זה סיבך את חוק אוהם. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

זה סיבך את חוק אוהם. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חובב רדיו מתחיל

אין ספק שכולם מכירים את חוק אוהם עבור קטע המעגל המוצג באיור. 3a: U = IR, כאשר U הוא מפל המתח על פני הקטע; I - זרם במעגל; R היא ההתנגדות של קטע זה של המעגל. חבל לטעות בחוק אוהם, אבל אם עדיין לא שיננתם את הנוסחה הזו, השתמשו באיור. 3ב. מספיק לסגור את הערך הרצוי באצבע כדי לקבל תשובה במה להכפיל או לחלק. מומלץ להשתמש במערכת SI של יחידות, שבה המתח מתבטא בוולט, ההתנגדות היא באוהם והזרם הוא באמפר. עם זאת, כאשר מחשבים מעגלי רדיו, זה יכול להיות נוח לקחת את הזרם במיליאמפר ואת ההתנגדות בקילואוהם - אז הגורמים 10-3 ו-103 יפחתו והמתח עדיין יהיה בוולט.

זה סיבך את חוק אוהם

בואו נבטא את ה-I = U/R הנוכחי. התלות של הזרם במתח היא פרופורציונלית ישירה; בגרף l (U) הוא מוצג כקו ישר (איור 3, ג). קשר זה נקרא לעתים קרובות ליניארי.

אז, אנחנו לוקחים סוללה מפנס 4,5 וולט ומחברים אליו נגד 1 אוהם ומד זרם המחובר בסדרה (הוא תמיד מחובר בסדרה עם העומס). במקום ה-4,5 A הצפוי, אנחנו מקבלים הרבה פחות! מה העניין, האם חוק אוהם באמת לא עובד? נצטרך לחקור את התופעה הזו ולחבר מד מתח במקביל לנגד. הוא יראה מתח נמוך מ-4,5 V ושווה ל-U = I R. היכן "נופל" שאר המתח? על ההתנגדות הפנימית של הסוללה, שלא לקחנו בחשבון בחישוב הקודם. כאן אתה צריך להשתמש בחוק אוהם עבור מעגל שלם: I \u4d E / (r + R), כאשר E הוא הכוח האלקטרו-מוטורי של הסוללה (emf, זה מצוין על האריזה, ולא מתח בכלל); r - התנגדות פנימית. שני פרמטרים אלה מאפיינים באופן מלא את המקור הנוכחי. סכימת הניסוי וסדר הפעלת המכשירים מוצגים באיור. XNUMX.

זה סיבך את חוק אוהם

בואו נראה כיצד הזרם והמתח בעומס תלויים בהתנגדות שלו R. המתח בעומס U = l R = ER/(r + R). אם התנגדות העומס מוגברת לאינסוף, הזרם ישאף לאפס, והמתח ישאף ל-EMF. קל לגלות את EMF, אתה רק צריך לחבר מד מתח (ללא עומס) למסופי הסוללה. ההנחה היא כי מד המתח הוא "טוב" - התנגדות גבוהה, כלומר, צורך זרם זניח. אם לא, אז מד מתח "רע" יראה מתח הקטן מה-EMF בערך של Iv r כאשר Iv הוא הזרם הנצרך על ידי מד המתח.

הבה נכוון כעת את התנגדות העומס לאפס, ואז הזרם במעגל יהיה שווה לזרם הקצר Ikz \u4d E / r. כעת מד הזרם המוצג באיור. XNUMX חייב להיות "טוב", כלומר בעל התנגדות פנימית נמוכה במיוחד ra. אחרת, לא יימדד Ikz, אלא זרם קטן יותר השווה ל-E / (r + ra). אפשר למדוד את זרם הקצר עם מד זרם רק עבור התאים והסוללות הכי נמוכים (ואז הוא קטן, וקצר מאוד של הדקים לא פוגע בסוללה). עבור סוללות רבות, Ikz יכול להגיע למאות ואלפי אמפר - זרם כזה ימיס חוטי נחושת ומסמרי ברזל ובוודאי יהרוס לך את מד הזרם.

למרבה המזל, אין צורך לערוך ניסוי כזה, וניתן למצוא בקלות את ההתנגדות הפנימית בחישוב. אם אתה מודד את EMF עם מד מתח בעל התנגדות גבוהה, ולאחר מכן את המתח U בעומס ידוע R, אז מחוק אוהם עבור קטע של המעגל קל למצוא I \u1d U / R. אתה יכול גם למדוד את הזרם, אז אין צורך אפילו לדעת את ההתנגדות. כעת נמיר את הנוסחה של חוק אוהם עבור השרשרת השלמה: r = E/I - R. בהחלפת I, יש לנו r = R(E/U-XNUMX).

אותו חישוב יכול להתבצע בצורה גרפית. עבור המעגל המלא המוצג באיור. 4, אנו מתווים את התלות של הזרם דרך העומס על המתח על פניו, בתנאי שההתנגדות משתנה מ-0 לאינסוף. כאשר ההתנגדות היא 0, הזרם הוא מקסימלי ושווה ל-lK3, בעוד המתח הוא 0 - נקבל נקודה a. נגביר את ההתנגדות לאינסוף (כבה) - המתח יעלה ל-E - נקבל את הנקודה b. מספיקות שתי נקודות כדי לצייר דרכן קו ישר ab - זה נקרא מאפיין העומס (קו עבה).

כעת נפעיל התנגדות R כלשהי, מודדים עליה את המתח U ומחשבים את הזרם I, נקבל את הנקודה c. קל גם למצוא אותו בצורה גרפית על ידי שרטוט l(U) באותן קואורדינטות עבור התנגדות נתונה R, זהה לאור באיור. 3c (קו דק באיור 5). החיתוך של שני ישרים נותן את הנקודה c.

זה סיבך את חוק אוהם

בחישוב הנ"ל מצאנו למעשה את נקודות b ו-c ע"י מדידת ה-EMF והמתח על העומס. ציור קו ישר דרכן נמצא גם נקודה a במפגש עם הציר האנכי (Ikz), ומכאן ההתנגדות הפנימית r.

כעת ננסה לענות על השאלה, איזה כוח P משתחרר בעומס? כפי שאתה יודע, Р = U·I. וולט כפול אמפר שווה וואט. אם הזרם נמדד במיליאמפר, והמתח הוא בוולט, אז ההספק מתקבל במיליוואט. באמצעות נוסחה זו, קל למצוא את הכוח המופץ על ידי הנגדים. לדוגמה, אם מתח של 1,2 וולט מופעל על נגד 12 kΩ, הזרם יהיה 10 mA, ופיזור ההספק יהיה 120 mW. מבחינה גרפית, העוצמה שווה לשטח של מלבן הבנוי על צירי הקואורדינטות ונוגע בקודקוד הנקודה c (הוא מוצל באיור 5).

ניתן לבחור את התנגדות העומס להיות בנקודה מעניינת מאוד, שבה U = E/2 ו-I = lK3/2. בתנאים אלה, התנגדות העומס שווה להתנגדות הפנימית של המקור, כלומר R \uXNUMXd r, ושטח המלבן המתאים להספק P המתפזר בעומס יהיה מקסימלי. נסו להוכיח את המיקום הזה בעצמכם בשביל הכיף, או אלגברית - על ידי מציאת המקסימום של הפונקציה, או על ידי הוכחת משפט גיאומטרי. התנאי R = r נקרא תנאי ההתאמה, והעומס נקרא מותאם. במקביל, משתחרר בו הכוח הגדול ביותר.

ואכן, בהתנגדויות עומס גבוהות, הזרם יורד, בגבול לאפס, והמתח אינו יכול לחרוג מה-EMF. כתוצאה מכך, ההספק בעומס שואף לאפס. מקרה קיצון נוסף פחות ברור, כאשר התנגדות העומס שואפת לאפס ואז הזרם עולה ל-lK3, אך המתח U שואף לאפס, מה שאומר שגם ההספק בעומס יורד. יש לציין כי הכוח במקרה זה עדיין מתפזר, אך כלל לא במקום בו הוא נחוץ - על ההתנגדות הפנימית של המקור. נצפה שוב ושוב שתא גלווני קצר במעגל מתחמם, תוך שהוא מדלדל במהירות את יכולתו.

השאלה האחרונה לדיון היום היא מהי היעילות של המעגל המוצג באיור. 4? בהגדרה, היעילות שווה ליחס בין ההספק המתפזר בעומס לבין סך ההספק הנצרך במעגל. האחרון שווה ל-E 1, ויעילות = U l/E l = U/E. זה מראה שהיעילות קרובה לאחדות רק בהתנגדויות עומס גבוהות, כאשר עובדים עם זרמים נמוכים, כאשר U כמעט שווה ל-E, ומפל המתח על פני ההתנגדות הפנימית של המקור קטנה. כאשר יעילות התאמת = 0,5 (50%) ומחצית מהכוח הכולל מושקע בתוך המקור, והחצי השני - בעומס. במצבים קרובים לקצר, היעילות קטנה מאוד. זו אחת הסיבות מדוע משתלם יותר לפרוק תאים גלווניים בזרם קטן.

ועכשיו עוד "שיעורי בית". הביאו אותך לאי, הלילה יורד, טיסת הסירה הבאה התעכבה והיא צריכה לתת אות אור. בין ציוד המשלחת מצאת פנס עם סוללה ריקה למחצה, מולטימטר ושלוש נורות: 12 Vx0,1 A, 6 Vx0,2 A ו-3 Vx0,4 A. מדידות של פרמטרי הסוללה הראו את ה-EMF 12 שלו. V וזרם קצר חשמלי 0,4 A. באיזו נורה לבחור כדי שהאור יהיה כמה שיותר בהיר? (שימו לב שהמעגל של הפנס מתאים לאיור 4, רק המתג אינו מוצג).

מחבר: V.Polyakov, מוסקבה

ראה מאמרים אחרים סעיף חובב רדיו מתחיל.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

מכונה לדילול פרחים בגנים 02.05.2024

בחקלאות המודרנית מתפתחת התקדמות טכנולוגית שמטרתה להגביר את היעילות של תהליכי טיפול בצמחים. מכונת דילול הפרחים החדשנית Florix הוצגה באיטליה, שנועדה לייעל את שלב הקטיף. כלי זה מצויד בזרועות ניידות, המאפשרות התאמתו בקלות לצרכי הגינה. המפעיל יכול להתאים את מהירות החוטים הדקים על ידי שליטה בהם מתא הטרקטור באמצעות ג'ויסטיק. גישה זו מגדילה משמעותית את יעילות תהליך דילול הפרחים, ומעניקה אפשרות להתאמה אישית לתנאים הספציפיים של הגינה, כמו גם למגוון וסוג הפרי הגדלים בה. לאחר שנתיים של בדיקת מכונת פלוריקס על סוגי פירות שונים, התוצאות היו מאוד מעודדות. חקלאים כמו Filiberto Montanari, שהשתמש במכונת פלוריקס כבר כמה שנים, דיווחו על הפחתה משמעותית בזמן ובעבודה הנדרשים לדלל פרחים. ... >>

מיקרוסקופ אינפרא אדום מתקדם 02.05.2024

למיקרוסקופים תפקיד חשוב במחקר המדעי, המאפשר למדענים להתעמק במבנים ותהליכים בלתי נראים לעין. עם זאת, לשיטות מיקרוסקופיה שונות יש מגבלות, וביניהן הייתה הגבלת הרזולוציה בעת שימוש בטווח האינפרא אדום. אבל ההישגים האחרונים של חוקרים יפנים מאוניברסיטת טוקיו פותחים סיכויים חדשים לחקר עולם המיקרו. מדענים מאוניברסיטת טוקיו חשפו מיקרוסקופ חדש שיחולל מהפכה ביכולות של מיקרוסקופיה אינפרא אדום. מכשיר מתקדם זה מאפשר לך לראות את המבנים הפנימיים של חיידקים חיים בבהירות מדהימה בקנה מידה ננומטרי. בדרך כלל, מיקרוסקופים אינפרא אדום בינוני מוגבלים ברזולוציה נמוכה, אך הפיתוח האחרון של חוקרים יפנים מתגבר על מגבלות אלו. לדברי מדענים, המיקרוסקופ שפותח מאפשר ליצור תמונות ברזולוציה של עד 120 ננומטר, שהיא פי 30 מהרזולוציה של מיקרוסקופים מסורתיים. ... >>

מלכודת אוויר לחרקים 01.05.2024

חקלאות היא אחד מענפי המפתח במשק, והדברה היא חלק בלתי נפרד מתהליך זה. צוות של מדענים מהמועצה ההודית למחקר חקלאי-המכון המרכזי לחקר תפוחי אדמה (ICAR-CPRI), שימלה, העלה פתרון חדשני לבעיה זו - מלכודת אוויר של חרקים המופעלת על ידי רוח. מכשיר זה מטפל בחסרונות של שיטות הדברה מסורתיות על ידי מתן נתוני אוכלוסיית חרקים בזמן אמת. המלכודת מופעלת כולה על ידי אנרגיית רוח, מה שהופך אותה לפתרון ידידותי לסביבה שאינו דורש חשמל. העיצוב הייחודי שלו מאפשר ניטור של חרקים מזיקים ומועילים כאחד, ומספק סקירה מלאה של האוכלוסייה בכל אזור חקלאי. "על ידי הערכת מזיקים מטרה בזמן הנכון, נוכל לנקוט באמצעים הדרושים כדי לשלוט הן במזיקים והן במחלות", אומר קפיל ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

מיקרו מחשב אינטל אדיסון 11.01.2014

אינטל הציגה מיקרו-מחשב בשם אדיסון. כמובן שהמכשיר המוגמר עשוי להיות שונה בצורתו, אך לצורך המצגת, אינטל סגרה את התינוק במארז זהה בגודלו לכרטיס זיכרון SD רגיל.

הלב של אינטל אדיסון הוא פלטפורמת ה-Quark עם שבב יחיד, שהוצגה בספטמבר. במיוחד, המכשיר המוצג היה מצויד בגרסת כפול ליבה של Quark, הפועלת בתדר של 400 מגה-הרץ. למחשב יש גם מתאמי Wi-Fi ובלוטות', זיכרון RAM LPDDR2 וזיכרון פלאש משלו בכמות לא ידועה. אדיסון תומך במספר מערכות הפעלה, אם כי לינוקס נידונה באופן ספציפי יותר. מה שכן, לאדיסון כבר יש חנות אפליקציות משלה.

באשר ליישום בפועל במוצרים מוגמרים, כאן אינטל, ככל הנראה, סומכת בעיקר על חברות צד שלישי. במיוחד הכריזה אינטל על תחרות בשם "Make it Wearable" עם מאגר פרסים של 1,3 מיליון דולר (500 דולר למקום הראשון). נכון, במקרה זה, על המשתתפים לא מוטלת המשימה לפתח את המכשירים שלהם על בסיס אדיסון, אלא להציג את הרעיון של שימוש במכשירים כאלה כמכלול, תוך התחשבות במגוון רחב של גורמים, מהמטרה המיועדת ועד הצד האסתטי. בעיות אבטחה ופרטיות.

המיקום העיקרי של מחשבים אישיים כאלה הוא יישום הרעיון של האינטרנט של הדברים ואלקטרוניקה לבישה. בתערוכה הציגה החברה דוגמה קטנה לשימוש במחשבים כאלה. בובת הראווה המתארת ילד לבשה בגדים עם מחשב אדיסון "מובנה" שקיבל נתונים מחיישנים שנתפרו לבגדים (טמפרטורה, דופק וכן הלאה).

בהתאם למצב ה"ילד", ספל סמוך, גם עם מחשב משולב, הציג חיוך ירוק או אדום. בנוסף, המיקרו-מחשב של הילד יכול למשל לשלוח פקודה לחימום בקבוק חלב. כמובן, זו רק דוגמה בודדת.

יישומים דומים רבים אחרים, באופן עקרוני, מהווים את המושג של האינטרנט של הדברים, שלפי אנליסטים ימלא את בתינו בעתיד הקרוב.

עוד חדשות מעניינות:

▪ גרפן מאיץ מתגים אופטיים פי 100

▪ העברת נתונים באמצעות USB 3.2 במהירויות של עד 20 Gbps

▪ MAX9701 - מגבר כוח שמע Class D

▪ העלות של אנרגיה מסורתית וחלופית שווה

▪ שירותים של פרה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר עובדות מעניינות. מבחר מאמרים

▪ מאמר יהודה. ביטוי עממי

▪ מאמר לפני כמה זמן הם התחילו לעשות פרודיה על הקלאסיקה? תשובה מפורטת

▪ מאמר התקף אפילפסיה. בריאות

▪ מאמר סבונים רפואיים. מתכונים וטיפים פשוטים

▪ מאמר בקרת תאורה. בקרת תאורה פנימית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר