогичным, представьте себе поток автомобилей, которые выезжают с парковки через один шлагбаум и тот же самый поток который выезжает со стоянки, которая имеет несколько выездов. Несколько выездов явно увеличит поток покидающих стоянку машин.
Падение напряжения в последовательной цепи
Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, выполните следующие действия:
- Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
- Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, поскольку в цепи только один проводник.
- Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.
Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?
- Сначала рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
- Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
- Теперь используем ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R1, R2 и R3 равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.
Падение напряжения в параллельной цепи
Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом и R3 = 6 Ом, как и в предыдущей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?
В этом случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе одинаково. Это означает, что падение напряжения на каждом из них — это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, или 24 В / 3 = 8 В.
Применяя эти несложные правила вы сможете рассчитать падение напряжения даже в сложной цепи, достаточно лишь разделить её на простые участки.
Савельев Николай
Инженер по телевизионному оборудованию Электрика и электроника, это не только моё хобби, но и работа
