Содержание

Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Автор Alexey На чтение 4 мин. Просмотров 9.4k. Опубликовано Обновлено

В 1826 году немецкий ученый Георг Ом совершил открытие и описал
эмпирический закон о соотношении между собой таких показателей как сила тока, напряжение и особенности проводника в цепи. Впоследствии, по имени ученого он стал называться закон Ома.

В дальнейшем выяснилось, что эти особенности не что иное, как сопротивление проводника, возникающее в процессе его контакта с электричеством. Это внешнее сопротивление (R). Есть также внутреннее сопротивление (r), характерное для источника тока.

Закон Ома для участка цепи

Согласно обобщенному закону Ома для некоторого участка цепи, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

I = U/ R

Где U – напряжение концов участка,I– сила тока, R– сопротивление проводника.

Беря во внимание вышеприведенную формулу, есть возможность найти неизвестные значенияUиR, сделав несложные математические операции.

U = I*R

R = U / I

Данные выше формулы справедливы лишь когда сеть испытывает на себе одно сопротивление.

Закон Ома для замкнутой цепи

Сила тока полной цепи равна ЭДС, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Замкнутая сеть имеет одновременно сопротивления внутреннего и внешнего характера. Поэтому формулы отношения будут уже другими.

I = E/ Rвн+r

Где E – электродвижущая сила (ЭДС), R- внешнее сопротивление источника, r-внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Замкнутая электрическая сеть содержит участки линейного и нелинейного характера. Участки, не имеющие источника тока и не зависящие от стороннего воздействия являются линейными, а участки, содержащие источник – нелинейными.

Закон Ома для участка сети однородного характера был изложен выше. Закон на нелинейном участке будет иметь следующий вид:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Где f1 – f2 – разница потенциалов на конечных точках рассматриваемого участка сети

R – общее сопротивление нелинейного участка цепи

ЭДС нелинейного участка цепи бывает больше нуля или меньше. Если направление движения тока, идущего из источника с движением тока в электрической сети, совпадают, будет преобладать движение зарядов положительного характера и ЭДС будет положительная. В случае же совпадения направлений, в сети будет увеличено движение отрицательных зарядов, создаваемых ЭДС.

Закон Ома для переменного тока

При имеющейся в сети емкости или инертности, необходимо учитывать при проводимых вычислениях, что они выдают свое сопротивление, от действия которого ток приобретает переменный характер.

Закон Ома для переменного тока выглядит так:

I = U/ Z

  где Z – сопротивление по всей длине электрической сети. Его еще называют импеданс. Импеданс составляют сопротивления активного и реактивного характера.

Закон Ома не является основным научным законом, а лишь эмпирическим отношением, причем в некоторых условиях оно может не соблюдаться:

  • Когда сеть обладает высокой частотой, электромагнитное поле меняется с большой скоростью, и при расчетах необходимо учитывать инертность носителей заряда;
  • В условиях низкой температуры с веществами, которые обладают сверхпроводимостью;
  • Когда проводник сильно нагревается проходящим напряжением, отношение тока к напряжению становится переменным и может не соответствовать общему закону;
  • При нахождении под высоким напряжением проводника или диэлектрика;
  • В светодиодных лампах;
  • В полупроводниках и полупроводниковых приборах.

В свою очередь элементы и проводники, соблюдающие закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может дать объяснение некоторым явлениям природы. Например, когда мы видим птиц, сидящих на высоковольтных проводах, у нас возникает вопрос – почему на них не действует электрический ток? Объясняется это довольно просто. Птицы, сидя на проводах, представляют собой своеобразные проводники. Большая часть напряжения приходится на промежутки между птицами, а та доля, что приходится на сами «проводники» не представляет для них опасности.

Но это правило работает лишь при единичном соприкосновении. Если птица заденет клювом или крылом провод или телеграфный столб, она неминуемо погибнет от огромного количества напряжения, которое несут в себе эти участки. Такие случаи происходят повсеместно. Поэтому в целях безопасности в некоторых населенных пунктах установлены специальные приспособления, защищающие птиц от опасного напряжения. На таких насестах птицы находятся в полной безопасности.

Закон Ома также широко применятся на практике. Электричество смертельно опасно для человека при одном лишь касании к оголенному проводу. Но в некоторых случаях сопротивление человеческого тела может быть разным.

Так, например, сухая и неповрежденная кожа обладает большим сопротивлением к воздействию электричества нежели рана или кожа, покрытая потом. В следствие переутомления, нервного напряжения и опьянения, даже при небольшом напряжении тока человек может получить сильный удар током.

В среднем, сопротивление тела человека – 700 Ом, значит, для человека является безопасным напряжение в 35 В. Работая с большим напряжением, специалисты используют специальные средства защиты.

Как пишется закон ома для участка цепи. Закон ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи – эмпирический (полученный из эксперимента) закон, который устанавливает связь между силой тока, электродвижущей силой (ЭДС) и внешним и внутренним сопротивлением в цепи.

При проведении реальных исследований электрических характеристик цепей с постоянным током необходимо учитывать сопротивление самого источника тока. Таким образом в физике осуществляется переход от идеального источника тока к реальному источнику тока, у которого есть свое сопротивление (см. рис. 1).

Рис. 1. Изображение идеального и реального источников тока

Рассмотрение источника тока с собственным сопротивлением обязывает использовать закон Ома для полной цепи.

Сформулируем закона Ома для полной цепи так (см. рис. 2): сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи, где под полным сопротивлением понимается сумма внешних и внутренних сопротивлений.

Рис. 2. Схема закона Ома для полной цепи.


  • R – внешнее сопротивление [Ом];
  • r – сопротивление источника ЭДС (внутреннее) [Ом];
  • I – сила тока [А];
  • ε– ЭДС источника тока [В].

Рассмотрим некоторые задачи на данную тему. Задачи на закон Ома для полной цепи, как правило, дают ученикам 10 класса, чтобы они могли лучше усвоить указанную тему.

I. Определите силу тока в цепи с лампочкой, сопротивлением 2,4 Ом и источником тока, ЭДС которого равно 10 В, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

По определению закона Ома для полной цепи, сила тока равна:

II. Определить внутреннее сопротивление источника тока с ЭДС 52 В. Если известно, что при подключении этого источника тока к цепи с сопротивлением 10 Ом амперметр показывает значение 5 А.

Запишем закон Ома для полной цепи и выразим из него внутреннее сопротивление:

III. Однажды школьник спросил у учителя по физике: «Почему батарейка садится?» Как грамотно ответить на данный вопрос?

Мы уже знаем, что реальный источник обладает собственным сопротивлением, которое обусловлено либо сопротивлением растворов электролитов для гальванических элементов и аккумуляторов, либо сопротивлением проводников для генераторов. Согласно закону Ома для полной цепи:

следовательно, ток в цепи может уменьшаться либо из-за уменьшения ЭДС, либо из-за повышения внутреннего сопротивления. Значение ЭДС у аккумулятора почти постоянный. Следовательно, ток в цепи понижается за счет повышения внутреннего сопротивления. Итак, «батарейка» садится, так как её внутреннее сопротивление увеличивается.

Закон Ома для участка цепи: сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

Формула закона: I =. Отсюда запишем формулыU = IR и R = .

Рис.1. Участок цепи Рис.2. Полная цепь

Закон Ома для полной цепи: сила тока I полной электрической цепи равнаЭДС (электродвижущей силе) источника тока Е , деленной на полное сопротивление цепи

(R + r). Полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутреннего r источника тока.Формула закона I =
. На рис. 1 и 2 приведены схемы электрических цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно . Смешанное соединение сочетает оба эти соединения.

Сопротивление,при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников.

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, при котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводниками.

Как следует из первого правила Кирхгофа , при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).

1. При последовательном соединении проводников (рис. 1) сила тока во всех проводниках одинакова: I 1 = I 2 = I 3 = I

Рис. 1.Последовательное соединение двух проводников.

2. Согласно закону Ома, напряженияU 1 иU 2 на проводниках равны U 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , U 3 = IR 3 .

Напряжение при последовательном соединении проводников равно сумме напряжений на отдельных участках (проводниках) электрической цепи.

U = U 1 + U 2 + U 3

Позакону Ома, напряжения U 1, U 2 на проводниках равныU 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

U = U 1 + U 2 = IR 1 + IR 2 = I(R 1 + R 2 )= I·R. Получаем: R = R 1 + R 2

Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U 1 , U 2 , U 3 равно: U = U 1 + U 2 + U 3 = I · (R 1 + R 2 + R 3 ) = IR

где R ЭКВ эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: R ЭКВ = R 1 + R 2 + R 3

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R ЭКВ = R 1 + R 2 + R 3 +…

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из закона Омаследует: при равенстве сил тока при последовательном соединении:

I = , I = . Отсюда = или =, т. е. напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.

При последовательном соединении n одинаковых проводников общее напряжение равно произведению напряжению одного U 1 на их количество n :

U ПОСЛЕД = n · U 1 . Аналогично для сопротивлений: R ПОСЛЕД = n · R 1

При размыкании цепи одного из последовательно соединенных потребителей ток исчезает во всей цепи, поэтому последовательное соединение на практике не всегда удобно.

Электрический ток и опасное напряжение невозможно услышать (за исключением гудящих высоковольтных линий и электроустановок). Токоведущие части, находящиеся под напряжением, ничем не отличаются по внешнему виду.

Невозможно узнать их и по запаху, и повышенной температурой в штатных режимах работы они не отличаются. Но включаем в безмолвную и тихую розетку пылесос, щелкаем выключателем – и энергия словно берется из ниоткуда, сама по себе, материализуясь в виде шума и компрессии внутри бытового прибора.

Опять же, если мы воткнем в разъемы розетки два гвоздя и возьмемся за них, то буквально всем своим телом ощутим реальность и объективность существования электрического тока. Делать это, конечно, настоятельно не рекомендуется. Но примеры с пылесосом и гвоздями наглядно демонстрируют нам, что изучение и понимание основных законов электротехники способствует безопасности при обращении с бытовым электричеством, а также устранению суеверных предубеждений, связанных с электрическим током и напряжением.

Итак, рассмотрим один, самый ценный закон электротехники, который полезно знать. И попытаемся сделать это в как можно более популярной форме.

Закон Ома

1. Дифференциальная форма записи закона Ома

Самый главный закон электротехники – это, конечно, закон Ома . О его существовании знают даже люди, не имеющие отношения к электротехнике. Но между тем вопрос «А знаешь ли ты закон Ома?» в технических ВУЗах является ловушкой для зарвавшихся и самонадеянных школяров. Товарищ, разумеется, отвечает, что закон Ома знает отлично, и тогда к нему обращаются с просьбой привести этот закон в дифференциальной форме. Тут-то и выясняется, что школяру или первокурснику еще учиться и учиться.

Однако дифференциальная форма записи закона Ома на практике почти неприменима. Она отражает зависимость между плотностью тока и напряженностью поля:

где G – это проводимость цепи; Е – напряженность электрического тока.

Все это – попытки выразить электрический ток, принимая во внимание только физические свойства материала проводника, без учета его геометрических параметров (длина, диаметр и тому подобное). Дифференциальная форма записи закона Ома – это чистая теория, знание ее в быту совершенно не требуется.

2. Интегральная форма записи закона Ома для участка цепи

Иное дело – интегральная форма записи. Она тоже имеет несколько разновидностей. Самой популярной из них является закон Ома для участка цепи: I=U/R

Говоря по-другому, ток в участке цепи всегда тем выше, чем больше приложенное к этому участку напряжение и чем меньше сопротивление этого участка.

Вот этот «вид» закона Ома просто обязателен к запоминанию для всех, кому хоть иногда приходится иметь дело с электричеством. Благо, и зависимость-то совсем простая. Ведь напряжение в сети можно считать неизменным. Для розетки оно равно 220 вольт. Поэтому получается, что ток в цепи зависит только от сопротивления цепи, подключаемой к розетке. Отсюда простая мораль: за этим сопротивлением надо следить.

Короткие замыкания, которые у всех на слуху, случаются именно по причине низкого сопротивления внешней цепи. Предположим, что из-за неправильного соединения проводов в ответвительной коробке фазный и нулевой провода оказались напрямую соединены между собой. Тогда сопротивление участка цепи резко снизится практически до нуля, а ток так же резко возрастет до очень большой величины. Если электропроводка выполнена правильно, то сработает автоматический выключатель, а если его нет, или он неисправен или подобран неправильно, то провод не справится с возросшим током, нагреется, расплавится и, возможно, вызовет пожар.

Но бывает, что приборы, включенные в розетку и отработавшие уже далеко не один час, становятся причиной короткого замыкания. Типичный случай – вентилятор, обмотки двигателя которого подверглись перегреву из-за заклинивания лопастей. Изоляция обмоток двигателя не рассчитана на серьезный нагрев, она быстро приходит в негодность. В результате появляются межвитковые короткие замыкания, которые снижают сопротивление и, в соответствии с законом Ома, также ведут к увеличению тока.

Повышенный ток, в свою очередь, приводит изоляцию обмоток в полную негодность, и наступает уже не межвитковое, а самое настоящее, полноценное короткое замыкание. Ток идет помимо обмоток, сразу из фазного в нулевой провод. Правда, все сказанное может случиться только с совсем простым и дешевым вентилятором, не оборудованным тепловой защитой.

Закон Ома для переменного тока

Надо отметить, что приведенная запись закона Ома описывает участок цепи с постоянным напряжением. В сетях переменного напряжения существует дополнительное реактивное сопротивление, а полное сопротивление приобретает значение квадратного корня из суммы квадратов активного и реактивного сопротивления.

Закон Ома для участка цепи переменного тока принимает вид: I=U/Z ,

где Z – полное сопротивление цепи.

Но большое реактивное сопротивление свойственно, прежде всего, мощным электрическим машинам и силовой преобразовательной технике. Внутреннее электрическое сопротивление бытовых приборов и светильников практически полностью является активным. Поэтому в быту для расчетов можно пользоваться самой простой формой записи закона Ома: I=U/R.

3. Интегральная форма записи для полной цепи

Раз есть форма записи закона для участка цепи, то существует и закон Ома для полной цепи: I=E/(r+R) .

Здесь r – внутреннее сопротивление источника ЭДС сети, а R – полное сопротивление самой цепи.

За физической моделью для иллюстрации этого подвида закона Ома далеко ходить не надо – это бортовая электрическая сеть автомобиля, аккумулятор в которой является источником ЭДС. Нельзя считать, что сопротивление аккумулятора равно абсолютному нулю, поэтому даже при прямом замыкании между его клеммами (отсутствии сопротивления R) ток вырастет не до бесконечности, а просто до высокого значения. Однако этого высокого значения, конечно, хватит для того, чтобы вызвать расплавление проводов и возгорание обшивки авто. Поэтому электрические цепи автомобилей защищают от короткого замыкания при помощи предохранителей.

Такой защиты может оказаться недостаточно, если замыкание произойдет до блока предохранителей относительно аккумулятора, или если вовсе один из предохранителей заменен на кусок медной проволоки. Тогда спасение только в одном – необходимо как можно быстрее разорвать цепь полностью, откинув «массу», то есть минусовую клемму.

4. Интегральная форма записи закона Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС

Следует упомянуть и о том, что есть и еще одна разновидность закона Ома – для участка цепи, содержащего источник ЭДС:

Здесь U – это разность потенциалов в начале и в окончании рассматриваемого участка цепи. Знак перед величиной ЭДС зависит от направленности ее относительно напряжения. Воспользоваться законом Ома для участка цепи нередко приходится при определении параметров цепи, когда часть схемы недоступна для детального изучения и не интересует нас. Допустим, она скрыта неразъемными деталями корпуса. В оставшейся схеме имеется источник ЭДС и элементы с известным сопротивлением. Тогда, замерив напряжение на входе неизвестной части схемы, можно вычислить ток, а после этого – и сопротивление неизвестного элемента.

Выводы

Таким образом, мы можем увидеть, что «простой» закон Ома далеко не так прост, как кому-то, возможно, казалось. Зная все формы интегральной записи законов Ома, можно понять и легко запомнить многие требования электробезопасности, а также приобрести уверенность в обращении с электричеством.

Физический закон , определяющий связь (или электрического напряжения) с силой тока , протекающего в проводнике , и сопротивлением проводника. Установлен Георгом Омом в 1826 году и назван в его честь.

Закон Ома для переменного тока

Вышеприведённые соображения о свойствах электрической цепи при использовании источника (генератора) с переменной во времени ЭДС остаются справедливыми. Специальному рассмотрению подлежит лишь учёт специфических свойств потребителя, приводящих к разновремённости достижения напряжением и током своих максимальных значений, то есть учёта фазового сдвига .

Если ток является синусоидальным с циклической частотой ω {\displaystyle \omega } , а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости , индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

U = I ⋅ Z {\displaystyle \mathbb {U} =\mathbb {I} \cdot Z}
  • U = U 0 e i ωt – напряжение или разность потенциалов,
  • I – сила тока,
  • Z = Re i δ – комплексное сопротивление (электрический импеданс),
  • R = √ R a 2 + R r 2 – полное сопротивление,
  • R r = ωL − 1/(ωC ) – реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • R а – активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • δ = − arctg (R r /R a ) – сдвиг фаз между напряжением и силой тока.{i(\omega t+\varphi)},} что Im ⁡ U = U . {\displaystyle \operatorname {Im} \mathbb {U} =U.} Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как F = Im ⁡ F {\displaystyle F=\operatorname {Im} \mathbb {F} }

    Здравствуйте, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика»..

    Сегодня открываю новый раздел на сайте под названием .

    В этом разделе я постараюсь в наглядной и простой форме объяснить Вам вопросы электротехники. Скажу сразу, что далеко углубляться в теоретические знания мы не будем, но вот с основами познакомимся в достаточном порядке.

    Первое, с чем я хочу Вас познакомить, это с законом Ома для участка цепи. Это самый основной закон, который должен знать каждый .

    Знание этого закона позволит нам беспрепятственно и безошибочно определять значения силы тока, напряжения (разности потенциалов) и сопротивления на участке цепи.

    Кто такой Ом? Немного истории

    Закон Ома открыл всем известный немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году. Вот так он выглядел.

    Всю биографию Георга Ома я рассказывать Вам не буду. Про это Вы можете узнать на других ресурсах более подробно.

    Скажу только самое главное.

    Его именем назван самый основной закон электротехники, который мы активно применяем в сложных расчетах при проектировании, на производстве и в быту.

    Закон Ома для однородного участка цепи выглядит следующим образом:

    I – значение тока, идущего через участок цепи (измеряется в амперах)

    U – значение напряжения на участке цепи (измеряется в вольтах)

    R – значение сопротивления участка цепи (измеряется в Омах)

    Если формулу объяснить словами, то получится, что сила тока пропорциональная напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

    Проведем эксперимент

    Чтобы понять формулу не на словах, а на деле, необходимо собрать следующую схему:

    Цель этой статьи — это показать наглядно, как использовать закон Ома для участка цепи. Поэтому я на своем рабочем стенде собрал эту схему. Смотрите ниже как она выглядит.

    С помощью ключа управления (избирания) можно выбрать, либо постоянное напряжение, либо переменное напряжение на выходе. В нашем случае используется постоянное напряжения. Уровень напряжения я меняю с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР).

    В нашем эксперименте я буду использовать напряжение на участке цепи, равное 220 (В). Контроль напряжения на выходе смотрим по вольтметру.

    Теперь мы полностью готовы провести самостоятельно эксперимент и проверить закон Ома в действительности.

    Ниже я приведу 3 примера. В каждом примере мы будем определять искомую величину 2 методами: с помощью формулы и практическим путем.

    Пример № 1

    В первом примере нам нужно найти ток (I) в цепи, зная величину источника постоянного напряжения и величину сопротивления светодиодной лампочки.

    Напряжение источника постоянного напряжения составляет U = 220 (В) . Сопротивление светодиодной лампочки равно R = 40740 (Ом) .

    С помощью формулы найдем ток в цепи:

    I = U/R = 220 / 40740 = 0,0054 (А)

    Подключаем последовательно светодиодной лампочке , включенный в режиме амперметр, и замеряем ток в цепи.

    На дисплее мультиметра показан ток цепи. Его значение равно 5,4 (мА) или 0,0054 (А), что соответствует току, найденному по формуле.

    Пример № 2

    Во втором примере нам нужно найти напряжение (U) участка цепи, зная величину тока в цепи и величину сопротивления светодиодной лампочки.

    I = 0,0054 (А)

    R = 40740 (Ом)

    С помощью формулы найдем напряжение участка цепи:

    U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (В) = 220 (В)

    А теперь проверим полученный результат практическим путем.

    Подключаем параллельно светодиодной лампочке мультиметр, включенный в режиме вольтметр, и замеряем напряжение.

    На дисплее мультиметра показана величина измеренного напряжения. Его значение равно 220 (В), что соответствует напряжению, найденному по формуле закона Ома для участка цепи.

    Пример № 3

    В третьем примере нам нужно найти сопротивление (R) участка цепи, зная величину тока в цепи и величину напряжения участка цепи.

    I = 0,0054 (А)

    U = 220 (В)

    Опять таки, воспользуемся формулой и найдем сопротивление участка цепи:

    R = U/ I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ом)

    А теперь проверим полученный результат практическим путем.

    Сопротивление светодиодной лампочки мы измеряем с помощью или мультиметра.

    Полученное значение составило R = 40740 (Ом) , что соответствует сопротивлению, найденному по формуле.

    Как легко запомнить Закон Ома для участка цепи!!!

    Чтобы не путаться и легко запомнить формулу, можно воспользоваться небольшой подсказкой, которую Вы можете сделать самостоятельно.

    Нарисуйте треугольник и впишите в него параметры электрической цепи, согласно рисунка ниже. У Вас должно получится вот так.

    Как этим пользоваться?

    Пользоваться треугольником-подсказкой очень легко и просто. Закрываете своим пальцем, тот параметр цепи, который необходимо найти.

    Если оставшиеся на треугольнике параметры расположены на одном уровне, то значит их необходимо перемножить.

    Если же оставшиеся на треугольнике параметры расположены на разном уровне, то тогда необходимо разделить верхний параметр на нижний.

    С помощью треугольника-подсказки Вы не будете путаться в формуле. Но лучше все таки ее выучить, как таблицу умножения.

    Выводы

    В завершении статьи сделаю вывод.

    Электрический ток — это направленный поток электронов от точки В с потенциалом минус к точке А с потенциалом плюс. И чем выше разность потенциалов между этими точками, тем больше электронов переместится из точки В в точку А, т.е. ток в цепи увеличится, при условии, что сопротивление цепи останется неизменным.

    Но сопротивление лампочки противодействует протеканию электрического тока. И чем больше сопротивление в цепи (последовательное соединение нескольких лампочек), тем меньше будет ток в цепи, при неизменном напряжении сети.

    P.S. Тут в интернете нашел смешную, но поясняющую карикатуру на тему закона Ома для участка цепи.

    Закон Ома

    Закон Ома показывает линейную зависимость между напряжением и током в электрической цепи.

    Падение напряжения и сопротивление резистора определяют протекание постоянного тока через резистор.

    Используя аналогию с потоком воды, мы можем представить электрический ток как поток воды через трубу, резистор как тонкую трубу, ограничивающую поток воды, напряжение как разность высот воды, которая позволяет воде течь.

    Формула закона Ома

    Ток резистора I в амперах (А) равен напряжению резистора V в вольтах (В), деленному на сопротивление R в омах (Ом):

    V – падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В). В некоторых случаях в законе Ома для обозначения напряжения используется буква E. E обозначает электродвижущую силу.

    I – электрический ток, протекающий через резистор, измеряется в амперах (А).

    R – сопротивление резистора, измеренное в Ом (Ом).

    Расчет напряжения

    Зная ток и сопротивление, мы можем рассчитать напряжение.

    Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на сопротивление R в омах (Ом):

    Расчет сопротивления

    Зная напряжение и ток, мы можем рассчитать сопротивление.

    Сопротивление R в омах (Ом) равно напряжению V в вольтах (В), деленному на ток I в амперах (А):

    Поскольку ток задается значениями напряжения и сопротивления, формула закона Ома может показать, что:

    • Если мы увеличим напряжение, ток увеличится.
    • Если мы увеличим сопротивление, ток уменьшится.
    Пример # 1

    Найдите ток электрической цепи с сопротивлением 50 Ом и напряжением питания 5 Вольт.

    Решение:

    V = 5 В

    R = 50 Ом

    I = V / R = 5 В / 50 Ом = 0,1 А = 100 мА

    Пример # 2

    Найдите сопротивление электрической цепи, имеющей напряжение питания 10 В и ток 5 мА.

    Решение:

    V = 10 В

    I = 5 мА = 0,005 А

    R = V / I = 10 В / 0,005 A = 2000 Ом = 2 кОм

    Закон Ома для цепи переменного тока

    Ток нагрузки I в амперах (А) равен напряжению нагрузки V Z = V в вольтах (В), деленному на полное сопротивление Z в омах (Ом):

    V – падение напряжения на нагрузке, измеренное в вольтах (В).

    I – электрический ток, измеряемый в амперах (А)

    Z – полное сопротивление нагрузки, измеренное в Ом (Ом).

    Пример # 3

    Найдите ток в цепи переменного тока с напряжением питания 110 В ± 70 ° и нагрузкой 0,5 кОм ± 20 °.

    Решение:

    V = 110V∟70 °

    Z = 0,5 кОм∟20 ° = 500 Ом∟20 °

    I = V / Z = 110V∟70 ° / 500Ω∟20 ° = (110V / 500Ω) (70 ° -20 °) = 0,22A 50 °

    Калькулятор закона Ома (краткая форма)

    Калькулятор закона Ома: вычисляет соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

    Введите 2 значения, чтобы получить третье значение, и нажмите кнопку « Рассчитать» :

     

    Калькулятор закона Ома II ►

     


    Смотрите также

    %d0%b7%d0%b0%d0%ba%d0%be%d0%bd%20%d0%be%d0%bc%d0%b0 — со всех языков на все языки

    Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

     

    Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский

    17.4. Закон Ома в интегральной форме

    Для любой точки внутри проводника напряженность результирующего поля равна сумме напряженности поля кулоновских сил и поля сторонних сил . Подставляя в (17.6), получим

    Умножим скалярно обе части на вектор , численно равный элементу длины проводника и направленный по касательной к проводнику в ту же сторону, что и вектор плотности тока

    Так как скалярное произведение совпадающих по направлению векторов и , равно произведению их модулей, то это равенство можно переписать в виде


    С учетом

    Интегрируя по длине проводника от сечения 1 до некоторого сечения 2 и учитывая, что сила тока во всех сечениях проводника одинакова, получаем

    (17.7)

    Интеграл численно равен работе, совершаемой кулоновскими силами при перенесении единичного положительного заряда с точки 1 в точку 2. В электростатике было показано, что


    Таким образом,

    где и – значение потенциала в т.1 и т.2.

    Интеграл, содержащий вектор напряженности поля, сторонних сил, представляет собой эдс , действующей на участке 1-2

    (17.9)

    Интеграл

    (17.10)

    равен сопротивлению участка цепи 1-2.

    Подставляя (17.10), (17.9) и (17.8) в (17.7), окончательно получим

    (17.11)

    Последнее уравнение выражает собой закон Ома в интегральной форме для участка цепи, содержащего эдс и формулируется следующим образом: падение напряжения на участке цепи равно сумме падений электрического потенциала на этом участке и эдс всех источников электрической энергии, включённых на участке.

    При замкнутой внешней цепи сумма падений электрических потенциалов и эдс источника равна сумме падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника и во всей внешней цепи где или Отсюда

    (17.12)

    Закон Ома для участка цепи. конспект урока по физике 8 класс.

    Приложение 3.

    Задание 1.

    Определите электрическое сопротивление резистора R1. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, соединительные провода и резистор, обозначенный R1.

    В бланке ответов:

    1) нарисуйте электрическую схему эксперимента:

    2) запишите закон Ома:

    3) выведите формулу для расчёта электрического сопротивления:

    4) соберите согласно схеме электрическую цепь (проверьте правильность подключения измерительных приборов)

    5) укажите результаты измерения напряжения и силы тока:

    I=

    U=

    6) вычислите значение электрического сопротивления:

    7) Запишите ответ:

    Задание 2.

    Определите электрическое сопротивление резистора R2. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, соединительные провода и резистор, обозначенный R2.

    В бланке ответов:

    1) нарисуйте электрическую схему эксперимента:

    2) запишите закон Ома:

    3) выведите формулу для расчёта электрического сопротивления:

    4) соберите согласно схеме электрическую цепь (проверьте правильность подключения измерительных приборов)

    5) укажите результаты измерения напряжения и силы тока:

    I=

    U=

    6) вычислите значение электрического сопротивления:

    7) Запишите ответ:

    Задание 3.

    Определите электрическое сопротивление лампочки от карманного фонарика R. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, соединительные провода и лампочку.

    В бланке ответов:

    1) нарисуйте электрическую схему эксперимента:

    2) запишите закон Ома:

    3) выведите формулу для расчёта электрического сопротивления:

    4) соберите согласно схеме электрическую цепь (проверьте правильность подключения измерительных приборов)

    5) укажите результаты измерения напряжения и силы тока:

    I=

    U=

    6) вычислите значение электрического сопротивления:

    7) Запишите ответ:

    Задание 4.

    Определите электрическое напряжение. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, амперметр, ключ, соединительные провода и резистор. Сопротивление резистора 10 Ом.

    В бланке ответов:

    1) нарисуйте электрическую схему эксперимента:

    2) запишите закон Ома:

    3) выведите формулу для расчёта электрического напряжения:

    4) соберите согласно схеме электрическую цепь (проверьте правильность подключения измерительных приборов)

    5) укажите результаты измерения силы тока и значение сопротивления:

    I=

    R=

    6) вычислите значение электрического напряжения:

    7) Запишите ответ:

    Задание 5.

    Определите силу тока в цепи. Для этого соберите экспериментальную установку, используя источник тока, вольтметр, ключ, соединительные провода и резистор. Сопротивление резистора 5 Ом.

    В бланке ответов:

    1) нарисуйте электрическую схему эксперимента:

    2) запишите закон Ома:

    3) выведите формулу для расчёта силы тока:

    4) соберите согласно схеме электрическую цепь (проверьте правильность подключения измерительных приборов)

    5) укажите результаты измерения напряжения и значение сопротивления:

    R=

    U=

    6) вычислите значение силы тока:

    7) Запишите ответ:

    Приложение 5.

    I вариант

    1.Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются

    А) сила тока 1) U/R

    Б) электрическое 2) q/t

    напряжение 3) A·t

    В) закон Ома 4) A/q

    2. Сила тока в цепи электрического фонарика равна 0,3А. Какой заряд проходит при работе фонарика в течение 5мин.?

    А) 0,001Кл Б) 0,06Кл В) 1,5Кл Г) 90Кл

    3. Сила тока в электрической цепи 2А, сопротивление лампы накаливания 14 Ом. Каково напряжение на лампе?

    А) 0,125В Б) 7В В) 16В Г) 28В

    4. Учитывая показания приборов, определите, чему равно сопротивление лампы.

    А) 10.Ом Б) 1,6.Ом В) 0,1.Ом Г) 5.Ом

    5. На графике приведена зависимость силы тока на участке цепи от приложенного напряжения. Сопротивление какого проводника больше?

    А) А Б) равны В) В Г) нельзя определить

    II вариант

    1.Установите соответствие между приборами и физическими величинами, которые они измеряют.

    К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу.

    А) электрометр 1) электрический заряд

    Б) амперметр 2) сопротивление

    В) вольтметр 3) сила тока

    4) электрическое напряжение

    2.Какую работу совершает электрическое поле, если при напряжении 12В, через сечение проводника проходит заряд 0,1Кл

    А) 120Дж Б) 12Дж В) 1,2Дж Г) 0,12Дж

    3.Какова сила тока на участке цепи, если сопротивление участка 6 Ом, а напряжение, приложенное к нему 24В.

    А) 144А Б) 4А В) 0,25А Г) 0,4А

    4. Учитывая показания приборов, определите, чему равно сопротивление лампы.

    А) 8.Ом Б) 0,32.Ом В) 3,25.Ом Г) 0,125.Ом

    5. На графике приведена зависимость силы тока на участке цепи от приложенного напряжения. Сопротивление какого проводника меньше?

    А) А Б) равны В) В Г) нельзя определить

    Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Проверка закона Кирхгофа доклад по математике

    Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Проверка закона Кирхгофа Лабораторная работа Цель работы Практически убедится в физических сущности закона Ома для участка цепи. Проверить опытным путем законы Кирхгофа. Оборудование Приборный щит № 1. Стенд. Теоретическое обоснование Расчет и анализ эл.цепей может быть произведен с помощью основных законов эл.цепей закон Ома , первого и второго законов Кирхгофа. Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционально напряжении на этом участке цепи и обратно пропорционально сопротивлении того же участка -это закон Ома Рассмотрим полную цепь: ток в этой цепи определяется по формуле (закон Ома для полной цепи). Сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлении внешней и внутренней участков цепи. Согласно первому закону Кирхгофа, алгебраическая сумма токов ветвей соединений в любой узловой точке эл.цепи равна нулю. Согласно второго закона Кирхгофа в любой замкнутом контуре эл.цепи, алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжении на всех резисторных элементов контура. Порядок выполнения работы: Ознакомится с приборами и стендом, для выполнение работы. Подключим шнур питания к источнику питания. Источник подключить к стенду, меняя переменным резистором сопротивление цепи измеряем ток, напряжение. Результаты заносим в таблицу. Произвести необходимые расчеты На стенде «закон Кирхгофа». Меняем сопротивление цепи. Результаты опытов заносим в таблицу. Произвести необходимый расчет Рис. 1. Закон Ома для участка цепи Рис.2. Первый закон Кирхгофа Табл.1 Данные наблюдений Результаты вычислений R U I Uобщ E 1 3 3 3 3,3 1,5 3 2 3 3,2 3 3 1 3 3,1 Табл.2 Данные наблюдений Результаты вычислений R1 R2 I1 I2 I3 I4 I2+I3 U1 U2 2 0,7 4 1 3 4 4 2 2,1 1 1 4 2 2 4 4 2 2 0,7 2 4 3 1 4 4 2,1 2 Е1=3(1+0,1)=3,3; Е2=2(1,5+0,1)=3,2; Е3=1(3+0,1)=3,1 U1=2*1=2; U2=2*1=2; U1=3*0,7=2,1; U2=1*2=2 Вывод Опытным и расчетным путями доказали, что сила тока в эл.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлений внешних и внутреннего участка цепи. Согласно первому закону Кирхгофа сила тока на входе цепи равна силе тока на входе цепи. Сумма токов на ветвях цепи равна току на выходе цепи. Ответы на контрольные вопросы Закон Ома для полной цепи рассматривает полное сопротивление всей цепи, а закон Ома для участка цепи рассматривает только данный участок цепи. Оба закона Ома показывают зависимость силы тока от сопротивления – чем больше сопротивление, тем меньше сила тока и ЭДС или наоборот. Для создания напряжения в цепи необходимо движение зарядов внутри источника тока, а это происходит только под действием сил, приложенных извне. При отсутствии тока в цепи ЭДС равна разности потенциалов источника энергии, поэтому подключенный в эту цепь вольтметр показывает ЭДС , а не напряжение . F 0 4 9 – закон Кирхгофа (применяется для расчётов сложных электрических цепей): сумма

    Текущее поколение, новая формулировка закона Ома и мод проводимости по принципу «снизу вверх»

    НАНОЭЛЕКТРОНИКА: ГЕНЕРАЦИЯ ТОКА, НОВАЯ ФОРМУЛИРОВКА… Ж. НАНОЭЛЕКТРОН. ФИЗ. 5, 01023 (2013)

    01023-5

    Предварительные результаты. Электропроводность материалов

    может изменяться более чем в 1020 раз, переходя, например, от серебра

    к стеклу – веществ, которые очень далеки от

    друг от друга по шкале проводимости. Стандартное объяснение разницы в проводимости

    :

    утверждает, что плотность «свободных электронов» в этих веществах очень разная.Это объяснение немедленно

    требует объяснения, какие электроны свободны, а

    – нет. Эта разница становится все более абсурдной по мере перехода к наноразмерным проводникам.

    Концепция «снизу вверх» предлагает следующий простой ответ. Электропроводность зависит от плотности

    состояний в окне шириной в несколько kT, покрывающем

    равновесный электрохимический потенциал μ0, определяемый

    функцией FT (уравнение 5, рис.3), который отличается от нуля на

    в небольшом зазоре шириной несколько kT около

    равновесного значения электрохимического потенциала.

    Дело не в общем количестве электронов, которое составляет

    того же порядка, что и в серебре, и в стекле. Ключевым моментом

    является наличие электронных состояний в диапазоне значений электрохимического потенциала

    0, что

    в основном отличает одно вещество от другого.

    Настоящий ответ не нов, и он хорошо известен

    специалистам в области наноэлектроники. Однако в настоящее время –

    дней обсуждение обычно начинается с теории Друде

    [13], которая сыграла важную историческую роль в

    понимании природы течения. К сожалению –

    лет, подход Друде породил два недоразумения –

    позиций, которые необходимо преодолеть, и особенно в

    преподавании физики, например:

    (1) Ток генерируется электрическим полем;

    (2) Ток зависит от количества электронов.

    Оба заблуждения связаны друг с другом, как если бы ток

    действительно генерировался электрическим полем,

    тогда все электроны были бы затронуты полем.

    Уроки, извлеченные из нашей экспериментальной электроники nanoelec-

    , показывают, что ток, генерируемый «предварительным соотношением

    » двух контактов f1 (E) – f2 (E), и эта разница не является ноль только в окне около равновесного –

    рия электрохимического потенциала

    0.Проводимость канала

    высокая или низкая зависит от наличия

    электронных состояний в окне. Этот вывод

    обычно приходит через транспортное уравнение Больцмана [14] или формализм Кубо [15], в то время как мы используем понятие «снизу вверх» сразу дает физически правильную прямую картину. тока.

    6. МОДЕЛЬ УПРУГОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

    Таким образом, ток, генерируемый «подготовкой»

    двух контактов 1 и 2 с функциями Ферми f1 (E)

    и f2 (E).Большее значение электрохимического потенциала

    соответствует отрицательному выводу 1, а меньшее значение

    – положительному. Отрицательный контакт

    передает электроны в канале проводимости, а положительный контакт

    стремится извлекать электроны из канала проводимости

    . Это справедливо для любых проводников –

    как в нанометровом, так и в макроразмерном масштабе.

    Модель упругого резистора служит в качестве полезной идеализации, которая дает физически правильное объяснение

    функционирования наноразмерных проводников и открывает возможность для новой интерпретации устройств макроразмеров

    .Рольф Ландауэр предложил концепцию «эластичного резистора

    » в 1957 году [9-11] задолго до его экспериментального подтверждения

    в нанотранзисторе. [1] Концепция

    «упругий резистор», строго говоря, является идеализацией,

    , но она надежно подтверждается многочисленными экспериментальными данными

    для сверхмалых нанотранзисторов. [3] Развитие

    концепции упругого резистора [6-8, 12] привело к созданию

    единой картины транспортных явлений в электронных устройствах

    любой размерности.

    В модели упругого резистора электроны меняют канал проводимости

    от контакта S источника на запас

    канала D упруго, без потери или приобретения энергии

    (рис. 6).

    Рис.6 – В упругом резисторе электроны движутся баллистически

    по каналам с постоянной энергией

    Ток в диапазоне энергий от E до E + dE составляет

    отделяется от канала в упругом резисторе с

    различными значения энергии, позволяющие записать для тока

    в дифференциальной форме

         

     

    12

    dI dEG E f E f E

    , (22)

    и после интегрирования, чтобы получить выражение для полного тока

    .Затем, используя выражение (14), получаем выражение для низковольтной проводимости

    (линейный отклик)

     

    0

    f

    I

    G dE GE

    VE

    

    

    

      

    

    

    , (23)

    , в котором отрицательная производная 0 / ( ðE) можно представить себе

    в виде прямоугольного импульса, площадь которого равна

    единице, а ширина ~ ± 2 кТл (рис.3). Согласно

    (23), функция проводимости G (E) для упругого сопротивления –

    тор, усредненная в диапазоне ~ ± 2 кТл, который

    включает значение электрохимического потенциала

    0,

    дает экспериментально измеренную проводимость G. При

    низких температурах вы можете просто использовать значение G (E)

    с E 

    0.

    Такой энергетический подход к проводимости в Модель упругого резистора

    значительно упрощает понимание причин тока, хотя

    звучит парадоксально, потому что мы традиционно связываем ток I через проводник с сопротивлением резистора

    R и

    . джоулева теплота I2R.Как мы можем говорить о сопротивлении

    , когда электроны, движущиеся через проводник, не теряют энергию?

    Ответ заключается в том, что поскольку электроны не теряют

    энергии при движении на упругом резисторе, потеря энергии

    происходит на границе проводника с источником и

    контактов запаса, где рассеивается джоулевое тепло. Другими словами, упругое сопротивление, характеризуемое сопротивлением R канала проводимости, рассеивает тепло I2R в джоулях за пределами канала проводимости.Это

    , обозначенное множеством различных экспериментальных измерений, прямых и косвенных, на наноразмерных проводниках

    торцов [3, 4], не говоря уже о том факте, что рассеивание

    тепла, будь то единичный молекула или нанопроводник,

    Основы электроники – Как работает потенциометр

    Потенциометр, также называемый горшком, может иметь самые разные формы и использоваться во многих приложениях в повседневной жизни, например, для управления громкостью звука радио.

    Поток – это регулируемый вручную переменный резистор с тремя выводами. На рисунке ниже вы можете увидеть несколько примеров потенциометров.

    Символы потенциометров

    На принципиальной схеме потенциометр представлен одним из двух символов ниже:

    Как работает потенциометр?

    Потенциометр имеет 3 контакта. Две клеммы (синяя и зеленая) подключены к резистивному элементу, а третья клемма (черная) подключена к регулируемому дворнику.

    Потенциометр может работать как реостат (переменный резистор) или как делитель напряжения .

    Реостат

    Чтобы использовать потенциометр в качестве реостата, используются только два контакта: один внешний и центральный. Положение дворника определяет, какое сопротивление потенциометр оказывает на цепь, как показано на рисунке:

    Если у нас есть потенциометр 10 кОм, это означает, что максимальное сопротивление переменного резистора составляет 10 кОм, а минимальное – 0 Ом.Это означает, что, изменив положение стеклоочистителя, вы получите значение от 0 Ом до 10 кОм.

    Делитель напряжения

    Потенциометры могут использоваться как делители напряжения. Чтобы использовать потенциометр в качестве делителя напряжения, необходимо подключить все три контакта. Один из внешних контактов подключен к GND, другой – к Vcc, а средний контакт – это выход напряжения.

    Когда потенциометр используется в качестве делителя напряжения, положение стеклоочистителя определяет выходное напряжение. Когда вы подключили потенциометр таким образом, у вас будет следующая цепь:

    В основном делитель напряжения используется для превращения большого напряжения в меньшее.

    Выходное напряжение можно рассчитать с помощью следующего уравнения, полученного из закона Ома:

    Конус потенциометра

    Одной из основных концепций, связанных с потенциометрами, является конус . Конус – это соотношение между положением и сопротивлением потенциометра. Наиболее распространенными типами являются линейный и логарифмический конус .

    Потенциометры линейные

    Самая распространенная форма – простой линейный конус.В линейном конусе зависимость между сопротивлением и положением потенциометра линейная.

    Это означает, что если ручка потенциометра находится в среднем положении, выходное напряжение составляет половину напряжения, измеренного потенциометром. См. Рисунок ниже:

    Потенциометры с линейным конусом помечены буквой B.

    Потенциометры логарифмические

    Нелинейные конусы специально используются в приложениях управления звуком, а именно логарифмических конусах (есть также обратные логарифмические конусы ).Соотношение между положением и сопротивлением показано на следующем рисунке:

    Потенциометры с логарифмической конусностью помечены буквой A.

    Заключение

    Надеюсь, вы узнали что-то новое сегодня и сочли это объяснение полезным.

    Если вы хотите узнать больше об основах электроники или начать заниматься электроникой, обязательно ознакомьтесь с нашей электронной книгой Electronics for Beginners .

    Спасибо за чтение.

    Ruideng DPS5020 – Обзор модуля питания 50 В, 20 А

    DPS5020 – это модуль источника питания с программируемым постоянным напряжением / током, который объединяет аналоговое и цифровое управление в одном устройстве. Модуль представляет собой модуль 0-50V / 0-20A Lab PSU , который состоит из 2 частей: основного контроллера и передней панели. На основной плате есть разъемы для входного / выходного напряжения, а также разъемы для подключения Bluetooth и преобразователя USB в последовательный порт.

    DPS5020 в коробке

    Модуль на передней панели имеет кнопки и ручку управления для установки желаемого напряжения / тока, а также OLED-дисплей для отображения фактических показаний и заданных значений. DPS5020 может хранить до 10 предустановленных групповых значений, которые сохраняются при отключении питания. Вы также можете быстро установить два сохраненных групповых значения. По сравнению с традиционными аналоговыми источниками питания удобнее быстро устанавливать необходимое напряжение или ток. Используя предоставленные инструкции, сборка и включение устройства очень просты.Вместе с упаковкой вы получите небольшое руководство пользователя, кабели и два основных модуля.

    DPS5020 Распаковка

    Подключение через USB и Bluetooth

    В коробке также есть FTDI – то есть преобразователь UART в USB и модуль Bluetooth (с проходом: 1234, который выглядит как беспроводной COM-порт UART). Вы можете использовать доступное программное обеспечение для последовательного подключения (проводного или беспроводного) к модулю, загрузив соответствующее программное обеспечение для ПК. После загрузки программного обеспечения и подключения последовательного разъема к плате и ПК вы можете управлять платой из экранных меню.Когда максимальный ток установлен на 1 А, напряжение установлено на 5 В и подключена нагрузка 2 Ом, напряжение сразу же падает, чтобы гарантировать, что через нагрузку проходит не более 1 А. Это текущая ограничивающая функция.

    Когда ограничение тока снято, та же самая нагрузка потребляет 2,4 А, , а это всего 12 Вт мощности, что соответствует закону Ома. В этом случае выходное напряжение остается стабильным на уровне 5 В, а само питание остается достаточно холодным. Чтобы проверить другой сценарий, вы можете установить выход на 20 мА, прикрепите к выходу небольшой светодиод – и включите устройство.

    Модуль передней панели DPS5020

    Пользовательский интерфейс

    На фотографии выше показан используемый HMI. Зеленый / желтый / фиолетовый текст в центре указывает на фактический результат. Внизу (голубой) вы видите напряжение, вверху (голубой) вы видите настройки напряжения и тока. Вы можете заметить, что показания напряжения показывают фактическое выходное напряжение, а не заданное значение. Возможно, вы действительно увидите смещение +/- 0,01 в этом показании, что является нормальным. Работа с модулем проста. Просто нажмите V и поверните ручку, чтобы установить напряжение, нажмите A и поверните ручку, чтобы установить ограничение тока.Когда вы закончите, нажмите Set , и вы увидите экран подтверждения. После этого по нажатию кнопки ВКЛ / ВЫКЛ выход включается.

    Это интересно, потому что это не просто поворот ручки для изменения напряжения – сначала вам нужно нажать кнопку V. Это хорошая функция, потому что приятно знать, что мощность вашего блока питания не изменится случайно. Таким образом вы также можете регулировать напряжение как в режиме онлайн, так и в автономном режиме. Вторая особенность – это возможность отрегулировать настройку перед включением вывода.Ручка представляет собой стандартный поворотный энкодер с нажимным переключателем, который используется для изменения настраиваемой цифры. Через несколько минут использования вы сможете ознакомиться с интерфейсом.

    Модуль питания DPS5020

    На изображении выше показан модуль блока питания. Вход находится слева, а выход – справа. Спереди вы видите LQFP48 с STM32F100C8 . USB – это знакомая микросхема Ch440G, работающая на UART. Вы также можете увидеть небольшой 4-контактный разъем рядом с MCU.Используя этот разъем, вы можете удаленно подключиться к модулю через USB, Bluetooth или просто взломать UART.

    Программное обеспечение DPS5020 для Windows DPS5020 Приложение для Android

    Программное обеспечение

    На изображении выше показан ЧМИ на верхней стороне, который можно использовать для управления модулем с ПК. Вы можете взломать UART и подключить графический дисплей к блоку питания + добавить возможности Ethernet / Wi-Fi и т. Д. За 45 долларов с включенной доставкой это неплохая сделка. Модуль имеет множество преимуществ: расширенные функции, хороший визуальный интерфейс, высокая точность, возможность автономного использования, вставка в ваш собственный ящик и широкое применение.

    Характеристики DPS5020

    Тестирование

    Тестирование модуля DPS5020 с помощью небольшого вентилятора на 12 В и мультиметра.

    Мы протестировали модуль, подключив вход 12 В постоянного тока и небольшой вентилятор постоянного тока на выходе. Мы устанавливаем напряжение на 10 В постоянного тока и ограничение по току на 1 А. Как видите, выходное напряжение снижено всего на несколько мВ для этой маломощной нагрузки.

    Видео

    Характеристики

    • Диапазон входного напряжения: 6,00-60,00 В Диапазон выходного напряжения: 0-50,00 В
    • Выходной ток: 0-20.00A Диапазон выходной мощности: 0-1000 Вт
    • Вес продукта: около 222 г Размер модуля дисплея: 79 * 43 * 41 (мм) (Д * Ш * В)
    • Открытый размер: 71 мм * 39 мм Размер силового модуля: 93 * 71 * 41 (мм) (Д * Ш * В)
    • Длина соединительной линии: 200 мм Фиксированное межосевое расстояние отверстия: 86 мм, 64 мм
    • Разрешение выходного напряжения: 0,01 В Разрешение выходного тока: 0,01 A
    • Точность выходного напряжения: ± (0,5% + 1 цифра) Точность выходного тока: ± (0.5% + 2 цифры)

    Банкноты

    1. Вы должны убедиться, что входное напряжение на в 1,1 раза выше, чем на выходное напряжение. При больших текущих обстоятельствах обратите внимание на рассеивание тепла.
    2. Соединение между модулем дисплея и модулем питания должно выполняться согласно соответствующим инструкциям. Иначе не получится.
    3. Диапазон входного напряжения: 6-60 В постоянного тока, 60 В – предельное напряжение; пожалуйста, оставьте комнату для использования, иначе она будет сожжена.Вход должен быть DC Votlage input , а не AC 220V, иначе он тоже сгорит.

    Ruideng, также разрабатывает ряд источников питания, и один из его меньших по размеру особенно интересен. Если устройство 5020 звучит немного чрезмерно, есть также небольшая автономная версия, которая подходит для всех компонентов на передней панели, и эта также поставляется от Banggood. Этот блок имеет максимум 20 В при 3 А . Он называется DPS3003. Он очень удобен и требует всего 20 В постоянного тока на входе.Нет последовательного порта или Bluetooth, но он также дешевле, поскольку не имеет отдельной платы управления (все это находится на передней панели) и поместился бы в гораздо меньшую коробку.

    Вы можете купить модуль DPS5020 по прилагаемой (Banggood) ссылке за 54,99 долларов США.

    Теория контуров RCL серии

    A для анализа нестационарного водопоглощения растений кукурузы

    Формулировка механистической модели

    Массовый расход воды можно описать с помощью традиционного уравнения переноса. Для гидравлического потока через цилиндрические трубы гидравлическая проводимость является функцией радиуса трубы и вязкости жидкости, как показано ниже:

    , где Дж v (t) – объемная плотность потока (м 3 / м 2 / с), которая равна средней скорости (м / с) в момент времени t, r – радиус трубы (м), η – динамическая вязкость жидкости (кг / м / с или Па · с), S – длина трубки (м), а ΔΨ – разность потенциалов (кг / м / с 2 или Па).Это уравнение или соответствующие версии называется законом Пуазейля, указывающим, что средний расход через единичные поперечные сечения трубы увеличивается пропорционально квадрату радиуса трубы.

    Учитывая сложность путей переноса воды через континуум почва-растение, стационарный поток обычно рассчитывается, а не по закону Пуазейля, с использованием упрощенных моделей сопротивления «черного ящика» 23 , например,

    , где Ψ s и Ψ l – водные потенциалы почвы и листа, соответственно, а R sl (кг / м 2 / s) обозначает гидравлическое сопротивление между почвой и листьями.Концепции, заложенные в уравнение (2) (модель Ван ден Хорнерта), проиллюстрированы в. Переносное растение обычно создает градиент водного потенциала между почвой и листом, так что вода течет 44 . Поток через систему почва-растение контролируется скоростью потери воды через устьица. Таким образом, водный потенциал листа можно рассматривать как косвенный фактор, который контролирует поток воды через растение, оказывая влияние на устьичное сопротивление 45 .

    Электрическая аналогия потока воды через систему почва-растение: (a) система почва-растение, (b) традиционная модель устойчивого состояния и (c) модель нестационарного состояния. с – водный потенциал почвы, Ψ l – потенциал листовой воды, Дж v (t) – скорость поглощения воды, L – индуктивность, R – гидравлическое сопротивление, C – емкость, A – контактный потенциал.

    Хотя модель установившегося состояния (уравнение 2) широко применялась, многие исследования показали, что она не учитывает гистерезис, нелинейное явление, которое часто наблюдается из соотношений между Ψ l и J v 46 , 47 , 48 , 49 .Этот тип реакции объясняется влиянием суточных изменений в хранении воды в растении, поскольку накопление воды может задерживать закрытие устьиц 35 , 50 , 51 , 52 . Как и в предыдущих исследованиях, мы рассмотрели влияние гистерезиса, введя гидравлическую емкость ( C в м 2 с 2 / кг или м / Па) в стационарную модель Ван ден Хорнерта, как показано ниже

    By По аналогии с электрической емкостью гидравлическая емкость любой части системы определяется как отношение изменения содержания воды в тканях (Q в м 3 / м 2 ) к потенциалу (в кг / м / с 2 или Па) 53 , что определяется как C = d Q / d Ψ.Гидравлическая емкость формируется за счет изменения запасов воды в ксилеме, крупных корнях и толстых листьях ( d Q) и изменениях потенциала ( d Ψ). Когда конденсатор сталкивается с увеличивающимся Ψ (т. Е. Накапливает воду), он действует как источник – понижая ΔΨ, поскольку он подает воду к листу, как батарея. Когда конденсатор сталкивается с уменьшающимся Ψ (то есть истощением воды), он действует как сток, создавая ΔΨ, поскольку он накапливает воду в ксилеме и крупных корнях, поступающих из почвы через тонкие корни, как резистор.Общее количество R и C в системе почва-растение можно оценить с помощью уравнения (3) из измеренных суточных изменений l , s и J v . Знак второго члена в правой части уравнения (3) отрицательный, потому что вода вытекает из накопителя (добавляя к J v ), когда d Ψ l ( t ) / dt отрицательный. Гидравлическая емкость ( C ) растения, которая в нестационарной модели считается изменяющейся в зависимости от состояния воды в растении, служит буферной функцией для регулировки величины напряжения ксилемы, вызванного транспирацией, и связанного с ней сопротивления кавитации для уменьшения Компромисс между безопасностью предприятия и эффективностью 35 .Значение C отражает гидравлический режим ткани, и его изменение полезно для сравнения тканей растений самых разных количеств, форм и / или размеров. Обратите внимание, что эксперименты в установившемся режиме, проводимые в контролируемых средах, не будут зависеть от емкости, потому что значение d Ψ l ( t ) / dt становится равным нулю в установившемся режиме. . В этом случае уравнение (3) возвращается к простой модели установившегося состояния, как выражено уравнением (2).

    Кроме того, чтобы понять и описать гидравлику переноса воды в растениях, необходимо одновременно измерить потенциал воды и скорость потока. Однако точное измерение потенциала листьев затруднительно в коротких временных масштабах (например, от секунд до минут). Несколько экспериментов показали, что скорость поглощения воды растениями (или корнями) с точки зрения Дж v имеет мгновенные характеристики (например, колебания или импульсы потока воды), особенно при низком потенциале листьев и большом Дж v 54 , 55 , 56 , 57 .Это явление в основном вызвано пространственно-временной неоднородностью расхода воды в различных частях трехмерной архитектуры предприятия. Это правдоподобно, потому что потенциал листьев зависит от высоты и положения листьев на стебле. Верхние листья получают больше солнечной радиации, что снижает водный потенциал (или снижает доступность воды), в то время как низкие листья менее подвержены радиации, вызывая большой потенциал (или увеличивая доступность воды). Таким образом, мы предполагаем, что существует эффект «индуктивности», поскольку мгновенные значения расхода воды в различных частях установки могут влиять на среднюю движущую силу потока воды в установке.Мы также предполагаем наличие биологического контактного потенциала ( A в кг / м / с 2 ) 39 , 58 , который действует как «предохранитель» в электрической цепи и подвержен воздействию окружающей среды из-за Потенциал корневой воды снижается быстрее, чем потенциал почва-вода 1 , 17 , 59 . Мы ввели принцип «индуктивности» и «плавкого предохранителя» в уравнение (3), что привело к следующей модели нестационарного состояния на основе схемы RCL:

    Эта модель схематично показана на рис.Учет эффекта «индуктивности» отражает неоднородную реакцию архитектуры листовой системы на климат. Разность потенциалов воды (ΔΨ c ), вызванная гидравлической индуктивностью, определяется как

    , где L – коэффициент индуктивности в кг / м 2 . Индуктивность, которая образована неоднородностью потенциалов воды в листьях на разной высоте растения, сопротивляется изменениям скорости потока dJ v (t). Когда индуктор (т.е.е., листовая система) сталкивается с увеличивающимся J v , он (например, верхние листы) действует как сток, понижая потенциал, поскольку он потребляет воду, как резистор. Когда индуктор сталкивается с уменьшением J v , он (например, нижние створки) действует как источник, создавая потенциал, поскольку он подает накопленную воду к верхним створкам, как батарея. Связь между L и C может быть выражена как:

    , где R 0 представляет собой критическое сопротивление потоку.Согласно теории последовательной цепи RCL, когда фактический R приближается к R 0 , J v становится стабильным; в противном случае J v колеблется с частотой f (1 / с):

    Чтобы рассмотреть зависимость общей доступности воды в почве от профилей водного потенциала почвы и плотности корней, мы принимаем эффективный водный потенциал почвы. s (t) для уравнения (4), рассчитанное по формуле 56

    , где Ψ s, i и λ r, i относятся к водному потенциалу почвы и плотности длины корня в i -й слой почвы (i = 1,2,… 12; толщина в каждом слое 5 см) соответственно.

    Анализ нестационарного состояния

    сравнивает измеренные и смоделированные результаты скорости поглощения воды с использованием модели устойчивого состояния (уравнение 2) и модели нестационарного состояния (уравнение 4). Эффективность уравнения 4 для улавливания колебаний скоростей поглощения продемонстрирована в сравнении с результатами, полученными с помощью уравнения 2 в, на основе данных, собранных 1 августа 1999 г. Аналогичные результаты были получены для других дней наблюдений. Очевидно, что учет эффектов гидравлической «емкости», «индуктивности» и «предохранителя» значительно улучшает описание динамики водопоглощения.Вклад этих трех параметров в степень согласия различается в разные дни наблюдения. Включение в модель C , L и A увеличило значения коэффициента детерминации ( R 2 ) на 0,10 ± 0,07, 0,11 ± 0,05 и 0,10 ± 0,06 соответственно в два года. Результаты показывают, что хранение воды в растениях, перенос воды между различными частями и потенциал биологического контакта – это три биофизических механизма, которые определяют мгновенный нестационарный характер потока воды между почвой и растением.

    Сравнение модели устойчивого состояния (a) и модели нестационарного состояния (b) на основе данных, наблюдавшихся в 1998 и 1999 годах. Кривые поглощения представляют собой скорости потока сока, наблюдаемые (сплошная линия) 1 августа 1999 года и результаты моделирования. (пунктирная линия) с использованием модели устойчивого состояния (c) и модели нестационарного состояния (d). Измеренные данные на (a) и (b) представляют собой 15-минутные средние скорости потока сока, наблюдаемые в восемь дней каждого года в 1998 (n = 434) и 1999 (n = 481).

    предоставляет средние значения параметров, соответствующих уравнению (4), с использованием данных, собранных с кукурузного поля в течение восьми дней каждого года в 1998 и 1999 годах.Равенство значений R 0 и R в 1998 году предполагает, что мгновенное изменение скорости поглощения воды со временем ( d J v / d t) было относительно небольшим (или поток был непрерывным) во влажный год. . Для сравнения, мгновенное потребление воды сильно колебалось (или вода подавалась импульсами определенной частоты) в засушливый год, на что указывает большее значение R 0 , чем R в 1999 году. Такая зависимость стабильности поглощения Доступность воды в почве согласуется с пространственным распределением водного потенциала листьев на разной высоте растения ().Наши измерения показывают, что водный потенциал листьев значительно снижался с высотой листьев, когда почва была сухой, но не было значительной разницы, когда почва была влажной. Как и ожидалось, накопление воды на заводе во влажный год привело к значению C , что примерно в тридцать раз больше, чем в засушливый год. Этот результат показывает отрицательную связь между емкостью и гистерезисом поглощения воды. В соответствии с теоретическими предположениями, отрицательное значение A во влажный год предполагает лучший межфазный контакт между почвой и корнем, вероятно, из-за наличия более активных мелких корней или большей гидравлической проводимости в ризосфере.Положительное значение A в засушливый год указывает на возможное межфазное вмешательство, вызванное, например, резким градиентом водного потенциала над зоной истощения почвы и корней, усыханием тонких корней во время процесса высыхания почвы и / или более медленным восстановлением. физиологии корней в процессе повторного заболачивания почвы. Отрицательное значение подобранного L предполагает, что перенос воды между листьями или корнями был значительным явлением. Перенос был намного более значительным в условиях более высокой водности, о чем свидетельствует более высокое абсолютное значение л во влажный год (1998 г.), чем в засушливый (1999 г.), в 40 раз.Отношение L к R указывает на доступность растения кукурузы к колебаниям расхода воды при сохранении здоровых или восстанавливаемых условий (то есть толерантность к самой низкой скорости подачи воды). Сходство этого отношения в оба года предполагает, что значение L / R представляет собой своего рода постоянную растений.

    Дневные изменения водного потенциала листьев на разной высоте от земли в репрезентативные дни в 1998 и 1999 годах.

    Ψ с. обозначает эффективный водный потенциал почвы, рассчитанный по формуле.8.

    Таблица 1

    Параметры модели в нестационарном состоянии

    Параметр Влажный год (1998) Сухой год (1999) Агрегат
    R 907 ± 0,2) × 10 8 (5,7 ± 3,5) × 10 6 кг / м 2 / с
    C (2,1 ± 1,2) × 10 −6 (7,5 ± 2,3) × 10 −8 м 2 с 2 / кг
    L (−8.5 ± 4,7) × 10 10 (−2,1 ± 1,2) × 10 9 кг / м 2
    A −1,85 ± 2,49 1,55 ± 1,89 кг / м / с 2
    L / R −385,9 ± 279,2 −365,6 ± 312,1 с
    R 0 = 2 (L / C) 0,56 907 ± 2,54) × 10 8 (3,31 ± 2,36) × 10 8 кг / м 2 / с
    f = 1 / [2π (LC) 0.5 ] 56 1 / с

    Исследование технологии бесконтактного обнаружения слабого тока

    Журнал электромагнитного анализа и приложений Том 10 No 04 (2018), Идентификатор статьи: 84326,9 стр.
    10.4236 / jemaa.2018.104005

    Исследование технологии бесконтактного обнаружения слабого тока

    Бо Чен 1 * , Сай Ву 3 , Руи Ван 3 , Чанлей Лю 3 , Цзиньдун Лу 3 , Куй Дэн 2 , Лян Ге 3

    1 Колледж иностранных языков Юго-Западного нефтяного университета, Чэнду, Китай

    2 Колледж электричества и информации Юго-Западного нефтяного университета, Чэнду, Китай

    3 Колледж машиностроения и электронной инженерии, Юго-западный нефтяной университет, Чэнду, Китай

    Авторские права © 2018 авторов и Scientific Research Publishing Inc.

    Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

    http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

    Поступила: 16.11.2017 г .; Принята в печать: 27 апреля 2018 г .; Опубликовано: 30 апреля 2018 г.

    РЕФЕРАТ

    С постоянным развитием промышленных технологий слабый ток играет все более важную роль во всех сферах жизни. Чтобы облегчить пользователю переноску, также началось изучение технологии бесконтактного измерения слабого тока.Идея дизайна этой статьи основана на устройстве двумерного датчика сопротивления, построенного бесконтактной системой обнаружения слабого тока. В системе используется датчик сопротивления HMC1002 для сбора токового сигнала и датчик температуры DS18B20 для компенсации температуры. Сигналы, регистрируемые датчиком сопротивления и датчиком температуры, очень слабые. После усиления схемой усиления сигнал способствует последующему обнаружению и обработке. Схема фильтра может отфильтровывать сигналы помех для достижения цели повышения точности.После того, как соответствующий алгоритм микроконтроллера преобразует напряжение сигнала, его легко прочитать и сохранить, тем самым разработав бесконтактное измерение тока, способное обнаруживать слабые токи и достигать более высокой точности.

    Ключевые слова:

    Слабый ток, датчик сопротивления, бесконтактный, с температурной компенсацией

    1. Введение

    В промышленном производстве и научных исследованиях часто бывает необходимо измерить слабый ток, протекающий по длине провода или проводника.Обычно измеряемый ток измеряется путем пропускания тока через резистор с известным сопротивлением, измерения напряжения на резисторе и последующего вычисления тока по закону Ома I = U / R. Из-за необходимости доступа к резистору выборки, не только существование тестируемой цепи для получения результатов измерения затруднено с точностью, но и процесс тестирования очень неудобен и труден для автоматизации.

    При изучении большого количества ссылок и журналов мы обнаружили, что изучение методов бесконтактного контроля тока частично было сосредоточено на постоянном улучшении измерительной схемы, а другое – на новых материалах и новом датчике. технология.Это другое направление, но та же цель – повысить точность и снизить стоимость устройства. Таким образом, этот объект использует новый тип датчика сопротивления для измерения слабого тока, но датчик сопротивления сильно зависит от температуры, поэтому необходимо ввести датчик температуры, компенсирующий влияние температуры с помощью программного обеспечения, что повышает точность съемки.

    Датчик сопротивления, использующий магниторезистивность, проводник тока и магниторезистивные элементы в соответствии с определенной комбинацией структур, когда ток течет, магнитное поле, создаваемое током, вызывает изменение магнитного сопротивления.Это изменение может быть обнаружено по сигналу напряжения, который может быть обнаружен в определенном диапазоне тока [1]. Из-за своего небольшого размера, низкого энергопотребления, высокой чувствительности, магниторезистивный датчик в измерениях и других технических аспектах все более и более широко используется. Мы хотим разработать прибор, который может быть очень удобным для использования датчика сопротивления для бесконтактного измерения слабого тока. Мы хотим предложить новый тип бесконтактной технологии измерения слабого тока, чтобы полностью изолировать измеряемую цепь от измерительной цепи, а также повысить ее чувствительность и точность.Точное измерение, хорошая линейность, стабильная работа и хорошие фазовые характеристики; так как его нагрузка в основном стремится к чистому сопротивлению, его выходная фаза напряжения примерно такая же, как измеренная фаза. Он также имеет преимущества низкой стоимости, высокой производительности, небольшого объема, простой установки и отладки.

    2. Актуальность исследований

    Все виды практических приложений, таких как измерение и управление промышленным производством, не только повышают требования к точности обнаружения слабого тока, но также выдвигают новые требования к методам обнаружения.Поэтому бесконтактная система определения тока была применена к более широкому диапазону полей с ее характеристиками, на которые не влияет измеряемая цепь [2].

    В последние годы исследования в области бесконтактного измерения слабых токов значительно ускорились и достигли замечательных результатов. Точность измерения постоянно улучшается, а производительность становится более стабильной. После просмотра данных и чтения литературы было обнаружено, что впервые использовалась индуктивная связь между цепями для реализации бесконтактного измерения расхода, а теперь мы используем различные датчики магнитного обнаружения.В настоящее время для бесконтактного измерения слабого тока в основном используются трансформатор тока, катушка, датчик тока Холла, оптический датчик тока, датчик тока магниторезистивного действия и т. Д. Мы знаем, что существуют десятки различных принципов работы датчика тока, диапазон измерения от 10 – 12 –10 −9 A [3], от постоянного тока до нескольких МГц, каждый датчик имеет соответствующие характеристики. При фактическом использовании мы можем выбирать в соответствии с потребностями и даже можем использовать два или более датчиков тока.В настоящее время проводятся исследования по бесконтактному измерению слабого тока, с одной стороны, внедряются новые технологии и новые материалы, повышается чувствительность и точность измерения, расширяется диапазон применения, реализуется миниатюризация и интеграция, снижается вес и снижается стоимость высокопроизводительных датчиков. . С другой стороны, он фокусируется на исследованиях и усовершенствовании измерительной схемы для повышения точности обнаружения [4]. Мы обнаружили, что улучшенное пространство в измерительной цепи невелико, в то время как использование новых высокопроизводительных недорогих датчиков и использование широкого спектра функций датчиков упрощает достижение повышенной чувствительности и точности измерения, а также снизить стоимость фактического спроса в отрасли.

    3. Проектирование аппаратного обеспечения системы

    Структурная схема всей системы показана на рисунке 1.

    Двухосный датчик магнитного сопротивления, принцип работы: под действием внешнего магнитного поля выходное напряжение (OUT и OUT-), вызванное изменением сопротивления, изменяется, что напрямую указывает на силу магнитного поля. Благодаря устройству не нуждается в поли-фарфоре. Это не приведет к гистерезису и повторяемости. Чип имеет встроенный запатентованный Honeywell токовый пояс, для которого не требуется внешняя катушка.Этот тип датчика соответствует четырем элементам конфигурации моста Уитстона, которые преобразуют магнитное поле в дифференциальное выходное напряжение и могут определять магнитное поле величиной до 30 мкГаусс [5]. Датчик имеет преимущества небольшого размера, невысокой стоимости, высокой чувствительности, стабильной надежности и так далее. Конкретная внутренняя и внешняя структура HMC1002 показана на рисунках 2 и 3.

    Эффект сопротивления датчика сопротивления – это правило, согласно которому значение сопротивления R изменяется вместе с изменением интенсивности магнитной индукции B, когда проводящий материал, помещенный в магнитное поле, находится под напряжением.Главный принцип заключается в том, что носитель проводящего материала отклоняется силой Лоренца в приложенном магнитном поле, что приводит к изменению сопротивления материала. Его принципиальная схема показана на рисунке 4. Для датчика сопротивления обычно применяется внешнее магнитное поле, которое приводит к изменению значения сопротивления (ΔR / R), и сопротивление находится в мосте Уитстона внутри датчика сопротивления, что вызывает изменение напряжения на выходе моста, то есть на выходе

    Рисунок 1.Общая структурная схема системы.

    Рисунок 4. Принцип действия реактивного сопротивления.

    Заменено

    датчика [6]. Сопротивление изменяется с изменением внешнего магнитного поля, и изменение выходного напряжения называется эффектом сопротивления.

    В магнитном поле путь движения носителей в проводящих материалах будет изменяться под действием магнитного поля. Как правило, он станет длиннее.

    Повышение удельного электрического сопротивления и повышение сопротивления проводящих материалов [7].Когда скорость двух разных носителей (электронов и дырок) сильно различается, удельное сопротивление металла или полупроводниковых материалов в основном вызвано носителем с большей скоростью.

    (1)

    Выражение: B – интенсивность магнитной индукции, ρ – удельное сопротивление металла или полупроводниковых материалов, когда приложенная интенсивность магнитной индукции равна B, поэтому ρ 0 – удельное сопротивление металла или полупроводниковых материалов, когда приложенная интенсивность магнитной индукции равна нулю, ν – скорость носителя проводящего материала в магнитном поле [8].Из первой формулы видно, что когда интенсивность магнитной индукции B постоянна, чем больше скорость носителя, тем очевиднее эффект магнитосопротивления [9].

    Цифровой датчик температуры, потому что в этом проекте используется метод температурной компенсации для повышения точности измерения, что необходимо для введения модуля измерения температуры для сбора температуры [10] DS18B20 – это обычный цифровой датчик температуры, который имеет характеристики небольшого объема. , низкие накладные расходы на оборудование, сильная защита от помех и высокая точность.Модуль измерения температуры показан на рисунке 5.

    Напряженность магнитного поля, создаваемого слабым током, мала, поэтому сигналы напряжения, выдаваемые датчиком магнитосопротивления, также очень слабые [11]. Необходимо добавить схему усиления сигнала, чтобы усилить слабый сигнал, неудобный для обнаружения и обработки в более поздний период. AMP04 обладает такими преимуществами, как высокая точность, низкое энергопотребление, широкий диапазон входного напряжения. Отличные характеристики усиления и т. Д., Которые могут устанавливать усиление за счет внешнего сопротивления [12].Диапазон усиления составляет от 1 до 1000, что соответствует фактическим требованиям этого проекта, поэтому AMP04 используется в качестве усилителя для настройки схемы усилителя. Схема усиления HMC1002 показана на рисунке 6.

    В цепи питания подключите предохранитель A на 13,2 В 0,5 A для защиты цепи. Когда ток в цепи слишком велик, плавкий предохранитель может выделять больше тепла, что может быстро расплавить предохранитель, защищая, таким образом, всю цепь [13]. Установите переключатель для удобного управления цепью, индикатор может определить, подключена ли цепь питания.Схема питания показана на рисунке 7.

    Цепь связи в основном состоит из последовательного чипа Ch440 и периферийной схемы, Ch440 построен с отдельным буфером приемопередатчика для поддержки одинарной, полудуплексной или полнодуплексной асинхронной последовательной связи. Он обеспечивает обычный контактный сигнал модема [14]. Он используется для непосредственного обновления оборудования обычного последовательного порта до шины USB и преобразования выходного сигнала уровня TTL однокристального компьютера в интерфейс USB для распознавания сигнала.Вход и выход микросхемы соединены с однокристальным микрокомпьютером, и двусторонняя связь между компьютером и однокристальной микросхемой может быть завершена [15]. Схема связи показана на рисунке 8.

    Рисунок 5. Модуль измерения температуры.

    4. Разработка системного программного обеспечения

    Сначала на электрическом, а затем инициализируйте последовательный порт, хранилище и так далее, чтобы заставить его работать в заранее определенном рабочем режиме, а затем начать сбор данных цикла, полученное значение температуры и текущее значение, сохраненное в памяти.Блок-схема системного программного обеспечения показана на рисунках 9 и 10.

    После настройки тестовой платформы подключите схему. Отлаживайте и запускайте системную плату для разработки на компьютере, измеряйте экспериментальные данные. Затем проанализируйте данные, расчет ошибки системы и получите кривую выходной характеристики системы, которая может визуально описать производительность системы. Тест компьютерного моделирования показан на рисунке 11.

    5. Заключение

    В этой статье подробно описывается исследование системы обнаружения слабого электрического тока бесконтактным двумерным датчиком магнитного сопротивления и проводится практическое измерение результатов исследования.Система объективно анализируется путем объединения теории и практики. В соответствии с описанным выше экспериментальным процессом и экспериментальным временным анализом вся система является возможной. В системе используется

    двумерная структура магниторезистивного датчика, HMC1002 сама собирает магнетизм, что позволяет избежать гистерезиса и повторения явления. Введение термокомпенсатора устраняет влияние экспериментальных изменений температуры окружающей среды на эксперимент и значительно повышает точность эксперимента.Последовательный чип Ch440 обеспечивает двустороннюю связь с компьютером и улучшает быстродействие системы.

    Благодарности

    Работа поддержана Государственным управлением национальной безопасности (№sichuan-009-2013AQ, №sichuang-0021-2014AQ, №sichuan-0011-2016AQ), Комитетом по образованию провинции Сычуань (№15ZB0060, 16ZB0082), проект инновационной индустрии студентов университетов в Китае и ключевой проект открытого эксперимента студентов колледжей в SWPU.

    Цитируйте эту статью

    Чен, Б., Ву С., Ван Р., Лю К.Л., Лу Дж.Д., Дэн К. и Ге, Л. (2018) Исследование технологии бесконтактного обнаружения слабых токов. Журнал электромагнитного анализа и приложений, 10, 67-75. https://doi.org/10.4236/jemaa.2018.104005

    Список литературы

    1. 1. Блазек, В. (2016) Атмосферный и ненавязчивый кардиореспираторный мониторинг. 2016 ELEKTRO, Словакия, 16-18 мая 2016 г., 2.
      https://doi.org/10.1109/ELEKTRO.2016.7512022

    2. 2. Texas Instruments (2001) TMS320F28x Optimizing C & C ++ Compiler User’s Guide.Даллас.

    3. 3. Texas Instruments (2003) Справочное руководство аналого-цифрового преобразователя (АЦП) TMS320F28x. Даллас.

    4. 4. Братланд Т. и Билкинг Р. (2002) Выбор и применение магнитных датчиков. Инструменты и датчики, 11, 18-21.

    5. 5. Чейз К.Р., Ван Биббер С. и Мунис Т.П. (2005) Разработка системы бесконтактного обнаружения разливов нефти. OCEANS, 2005. Proceedings of MTS / IEEE, Вашингтон, округ Колумбия, 17–23 сентября 2005 г., 1352–1357.

    6. 6. Cao, C.Z. и Вэй, Г. (2004) Оптимизация дизайна контроллера нечеткой нейронной сети в системе прямого управления крутящим моментом. Материалы Международной конференции по машинному обучению и кибернетике 2004 г., Шанхай, 26-29 августа 2004 г., 378-382.

    7. 7. Яо, К.Г., Ву, Х., Ми, Й., Ма, Й., Шен, Й. и Ван, Л. (2013) Моделирование переходных электромагнитных полей молний на линиях передачи во временной области с конечной разностью во временной области. IEEE Transactions по диэлектрикам и электрической изоляции, 20, 1239-1246.

    8. 8. Чжао, Дж., Гао, Б., Ву, У.Л., Цю, Ф.С. и Тиан, Г. (2017) Оценка трещин на основе новой индукционной термографии с ферритовым кругом. Журнал IEEE Sensors, 17, 5637-5645.

    9. 9. Кильтц, С., Хильдебрандт, М., Диттманн, Дж. И Вильхауэр, К. (2012) Проблемы бесконтактной скрытой обработки отпечатков пальцев в местах совершения преступлений: обзор датчиков и исследований обработки изображений. 2012 Материалы 20-й Европейской конференции по обработке сигналов (EUSIPCO), Бухарест, 27–31 августа 2012 г., 1504–1508.

    10. 10. Лю П., Сян, Хуанг, X. и Лю, Ф. (2006) От простого к интеллектуальному: Развитие сенсорной сети. Редкие металлы и машиностроение, 35, 617-620.

    11. 11. Texas Instruments (2003) Цифровые сигнальные процессоры TMS320F2812. Даллас.

    12. 12. Думитру-Даниэль, Х.С. и Кородяну, Х.С. (2007) Магнитоимпедансный датчик для биомедицинских приложений. Журнал магнетизма и магнитных материалов, 1, 68-71.

    13. 13.Ли, Л.Дж., Юань, Ю.С. и Фэн Т.З. (2006) Обнаружение слабого сигнала на основе стохастического резонанса. Журнал коммуникационных технологий и электроники.

    14. 14. Asai, T., Motoki, T., Gao, W., Ju, B.-F., et al. (2007) Основанный на АСМ прибор для измерения профиля кромки алмазных режущих инструментов. Международный журнал точного машиностроения и производства.

    15. 15. Себальд Г., Цю Дж. И Гайомар Д. (2005) Моделирование режима бокового резонанса пьезоэлектрических волокон с металлическим сердечником.Journal of Physics D: Applied Physics, 38.
      https://doi.org/10.1088/0022-3727/38/19/023

    Обобщенный нелинейный закон Ома: как сильное электричество

    Исследование Сатоши Окузуми, Сёдзи Мори, Шу-ичиро Инуцука

    Индексировано: 09 мая ’19 Опубликовано: 08 мая ’19 Опубликовано в : arXiv – Астрофизика – Земля и планетная астрофизика


    Присоединяйтесь к Sparrho сегодня, чтобы оставаться на вершине науки

    Открывайте, организуйте и делитесь исследованиями, которые важны для вас

    Присоединяйтесь к Sparrho сегодня, чтобы оставаться на вершине науки

    Discover, Организуйте и поделитесь исследованиями, которые имеют для вас значение

    Присоединяйтесь бесплатно

    Аннотация

    Магнитогидродинамика (МГД) протопланетных дисков сильно зависит от к неидеальным МГД-эффектам, возникающим из-за малой ионизационной доли дисковый газ.Сильное электрическое поле, вызванное движением газа, может нагревать ионизированный газ. частицы и тем самым могут повлиять на ионизационный баланс в дисках. Наш предыдущие исследования показали, что в пыльных протопланетных дисках омическая проводимость уменьшается с увеличением напряженности электрического поля до тех пор, пока происходит электрический пробой газа в диске. В этом исследовании мы расширяем наши предыдущая работа для более общих случаев, когда электрические и магнитные поля влияют на движение частиц плазмы, позволяя изучать влияние нагрев плазмы на всех неидеальных МГД-эффектах: омическом, холловском и амбиполярном. диффузия.Мы обнаруживаем, что верхний предел электрического тока, который мы ранее производное применяется даже при наличии магнитных полей. Хотя зал и амбиполярное сопротивление может как увеличиваться, так и уменьшаться с увеличением электрического поля. сила в зависимости от обилия заряженных пылинок, омическая удельное сопротивление всегда увеличивается с увеличением напряженности электрического поля. An оценка по порядку величины предполагает, что крупномасштабный электрический ток генерируемые движениями газа во внутренней части протопланетных дисков могли превышать верхний предел.Это означает, что МГД-движения внутреннего диска, такие как движение, вызванное неустойчивостью сдвига Холла, могло либо подавляться, либо вызвать электрический пробой (разряд молнии). Это может иметь важное последствия для газовой аккреции и образования хондр во внутренней части протопланетные диски.

    Проволока Предметы и методы испытаний кабелей

    Метод обнаружения
    Согласно соответствующим положениям национальных стандартов, проекты тестирования Wire Cable в основном включают два аспекта: электрические и механические характеристики.Среди них проверка электрических характеристик в основном включает определение сопротивления постоянному току, определение сопротивления изоляции и определение выдерживаемого напряжения промышленной частоты.

    (1) Определение сопротивления постоянному току.
    В соответствующих национальных стандартах есть четкое определение: сопротивление постоянному току провода Wire Cable должно основываться на сопротивлении проводника на километр в качестве эталона для сравнения. Измеренные данные сопротивления постоянного тока проводного кабеля необходимо сначала преобразовать в температуру 20 ° C на километр.Значение сопротивления постоянному току. Если измеренное значение сопротивления постоянному току преобразуется в значение сопротивления постоянному току при условии 20 ° C, если значение меньше указанного стандартного значения, тогда образец проводного кабеля является квалифицированным продуктом, и наоборот, не соответствует требованиям. продукт.

    В настоящее время соответствующие внутренние ведомства обычно используют мостовой метод и метод тока для определения сопротивления постоянного тока проводного кабеля. Метод моста имеет узкий диапазон измерений и может быть разделен на метод моста с одним плечом и метод моста с двумя плечами.Когда значение сопротивления проволочного кабеля составляет около 1 или более, используется метод однорычажного моста; когда значение сопротивления проводного кабеля меньше 1, используется метод двухплечевого моста. Текущий метод, также известный как метод микроомметра, основан на значении сопротивления проводного кабеля, с использованием источника постоянного тока для вывода различных постоянных токов и последующего точного измерения напряжения на измеряемом кабеле. Измеренные данные соответствуют закону Ома.Можно рассчитать сопротивление постоянному току измеренного проводного кабеля. Текущий метод может выдавать разные токи, поэтому диапазон измерения относительно широк.

    (2) Определение сопротивления изоляции.

    Измерение сопротивления изоляции проводного кабеля должно быть преобразовано в значение сопротивления изоляции на километр. В отличие от сопротивления постоянному току, значение сопротивления изоляции обратно пропорционально длине жилого кабеля; Измеренное напряжение низковольтного провода Сопротивление изоляции кабеля составляет 100 В.Есть четыре вида 250В, 500В и 1000В. Напряжения обнаружения 100 В и 500 В широко используются при проверке отделом контроля качества. Длина измеряемого кабеля не указана, но для измерения и расчета обычно принимается 10 м. Время зарядки перед измерением обычно составляет 1 минуту.

    Wire Для испытания сопротивления изоляции кабеля обычно используется метод измерения напряжения и тока, также известный как метод измерителя высокого сопротивления. Некоторые кабели имеют металлическую защитную крышку с определенной функцией экранирования.Для измерения сопротивления изоляции этого проводного кабеля в основном измеряется сопротивление изоляции между проводником и металлической гильзой, или экранирующим слоем, или слоем брони; и для безметалловой оболочки. Провод Кабель при измерении значения сопротивления изоляции должен сначала погрузить измеряемый провод Wire Cable i n в воду, а затем измерить сопротивление изоляции между проводником и водой, а тестовый образец должен соответствовать температуре воды.

    В настоящее время в Китае разработан тестер сопротивления изоляции постоянного тока ZZJ3D. Тестер прост в эксплуатации, и весь процесс измерения можно контролировать с помощью компьютера. Точность и стабильность намного выше, чем у традиционного оборудования для обнаружения.

    (3) Определение выдерживаемого напряжения промышленной частоты.

    Выдерживаемое напряжение промышленной частоты обычно определяется с помощью переменного напряжения. В национальном стандарте указано, что используемое напряжение переменного тока представляет собой приблизительную синусоидальную волну с частотой от 49 Гц до 61 Гц.Для продукта с номинальным напряжением 450/750 В для проводного кабеля используется высокое напряжение 1500 В при толщине изоляции 0,6 мм; когда толщина изоляции составляет 0,6 мм. Используйте высокое напряжение 2000 В, подайте давление в течение 5 минут, если измеренный образец кабеля не разрушается или не перекрывается пробой, и наоборот. Например, если образец размером 60227 IEC53 (RVV) 300 / 500V32.5 должен выдерживать давление, то нам нужно подключить первую жилу к воде высокого давления, затем вторую жилу к воде высокого давления и затем третье ядро.Подключите высокое давление к воде, и, наконец, нужно, чтобы все 3 сердечника подключили высокое давление к воде на 1 раз, а в общей сложности 4 раза давление.

    (4) Тестирование механических характеристик.

    Механические свойства в основном относятся к пределу прочности на разрыв стального троса до и после старения. Соответствующие национальные стандарты предусматривают, что образцы стареющих кабельных кабелей готовятся с использованием камеры для выдерживания на воздухе, и отбор проб должен быть как можно ближе к нестационарной части.Определение механических свойств обычно выполняется непосредственно с помощью электронного прибора для измерения растяжения. Сначала измерьте ширину и толщину средней части измеряемого кабельного кабеля с помощью толщиномера, затем вручную выдержите образец в печи для струйной сушки, а затем измерьте с помощью электронного устройства для измерения растяжения, чтобы записать удлинение разрушения при растяжении проволочного кабеля. Расстояние и максимальное растягивающее напряжение можно использовать для расчета прочности на разрыв и удлинения при разрыве измеренного проволочного кабеля до и после старения, а стандарт на продукцию можно сравнить со стандартом на продукцию.

    (5) Другие предметы и методы тестирования.

    В дополнение к вышеупомянутым основным тестам, есть также такие элементы, как определение толщины изоляции, определение размеров и меток, а также определение толщины оболочки. Обычно это можно сделать с помощью простых измерительных приборов или вручную. Толщина изоляции относится к толщине после удаления всех защитных слоев на изоляционном слое. Его измеряют проектором и считывающим микроскопом.После усреднения данных измерений они сравниваются со стандартом продукта. Среднее значение должно быть больше, чем указанное значение, чтобы быть квалифицированным. продукт. Внешние размеры можно измерить с помощью проектора или пленки. Эллиптичность измеряется путем измерения внешнего диаметра любых двух точек на одном и том же поперечном сечении кабеля с круглой оболочкой, взятия разницы, а затем использования разницы и стандарта кабеля для определения среднего значения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *