Текст книги "Введение в электронику"
Автор книги: Эрл Гейтс
Жанр:
Физика
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 26 страниц)
Рис. 3-27. В домовом распределительном щитке все цепи связаны с общей точкой (нейтральной шиной).
Эта общая точка (нейтральная шина) соединена толстым медным проводом с медным стержнем, закопанным в землю или прикреплена к водопроводной трубе. Заземление защищает пользователя от электрического поражения в случае ошибочного соединения.
Защитное заземление используется и в автомобилях. Здесь в качестве земли используется шасси автомобиля. Это можно проверить, посмотрев, куда подсоединены провода от аккумулятора. Обычно отрицательный электрод прикручен болтом прямо к раме автомобиля. Эта и любая другая точка на раме автомобиля рассматривается как земля. Земля служит частью общей электрической цепи.
Таким образом, земля определяется как нулевая точка, относительно которой измеряются все напряжения. Следовательно, напряжение в любой точке цепи может быть измерено по отношению к земле. Измеренное напряжение может быть положительным и отрицательным по отношению к земле.
В больших корпусах электронного оборудования шасси или металлический корпус также служит землей (точкой отсчета), как и в автомобиле. В небольших электронных устройствах, которые используют пластмассовый корпус, все компоненты связаны с печатной платой. В этом случае землей является медная подложка печатной платы, которая работает как общая точка цепи.
3–5. Вопросы
1. Для чего используется заземление?
2. Что является целью заземления?
3. Как электрическая земля используется в автомобиле?
4. Как электрическая земля используется в корпусах электронного оборудования?
5. Какую функцию выполняет земля при проведении измерений напряжения в электронике?
РЕЗЮМЕ
• Напряжение возникает при одновременном возникновении избытка и недостатка электронов на разных концах проводника.
• Источник напряжения обеспечивает способ преобразования некоторых видов энергии в электрическую.
• Шестью основными источниками напряжения являются: трение, магнетизм, химический, свет, тепло и давление.
• Магнетизм является основным методом, используемым для получения напряжения.
• Химические элементы являются вторым основным методом получения напряжения.
• Напряжение может также быть использовано для получения магнетизма, химических реакций, света, тепла и давления.
• Элемент содержит положительный и отрицательный электроды, разделенные раствором электролита.
• Батарея является комбинацией двух или более элементов.
• Элементы, которые не могут быть заряжены, называются первичными элементами.
• Элементы, которые можно подзаряжать, называются вторичными элементами.
• Сухие элементы являются первичными элементами.
• Жидкостно-кислотные батареи и никель-кадмиевые (NiCd) элементы являются примерами вторичных элементов.
• Элементы и батареи могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно для повышения напряжения, тока или и того, и другого.
• Когда элементы или батареи соединены в последовательно-дополняющей конфигурации, выходной ток остается таким же, как у каждого элемента в отдельности, а выходное напряжение увеличивается:
IT = I1 = I2 = I3, ET = E1 + Е2 + Е3
• Когда элементы или батареи соединены параллельно, выходное напряжение остается таким же, как и у отдельного элемента, а выходной ток увеличивается:
IT = I1 + I2 + I3, ET = E1 = Е2 = Е3.
• Последовательно-параллельная комбинация увеличивает как выходное напряжение, так и выходной ток.
• Напряжение, подключаемое к цепи, рассматривается как приложенное напряжение.
• Энергия, потребляемая цепью, рассматривается как падение напряжения.
• Падение напряжения в цепи равно приложенному напряжению.
• Защитное заземление создает на всех приборах и оборудовании одинаковый потенциал и используется для предотвращения электрического поражения.
• Защитное заземление обеспечивает общую точку отсчета.
Глава 3. САМОПРОВЕРКА
1. Действительно ли ток и напряжение выполняют работу в цепи?
2. Перечислите шесть видов энергии, которые могут быть использованы для получения электричества.
3. Чем характеризуются вторичные элементы?
4. Нарисуйте последовательно-параллельную комбинацию, которая будет выдавать 9 вольт при 1 ампере. Используйте 1,5 вольтовые элементы, дающие по 250 миллиампер.
5. Какое падение напряжения на трех лампах: 3 вольта, 3 вольта и б вольт при приложенном напряжении 9 вольт?
Глава 4. Сопротивление
ЦЕЛИ
После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:
• Дать определение допустимого отклонения от номинального сопротивления (допуска) резистора.
• Описать композиционные, углеродистые, проволочные и пленочные резисторы.
• Описать работу переменного резистора.
• Описать три типа цепей с резисторами.
• Вычислить общее сопротивление последовательной, параллельной и последовательно-параллельной цепей.
Сопротивление – это противодействие протеканию тока. Некоторые материалы, такие как стекло или резина, оказывают сильное противодействие протеканию тока. Другие материалы, такие как серебро и медь, оказывают малое противодействие протеканию тока.
В этой главе исследуются характеристики сопротивления, типы резисторов и различные типы соединений сопротивлений в цепи.
4-1. СОПРОТИВЛЕНИЯ
Сопротивление является свойством всех электрических элементов. Иногда влияние сопротивления нежелательно, а иногда полезно. Резисторы являются элементами, изготовленными так, чтобы оказывать определенное сопротивление протеканию тока. Резистор является наиболее часто используемым элементом электрических цепей и представляет собой устройство, оказывающее определенное сопротивление току. Резисторы бывают с постоянным и переменным значениями сопротивления. Они имеют различные формы и размеры, в зависимости от условий их применения и предъявляемым к ним требованиям (рис. 4–1 и 4–2).
Рис. 4–1. Постоянные резисторы бывают различных размеров и форм.
Рис. 4–2. Переменные резисторы имеют различные конструкции, соответствующие требованиям производителей электронного оборудования.
Резисторы изображаются на схеме в виде зигзагообразной линии, как показано на рис. 4–3.
Рис. 4–3. Схематическое обозначение постоянного резистора
Разница между номинальным и действительным сопротивлениями, выраженная в процентах по отношению к номинальному сопротивлению, называется допускаемым отклонением от номинального сопротивления или допуском. Производить резисторы с точным значением сопротивления, когда в этом нет необходимости, очень дорого. Следовательно, чем больше допуск, тем дешевле обходится производство резистора. Резисторы выпускаются с допусками ±20 %, ±10 %, ±5 %, ±2 % и ±1 %.
Точные резисторы имеют еще меньшие допуски. В большинстве электронных цепей применение резисторов с допуском 10 % является удовлетворительным.
ПРИМЕР. В каких пределах может находиться сопротивление резистора номиналом в 1000 Ом и допуском 20 %?
Решение: 1000 x 0,2 = ± 200 Ом.
Допуск равен ± 200 Ом. Следовательно, резистор номиналом 1000 Ом может иметь сопротивление, лежащее в пределах от 800 до 1200 Ом.
Для единообразия производители выпускают резисторы со стандартными номинальными значениями. На рис. 4–4 перечислены стандартные номиналы резисторов с допусками ±5 %, ±10 % и ±20 %. Эти значения должны быть умножены на 10n, где n = 1, 2, 3 и т. д. для получения реально существующих величин резисторов.
Рис. 4–4. Стандартные номиналы резисторов (исключая множитель).
Резисторы делятся на четыре основные категории, в соответствии с материалом, из которого они сделаны: углеродистые резисторы, композиционные резисторы, проволочные резисторы и пленочные резисторы.
В электронных цепях обычно используются углеродистые резисторы (рис. 4–5). Эти резисторы недороги и выпускаются со стандартными значениями номиналов.
Рис. 4–5. Углеродистые резисторы наиболее широко используются в электронных цепях.
Проволочный резистор изготовлен из никель-хромовой проволоки (нихрома), намотанной на керамический корпус (рис. 4–6).
Рис. 4–6. Проволочные резисторы отличаются по конструктивному выполнению.
Выводы резистора закреплены, а сам он залит покрытием. Проволочные резисторы используются в цепях, где протекают большие токи и необходима высокая точность. Диапазон значений проволочных резисторов – от долей ома до нескольких тысяч ом.
В последнее время начали приобретать популярность пленочные резисторы (рис. 4–7).
Рис. 4–7. Пленочный резистор сочетает размер углеродного резистора и точность проволочного резистора.
Они сочетают малые размеры композиционного резистора с точностью проволочного резистора. Тонкая пленка углерода или металлического сплава нанесена на цилиндрический керамический корпус и герметизирована эпоксидным или стеклянным покрытием. Чем меньше шаг спирали, тем выше сопротивление. Углеродные пленочные резисторы выпускаются номиналами от 10 Ом до 10 МОм при допуске от 1 до 20 %. Металлопленочные резисторы физически подобны резисторам из углеродных пленок, но более дороги. Они выпускаются номиналами от 10 Ом до 10 МОм при допуске от 1 до 10 %, хотя допуск может достигать ±20 %.
Другой тип пленочного резистора – это резистор на основе пленок окиси олова (рис. 4–8). Он состоит из пленки окиси олова на керамической подложке.
Рис 4–8. Резисторы на основе окиси олова.
Переменные резисторы позволяют изменять сопротивление. Они содержат резистивный элемент либо из углеродной композиции, либо из проволоки, имеющий два вывода. Третий вывод соединен с перемещаемым движком, связанным с осью. Когда ось вращается, движок скользит по резистивному элементу. По мере вращения оси сопротивление между центральным выводом и одним из крайних выводов увеличивается, тогда как сопротивление между центральным выводом и другим крайним выводом уменьшается (рис. 4–9).
Рис. 4–9. Переменные резисторы позволяют изменять сопротивление (увеличивать или уменьшать).
Переменные резисторы бывают с линейно изменяющимся сопротивлением (линейный регулятор) и с логарифмически изменяющимся сопротивлением (аудиорегулятор).
Переменный резистор, используемый для управления напряжением, называется потенциометром. Переменный резистор, используемый для управления током, называется реостат (рис. 4-10).
Рис. 4-10. Реостат – это переменный резистор, использующийся для управления током.
4–1. Вопросы
1. В чем цель спецификации допуска резистора?
2. Каковы четыре основных типа постоянных резисторов?
3. В чем преимущество пленочных резисторов перед углеродистыми резисторами?
4. Объясните как работает переменный резистор.
4-2. МАРКИРОВКА РЕЗИСТОРОВ
Маленький размер резистора не позволяет напечатать на корпусе его номинал и допуск. Поэтому для обозначения номинала резистора используется кодировка с помощью цветных полос. Эти полосы можно увидеть и прочитать при любом положении резистора па плате. На рис. 4-11 показана цветная кодировка, разработанная Ассоциацией Электронной Промышленности США (EIA).
Рис. 4-11. Цветной код Ассоциации Электронной Промышленности (EIA).
Цветные полосы на резисторе означают следующее. Первая полоса, ближайшая к концу резистора, представляет первую цифру номинала резистора, а вторая – вторую цифру номинала. Третья полоса обозначает количество нулей, которое должно быть добавлено к первым двум цифрам. Четвертая полоса соответствует допуску резистора (рис. 4-12).
Рис. 4-12. Значение цветных полос на резисторе из углеродной композиции.
Например, резистор, показанный на рис. 4-13, имеет номинальное сопротивление 1500 Ом. Коричневая полоса (первая) представляет первую цифру (1). Зеленая полоса (вторая) представляет вторую цифру (5). Красная полоса (третья) указывает число нулей (два нуля – 00), которые должны быть добавлены к первым двум цифрам. Серебряная полоса (четвертая) сообщает допуск сопротивления ±10 %. Таким образом имеем резистор сопротивлением 1500 Ом и с допуском ±10 %.
Рис. 4-13. Этот резистор имеет номинальное сопротивление 1500 Ом.
Резистор может иметь пятую полосу (рис. 4-14). Эта полоса указывает на пригодность резистора для военных целей – это максимальное число резисторов (на тысячу), которые могут выйти из строя через 100 часов работы. Вообще, когда на резисторе имеется пять полос, первая и последняя полосы находятся на одинаковом расстоянии от концов. В этом случае, надо найти полосу допуска (золотую или серебряную) и считать эту сторону правой. Затем можно читать номинал резистора, как описано выше.
Рис. 4-14. Пятая полоса на резисторе указывает надежность резистора.
Существуют два исключения, когда третья полоса не означает количество нулей. В этом случае первые две цифры должны быть умножены на 0,1. Для резистора, номинальное сопротивление которого меньше 10 Ом, третья полоса золотая. Это означает, что первые две цифры должны быть умножены на 0,1. Для резистора, номинальное сопротивление которого меньше 1 ома, третья полоса серебряная. Это означает, что первые две цифры должны быть умножены на 0,01.
Резистор также может быть идентифицирован с помощью цифро-буквенной системы (рис. 4-15).
Рис. 4-15. Номинал резистора может быть указан буквенно-цифровым кодом.
Например, RN60D5112F означает следующее:
RN60 Тип резистора (композиционный, проволочный, пленочный)
D Характеристика (влияние температуры)
5112 Номинальное значение сопротивления (2 представляет количество нулей)
F Допуск
В соответствии с российским ГОСТ[1]1
Этот и следующий абзацы добавлены при переводе (прим ред.)
[Закрыть] на каждом непроволочном резисторе указывается номинальное сопротивление, допустимое отклонение сопротивления от номинального и тип резистора. Если уровень шумов резистора не меньше 1 мкВ/В, на нем ставится буква А. Для резисторов новых типов принята система сокращенных обозначений. Постоянные резисторы обозначаются буквой С, переменные – буквами СП. Цифра, стоящая после букв, обозначает: 1 – углеродистый, 2 – металлопленочный или металлооксидный, 3 – пленочный композиционный, 4 – объемный композиционный, 5 – проволочный. После дефиса следует номер разработки резистора.
В зависимости от размеров резистора применяются полные или сокращенные (кодированные) обозначения номинального сопротивления и допустимых отклонений. Кодированные обозначения состоят из трех или четырех знаков, включающих две или три цифры и букву. Буква кода означает множитель, составляющий значение сопротивления, и определяет положение запятой десятичной дроби. Буквами R, К, М, G, Т обозначаются множители 1, 103,106, 109, 1012 соответственно, для значения сопротивления, выраженного в омах. Например, 5,6 Ом – 5R6: 150 Ом – 150R; 5,1 кОм – 5К1; 3,3 МОм – 3М3; 1,5 ГОм – IG5.
На потенциометрах (переменных резисторах) также отпечатаны их номинальные значения (рис. 4-16). Это могут быть действительные значения или буквенно-цифровой код. В системе, использующей буквенно-цифровой код, номинальное значение сопротивления определяется последней частью кода.
Рис. 4-16. На потенциометрах (переменных резисторах) также нанесены их номиналы.
4–2. Вопросы
1. Запишите цветной код по памяти.
2. Что означают четыре полосы на резисторе из углеродной композиции?
3. Декодируйте следующие резисторы:
1-я полоса · 2 я полоса · 3 я полоса · 4-я полоса
а. Коричневый · Черный · Красный ·Серебряный
б. Синий · Зеленый · Оранжевый · Золотой
в. Оранжевый · Белый · Желтый · (нет)
г. Красный · Красный · Красный · Серебряный
д. Желтый · Фиолетовый · Коричневый · Золотой
4. Что показывает пятая полоса на резисторе?
5. Что обозначает золотая или серебряная третья полоса на резисторе?
4-3. СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ
Существует три наиболее важных типа соединения резистивных цепей: последовательная цепь, параллельная цепь и последовательно-параллельная цепь (рис. 4-17).
Рис. 4-17. Три типа резистивных цепей: (А) последовательная цепь, (В) параллельная цепь, (С) последовательно-параллельная цепь.
Последовательно соединенная цепь имеет один общий ток. Параллельное соединение имеет одно общее напряжение, а количество токов определяется количеством соединенных параллельно элементов. Последовательно-параллельная цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепей.
4–3. Вопрос
1. Каковы три основных типа конфигурации цепей?
4-4. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ
Последовательная цепь содержит два или более, соединенных последовательно, резисторов, через которые протекает один общий ток. Ток электронов течет от отрицательного вывода источника тока через каждый резистор к положительному выводу источника тока. Если для протекания тока между двумя точками цепи существует только один путь, то цепь является последовательной.
Чем больше резисторов соединено последовательно, тем больше противодействие протеканию тока. Другими словами, при добавлении резистора в цепь последовательно, общее сопротивление цепи возрастает. Общее сопротивление последовательной цепи является суммой отдельных сопротивлений цепи:
RТ = R1 + R2 + R3 + … + Rn.
Цифровые индексы относятся к отдельным сопротивлениям цепи. Rn – это последний резистор в цепи. Символ RT обозначает общее сопротивление цепи.
ПРИМЕР: Чему равно общее сопротивление цепи, показанной на рис. 4-18?
Рис. 4-18
Дано:
R1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом
RТ =?
Решение:
RТ = R1 + R2 + R3
RТ = 10 + 20 + 30
RТ = 60 Ом
ПРИМЕР: Вычислите общее сопротивление цепи, показанной на рис. 4-19.
Рис. 4-19
Дано:
R1 = 1 кОм, R2 = 4,7 кОм, R3 = 3,9 кОм,
R4 = 820 Ом, R5 = 10 кОм
RТ =?
Решение:
RТ = R1 + R2 + R3 + R4 + R5
RТ = 1 кОм + 4,7 кОм + 3,9 кОм + 0,82 кОм + 10 кОм
RТ = 1000 + 4700 + 3900 + 820 + 10000
RТ = 20420 Ом
4–4. Вопросы
1. Напишите формулу для определения общего сопротивления в последовательно соединенной цепи.
2. Чему равно общее сопротивление цепи с тремя резисторами – 1500 Ом, 3300 Ом и 4700 Ом – соединенными последовательно? (Сначала нарисуйте цепь).
4-5. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ
Параллельная цепь содержит два или более резистора, по каждому из которых течет свой ток. Каждый путь тока в параллельной цепи называется ветвью. Ток течет от отрицательного вывода источника тока через каждую ветвь параллельной цепи к положительному выводу источника тока. Если в цепи с двумя или более резисторами существует более одного пути для протекания тока между двумя точками, то цепь называется параллельной.
Чем больше резисторов соединено параллельно, тем меньше противодействие протеканию тока. Чем меньше противодействие протеканию тока, тем меньше сопротивление цепи. Другими словами, когда резисторы соединены в цепи параллельно, то общее сопротивление цепи уменьшается, так как обеспечиваются дополнительные пути для протекания тока. Общее сопротивление параллельной цепи всегда меньше, чем сопротивление любой ветви.
Общее сопротивление параллельной цепи определяется формулой:
где RТ – общее сопротивление, R1, R2 и R3 – отдельные резисторы (ветви), a Rn – номер последнего резистора в цепи.
ПРИМЕР: Чему равно полное сопротивление цепи, изображенной на рис. 4-20?
Рис. 4-20
Дано:
R1 = 10 Ом; R2 = 20 Ом; R3 = 30 Ом
RТ =?
Решение:
1/RТ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
1/RТ = 1/10 + 1/20 + 1/30 (общий знаменатель равен 60)
1/RТ = 6/60 + 3/60 + 2/60 = 11/60
RТ = 5,45 Ом
Заметим, что полное сопротивление меньше, чем сопротивление наименьшего из резисторов. Цепь, показанная на рис. 4-20, может быть заменена одним резистором 5,45 Ом.
ПРИМЕР: Вычислите полное сопротивление цепи, показанной на рис. 4-21.
Рис. 4-21
Дано:
R1 = 1 кОм (1000 Ом); R2 = 4,7 кОм (4700 Ом); R3 = 3,9 кОм (3900 Ом);
R4 = 820 Ом; R5 = 10 кОм (10000 Ом)
RТ =?
Решение:
1/RТ = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + 1/R5
1/RТ = 1/1000 + 1/4700 + 1/3900 + 1/820 + 1/10000
Так как найти в этом случае общий знаменатель довольно сложно, то будем работать с десятичными дробями.
1/RТ = 0,001 + 0,000213 + 0,000256 + 0,00123 + 0,0001
1/RТ = 0,002799
1∙RТ = 1/0,002799
RТ = 357.27 Ом
ПРИМЕР: Каково должно быть сопротивление резистора, подключенного параллельно резистору в 47 Ом для того, чтобы общее сопротивление цепи было 27 Ом? См. рис. 4-22.
Рис. 4-22
Дано:
RТ = 27 Ом; R1 = 47 Ом;
R2 =?
Решение:
1/RТ = 1/R1 + 1/R2
1/27 = 1/47 + 1/R2
0,0370 – 0,0213 = 1/R2
R2 = 63,69 Ом
Заметим, что 63,69 ома не является стандартным номиналом резистора. Используйте резистор с ближайшим стандартным номиналом, который равен 62 ома.
4–5. Вопросы
1. Напишите формулу для определения общего сопротивления параллельной цепи.
2. Каково общее сопротивление цепи, содержащей три резистора – 1500 Ом, 3300 Ом и 4700 Ом – соединенных параллельно? (Сначала нарисуйте цепь).
4-6. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ
Последовательно-параллельная цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепей. На рис. 4-23 показана простая последовательно-параллельная цепь, состоящая из резисторов. Заметим, что R2 и R3 соединены параллельно и эта параллельная комбинация соединена последовательно с R1 и R4. Ток течет от отрицательного вывода источника тока через резистор R4 и делится в точке А, протекая через две ветви R2 и R3. В точке В ток соединяется и протекает через R1.
Общее сопротивление последовательно-параллельной цепи вычисляется с помощью формул для последовательного соединения:
RT = R1 + R2 + R3 +…+ Rn,
и параллельного соединения:
Большинство цепей может быть разбито на простые параллельные и последовательные цепи. Процедура вычисления общего сопротивления состоит из следующих этапов:
1. Вычисление общего сопротивления параллельных участков цепи для определения эквивалентных сопротивлений.
2. Если в параллельных участках цепи есть последовательно включенные сопротивления, то сначала нужно вычислить эквивалентное сопротивление последовательно включенных элементов цепи.
3. После вычисления эквивалентных сопротивлений перерисуйте цепь, заменяя параллельные участки цепи эквивалентными сопротивлениями.
4. Проведение окончательных вычислений.
ПРИМЕР: Чему равно полное сопротивление цепи, показанной на рис. 4-23?
Первый шаг – это определение эквивалентного сопротивления (RА) участка, содержащего R2 и R3.
Рис. 4-23
Дано:
R2 = 50 Ом; R3 = 25 Ом
RА =?;
Решение:
1/RА = 1/R2 + 1/R3
1/RА = 1/50 + 1/25 = 3/50
1/RА = 1/50 + 2/50 = 3/50
RА = 50/3
RА = 16,7 Ом
Перерисуем цепь, подставив эквивалентное сопротивление параллельного участка. См. рис. 4-24.
Рис. 4-24
Теперь определим полное сопротивление последовательной эквивалентной цепи.
Дано:
R1 = 20 Ом; Ra = 16,7 Ом; R4 = 30 Ом
RТ =?
Решение:
RТ = R1 + Ra + R4
RТ = 20 + 16,7 + 30
RТ = 66,7 Ом
ПРИМЕР: Вычислить полное сопротивление цепи, изображенной на рис. 4-25.
Рис. 4-25
Сначала найдем эквивалентное сопротивление (RA) параллельно соединенных резисторов R2 и R3. После этого найдем эквивалентное сопротивление (RB) параллельно соединенных резисторов R5, R6 и R7.
Дано:
R2 =47 Ом; R3 =62 Ом
RA =?
Решение:
1/RА = 1/R2 + 1/R3
1/RА = 1/47 + 1/62
1/RА = 0,0213 + 0,0161 = 0,0374
RА = 1/0,0374 = 26,7 Ом
* * *
Дано:
R5 = 100 Ом, R6 = 100 Ом; R7 = 100 Ом
RB =?
Решение:
1/RВ = 1/R5 + 1/R6 + 1/R7
1/RВ = 1/100 + 1/100 + 1/100 = 3/100
RВ = 100/3 = 33,3
Теперь перерисуем цепь, используя эквивалентные сопротивления RA и RB и определим полное сопротивление эквивалентной последовательной цепи. См. рис. 4-26.
Рис. 4-26
Дано:
R1 = 10 Ом; RА = 26,7 Ом; R4 = 68 Ом; RB = 33,3 Ом.
RT =?
Решение:
RT = R1 + RА + R4 + RB
RT = 10 + 26,7 + 68 + 33,3
RT = 138 Ом.
Цепь, показанная на рис. 4-25, может быть заменена одним резистором номиналом 138 Ом (рис. 4-27).
Рис. 4-27
ПРИМЕР: Найдите полное сопротивление цепи, изображенной на рис. 4-28.
Рис. 4-28
Эквивалентное сопротивление последовательного участка в параллельной цепи должно определяться первым. Оно обозначено Rs.
Дано:
R2 = 180 Ом; R3 = 200 Ом; R4 = 620 Ом
Rs =?
Решение:
Rs = R2 + R3 + R4
Rs = 180 + 200 + 620
Rs = 1000 Ом.
Перечертим цепь, заменяя последовательно соединенные резисторы R2, R3 и R4 эквивалентным сопротивлением Rs. См. рис. 4-29.
Рис. 4-29
Определим эквивалентное сопротивление RA параллельно соединенных резисторов Rs и R5
Дано:
Rs = 1000 Ом; R5 = 1000 Ом.
RA =?
Решение:
1/RA = 1/Rs + 1/R5
1/RA = 1/1000 + 1/1000 = 2/1000
RA = 500 Ом
Перерисуем цепь опять, заменив параллельно соединенные резисторы Rs и R5 эквивалентным сопротивлением RA, и определим полное сопротивление полученной последовательной цепи. См. рис. 4-30.
Дано:
R1 = 2700 Ом; RA = 500 Ом; R6 = 5600 Ом.
RT =?
Решение:
RT = R1 + RA + R6
RT = 2700 + 500 + 5600
RT = 8800 Ом.
Рис. 4-30
Цепь, показанная на рис. 4-28, может быть заменена одним резистором сопротивлением 8800 Ом (рис. 4-31).
Рис. 4-31
4–6. Вопрос
1. Чему равно полное сопротивление цепи, в которой резисторы 1500 Ом и 3300 Ом соединены параллельно, а затем последовательно с резистором 4700 Ом? (Сначала нарисуйте цепь).
РЕЗЮМЕ
• Резисторы бывают постоянные и переменные.
• Разница между номинальным и действительным сопротивлениями, выраженная в процентах по отношению к номинальному сопротивлению, называется допуском.
• Резисторы бывают углеродистые, композиционные, проволочные и пленочные.
• Углеродистые резисторы являются наиболее широко используемыми резисторами.
• Проволочные резисторы используются в цепях с большими значениями токов, в которых выделяется большое количество тепла.
• Пленочные резисторы имеют малые размеры и высокую точность.
• Переменные резисторы, которые используются для управления напряжением, называются потенциометрами.
• Переменные резисторы, которые используются для управления током, называются реостатами.
• Номинал резистора может быть определен по его маркировке.
• Номиналы резисторов указываются в цифробуквенной системе.
• Полное сопротивление последовательно соединенной цепи определяется формулой:
RT = R1 + R2 + R3 +… + Rn.
• Полное сопротивление параллельно соединенной цепи определяется формулой:
1/RT = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 +… + 1/Rn.
• Полное сопротивление последовательно-параллельной цепи определяется как формулой для последовательного соединения, так и формулой для параллельного соединения.
Глава 4. САМОПРОВЕРКА
1. Опишите, как определяется сопротивление материала?
2. В каких пределах может находиться сопротивление резистора номиналом 2200 Ом с допуском 10 %?
3. Запишите маркировку для следующих резисторов:
а. 5600 Ом ± 5%
б. 1,5 МОм ± 10%
в. 2,7 Ом ± 5%
г. 100 Ом ± 20%
д. 470 кОм ± 10%
4. Определите полное сопротивление показанной цепи.
5. Опишите, как проходит ток через последовательно-параллельную цепь.
