Как определить сопротивление лампы


Сопротивление ламп накаливания на 220 вольт. Схема диммера лампы накаливания. Онлайн калькуляторы для определения номинала резисторов по цветовой маркировке

Cтраница 1

Сопротивления лампочек, рассчитанных на работу при одном и том же напряжении, обратно пропорциональны их мощности.  

Сопротивление лампочек накаливания зависит от напряжения моста. Соотношение между элементами моста подобрано таким образом, что при некотором изменении напряжения на его входе напряжение на выходе практически остается постоянным.  

Напряжение, ток и сопротивление. Как упоминалось ранее, число электронов, находящихся в движении в цепи, называется током, и оно измеряется в амперах. «Напряжение», толкающее электроны вдоль, называется напряжением и измеряется в вольтах. Если вы живете в Объединенной Государства, источники питания в стене вашего дома или квартиры доставляют по 120 вольт каждый.

Если вы знаете задействованные усилители и вольт, вы можете определить количество потребляемой электроэнергии, которую мы обычно измеряем в ватт-часах или киловатт-часах. Представьте, что вы вставляете обогреватель в стенную розетку. Вы измеряете количество тока, протекающего от настенной розетки, до нагревателя, и оно достигает 10 ампер. Если вы умножаете напряжение на усилители, вы получаете мощность. Это справедливо для любого электроприбора. Если вы подключите свет, и он набирает половину усилителя, это 60-ваттная лампочка.

Сопротивление R лампочки меняется при нагревании от 30 до 300 Ом. На сколько меняется при этом разность потенциалов U на лампочке, если подвижный контакт с стоит на середине потенциометра. На сколько меняется при этом мощность Р, потребляемая лампочкой.  

Найдите сопротивление лампочки для карманного фонаря, используя данные, написанные на ее Цоколе.  

Примеры из практики измерения сопротивления изделий

Позвольте сказать, что вы включите обогреватель, а затем посмотрите на измеритель мощности снаружи. Цель измерителя - измерить количество электричества, поступающего в ваш дом, чтобы энергетическая компания могла выставить вам счет. Предположим, что мы знаем, что маловероятно, что ничего больше в доме не происходит, поэтому измеритель измеряет только электричество, используемое космическим обогревателем.

Ваш космический обогреватель использует 2 киловатт. Если вы оставите обогреватель в течение одного часа, вы будете использовать 2 киловатт-часа электроэнергии. Если ваша энергетическая компания взимает с вас 10 центов за киловатт-час, тогда энергетическая компания взимает с вас 12 центов за каждый час, когда вы оставляете свой обогреватель.

Задача 15.1. При температуре 20 С сопротивление лампочки с вольфрамовой нитью равно 2 ом, в накаленном состоянии - 16 6 ом.  

Если и: м1 [) игь сопротивление лампочки в холодном состоянии и включить ее затем в цепь постоянного тока, то приборы оiметят отклонение от закона Ома и притом тем большее, чем больше сила тока. Затруднение в доказательстве справедтивоетн закона Ома отпадает, е ш учесть зависимость сопротивления от температуры R R0 (l a /), где температурный коэффициент а для одних веществ положителен, дтя других - отрицателен.  

Цвет свечения лампочек

Теперь добавим еще один фактор к току и напряжению: сопротивление, которое измеряется в омах. Мы можем расширить аналогию, чтобы понять сопротивление. Напряжение эквивалентно давлению воды, ток эквивалентен скорости потока и сопротивление подобно размеру трубы.

Базовое уравнение электротехники, называемое законом Ома, объясняет, как соотносятся три члена. Ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Если вы увеличиваете давление в баке, из шланга выходит больше воды, верно? То же самое относится к электрической системе: увеличение напряжения приведет к большему току. Теперь скажите, что вы увеличиваете диаметр шланга и всех фитингов резервуара. Эта регулировка также приведет к выходу большего количества воды из шланга. Это похоже на снижение сопротивления в электрической системе, что увеличивает ток.

При увеличении выходного напряжения возбудителя в силу каких-либо причин возрастает ток в цепи отрицательной обратной связи, что приводит к возрастанию сопротивления лампочки, повышению падения напряжения на ней, а соответственно и увеличению отрицательной обратной связи. В результате выходное напряжение остается неизменным.  

Когда вы смотрите на обычную лампу накаливания, вы можете увидеть эту водную аналогию в действии. Нить лампочки - чрезвычайно тонкая проволока. Эта тонкая проволока противостоит потоку электронов. Вы можете рассчитать сопротивление провода с уравнением сопротивления.

UPD: Сопротивление нити накаливания люминесцентных ламп

Предположим, у вас есть лампочка мощностью 120 Вт, подключенная к розетке. Напряжение составляет 120 вольт, а лампа мощностью 120 ватт имеет 1 ампер, проходящий через нее. Вы можете рассчитать сопротивление нити, переставив уравнение. Таким образом, сопротивление составляет 120 Ом.

Мощность вьтстгочастотя кеяе-баний, подлежащая измерению, подводится к лампочке накаливания (или группе лампочек), причем обращается внимание на согласование сопротивления лампочек с волновым сопротивлением фидера, подводящего энергию высокой частоты (см. Согласованная нагрузка), так как в противном случае отражение части высокочастотной энергии от нагрузки не даст возможности произвести точное измерение. Свет, излучаемый лампочкой (или лампочками), падает на фотоэлемент, в результате чего стрелка электроизмерительного прибора постоянного тока магнитноэлектриче-ской системы в цепи фотоэлемента отклоняется. Отклонение стрелки будет зависеть от мощности, нагревающей нить лампочки, и прибор может быть отградуирован непосредственно в единицах мощности.  

Помимо этих основных электрических концепций существует практическое различие между двумя разновидностями тока. Некоторое течение является прямым, а некоторый ток чередуется - и это очень важное различие. Просто подключите положительный вывод аккумулятора с одним электрическим контактом вашей лампочки и отрицательной клеммой с другим электрическим контактом лампы. У многих ламп есть один электрический контакт с резьбой винта на нем, а другой контакт - круглой точкой на конце основания. У других лампочек будут металлические торцы.

Это, как известно, трудно получить хороший электрический контакт на батареях и лампах при пайке провода. Весенние контакты в фонариках работают намного лучше. Важно выбрать лампочку, которая соответствует тому, что может разрядить батарея. Если аккумулятор имеет слишком низкое напряжение, ток, протекающий через лампочку, будет небольшим, и лампа накаливания не станет достаточно горячей, чтобы заметно светиться Если батарея имеет слишком высокое напряжение, будет протекать столько тока, что нить накапливается и испаряется.

Мощность высокочастотных колебаний, подлежащая изменению, подводится к лампочке накаливания (или группе лампочек), причем обращается внимание на согласование сопротивления лампочек с волновым сопротивлением подводящего фидера. Свет от лампочки падает на фотоэлемент, в результате чего стрелка электроизмерительного прибора в цепи фотоэлемента отклоняется. Прибор может быть отградуирован непосредственно в единицах мощности.  

Стандартные лампы предназначены для работы с напряжением около 120 В, что является необычным диапазоном для батарей. Обычные лампочки накаливания предназначены для работы с около 3 В, которые легко получить с помощью двух батарей в серии. Лампочки из автомобилей обычно предназначены для работы с примерно 12 В, выходом автомобильной батареи или восьми стандартных батарейных ячеек.

Вы могли бы подумать, что использование более низкого напряжения лишь слегка ослабит свет, но на самом деле эффект гораздо более суровый. Во-первых, мощность нагрева в лампе идет как квадрат напряжения, по крайней мере, до тех пор, пока напряжение не станет достаточно большим, чтобы лампа нагрелась и увеличила ее сопротивление. Во-вторых, количество видимого света, создаваемого в колбе, практически равно нулю, пока температура нити не приблизится к стандартной рабочей температуре. Таким образом, и

Как измерить сопротивление с помощью мультиметра »Электроника

Знать, как измерить сопротивление с помощью мультиметра, легко - здесь мы приводим некоторые инструкции по измерению сопротивления с помощью мультиметра, а также даем несколько советов и подсказок.


Учебное пособие по мультиметру Включает:
Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей


Одно из важных измерений, которое можно выполнить с помощью мультиметра, - это измерение сопротивления.Это может быть сделано не только для проверки точности резистора или проверки его правильности, но измерения сопротивления могут потребоваться и во многих других сценариях.

Это может быть измерение сопротивления неизвестного проводника или проверка на короткое замыкание и разрыв цепи.

На самом деле есть много случаев, когда измерение сопротивления представляет большой интерес и важность. Во всех этих случаях мультиметр является идеальным тестовым оборудованием для измерения сопротивления

.

Основы измерения сопротивления

При измерении сопротивления все musltimeters используют один и тот же принцип, будь то аналоговые мультиметры или цифровые мультиметры.Фактически, другие виды испытательного оборудования, которое измеряет сопротивление, также используют тот же основной принцип.

Основная идея заключается в том, что мультиметр подает напряжение на два щупа, и это вызывает протекание тока в элементе, для которого измеряется сопротивление. Измеряя сопротивление, можно определить сопротивление между двумя щупами мультиметра или другого измерительного оборудования.

Как измерить сопротивление аналоговым мультиметром

Аналоговые мультиметры хороши при измерении сопротивления, хотя следует отметить несколько моментов в том, как это делается.

Прежде всего следует отметить, что сам счетчик реагирует на ток, протекающий через тестируемый компонент. Высокое сопротивление соответствует низкому току, и стрелка измерителя устанавливается на левой стороне шкалы, а низкое сопротивление соответствует более высокому току, и стрелка измерителя отклоняется сильнее, поэтому она появляется на правой стороне шкалы как показано ниже.

Также можно заметить, что калибровки становятся намного ближе друг к другу по мере увеличения сопротивления, т.е.е. на левой стороне циферблата.

Калибровка циферблата аналогового мультиметра

Другой аспект использования аналогового мультиметра для измерения сопротивления состоит в том, что перед выполнением измерения его необходимо обнулить. Это делается путем соединения двух щупов вместе, чтобы возникло короткое замыкание, а затем с помощью «нулевого» регулятора, чтобы получить полное отклонение шкалы на измерителе, то есть нулевое сопротивление.

Каждый раз, когда изменяется диапазон, измеритель необходимо обнулять, поскольку положение может меняться от одного диапазона к другому.Измеритель необходимо обнулить, потому что отклонение полной шкалы будет меняться в зависимости от таких аспектов, как состояние батареи.

Для измерения сопротивления аналоговым мультиметром необходимо выполнить несколько простых шагов:

  1. Выберите элемент для измерения: это может быть что угодно, где необходимо измерить сопротивление, и оценить, какое сопротивление может быть.
  2. Вставьте щупы в требуемые гнезда. Часто мультиметр имеет несколько гнезд для контрольных щупов.Вставьте их или проверьте, что они уже установлены в правильные гнезда. Обычно они могут быть помечены как COM для общего, а другие, где виден знак ома. Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.
  3. Выберите требуемый диапазон Требуется включить аналоговый мультиметр и выбрать требуемый диапазон. Выбранный диапазон должен быть таким, чтобы можно было получить наилучшее показание. Обычно на переключателе функций мультиметра указывается максимальное значение сопротивления. Выберите тот, при котором расчетное значение сопротивления будет ниже, но близко к максимуму диапазона.Таким образом можно сделать наиболее точное измерение сопротивления.
  4. Обнулить счетчик: необходимо обнулить счетчик. Для этого необходимо плотно соединить два щупа вместе, чтобы произошло короткое замыкание, а затем отрегулировать нулевое значение так, чтобы получить показание нулевого сопротивления (отклонение полной шкалы). Этот процесс необходимо повторить, если диапазон изменен.
  5. Проведите измерение Когда мультиметр будет готов к измерению, датчики могут быть применены к объекту, который необходимо измерить.При необходимости диапазон можно отрегулировать.
  6. Выключите мультиметр. После измерения сопротивления целесообразно повернуть функциональный переключатель в положение высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа считывания, то не будет причинен ущерб, если он будет использован случайно без выбора правильного диапазона и функции.

Аналоговые мультиметры - идеальное тестовое оборудование для измерения сопротивления. Они относительно дешевы и предлагают достаточно хороший уровень точности и общих характеристик.Обычно они обеспечивают уровень точности, более чем достаточный для большинства работ.

Как измерить сопротивление цифровым мультиметром, DMM

Измерение сопротивления с помощью цифрового мультиметра проще и быстрее, чем измерение сопротивления с помощью аналогового мультиметра, поскольку нет необходимости обнулять счетчик. Поскольку цифровой мультиметр дает прямое показание измерения сопротивления, аналогового мультиметра также нет эквивалента обратному показанию.

Для измерения сопротивления цифровым мультиметром необходимо выполнить несколько простых шагов:

  1. Выберите элемент для измерения: это может быть что угодно, где необходимо измерить сопротивление, и оценить, какое сопротивление может быть.
  2. Вставьте щупы в требуемые гнезда. Часто цифровой мультиметр имеет несколько гнезд для контрольных щупов. Вставьте их или проверьте, что они уже установлены в правильные гнезда. Обычно они могут быть помечены как COM для общего, а другие, где виден знак ома.Обычно он совмещен с гнездом для измерения напряжения.
  3. Включите мультиметр
  4. Выберите требуемый диапазон Требуется включить цифровой мультиметр и выбрать требуемый диапазон. Выбранный диапазон должен быть таким, чтобы можно было получить наилучшее показание. Обычно на переключателе функций мультиметра указывается максимальное значение сопротивления. Выберите тот, при котором расчетное значение сопротивления будет ниже, но близко к максимуму диапазона. Таким образом можно сделать наиболее точное измерение сопротивления.
  5. Проведите измерение Когда мультиметр будет готов к измерению, датчики могут быть применены к объекту, который необходимо измерить. При необходимости диапазон можно отрегулировать.
  6. Выключение мультиметра После измерения сопротивления мультиметр можно выключить для сохранения батарей. Также целесообразно установить функциональный переключатель в диапазон высокого напряжения. Таким образом, если мультиметр снова используется для другого типа считывания, то не будет причинен ущерб, если он будет использован случайно без выбора правильного диапазона и функции.
Цифровые мультиметры

- идеальное испытательное оборудование для измерения сопротивления. Они относительно дешевы, отличаются высокой точностью и общими характеристиками.

Общие меры предосторожности при измерении сопротивления

Как и при любом другом измерении, при измерении сопротивления следует соблюдать некоторые меры предосторожности. Таким образом можно предотвратить повреждение мультиметра и сделать более точные измерения.

  • Измерьте сопротивление, когда компоненты не подключены в цепь: Всегда рекомендуется , а не для измерения сопротивления элемента, находящегося в цепи.Всегда лучше проводить измерение компонента самостоятельно, вне схемы. Если измерение выполняется внутри схемы, все остальные компоненты вокруг него будут иметь значение. Любые другие пути, по которым будет проходить ток, будут влиять на показания, делая их в некоторой степени неточными.
  • Не забудьте убедиться, что на тестируемую цепь не подается питание. В некоторых случаях необходимо фактически измерить значения сопротивления в цепи. При этом очень важно убедиться, что не подключен к цепи питания .Любой ток, протекающий в цепи, не только приведет к недействительности любых показаний, но и при достаточно высоком напряжении возникший ток может повредить мультиметр.
  • Убедитесь, что конденсаторы в проверяемой цепи разряжены. Опять же, при измерении значений сопротивления в цепи необходимо убедиться, что все конденсаторы в цепи разряжены. Любой ток, протекающий в результате них, приведет к изменению показаний счетчика. Также любые разряженные конденсаторы в цепи могут заряжаться под действием тока мультиметра, и в результате может потребоваться некоторое время для стабилизации показаний.
  • Помните, что диоды в цепи будут давать разные показания в любом направлении. При измерении сопротивления в цепи, которая включает диоды, измеренное значение будет другим, если соединения поменять местами. Это потому, что диоды проводят только в одном направлении.
  • Путь утечки через пальцы в некоторых случаях может изменить показания. При выполнении некоторых измерений сопротивления необходимо удерживать резистор или компонент на щупах мультиметра.Если проводятся измерения высокого сопротивления, утечка через пальцы может стать заметной. При некоторых обстоятельствах путь сопротивления через пальцы может быть измерен всего на несколько МОм, и в результате это может стать значительным. К счастью, уровни напряжения, используемые в большинстве мультиметров при измерении сопротивления, низкие, но некоторые специализированные измерители могут использовать гораздо более высокие напряжения. Целесообразно проверить.

Измерить сопротивление мультиметром очень просто и удобно.При рассмотрении того, как измерить сопротивление, это довольно просто как для аналоговых, так и для цифровых мультиметров, и процесс практически одинаков в обоих случаях, хотя измерения могут быть не такими простыми, если сопротивление велико, а измерение необходимо взяты там, где калибровки близки друг к другу. Тем не менее, какое бы испытательное оборудование ни использовалось, сопротивление легко измерить.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

.

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома

Добавлено в избранное Любимый 105

Основы электроэнергетики

Приступая к изучению мира электричества и электроники, важно начать с понимания основ напряжения, тока и сопротивления. Это три основных строительных блока, необходимых для управления электричеством и его использования. Поначалу эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их «видеть».Невооруженным глазом нельзя увидеть энергию, протекающую по проводу, или напряжение батареи, стоящей на столе. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергией, происходящим от облаков к земле, а является реакцией в воздухе на энергию, проходящую через него. Чтобы обнаружить эту передачу энергии, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, анализаторы спектра и осциллографы, чтобы визуализировать, что происходит с зарядом в системе. Однако не бойтесь, это руководство даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении, а также о том, как они соотносятся друг с другом.

Георг Ом

Рассмотрено в этом учебном пособии

  • Как электрический заряд соотносится с напряжением, током и сопротивлением.
  • Что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
  • Что такое закон Ома и как его использовать для понимания электричества.
  • Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Рекомендуемая литература

и nbsp

и nbsp

Электрический заряд

Электричество - это движение электронов.Электроны создают заряд, который мы можем использовать для работы. Ваша лампочка, стереосистема, телефон и т. Д. - все используют движение электронов для выполнения работы. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: движение электронов.

Три основных принципа этого урока можно объяснить с помощью электронов или, более конкретно, заряда, который они создают:

  • Напряжение - это разница в заряде между двумя точками.
  • Текущий - это скорость, с которой происходит начисление.
  • Сопротивление - это способность материала сопротивляться прохождению заряда (тока).

Итак, когда мы говорим об этих величинах, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь представляет собой замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты схемы позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для работы.

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество. Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением.Итак, начнем с напряжения и продолжим.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка заряжена больше, чем другая. Эта разница в заряде между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которые передают один джоуль энергии на кулон заряда, который проходит через них (не паникуйте, если это не имеет смысла, все будет объяснено).Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение представлено в уравнениях и схемах буквой «V».

При описании напряжения, тока и сопротивления часто используется аналогия с резервуаром для воды. По этой аналогии заряд представлен количеством воды , напряжение представлено давлением воды , а ток представлен потоком воды . Для этой аналогии запомните:

  • Вода = Заряд
  • Давление = Напряжение
  • Расход = Текущий

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей.На дне этой емкости находится шланг.

Давление на конце шланга может представлять напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд, тем больше давление измеряется на конце шланга.

Мы можем представить этот резервуар как батарею, место, где мы накапливаем определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы сливаем из нашего бака определенное количество жидкости, давление, создаваемое на конце шланга, падает. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет по мере разрядки батарей.Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Мы можем представить себе количество воды, протекающей по шлангу из бака, как ток. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. С водой мы бы измерили объем воды, протекающей по шлангу за определенный период времени.18 электронов (1 кулон) в секунду проходят через точку в цепи. Амперы представлены в уравнениях буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два резервуара, каждый со шлангом, идущим снизу. В каждом резервуаре одинаковое количество воды, но шланг одного резервуара уже, чем шланг другого.

Мы измеряем одинаковое давление на конце любого шланга, но когда вода начинает течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более широкий шланг.С точки зрения электричества, ток через более узкий шланг меньше, чем через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (заряда) в баке с помощью более узкого шланга.

Это увеличивает давление (напряжение) на конце более узкого шланга, проталкивая больше воды через бак. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь мы начинаем видеть взаимосвязь между напряжением и током.Но здесь следует учитывать третий фактор: ширину шланга. В этой аналогии ширина шланга - это сопротивление. Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

.
  • Вода = заряд (измеряется в кулонах)
  • Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
  • Расход = ток (измеряется в амперах, или, для краткости, «амперах»)
  • Ширина шланга = сопротивление

Сопротивление

Снова рассмотрим наши два резервуара для воды, один с узкой трубой, а другой с широкой.

Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу столько же объема, сколько более широкую, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, даже если вода находится под тем же давлением, что и резервуар с более широкой трубой.

В электрических терминах это представлено двумя цепями с одинаковым напряжением и разным сопротивлением. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему количеству заряда, то есть в цепи с более высоким сопротивлением будет меньше тока, протекающего через нее.18 электронов. Это значение обычно представлено на схемах греческой буквой «& ohm;», которая называется омега и произносится как «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом разработал формулу:

Где

  • В = Напряжение в вольтах
  • I = ток в амперах
  • R = Сопротивление в Ом

Это называется законом Ома.Скажем, например, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Допустим, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 В, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.

Используя эту аналогию, давайте теперь посмотрим на бак с узким шлангом. Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше.Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом составляет

.

а какой ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:

Значит, в баке с большим сопротивлением ток меньше. Теперь мы видим, что, зная два значения закона Ома, мы можем решить третье.Продемонстрируем это на эксперименте.

Эксперимент по закону Ома

Для этого эксперимента мы хотим использовать батарею на 9 В для питания светодиода. Светодиоды хрупкие и могут пропускать только определенное количество тока, прежде чем они перегорят. В документации к светодиоду всегда будет «текущий рейтинг». Это максимальное количество тока, которое может пройти через конкретный светодиод, прежде чем он перегорит.

Необходимые материалы

Для проведения экспериментов, перечисленных в конце руководства, вам потребуется:

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды - это так называемые «неомические» устройства.Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не так просто, как V = IR. Светодиод вызывает в цепи то, что называется «падением напряжения», тем самым изменяя величину протекающего через нее тока. Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от перегрузки по току, поэтому мы пренебрегаем токовыми характеристиками светодиода и выбираем номинал резистора, используя закон Ома, чтобы быть уверенным, что ток через светодиод безопасно ниже 20 мА.

В этом примере у нас есть батарея на 9 В и красный светодиод с номинальным током 20 мА, или 0.020 ампер. На всякий случай мы бы предпочли не управлять максимальным током светодиода, а его рекомендуемым током, который указан в его техническом описании как 18 мА или 0,018 ампер. Если просто подключить светодиод непосредственно к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

следовательно:

, а поскольку сопротивления еще нет:

Деление на ноль дает бесконечный ток! Ну, на практике не бесконечно, но столько тока, сколько может доставить аккумулятор. Поскольку мы НЕ хотим, чтобы через светодиод проходил такой большой ток, нам понадобится резистор.Наша схема должна выглядеть так:

Мы можем использовать закон Ома точно так же, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:

следовательно:

вставляем наши значения:

решение для сопротивления:

Итак, нам нужно сопротивление резистора около 500 Ом, чтобы ток, проходящий через светодиод, не превышал максимально допустимый.

500 Ом не является обычным значением для стандартных резисторов, поэтому в этом устройстве вместо него используется резистор 560 Ом.Вот как выглядит наше устройство вместе.

Успех! Мы выбрали номинал резистора, который достаточно высок, чтобы ток, проходящий через светодиод, не превышал его максимального номинала, но достаточно низкий, чтобы ток был достаточным, чтобы светодиод оставался красивым и ярким.

Этот пример светодиодного / токоограничивающего резистора является обычным явлением в хобби-электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего по цепи. Другой пример такой реализации - светодиодные платы LilyPad.

При такой настройке вместо того, чтобы выбирать резистор для светодиода, резистор уже встроен в светодиод, поэтому ограничение тока выполняется без необходимости добавлять резистор вручную.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить задачу, вы можете разместить токоограничивающий резистор по обе стороны от светодиода, и он будет работать точно так же!

Многие люди, впервые изучающие электронику, борются с идеей, что резистор, ограничивающий ток, может находиться по обе стороны от светодиода, и схема по-прежнему будет работать как обычно.

Представьте себе реку в непрерывной петле, бесконечную, круглую, текущую реку. Если бы мы построили в нем плотину, то перестала бы течь вся река, а не только одна сторона. Теперь представьте, что мы помещаем водяное колесо в реку, которое замедляет течение реки. Неважно, где в круге находится водяное колесо, оно все равно замедлит поток на всей реке .

Это чрезмерное упрощение, поскольку токоограничивающий резистор нельзя размещать где-либо в цепи ; он может быть размещен на с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

Чтобы получить более научный ответ, обратимся к закону напряжения Кирхгофа. Именно из-за этого закона резистор, ограничивающий ток, может располагаться по обе стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и некоторых практических задач с использованием KVL посетите этот веб-сайт.

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны понять концепции напряжения, тока, сопротивления и их взаимосвязь. Поздравляю! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома.Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!

Эти концепции - лишь верхушка айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими руководствами.

.Закон

Ома - Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление | Закон Ома

  • Сетевые сайты:
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Последний
    • Проектов
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Технические статьи
    • Обзор рынка
    • Образование
    • Последний
    • Новости
    • Мнение
    • Интервью
    • Особенности продукта
    • Исследования
    • Форумы
  • Авторизоваться
  • Присоединиться
    • Авторизоваться
    • Присоединиться к AAC
    • Или войдите с помощью

      • Facebook
      • Google

0:00 / 0:00

  • Подкаст
  • Последний
  • Подписывайся
    • Google
    • Spotify
.

Влияет ли внутреннее сопротивление на производительность?

С переходом от аналогового к цифровому, к батарее предъявляются новые требования. В отличие от аналоговых портативных устройств, которые потребляют постоянный ток, цифровое оборудование нагружает аккумулятор короткими сильными всплесками тока.

Одним из актуальных требований к батареям для цифровых приложений является низкое внутреннее сопротивление. Измеряемое в миллиомах внутреннее сопротивление - это привратник, который в значительной степени определяет время работы.Чем ниже сопротивление, тем меньше ограничений, с которыми сталкивается аккумулятор при доставке необходимых скачков мощности. Высокое значение мОм может вызвать раннюю индикацию `` разряда батареи '' на кажущейся исправной батарее, потому что доступная энергия не может быть доставлена ​​требуемым образом и остается в батарее.

На рисунке 1 показаны характер напряжения и соответствующее время работы батареи с низким уровнем заряда. , среднее и высокое внутреннее сопротивление при подключении к цифровой нагрузке. Подобно мягкому мячу, который легко деформируется при сжатии, напряжение батареи с высоким внутренним сопротивлением модулирует напряжение питания и оставляет провалы, отражая импульсы нагрузки.Эти импульсы подталкивают напряжение к линии конца разряда, что приводит к преждевременному отключению. Как видно на графике, внутреннее сопротивление определяет большую часть времени работы.


Рисунок 1: Кривая разряда при импульсной нагрузке с различным внутренним сопротивлением. На этой диаграмме показано время работы 3 батарей с одинаковой емкостью, но с разными уровнями внутреннего сопротивления.

Время разговора в зависимости от внутреннего сопротивления

В рамках продолжающегося исследования по измерению времени работы батарей с различными уровнями внутреннего сопротивления компания Cadex Electronics проверила несколько батарей для мобильных телефонов, которые некоторое время находились в эксплуатации. Все батареи были одинакового размера и показали хорошие показания емкости при проверке анализатором аккумуляторов при постоянной разряде нагрузки. Никель-кадмиевый пакет обеспечил емкость 113%, никель-металлогидридный блок - 107%, а литий-ионный - 94%.Внутреннее сопротивление варьировалось в широких пределах и составляло 155 мОм для никель-кадмия, высокое 778 мОм для никель-металлогидрида и умеренное 320 мОм для литий-ионного. Эти показания внутреннего сопротивления типичны для стареющих батарей с таким химическим составом.

Давайте теперь проверим, как тестовые батареи работают на сотовом телефоне. Максимальный импульсный ток сотовых телефонов GSM (Глобальная система мобильной связи) составляет 2,5 ампера. Это представляет собой большой ток от относительно небольшой батареи около 800 миллиампер (мАч) часов.Например, импульс тока 2,4 ампера от батареи емкостью 800 мАч соответствует показателю C 3C. Это в три раза больше, чем текущий номинал батареи. Такие сильноточные импульсы могут быть доставлены только при низком внутреннем сопротивлении батареи.

На рисунках 2, 3 и 4 показано время разговора трех аккумуляторов при моделированном токе GSM 1С, 2С и 3С. Видно прямую зависимость между внутренним сопротивлением батареи и временем разговора. Никель-кадмиевый аккумулятор показал наилучшие результаты в данных обстоятельствах и обеспечил время разговора 120 минут при разряде 3C (оранжевая линия).никель-металлогидридные характеристики работают только при 1 ° C (синяя линия) и не работают при 3 ° C. литий-ионный обеспечивает умеренное время разговора 50 минут при температуре 3 ° C.


Рисунок 2: Разрядка никель-кадмиевых батарей и результирующее время разговора на 1С, 2С и 3С в соответствии с графиком нагрузки GSM.Тестируемая батарея имеет емкость 113%, внутреннее сопротивление - 155 мОм.


Рисунок 3: Разрядка и результирующее время разговора никель-металлогидрида при 1С, 2С и 3С в соответствии с графиком нагрузки GSM.Тестируемая батарея имеет емкость 107%, внутреннее сопротивление - 778 мОм.
Рис. 4: Разрядка и время разговора литий-ионной батареи при 1С, 2С и 3С в соответствии с графиком нагрузки GSM. Тестируемый аккумулятор имеет емкость 94%, внутреннее сопротивление - 320 мОм.

Внутреннее сопротивление как функция заряда

Внутреннее сопротивление зависит от уровня заряда аккумулятора. Самые большие изменения заметны на никелевых батареях.На рисунке 5 мы наблюдаем внутреннее сопротивление никель-металлогидрида в пустом состоянии, во время зарядки, при полной зарядке и после 4-часового периода отдыха.
Уровни сопротивления самые высокие при низком уровне заряда и сразу после зарядки. Вопреки распространенному мнению, лучшая производительность аккумулятора достигается не сразу после полной зарядки, а после нескольких часов отдыха. Во время разрядки внутреннее сопротивление аккумулятора уменьшается, достигает минимального значения при половинном заряде и снова начинает расти (пунктирная линия).
Рисунок 5: Внутреннее сопротивление в металлогидридном никеле. Обратите внимание на более высокие показания сразу после полной разрядки и полной зарядки. Отдыхать аккумулятор перед использованием дает наилучшие результаты.
Ссылки: Shukla et al. 1998. Rodrigues et al. 1999.


Внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов достаточно стабильно от разряженного до полного заряда.Батарея асимптотически уменьшается с 270 мВт при 0% до 250 мВт при 70% -ном состоянии заряда. Наибольшие изменения происходят между 0% и 30% SoC.

Сопротивление свинцово-кислотной кислоты повышается с разрядом. Это изменение вызвано уменьшением удельного веса, истощением электролита, поскольку он становится более водянистым. Увеличение сопротивления почти линейно с уменьшением удельного веса. Остальные несколько часов частично восстановят аккумулятор, поскольку ионы сульфата могут восполнить себя.Изменение сопротивления между полной зарядкой и разрядкой составляет около 40%. Низкая температура увеличивает внутреннее сопротивление всех аккумуляторов и добавляет около 50% в интервале от + 30 ° C до -18 ° C к свинцово-кислотным аккумуляторам. На рис. 6 показано увеличение внутреннего сопротивления гелевой свинцово-кислотной батареи, используемой для инвалидных колясок.


Рисунок 6: Типичные показания внутреннего сопротивления свинцово-кислотного аккумулятора для инвалидных колясок.Аккумулятор разряжен от полного заряда до 10,50В. Показания были сняты при напряжении холостого хода (OCV).
Аккумуляторные лаборатории Cadex.

*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University следит за комментариями и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, воспользуйтесь формой «Свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: [email protected] Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев для Battery University Group (BUG).

.

Смотрите также