Разное

Содержание

Основные электрические параметры резисторов

Для оценки свойств резисторов используются следующие основные параметры:

  • номинальное сопротивление,
  • допустимое отклонение величины сопротивления от номинального зна­чения (допуск),
  • номинальная мощность рассеяния,
  • предель­ное напряжение;
  • температурный коэффициент сопротивления,
  • коэффициент напряжения,
  • уровень собственных шумов,
  • соб­ственная емкость и индуктивность.

Номинальное сопротивление R — это электрическое со­противление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации.
ГОСТ 2825—67 устанавливает для резисторов шесть рядов номиналов сопро­тивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (цифра указывает число номинальных сопротивлений в ряду).
Согласно ГОСТ 9664—74, установлен ряд. допусков (в процентах): ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01; ±0,02; ±0,05, ±0,1; ±0,25; ±0,5; ±1; ±2; ±5, ±10; ±20; ±30.

Номинальная мощность рассеяния P — это наибольшая мощность, которую резистор может рассеивать в течение гарантированного срока службы (наработка) при сохранении параметров в установленных пределах. Значение Р зависит от конструкции резистора, физических свойств материалов и температуры окружающей среды.

Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния в ваттах устанавливаются согласно ГОСТ 24013—80 и ГОСТ 10318—80 и выбираются из ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500.

Определение номинальной мощности рассеяния указывает­ся на корпусах крупногабаритных резисторов, а у малога­баритных производится по размерам корпуса.

Предельное напряжение U — это максимальное напря­жение, при котором может работать резистор. Оно ограни­чивается тепловыми процессами, а у высокоомных резисто­ров — электрической прочностью резистора.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — это относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении его температуры на один градус.

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов.

Напряжение теплового шума зависит от величины сопро­тивления резистора и его температуры.

При протекании тока по резистору возникают токовые шумы. Токовые шумы наиболее характерны для непроволоч­ных резисторов.

Значение ЭДС шумов для, непроволочных резисторов на­ходится в пределах от долей единиц до сотен микровольт на вольт.

Собственная емкость и индуктивность — характеристики, определяющие работу резистора на высоких частотах.

Собственная емкость резистора слагается из емкости ре­зистивного элемента и емкости вводов. Собственная индук­тивность определяется длиной резистивного элемента, разме­рами каркаса и геометрией вводов. Наименьшими собствен­ной емкостью и индуктивностью обладают непроволочные резисторы, наибольшими — проволочные резисторы.

В отличие от постоянных резисторов переменные обла­дают, кроме вышеперечисленных, дополнительными характе­ристиками и параметрами. К ним относятся: функциональная характеристика, разрешающая способность, шумы скольже­ния, разбаланс сопротивления (для многоэлементного ре­зистора).

Разрешающая способность показывает, при каком наи­меньшем изменении угла поворота или перемещении подвиж­ной системы может быть различимо изменение сопротивле­ния резистора. У непроволочных резисторов

разрешающая способность очень высока и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и по­движным контактом.

Разрешающая способность переменных проволочных рези­сторов зависит от числа витков проводящего элемента и опре­деляется тем перемещением подвижного контакта, при кото­ром происходит изменение установленного сопротивления.

Разрешающая способность переменных резисторов общего назначения находится в пределах 0,1…3 %, а прецизионных — до тысячных долей процента.

Шумами скольжения принято считать шумы (напряжение помехи), возникающие при перемещении подвижного контак­та по резистивному элементу. Напряжение шумов непроволоч­ных резисторов вращения достигает 15…50 мВ.

Разбаланс сопротивления — это отношение выходного на­пряжения, снимаемого с одного резистора, к соответствующе­му напряжению, снимаемому с другого резистора при одина­ковом питающем напряжении на выводах резистивного эле­мента и одинаковом положении их подвижной системы. Для резисторов общего назначения разбаланс допускается до 3 дБ.

Смотрите также по теме:

Данные источники питания выполнены полностью на отечественной элементной базе (с приемкой “5” и “9”), имеют категорию качества – «ВП» и предназначены для аппаратуры специального назначения, эксплуатирующихся в жестких условиях.

Задать вопрос

<< Предыдущая  Следующая >>

Что необходимо знать о резисторах? / Хабр

Резистор: кусочек материала, сопротивляющийся прохождению электрического тока. К обоим концам присоединены клеммы. И всё. Что может быть проще?

Оказывается, что это совсем не просто. Температура, ёмкость, индуктивность и другие параметры играют роль в превращении резистора в довольно сложный компонент. И использовать его в схемах можно по-разному, но мы сконцентрируемся на разных видах резисторов фиксированного номинала, на том, как их делают и как они могут пригодиться в разных случаях.

Начнём с самого простого и старого.




Углеродный композит в проигрывателе

Их часто называют «старыми» резисторами. Они широко применялись в 1960-х, но с появлением других типов резисторов и благодаря достаточно большой себестоимости, их использование сейчас ограничено. Они состоят из смеси керамического порошка с углеродом, связанных при помощи смолы. Углерод хорошо проводит ток, и чем больше его в смеси, тем меньше сопротивление. Провода присоединяются с концов. Они покрываются краской или пластиком, служащими изоляцией, а сопротивление и допуск обозначаются цветными полосками.

Сопротивление таких резисторов можно перманентно изменить, подвергнув их высокой влажности, высокому напряжению или перегреву. Допуск составляет 5% или более. Это просто твёрдый цилиндр с хорошими высокочастотными характеристиками. Также они хорошо переносят перегрев, несмотря на свой малый размер, и всё ещё используются в блоках питания и сварочных контроллерах.

Однако их возраст не остановил меня от использования мешка таких резисторов, купленных мною в комиссионке с целью изготовления различных сопротивлений, которые были нужны мне для моего проекта муз. проигрывателя 555. На фото как раз моя поделка.


Производятся нанесением слоя чистого углерода на керамический цилиндр и последующего удаления углерода с целью формирования спирали. Итог покрывается кремнием. Толщина слоя и ширина оставшегося углерода управляют сопротивлением, а допуск таких резисторов бывает от 2%, лучше, чем у предыдущих. Благодаря чистому углероду сопротивление меньше меняется с температурой.

Температурный коэффициент сопротивления углеродно-плёночных резисторов составляет от 200 до 500 ppm/C – миллионных долей на градус Цельсия. 200 ppm/C значит, что с каждым градусом сопротивление не изменится больше, чем на 200 Ом на каждый МОм общего сопротивления. В процентах это можно выразить как 0,02%/C. Если температура изменится на 80 С, при показателе 200 ppm/C сопротивление резистора поменяется на 1,6%, или на 16 кОм.

Такие резисторы выпускаются номиналом от 1 Ом до 10 кОм, мощностью от 1/16 Вт до 5 Вт и выдерживают напряжения в несколько киловольт. Обычно используются в высоковольтных блоках питания, рентгеновских аппаратах, лазерах и радарах.


Металлическая плёнка делается схожим с углеродной образом, путём размещения металлического слоя (часто это никель хром) на керамике, с последующим вырезанием спирали. Согласно документации от производителя Vishay, после присоединения клемм спираль раньше обрабатывали шлифовкой, но сейчас для этого используют лазеры. Результат покрывается лаком и помечается цветовой кодировкой или текстом.

Сопротивление резисторов из металлической плёнки меняется меньше, чем у углеродно-плёночных. ТКС находится в районе 50-100 ppm/C. 50 ppm/C аналогичны 0,005%/C. Использовав аналогичный приведённому выше пример с резистором в 1 МОм, изменение температуры на 80 С приведёт в случае резистора 50 ppm/C к изменению сопротивления на 0,4%, или на 4 кОм.

Допуск у них меньше, порядка 0,1%. Также обладают хорошими шумовыми характеристиками, низкой нелинейностью и хорошей стабильностью по времени, и используются для множества целей.


Случай схож с металлической плёнкой, только обычно используется оксид олова с примесью оксида сурьмы. Ведут себя такие резисторы лучше, чем углеродные или металлические плёнки, если говорить о напряжении, перегрузках, скачках и высоких температурах. Резисторы на углеродной плёнке работают до 200 С, на металлической – до 250-300 С, а резисторы на плёнке из оксида – до 450 С. При этом их стабильность весьма хромает.


Производятся намоткой провода на пластиковый, керамический или стекловолоконный цилиндр. Поскольку провод можно отрезать довольно точно, номинал их сопротивления можно выбрать с большой точностью с допуском не хуже 0,1%. Чтобы получить резистор с высоким сопротивлением, нужно использовать очень тонкий и длинный провод. Провод можно сделать тоньше для меньшей мощности или толще для большей мощности. Его можно изготавливать из большого числа металлов и сплавов, включая никель хром, медь, серебро, хромистой стали и вольфрама.

Разрабатываются с прицелом на возможность работы при высоких температурах: вольфрамовые выдерживают температуры до 1700 С, серебряные – от 0 до 150 С. ТКС у высокоточных проволочных резисторов составляет порядка 5 ppm/C. У резисторов, предназначенных для высоких мощностей, ТКС выше.

Работают на мощностях от 0,5 Вт до 1000 Вт. Резисторы на несколько сотен Вт могут быть покрыты высокотемпературным кремнием или стекловидной эмалью. Для увеличения теплоотвода могут быть оборудованы алюминиевым кожухом с пластинами, работающими как радиатор.


Виды намотки

Поскольку это практически катушки, у них присутствует индуктивность и ёмкость, из-за чего на высоких частотах они ведут себя плохо. Для уменьшения этих эффектов применяются различные хитрые схемы намотки, например, бифилярная, намотка на плоском носителе, и намотка Аэртона-Перри.

У бифилярной намотки отсутствует индукция, но высокая ёмкость. Намотка на плоском и тонком носителе сближает провода и уменьшает индукцию. Намотка Аэртона-Перри, благодаря тому, что провода идут в разных направлениях и находятся близко друг от друга, уменьшает самоиндукцию и ёмкость, поскольку в местах пересечения напряжение одинаково.

Потенциометры делают на основе проволочных резисторов благодаря их надёжности. Также они используются в прерывателях и предохранителях. Их индукцию можно увеличить и использовать их как датчики тока, измеряя индуктивное сопротивление.


Используют фольгу толщиной в несколько микрон, обычно из никель хрома с добавлениями, расположенную на керамической подложке. Они наиболее стабильные и точные из всех, даром что существуют с 1960-х. Необходимое сопротивление достигается фототравлением фольги. Не имеют индуктивности, обладают низкой ёмкостью, хорошей стабильностью и быстрой тепловой стабилизацией. Допуск может быть в пределах 0,001%.

ТКС составляет 1 ppm/C. При изменении температуры на 80 С мегаомный резистор поменяет сопротивление всего на 0.008% или 80 Ом. Интересен способ, которым достигается подобная точность. При увеличении температуры увеличивается и сопротивление. Но резистор делается так, что увеличение температуры приводит к сжатию фольги, из-за чего сопротивление падает. Суммарный эффект приводит к тому, что сопротивление почти не меняется.

Хорошо подходят для аудиопроектов с токами высоких частот. Также подходят для проектов, требующих высокую точность, например, электронных весов. Естественно, используются в областях, где ожидаются большие колебания температуры.


В основном применяются для поверхностного монтажа. Плёнка в толстоплёночных резисторах в 1000 раз толще, чем в тонкоплёночных. Это самые дешёвые резисторы, так как толстая плёнка дешевле.

Тонкооплёночные резисторы изготавливаются ионным напылением никель хрома на изолирующую подложку. Затем применяется фототравление, абразивная или лазерная чистка. Толстоплёночные изготавливаются печатью по трафарету. Плёнка представляет собой смесь связующего вещества, носителя и оксида металла. В конце процесса применяется абразивная или лазерная чистка.

Допуск тонкоплёночных резисторов находится на уровне 0,1%, а ТКС – от 5 до 50 ppm/C. У толстоплёночных допуск бывает 1%, а ТКС — 50 до 200 ppm/C. Тонкоплёночные резисторы меньше шумят.

Тонкоплёночные резисторы применяются там, где требуется высокая точность. Толстоплёночные можно использовать практически везде – в некоторых ПК можно насчитать до 1000 толстоплёночных резисторов поверхностного монтажа.

Существуют и другие виды резисторов постоянного номинала, но в ящичках для резисторов вы, скорее всего, встретите один перечисленных.

Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора

Обозначение мощности резистора на схеме, как её увеличить, что делать, если нет подходящего по мощности резистора

Резистор — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления, предназначенный для линейного преобразования силы тока в напряжение и напряжения в силу тока, ограничения тока, поглощения электрической энергии и др. Весьма широко используемый компонент практически всех электрических и электронных устройств.

В схемах радиоэлектронной аппаратуры одним из наиболее часто встречающихся элементов является резистор, другое его название это сопротивление. У него есть целый ряд характеристик, среди которых есть мощность. В этой статье мы поговорим о резисторах, что делать, если у вас нет подходящего по мощности элемента, и почему они сгорают.

Характеристики резисторов

1. Основной параметр резистора – это номинальное сопротивление.

2. Второй параметр, по которому его выбирают – это максимальная (или предельная) рассеиваемая мощность.

3. Температурный коэффициент сопротивления – описывает, насколько изменяется сопротивление, при изменении его температуры на 1 градус Цельсия.

4. Допустимое отклонение от номинала. Обычно разброс параметров резистора от одного заявленного в пределах 5-10%, это зависит от ГОСТ или ТУ по которому он произведен, существуют и точные резисторы с отклонением до 1%, обычно стоят дороже.

5. Предельное рабочее напряжение, зависит от конструкции элемента, в бытовых электроприборах с напряжением питания 220В могут применяться практически любые резисторы.

6. Шумовые характеристики.

7. Максимальная температура окружающей среды. Это такая температура, которая может быть при достижении максимальной рассеиваемой мощности самого резистора. Об этом подробнее поговорим позже.

8. Влаго- и термоустойчивость.

Есть еще две характеристики, о которых начинающие чаще всего не знают, это:

1. Паразитная индуктивность.

2. Паразитная ёмкость.

Оба параметра зависят от типа и конструктивных особенностей резистора. Индуктивность имеет в любом проводнике, вопрос в её величины. Типовые величины паразитных индуктивностей и емкостей приводить бессмысленно. Паразитные составляющие следует учитывать при проектировании и ремонте высокочастотных приборах.

На низких частотах (например, в пределах звукового диапазона до 20 кГц), существенного влияния в работу схемы они не вносят. В высокочастотных приборах, с рабочими частотами в сотни тысяч и выше герц существенное влияние вносит даже расположение дорожек на плате и их форма.

Мощность резистора

Из курса физики многие отлично помнят формулу мощности для электричества, это: P=U*I

Отсюда следует, что она линейно зависит от тока и напряжения. Ток же через резистор зависит от его сопротивления и приложенного к нему напряжению, то есть:

I=U/R

Падение напряжения на резисторе (сколько на его выводах остаётся напряжения от приложенного к цепи, в которой он установлен), так же зависит от тока и сопротивления:

I=U/R

Теперь объясним простыми словами, что такое мощность у резистора и куда она выделяется.

У любого металла есть своё удельное сопротивление, это такая величина, которая зависит от структуры этого самого металла. Когда носители зарядов (в нашем случае электроны), под воздействием электрического тока протекают через проводник, они сталкиваются с частицами, из которого состоит металл.

В результате этих столкновений затрудняется движение тока. Если очень обобщенно сказать, то получается, так, что чем плотнее структура металла, тем сложнее протекать току (тем больше сопротивление).

На картинке пример кристаллической решетки, для наглядности.

Из-за этих столкновений выделяется тепло. Это можно представить, как если бы вы шли через толпу (большое сопротивление), где вас еще и толкают, или если бы шли по пустому коридору, где вы сильнее вспотеете?

То же самое происходит и с металлом. Мощность выделяется в виде тепла. В некоторых случаях это плохо, потому что так снижается коэффициент полезного действия прибора. В других ситуациях – это полезное свойство, например в работе ТЭНов. В лампах накаливания за счет своего сопротивления спираль раскаляется до яркого свечения.

Но как это относится к резисторам?

Дело в том, что резисторы применяют для ограничения тока при питании каких-либо устройств, или элементов цепи, или для задания режимов работы полупроводниковым приборам. 2/1=144/1=144 Вт.

Всё сходится. Резистор будет выделять тепло с мощностью в 144Вт. Это условные значения, взятые в качестве примера. На практике таких резисторов вы не встретите в радиоэлектронной аппаратуре, исключением являются большие сопротивления для регулирования двигателей постоянного тока или пуска мощных синхронных машин в асинхронном режиме.

Какие бывают резисторы и как они обозначаются на схеме

Ряд мощностей резисторов стандартен: 0.05 (0.62) – 0.125 – 0.25 – 0.5 – 1 – 2 – 5

Это типовые номиналы распространенных резисторов, бывают и большие значения, или другие величины. Но этот ряд наиболее распространен. При сборке электроники используют схему электрическую принципиальную, с порядкового номера элементов. Реже указываться номинальное сопротивление, еще реже указывается номинальное сопротивление и мощность.

Чтобы быстро определить мощность резистора на схеме были введены соответствующие УГО (условные графические обозначения) по ГОСТ. Внешний вид таких обозначений и их расшифровка представлены в таблице ниже.

Вообще эти данные, а также название конкретного типа резистора указываются в перечне элементов, там же указывается и разрешенный допуск в %.

Внешне, они отличаются размером, чем мощнее элемент, тем больше его размер. Больший размер увеличивает площадь теплообмена резистора с окружающей средой. Поэтому тепло, которое выделяется при прохождении тока через сопротивление, быстрее отдаётся воздуху (если окружающая среда воздух).

Это значит, что резистор может греться с большей мощностью (выделять определенное количество тепла в единицу времени). Когда температура сопротивления достигает определенного уровня, сначала начинает выгорать внешний слой с маркировкой, дальше сгорает резистивный слой (пленка, проволока или что-то другое).

Чтобы вы оценили, как сильно может греться резистор, взгляните на нагрев спирали разобранного мощного резистора (более 5 Вт) в керамическом корпусе.

В характеристиках был такой параметр, как допустимая температура окружающей среды. Она указывается, для правильного подбора элемента. Дело в том, что раз мощность резистора ограничена способностью отдать тепло и, при этом, не перегреться, а для отдачи тепла, т.е. охлаждения элемента путем конвекции или принудительным потоком воздуха должна быть как можно большая разница температур элемента и окружающей среды.

Поэтому если вокруг элемента слишком жарко он быстрее нагреется и сгорит, даже если электрическая мощность на нем ниже максимально рассеиваемой. Нормальной температурой является 20-25 градусов Цельсия.

Что делать, если нет резистора нужной мощности?

Частой проблемой радиолюбителей является отсутствия резистора нужной мощности. Если у вас есть резисторы мощнее, чем нужно – ничего страшного в этом нет, можно ставить не задумываясь. Лишь бы он влез по размеру. Если все имеющиеся резисторы по мощности меньше, чем нужно – это уже проблема.

На самом деле решить этот вопрос достаточно просто. Вспомните законы последовательного и параллельного соединения резисторов.

1. При последовательном соединении резисторов сумма падений напряжений на всей цепочке равняется сумме падений на каждом из них. А ток, протекающий через каждый резистор равен общему току, т.е. в цепи из последовательно соединенных элементов протекает ОДИН ток, но приложенные к каждому из них напряжения РАЗНЫЕ, определяются по закону Ома для участка цепи (см. выше) Uобщ=U1+U2+U3

2. При параллельном соединении резисторов падение на всех напряжения равны, а ток, протекающий в каждой из ветвей обратно пропорционален сопротивлению ветви. Общий ток цепочки из параллельно соединенных резисторов равен сумме токов каждой из ветвей.

На этой картинке изображено всё вышесказанное, в удобной для запоминания форме.

Так, как при последовательном соединении резисторов снизится напряжение на каждом из них, а при параллельном соединении ток, то если P=U*I

Мощность, выделяемая на каждом из них, снизится соответствующим образом.

Поэтому, если у вас нет резистора 100 Ом на 1 Вт, его можно почти всегда заменить 2 резисторами на 50 Ом и 0. 5 Вт соединенными последовательно, или 2 резисторами на 200 Ом и 0.5 Вт соединенными параллельно.

Я не просто так написал «ПОЧТИ ВСЕГДА». Дело в том, что не все резисторы одинаково хорошо переносят ударные токи, в некоторых цепях, например связанные с зарядом конденсаторов большой ёмкости, в первоначальный момент времени переносят большую ударную нагрузку, которая может повредить его резистивный слой. Такие связки нужно проверять на практике или путем долгих расчетов и чтением технической документации и ТУ на резисторы, чем почти никогда и никто не занимается.

Заключение

Мощность резистора – это величина не менее важная, чем его номинальное сопротивление. Если не уделять внимания подбору сопротивлений нужно мощности, то они будут перегорать и сильно греться, что плохо в любой цепи.

При ремонте аппаратуры, особенно китайской, ни в коем случае не пытайтесь ставить резисторы меньшей мощности, лучше поставить с запасом, если есть такая возможность поместить его по габаритам на плате.

Для стабильной и надежной работы радиоэлектронного устройства нужно подбирать мощность, как минимум, с запасом в половину от предполагаемой, а лучше в 2 раза больше. Это значит, что если по расчетам на резисторе выделяется 0.9-1 Вт, то мощность резистора или их сборки должна быть не меньше, чем 1.5-2 Вт.

Ранее ЭлектроВести писали, что JinkoSolar объявила, что она установила новый рекорд эффективности для монокристаллических PERC-панелей, который составил 24,38%. Компания также разработала модуль мощностью 469,3 Вт. Кроме того, китайский производитель фотоэлектрических элементов поравнялся с фирмой Trina Solar, которая на прошлой неделе заявила о рекордном 24,58% показателе КПД монокристаллических панелей n-типа.

По материалам: electrik.info.

Маркировка резисторов – Радиолюбительская азбука

У резисторов только два параметра — номинальное сопротивление (номинальное сопротивление резистора, а также номинальную емкость конденсатора, часто называют просто «номинал») с допуском и рассеиваемая мощность, поэтому с нанесением параметров на корпус проблем обычно не возникает.

Сопротивление резисторов может быть не каким угодно, а таким, каким оно должно быть по стандарту. Этот стандарт (ряд Е24) такой:

LQ; 1.1; 1.2; 1.3; Т5; 1.6; 1.8; 2.0; 27; 2.4; 2.7; 3.0; 37; 3.6; 3.9; 4.2; 47; 5.1; 5.6; 6.2; М: 7.5; 8.2; 9.1.

Подчеркнутые числа — ряд Е6, которому подчиняются емкости конденсаторов и резисторов с допуском 20%.

После последней цифры числа может быть любое количество нулей, т. е. «3,3» — это может быть и 3,3 кОм, и 33 кОм, и 330 Ом. А вот резистора номиналом «3,2» или «3,1» не существует — ближайший номинал «3,0». То есть между резистором некоторого сопротивления (например, 47 кОм) и резистором, сопротивление которого в 10 раз больше (или меньше) — т. е. 470 кОм, «находятся» еще 23 резистора (51 к, 56к, 62к, 68к, 75к, 82к, 91 к, 100к, 11 Ок, 120к, 130к, 150к, 160к, 180к, 200к, 220к, 240к, 270к, ЗООк, ЗЗОк, ЗбОк, 390к, 420к). Для большинства конструкций такого ряда номиналов вполне достаточно.

Но так как изготовить резистор некоторого сопротивления (например, 18 кОм) с абсолютной точностью невозможно, пришлось ввести такое понятие, как допуск; он измеряется в процентах и показывает, на сколько может отличаться реальное сопротивление резистора (или емкость конденсатора, индуктивность дросселя и т. д.) от того значения, которое указано на его корпусе. То есть если на резисторе написано «18 кОм, 5%», то его сопротивление может быть в пределах 18 ±5% = 18 ±0,9= 17,1…18,9 кОм.

У резисторов и конденсаторов с допуском 10% номиналы определяются рядом Е12 (в приведенном выше ряде Е24 нужно убрать каждое второе число, т. е. к Е12 относятся 1.0; .1.2; 1.5; 1.8 и т. д.).

Производители радиоэлементов, как правило, завышают допуск — реальный допуск (разброс сопротивлений) даже у отечественных 5-процентных резисторов не превышает 2…3%, у импортных он обычно не более 1%; разброс параметров у 10-процентных элементов редко бывает больше 4…6%. А если «поискать» с помощью точного прибора, то среди элементов с допуском 5…10% можно найти такие, разброс параметров которых в 10 и более раз меньше.

Маркируются резисторы (отечественные) так. Омы обозначаются буквой «Е» или «R», или вообще без буквы, килоомы — буквой «К», мегаомы — буквой «М». Если сопротивление резистора в пределах 1…10, то буква ставится вместо запятой (например, 2Е2, 4К7, 1М0 — соответственно 2,2 Ом, 4,7 кОм, 1,0 МОм) — обратите внимание, что, если номинал оканчивается на цифру «0», то эта цифра ставится после буквы, и ее можно спутать с буквой «О». Если сопротивление от 10 до 100, то такой резистор маркируют как обычно: (75 (или 75R, 75Е), 20К, 15М). Если номинал резистора от 100 до 1000, то его можно обозначать двояко: например, резистор сопротивлением 470 кОм можно обозначить как «470К», или как М47 (0,47 МО.и). Все это относится только к той маркировке, которая наносится изготовителем на корпус прибора — на схемах, по отечественному стандарту, отменять который пока не собираются, номиналы должны указываться в обычном виде (например, 2,2к, 47к, 100к). Омь: на схемах не указываются, т. е. если возле резистора стоит только «220», без буквы, то его сопротивление — 220 Ом. Если номинал резистора оканчивается на цифру «0» (например, 3,0 кОм), то нуль не ставят — пишут «Зк». По устаревшему и уже отмененному стандарту вместо буквы «М» (мегаомы) можно ставить запятую с нулем, т. е. вместо «2М» — «2,0». Если же возле резистора стоит не «2,0», а «2» — это 2 Ома.

Допуск шифруется буквами и ставится на корпусе резистора сразу же после последнего знака (буквы или цифры) номинала или под ним. На резисторах, выпущенных до конца 80-х годов, допуск обозначается буквами русского алфавита («И» — 5%, «С» — 10%, «В» — 20%), на более современных — латинскими буквами («I» или «J» — 5%, «К» — 10%, «М» — 20%).

Таким образом, если на резисторе написано «1К5И» — его сопротивление 1,5 кОм, допуск ±5%, если «2МОМ» — 2 МОм, ±20%, если «ЗКОК» — 3 кОм, ±10%, если «75» и под числом буква «I» — 75 Ом, ±5%.

Несмотря на -кажущуюся простоту, на самом деле число-буквенная маркировка элементов очень неудобна. Размер корпуса современных резисторов очень

Рис. 3.26. Цветовая маркировка резисторов.

Первая полоска всегда чем-то отличается от всех остальных

Таблица 3.2. Расшифровка цветовой маркировки резисторов («полосатый код»)

мал, поэтому буквочки получаются простс микроскопическими. К тому же резистор к плате можно припаять так, что строчка с его номиналом будет «смотреть» в плату, а не вам в глаза, и тогда его сопротивление можно будет узнать, или выпаяв резистор, или измерив его цифровым мультиметром. И то, и другое неудобно, поэтому номиналы современных резисторов шифруются цветовым кодом, — вокруг цилиндрического корпуса резистора рисуют 4 или более разноцветных кольца (рис. 3.26). Такая маркировка более удобна, как бы вы ни повернули резистор, кольца все равно будут видны. Запоминается «полосатая таблица» очень легко — впрочем, ее и не нужно запоминать — в подсознании все три полоски номинала «сливаются» в один цвет, и у опытных радиолюбителей определение сопротивления резистора по кольцам, при хорошем свете, занимает менее 0,5 секунды. Проблемы могут возникнуть только у людей, не различающих цвета.

Обычно на резистор наносится 4 кольца: две цифры номинала (в соответствии с рядом Е24), множитель (обозначен в таблице как «предел» — так гораздо удобнее) и допуск. То есть комбинация «красная — фиолетовая — оранжевая — золотистая» соответствует сопротивлению 27 кОм, ±5%. Три оранжевые полоски — 33 кОм и т. д. Первая полоска никогда не бывает черного цвета («О»).

У некоторых резисторов на корпусе нарисовано 5 (прецизионные — особо точные — резисторы) или 6 (терморезисторы) колец. Первые три кольца у таких резисторов обозначают номинал, четвертое — множитель, пятое — допуск и шестое (если есть) — температурный коэффициент сопротивления, или ТКС. ТКС показывает, на сколько процентов изменяется сопротивление резистора при изменении температуры его корпуса на 1 градус, причем все равно, по какой причине изменяется температура корпуса — из-за внешнего нагрева или под воздействием выделяющейся на резисторе мощности. Обычно у терморезисторов отрицательный ТКС, т. е. при увеличении температуры сопротивление резистора уменьшается, хотя есть терморезисторы и с положительным ТКС. У простых резисторов ТКС очень мал и обычно не указывается. Терморезисторы используются для измерения температуры и для ограничения импульсов тока при подключении мощной нагрузки к источнику питания с небольшим внутренним сопротивлением (вначале терморезистор холодный и его сопротивление максимально, а протекающий через него ток минимальный; под воздействием этого тока он нагревается, и его сопротивление плавно уменьшается в сотни раз, пока не наступит некоторый баланс; резистор при этом иногда довольно сильно нагревается, как вы понимаете, отводить тепло от него с помощью радиатора нельзя).

Так как номинал таких резисторов указывается тремя цифрами, то значения в графе «предел сопротивления» нужно увеличить в 10 раз. То есть, если первые 4 кольца — красное, фиолетовое, черное, оранжевое, то сопротивление этого резистора равно 270 кОм.

Существуют также резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа, с размерами корпуса не более 1,5 х 3,0 х 0,5 мм. Сопротивление таких резисторов указывается тремя цифрами: первые две цифры — номинал, третья — количество нулей. Так, надпись «392» означает «39» + «00» = 3900 Ом, или 3,9 кОм, «104» — это 100 кОм и т. д.

Единственное исключение — сопротивления от 100 Ом до 910 Ом можно обозначать, соответственно, как «100»…«910», а можно как «101 »…«911», т. е. на конце может быть или «0», или «1». Сопротивления менее 100 Ом обозначаются двумя цифрами, менее 10 Ом — с запятой между ними. Существуют также металлические перемычки, сопротивление которых равно нулю и которые выполнены в том же корпусе, что и резисторы (они нужны для «украшения» платы — красивенькие детальки на плате смотрятся гораздо лучше, чем корявые проволочки, да и короткие замыкания с дорожками при использовании таких перемычек невозможны). На перемычках ставят число «000», кроме того, поверхность корпуса резисторов — черная, с белыми цифрами, а перемычек — салатовая или зеленая.

Максимально допустимая мощность рассеивания указывается только на мощных резисторах (более 0,5 Вт), на корпуса маломощных резисторов такие «глупости» не наносят. Поэтому узнать мощность резистора можно только экспериментально, сравнивая его с резистором, мощность которого вам известна. Чем больше корпус резистора, тем большую мощность он может рассеять. Мощность резисторов, используемых в заграничной технике, — 0,25 Вт, мощность резисторов для поверхностного монтажа — примерно 0,1…1 Вт.

Напряжение между выводами резисторов мощностью до 0,25 Вт включительно не должно превышать 200 В, между выводами резисторов для поверхностного монтажа — 100 В. При большем напряжении может произойти электрический пробой диэлектрика (если проще, возникнет «искра») и сопротивление резистора резко уменьшится практически до нуля. Из-за этого может повредиться схема, в составе которой этот резистор работает. Для резистора электрический пробой безопасен, но внешний вид его может ухудшиться.

Если на резисторе рассеивается слишком большая мощность, он перегревается и чернеет («сгорает»), В принципе, токопроводящий слой резистора выдерживает температуру до 800 °С (температура красного каления), в отличие от эмали (краски), которая обугливается уже при 400 ‘С, поэтому сопротивление резистора, даже после сильных перегревов, практически не изменяется, но постепенно, с выгоранием токопроводящего слоя, оно увеличивается. При пропускании через обычный, тонкопленочный резистор сильного и короткого импульса тока его токопроводящий слой мгновенно перегорает и сопротивление резистора увеличивается до бесконечности. Поэтому в сильноточных импульсных схемах лучше всего использовать проволочные резисторы, представляющие собой катушку из проволоки с большим удельным сопротивлением (нихром, манганин, константан). Но у таких резисторов значительная индуктивность.

Источник: А. С. Колдунов, Радиолюбительская азбука. Том 2. Аналоговые устройства. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 288 с. — (Серия «СОЛОН — РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ» выпуск 24)

Страница не найдена – Время электроники

Кажется мы ничего не нашли. Может быть вам помогут ссылки ниже или поик?

Архивы
Архивы Выберите месяц Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 Август 2019 Июль 2019 Июнь 2019 Май 2019 Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Декабрь 2018 Ноябрь 2018 Октябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 Март 2017 Февраль 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Июнь 2016 Май 2016 Апрель 2016 Март 2016 Февраль 2016 Январь 2016 Декабрь 2015 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Сентябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Февраль 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Март 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Сентябрь 2013 Август 2013 Июль 2013 Июнь 2013 Май 2013 Апрель 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Декабрь 2012 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 Август 2012 Июль 2012 Июнь 2012 Май 2012 Апрель 2012 Март 2012 Февраль 2012 Январь 2012 Декабрь 2011 Ноябрь 2011 Октябрь 2011 Сентябрь 2011 Август 2011 Июль 2011 Июнь 2011 Май 2011 Апрель 2011 Март 2011 Февраль 2011 Январь 2011 Декабрь 2010 Ноябрь 2010 Октябрь 2010 Сентябрь 2010 Август 2010 Июль 2010 Июнь 2010 Май 2010 Апрель 2010 Март 2010 Февраль 2010 Январь 2010 Декабрь 2009 Ноябрь 2009 Октябрь 2009 Сентябрь 2009 Август 2009 Июль 2009 Июнь 2009 Май 2009 Апрель 2009 Март 2009 Февраль 2009 Январь 2009 Декабрь 2008 Ноябрь 2008 Апрель 2008 Март 2008 Февраль 2008 Январь 2008 Декабрь 2007 Ноябрь 2007 Октябрь 2007 Сентябрь 2007

2 Основные электрические параметры резисторов

1. 2. Основные электрические параметры резисторов.

Для оценки свойств резисторов используются следующие основные параметры: номинальное сопротивление, допуск, номинальная мощность рассеяния, предельное напряжение, температурный коэффициент сопротивления (ТКС), коэффициент напряжения, уровень собственных шумов, собственная емкость и индуктивность.

Номинальное сопротивление – электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации.

ГОСТ 2825 устанавливает для резисторов 6 рядов номинальных сопротивлений:

Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (цифра указывает число номинальных сопротивлений в ряду).

Шкала номинальных сопротивлений для постоянных резисторов общего применения по ряду Е6, Е12, Е24 приведена в таблице 1.5.

Табл.1.5.

Индекс ряда

Числовые коэффициенты

(число номиналов в ряду)

Е6

1,0

1,5

2,2

3,3

4,7

6,8

Е12

1,0

1,1

1,5

1,8

2,2

2,7

3,3

3,9

4,7

5,6

6,8

8,2

Е24

1,0

1,1

1,2

1,3

1,5

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,7

3,0

3,3

3,6

3,9

4,3

4,7

5,1

5,6

6,2

6,8

7,5

8,2

9,1

Допуск: максимально допустимые отклонения реальной величины сопротивления резистора от его номинального значения [%].

ГОСТ 9664-75 устанавливает ряд допусков:

±0.001; ±0.002; ±0.005; ±0.01; ±0.02; ±0.05; ±0.1; ±0.25; ±0.5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30.

Номинальная мощность рассеяния (Рн) наибольшая мощность, которую резистор может рассеять в течение гарантийного срока службы (наработки) при сохранении параметров в установленных пределах. Значение Рн зависит от конструкции резистора, физических свойств материалов и температуры окружающей среды. Конкретные значения номинальных мощностей рассеяния в ваттах устанавливаются согласно

ГОСТ 24013-80 ряд Рн [Вт], и выбираются из ряда:

0.01; 0.025; 0.05; 0.062; 01.125; 0.25; 0.5; 1; 2; 3; 4; 5; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500.

Для нормальной работы резистора необходимо, чтобы мощность, выделяемая на резисторе в данной электрической цепи не превышала номинальной мощности рассеяния, т.е. , где Рп – мощность потребителя. Номинальноая мощность рассеяния указывается на корпусах крупногабаритных резисторах, а у м/г определяется визуально.

Предельное напряжение Uпред – максимальное напряжение, при котором может работать резистор. Оно ограничивается тепловыми процессами, а у высокочастотных резисторов – электрической прочностью резисторов.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – относительное изменение величины сопротивления резистора, при изменении его температуры на 1°С.

, где R0 – начальное значение величины сопротивления, R – изменение сопротивления. Значение ТКС прецизионных резисторов лежит в пределах (1¸100)10-6, резисторов общего назначения (10¸2000)10-6.

Коэффициент напряжения (Кр) – относительное изменение сопротивления резистора при изменении электрического напряжения в определенных пределах:

, где R10 и R100 – сопротивление резистора при испытательном напряжении, соответствующем 10% и 100% его номинальной мощности рассеяния. Значения Кр колеблются от десятых долей до единиц процентов.

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов.

Напряжение теплового шума зависит от величины сопротивления резистора и его температуры:

, где

EТ – эдс теплового шума,

К – постоянная Больцмана,

 — полоса частот, при которых определяется ЕТ,

Т – температура,

R – сопротивление.

При протекании тока по резистору возникают токовые шумы. Они наиболее

характерны для непроволочных резисторов.

ЭДС токовых шумов определяется выражением

                                                       ,

где KI – коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств его резистивного элемента, U – напряжение на резисторе. Значение ЭДС шумов для непроволочных резисторов находятся в пределах от долей единиц до сотен микровольт на вольт.

Собственная емкость и индуктивность – характеристики, определяющие работу резистора на высоких частотах.

Собственная емкость резистора – состоит из емкости резистивного элемента и емкости вводов.

Собственная индуктивность – определяется длиной резистивного элемента, размерами каркаса и геометрией вводов. Наименьшими собственными емкостью и индуктивностью обладают непроволочные резисторы, проволочные – наибольшими.

В отличие от постоянных резисторов, переменные резисторы обладают, кроме выше перечисленных, дополнительными характеристиками и параметрами. К ним относятся: функциональная характеристика, разрешающая способность, шумы скольжения, разбаланс сопротивления (для многоэлементного резистора).

Функциональная характеристика определяет зависимость сопротивления переменного резистора от положения (угла наклона) подвижного контакта.

Рис.1.6.

d – угол поворота,

А – линейная характеристика,

Б – логарифмическая,

В – обратно логарифмическая.

 

Резисторы с характеристиками типа U, E применяются в системах автоматики и измерительной техники.

Разрешающая способность показывает, при каком наименьшем изменении угла поворота или перемещении подвижной системы может быть различимо изменение сопротивления резистора. У непроволочных резисторов разрешающая способность очень высока и ограничивается дефектами резистивного элемента и контактной щетки, а также значением переходного сопротивления между проводящим слоем и подвижным контактом. Разрешающая способность переменных проволочных резисторов зависит от числа витков проводящего элемента и определяется тем перемещением подвижного контакта, при котором происходит изменение установленного сопротивления. Разрешающая способность переменных резисторов общего назначения находится в пределах 0,1…3%, а прецизионных – до тысячных долей процента.

Шумами скольжения принято считать шумы (напряжения, помехи), возникающие при перемещении подвижного контакта по резистивному элементу. Напряжение шумов непроволочных резисторов вращения достигает 15…50 мВ.

Разбаланс сопротивления – отношение выходного напряжения, снимаемого с одного резистора при одинаковом питающем напряжении на выводах резистивного элемента и одинаковом положении их подвижной системы. Для резисторов общего назначения разбаланс допускается до 3 децибел.

знакомство с радиодеталями

 

главная

основы

элементы

примеры расчетов

любительская технология

общая схемотехника

радиоприем

конструкции для дома и быта

связная аппаратура

телевидение

справочные данные

измерения

обзор радиолюбительских схем в журналах

обратная связь

      реклама

 

резисторы и конденсаторы     полупроводниковые приборы    акустические приборы     микросхемы     солнечные фотоэлементы      SMD компоненты    реле электромагнитные  полупроводниковые оптоприборы

                ЗНАКОМСТВО С РАДИОДЕТАЛЯМИ


Какие только детали не понадобятся для изготовления предлагаемых конструкций! Здесь и резисторы, и транзисторы, и конденсаторы, и диоды, и выключатели. .. Из многообразия радиодеталей надо уметь быстро отличить по внешнему виду нужную, расшифровать надпись на ее корпусе, определить выводы. О том, как это сделать, и будет кратко рассказано ниже. Более же подробные сведения о радиодеталях вы найдете в описании конструкций самоделок.

Резистор. Эта деталь встречается практически в каждой конструкции. Представляет собой фарфоровую трубочку (или стержень), на которую снаружи напылена тончайшая пленка металла или сажи (углерода). Резистор обладает сопротивлением и используется для того, чтобы установить нужный ток в электрической цепи. Вспомните пример с резервуаром: изменяя диаметр трубы (сопротивление нагрузки), можно получить ту или иную скорость потока воды (электрический ток различной силы). Чем тоньше пленка на фарфоровой трубочке или стержне, тем больше сопротивление току. На схемах резистор обозначается латинской буквой R (от слова Resistans – сопротивляться).
Резисторы бывают постоянные и переменные. Из постоянных чаще всего используют резисторы типа МЛТ (металлизированное лакированное теплостойкое), ВС (влагостойкое сопротивление), УЛМ (углеродистое лакированное малогабаритное), из переменных – СП (сопротивление переменное) и СПО (сопротивление переменное объемное).
Резисторы различают по сопротивлению и мощности. Сопротивление, как вы уже знаете, измеряют в омах, килоомах и мегаомах. Мощность же выражают в ваттах и обозначают эту единицу буквами Вт. Резисторы разной мощности отличаются размерами. Чем больше мощность резистора, тем больше его размеры.

 

Сопротивление резистора проставляют на схемах рядом с его условным обозначением. Если сопротивление менее 1 кОм, цифрами указывают число ом без единицы измерения. При сопротивлении 1 кОм и более – до 1 МОм указывают число килоом и ставят рядом букву “к”. Сопротивление 1 МОм и выше выражают числом мегаом с добавлением буквы “М”. Например, если на схеме рядом с обозначением резистора написано 510, значит, сопротивление резистора 510 Ом. Обозначениям 3,6 к и 820 к соответствует сопротивление 3,6 кОм и 820 кОм. Надпись на схеме 1 М или 4,7 М означает, что используются сопротивления 1 МОм -и 4,7 МОм.
В отличие от постоянных резисторов, имеющих два вывода, у переменных резисторов таких выводов три. На схеме указывают сопротивление между крайними выводами переменного резистора. Сопротивление же между средним выводом и крайними изменяется при вращении выступающей наружу оси резистора. Причем, когда ось поворачивают в одну сторону, сопротивление между средним выводом и одним из крайних возрастает, соответственно уменьшаясь между средним выводом и другим крайним. Когда же ось поворачивают обратно, происходит обратное явление. Это свойство переменного резистора используется, например, для регулирования громкости звука в усилителях, приемниках, электрофонах.

К группе резисторов относятся и так называемые терморезисторы. В принципе, у любого резистора имеется определенная зависимость номинала от окружающей температуры. Эта зависимость называется Температурный Коэффициент Сопротивления – сокращенно – ТКС и носит величину в процентах на градус (как правило – градус Цельсия!). В процессе изготовления стараются снизить ТКС у резисторов до минимума…  Довольно высокий ТКС имеют некоторые металлы (например – медь). Это свойство часто используется для контроля за температурой внутри аппаратуры, а также дает возможность косвенным путем вычислить температуру, например, силового трансформатора или электродвигателя. Используя некоторые из полупроводниковых материалов можно создать терморезисторы как с положительным, так и с отрицательным ТКС. Резисторы с положительным ТКС часто используют в цепях защиты аппаратуры от перегрева. При увеличении температуры сопротивление такого резистора увеличивается до величины иногда в несколько раз большей, чем начальная, что ограничивает ток, например в цепи пусковой обмотки электродвигателя… Терморезисторы с отрицательным ТКС часто используются для обеспечения так называемого “мягкого” пуска электродвигателей а также для продления службы обычных ламп накаливания. Такой резистор при комнатной температуре имеет некоторое начальное сопротивление, уменьшающееся в процессе нагрева. Таким образом мы имеем некоторое ограничение пускового тока… Справочные данные некоторых из отечественных терморезисторов можно скачать  по этой ссылке.

Конденсатор. Надо сказать, что эту деталь, как и резистор, можно увидеть во многих самоделках. Как правило, самый простой конденсатор – это две металлические пластинки (обкладки) и воздух между ними. Вместо воздуха может быть фарфор, слюда или другой материал, не проводящий ток. Если резистор пропускает постоянный ток, то через конденсатор он не проходит. А вот переменный ток через конденсатор проходит. Благодаря такому свойству конденсатор ставят там, где нужно отделить постоянный ток от переменного.

Как вы знаете, у резистора основной параметр – сопротивление, у конденсатора же – емкость. Конденсаторы бывают постоянной и переменной емкости. У переменных конденсаторов емкость изменяется при вращении выступающей наружу оси. Кроме этих двух типов, в наших конструкциях используется еще одна разновидность конденсаторов – подстроечный. Обычно его устанавливают в то или иное устройство для того, чтобы при налаживании точнее подобрать нужную емкость и больше конденсатор не трогать. В любительских конструкциях подстроечный конденсатор нередко используют как переменный – он дешев и доступен. На схемах конденсатор обозначается буквой С (от латинского слова Capacitor – накопитель).
Единица емкости - микрофарада (мкФ) взята за основу в радиолюбительских конструкциях и в промышленной аппаратуре. Но чаще употребляется другая единица – пикофарада (пФ), миллионная доля микрофарады. На схемах вы встретите и ту, и другую единицу. Причем емкость до 9100 пФ включительно указывают на схемах в пикофарадах, а свыше – в микрофарадах. Если, например, рядом с условным обозначением конденсатора написано “27”, “510” или “6800”, значит, емкость конденсатора соответственно 27, 510 или 6800 пФ. А вот цифры 0,015, 0,25 или 1,0 свидетельствуют о том, что емкость конденсатора составляет соответствующее число микрофарад.
Типов конденсаторов очень много. Они отличаются материалом между пластинами и конструкцией. Бывают конденсаторы воздушные, слюдяные, керамические и др. Одна из разновидностей постоянных конденсаторов – электролитический. Такие конденсаторы выпускают большой емкости – от 0,5 до 68000 мкФ.

 На схемах для них указывают не только емкость, но и максимальное напряжение, на которое их можно использовать . Например, надпись 5,0×10 В означает, что конденсатор емкостью 5 мкФ нужно взять на напряжение 10 В. Необходимо иметь в виду, что электролитичесие конденсаторы (за исключением специально изготовленных, так называемых “неполярных”!) не могут работать в цепях переменного тока значительной величины! Использование полярных электролитических конднсаторов в цепях переменного тока приводит к их разрушению и даже к  взрыву!!!
Для переменных или подстроечных конденсаторов на схеме указывают крайние значения емкости, которые получаются, если ось конденсатора повернуть от одного крайнего положения до другого или вращать вкруговую (как у подстроечных конденсаторов). Например, надпись 5 – 180 свидетельствует о том, что в одном крайнем положении оси емкость конденсатора составляет 5 пФ, а в другом – 180 пФ. При плавном повороте из одного положения в другое емкость конденсатора будет также плавно изменяться от 5 до 180 пФ или от 180 до 5 пФ.

Номинальные значения емкости конденсаторов и сопротивления резисторов показаны на рисунке внизу:

Цифры номиналов зависят от допустимого отклонения (получается при изготовлении и последующей отбраковки элементов) от номинального значения в процентах.

                                                     вверх 
Цепи постоянного тока

, содержащие резисторы и конденсаторы

1. Устройство синхронизации в системе стеклоочистителей прерывистого действия автомобиля основано на постоянной времени RC и использует конденсатор емкостью 0,500 мкФ и переменный резистор. В каком диапазоне R должно изменяться для достижения постоянных времени от 2,00 до 15,0 с?

2. Кардиостимулятор срабатывает 72 раза в минуту, каждый раз, когда конденсатор емкостью 25,0 нФ заряжается (батареей, включенной последовательно с резистором) до 0,632 от его полного напряжения.В чем ценность сопротивления?

3. Продолжительность фотографической вспышки связана с постоянной времени RC , которая составляет 0,100 мкс для определенной камеры. (а) Если сопротивление импульсной лампы составляет 0,0400 Ом во время разряда, каков размер конденсатора, обеспечивающего его энергию? (б) Какова постоянная времени зарядки конденсатора, если сопротивление зарядки составляет 800 кОм?

4. Конденсаторы емкостью 2,00 и 7,50 мкФ могут быть подключены последовательно или параллельно, как и конденсатор емкостью 25 мкФ.0- и резистор 100 кОм. Вычислите четыре постоянные времени RC , которые можно получить при последовательном соединении полученной емкости и сопротивления.

5. После двух постоянных времени, какой процент конечного напряжения, ЭДС, находится на первоначально незаряженном конденсаторе C , заряженном через сопротивление R ?

6. Резистор 500 Ом, незаряженный конденсатор 1,50 мкФ и ЭДС 6,16 В соединены последовательно. а) Каков начальный ток? (b) Какова постоянная времени RC ? (c) Каков ток через одну постоянную времени? (d) Какое будет напряжение на конденсаторе после одной постоянной времени?

7.Дефибриллятор сердца, используемый на пациенте, имеет постоянную времени RC 10,0 мс из-за сопротивления пациента и емкости дефибриллятора. (a) Если дефибриллятор имеет емкость 8,00 мкФ, каково сопротивление пути, проходящего через пациента? (Вы можете пренебречь емкостью пациента и сопротивлением дефибриллятора.) (B) Если начальное напряжение составляет 12,0 кВ, сколько времени потребуется, чтобы упасть до 6,00 × 10 2 В?

8. У монитора ЭКГ постоянная времени RC должна быть меньше 1.00 × 10 2 мкс, чтобы иметь возможность измерять изменения напряжения за небольшие промежутки времени. (а) Если сопротивление цепи (в основном из-за сопротивления груди пациента) составляет 1,00 кОм, какова максимальная емкость цепи? (б) Будет ли сложно на практике ограничить емкость до значения, меньшего, чем значение, указанное в (а)?

9. На рис. 7 показано, как истекающий резистор используется для разряда конденсатора после отключения электронного устройства, что позволяет человеку работать с электроникой с меньшим риском поражения электрическим током.а) Что такое постоянная времени? (b) Сколько времени потребуется, чтобы снизить напряжение на конденсаторе до 0,250% (5% от 5%) от его полного значения после начала разряда? (c) Если конденсатор заряжен до напряжения В 0 через сопротивление 100 Ом, рассчитайте время, необходимое для повышения до 0,865 В 0 (это примерно две постоянные времени).

Рисунок 7.

10. Используя точную экспоненциальную обработку, найдите, сколько времени требуется, чтобы разрядить конденсатор емкостью 250 мкФ через резистор 500 Ом до 1.00% от исходного напряжения.

11. Используя точную экспоненциальную обработку, найдите, сколько времени требуется для зарядки первоначально незаряженного конденсатора 100 пФ через резистор 75,0 МОм до 90,0% от его конечного напряжения.

12. Integrated Concepts Если вы хотите сфотографировать пулю, летящую со скоростью 500 м / с, то очень короткая вспышка света, производимая разрядом RC через импульсную лампу, может ограничить размытие. Предполагая, что перемещение 1,00 мм за одну постоянную RC является приемлемым, и учитывая, что вспышка приводится в действие конденсатором емкостью 600 мкФ, какое сопротивление в импульсной лампе?

13. Integrated Concepts Мигающая лампа в рождественской серьге основана на разряде конденсатора RC через его сопротивление. Эффективная продолжительность вспышки составляет 0,250 с, в течение которых она дает в среднем 0,500 Вт при среднем 3,00 В. а) Какую энергию она рассеивает? б) Сколько заряда проходит через лампу? (c) Найдите емкость. (г) Какое сопротивление лампы?

14. Integrated Concepts Конденсатор емкостью 160 мкФ, заряженный до 450 В, разряжается через 31.Резистор 2 кОм. (а) Найдите постоянную времени. (b) Рассчитайте повышение температуры резистора, учитывая, что его масса составляет 2,50 г, а его удельная теплоемкость [латекс] 1,67 \ frac {\ text {кДж}} {\ text {кг} \ cdotº \ text {C}} \\ [/ latex], учитывая, что большая часть тепловой энергии сохраняется за короткое время разряда. (c) Рассчитайте новое сопротивление, предполагая, что это чистый углерод. (d) Кажется ли это изменение сопротивления значительным?

15. Необоснованные результаты (a) Рассчитайте емкость, необходимую для получения постоянной времени RC , равной 1.00 × 10 3 с резистором 0,100 Ом. б) Что неразумного в этом результате? (c) Какие допущения ответственны?

16. Создай свою проблему Рассмотрим вспышку фотоаппарата. Составьте задачу, в которой вы вычисляете размер конденсатора, который накапливает энергию для лампы-вспышки. Среди факторов, которые необходимо учитывать, – это напряжение, приложенное к конденсатору, энергия, необходимая для вспышки, и соответствующий заряд, необходимый для конденсатора, сопротивление импульсной лампы во время разряда и желаемая постоянная времени RC .

17. Создайте свою проблему Рассмотрим перезаряжаемый литиевый элемент, который будет использоваться для питания видеокамеры. Постройте задачу, в которой вы вычисляете внутреннее сопротивление ячейки во время нормальной работы. Кроме того, рассчитайте минимальное выходное напряжение зарядного устройства, которое будет использоваться для зарядки литиевого элемента. Среди прочего следует учитывать ЭДС и полезное напряжение на клеммах литиевого элемента, а также ток, который он должен обеспечивать для видеокамеры.

Основы электричества: сопротивление, индуктивность и емкость

Электронные схемы являются неотъемлемой частью почти всех технологических достижений, достигнутых в нашей жизни сегодня.Сразу приходят на ум телевидение, радио, телефоны и компьютеры, но электроника также используется в автомобилях, кухонной технике, медицинском оборудовании и промышленных системах управления. В основе этих устройств лежат активные компоненты или компоненты схемы, которые электронным образом управляют потоком электронов, например, полупроводники. Однако эти устройства не могли функционировать без гораздо более простых пассивных компонентов, которые предшествовали полупроводникам на многие десятилетия. В отличие от активных компонентов, пассивные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, не могут управлять потоком электронов с помощью электронных сигналов.

Сопротивление

Как следует из названия, резистор – это электронный компонент, который препятствует прохождению электрического тока в цепи.

В металлах, таких как серебро или медь, которые обладают высокой электропроводностью и, следовательно, низким удельным сопротивлением, электроны могут свободно переходить от одного атома к другому с небольшим сопротивлением.

Электрическое сопротивление компонента схемы определяется как отношение приложенного напряжения к протекающему через него электрическому току, согласно HyperPhysics, веб-сайту физических ресурсов, размещенному на кафедре физики и астрономии в Университете штата Джорджия.Стандартной единицей измерения сопротивления является ом, названный в честь немецкого физика Георга Симона Ома. Он определяется как сопротивление в цепи с током 1 ампер при 1 вольте. Сопротивление можно рассчитать с помощью закона Ома, который гласит, что сопротивление равно напряжению, разделенному на ток, или R = V / I (чаще записывается как V = IR), где R – сопротивление, V – напряжение, а I – ток.

Резисторы обычно делятся на постоянные и переменные. Резисторы с фиксированным номиналом – это простые пассивные компоненты, которые всегда имеют одинаковое сопротивление в установленных пределах по току и напряжению.Они доступны в широком диапазоне значений сопротивления от менее 1 Ом до нескольких миллионов Ом.

Переменные резисторы – это простые электромеханические устройства, такие как регуляторы громкости и диммеры, которые изменяют эффективную длину или эффективную температуру резистора, когда вы поворачиваете ручку или перемещаете ползунок.

Пример индуктора из медного провода, установленного на печатной плате. (Изображение предоставлено Shutterstock)

Индуктивность

Индуктор – это электронный компонент, состоящий из катушки с проволокой, через которую проходит электрический ток, создающий магнитное поле.Единицей измерения индуктивности является генри (H), названный в честь Джозефа Генри, американского физика, который открыл индуктивность независимо примерно в то же время, что и английский физик Майкл Фарадей. Один генри – это величина индуктивности, которая требуется для создания 1 вольт электродвижущей силы (электрического давления от источника энергии), когда ток изменяется со скоростью 1 ампер в секунду.

Одним из важных применений индукторов в активных цепях является то, что они имеют тенденцию блокировать высокочастотные сигналы, пропуская низкочастотные колебания.Обратите внимание, что это противоположная функция конденсаторов. Объединение двух компонентов в цепь может выборочно фильтровать или генерировать колебания практически любой желаемой частоты.

С появлением интегральных схем, таких как микрочипы, индукторы становятся все менее распространенными, потому что трехмерные катушки чрезвычайно трудно изготовить в двумерных печатных схемах. По этой причине, по словам Майкла Дубсона, профессора физики из Университета Колорадо в Боулдере, микросхемы разрабатываются без катушек индуктивности и вместо них используют конденсаторы для достижения практически тех же результатов.

Несколько примеров конденсаторов. Конденсаторы хранят электрический заряд. (Изображение предоставлено Питером Матисом, Университет Колорадо)

Емкость

Емкость – это способность устройства накапливать электрический заряд, и поэтому электронный компонент, который накапливает электрический заряд, называется конденсатором. Самый ранний пример конденсатора – лейденская банка. Это устройство было изобретено для накопления статического электрического заряда на проводящей фольге, которая выстилала внутреннюю и внешнюю поверхность стеклянной банки.

Самый простой конденсатор состоит из двух плоских проводящих пластин, разделенных небольшим зазором. Разность потенциалов или напряжение между пластинами пропорциональна разнице в количестве заряда на пластинах. Это выражается как Q = CV, где Q – заряд, V – напряжение, а C – емкость.

Емкость конденсатора – это количество заряда, которое он может хранить на единицу напряжения. Единицей измерения емкости является фарад (Ф), названный в честь Фарадея, и определяется как способность хранить 1 кулон заряда с приложенным потенциалом 1 вольт.Один кулон (C) – это количество заряда, переносимого током в 1 ампер за 1 секунду.

Для повышения эффективности обкладки конденсатора уложены слоями или намотаны катушками с очень маленьким воздушным зазором между ними. В воздушном зазоре часто используются диэлектрические материалы – изоляционные материалы, которые частично блокируют электрическое поле между пластинами. Это позволяет пластинам накапливать больше заряда без искрения и короткого замыкания.

Конденсаторы часто встречаются в активных электронных схемах, использующих колебательные электрические сигналы, например, в радиоприемниках и звуковом оборудовании.Они могут заряжаться и разряжаться почти мгновенно, что позволяет использовать их для создания или фильтрации определенных частот в цепях. Колебательный сигнал может заряжать одну пластину конденсатора, в то время как другая пластина разряжается, а затем, когда ток меняется на противоположное, он заряжает другую пластину, в то время как первая пластина разряжается.

Как правило, более высокие частоты могут проходить через конденсатор, а более низкие частоты блокируются. Размер конденсатора определяет частоту среза, при которой сигналы блокируются или пропускаются.Комбинированные конденсаторы могут использоваться для фильтрации выбранных частот в заданном диапазоне.

Суперконденсаторы производятся с использованием нанотехнологий для создания сверхтонких слоев материалов, таких как графен, для достижения емкости в 10–100 раз больше, чем у обычных конденсаторов того же размера; но они имеют гораздо более медленное время отклика, чем обычные диэлектрические конденсаторы, поэтому их нельзя использовать в активных цепях. С другой стороны, их иногда можно использовать в качестве источника питания в определенных приложениях, например, в микросхемах памяти компьютера, чтобы предотвратить потерю данных при отключении основного питания.

Конденсаторы также являются важными компонентами устройств отсчета времени, например, разработанных компанией SiTime, базирующейся в Калифорнии. Эти устройства используются в самых разных приложениях, от мобильных телефонов до высокоскоростных поездов и торговли на фондовом рынке. Это крошечное устройство синхронизации, известное как МЭМС (микроэлектромеханические системы), для правильной работы полагается на конденсаторы. «Если резонатор [колебательный компонент в устройстве синхронизации] не имеет нужного конденсатора и емкости нагрузки, схема синхронизации не будет надежно запускаться, а в некоторых случаях она вообще перестает колебаться», – сказал Пиюш Севалия, исполнительный директор. вице-президент по маркетингу в SiTime.

Дополнительные ресурсы:

Эта статья была обновлена ​​16 января 2019 г. участником Live Science Рэйчел Росс.

Резистор

, конденсатор и индуктор

Резистор, конденсатор и индуктор

Далее мы принимаем соглашение о том, что константа или постоянный ток (DC) или напряжение обозначается заглавной буквой или при переменном во времени или переменном токе (AC) ток или напряжение представлено строчной буквой или, иногда просто и.

Каждый из трех основных компонентов: резистор R, конденсатор C и катушка индуктивности. L можно описать с помощью отношения между напряжением поперек и ток через компонент:

  • Резистор

    Напряжение на резисторе и ток через резистор связаны по закону Ома:

    (19)
    Вот сопротивление проводника, измеренное в Ом (Джордж Ом (1789-1854)).

    Обратным сопротивлению является проводимость :

    (20)
    Электропроводность измеряется или же (Вернер фон Сименс (1816-1892))
  • Конденсатор

    Конденсатор состоит из пары проводящих пластин, разделенных некоторыми изоляционный материал. Одинаковое количество заряда (противоположной полярности) хранится на каждой из двух пластин.

    Напряжение между двумя пластинами пропорционально заряду, но обратно пропорционально емкости конденсатора:

    (21)

    Эту взаимосвязь можно понять, рассмотрев емкость для воды. аналог конденсатора.Емкость (аналогично емкости конденсатора) бака слева меньше, чем у справа, на такое же количество воды (аналог заряда), поверхность воды выше, чем у, что указывает на высота поверхности (аналогично напряжению) пропорциональна объем воды, но обратно пропорционален вместимости бака, т.е.

    Почему переменный ток может «протекать» через конденсатор, состоящий из двух изолированные плиты? Снова рассмотрим аналогию с резервуаром для воды конденсатор.При отключении трубопровода (обрыв цепи) нет поток воды (ток) может проходить. Если два резервуара подключены к концы трубопровода (конденсатор), а насос приводит в движение вода в одном направлении (аналогично источнику постоянного напряжения), одно из резервуары будут заполнены, пока другой будет пустым (из-за некоторых начальный ток), непрерывный ток по-прежнему отсутствует. Тем не мение, если насос перемещает воду в альтернативных направлениях (аналогичный к источнику переменного напряжения) вода может течь по трубопроводу, аналогично прохождению переменного тока через конденсатор (не через изоляция между двумя пластинами).

    Ток через конденсатор можно найти как:

    (22)
    где , а емкость представляет способность конденсатора накапливать заряд на единицу напряжения. Емкость определяется параметрами конденсатора:
    (23)
    где – площадь перекрытия пластин, а – расстояние между ними, пока диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая проницаемость) (необходимая сумма заряда для создания одной единицы электрического потока) среды между пластинами, это диэлектрическая проницаемость вакуума и – относительная диэлектрическая проницаемость.В электролитическом конденсаторе зазор между две пластины заполнены диэлектрической средой с более высокой диэлектрической проницаемостью так что емкость увеличивается.

    измеряется в фарадах (F) (Майкл Фарадей (1791-1867)):

    (24)
    Другие единицы, также используемые для измерения емкости, включают: , , а также .

    Особенно, когда напряжение синусоидальное , то ток

    (25)

    1. Ток (красный) имеет опережение фазы 90 градусов по сравнению с напряжение (зеленый), так как требуется время, чтобы напряжение на конденсатор для наращивания;
    2. Амплитуда тока пропорциональна частоте напряжения.В частности, для DC (). Электрический ток равно 0 (разомкнутая цепь), и когда частота очень высока ( ), Текущий (короткое замыкание).
  • Индуктор
    • Электромагнитное взаимодействие: от электричества к магнетизму

      Магнитное поле (поток) создается в пространстве вокруг тока. протекающий через кусок проводника:

      Магнитное поле вокруг катушки – это суперпозиция магнитного поля. поток, создаваемый каждой секцией катушки:

    • Электромагнитное взаимодействие: магнетизм в электричество

      Электрический ток индуцируется в проводнике при изменении магнитный поток в окружающем пространстве.

    • Самостоятельная и взаимная индукция

      Изменяющийся во времени электрический ток в катушке вызовет изменяющееся во времени магнитное поле в окружающем пространстве, которое, в свою очередь, вызовет электрическое напряжение, а затем ток в той же катушке (самоиндукция) или другая катушка по соседству (взаимная индукция).

    • Закон Фарадея:

      Самоиндуцированное напряжение, электродвижущая сила (ЭДС) , через катушка индуктивности из-за тока пропорциональна скорости изменения полного магнитного потока (будучи поток в одном из витков катушки), вызванный током:

      (26)
      где , а также является индуктивность катушки индуктивности, представляющая ее способность производят магнитный поток на единицу тока.Индуктивность определяется параметрами индуктора:
      (27)
      где и – соответственно площадь поперечного сечения и длина катушки, – количество витков, – магнитная проницаемость (способность материала поддерживать образование магнитного поля внутри себя) среды внутри катушка. Когда среда с высокой проницаемостью, такая как железный сердечник, вставлен в катушку, ее индуктивность увеличена.

      Единица – генри (H) (Джозеф Генри (1797-1878)):

      (28)
      Другие единицы также используются для включения а также .
    • Закон Ленца:

      Полярность самоиндуцированного напряжения в катушке такая что он имеет тенденцию производить ток, который индуцирует магнитный поток в противодействовать изменению магнитного поля, которое индуцировало напряжение, тем самым препятствуя любому изменению тока, которое вызывает магнитный поток.

      Когда ток увеличивается, индуцированное напряжение стремится к сопротивляться ему, когда ток уменьшается, индуцированное напряжение стремится выдержать это.

    Особенно, когда ток синусоидальный , то напряжение

    (29)

    1. Ток (красный) имеет запаздывание по фазе 90 градусов по сравнению с напряжение (зеленый), так как требуется время, чтобы преодолеть потенциал счетчика индуктора для протекания тока;
    2. Амплитуда напряжения пропорциональна частоте тока.В частности, для DC (), напряжение равно 0 (короткое замыкание), а когда частота очень высокая ( ), напряжение (разомкнутая цепь) для конечного.

    Из приведенного выше обсуждения мы видим, что для синусоидального напряжения и ток, напряжение на конденсаторе отстает от текущего на 90 градусов, так как требуется время для накопления заряда и тем самым напряжение; а ток через катушку индуктивности отстает от напряжения на нем, так как требуется время, чтобы нарастить магнитный поток и тем самым ток.Этот факт легко запомнить «ЭЛИ, ледяной человек» (с E для напряжения и I для тока).

    Обратите внимание на следующие размеры:

    (30)
    (31)

    Сравнение соотношений между сквозным током и напряжением по трем компонентам, представленным ниже, мы видим, что емкость равна проводящая переменная аналогична, в то время как индуктивность является резистивной переменная похожа на.

  • Идеальный трансформатор

    Две катушки вокруг общего железного сердечника образуют трансформатор. Предположим, что первичная катушка имеет витки провода, а вторичная катушка имеет повороты. Полный магнитный поток пропорционально количество витков, где – поток на один виток проволоки как в первичной, так и во вторичной обмотках. Мы предполагаем, что трансформатор идеально или без потерь, в том смысле, что

    • Потери магнитного потока отсутствуют. Такой же поток проходит через железный сердечник первичной и вторичной катушек;
    • Нет потери мощности, мощность принимается первичной обмоткой Катушка полностью подводится к вторичной катушке.

    Закон Фарадея: Напряжение на катушке пропорционально скорость изменения полного магнитного потока:

    (32)
    т.е.
    (33)
    Кроме того, поскольку в идеальном трансформаторе нет потерь мощности, как первичная, так и вторичная стороны одинаковы:
    т.е. (34)
    откуда получаем:
    (35)
    Если предположить, что вторичная сторона подключена к сопротивлению нагрузки, то по закону Ома имеем , а также
    (36)
    что эквивалентное сопротивление, которое появляется на первичной стороне.

% PDF-1.4 % 29 0 объект > эндобдж xref 29 27 0000000015 00000 н. 0000001715 00000 н. 0000001860 00000 н. 0000001895 00000 н. 0000001950 00000 н. 0000002071 00000 н. 0000002234 00000 н. 0000002365 00000 н. 0000002549 00000 н. 0000003136 00000 п. 0000003453 00000 н. 0000003876 00000 н. 0000004106 00000 п. 0000004386 00000 п. 0000004843 00000 н. 0000005185 00000 п. 0000012202 00000 п. 0000070904 00000 п. 0000078264 00000 п. 0000079715 00000 п. 0000082579 00000 п. 0000087022 00000 п. 0000087308 00000 п. 0000087614 00000 п. 0000087682 00000 п. 0000087758 00000 п. 0000087807 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ExtGState >>> эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > / DW 1000 / Тип / Шрифт >> эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > поток x \ rHr ~ CAUps $ rD [# ͐V7HbCcM (

резисторов и конденсаторов, подключенных параллельно

Введение

В этом заключительном разделе мы исследуем частотную характеристику цепей, содержащих резисторы и конденсаторы, соединенные параллельно.Как и в предыдущем разделе, мы можем использовать анализ постоянного тока параллельных цепей резисторов в качестве отправной точки, а затем учесть фазовое соотношение между током, протекающим через резистор и компоненты конденсатора.

Анализ параллельных цепей RC

Как мы видели ранее, в параллельной цепи у тока есть несколько альтернативных путей, и выбранный маршрут зависит от относительного «сопротивления» каждой ветви. На рисунке ниже показано параллельное соединение одного резистора и конденсатора между точками A и B .

Для расчета полного импеданса (сопротивления) этой цепи мы снова используем емкостное реактивное сопротивление Xc как эквивалентное сопротивление конденсатора. Затем мы используем те же правила, что и для последовательного суммирования резисторов, помня, что теперь мы имеем дело с векторными величинами. Вы помните, что правило суммирования резисторов параллельно задается

.

, рассматривая R2 выше как емкостное реактивное сопротивление и немного алгебры комплексных чисел, мы можем показать, что величина импеданса и фазовый угол задаются следующим образом:

Теперь мы рассмотрим реакцию схемы, как указано выше, с емкостным реактивным сопротивлением 50 Ом и сопротивлением 100 Ом

Z = 100 x 50 / (100 2 + 50 2) ½ = 44.7 °

и угол составляет -63,4 °. Частотная характеристика схемы этого типа показана ниже в виде векторов и боде.

Видно, что фазовый угол изменяется от 0 ° на низких частотах, где ток почти полностью протекает через плечо резистора, до -90 ° на высоких частотах, когда ток протекает через ветвь, содержащую конденсатор.

Серийные резисторы и конденсаторы

Введение

При анализе цепей резисторов по постоянному току мы изучили, как рассчитать полное сопротивление цепи последовательных компонентов.В этом разделе мы будем использовать этот подход для анализа цепей, содержащих последовательные резисторы и конденсаторы. Для этого мы используем емкостное реактивное сопротивление как эффективное «сопротивление» конденсатора, а затем действуем аналогично предыдущему.

Анализ цепей RC серии

Как вы помните, последовательная схема обеспечивает только один путь для прохождения тока между двумя точками в цепи, поэтому, например, на диаграмме ниже показан резистор, включенный последовательно с конденсатором между точками A и B .

Полный импеданс (сопротивление) этой цепи является вкладом как конденсатора, так и резистора. Из предыдущего раздела мы видели, что емкостное реактивное сопротивление Xc смещено на -90 ° от сигнала возмущающего напряжения и поэтому выражается в сложной форме как

Таким образом, полное сопротивление цепи составляет

.

При анализе переменного тока и резистор, и конденсатор рассматриваются как векторные величины, поэтому Xc сдвинут по фазе на -90 ° по отношению к резистору.Поскольку Z является векторной суммой, результат представлен на векторной диаграмме (или комплексной плоскости)

Величина импеданса – длина вектора может быть рассчитана с помощью

.

Например, если мы возьмем приведенную выше схему с резистором 100 Ом и конденсатором 1×10-6 Ф и приложим синусоидальное напряжение с частотой 10 Гц, емкостное реактивное сопротивление можно рассчитать как:

Xc = 1 / (2 x 3.1415 x 10 x 1×10-6) = 15,9×103 Ом

, поэтому полное сопротивление в прямоугольной форме равно

.
Z = R – j Xc = 100 – j 15,9×103

Мы можем преобразовать это в полярную форму, используя описанный выше метод, который дает величину 15,89×103 Ом и угол -89,6 °. Величина явно определяется реактивным сопротивлением конденсаторов, поскольку мы рассмотрели низкую рабочую частоту. При изменении частоты наблюдается следующий отклик (в форме вектора и боде)

Анализ более сложных последовательных цепей выполняется путем суммирования отдельных сопротивлений и емкостных реактивных сопротивлений в отдельные эквивалентные компоненты, а затем выполнения того же анализа, что и выше

Калькулятор цепи конденсатора резистора

– Дюймовый калькулятор

Рассчитайте время заряда, энергию и характеристическую частоту или импеданс, реактивное сопротивление и угловую частоту цепи резистор-конденсатор.

Расчет энергии и времени зарядки

Расчет импеданса и реактивного сопротивления

Цепь резистор-конденсатор, или RC-цепь, представляет собой цепь с последовательно соединенными резистором и конденсатором. Конденсатор в цепи накапливает энергию, а резистор изменяет скорость заряда и разряда конденсатора. Эти схемы чаще всего используются для фильтрации формы сигнала и используются для создания фильтров нижних, верхних частот и полосовых фильтров.

Схема, показывающая цепь резисторного конденсатора.

Формулы RC-цепей

RC-цепи имеют несколько характеристик, включая постоянную времени, накопление энергии, заряд, импеданс, емкостное реактивное сопротивление, характеристическую частоту и угловую частоту. Расчет каждой из этих характеристик схемы можно выполнить по следующим формулам.

Формула постоянной времени

Постоянная времени, выраженная как tau (τ), – это время в секундах, в течение которого конденсатор в RC-цепи достигает 63.2% заряда. Формула для расчета постоянной времени:

τ = RC

Постоянная времени τ равна сопротивлению R в омах, умноженному на емкость C в фарадах. Конденсатор достигнет заряда 63,2% за τ, 86,5% за 2τ и 99,3% за 5τ.

Энергетическая формула

Энергия, запасенная в полностью заряженном конденсаторе RC-цепи, может быть найдена по формуле:

E = CV 2 2

Энергия E в джоулях равна емкости C в фарадах, умноженной на квадрат напряжения V, деленной на два.

Формула заряда

Максимальный заряд в цепи конденсатора резистора можно найти по формуле:

Q = CV

Заряд Q в кулонах равен емкости C в фарадах, умноженной на напряжение V.

Текущая формула

Максимальный ток RC-цепи можно найти с помощью закона Ома. Формула:

I = VR

Ток I в амперах равен напряжению V, деленному на сопротивление R в омах.

Формула характеристической частоты

Характеристическая частота цепи, часто называемая обычной или циклической частотой, может быть найдена по следующей формуле:

f = 12πRC

Частота f в герцах равна 1, деленному на 2, умноженное на π, умноженное на сопротивление R в омах, умноженное на емкость C в фарадах.

Формула угловой частоты

Угловую частоту контура можно найти по формуле:

ω = 2πf

Угловая частота ω в радианах в секунду равна удвоенной π-кратной характеристической частоте f в герцах.

Формула импеданса

Импеданс RC-цепи можно найти с помощью нескольких формул:

Z = R + 1jωC
| Z | = √ (R 2 + 1 (ωC) 2 )

Где j – мнимая единица, Z – импеданс в омах, R – сопротивление в омах, C – емкость в фарадах, а ω – угловая частота в рад / с.

Формула емкостного реактивного сопротивления

Емкостное реактивное сопротивление RC-цепи можно найти по формуле:

X = 1ωC

Емкостное реактивное сопротивление X равно 1, деленному на угловую частоту ω, умноженную на емкость C.

Формула разности фаз

Эта формула выражает разность фаз между полным напряжением и полным током.

φ = загар -1 (-1ωCR)

φ – разность фаз, ω – угловая частота, C – емкость, R – сопротивление.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *