Схемы резисторов:понимание соединений и функций

О схемах резисторов，Резисторы являются одним из наиболее важных электронных компонентов электронного устройства. Это пассивные компоненты, ограничивающие протекание тока, обеспечивающие определенное падение напряжения и действующие в качестве электрических нагрузок для цепей.

Вы можете сделать конфигурацию резисторов по-разному для достижения этих целей. Есть три первичных резистора в последовательном соединении, резисторы в параллельном соединении и комбинации резисторов в последовательном и параллельном соединении.

В этой статье будут рассмотрены все три типа с диаграммами, показывающими, как они работают! Начнем!

1. Последовательное соединение резисторов

Резисторы в последовательном соединении имеют два или более резистора, соединенных встык с одинаковым напряжением на всех резисторах.

Как последовательно соединить резисторы

Подключите концы каждого резистора к источнику выходной мощности, предполагая, что провода имеют незначительное сопротивление. Резисторы соединены последовательно, поэтому, если один резистор имеет сопротивление R1, другой резистор также имеет сопротивление R2. Общее сопротивление представляет собой сумму номинал отдельного резистора; в этом случае мы используем для расчета закон Ома.

Закон Ома в цепях с последовательным сопротивлением

Закон Ома гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению в двух точках любого проводника. В нашем случае резисторы.

На диаграмме ниже у нас есть простая схема с последовательностью соединений резисторов. Первый резистор имеет значение сопротивления R1, а второй резистор имеет значение сопротивления R2.

По закону Ома; В=ИК

V =I * R_t

Где R_t здесь - наше эффективное сопротивление резисторов, включенных в цепь. Напряжение источника (В) в цепи резистора такое же, как и напряжение. Причем резисторы включены последовательно, поэтому падение потенциала на них одинаковое. Мы также можем использовать закон Ома, чтобы найти это значение.

Ток и мощность в последовательных цепях

(цепь последовательного резистора)

В цепи с последовательными резисторами общий ток (I) одинаков для всех резисторов. То есть ток, протекающий через резистор_1, является тем же током, который будет протекать через резистор_2. Кроме того, выходной ток равен тому, который обеспечивает батарея. Примечательно, что если вы добавите в цепь больше резисторов, текущее значение со временем уменьшится. Это связано с тем, что резисторы одинаково распределяют ток, несмотря на разницу в сопротивлении.

Итак, ток; I_t =I_1=I_2.

Аналогично, ток, я тоже =V/Rt

Другими словами, приложенное напряжение батареи (В), деленное на эффективное сопротивление (Rt).

Мощность дается формулой; P=V*I

В последовательной цепи применяемая разность потенциалов представляет собой общую сумму отдельных напряжений на каждом резисторе.

Поэтому при расчете электроэнергии; P=V_total*I_total

Эффективное сопротивление в последовательной цепи

Эквивалентное сопротивление — это величина сопротивления, которая потребуется одному резистору, чтобы сравняться с общим эффектом набора резисторов, присутствующих в цепи.

В простой последовательной цепи общее сопротивление равно сумме номиналов отдельных резисторов. Чтобы уточнить, сложите номиналы резисторов. Но резисторы также имеют одинаковое падение потенциала. Например, в приведенной выше схеме уравнение эффективного сопротивления задается как;

Rобщ =R1 + R2 + R3

R_t =5 Ом + 10 Ом + 5 Ом =20 Ом

Пример приложения

Ограничение тока светодиода

(Схема ограничения тока светодиода)

Светодиоды имеют разный номинальный ток; следовательно, каждому нужен ток, равный или меньший, чем его номинал. В противном случае они будут повреждены или разрушены, если через цепь будет протекать слишком большой ток. Это опасно и может привести к повреждению компонентов или, что еще хуже, к пожару! Поэтому лучше всего использовать последовательное соединение резисторов для защиты ваших электрических цепей. Последовательный резистор ограничивает максимальное падение напряжения на светодиоде, благодаря чему он работает в безопасных условиях!

Параллельное соединение резисторов

Для резисторов, соединенных параллельно, один конец всех резисторов подключается через стандартный провод. Аналогично все остальные концы соединяются через стандартный провод.

Как подключить резисторы параллельно

(Схема резисторов, соединенных параллельно)

В приведенном выше примере у нас есть простая схема с параллельным соединением резисторов. Параллельное соединение резисторов отличается тем, что концы каждого резистора не подключены к источнику питания, а вместо этого они имеют одну общую точку в качестве общего соединения. Также предположим, что провода имеют незначительное сопротивление.

Схемы резисторов — Закон Ома в цепи с параллельным сопротивлением

Мы используем закон Ома, чтобы найти индивидуальный ток, который протекает через каждый резистор параллельно. Это связано с тем, что падение потенциала одинаково на каждом резисторе. В случае, когда выходное напряжение постоянно на каждом резисторе, ток I=V/R

Схемы резисторов — Ток и мощность в параллельных цепях

Для резисторов в схеме с параллельной конфигурацией падение напряжения на параллельных ветвях одинаково. Кроме того, ток, протекающий по всей цепи, равен сумме индивидуальных токов, протекающих через каждый резистор. Однако, если вы добавите в цепь больше резисторов, общее сопротивление цепи уменьшится.

(Разделение тока при параллельном соединении)

Поскольку общий общий ток делится на каждый резистор.

Итак, применим текущее уравнение I_t=I_1+I_2

Другими словами, общий ток, протекающий в цепи, равен сумме разделенных токов, протекающих через резисторы.

Суммарная мощность, рассеиваемая резисторами, находится по формуле P=VI. Где I — общий ток в амперах, а V — напряжение на каждом параллельном резисторе. Резисторы с наибольшим сопротивлением получают наименьший ток, а резисторы с наименьшим индивидуальным сопротивлением получают наилучший ток.

Следовательно; Р=VI

P =(I_1 + I_2) * V

Итак, для каждого резистора Resistor R_1 I1=V1/R1. Резистор R_2 I2=V2/R2

Эффективное сопротивление в параллельной цепи

Диаграмма ниже помогает объяснить, как найти эффективное сопротивление в параллельной цепи.

(Схематическая диаграмма, объясняющая эффективное сопротивление)

Чтобы рассчитать эквивалентное сопротивление, нам нужно понять правило соединения в соответствии с петлевым законом Кирхгофа. Общее сопротивление в цепи с параллельной конфигурацией является обратной суммой всех обратных сопротивлений. То есть; если у вас есть два резистора в параллельном соединении, практический расчет сопротивления становится;

Уравнения цепи следующие;

Поскольку ток разделяется на переходе, согласно правилу контура, I=I1+I2

А поскольку V=I1R1 и I1R1=I2R2

Тогда Текущее, I =I_1+ I_2

=V1/R1+ V2/R2

Но V тот же =V/R1+ V/R2

=V[ 1/R1+ 1/R2] =V/Req

1/Req=1/R1+ 1/R2

Кроме того, Eq Resistance Req=[1/R1+ 1/R2]⁻¹

Сочетание резисторов в последовательном и параллельном соединении

В комбинации резисторов одни резисторы расположены последовательно, а другие — параллельно.

Самое главное, это больше сложные схемы для понимания. Центральная концепция определения сопротивления в комбинированных цепях заключается в преобразовании всего курса в схему последовательного соединения. Это быстро делается путем применения понимания эквивалентного сопротивления в параллельной цепи ко всей комбинированной цепи.

Схемы резисторов — Как соединить резисторы последовательно и параллельно

(Схема комбинации резисторов)

Соединить резисторы последовательно и параллельно довольно просто. Во-первых, все, что вам нужно сделать, это подключить R2 и R3 параллельно. Затем щелкните концы каждого резистора, чтобы создать узел. Теперь добавьте еще один резистор R1 к соединительному узлу, как показано на схеме выше. Наконец, подключите концы проводов к источнику питания. Общее сопротивление представляет собой сумму номиналов каждого резистора; в этом случае используйте для расчетов закон Ома.

Схемы резисторов — Ток и мощность в комбинации последовательных и параллельных цепей резисторов

Общий ток представляет собой сумму всех отдельных токов, как и мощность. Если несколько резисторов включены параллельно, то они будут иметь общий источник выходного напряжения. Важно отметить, что это при условии, что незначительное внутреннее сопротивление. Это также означает, что напряжение на каждом резисторе будет меньше, чем если бы оно было соединено последовательно.

(резисторы последовательно и параллельно)

Если у вас есть комбинации резисторов как последовательно, так и параллельно, вам придется использовать различные деления напряжения и тока. Помните, что это сложные связи для понимания.

Используйте комбинированную форму закона Ома, чтобы найти общий выходной ток, где I=V/R_total.

Это означает, что подключенные резисторы разделяют ток между собой.

Общая мощность такая же, как и при последовательном соединении, но каждый резистор рассеивает меньший ток и напряжение.

P=VI =(Vsource/R_total) * I

Схемы резисторов — Эффективное сопротивление в последовательных и параллельных цепях

(Сочетание последовательной и параллельной цепи резистора)

Эквивалентное сопротивление комбинации резисторов зависит от их значений и способа соединения. Таким образом, общее сопротивление в различных последовательных и параллельных цепях резисторов определяется по закону Ома.

Во-первых, R_total =Req(Series) + Req(Parallel)

Тогда Req parallel=Req₂₃=(1/R2+ 1/R3)⁻¹

=(1/10 Ом + 1/10 Ом)⁻¹ =5 Ом

Затем резисторы 2 и 3, включенные параллельно, теперь включены последовательно с R1.

Итак, R-total=Req(серия) +Req(Parallel)

Rt=5 Ом + 5 Ом =10 Ом.

Объединение резисторов последовательно и параллельно помогает контролировать токи, ограничивая падение потенциала на электрической нагрузке.

Схемы резисторов – пример применения

(Схема холодильника)

В схемах холодильника присутствует комбинация резисторных цепей. На приведенной выше диаграмме, когда дверца холодильника открывается, лампочка тускнеет. Это связано с тем, что двигатель холодильника потребляет большой ток. В результате лампочка получает низкую мощность и затемняется, так как R1 в цепи испытывает большие перепады напряжения. Комбинации резисторов помогают ограничить максимальную величину тока, проходящего через цепь. В то же время они обеспечивают определенное снижение потенциала электрических нагрузок.

Обзор

В заключение мы рассмотрели три наиболее распространенных типа схем резисторов. Мы надеемся, что теперь вы лучше понимаете различные типы подключения и то, как они работают.

Теперь вы можете проектировать свои схемы резисторов! Если у вас есть дополнительные вопросы о том, как это сделать, свяжитесь с нами.